左旋多巴（3,4-dihydroxyphenyl-L-ananine，L-DOPA）的化学名称为3,4-二羟基苯基丙氨酸，其结构式为：
图1 左旋多巴结构式
L-DOPA是一种重要的生物活性物质，是L-酪氨酸到儿茶酚或黑色素的生化代谢途径中的重要中间产物。L-DOPA的衍生物——多巴胺是一种重要的神经递质，由于多巴胺不能透过血脑屏障进入脑组织，所以不能通过补充多巴胺来治疗帕金森氏病（PD），而L-DOPA可以通过血脑屏障，并在脑组织中脱羧形成多巴胺，从而使脑组织中多巴胺含量增加而达到治疗的目的。迄今为止，L-DOPA仍是治疗帕金森病最有效的药物之一。L-DOPA还可用来治疗弱视；利用酪氨酸酶将L-酪氨酸转化，经L-DOPA形成黑色素，可用于毛发染色；此外，人们还发现L-DOPA有抗衰老的功效。
一、技术介绍
1. 酪氨酸酚裂解酶催化合成L-DOPA
酪氨酸酚裂解酶（tyrosine phenol lyase，TPL），又名β-酪氨酸酶，以磷酸吡哆醛（PLP）为辅酶，TPL可以催化L-酪氨酸发生β-消去反应生成苯酚、丙酮酸和氨。由于这个反应是可逆的，将邻苯二酚代替苯酚后，可由邻苯二酚、丙酮酸和氨可在TPL催化下生成L-DOPA。
图2 酪氨酸酚裂解酶催化合成左旋多巴
本项目技术将编码TPL的基因片段转入大肠杆菌中进行高密度发酵表达，从而获得大量酪氨酸酚裂解酶。以邻苯二酚、丙酮酸和氨为底物，经TPL催化反应生成L-多巴。
2.技术指标
发酵24h左右湿菌重100g/L左右，生物转化反应20h左右，产物浓度50g/L左右。
工程菌的构建和发酵、转化工艺均还在优化中，技术指标仍有提升空间。
表1 L-DOPA不同生产方法比较
| 方法 | 方法简介 | 特点 |
| 植物提取法 | 从猫豆、藜豆等植物中提取 | 植物中存在的都是L-DOPA，原料来源少、产量小，生产成本较高，难以大规模生产，远不能满足市场需求 |
| 化学合成法 | 以香草醛和乙内酰脲为原料，通过不对称合成 | 合成过程需要大量金属催化剂，产物是D-型和L-型的混合物，拆分困难，过程复杂，产物转化效率和旋光活性较低，环境污染较大 |
| 酪氨酸酚裂解酶催化合成 （本技术方法） | 通过培养工程菌生产TPL，以邻苯二酚、丙酮酸和氨为底物，经TPL催化反应生成 | 产周期短、可连续大批量生产 |
二、成本估算
转化反应投菌量为5%，产物浓度50g/L以上，转化率90%，纯化收率80%。发酵菌体湿重（粗酶）为100kg/t左右。
表2 1T转化反应液成本估算
| 试剂 | 单价（元/Kg） | 用量（Kg） | 总价（元） |
| 邻苯二酚 | 27.5 | 31.02 | 853.05 |
| 丙酮酸 | 50 | 24.81 | 1240.5 |
| 硫酸铵 | 1.0 | 37.23 | 37.23 |
| 湿菌体 | 20 | 60 | 1200 |
| 合计 | 3330.78 | ||
| L-DOPA | 40 | 83.27元/kg |
如上表，1T发酵液最后得到40kg产品，成本约为83.27元/kg（包括发酵全部成本、转化反应原料成本），其余包括分离纯化成本及能耗、人工等成本也按83.27元/kg计算，即L-DOPA的总生产成本估算为166.54元/kg。目前，L-多巴的吨售价400元/kg左右。
三、市场前景
帕金森病多在60岁以后发病，主要表现为患者动作缓慢，手脚或身体其它部分的震颤，身体失去柔软性，变得僵硬 。据统计，普通人群帕金森病的发病率为0.1%，60岁以上老人的发病率为1%，80岁以上老人发病率为2%。而左旋多巴正是治疗帕金森病的常见有效药物。2007 年在世界畅销药中排名100，2008 年，以销售金额 9060 万美元，排名122。2009 年，左旋多巴的产量已经达到了 250 吨每年。前国内市场上的左旋多巴来源大部分依靠进口，随着我国人口老龄化速度的加快，对L-DOPA的需求量迅速增加。
