一種新型醛酮還原酶的克隆表達、性質研究以及在不對稱合成 (R)-CHBE中的應用

張瑾成，魏　淼，許　琳，嚴　明

(南京工業大學生物與制藥工程學院，江蘇南京211800)

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一種新型醛酮還原酶的克隆表達、性質研究以及在不對稱合成 (R)-CHBE中的應用

張瑾成，魏淼，許琳，嚴明

(南京工業大學生物與制藥工程學院，江蘇南京211800)

摘要：為開發催化4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)制備(R)-4-氯-3-羥基丁酸乙酯((R)-CHBE)的新型催化劑，挖掘到了來自白色念珠菌SC5314中的一種NADPH輔酶依賴型醛酮還原酶CAK基因(cak)，并將該基因在大腸桿菌中表達。將重組酶進行純化后，測定其酶學性質，并構建了以葡萄糖為輔底物的雙酶偶聯輔酶再生系統，考察其不對稱轉化制備(R)-CHBE的能力。結果表明：CAK對多種醛酮類化合物有催化活性，其催化COBE的最適反應溫度為40 ℃，最適pH為5。CAK在40 ℃下以及酸性條件中能保持較好的穩定性。Mg(2+)、Na+、 K+對酶活有一定的激活作用，而Cu(2+)存在條件下酶會徹底失活。乙酸乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯對酶活的抑制作用較小。利用雙酶偶聯輔酶再生系統不對稱轉化制備(R)-CHBE。在合適的條件下，轉化600 mmol/L的底物，產率達80.6%，產物對映體過量值(e.e.值)>99%。

關鍵詞：醛酮還原酶；NADPH再生；蛋白純化；酶學性質；(R)-4-氯-3羥基丁酸乙酯

(R)-4-氯-3-羥基丁酸乙酯((R)-CHBE)作為一種手性醇，是合成L-肉堿[1]、阿托伐他汀鈣[2]、(-)-大內酰亞胺A[3]、(R)-γ-氨基-β-羥基丁酸(GABOB)[4]、負霉素[5]、(R)-4-氨基-3-羥丁酸[6]等手性藥物的重要中間體，全細胞催化還原4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)制備手性CHBE具有反應條件溫和、操作工藝相對簡單、對環境污染小等優勢，是目前首選的制備方法。早期的研究多采用野生細胞作為催化劑[7-8]，其缺點是產率及光學純度很低，且篩選野生型菌株非常困難。為……