[发明专利]一种氧化还原酶或其重组酶的应用及一种重组氧化还原酶

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化还原酶或其重组酶作为羰基还原酶催化剂在不对称还原前手性羰基化合物以制备光学活性手性醇中的应用，以及一种重组氧化还原酶。

背景技术

光学活性手性醇是医药和精细化学品合成的重要中间体。目前，光学活性手性醇的制备方法主要包括化学催化的羰基不对称还原法、生物催化的羰基不对称还原法和生物催化的消旋醇手性拆分法。其中，化学催化羰基的不对称还原，通常需要铑、钌等昂贵的金属催化剂。这些催化剂回收困难、污染环境，且反应能耗高。生物催化不对称还原法的优点在于，该方法理论上能将酮100％地转化为单一构型的手性醇，底物利用率高，产物易于分离，缺点是需要添加昂贵的辅酶。生物催化的手性拆分不需添加辅酶，但该方法的缺点在于目标构型的产物最高收率不会超过50％。

前手性羰基化合物的不对称还原是获取光学活性手性醇的有效途径之一。迄今为止，已有许多关于生物催化酮不对称还原制备光学活性醇的报道。例如，Qi Ye等(Construction and co-expression of a polycistronic plasmidencoding carbonyl reductase and glucose dehydrogenase for production of ethyl(S)-4-chloro-3-hydroxybutanoate.Bioresource Technology，2010，101：6761-6767)用来自树干毕赤酵母(Pichia stipitis)CBS 6054的羰基还原酶PsCR催化4-氯乙酰乙酸乙酯(Ethyl 4-chloroacetoacetate，COBE)不对称还原制备(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯(Ethyl 4-chloro-3-hydroxybutanoate，(S)-CHBE)。其中(S)-CHBE是用于治疗血胆固醇过多的他汀类药物——羟甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)抑制剂的重要中间体。该文献采用水/辛酸乙酯两相反应体系和分批加入底物COBE和葡萄糖的策略，有机相中(S)-CHBE的浓度达1.26M，光学纯度高于99％，得率为90％。但该催化方法的缺点在于，需要添加葡萄糖和葡萄糖脱氢酶催化辅酶NADPH的再生，在这种情况下，反应过程中需要精确控制pH值，增加了工艺复杂度。Inoue等(Purification andCharacterization of a Novel Alcohol Dehydrogenase from Leifsonia sp.StrainS749：a Promising Biocatalyst for an Asymmetric Hydrogen TransferBioreduction.Applied and environmental microbiology.2005，75：3633-3641)用来自赖氏细菌(Leifsonia sp.)strain S749的醇脱氢酶LsADH催化2，2，2-三氟苯乙酮生产(S)-2，2，2-三氟苯乙醇(一种潜在的手性液晶材料)，单水相反应体系中可催化的底物浓度达到100g/L，其中醇脱氢酶LsADH具有催化异丙醇氧化，同时使NAD+还原生成NADH的能力，反应过程不需要控制pH值。

然而，目前已用于工业化生产的羰基还原酶类催化剂并不多，其难点在于具有高催化活性和高选择性等优异催化性能的羰基还原酶难以获得，而且催化反应中所涉及的辅酶价格昂贵，无疑增加了工艺生产的成本。因此，针对前手性羰基化合物，亟需筛选高效特异的，尤其是能实现自身辅酶循环的羰基还原酶，以满足工业需要。

Genbank收录了一种氧化还原酶ScCR(Genbank登录号为NP 631416)，其氨基酸序列如SEQ ID No.2所示，共包含263个氨基酸，其可来源于天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor)A3(2)NRRL B-16638，其编码基因(Genbank登录号NC 003888.3，REGION：8176680..8177471)的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示，共包含792bp碱基。至今，尚未见文献报道该氧化还原酶进行任何实际应用的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有的高催化活性和高选择性羰基还原酶尚不多见，且大多需要昂贵的辅酶，不能满足工业应用理想需要的缺陷，而提供一种氧化还原酶或其重组酶在羰基化合物不对称还原领域中的新应用，以及一种可高效特异催化羰基化合物，尤其是4-氯乙酰乙酸乙酯的不对称还原，且可实现自身辅酶循环的重组氧化还原酶。