[发明专利]一种羰基还原酶AcCR及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种羰基还原酶AcCR及其编码基因与应用。

背景技术

光学纯的手性醇及其衍生物是合成手性药物、功能材料及手性农药的重要砌块。据估计，全球手性醇砌块的销量额高达数百亿美元。由于这些手性醇砌块在手性药物合成中的重要性及巨大的商业价值，其合成技术的开发已然成为全球各大制药公司发展战略的制高点。目前，手性醇砌块的合成主要有化学和生物两种方法。传统的化学方法存在反应条件苛刻(高温高压)，催化剂昂贵(贵金属)、产品光学纯度不高及环境污染等问题，因此，亟待研究开发相对绿色的途径来弥补传统化学方法的不足，生物催化便是一种优良的选择。生物催化因其具有高的立体选择性、温和的反应条件、环境友好等优点，特别是近年来酶分子改造技术(生物信息学、基因工程、蛋白质工程)的飞速发展，已经使其成为可持续发展过程中拓展传统化学合成的重要方法。生物催化获得手性醇的方法又分为对手性醇外消旋体的拆分和直接还原潜手性酮生成对映体纯的手性醇。生物催化生成手性醇的催化剂主要是氧化还原酶和各种生物细胞。能催化拆分外消旋体醇和不对称还原潜手性酮的微生物细胞种类繁多，包括细菌、放线菌、霉菌、酵母菌等。然而，大多数微生物细胞催化潜手性酮不对称还原过程遵循Prelog规则，其产物的构型可用Prelog规则进行预测。因此，特别需要遵循反-Prelog规则的酶或微生物细胞来催化不对称还原潜手性酮生成相应单一构型的手性醇。

本课题组前期的研究中，从“中华开菲尔”菌粒中成功分离纯化得到一株新型醋酸杆菌Acetobactersp.CCTCCM209061，该菌株能够遵循反-Prelog规则催化一系列羰基化合物不对称还原。显然，该新菌株在遵循反-Prelog规则催化手性醇不对称合成方面具有明显的优势，表现出巨大的应用潜力。但是，该菌株仍存在一些问题，如，酶活不高，酶系复杂，存在副反应，培养基成本较高等等。另外，野生型菌株的产酶量往往比较低，从而限制其催化反应的底物浓度、反应初速度和产率等的提高。遵循反-Prelog规则催化潜手性酮还原的微生物已然很少，而在这些微生物中又有相当一部分微生物对于潜手性酮的还原活性不高，底物谱窄、产率低或是选择性不高等。具有高活性和良好选择性的微生物菌株更是难得。因此，这个菌株中的起关键作用的羰基还原酶(醇脱氢酶)则具有重要的研究及应用价值。

微生物细胞催化潜手性酮还原成单一对映体醇过程中起主要作用的微生物细胞中的氧化还原酶，其中的羰基还原酶(醇脱氢酶)是重要的立体选择性催化剂之一，能将潜手性的底物转化成具有手性的重要医药中间体，因此在不对称合成的反应中起着举足重轻的作用。对于活性全细胞催化反应而言，因活性细胞中存在许多竞争性的氧化还原酶，这些酶有可能将底物转化成不需要的产物，降低了底物的选择性。使其当前存在着反应的时空产率低，副反应较多和在某些情况下反应的立体选择性不高的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种羰基还原酶AcCR。

本发明的另一目的在于提供编码上述羰基还原酶AcCR的基因。

本发明的再一目的在于提供上述羰基还原酶AcCR的应用。

本发明的第四个目的在于提供一种上述羰基还原酶AcCR和葡萄糖脱氢酶GDH共表达的重组菌，该菌株可以实现羰基还原酶AcCR的可溶性表达。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种羰基还原酶AcCR，其氨基酸序列如下所示：

MARVAGKVAIVSGAANGIGKAAAQLLAKEGAKVVIGDLKEEDGQKAVAEIKAAGGEAAFVKLNVTDEAAWKAAIEQTLKLYGRLDIAVNNAGIAYSGSVESTSLEDWRRVQSINLDGVFLGTQVAIEAMKKSGGGSIVNLSSIEGLIGDPMLAAYNASKGGVRLFTKSAALHCAKSGYKIRVNSVHPGYIWTPMVAGLTKEDAAARQKLVDLHPIGHLGEPNDIAYGILYLASDESKFVTGIELVMDGRSTAQ；

编码上述羰基还原酶AcCR的基因，其核苷酸序列如下所示：