[发明专利]一种酯酶PHE21及其编码基因和在手性乙酸仲丁酯制备中的应用

说明书

本发明公开了一种酯酶PHE21及其编码基因和在手性乙酸仲丁酯制备中的应用。本发明从海洋假单胞菌(Pseudomonadaceae oryzihabitans HUP022)中克隆到了一个酯酶基因PHE21，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，全长为966bp，其编码的酯酶PHE21的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，共包含321个氨基酸。利用重组表达的酯酶PHE21作为催化剂，一方面可以直接催化水解反应制备光学纯度大于98％的(S)‑乙酸仲丁酯，另一方面还可以催化转酯反应制备光学纯度大于64％的(R)‑乙酸仲丁酯。酯酶PHE21在生物医药和精细化工领域具有非常大的应用前景。

技术领域：

本发明属于生物化工和生物技术领域，具体涉及一种酯酶PHE21及其编码基因和在手性乙酸仲丁酯制备中的应用。

背景技术：

手性化合物是一类由相同原子组成，立体结构互为镜像的一类化合物，不同对映体往往会表现出截然不同的生理活性和毒性。如苯并吗啡烷的2个对映体都有镇痛作用，但(-)的异构体服用后会成瘾，而(+)的异构体则不会；R型的“反应停”是孕妇用镇痛药和止痛药，而S型的“反应停”对胎儿则有致畸作用；抗菌药氧氟沙星的右旋体能损害肝、肾功能，但左旋的氧氟沙星药效很高，且毒性极小，其在各国上市后，深受人们的欢迎。所以在合成手性药物的过程中，前体原料的光学纯度是非常重要的环节。

手性仲丁醇及其酯类衍生物是重要的手性化学品和拆分剂，在工业上有很大需求，广泛用于香料工业、医药工业、洗涤剂工业和精细化工工业。如手性丁醇及其酯作为一种环保型溶剂，不仅是合成手性化合物特别是一些抗结核药(如乙胺丁醇)和一些抗血压药(如拉贝洛尔)的重要关键中间体，而且还广泛应用于硝基漆、丙烯酸漆等化工产品的溶剂和农药乳油剂等农药产业。

手性化合物的合成主要有：(1)化学法，即利用对映体的物理和化学性质的差异进行分离。通常有盐析法、包结法、以及组合拆分。其缺点是要求对映体之间的性质差异要大，适用的化合物不多。(2)色谱拆分，这种方法是利用填料对手性对映体吸附性质的差异来实现，其缺点是设备昂贵，普及性较差。(3)合成法，通过设计反应来进行手性化合物的化学合成。这种方法缺点在于反应过程通常比较剧烈，耗费能量，而且反应中使用大量有毒的有机溶剂。(4)生物酶法，生物脂肪酶/酯酶具有立体位点区域和底物的高度专一性，而且反应条件温和、副反应少、光学纯度高以及环境污染小等优点，因此开发具有光学选择性的脂肪酶/酯酶具有重要的意义。

发明内容：

本发明的针对现有技术中的不足，提供一种新的酯酶PHE21及其编码基因和在手性乙酸仲丁酯制备中的应用。

本发明从一株海洋假单胞菌(Pseudomonadaceae oryzihabitans HUP022)中开发了一种新的酯酶PHE21及其编码基因PHE21，构建了含有PHE21的重组表达载体和基因工程菌，培养基因工程菌后获得酯酶PHE21，其可应用于制备手性乙酸仲丁酯。

本发明的第一个目的是提供一种酯酶PHE21，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

本发明的第二个目的是提供一种编码所述的酯酶PHE21的酯酶基因PHE21。

优选，所述的酯酶基因PHE21的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本发明还提供一种含有所述的酯酶基因PHE21的重组表达载体。所述的表达载体，优选pET28a(+)载体。

本发明还提供一种含有所述的酯酶基因PHE21的基因工程菌。所述的基因工程菌，优选大肠杆菌BL21(DE3)。

本发明的第三个目的是提供所述的酯酶PHE21在制备(S)-乙酸仲丁酯或(R)-乙酸仲丁酯中的应用。

优选，所述的应用为酯酶PHE21在拆分(±)-乙酸仲丁酯制备得到(S)-乙酸仲丁酯中的应用。