[發明專利]一種(S)-羰基還原酶及其編碼基因與應用

在審

• 申請號: 201810286507.6
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108624603A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 賈振華;李冉;宋水山;宋聰;黃亞麗;黃媛媛;趙芊
• 申請（專利權）人: 河北省科學院生物研究所
• 主分類號: C12N15/53
• 分類號: C12N15/53;C12N9/04;C12P7/22
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明提供了一種來源于紅平紅球菌(Rhodococcus erythropolis)的羰基還原酶基因、其編碼酶，以及含有該基因的表達盒、重組載體、轉基因細胞系及重組菌。本發明公開的羰基還原酶ReADH具有優良的酶學特性，其最適pH值為6.0，最適反應溫度為40℃，在30℃下保溫24h有良好的穩定性。用本發明的羰基還原酶可以高效轉化苯乙酮，轉化率大于99％，且合成(S)?α?苯乙醇e.e.值是100％，具有良好的工業化應用前景。

技術領域

本發明涉及生物催化技術領域，尤其涉及一種(S)-羰基還原酶、其編碼基因、含有該基因的載體及重組菌以及在催化不對稱還原前手性羰基化合物中的應用。

背景技術

羰基還原酶(EC 1.1.1.184)是眾多氧化還原酶中的一種，對酮類、醛類底物有特異性的催化能力，可以將其轉化為醇類產物，轉化過程中需以輔酶NADP(H)或NAD(H)作為電子受體，具有高度的輔酶依賴性。在自然界中，羰基還原酶的存在非常普遍，從低等微生物如細菌、酵母，到一些高等植物、動物組織中均有分布。而在手性醇的合成應用中，尤以微生物來源的羰基還原酶研究居多。

微生物中存在的羰基還原酶有不同的分類方法，根據催化機理及三維結構主要分為以下幾類：醛酮還原酶家族(aldo-keto reductase superfamily,AKR)、短鏈脫氫酶/還原酶家族(short-chain dehydrogenase/reductase,SDR)、Zn依賴醇脫氫酶/還原酶家族(zinc-dependent alcohol dehydrogenases,ADH)。羰基還原酶中短鏈脫氫酶每個分子大約有250-350個氨基酸，沒有金屬離子，不同來源的短鏈脫氫酶相互之間的同源性較低，多為15％-30％左右。至今為止，在蛋白數據庫中已有兩萬多的短鏈脫氫酶序列被提交，其中大約有3/4來源于細菌。

隨著手性化合物的廣泛應用，關于手性化合物高效制備的研究日顯重要，特別是在農業、醫藥以及化工等主要需求領域。具有光學活性的芳基手性醇作為具有高附加值的手性砌塊，在醫藥、農業和精細化工領域扮演了重要的角色。然而目前手性醇的制備主要依賴化學合成，但化學法會造成嚴重污染，破壞人們的生活環境。生物催化法以其環境友好、反應條件溫和、對底物專一等優點逐漸成為了手性醇制備最具前景的研究方向。

羰基還原酶是一種具備高度的化學選擇性、區域選擇性、立體對映選擇性的生物催化劑，通過不對稱還原反應可以將潛手性酮底物轉化為具有光學純度的芳基手性醇，是一種高效的生物轉化途徑。最近幾十年越來越多的羰基還原酶被用于手性醇的合成。如Pollard(Pollard D,Truppo M,Pollard J,et al.Effective synthesis of(S)-3,5-bistrifluoromethylphenyl ethanol by asymmetric enzymaticreduction.Tetrahedron:Asymmetry,2006,17(4):554-559)等人為了提高產物(S)-3,5-雙三氟甲基苯乙醇的時空產率，利用羰基還原酶輔酶再生體系進行不對稱轉化，反應獲得的(S)-3,5-雙三氟甲基苯乙醇時空產率高達260g·L^-1·d^-1；朱敦明等(ZhuD,YangY,HuaL.Stereoselective enzymatic synthesis of chiral alcohols with the use of acarbonyl reductase from Candida magnoliaewithAnti-Prelogenantioselectivity.The Journal ofOrganic Chemistry,2006,71(11):4202-4205)以羰基還原酶Candida magnoliae為生物催化劑催化多種苯乙酮衍生物，反應所得產物的光學純度均高達99％以上。