芳香杂环酮还原酶的基因挖掘及催化性质

作     者：薛佳钰 许国超 倪晔 

作者机构：江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室 

出 版 物：《微生物学通报》 (Microbiology China)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 071010[理学-生物化学与分子生物学] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 0836[工学-生物工程] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：国家自然科学基金(22378169) 

主　　题：基因挖掘 芳香杂环酮还原酶 高立体选择性 MrADH 奈必洛尔 

摘      要：【背景】(R，S)-2-氯-1-(6-氟-3，4-二氢-2H-1-苯并吡喃-2-基)-乙醇(NEB-8(R，S))是奈必洛尔的重要手性中间体，由芳香杂环酮还原酶不对称合成。而目前的天然酮还原酶催化效率低，对映选择性差，商业酮还原酶来源不明确，反应转化率低。【目的】研究具有高对映选择性、稳定性良好、催化效率优异的酮还原酶实现NEB-8(R，S)的高效不对称合成。【方法】基于已有的酮还原酶的蛋白质序列，通过基因挖掘，获得了来源于玫瑰谦虚杆菌（Modestobacter roseus）的酮还原酶基因mradh，在大肠杆菌BL21(DE3)中进行了表达，测定其对映选择性，表征其酶学性质，并优化它在高浓度底物下的反应。【结果】论文筛选获得了一种新型酮还原酶MrADH，其属于中链醇脱氢酶超家族，兼具氧化和还原能力。MrADH的氧化、还原活性的最适pH值分别为9.5和7.0；对于酮酯类底物、间位取代芳香酮、杂环酮和仲醇等底物，MrADH具有良好的还原氧化活性；此外，在40 ℃条件下，MrADH半衰期可长达207 h，显示出良好的热稳定性。MrADH能够高效地催化还原600 mmol/L的(S)-2-氯-1-(6-氟-3，4-二氢-2H-1-苯并吡喃-2-基)-乙酮，以接近100%的对映体过量（ee）和99.7%的转化率合成产物醇。【结论】来源于M. roseus的酮还原酶可以高效合成高光学纯度的盐酸奈必洛尔中间体，为奈必洛尔的合成奠定了基础。