[发明专利]一种羰基还原酶及其在合成手性羟基化合物中的应用

说明书

本发明提供了一种新的羰基还原酶及利用重组羰基还原酶进行不对称还原的方法。相对于其它酶催化的不对成酮还原反应，该酶具有宽泛的底物选择性，可以催化苯环、萘环、吡啶、苯并吡啶等多种取代芳香酮的还原，在催化浓度高达100g/L的底物时，产物的光学纯度仍高达99%以上,使用本发明方法制备所得的产物浓度高，并且具有产物光学纯度高、反应条件温和、对环境友好、操作简便、易于工业放大的优点。

技术领域

本发明属于生物工程领域，具体涉及一种羰基还原酶，含有编码该酶的核苷酸序列的重组表达载体和重组表达转化体，表达的重组酶和该重组酶的制备方法，以及该羰基还原酶作为催化剂在不对称合成手性羟基化合物中的应用。

背景技术

含有特定功能基团的光学活性手性醇是合成药物、农药及其它精细化学品的重要手性砌块。而其中的手性芳香醇是合成手性药物、生物碱和其它手性化合物的重要中间体，是一大类有着重要工业潜力的有机化合物，在当今制药领域里有着重要的作用。比如，(S)-(+)-1,1-二苯基-2-丙醇及(R)-(-)-1,1-二苯基-2-丙醇可以通过氨化反应制成有用的手性芳香胺化合物，进而合成手性农用化学品和手性医用药物；再比如，(S)-4-(1-羟基乙基)喹啉-2-羧酸是硫链丝霉肽(Thiostrepton)的重要中间体；再比如，(S)-1-(2,6-二氯-3-氟代苯基)乙醇是合成克唑替尼的重要中间体；又如(S)-2-(2-氯代苯基)-2-羟基乙酸甲酯是合成用于治疗脑卒中、心肌梗死的畅销药氯吡格雷的重要中间体。这样的用作药物中间体的手性芳香醇在制药领域中很多。

对于手性芳香醇的合成主要有两种途径：一是通过对潜手性芳香酮的对映选择性还原，二是可以通过对外消旋体的拆分实现。

针对第一种途径，目前发展得比较成熟的有三种方法：第一是使用手性配体修饰的金属氢化物试剂，在这些化合物中，将活泼氢的数目减至最小以获得高度的化学选择性，引入的手性配体则为对映面选择性做出贡献，应用比较广泛的试剂是一种联萘酚修饰的氢化铝试剂，简称BINAL-H；第二种方法是在氢化反应中使用过渡金属络合物进行催化，常用的过渡金属有钌和铑；第三种方法是使用硼杂噁唑烷催化体系，在使用硼烷还原羰基化合物的过程中，引入手性的硼杂恶唑烷，使前两者在反应面的某一侧足够靠近发生反应，该体系被命名为CBS体系。目前，对于潜手性芳香酮的不对称还原已经发展得比较成熟，但是上述几种方法都需采用一些比较昂贵不易获得的试剂或配体，不适合大规模的制备手性醇。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对已报道的制备手性芳香醇的反应中收率低、反应条件苛刻等问题，提供了一种催化活性高、对映选择性强、底物耐受性好的羰基还原酶，以及使用该羰基还原酶催化合成手性芳香醇的方法。还提供了编码该羰基还原酶的核苷酸序列，含有该核苷酸序列的重组表达载体、重组表达转化体及该羰基还原酶的制备方法，以及该羰基还原酶在催化羰基底物不对称还原中的用途。

本发明通过下述技术方案以解决上述技术问题：

本发明的第一方面提供了一种羰基还原酶，其是如下(a)或(b)的蛋白质：

(a)由SEQ ID No:1所示氨基酸序列组成的蛋白质。

SEQ ID No:1所示的氨基酸序列组成的蛋白质由来源于链霉菌Sreptacidiphilusalbus的基因编码，具有羰基还原酶的功能，是一种新的羰基还原酶。

(b)在(a)的氨基酸序列中经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸残基衍生的具有羰基还原酶活性的蛋白质。

其中，所述的“几个”是指2个至100个，更佳地小于30个，最佳地小于10个。比如添加一个外分泌信号肽的融合蛋白，本发明人发现这样的融合蛋白同样具有羰基还原酶活性。也就是说，只要由(a)衍生的蛋白质具有羰基还原酶活性，且衍生方式如上所述，都可以达到本发明的发明目的。根据本发明，在如SEQ ID No:1所示氨基酸序列的蛋白质(a)分子中进行1～5个氨基酸残基的突变，仍然保持羰基还原酶活性。