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帕罗西汀盐酸盐是一种重要的选择性5-羟色胺(5-HT)再摄取抑制剂(SSRIs),广泛的应用于治疗抑郁症、焦虑症及强迫症。目前,针对帕罗西汀的生产,主要是基于其关键中间体左旋帕罗醇。但传统制备左旋帕罗醇的工艺有机溶剂耗量大、而且不是需要过渡金属或手性配体化合物就是需要大量手性拆分剂,此外还没有性能良好的酶催化剂。而生物催化法因其立体选择性高、反应条件温和、操作简单及污染少等优点而逐渐成为人们研究的热点。因而,能否开发一条新型的酶-化学耦联工艺新路线,获得选择性专一的酶催化剂,提高底物转化率及选择性,更具有应用价值。本论文以酯酶和南极假丝酵母脂肪酶B(Candida Antarctica lipase B,CALB)作为研究对象,就对影响底物转化的各项因素及酶催化机制进行研究,以期获得较好的酶催化效果。 本论文主要研究内容及结果如下: 1)基于消旋帕罗醇,研究了有机相中脂肪酶催化帕罗醇转酯化反应制备左旋帕罗醇。并考察了酶种类、溶剂、酰基供体、温度、底物与酰基供体摩尔比等因素对反应的影响。结果表明:以Novozym435为催化剂,在30℃下,以乙腈为反应溶剂,乙酸乙烯酯为酰基供体,底物浓度40 mM及其与酰基供体摩尔比为1∶8时,反应8h后,底物转化率为48.1%,底物对映体过量值(ees)为53.3%,对映体选择率(E)为6.20。 2)借助分子对接和分子动力学模拟技术对CALB催化的消旋帕罗醇转酯化反应,就帕罗醇哌啶环上不同氮取代基(Alloc,Boc,Met,Poc)导致的拆分差异机制进行了研究,并从氢键形成、疏水作用力、静电相互作用、酶-底物复合物的稳定性及底物在活性口袋的空间分布等方面进行了分析,证实底物与Thr40.O氢键的形成、疏水作用及氢键的结合能差异、以及底物在活性口袋不同的构象分布是导致酶拆分差异的主要原因。这项研究对于了解拆分差异机制,提高酶的催化性能,设计新型帕罗醇底物小分子具有重要的意义。 3)基于分子模拟技术对酯酶催化底物帕罗酮酯进行了初步筛选,并借助模拟技术对酯酶结构进行了同源建模,同时借助基因工程技术对酯酶基因进行克隆和蛋白表达,构建重组质粒(pET-28a-PLE、pET-22b-PLE及RSFDuet-1-PLE),并在40℃热击转入E.coil BL21表达宿主,使目的基因在重组菌中稳定存在。而且借助异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)对目的蛋白进行诱导表达,并获得一定的目的蛋白表达量,证实具备合成目标蛋白的能力。 4)以构建的重组菌作为研究目标,就目标蛋白的诱导表达条件进行了优化,考察诱导温度、诱导时间和诱导剂IPTG添加量对酯酶蛋白表达的影响。在优化条件下,即诱导温度30℃,诱导时间18h和诱导剂添加量为0.8mM的条件下,猪肝酯酶(PLE)酶活最高,达到0.141 U/mL。而在酯酶催化左旋帕罗醇关键中间体帕罗酮酯的性能时,发现构建的酯酶并不能水解帕罗酮酯以制备左旋帕罗醇。