羰基还原酶催化不对称还原制备(S)-3-氯-1-苯基-1-丙醇的研究

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羰基还原酶催化羰基化合物不对称还原制备手性醇是一类重要的酶促反应,后者可广泛应用于医药、精细化工和农业领域。(S)-3-氯-1-苯基-1-丙醇是合成氟西汀、达泊西汀、托莫西汀、尼索西汀等各类抗抑郁药物的重要中间体。本课题旨在获得一株可以选择性催化3-氯苯丙酮生成(S)型醇的高效菌株,从产酶条件优化和催化过程优化两个方面研究生物法不对称还原制备(S)-3-氯-1-苯基丙醇的工艺路线。本课题主要工作如下:  (1)酶的筛选。在本研究室酮还原酶库中筛选获得可以选择性催化3-氯苯丙酮生成(S)-3-氯-1-苯基-1-丙醇的YOL151W,来源于Saccharomyces cerevisiae S288C的甲基乙二醛还原酶,产物ee值>99%。  (2)重组菌产酶条件优化。筛选获得的YOL151W载体为pET21b,表达量较低。使其在E.coli BL21(DE3)/pET24a系统中重新表达,酶切位点为NdeⅠ和HindⅢ。以SB为出发培养基,通过摇瓶水平产酶条件的优化,获得最佳培养基成分为1%(w/v)白糊精、2.4%(w/v) tryptone、3%(w/v)yeast extract、0.5%(w/v) NaCl。采用0.5%(w/v)乳糖,25℃诱导40h,使酶活、比活分别提高至0.98U/ml、0.38U/mg。与E.coliBL21(DE3)/pET21 d-YOL151W在LB培养基中相比,OD600提高4.7倍,酶活提高22.8倍,比活提高6.4倍。  (3) YOL151W与GDH催化生成(S)-3-氯-1-苯基丙醇的反应过程优化。为了增强底物溶解性并减少底物水解,在Tris-HCl缓冲液中加入3%(v/v)生物基绿色溶剂2-MeTHF作为助溶剂,2%(v/v)Triton X-100促进底物在体系中扩散,使用10mM EDTA,25℃渗透处理30min的YOL151W与GDH透性细胞2.25U,30℃反应,通过对底物浓度和投酶量的优化,最终可以催化30mM底物,获得S型醇,产率98.6%,ee值>99%。  (4)交联酶聚集体的制备。尝试将YOL151W与葡萄糖脱氢酶(GDH)共交联制备combi-CLEAs实现辅酶循环。以饱和度90%硫酸铵,4℃沉淀20min,0.1%(m/v)戊二醛20℃交联1h,成功获得具有催化活性的combi-CLEAs,酶活回收率为30%,其催化性能有待进一步研究。
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