卤醇脱卤酶和腈水解酶双酶共表达串联反应合成(R)-3-羟基戊二酸乙酯

摘要

作为新一代的他汀类药物,瑞舒伐他汀在药效和安全性方面均达到令人满意的效果,并已被批准用于血脂异常症、高胆固醇血症以及高甘油三酯血症的治疗中.光学纯的(R)-3-羟基戊二酸乙酯是合成瑞舒伐他汀手性侧链的重要前体.生物催化的高效、绿色等特点,使得(R)-3-羟基戊二酸乙酯的生物合成研究已经成为一个热点.目前(R)-3-羟基戊二酸乙酯的生物合成方法主要集中在利用脂肪酶或α-胰蛋白酶选择性水解3-羟基戊二酸二乙酯,然而昂贵的商业酶制剂限制了其大规模工业化生产.本文通过在大肠杆菌中共表达卤醇脱卤酶和腈水解酶,构建新的生物反应体系以实现(R)-3-羟基戊二酸乙酯的生物合成.利用共表达重组菌全细胞作为催化剂,一个三步、双酶、一锅法串联反应被建立.单一构型的底物(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯在卤醇脱卤酶的作用下发生闭环反应形成相应的环氧化物;接着环氧化物((S)-3,4-环氧丁酸乙酯)在卤醇脱卤酶和亲核试剂(CN-)的共同作用下发生开环反应形成中间产物(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯;中间产物在腈水解酶的水解作用下形成期望的产物(R)-3-羟基戊二酸乙酯.本工作首次实现了卤醇脱卤酶和腈水解酶在大肠杆菌中的共表达;并首次构建了卤醇脱卤酶和腈水解酶双酶一锅法串联反应体系，(s)-4-氯-3-羟基丁酸乙醋为底物合成瑞舒伐他汀关键中间体(R)-3-羟基戊二酸乙酯。