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摘 要

由具备药理活性的手性化合物构成的药物被称为手性药物。绝大部分手性药物是外消旋体。然而，两个对映异构体通常会在生命体中表现出分歧的生物活性。对于手性药物来说，一个异构体是有药理作用的，而另一个异构体多是无药效乃至是对生命体有害的，因此得到有效的纯手性单体化合物具有重要意义。手性化合物的传统化学合成方法存在污染环境等缺点，而生物催化合成纯手性单体化合物是其极佳替代工艺。生物催化法不仅具有极高的手性选择性，而且操作条件温和、环保。本文利用序列比对和基因工程技术发现并克隆了两种新的基因，其表达的酶具有用于生物催化合成(S)-CHBE手性药物前体的潜力。本文进一步构建了其表达载体，并成功表达这些基因，得到足够的酶蛋白样品，为后续研究打下基础。

关键词：手性；生物催化；克隆；酶；(S)-CHBE；对映异构体；手性制药；酶活

Biotransformation of chiral drug precursors

--A research on the screening and cloning of enzyme protein genes for enzyme-catalyzed synthesis (S)-CHBE

Abstract

Chiral pharmaceuticals are chemicals composed of chiral compounds with pharmacological activity. Chiral drugs are usually produced as racemes, however, when delivered into a living body, its two enantiomers often exhibit divergent biological activities, such that one isomer is effective, while the other one is ineffective or even harmful. Therefore, it is of great significance to obtain the desired compound as a pure chiral isomer. Traditionally used chemical enantioselective means are often environmentally unfriendly and bearing low enantioselectivity. In contrast, biocatalytic synthesis has considered as an ideal alternative due to its high (~100%) enantioselectivity, as well as environmental friendly operating conditions. In this study, we used genetic engineering means to search and clone two novel genes expressing enzymes with great potential to be used in the catalytic synthesis of (S)-CHBE precursor in its desired chiral monomer form. We further constructed expressional vectors that proven to express protein products in a efficient way. These results pave the way for follow-up studies.

Keyword: Chirality; Biocatalysis; Cloning; Enzyme; (S)-CHBE; Enantiomers; Chiral pharmaceuticals; Enzymatic activity

目 录

摘 要............................................................................................................................................Ⅰ

Abstract.............................................................................................................................................Ⅱ

第一章 前言 1

1.1 目的与意义 1

1.2 手性简介 1

1.3 (S)-CHBE的作用机理和市场前景 2

1.4 生物催化法制备光学纯CHBE 3

1.4.1 利用微生物或酶进行手性拆分 3

1.4.2 生物催化不对称合成 3

1.5 羰酰还原酶的获取、应用与催化机理 4

1.5.1 羰酰还原酶的获取与应用 4

1.5.2 羰酰还原酶的催化机理 5

1.6 酶活检测 6

1.7 COBE与CHBE的测定方法 6

1.8 本课题研究思路及研究内容 7

第二章 获取羰酰还原酶的基因及表达 8

2.1 实验试剂、材料及设备 9

2.2 实验方案 12

2.2.1 白色念珠菌基因组的提取 12

2.2.2 目的基因SOU1及SOU2的获取 13

2.2.3 重组质粒pET-22b-SOU1及pET-22b-SOU2的构建及鉴定 14

2.2.4 重组质粒在大肠杆菌中表达 16

2.3 实验结果 17

2.3.1 选择羰酰还原酶 17

2.3.2 提取白色念珠菌基因组 17

2.3.3 PCR扩增目的基因 17

2.3.4 连接 18

2.3.5 表达 19

第三章 总结 20

致 谢 21

参考文献..................................................................................................................................................22

第一章 前 言

1.1 目的与意义

目前使用的药物中，约一半以上是手性化合物，近90%的手性化合物以两种对映体等摩尔混合组成的外消旋体的形式出售。在制药工业上促进外消旋药物的手性分离和分析具有重要意义，同样在临床上消除制剂中不需要的异构体，为患者找到最佳治疗方法和进行正确的治疗控制也具有重要意义。

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