一种酮还原酶及其在制备(S)-1-(4-吡啶基)-1,3-丙二醇中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种酮还原酶突变体及其在制备(S)

【技术实现步骤摘要】
一种酮还原酶及其在制备(S)
‑1‑
(4
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吡啶基)
‑
1,3
‑
丙二醇中的应用

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[0001]本专利技术属于生物催化
，具体涉及一种酮还原酶突变体及其在制备(S)
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(4
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吡啶基)
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1,3
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丙二醇中的应用。

技术介绍
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[0002](S)
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(4
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吡啶基)
‑
1,3
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丙二醇是一种制备多种膦酸二酯类药物分子的重要中间体，CAS号：685111
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87
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9，结构如式I所示。
[0003][0004]专利CN100439387A中公开(S)
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(4
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吡啶基)
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1,3
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丙二醇可以用于制备阿糖胞苷单磷酸盐药物前体；专利CN1882327A中公开(S)
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(4
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吡啶基)
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1,3
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丙二醇可以用于制备含磷的新的拟甲状腺素药，在预防和/或治疗代谢病如肥胖症、NASH、高胆固醇血症和高脂血中有疗效；专利CN1997377A中公开(S)
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(4
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吡啶基)
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1,3
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丙二醇可以用于制备治疗肝炎C病毒感染有效的化合物；专利CN107540710A中公开(S)
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(4
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吡啶基)
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1,3
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丙二醇可以用于制备一种新药分子，该药物可以治疗抗乙型肝炎病毒(HBV)、丁型肝炎病毒(HDV)和人类免疫缺陷病毒(HIV)及其引起的疾病中的应用。专利CN104558080B中公开(S)
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(4
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吡啶基)
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1,3
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丙二醇可以用于制备一种新化合物，该化合物为FXR和/或TGR5受体激活物，其具有激活FXR和/或TGR5受体活性，可用于制备治疗慢性肝病、代谢性疾病或门脉高压症的药物。未来，(S)
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(4
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吡啶基)
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1,3
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丙二醇可以用于制备更多的新药分子。
[0005]专利CN100439387 C，CN1997377 A，CN101252839 A中报道一种制备(S)
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(4
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吡啶基)
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1,3
‑
丙二醇的方法，如Scheme 1所示。该路线以4
‑
吡啶甲醛为起始原料，需要经过手性钌催化剂催化才能获得手性中心ee值可达98％，但总收率不足50％。
[0006][0007]专利CN109929005B中公开了另外一种制备(S)
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(4
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吡啶基)
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1,3
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丙二醇的方法，如Scheme 2所示。该路线操作繁琐，三步反应总收率不足20％，不适合工业化生产。
[0008][0009]文献European Journal of Organic Chemistry,2014(24),5247
‑
5255中报道一种酶法(S)
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(4
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吡啶基)
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1,3
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丙二醇的方法，如Scheme 3所示。该路线选用4
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吡啶甲醛为原料，在脂肪酶的催化条件下，一锅法制得(S)
‑1‑
(4
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吡啶基)
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1,3
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丙二醇，反应时间72小时，收率为74％，ee值仅为90％。
[0010][0011]目前，制备(S)
‑1‑
(4
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吡啶基)
‑
1,3
‑
丙二醇的方法存在收率低，选择性差，不适合工业化生产等问题。因此，需要开发一种高效的酶以及操作简单、收率高、选择性好、成本低、环境友好的制备(S)
‑1‑
(4
‑
吡啶基)
‑
1,3
‑
丙二醇的方法。

技术实现思路
：
[0012]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种酮还原酶突变体及其在制备(S)
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(4
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吡啶基)
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1,3
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丙二醇中的应用。
[0013]一方面，本专利技术提供一种新的酮还原酶突变体。
[0014]本专利技术利用基因工程手段及分子对接技术，将底物和产物分别对接到野生型酮还原酶结构中，根据底物或产物在结构中的能量最小化原则，设计了多个定点突变体，经过对这些突变体的有效组合，获得了两个高催化活性的突变体菌株Var
‑
1(E16V/H68S/A112G/G171P)和Var
‑
2(E16V/H68S/A112G/A184N/R241A),
[0015]进一步，所述野生型酮还原酶选自Exiguobacterium sp.MH3。
[0016]更进一步，所述野生型酮还原酶在NCBI的登录号为WP_023468191.1。
[0017]另一方面，本专利技术提供的酮还原酶突变体可以用于制备(S)
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(4
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吡啶基)
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1,3
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丙二醇。
[0018]本专利技术采用的技术方案如下：
[0019][0020]本专利技术提供一种制备(S)
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(4
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吡啶基)
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1,3
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丙二醇的方法，具体包括如下步骤：
以异烟酸为底物，先制得3
‑
氧代
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(吡啶
‑4‑
基)丙酸甲酯，然后在酮还原酶(KRED酶)的作用下转化得到化合物4，进而还原制得(S)
‑1‑
(4
‑
吡啶基)
‑
1,3
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丙二醇。
[0021]进一步，以异烟酸和丙二酸单甲酯钾盐为原料制得化合物3。
[0022]进一步，以化合物3为底物，在酮还原酶的作用下转化得到化合物4。
[0023]更进一步，所述酮还原酶以菌体形式参与催化反应。
[0024]更进一步，该步反应在反应温度为10～60℃条件下进行，优选37℃。
[0025]更进一步，该步反应的反应体系中需要加入辅酶，所述辅酶选自NADP。
[0026]进一步，化合物4在硼氢化钠作用下还原为(S)<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酮还原酶突变体，其特征在于，以SEQ ID No.2所示的野生型酮还原酶的氨基酸序列为参考序列，所述酮还原酶突变体的氨基酸序列的突变位点为第16位的谷氨酸突变为缬氨酸，第68位的组氨酸突变为丝氨酸，第112位的丙氨酸突变为甘氨酸，第171位的甘氨酸突变为脯氨酸；或者第16位的谷氨酸突变为缬氨酸，第68位的组氨酸突变为丝氨酸，第122位的丙氨酸突变为甘氨酸，第184位的丙氨酸突变为天冬酰胺，第241位的精氨酸突变为丙氨酸。2.如权利要求1所述的酮还原酶突变体，其特征在于，所述酮还原酶突变体氨基酸序列如SEQ ID No.4和6所示。3.如权利要求1所述的酮还原酶突变体，其特征在于，所述酮还原酶突变体基因核苷酸序列如SEQ ID No.3和5所示。4.如权利要求1所述的酮还原酶突变体，其特征在于，所述酮还原酶表达于基因工程菌。5.如权利要求4所述的酮还原酶突变体，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：竺伟，张小飞，张澎涛，王波，
申请(专利权)人：尚科生物医药上海有限公司，
类型：发明
国别省市：