... 中链脱氢酶（MDRs）是一类约含350个氨基酸残基的锌或非锌-依赖型脱氢酶.根据迭代隐马尔可夫模型（HMMs），中链脱氢酶可分为86类，包括MDR001-ADH、MDR002-PTGR、MDR003-FAS及MDR010-CAD等，不同种类间序列同源性在40%~90%之间.中链脱氢酶一般是以单聚体、二聚体或四聚体的形式存在.每个亚基含有两个结构部分[图2(a)][25]，N端与C端共折叠区域形成一个裂缝结构，为活性中心口袋，辅酶结合域覆盖了包括Rossman结构在内的C端大部分区域 [26-28].细菌中的中链脱氢酶通常为非锌-依赖型，而真核生物中的中链脱氢酶一般为锌-依赖型[29-30].锌离子有多种结合方式，有的辅酶结合域和活性中心均结合一个锌离子，有的只有活性中心结合一个锌离子，有的则不需要锌离子.中链脱氢酶的催化过程往往需要锌离子的参与，锌离子一般与Cys、His、Asp及一个水分子形成一个含羧基配体的四面体结构，参与酶与底物的结合过程[27].中链脱氢酶催化醛酮还原的过程中，羰基底物首先进入活性中心，与活性中心His、Ser和His残基连接的Zn+及辅酶核糖环上的两个羟基作用稳定构象，接收来自还原型辅酶C4位上的[H]，转化为对应的醇产物[图2(b)][28]. ...
醛酮还原酶（AKRs）是一类含有320个左右氨基酸的非金属依赖型羰基还原酶，广泛存在于动物、植物、原核生物中，并大多以单体形式存在[
31-
33].目前其超家族成员超过190个，分布于AKR1-AKR15的15个家族[
34]，每个家族成员之间的序列同一性大于40%.根据功能又可分为醛糖还原酶（aldose reductases）、醛还原酶（aldehyde reductases）以及羟类固醇脱氢酶（hydroxysteriod dehydrogenases）等.醛酮还原酶底物谱广，不仅参与内源性物质如糖醛、醛类脂以及酮前列腺素等的代谢，也可催化烷基、芳基醛酮、多环芳香族烃、黄曲霉毒素醛等外源性物质的代谢[
35-
40].醛酮还原酶在功能上与短链脱氢酶类似，但三维结构与其差异较大.醛酮还原酶主要结构框架为(
α/β)
8桶状结构，又称TIM结构，即中央由8个
β折叠旋转交错排列，周围由8个
α螺旋围绕，TIM结构外围还存在H1和H2两条
α螺旋链[
图3(a)][
32,
40-
42].醛酮还原酶的辅酶结合区域位于TIM结构中央，活性中心则位于TIM结构的C端及延伸出的三个高变异的loop区.醛酮还原酶活性中心关键催化位点为Asp-Tyr-Lys-His.Tyr起Lewis酸/碱催化作用，Asp和Lys通过降低Tyr的p
Ka促进氢的传递，His与底物形成氢键[
图3(b)][
43-
45]. ...
Subdivision of the MDR superfamily of medium chain dehydrogenases/reductases through iterative hidden Markov model refinement
1
2010
... 中链脱氢酶（MDRs）是一类约含350个氨基酸残基的锌或非锌-依赖型脱氢酶.根据迭代隐马尔可夫模型（HMMs），中链脱氢酶可分为86类，包括MDR001-ADH、MDR002-PTGR、MDR003-FAS及MDR010-CAD等，不同种类间序列同源性在40%~90%之间.中链脱氢酶一般是以单聚体、二聚体或四聚体的形式存在.每个亚基含有两个结构部分[图2(a)][25]，N端与C端共折叠区域形成一个裂缝结构，为活性中心口袋，辅酶结合域覆盖了包括Rossman结构在内的C端大部分区域 [26-28].细菌中的中链脱氢酶通常为非锌-依赖型，而真核生物中的中链脱氢酶一般为锌-依赖型[29-30].锌离子有多种结合方式，有的辅酶结合域和活性中心均结合一个锌离子，有的只有活性中心结合一个锌离子，有的则不需要锌离子.中链脱氢酶的催化过程往往需要锌离子的参与，锌离子一般与Cys、His、Asp及一个水分子形成一个含羧基配体的四面体结构，参与酶与底物的结合过程[27].中链脱氢酶催化醛酮还原的过程中，羰基底物首先进入活性中心，与活性中心His、Ser和His残基连接的Zn+及辅酶核糖环上的两个羟基作用稳定构象，接收来自还原型辅酶C4位上的[H]，转化为对应的醇产物[图2(b)][28]. ...
Superfamilies SDR and MDR: from early ancestry to present forms. emergence of three lines, a Zn-metalloenzyme, and distinct variabilities
1
2010
... 中链脱氢酶（MDRs）是一类约含350个氨基酸残基的锌或非锌-依赖型脱氢酶.根据迭代隐马尔可夫模型（HMMs），中链脱氢酶可分为86类，包括MDR001-ADH、MDR002-PTGR、MDR003-FAS及MDR010-CAD等，不同种类间序列同源性在40%~90%之间.中链脱氢酶一般是以单聚体、二聚体或四聚体的形式存在.每个亚基含有两个结构部分[图2(a)][25]，N端与C端共折叠区域形成一个裂缝结构，为活性中心口袋，辅酶结合域覆盖了包括Rossman结构在内的C端大部分区域 [26-28].细菌中的中链脱氢酶通常为非锌-依赖型，而真核生物中的中链脱氢酶一般为锌-依赖型[29-30].锌离子有多种结合方式，有的辅酶结合域和活性中心均结合一个锌离子，有的只有活性中心结合一个锌离子，有的则不需要锌离子.中链脱氢酶的催化过程往往需要锌离子的参与，锌离子一般与Cys、His、Asp及一个水分子形成一个含羧基配体的四面体结构，参与酶与底物的结合过程[27].中链脱氢酶催化醛酮还原的过程中，羰基底物首先进入活性中心，与活性中心His、Ser和His残基连接的Zn+及辅酶核糖环上的两个羟基作用稳定构象，接收来自还原型辅酶C4位上的[H]，转化为对应的醇产物[图2(b)][28]. ...
The aldo-keto reductase superfamily homepage
1
2003
... 醛酮还原酶（AKRs）是一类含有320个左右氨基酸的非金属依赖型羰基还原酶，广泛存在于动物、植物、原核生物中，并大多以单体形式存在[31-33].目前其超家族成员超过190个，分布于AKR1-AKR15的15个家族[34]，每个家族成员之间的序列同一性大于40%.根据功能又可分为醛糖还原酶（aldose reductases）、醛还原酶（aldehyde reductases）以及羟类固醇脱氢酶（hydroxysteriod dehydrogenases）等.醛酮还原酶底物谱广，不仅参与内源性物质如糖醛、醛类脂以及酮前列腺素等的代谢，也可催化烷基、芳基醛酮、多环芳香族烃、黄曲霉毒素醛等外源性物质的代谢[35-40].醛酮还原酶在功能上与短链脱氢酶类似，但三维结构与其差异较大.醛酮还原酶主要结构框架为(α/β)8桶状结构，又称TIM结构，即中央由8个β折叠旋转交错排列，周围由8个α螺旋围绕，TIM结构外围还存在H1和H2两条α螺旋链[图3(a)][32,40-42].醛酮还原酶的辅酶结合区域位于TIM结构中央，活性中心则位于TIM结构的C端及延伸出的三个高变异的loop区.醛酮还原酶活性中心关键催化位点为Asp-Tyr-Lys-His.Tyr起Lewis酸/碱催化作用，Asp和Lys通过降低Tyr的pKa促进氢的传递，His与底物形成氢键[图3(b)][43-45]. ...
The diversity of microbial aldo/keto reductases from Escherichia coli K12
1
2013
... 醛酮还原酶（AKRs）是一类含有320个左右氨基酸的非金属依赖型羰基还原酶，广泛存在于动物、植物、原核生物中，并大多以单体形式存在[31-33].目前其超家族成员超过190个，分布于AKR1-AKR15的15个家族[34]，每个家族成员之间的序列同一性大于40%.根据功能又可分为醛糖还原酶（aldose reductases）、醛还原酶（aldehyde reductases）以及羟类固醇脱氢酶（hydroxysteriod dehydrogenases）等.醛酮还原酶底物谱广，不仅参与内源性物质如糖醛、醛类脂以及酮前列腺素等的代谢，也可催化烷基、芳基醛酮、多环芳香族烃、黄曲霉毒素醛等外源性物质的代谢[35-40].醛酮还原酶在功能上与短链脱氢酶类似，但三维结构与其差异较大.醛酮还原酶主要结构框架为(α/β)8桶状结构，又称TIM结构，即中央由8个β折叠旋转交错排列，周围由8个α螺旋围绕，TIM结构外围还存在H1和H2两条α螺旋链[图3(a)][32,40-42].醛酮还原酶的辅酶结合区域位于TIM结构中央，活性中心则位于TIM结构的C端及延伸出的三个高变异的loop区.醛酮还原酶活性中心关键催化位点为Asp-Tyr-Lys-His.Tyr起Lewis酸/碱催化作用，Asp和Lys通过降低Tyr的pKa促进氢的传递，His与底物形成氢键[图3(b)][43-45]. ...
Comparative anatomy of the aldo-keto reductase superfamily
1
1997
... 醛酮还原酶（AKRs）是一类含有320个左右氨基酸的非金属依赖型羰基还原酶，广泛存在于动物、植物、原核生物中，并大多以单体形式存在[31-33].目前其超家族成员超过190个，分布于AKR1-AKR15的15个家族[34]，每个家族成员之间的序列同一性大于40%.根据功能又可分为醛糖还原酶（aldose reductases）、醛还原酶（aldehyde reductases）以及羟类固醇脱氢酶（hydroxysteriod dehydrogenases）等.醛酮还原酶底物谱广，不仅参与内源性物质如糖醛、醛类脂以及酮前列腺素等的代谢，也可催化烷基、芳基醛酮、多环芳香族烃、黄曲霉毒素醛等外源性物质的代谢[35-40].醛酮还原酶在功能上与短链脱氢酶类似，但三维结构与其差异较大.醛酮还原酶主要结构框架为(α/β)8桶状结构，又称TIM结构，即中央由8个β折叠旋转交错排列，周围由8个α螺旋围绕，TIM结构外围还存在H1和H2两条α螺旋链[图3(a)][32,40-42].醛酮还原酶的辅酶结合区域位于TIM结构中央，活性中心则位于TIM结构的C端及延伸出的三个高变异的loop区.醛酮还原酶活性中心关键催化位点为Asp-Tyr-Lys-His.Tyr起Lewis酸/碱催化作用，Asp和Lys通过降低Tyr的pKa促进氢的传递，His与底物形成氢键[图3(b)][43-45]. ...
Aldo-keto reductase (AKR) superfamily: genomics and annotation
1
2009
... 醛酮还原酶（AKRs）是一类含有320个左右氨基酸的非金属依赖型羰基还原酶，广泛存在于动物、植物、原核生物中，并大多以单体形式存在[31-33].目前其超家族成员超过190个，分布于AKR1-AKR15的15个家族[34]，每个家族成员之间的序列同一性大于40%.根据功能又可分为醛糖还原酶（aldose reductases）、醛还原酶（aldehyde reductases）以及羟类固醇脱氢酶（hydroxysteriod dehydrogenases）等.醛酮还原酶底物谱广，不仅参与内源性物质如糖醛、醛类脂以及酮前列腺素等的代谢，也可催化烷基、芳基醛酮、多环芳香族烃、黄曲霉毒素醛等外源性物质的代谢[35-40].醛酮还原酶在功能上与短链脱氢酶类似，但三维结构与其差异较大.醛酮还原酶主要结构框架为(α/β)8桶状结构，又称TIM结构，即中央由8个β折叠旋转交错排列，周围由8个α螺旋围绕，TIM结构外围还存在H1和H2两条α螺旋链[图3(a)][32,40-42].醛酮还原酶的辅酶结合区域位于TIM结构中央，活性中心则位于TIM结构的C端及延伸出的三个高变异的loop区.醛酮还原酶活性中心关键催化位点为Asp-Tyr-Lys-His.Tyr起Lewis酸/碱催化作用，Asp和Lys通过降低Tyr的pKa促进氢的传递，His与底物形成氢键[图3(b)][43-45]. ...
Human aldo-keto reductases: function, gene regulation, and single nucleotide polymorphisms
1
2007
... 醛酮还原酶（AKRs）是一类含有320个左右氨基酸的非金属依赖型羰基还原酶，广泛存在于动物、植物、原核生物中，并大多以单体形式存在[31-33].目前其超家族成员超过190个，分布于AKR1-AKR15的15个家族[34]，每个家族成员之间的序列同一性大于40%.根据功能又可分为醛糖还原酶（aldose reductases）、醛还原酶（aldehyde reductases）以及羟类固醇脱氢酶（hydroxysteriod dehydrogenases）等.醛酮还原酶底物谱广，不仅参与内源性物质如糖醛、醛类脂以及酮前列腺素等的代谢，也可催化烷基、芳基醛酮、多环芳香族烃、黄曲霉毒素醛等外源性物质的代谢[35-40].醛酮还原酶在功能上与短链脱氢酶类似，但三维结构与其差异较大.醛酮还原酶主要结构框架为(α/β)8桶状结构，又称TIM结构，即中央由8个β折叠旋转交错排列，周围由8个α螺旋围绕，TIM结构外围还存在H1和H2两条α螺旋链[图3(a)][32,40-42].醛酮还原酶的辅酶结合区域位于TIM结构中央，活性中心则位于TIM结构的C端及延伸出的三个高变异的loop区.醛酮还原酶活性中心关键催化位点为Asp-Tyr-Lys-His.Tyr起Lewis酸/碱催化作用，Asp和Lys通过降低Tyr的pKa促进氢的传递，His与底物形成氢键[图3(b)][43-45]. ...
Biocatalytic properties of a recombinant aldo-keto reductase with broad substrate spectrum and excellent stereoselectivity
2011
Characterization and identification of three novel aldo-keto reductases from Lodderomyces elongisporus for reducing ethyl 4-chloroacetoacetate
2014
Genomic mining-based identification of novel stereospecific aldo-keto reductases toolbox from Candida parapsilosis for highly enantioselective reduction of carbonyl compounds
2014
Improved o-chlorobenzoylformate bioreduction by stabilizing aldo-keto reductase YtbE with additives
1
2014
... (S)-氯吡格雷（Plavix）是一种选择性血小板凝集抑制剂，由法国赛诺菲（Snaofi）公司开发，用于治疗因血栓引起的心肌梗死和缺血性卒中，是目前世界上最畅销的药物之一.在已报道的(S)-氯吡格雷合成途径中，(R)-邻氯扁桃酸甲酯的合成是关键步骤（图12）.Jeong等[114]利用邻氯苯乙酮酸甲酯为底物，以Saccharomyces cerevisiae全细胞为催化剂，不对称还原获得(R)-邻氯扁桃酸甲酯，e.e.达96.1%.一株来源于Thermus thermophilus的羰基还原酶也得到纯化与鉴定，使用该酶催化邻氯苯乙酮酸甲酯的还原，产率达95%，产物e.e.为92%[115].Ma等[116]对C. glabrata基因组进行分析，挖掘获得一株新型羰基还原酶CgKR1，在与葡萄糖脱氢酶共表达构建辅酶再生体系后，催化邻氯苯乙酮酸甲酯不对称还原生成(R)-邻氯扁桃酸甲酯，底物浓度达300g/L，产率为87%，e.e.达98.7%.Ni等[117]将来源于Bacillus sp.的醛酮还原酶与葡萄糖脱氢酶共表达后，催化(R)-邻氯扁桃酸甲酯的合成，底物 浓度进一步提升至500g/L，时空产率达812g/(L·d)，e.e.>99%.Xu等[39]发现，甘油可提升NADPH依赖型醛酮还原酶YtbE的热稳定性与操作稳定性，在1mol/L底物浓度下，使(R)-邻氯扁桃酸甲酯的产率由70.5%提高到96.6%.Zheng等[118]对羰基还原酶CgKR1 进行分子改造，获得CgKR1-F92C/F94W，用于系列手性醇医药中间体的制备，其中催化(R)-邻氯扁桃酸甲酯合成的活性提高了8倍. ...
Microbial aldo-keto reductases
2
2002
... 醛酮还原酶（AKRs）是一类含有320个左右氨基酸的非金属依赖型羰基还原酶，广泛存在于动物、植物、原核生物中，并大多以单体形式存在[31-33].目前其超家族成员超过190个，分布于AKR1-AKR15的15个家族[34]，每个家族成员之间的序列同一性大于40%.根据功能又可分为醛糖还原酶（aldose reductases）、醛还原酶（aldehyde reductases）以及羟类固醇脱氢酶（hydroxysteriod dehydrogenases）等.醛酮还原酶底物谱广，不仅参与内源性物质如糖醛、醛类脂以及酮前列腺素等的代谢，也可催化烷基、芳基醛酮、多环芳香族烃、黄曲霉毒素醛等外源性物质的代谢[35-40].醛酮还原酶在功能上与短链脱氢酶类似，但三维结构与其差异较大.醛酮还原酶主要结构框架为(α/β)8桶状结构，又称TIM结构，即中央由8个β折叠旋转交错排列，周围由8个α螺旋围绕，TIM结构外围还存在H1和H2两条α螺旋链[图3(a)][32,40-42].醛酮还原酶的辅酶结合区域位于TIM结构中央，活性中心则位于TIM结构的C端及延伸出的三个高变异的loop区.醛酮还原酶活性中心关键催化位点为Asp-Tyr-Lys-His.Tyr起Lewis酸/碱催化作用，Asp和Lys通过降低Tyr的pKa促进氢的传递，His与底物形成氢键[图3(b)][43-45]. ...
立体选择性羰基还原酶遵循顺序Bi-Bi 动力学催化机制催化手性醇的合成，酶与辅酶NAD(P)H结合组成全酶，底物进入酶的活性中心，形成酶-底物复合体，底物获得辅酶传递的质子被还原为手性醇，NAD(P)H失去质子被氧化为NAD(P)+，手性醇与NAD(P)+随后与酶分离，NAD(P)+可通过辅酶再生途径转化为NAD(P)H进入下一次催化反应[
46].由于底物酮的羰基C属于sp2杂化，呈平面结构，其平面前侧为
re-面（
re-face），后侧为
si-面（
si-face），如
图4.辅酶NAD(P)H烟酰胺环C
4上的[H]可通过4条途径传递给底物的羰基C，[H]传递途径取决于底物与酶结合的构象.当[H]以E1或E2的方式从底物羰基C的
si-面进攻时，反应遵循anti-Prelog规则，获得(
R)-醇；反之，当[H]以E3或E4途径从羰基C的
re-面进攻羰基C时，反应遵循Prelog规则，得到(
S)-醇.此外，酶的类型与结构决定了辅酶烟酰胺环C
4上的pro-(
R)-H还是pro-(
S)-H传递给底物.Martins等获得NADH依赖型(
R)-2-羟基戊二酸脱氢酶（HGDH）的晶体结构，揭示该酶在催化 2-酮戊二酸生成(
R)-2-羟基戊二酸中的氢传递 机理，NADH烟酰胺环C4上pro-(
R)-H进攻底物
si-面，生成
R型产物[
23]. ...
Aldo-keto reductases in which the conserved catalytic histidine is substituted
1
2009
... 醛酮还原酶（AKRs）是一类含有320个左右氨基酸的非金属依赖型羰基还原酶，广泛存在于动物、植物、原核生物中，并大多以单体形式存在[31-33].目前其超家族成员超过190个，分布于AKR1-AKR15的15个家族[34]，每个家族成员之间的序列同一性大于40%.根据功能又可分为醛糖还原酶（aldose reductases）、醛还原酶（aldehyde reductases）以及羟类固醇脱氢酶（hydroxysteriod dehydrogenases）等.醛酮还原酶底物谱广，不仅参与内源性物质如糖醛、醛类脂以及酮前列腺素等的代谢，也可催化烷基、芳基醛酮、多环芳香族烃、黄曲霉毒素醛等外源性物质的代谢[35-40].醛酮还原酶在功能上与短链脱氢酶类似，但三维结构与其差异较大.醛酮还原酶主要结构框架为(α/β)8桶状结构，又称TIM结构，即中央由8个β折叠旋转交错排列，周围由8个α螺旋围绕，TIM结构外围还存在H1和H2两条α螺旋链[图3(a)][32,40-42].醛酮还原酶的辅酶结合区域位于TIM结构中央，活性中心则位于TIM结构的C端及延伸出的三个高变异的loop区.醛酮还原酶活性中心关键催化位点为Asp-Tyr-Lys-His.Tyr起Lewis酸/碱催化作用，Asp和Lys通过降低Tyr的pKa促进氢的传递，His与底物形成氢键[图3(b)][43-45]. ...
Structural and mutational studies on an aldo-keto reductase AKR5C3 from Gluconobacter oxydans
1
2014
... 醛酮还原酶（AKRs）是一类含有320个左右氨基酸的非金属依赖型羰基还原酶，广泛存在于动物、植物、原核生物中，并大多以单体形式存在[31-33].目前其超家族成员超过190个，分布于AKR1-AKR15的15个家族[34]，每个家族成员之间的序列同一性大于40%.根据功能又可分为醛糖还原酶（aldose reductases）、醛还原酶（aldehyde reductases）以及羟类固醇脱氢酶（hydroxysteriod dehydrogenases）等.醛酮还原酶底物谱广，不仅参与内源性物质如糖醛、醛类脂以及酮前列腺素等的代谢，也可催化烷基、芳基醛酮、多环芳香族烃、黄曲霉毒素醛等外源性物质的代谢[35-40].醛酮还原酶在功能上与短链脱氢酶类似，但三维结构与其差异较大.醛酮还原酶主要结构框架为(α/β)8桶状结构，又称TIM结构，即中央由8个β折叠旋转交错排列，周围由8个α螺旋围绕，TIM结构外围还存在H1和H2两条α螺旋链[图3(a)][32,40-42].醛酮还原酶的辅酶结合区域位于TIM结构中央，活性中心则位于TIM结构的C端及延伸出的三个高变异的loop区.醛酮还原酶活性中心关键催化位点为Asp-Tyr-Lys-His.Tyr起Lewis酸/碱催化作用，Asp和Lys通过降低Tyr的pKa促进氢的传递，His与底物形成氢键[图3(b)][43-45].
立体选择性羰基还原酶遵循顺序Bi-Bi 动力学催化机制催化手性醇的合成，酶与辅酶NAD(P)H结合组成全酶，底物进入酶的活性中心，形成酶-底物复合体，底物获得辅酶传递的质子被还原为手性醇，NAD(P)H失去质子被氧化为NAD(P)+，手性醇与NAD(P)+随后与酶分离，NAD(P)+可通过辅酶再生途径转化为NAD(P)H进入下一次催化反应[
46].由于底物酮的羰基C属于sp2杂化，呈平面结构，其平面前侧为
re-面（
re-face），后侧为
si-面（
si-face），如
图4.辅酶NAD(P)H烟酰胺环C
4上的[H]可通过4条途径传递给底物的羰基C，[H]传递途径取决于底物与酶结合的构象.当[H]以E1或E2的方式从底物羰基C的
si-面进攻时，反应遵循anti-Prelog规则，获得(
R)-醇；反之，当[H]以E3或E4途径从羰基C的
re-面进攻羰基C时，反应遵循Prelog规则，得到(
S)-醇.此外，酶的类型与结构决定了辅酶烟酰胺环C
4上的pro-(
R)-H还是pro-(
S)-H传递给底物.Martins等获得NADH依赖型(
R)-2-羟基戊二酸脱氢酶（HGDH）的晶体结构，揭示该酶在催化 2-酮戊二酸生成(
R)-2-羟基戊二酸中的氢传递 机理，NADH烟酰胺环C4上pro-(
R)-H进攻底物
si-面，生成
R型产物[
23]. ...
Molecular characterization of an aldo-keto reductase from Marivirga tractuosa that converts retinal to retinol
1
2014
... 醛酮还原酶（AKRs）是一类含有320个左右氨基酸的非金属依赖型羰基还原酶，广泛存在于动物、植物、原核生物中，并大多以单体形式存在[31-33].目前其超家族成员超过190个，分布于AKR1-AKR15的15个家族[34]，每个家族成员之间的序列同一性大于40%.根据功能又可分为醛糖还原酶（aldose reductases）、醛还原酶（aldehyde reductases）以及羟类固醇脱氢酶（hydroxysteriod dehydrogenases）等.醛酮还原酶底物谱广，不仅参与内源性物质如糖醛、醛类脂以及酮前列腺素等的代谢，也可催化烷基、芳基醛酮、多环芳香族烃、黄曲霉毒素醛等外源性物质的代谢[35-40].醛酮还原酶在功能上与短链脱氢酶类似，但三维结构与其差异较大.醛酮还原酶主要结构框架为(α/β)8桶状结构，又称TIM结构，即中央由8个β折叠旋转交错排列，周围由8个α螺旋围绕，TIM结构外围还存在H1和H2两条α螺旋链[图3(a)][32,40-42].醛酮还原酶的辅酶结合区域位于TIM结构中央，活性中心则位于TIM结构的C端及延伸出的三个高变异的loop区.醛酮还原酶活性中心关键催化位点为Asp-Tyr-Lys-His.Tyr起Lewis酸/碱催化作用，Asp和Lys通过降低Tyr的pKa促进氢的传递，His与底物形成氢键[图3(b)][43-45]. ...
1
2013
... 立体选择性羰基还原酶遵循顺序Bi-Bi 动力学催化机制催化手性醇的合成，酶与辅酶NAD(P)H结合组成全酶，底物进入酶的活性中心，形成酶-底物复合体，底物获得辅酶传递的质子被还原为手性醇，NAD(P)H失去质子被氧化为NAD(P)+，手性醇与NAD(P)+随后与酶分离，NAD(P)+可通过辅酶再生途径转化为NAD(P)H进入下一次催化反应[46].由于底物酮的羰基C属于sp2杂化，呈平面结构，其平面前侧为re-面（re-face），后侧为si-面（si-face），如图4.辅酶NAD(P)H烟酰胺环C4上的[H]可通过4条途径传递给底物的羰基C，[H]传递途径取决于底物与酶结合的构象.当[H]以E1或E2的方式从底物羰基C的si-面进攻时，反应遵循anti-Prelog规则，获得(R)-醇；反之，当[H]以E3或E4途径从羰基C的re-面进攻羰基C时，反应遵循Prelog规则，得到(S)-醇.此外，酶的类型与结构决定了辅酶烟酰胺环C4上的pro-(R)-H还是pro-(S)-H传递给底物.Martins等获得NADH依赖型(R)-2-羟基戊二酸脱氢酶（HGDH）的晶体结构，揭示该酶在催化 2-酮戊二酸生成(R)-2-羟基戊二酸中的氢传递 机理，NADH烟酰胺环C4上pro-(R)-H进攻底物si-面，生成R型产物[23]. ...
Significantly enhancing the biocatalytic synthesis of chiral alcohols by semi-rationally engineering an anti-Prelog carbonyl reductase from Acetobacter sp. CCTCC M209061
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2019
... 从自然环境筛选或数据库挖掘获得的野生羰基还原酶活性、稳定性与选择性一般较差，不能满足高强度工业生产的要求.对野生羰基还原酶进行改造，提升酶在有机合成过程中的催化性能，尤其是对非天然底物的活性与选择性成为手性醇生物合成领域的关键.近年来，随着对羰基还原酶分类、结构与立体选择性催化机制研究的不断深入，羰基还原酶的底物通道、辅酶结合域、活性中心结构、酶-底构效关系、质子传递过程及分子热、动力学原理逐步得到揭示，对羰基还原酶的理性/半理性改造不断取得可喜进展.Wei等[47]通过半理性设计提高了羰基还原酶AcCR对11种前手性底物的活性，获得了三个阳性双突变体(mut-E144A/G152 L、mut-G152 L/ Y189 N和mut-I147 V/G152 L)，这些突变体缩短了底物与Tyr155的羰基的氧原子之间的距离，比酶活提高了17~61倍，催化效率（kcat/Km）也得到了明显的提高.Gong等[48]通过定向进化对来自Lactobacillus brevis的天然酮还原酶LbCR进行分子改造，获得了最佳突变体LbCRM8（M154I/A155D/V198I/A201D/A202L），40℃下半衰期增加了1944倍，催化效率提高了3.2倍，导致热稳定性提高是由于V198I/M154I/A155D的突变，酶活性增加是A201D/A202L导致的.Honda等[49]通过定向进化提高了来自于Ogataea minuta的羰基还原酶OCR的稳定性，50℃时的半衰期得到了明显提高，酶稳定性的提高主要是由于V166A的氨基酸取代.Qin等[50]以来自于Lactobacillus fermentum的短链脱氢酶（LfSDR1）作为出发酶，确定了几种SDR酶序列中控制立体选择性的关键位置，这种方法应用于与LfSDR1具有21%~48%序列相似性的其他五种SDR酶，它们不对称还原的立体选择性也可以在Prelog和anti-Prelog之间切换，可以有效地提高酶的立体选择性.Zhang等[51]通过分析晶体结构和多序列比对，确定了关键位点F25和W113，通过对这两个位点定点突变进一步提高了醛酮还原酶YvgN的催化活性和立体选择性. ...
Development of an engineered ketoreductase with simultaneously improved thermostability and activity for making a bulky atorvastatin precursor
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2019
... 从自然环境筛选或数据库挖掘获得的野生羰基还原酶活性、稳定性与选择性一般较差，不能满足高强度工业生产的要求.对野生羰基还原酶进行改造，提升酶在有机合成过程中的催化性能，尤其是对非天然底物的活性与选择性成为手性醇生物合成领域的关键.近年来，随着对羰基还原酶分类、结构与立体选择性催化机制研究的不断深入，羰基还原酶的底物通道、辅酶结合域、活性中心结构、酶-底构效关系、质子传递过程及分子热、动力学原理逐步得到揭示，对羰基还原酶的理性/半理性改造不断取得可喜进展.Wei等[47]通过半理性设计提高了羰基还原酶AcCR对11种前手性底物的活性，获得了三个阳性双突变体(mut-E144A/G152 L、mut-G152 L/ Y189 N和mut-I147 V/G152 L)，这些突变体缩短了底物与Tyr155的羰基的氧原子之间的距离，比酶活提高了17~61倍，催化效率（kcat/Km）也得到了明显的提高.Gong等[48]通过定向进化对来自Lactobacillus brevis的天然酮还原酶LbCR进行分子改造，获得了最佳突变体LbCRM8（M154I/A155D/V198I/A201D/A202L），40℃下半衰期增加了1944倍，催化效率提高了3.2倍，导致热稳定性提高是由于V198I/M154I/A155D的突变，酶活性增加是A201D/A202L导致的.Honda等[49]通过定向进化提高了来自于Ogataea minuta的羰基还原酶OCR的稳定性，50℃时的半衰期得到了明显提高，酶稳定性的提高主要是由于V166A的氨基酸取代.Qin等[50]以来自于Lactobacillus fermentum的短链脱氢酶（LfSDR1）作为出发酶，确定了几种SDR酶序列中控制立体选择性的关键位置，这种方法应用于与LfSDR1具有21%~48%序列相似性的其他五种SDR酶，它们不对称还原的立体选择性也可以在Prelog和anti-Prelog之间切换，可以有效地提高酶的立体选择性.Zhang等[51]通过分析晶体结构和多序列比对，确定了关键位点F25和W113，通过对这两个位点定点突变进一步提高了醛酮还原酶YvgN的催化活性和立体选择性. ...
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