... 立体选择性羰基还原酶(carbonyl reductase, EC 1.1.1.148)可在还原型辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸)[NAD(P)H]存在的情况下,催化手性酮不对称还原得到手性醇[1].手性醇含有一个手性羟基官能团,是有机合成中重要的手性砌块,广泛应用于医药中间体、精细化工等领域[2-3].传统的手性醇合成需要昂贵的手性贵金属催化剂、严苛的反应条件、易燃易爆的硼氢化物还原剂,且具有产物光学纯度低、分离纯化工艺复杂、“三废”处理困难、生产成本居高不下等缺点.立体选择性羰基还原酶催化的羰基不对称还原反应具有酶来源广泛、活性与立体选择性突出、反应条件温和、产物光学纯度高、生产成本低廉、环境友好等突出优势,在手性醇的合成中应用前景广阔.近年来,立体选择性羰基还原酶的筛选、改造与应用研究备受各界重视并不断取得进展,有力地推动了手性医药中间体与精细化学品绿色制造领域的发展. ...
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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]. ...
本文的其它图/表