手性醇是一類在手性碳上連有羥基的旋光性模塊化合物，以其獨(dú)特的光、熱和化學(xué)穩(wěn)定性，是醫(yī)藥、農(nóng)藥和精細(xì)化工材料的重要手性中間體。開發(fā)手性醇中間體的研究對推動我國制藥工業(yè)、材料工業(yè)以及信息電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都具有重要的戰(zhàn)略意義。其中，光學(xué)活性芳香醇類化合物，是合成抗抑郁、平喘、腎上腺素受體激動劑、NK1拮抗劑等藥物的前體，也是制備高性能液晶和液晶器件的重要手性原料。目前，利用醇脫氫酶具有高度的化學(xué)、區(qū)域和立體選擇性的特點，不對稱還原潛手性羰基化合物，已成為獲得手性醇的一種重要途徑。因此，開展醇脫氫酶的催化機(jī)制及其理性改造的研究具有重要的理論價值和實踐意義。 

　　中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所郭瑞庭研究員的研究組與江南大學(xué)生物工程學(xué)院徐巖教授研究組合作，解析了來源于Candida parapsilosis的（R）-羰基還原酶（RCR）與輔酶NAD+、底物2-羥基苯乙酮及產(chǎn)物（R）-苯基乙二醇的三種復(fù)合體的晶體結(jié)構(gòu)，闡明了RCR與輔酶結(jié)合、底物識別和產(chǎn)物釋放的Prelog立體選擇性的分子催化機(jī)制。然而，自然界中絕大多數(shù)醇脫氫酶都是催化輔酶的pro-R氫進(jìn)攻底物羰基的re面生成相應(yīng)的手性醇，遵循Prelog規(guī)則，只有極少數(shù)醇脫氫酶具有反Prelog選擇性。因此，通過理性改造獲得反Prelog立體選擇性醇脫氫酶無疑是對氧化還原手性生物催化體系適用性的有力加強(qiáng)和重要補(bǔ)充。 

　　RCR屬于中鏈醇脫氫酶家族成員。結(jié)合RCR與已報道的具有立體選擇性的中鏈醇脫氫酶的晶體結(jié)構(gòu)及其氨基酸序列的比對，發(fā)現(xiàn)形成RCR的底物結(jié)合口袋的氨基酸殘基中，具有大側(cè)鏈的F285和W286分別位于小底物結(jié)合口袋的入口處和內(nèi)部，并且相對于其它成員不保守。在此兩個關(guān)鍵位點設(shè)計突變，構(gòu)建突變體F285A、W286A、F285A/W286A。功能檢測發(fā)現(xiàn)，對所檢測的8種芳香酮類底物，3個突變體的立體選擇性發(fā)生了不同程度的變化。其中，雙突變F285A/W286A對8種底物的選擇性都發(fā)生了反轉(zhuǎn)，特別是底物-溴代-4-氯苯乙酮的識別從re面變成si面，對映選擇性完全反轉(zhuǎn)達(dá)到>99.9% e.e.。通過模擬對接分析，進(jìn)一步解釋了立體選擇性反轉(zhuǎn)的分子基礎(chǔ)。 

　　該研究得到國家“973”計劃、“863”計劃、自然科學(xué)基金等的支持。相關(guān)研究成果發(fā)表在Chemical Communications 和Acta Crystallographica Section F 期刊上，在天津工生所客座培養(yǎng)的江南大學(xué)生物工程學(xué)院的博士研究生王珊珊為論文的第一作者。

（R）-羰基還原酶對芳香酮底物的立體選擇性識別

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