[发明专利]一种酯酶PHE21及其编码基因和应用

说明书

本发明公开了一种酯酶PHE21及其编码基因和应用。本发明从海洋假单胞菌(Pseudomonadaceae oryzihabitans)HUP022中克隆到了一个酯酶基因PHE21，全长为966bp，其编码的酯酶PHE21共包含321个氨基酸。酯酶PHE21对多种金属离子、有机溶剂和表面活性剂有很好的耐受性；同时酯酶PHE21可用于制备(S)‑3‑羟基丁酸乙酯，利用重组表达的酯酶PHE21作为催化剂，制备得到了光学纯度大于99％的(S)‑3‑羟基丁酸乙酯(转化率65.15％)。酯酶PHE21具有反应专一性强、催化效率高的优点，在生物医药和精细化工领域具有非常大的应用前景。

技术领域

本发明属于生物化工和生物技术领域，具体涉及一种酯酶PHE21及其编码基因和应用。

背景技术

手性化合物是一类由相同原子组成，立体结构互为镜像的一类化合物，在生物学和药学性质上具有较大的差异。如巴比妥酸盐S-(-)异构体具有抑制神经活动的作用，而R-(+)异构体却具有兴奋作用；苯并吗啡烷的2个对映体都有镇痛作用，但(-)的异构体服用后会成瘾，而(+)的异构体则不会；R型的“反应停”是孕妇用镇痛药和止痛药，而S型的“反应停”对胎儿则有致畸作用；右旋甲状腺素钠可作为降血脂药物应用，但左旋体对心脏具有严重的副作用；抗菌药氧氟沙星的右旋体能损害肝、肾功能，但左旋的氧氟沙星药效很高，且毒性极小，其在各国上市后，深受人们的欢迎。

手性化合物的合成主要有：(1)化学法，即利用对映体的物理和化学性质的差异进行分离。通常有盐析法、包结法以及组合拆分。其缺点是要求对映体之间的性质差异要大，适用的化合物不多。(2)色谱拆分，这种方法是利用填料对手性对映体吸附性质的差异来实现，其缺点是设备昂贵，普及性较差。(3)合成法，通过设计反应来进行手性化合物的化学合成。这种方法缺点在于反应过程通常比较剧烈，耗费能量，而且反应中使用大量有毒的有机溶剂。

酯酶(Esterase，EC 3.1.1.X)，是一种催化酯键水解和合成的酶的总称。水解时，其催化酯键产生甘油和脂肪酸；合成时，可将酸的羧基与醇的羟基脱水缩合，产物为酯类及其他香味物质。其来源非常广泛，微生物、植物和动物中都有存在。酯酶作为生物催化剂多数可作用非天然底物，而且可拆分的底物多，立体选择性高，不需要辅助因子，是一种重要的手性催化剂。

光学纯3-羟基丁酸乙酯(EHB)是精细化工中制备多种手性产品的关键中间体，应用十分广泛。其中，(S)-(EHB)是薰衣草醇、食菌甲诱醇、核球壳菌、格哈菌素、卡包霉素和灰绿霉素前体等天然产物的手性源；(R)-(EHB)则是合成手性药物的重要中间体，如β-内酰胺酶抑制剂，L-肉碱、亚胺培南等碳青霉烯类抗生素等。但由于生产技术和生产成本方面的原因，在我国绝大多数的合成药物仍然还是以外消旋体形式出现的。

生物酶具有立体位点区域和底物的高度专一性，利用酶促反应催化具有反应条件温和、位点选择性强、副反应少、光学纯度高以及环境污染小等优点，因此开发具有光学选择性的酯酶具有重要的意义。

发明内容

本发明针对现有技术中脂肪酶价格昂贵、生产技术受到制约的不足，提供一种新的酯酶PHE21及其编码基因和应用。

本发明从一株海洋假单胞菌(Pseudomonadaceae oryzihabitans)HUP022中开发了一种新的酯酶PHE21及其编码基因PHE21，构建了含有PHE21的重组表达载体和基因工程菌，培养基因工程菌后获得酯酶PHE21，其可应用于催化酯类反应和制备(S)-3-羟基丁酸乙酯。

本发明的第一个目的是提供一种酯酶PHE21，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

本发明的第二个目的是提供一种编码所述的酯酶PHE21的酯酶基因PHE21。

优选，所述的酯酶基因PHE21的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。