[发明专利]一种制备手性四氢β-咔啉的酶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种制备手性四氢β‑咔啉的酶及其制备方法和应用，涉及酶工程技术领域，该酶的蛋白氨基酸序列如SEQ ID No.1所示；编码其蛋白的DNA分子核苷酸序列如SEQ ID No.2所示；该酶的制备方法，包括以下步骤：构建DNA片段StnP2的宿主细胞，酶的表达纯化，蛋白的生化分析；该酶作为手性催化剂应用于拆分具有不同构型的四氢β‑咔啉。本发明提供了一种高活性和高立体选择性的酶，使其应用于C‑1位具有不同构型的四氢β‑咔啉拆分，用于合成手性四氢‑β‑咔啉，本发明提供了制备手性四氢β‑咔啉的酶，合成手性四氢β‑咔啉产率高，催化条件温和，专一性强，使用广泛。

技术领域

本发明涉及酶工程技术领域，尤其涉及一种制备手性四氢β-咔啉的酶及其制备方法和应用。

背景技术

β-咔啉类化合物具有常见的三环吡啶[3,4-b]吲哚环结构，是一大类天然或人工合成的吲哚生物碱。自1941年第一个β-咔啉类化合物被Gobel分离得到以来，目前已经有约400多个β-咔啉类化合物被分离和鉴定。β-咔啉类化合物通常根据其含氮六元环的饱和程度进行分类：完全饱和的β-咔啉类化合物称为1,2,3,4-四氢-β-咔啉，而部分或完全芳香化的分别称为3,4-二氢-β-咔啉和β-咔啉。β-咔啉类化合物广泛存在于自然界，包括各种食品、植物、动物以及真菌和细菌。研究表明，β-咔啉类化合物具有多样的生物活性。其中一些化合物已经被实验证明能够嵌入到DNA分子中，有些甚至能够抑制拓扑异构酶和单胺氧化酶的活性，并与苯二氮卓受体或5-羟基色胺受体等相互作用。目前已有9种包含β-咔啉骨架的药物上市，如从Pausinystalia yohimbe中分离得到的yohimbine，临床用于治疗男性各种类型疹以及性功能减退；礼来公司开发的5型磷酸二酯酶(PDE5)抑制剂tadalafil,作为一线药物被用于治疗男性勃起功能障碍；人工合成的abecarnil，临床上可以作为抗焦虑药使用。

β-咔啉类化合物作为一类重要的化合物，合成化学家们开发了多种方法用于合成β-咔啉类化合物。由于四氢β-咔啉类化合物的C-1位取代基的构型不同，往往会影响化合物的生物学活性或者药理活性，因此合成化学家们尝试了一些不对称化学合成方法用于合成C-1具有不同构型的四氢β-咔啉，这些合成方法都要使用手性催化剂或者手性配基，如附图1所示，八类手性催化剂或者手性配基的化学结构式，其中第一类，取代基为Cl、Br或者OTf；第二类，取代基为H或者Br；第三类中包括两种取代方式，其中3a类，指的是取代基R₁和R₂相同，都为i-Bu；3b类，指的是取代基R₁和R₂不同，R₁为CH₃,R₂为nC₅H₁₁；第四类中包括两种取代方式，其中4a类，指的是取代基R₁为t-Bu；4b类，指的是取代基R1为i-Pr；第六类中取代基R为2，4，6-(iPr)₃Ph。2005年，Kim,Jong-mi课题组报道了一种利用手性二异辛烷基硼烷(附图1中的1)作为催化剂，立体选择性的生成四氢β-咔啉，这个催化剂的催化性能主要是由硼表面的两个异辛醇基和卤素基决定的，利用该催化剂Nakagawa等人于1996年通过Nb-羟色胺与醛发生不对称Pictet-Spengler反应，得到相应的S-构型2′-羟基四氢-β-咔啉(90％ee)。随后该课题组又在此基础上开发了一种类似的催化剂，如附图1中的化合物2。