生物制造:手性化学品的绿色制造之路

<正>手性化学品广泛应用于医药、农业、食品、材料等领域,在国计民生中占据极其重要的地位。例如人们服用消旋体药物,在摄入活性对映体的同时,也摄取了大量无效甚至有毒有害的对映体,对人体的健康构成了直接或潜在的威胁;农药在以外消旋体形式使用时,在施用活性对映体的同时,也施用了大量     

基于环糊精手性选择剂的扑尔敏对映体的毛细管电泳拆分

本文旨在通过对毛细管电泳在手性药物拆分方面的应用原理的探讨,对实验中关于手性选择剂的浓度、缓冲液pH值等对分离拆分效果的影响进行讨论和分析,以期对药物研究有所裨益并得到令人满意的结果。     

拆分获得(S)-酮基布洛芬脂肪酶基因在枯草芽孢杆菌中的克隆与表达

【目的】筛选具有不对称拆分消旋酮基布洛芬氯乙酯能力的脂肪酶基因,构建其表达分泌型工程菌,并进一步提高该脂肪酶的立体选择性。【方法】以自筛选出的一株具有不对称拆分消旋酮基布洛芬氯乙酯能力的菌株NK13为材料,通过构建其基因组文库,筛选具有不对称拆分消旋酮基布洛芬氯乙酯能力的脂肪酶基因。通过构建该脂肪酶基因的分泌型诱导表达载体pHY300-plk-sacR-gene,将其转入枯草芽孢杆菌WB600,获得基因重组菌WB600(pHY300-plk-sacR-gene)。用SDS-PAGE检测其表达和转化情况,采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法纯化脂肪酶;并利用TLC和HPLC检测该酶的立体选择专一性。【结果】得到了具有专一性拆分获得(S)-酮基布洛芬能力、长度为633bp的脂肪酶基因(GenBank登录号为:EU381317)。该脂肪酶在枯草芽孢杆菌WB600中得到了分泌表达。TLC和HPLC检测结果显示,纯化的脂肪酶对底物转化40h时转化率为30%,生成(S)-酮基布洛芬的e.e.%值最高,达60.02%,与未加Tween-80的枯草芽孢杆菌转化子体系相同。而在含Tween-80的环境下,枯草芽孢杆菌表达重组菌对底物转化36h时转化率约为45%,生成(S)-酮基布洛芬的e.e.%值最高,达93.64%,是野生菌NK13的16倍。【结论】从NK13号菌株中筛选得到的新的脂肪酶具有很高的不对称拆分获得(S)-酮基布洛芬的能力,实现了NK13菌中633bp脂肪酶基因在枯草芽孢杆菌中的分泌表达,研究证明Tween-80能提高该脂肪酶的拆分专一性。     

槐庶尺蛾性信息素腺体EAG活性成分绝对构型的鉴定(英文)

槐庶尺蛾Semiothisa cinerearia Bremer et Grey （鳞翅目： 尺蛾科）是我国北方国槐Sophora japonica L.上的重要食叶害虫。本研究的主要目的是阐明槐庶尺蛾性信息素成分化学结构的绝对构型, 为在城市地区环境友好地防控槐庶尺蛾的为害提供一种新方法。经与标准品比较气相色谱保留时间和质谱特征离子, 从槐庶尺蛾处女雌蛾（2-3日龄）性信息素腺体溶剂提取物中检测到顺6, 顺9-顺-3, 4-环氧-十七碳二烯烃和顺3, 顺6, 顺9-3, 6, 9-十七碳三烯烃2种成分, 在腺体中以100∶4.8±1.3 （N=12）的比例存在。槐庶尺蛾性信息素腺体提取物进一步经手性毛细管色谱柱（CycloSil-B, 30 m×0.25 mm×0.25 μm 液膜厚）分离, 在优化的程序升温条件下发现腺体成分顺6, 顺9-顺-3, 4-环氧-十七碳二烯烃具有3R, 4S的绝对构型。两种合成的对映异构体混合物顺6, 顺9-3R, 4S-环氧-十七碳二烯烃和顺6, 顺9-3S, 4R-环氧-十七碳二烯烃以1.28∶1的比例加到腺体提取物中, 比例变为1.55∶1。根据这一分析, 腺体成分顺6, 顺9-顺-3, 4-环氧-十七碳二烯烃进一步确认具有3R, 4S的绝对构型。该研究结论将为生产上研发高效的槐庶尺蛾性信息素诱芯奠定坚实的基础。     

手性判断练习

请亲自观察一下桑科的蓓草（民间常叫它“拉拉秧”）和萝蘼科的萝蘼的茎，看看它们的缠绕方式有何不同？多看一些植株，每一种植物的缠绕方式是固定的吗？不要相信任何材料上的“定论”。这两种植物都极为普通，即使在北京城里也能找到它们的身影。你认为茎缠绕的方式对于识别植物有帮助吗？     

香芹酮和薄荷醇手性异构体对淡色库蚊熏蒸及驱避活性

【目的】比较香芹酮和薄荷醇各手性异构体对淡色库蚊Culex pipiens pallens成蚊的熏蒸及驱避活性,为其应用提供理论依据。【方法】以3日龄淡色库蚊雌成蚊为供试昆虫,采用三角瓶熏蒸法比较测定香芹酮和薄荷醇的5种手性异构体的击倒与熏蒸致死活性;用Y-型嗅觉仪法比较测定驱避作用;将活性较好单体制成电热蚊香片,用方箱法进一步评价药效。【结果】5种异构体对淡色库蚊均具有一定的击倒和致死作用,其中L-香芹酮的击倒速度最快,KT50为9.75 min;D-香芹酮的致死作用最强,LC50为0.26μL/L。L-香芹酮和D-香芹酮对淡色库蚊均具较好的驱避作用,在0.5μL剂量下,处理30 min后的驱避率仍达100%。方箱法实验表明,以200μL的L-香芹酮和D-香芹酮为有效成分的电热蚊香片加热1 h后,对淡色库蚊雌成蚊的KT50分别为13.70和17.90 min。【结论】香芹酮对淡色库蚊雌成蚊的熏杀活性优于薄荷醇,且不同异构体的活性存在显著差异,L-香芹酮具备被开发为植物源卫生害虫防控剂的潜力。     

应用生物法合成内酯化合物

内酯是广泛存在于自然界中具有生物活性的一类化合物。由于大多数内酯化合物具有手性,用化学方法合成不仅过程复杂,而且产率也不高。利用酶反应的特异性,应用生物法合成内酯化合物具有很好的应用前景,其中包括微生物次生代谢合成内酯,脂肪酸生物转化合成内酯和脂肪酶在有机相中催化羟基脂肪酸形成内酯。本文报道这些领域的进展。     

植物与手性化合物的对映体选择性相互作用

植物与手性化合物存在着非常密切的联系.一方面,植物分泌、合成的一些手性化合物,如糖甙、酶、萜类化合物、有机酸及植物激素等,在植物的生理生化过程中起着重要的作用;另一方面,人工合成的手性化合物尤其是农药等环境污染物与植物具有对映体选择性相互作用,它们或是选择性地抑制植物的生长和生理过程,或是被植物选择性地吸收和代谢.因此,在开发、生产和使用手性化合物时需要考虑植物与对映体之间的选择性因素;同时,合理利用植物对手性污染物进行环境修复也具有重要意义.本文对植物与手性化合物相互作用中的对映体选择性进行了综述,并对手性污染物的植物修复进行了展望.     

Sortase A介导的(S)-羰基还原酶Ⅱ寡聚体高效立体选择性转化(S)-苯基乙二醇

【目的】以金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的sortase A为"分子订书机",用于(S)-羰基还原酶Ⅱ分子之间的连接,获得催化功能与稳定性增强的氧化还原酶寡聚体,高效催化2-羟基苯乙酮,合成(S)-苯基乙二醇。【方法】从S.aureus基因组中克隆sortase A基因,在大肠杆菌中表达,通过镍柱和凝胶层析纯化重组酶,获得纯酶sortase A。通过基因工程手段在(S)-羰基还原酶Ⅱ的C末端添加GGGGSLPETGG序列,蛋白纯化获得(S)-羰基还原酶Ⅱ-GGGGSLPETGG,摸索了sortase A催化(S)-羰基还原酶Ⅱ-GGGGSLPETGG的分子连接,形成(S)-羰基还原酶Ⅱ寡聚体的最佳条件,并研究了寡聚体酶学性质及生物转化(S)-苯基乙二醇的效率。【结果】(S)-羰基还原酶Ⅱ寡聚体比酶活力为38.5 U/mg,比原始型(S)-羰基还原酶Ⅱ提高了6倍,最适反应温度为50°C,最适pH为6.0,在50°C放置1 h后酶活仍旧保持90%以上;蛋白质变性实验结果显示,(S)-羰基还原酶Ⅱ寡聚体的变性温度为60.1°C,比原始酶提高了10°C;生物转化结果显示(S)-羰基还原酶Ⅱ寡聚体在3 h内完全转化5 g/L 2-羟基苯乙酮,产生光学纯度为100%的(S)-苯基乙二醇,相比于重组大肠杆菌(S)-羰基还原酶Ⅱ全细胞催化时间缩短了16倍。【结论】本研究首次将sortase A应用于氧化还原酶的分子连接,显著提高了酶的催化效率和热稳定性,表明sortase在手性催化中有很大的潜在应用价值。