酮還原酶
The present disclosure provides ketoreductase enzymes having improved properties as compared to a naturally occurring wild-type ketoreductase enzyme.
與天然存在的野生型酮還原酶相比，本公開提供了具有改善的性質的酮還原酶。
酮還原酶（Ketoreductase）是一種關鍵的生物催化劑，屬于氧化還原酶家族，專門催化酮基（羰基，C=O）還原為手性醇基（羟基，OH）的生化反應。該過程通常依賴輔因子（如NADH或NADPH）提供還原力，實現高立體選擇性的轉化，在生物代謝和工業生物技術中具有核心作用。
酮還原酶通過精确識别底物分子中的酮基結構，利用輔因子傳遞的氫負離子（H⁻）對羰基碳進行親核加成，生成手性醇産物。其活性位點具有高度特異性空間結構，能區分酮基底物的前手性面，從而生成特定構型（R型或S型）的手性醇。例如，在脂肪酸合成中，酮還原酶将β-酮脂酰-ACP還原為D-β-羟脂酰-ACP，這是脂肪酸鍊延伸的關鍵步驟。
參與糖代謝（如糖異生途徑）、脂類合成（如固醇與脂肪酸生物合成）及氨基酸降解，維持細胞能量與物質平衡。
在聚酮類抗生素（如紅黴素）、萜類化合物等次級代謝産物的生物合成中，負責構建手性醇結構單元，直接影響産物活性。
因具備高立體選擇性，被廣泛用于制藥工業中手性醇中間體的綠色合成。例如，抗膽固醇藥物阿托伐他汀的關鍵手性側鍊即通過酮還原酶催化制備，替代傳統化學合成的高污染步驟。
應用于香料、農藥及功能材料的手性砌塊制造，如合成光學純的γ-内酯類香料。
酮還原酶需NADH或NADPH作為電子供體，其催化效率受輔因子再生系統制約。工程實踐中常通過共表達輔因子再生酶（如葡萄糖脫氫酶）提升反應經濟性。
在他汀類藥物合成中，酮還原酶催化4-氯乙酰乙酸乙酯不對稱還原，生成(R)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯（>99% ee），該中間體是合成阿托伐他汀的核心手性模塊。此生物催化路徑顯著降低金屬催化劑的使用與廢棄物排放。
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例如，酮還原酶在催化反應中遵循以下通用反應式：
$$ ce{R1-C(=O)-R2 + NAD(P)H + H+ -> R1-CH(OH)-R2 + NAD(P)+} $$
其中R1、R2為有機基團，酶活性中心通過氫鍵網絡精确控制氫負離子進攻方向，決定産物立體構型。
酮還原酶（ketoreductase，簡稱KRED）是一類催化醛/酮與醇之間可逆氧化還原反應的酶，主要依賴輔酶NAD(H)或NADP(H)傳遞氫原子。以下是其關鍵信息：
酮還原酶分為三大類：
酮還原酶在生物催化、藥物合成（如抗生素生産）及基因工程（如酮還原酶基因dauU的研究）中具有重要價值。
如需進一步了解具體酶的分類或應用案例，可參考生物醫藥領域的專業文獻或企業技術文檔。
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