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RecombinantnitrilehydratasefromHerbaspirilumseropedicaeasbiocatalystfor
selectivehydrationof3(4chlorophenyl)glutaronitrile
LIQian,RENJie,FENGJinhui,WUQiaqing,ZHUDunming
(NationalEngineeringLaboratoryforIndustrialEnzymes,TianjinInstituteofIndustrialBiotechnology,
ChineseAcademyofSciences,Tianjin300308,China)
Abstract:Nitrilehydratase(NHase)isthekeyenzymesofnitrilemetabolism.GenomeMiningwasutilized
toacquiretheNhasegene(hsn1)fromHerbaspirilumseropedicaeSmR1.Theplasmidhsn1/pETDuet1was
constructedandexpressedinE.coliBL21.Therecombinantenzyme(HSN1)wasidentifiedasacobalt
dependenttypeNHase.ThesubstrateprofileofHSN1wasstudiedbythewholecelreactions.HSN1showed
theexcelentregioselectivityand theenantioselectivityforthehydration of3(4chlorophenyl)
glutaronitrile.The3(4chlorophenyl)4cyanobutyramidecouldbegiven,thusitcouldbeconvertedto
baclofenbyonestepchemicalreaction.
Keywords:3(4chlorophenyl)4cyanobutyramide;hydration;nitrilehydratase
XxÔ
(EC4.2.1.84)
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¨¯²T , Ъ¦ßÁÖN,N- {Aq (V( N,N- )∶V( {Aq )=7∶3), *#wls xÝq£¤Ó 。 z 15mg3 (4 VL0 ) 4 ¬0O6Øj 25mL 6 , (s 1mL1mol/LNaOH x{~ , 1 ²óØ , P6ûrr( 2.6μLBr2({j1mL 1mol/LNaOH), Isähÿ , t01² , \ D¶· ,TLC åhlÜÿ[VT 。 (ä hßÁl 70℃ h 4.5h。HPLC åhw U?V@ÕJ9s¾ , p×Ùw¿Eq ©ß*^ª (e.e.)。 QR HPLC å?V@56 : CROWNPAKCR(+) Ï , åÇÈÖ 200nm, Ъ¦Ö 15% ZY pH15 :V, , ÐÖ 1mL/min。3(4 VL0 )4 ¬0O6`Þß¿EU e.e. ªùiU T@w?V@ R/S ¿EÎ`hÐÁu× Ù 。 QR HPLC å 3 (4 VL0 ) 4 ¬0O 6`56 :CHIRALPAKAD H Ï , åÇÈ 230nm, Ъ¦Ö+Y ¡ (V( +Y )∶V( ¡ )= 1∶9), ÐÖ 06mL/min。 2 XYSZ[ 2.1 û§¨éü hsn1/pETDuet 1 5ÊýSþ XY ¿À*#.ùxS β/pETDuet 1,Å NcoⅠÇ HindⅢúÔx#Ì pETDuet 1»¼(5.42kb)Ç β[00¨»¼(660bp)(ð1);hsn1/pETDuet 1 Çα/pETDuet 1.ùxSÅ NdeⅠÇ XhoⅠú Ôxn¯q#ÌC`5q β/pETDuet 1(6.08 kb)、pETDuet 1(5.42kb) q α [00¨»¼ (600bp)( ð 2)。 1— .ùxSβ/pETDuet1eë°R0xÔ NcoⅠÇHindⅢúÔx`áâ;M—Õef G 1
éüβ/pETDuet1\4ÿ¥¦G Fig.1 Digestedelectrophoretogramof recombinantplasmidβ/pETDuet1 1— .ùxS hsn1/pETduet1 eë°R0xÔ NdeⅠÇXhoⅠúÔx`áâ;2—.ùxS α/pETDuet1eë°R0xÔNdeⅠÇXhoⅠ úÔx`áâ ;M— Õef G 2
éü hsn1/pETduet1 α/pETDuet1\4ÿ¥¦ Fig.2 Digestedelectrophoretogramsof recombinantplasmidhsn1/pETduet1 andα/pETDuet1 52 ! 1 # £ 1â : .ùÁ%XxÔST 3(4 VL0 ) YX`àáRx| 2.2 %! hsn1 5§¨XY XxÔ0¨ hsn1` .ìÚuòß , }T .ì56f}e( HSN1` ò{.ì 。 j Z HSN1` STh]:i hsn1/pETDuet1/BL21 R%[º)ÀÞhßÁ 。 .î , }¦¾³ (40μmol/L)Fe3+oCo2+o¾9`a56D`Ë 4h~ , ³;%ßÀÞ¾9hßÁ (100mg F% ßi K3PO4ÍÎ~.Ël1mL,LZX³ Ö 15mmol/L) q¦¾h¿Õ (2h),TLC å} Fe3+ `hßÁ Aw& , u} Co2+ ` hßÁLZ6& ,¨ © HSN1 ÖÞß Co2+ ` XxÔ 。hsn1 `.ì56 :CoCl2³Ö 40 μmol/L[18], OD600≈ 08¿,(s IPTG(³ 05mmol/L),25℃ FC 6h, .ìáâ¡ð 3 *- , β[0¦¯Äx^ÂÖ25×104,α [0¦ ¯Äx^ÂÖ 22×104。 1— ËìÓ ( Ú( IPTG FC );2— %ßÉÊ~`t ; 3— %ßÉÊ~`3Ý G 3 hsn1 û§¨5XY Fig.3 Resultsofthecoexpressedhsn1 2.3 HSN1 5}~¡þXY HSN1 STLZXh 13h n , Üeÿ[V T , n#Ì 285mg w , wÅUÕJ9¾ q£¤ÓÖLZ6 。13CNMR(CDCl3,600 MHz),δ(10-6):16835(CO),13475(C 1), 13164(C 4),12864(C 3,C 5),12790(C 2,C 6)。 "þµ*0¨rêOPG#`ÎïjÁ %Å`0¨ hsn1 ×ìST12`XxÔ 0¨ 。 XxÔ HSN1` ÜÝ¡. 1 *- 。 æ. 1 òó :HSN1 ÈÞßjavX×Ü [8], w Ö¶XÜ¡ 2 ¬0Zc 、4 ¬0Zc=ß `ST12 , uíL¶4w0X`3ÃÄrC *e(¿ ,HSN1 Úº./0ST12 。 § 1 HSN1 p®¯}~7ÅpÄ Table1 DiferentsubstratescatalyzedbyHSN1 anddiferentconversions Ü w VT° /% 帨 師 師 N CN 帨 師 師 N CONH2 97 帨 師 師 N CN 帨 師 師 N CONH2 78 帨 師 師 N CN 帨 師 師 N CONH 2 帨 師 師 98 帨 師 師 CN CONH2 9 帨 師 師 N CN 帨 師 師 N CONH2 0 帨 師 師 N CN 帨 師 師 N CONH2 0 NC NH 2 H2NOC NH 2 3 Ñ :HSN1 ÜÝåhßÁC 100mg F%ß , i K3POP4ÍÎ ~ (50mmol/L,pH7.2) .Ël 1mL, (sÜ<³ Ö 15mmol/L; sfËhßÁÖzÜ(sÌ 1mLK3PO4 ÍÎ~ , <³Ö 15mmol/L, h³Ö 30℃, h ¿ÕÖ 30min。 2.4 HSN1 p 3 (4 z% ) Ûèø" 3 (4 z% ) 4 á%å# HSN1 ST 3 (4 VL0 ) YXxh , 50h 0Üÿ[VT , n#Ìwl 131mg,¯ w°Ö 72%, wÅxÝU£¤ÓÖ 3 (4 VL 0 ) 4 ¬0O6 。ESIMS(+):m/z2450[M+ Na]+。1HNMR(CDCl3,600MHz),δ(10 -6):734 (d,J=84Hz,2H),723(d,J=84Hz,2H),5.43 (s,2H),358~354(m,1H),283~272(m,3H), 265~261(m,1H)。13CNMR(CDCl3,600MHz),δ (10-6):17168(CO),13913(C′6),13376(C′ 1),12926(C′2,C′4),12846(C′3,C′5), 11788(CN),3982(C 4),3725(C 3),2404 (C 2)。 62 & ( ) * + ! 11 " *# 3 (4 VL0 ) 4 ¬0O6 Br2Ç NaOH `ÕiD , Å*x©y.zqX0x|& ?V@ ( ð 4), U?V@Õl¾òó ,´ «w Ö R ¿E?V@ , e.e. ªÖ 22%( ð 5)。 ùi ¦ HPLC zw 3 (4 VL0 ) 4 ¬0O6 sQR¯ , µ e.e. ª7Ö 52%( ð 6)。 G 4 HSN1 p 3(4 z% ) Ûèø" 3 (4 z% )4 á%å# , opÓ
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