呼吸缺陷型酵母优化4-氯-3-羰基丁酸乙酯不对称还原：高产率与效率提升

本文主要探讨了利用呼吸缺陷型酵母催化4-氯-3-羰基丁酸乙酯（ethyl 4-chloro-3-oxobutanoate）的不对称还原反应。作者倪宏亮和姚善泾，来自浙江大学化学工程与生物工程学系，通过对酵母进行紫外诱变，筛选并鉴定出了6株具有呼吸缺陷的面包酵母变异株。这些变异株在特定条件下表现出对不对称还原反应的独特性能。 研究过程中，首先通过2,3,5-氯化三苯四氯唑平板和非发酵型碳源培养基的筛选技术，确保了所选酵母的呼吸缺陷型特性。接着，研究人员聚焦于催化反应的核心，对其中3株呼吸缺陷型酵母的线粒体复合体进行了详细分析。复合体Ⅰ、Ⅰ+Ⅲ、Ⅱ+Ⅲ和Ⅳ的活性测定结果显示，这三种酵母突变株在催化过程中表现出了较高的转化率，范围在49%至75%，以及相应的产物收率，达到了31%至69%。值得注意的是，它们对映体过量值高达72%，相较于正常酵母的54%，显示出显著的不对称选择性增强，提高了18%。 然而，与正常酵母相比，这3株突变株的线粒体内复合体活性有所下降，可能影响了能量转移效率。这种结果暗示了呼吸缺陷型酵母在不对称还原反应中的优势可能来自于优化的能量利用和不对称催化机制，尽管其复合体活性降低，但整体催化性能得到了提升。 本研究不仅提供了利用呼吸缺陷型酵母进行不对称还原反应的新途径，还揭示了特定突变可能带来的性能改进，这对于优化生物催化剂的设计和应用具有重要的理论和实践意义。这项工作作为首发论文，对于理解酵母代谢工程以及开发新型不对称有机合成方法具有开创性价值。