镰孢霉菌内酯水解酶是一种高效的生物催化剂,主要功能是催化内酯水解生成羟基酸。它对底物专一性强且立体选择性优越,因而广泛应用于工业化生产D-泛内酯。近二十年来,随着对镰孢霉菌内酯水解酶研究的深入,关于它的筛选、催化、纯化、克隆和表达方面的报道不断涌现。然而这些研究都围绕着一个产品D-泛内酯而展开,虽然偶有关于镰孢霉菌内酯水解酶催化水解其它底物的研究报道,但是不够系统和深入。本实验室已经从土壤微生物中筛选得到一株具有较高活性和选择性的真菌,镰孢霉菌Fusarium proliferatum (Matsushima) Nirenberg ECU2002,它能不对称水解手性2-羟基-4-丁内酯。在这样的背景下,本文进一步研究了镰孢霉菌ECU2002内酯水解酶对各种内酯的催化效果,致力于探索其在不对称合成尤其是不对称催化中的新应用。本文主要分为三个部分,第一部分是镰孢霉菌ECU2002内酯水解酶的克隆、表达、纯化和催化性能研究。重组后的镰孢霉菌内酯水解酶(recombinant Fusarium proliferatum lactonase,简写reFPL)在大肠杆菌体内表达,从而进一步提高了reFPL的产酶效率,使其成为一种方便易得的生物催化剂。人为地在酶分子的N-端添加组氨酸标签并建立了方便快捷的纯化方法。通过广泛尝试reFPL对一系列内酯化合物的水解活性,本文发现2-羟基-4-取代-4-丁内酯也是reFPL较为合适的底物。第二部分详细研究了重组后的镰孢霉菌ECU2002内酯水解酶(reFPL)对2-羟基-4-取代-4-丁内酯这一类化合物的水解性能。首先通过经典的克莱森缩合反应合成了2-羟基-4-取代-4-丁内酯,并通过硅胶柱层析分离了内酯的顺、反两种非对映异构体。然后分别以顺式和反式内酯为底物,研究了酶促拆分的效果。结果表明,2-羟基-4-取代-4-丁内酯的四种立体异构体中的三种都能通过reFPL以光学纯的形式制备出来。而且,reFPL的底物谱比较广、能耐受较高的底物浓度(200 mM)并可以回收重复利用(至少3次)。最后,对水解产物的构型从多个角度进行了表征。通过核磁共振技术(1H-NMR和NOE),对内酯的相对构型进行了鉴定,并经过X-射线衍射数据进行了验证。对于绝对构型,本文通过X-射线衍射(XRD)技术、圆二色光谱(CD)技术、化学相关法和比对旋光等手段从多个角度进行了鉴定。第三部分的主要内容,是在酶促水解2-羟基-4-苯基-4-丁内酯的基础上,建立新路线合成2-羟基-4-苯基丁酸：一种合成血管紧张肽转化酶抑制剂(Angiotensin Converting Enzyme inhibitor)类药物的合成前体。本文的研究结果表明,reFPL对顺／反两种内酯的对映选择性水解可以在相同的时间内完成。因此通过酶促水解顺／反-2-羟基-4-苯基-4-丁内酯的混合物,再将水解产物直接氢化(Pd／C催化)还原的方式,最终制备获得了光学纯2-羟基-4-苯基丁酸的两种对映异构体。