Enantioselective Hydrolysis for Preparing (S)-Styrene Oxide in Organic Solvents Using Recombinant Escherichia coli Expressing Protein-engineered Epoxide Hydrolase of Mugil cephalus

The enantioselective hydrolysis of racemic styrene oxide in organic solvents was conducted using a recombinant E. coli expressing protein-engineered Mugil cephalus epoxide hydrolase (McEH). The volumetric total activity of the recombinant E. coli was enhanced 2.2-fold by IPTG induction at a mid-exponential growth phase. Among organic solvents with different log P values, isooctane was chosen based on the high activity and the enantioselectivity of McEH. Some lyoprotectants such as skim milk or sucrose enhanced the McEH activity. Enantiopure (S)-Styrene oxide with a 98% ee was obtained from the racemic styrene oxide with a 53.6% yield based on its theoretical yield in isooctane.

Mugil cephalus 유래 에폭사이드 가수분해효소를 발현하는 재조합 대장균을 이용한 유기용매에서의 (S)-Styrene Oxide 제조를 위한 입체선택적 가수분해 반응

위치특이적 돌연변이 기술을 이용하여 활성을 향상시킨 Mugil cephalus 유래 에폭사이드 가수분해효소(epoxide hydrolase, McEH)를 발현하는 재조합 대장균 균주를 생촉매로 이용하여 유기용매상에서 라세믹 스틸렌 옥사이드(styrene oxide)에 대한 입체선택적 가수분해 반응을 수행하였다. 재조합 균주의 세포 성장 시간대별로 McEH 단백질의 발현유도 특성을 분석하였으며, 대수성장기에 IPTG를 첨가했을 때 생촉매 활성이 2.2배 향상되었다. 유기용매의 Log P 값이 증가할수록 생촉매의 입체선택적 가수분해 활성이 증가하였으며, 이소옥탄(isooctane)을 반응용매로 사용하였을 때 생촉매의 입체선택적 가수분해 활성이 가장 우수하였다. 동결건조과정에서 skim milk 또는 sucrose와 같은 lyoprotectant를 사용하여 활성 안정화를 시킨 재조합 대장균 생촉매를 사용하여 이소옥탄에서 20 mM 라세믹 스틸렌 옥사이드에 대하여 광학순도 98%의 (S)-스틸렌 옥사이드를 이론수율 대비 53.6%로 제조할 수 있었다.