アセトインの微生物産生のメカニズムと2,3-ブタンジオールの光学異性体およびブタンジオールデヒドロゲナーゼの基質特異性

3-ヒドロキシブタノン（アセトイン、AC）および2,3-ブタンジオール（BD）は、多数の医薬品および化学合成アプリケーションを備えた2つの必須4炭素プラットフォーム化合物です。ACとBDにはそれぞれ2つと3つの立体異性体がありますが、化学合成に単一異性体産物の適用は優れています。ACおよびBDは、さまざまな微生物からの生物学的発酵によって生成されるグルコースオーバーフロー代謝産物です。ただし、グルコースを使用した微生物によって生成されるACまたはBDは、通常、さまざまな立体異性体の混合物です。これは、微生物における複数のブタンジオールデヒドロゲナーゼ（BDH）の同時存在が原因であることが発見され、BDH触媒の下でACとBDが相互変換される可能性があります。この論文では、微生物ACとBDの合成経路から始めて、ACおよびBDの異なる立体異性体の形成メカニズムに関する研究を詳細にレビューし、表にされたさまざまなタイプのBDHの特性を要約し、構造を分析します文献と生物学的データベースデータを使用してそれらを比較することにより、さまざまなタイプのBDHの特性と親和性。微生物を使用して、光学的に純粋なACまたはBDの生産に関する最近の研究もレビューされました。キラルACおよびBD生産のための制限要因と考えられるソリューションについて説明します。

3-Hydroxybutanone (Acetoin, AC) and 2,3-butanediol (BD) are two essential four-carbon platform compounds with numerous pharmaceutical and chemical synthesis applications. AC and BD have two and three stereoisomers, respectively, while the application of the single isomer product in chemical synthesis is superior. AC and BD are glucose overflow metabolites produced by biological fermentation from a variety of microorganisms. However, the AC or BD produced by microorganisms using glucose is typically a mixture of various stereoisomers. This was discovered to be due to the simultaneous presence of multiple butanediol dehydrogenases (BDHs) in microorganisms, and AC and BD can be interconverted under BDH catalysis. In this paper, beginning with the synthesis pathways of microbial AC and BD, we review in detail the studies on the formation mechanisms of different stereoisomers of AC and BD, summarize the properties of different types of BDH that have been tabulated, and analyze the structural characteristics and affinities of different types of BDH by comparing them using literature and biological database data. Using microorganisms, recent research on the production of optically pure AC or BD was also reviewed. Limiting factors and possible solutions for chiral AC and BD production are discussed.