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许多天然或非天然生物活性物质中均含有氮杂环结构单元,以哌啶环为核心的六元氮杂环化合物引入手性羟基（尤其是3位羟基）,对生物活性有着重要影响。化学法制备手性哌啶醇条件苛刻,立体选择性低。相较而言,生物法具有更好的应用前景。本研究筛选得到一株能高效地不对称还原N-Boc-3-哌啶酮生成光学纯的（S）-N-Boc-3-哌啶醇的菌株——红串红球菌Rhodococcus erythropolis WZ010,从该菌种中克隆了N-Boc-3-哌啶酮还原酶（ReADH）的编码基因并在大肠杆菌中实现了异源表达,表征了重组醇脱氢酶的酶学性质及探索了生物酶法（包括纯酶及整细胞）在不对称还原N-Boc-3-哌啶酮上的应用,具体结果如下:1.本研究筛得的一株遵循Prelog规则的高效催化剂R.erythropolis WZ010,能不对称还原N-Boc-3-哌啶酮生成（S）-N-Boc-3-哌啶醇,e.e.值达99%。对其催化性质研究表明,该菌催化N-Boc-3-哌啶酮底物的最适温度为30℃,在pH 7.510.0范围内具有高催化活性,添加辅助底物异丙醇能极大地提高催化反应的得率,且反应不需外加辅酶。另外,该菌对N-Boc-3-吡咯烷酮也具有较好的立体选择性,反应产物（S）-N-Boc-3-吡咯烷醇的e.e.值达97.8%,该手性醇也是生物活性药物的重要中间体,这进一步扩宽了该菌的应用范围。2.利用基因工程手段克隆出红串红球菌R.erythropolis WZ010中编码N-Boc-3-哌啶酮还原酶的基因readh,并在E.coli BL21（DE3）工程菌中进行了高效表达。对ReADH结构分析表明,该酶属于中链醇脱氢酶家族,是同源四聚体蛋白,单亚基大小约为38kDa,含结构Zn2+和催化Zn2+结合位点。该酶在最适温度60℃,最适pH 6.0的还原反应条件下,对底物N-Boc-3-哌啶酮的最高比活达207.5U/mg,e.e.值>99%。酶动力学参数测得Vmax达270.3U/mg,kcat/Km达529.1s-1mM-1。底物谱测定时发现,该酶还原比活力远大于氧化比活力,且对（S）-N-Boc-3-哌啶醇几乎检测不到氧化活力,因此该酶也可称作为哌啶酮还原酶。3.在采用单酶异丙醇共底物偶联法进行辅酶循环再生的基础上,发现纯酶ReADH和全细胞pEASY-E2-readh/E.coli BL21（DE3）两种形式,均能高效地不对称合成（S）-N-Boc-3-哌啶醇。纯酶催化体系中,当加入10U约90μg纯酶,100mM N-Boc-3-哌啶酮,4%（v/v）辅底物异丙醇,C+NAD=0.1mM时,在37℃、pH 8.5及200rpm条件下反应3h后,产物时空得率为147g L-1d-1,TTN值高达920。整细胞催化体系中,当添加1.0g湿菌量,10%（w/v）N-Boc-3-哌啶酮（500m M）,2.5M辅底物异丙醇时,在37℃、pH 8.5及200rpm条件下反应6h后,产物时空得率达299.4g L-1d-1,TTN值高达936.3。两者的TTN值均接近于工业理想值,实现了辅酶NADH的高效循环再生,具有较好的工业化应用潜能。