具有近似对称结构的酮类化合物，如潜手性环戊酮，难以通过化学法实现不对称还原。典型代表是四氢呋喃-3-酮和四氢噻吩-3-酮，其对映体纯的手性醇可用于合成福沙那伟钙和硫培南。Codexis公司通过定向进化对来源Lactobacilluskefir的短链醇脱氢酶（KRED）进行改造，获得了包含10个突变位点的突变体Sph，能不对称还原四氢噻吩-3-酮生成(R)-型醇，可用于硫培南抗生素的大规模生产。但是其他的KRED突变体对这两种底物表现出不同的对映选择性，说明这些突变体能很好的区分S或O原子与亚甲基的不同。
来自UCLA和Codexis公司的研究人员分别从晶体结构，动力学参数，计算机理论计算方面对野生型和具有明显不同对映选择性的突变体进行了研究。晶体和MD模拟发现某些突变可以调节底物结合loop的构象和灵活性，可传递到活性中心，催化底物得到不同的立体选择性。另外，采用量子力学计算（QM）和分子动力学模拟（MD）考察酶了还原反应的机制，研究非对映异构体过渡态复合物与对映选择性的关系。计算机理论计算KREDs突变体表明通过阻断某一反应路径可以诱导不对称性，获得速率较低但是选择性更高的工艺。某些突变也可以改变底物结合口袋的空间构象以区别S或O氧原子与亚甲基的不同导致不同的对映选择性（Fig5）。
这项工作研究了在工业药物合成中最常用的羰基还原酶，重要性在于其考察了密切相关的羰基还原酶突变体在还原几乎对称的四氢噻吩-3-酮和四氢呋喃-3-酮的对映选择性的本质，这些底物很难通过其他方法实现对映选择性还原。实验和理论研究表明了突变如何调节还原反应的立体选择性，再分别通过米-曼氏模型和过渡态复合物的分子动力学模拟合理解释得到的立体化学结果。作者发现灵活的底物结合loop可能传递立体化学偏好性。分子动力学模拟的方法揭示每个突变体如何通过改变活性口袋大小稳定非对映异构体过渡态结构。
这项工作为今后改造羰基还原酶的对映选择性提高了新的思路和方向（Proc.Natl.Acad.Sci.USA,,(51):-.）。
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