[发明专利]膜醭毕赤酵母及其在手性合成(R)‑1,3‑丁二醇中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一株膜醭毕赤酵母（Pichia membranaefaciens）及其在手性合成(R)-1,3-丁二醇中的应用，属于生物催化技术领域。

背景技术

(R)-1,3-丁二醇是合成青霉烯类和碳青霉烯类非典型β-内酰胺抗生素的关键手性中间体。在非典型β-内酰胺抗生素中，唯独青霉烯类对于静止状态细菌具有抗菌作用，而碳青霉烯类的抗菌谱最广、抗菌活性最强；两者已经成为治疗革兰氏阳性耐药菌感染包括多重耐药菌感染的有效药物。因而，(R)-1,3-丁二醇的市场需求非常强劲（Llarrull LI, et al. Curr Opin Microbiol, 2010, 13:551-7）。

(R)-1,3-丁二醇可由化学反应或者生物手段获得。化学法或以苏氨酸为起始原料经过亚硝化脱氨、甲酯化、钯催化氢化和氢化铝锂还原而得（Larcheveque M, et al. Synth Commun, 1991, 21:2295-300），或以轴向手性配体制备的钌基络合物催化4-羟基-2-丁酮不对称氢化而得（Boaz NW, et al. Tetrahedron Lett, 2006, 47:4033-5）。最经典的是日本Daicel化学工业株式会社所开发的技术：乙醛在碱性条件下缩合成3-羟基丁醛，再由骨架镍催化而加氢生成1,3-丁二醇，然后拆分；但是，设备投资大，技术难度高，产品分离纯化困难，对环境不友好。

生物法已有研究报道，包括：微生物不对称还原4-羟基-2-丁酮（Matsuyama A, et al. J Mol Catal B: Enzym, 2001, 11:513-21）；微生物对映选择性氧化外消旋体中的(S)-1,3-丁二醇（Matsuyama A, et al. J Mol Catal B: Enzym, 2001, 11:513-21）；脂肪酶在有机溶剂中催化1,3-丁二醇进行对映选择性双酰基化，所得产物再行水解（Eguchi T, et al. Biotechnol Lett, 1993, 15:955-60）。

生物法较之化学法具有专一性强、催化效率高、反应条件温和、原料成本低、产品纯度高、工艺简单易控、环境亲和等优点，是最绿色的手性化合物制备技术。生物合成比生物拆分的原料利用率更高。因而，获取具有卓越的羰基不对称还原能力的菌株，是生物法生产(R)-1,3-丁二醇的基础和关键。近年来，国内开展相关研究。郑仁朝等人分离得到克鲁斯假丝酵母（Candida krusei）ZJB 09162，该菌株能够将45 g/L 4-羟基-2-丁酮转化为38.7 g/L (R)-1,3-丁二醇，产物对映体过量值99%（Appl Microbiol Biotechnol, 2012, 94:969-76）。杨套伟等人分离得到杰丁毕赤酵母（P. jadinii）HBY61，该菌株能够将45 g/L 4-羟基-2-丁酮转化为38.3 g/L (R)-1,3-丁二醇，产物对映体过量值100%（J Ind Microbiol Biotechnol, 2014, 10.1007/s10295-014-1521-5）。

发明内容

本发明提供一株能够以4-羟基-2-丁酮为底物手性合成(R)-1,3-丁二醇的菌株，为进一步开发生物法(R)-1,3-丁二醇生产技术丰富选择、夯实基础。所述菌株为膜醭毕赤酵母（P. membranaefaciens）PGU，其特征在于，已于2014年4月28日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号：CGMCC No. 9096。

塞罗吉萨毕赤酵母（P. cellokiesa）、希德毕赤酵母（P. heedii）、杰丁毕赤酵母（P. jadinii）、林德毕赤酵母（P. lindnerii）和巴斯德毕赤酵母（P. pastoris）也能够将4-羟基-2-丁酮不对称还原为(R)-1,3-丁二醇（Yang TW, et al. J Ind Microbiol Biotechnol, 2014, 10.1007/s10295-014-1521-5），但是，膜醭毕赤酵母未见于相关报道。