[发明专利]5-羟甲基糠醛氧化酶基因HMFO及其编码酶和应用

说明书

本发明提供了一种硝基还原假单胞菌(Pseudomonas nitroreducens)5‑羟甲基糠醛氧化酶及其制备方法，具体的说是将5‑羟甲基糠醛氧化酶的DNA序列克隆到质粒，并将重组质粒整合到宿主菌中，获得可异源表达该酶的基因工程菌株，用该菌株异源表达制备的5‑羟甲基糠醛氧化酶，能氧化5‑羟甲基糠醛转化为2,5‑呋喃二甲酸，2,5‑呋喃二甲醛和5‑甲酰基‑2‑呋喃甲酸。本专利为生物法氧化5‑羟甲基糠醛制备呋喃类大宗化学品提供技术基础。

技术领域

本发明涉及一种硝基还原假单胞菌中5-羟甲基糠醛氧化酶的基因序列及其制备方法和应用。本发明还提供了该5-羟甲基糠醛的重组质粒和重组基因工程菌株。本发明的5-羟甲基糠醛氧化酶主要用于生物法制备大宗化学品领域，具体用于5-羟甲基糠醛的氧化制备呋喃类大宗化学品领域。

技术背景

随着化石资源的日益消耗，以及其带来大量温室气体的排放，可再生能源和可再生资源的开发利用在世界范围引起广泛重视。生物质是唯一可再生的碳资源，将生物质转化成平台化合物和大宗化学品是生物质转化利用的重要发展方向。5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural，HMF)被认为是可由生物质原料制备的、最具价值和潜力替代石化工业中基础化学品的生物基平台化学品，在国际上被视为一种介于生物基糖化学和石油基化学之间的关键桥梁化合物(Rosatella AA,Simeonov SP,Frade RFM,et al.5-Hydroxymethylfurfural(HMF)as a building block platform:Biological properties,synthesis and synthetic applications[J].Green Chemistry,2011,13:754-793.)。欧盟BREW“以可再生原料利用生物技术生产大宗化工产品的中长期挑战”2006-2050中将HMF列为最重要的六碳平台化合物。HMF分子呋喃环上带有醛基和羟甲基，可以催化氧化生成一系列呋喃类芳香化合物，从而替代石油来源的苯类大宗化学品，因此具有广泛的经济和社会意义。

HMF带有一个醛基和一个羟甲基，根据氧化的位置和氧化程度，可以分别氧化成5-羟甲基-2-呋喃甲酸(5-hydroxymethylfuroic acid，HMFCA)，2,5-呋喃二甲醛(2,5-diformylfuranDFF)，5-甲酰基-2-呋喃甲酸(5-formylfuroic acid，FFCA)，2,5-呋喃二甲酸(2,5-furandicarboxylic acid，FDCA)(Lilga MA,Hallen RT,Gray M.Production ofOxidized Derivatives of5-Hydroxymethylfurfural(HMF)[J].Topics in Catalysis,2010,53:1264-1269)。