[发明专利]一种酶促联产的方法

说明书

本发明公开了一种酶促联产的方法，该方法包括以下步骤：在酶促反应体系中，按比例添加两种或两种以上反应底物、盐离子以及腺苷；向上述体系中添加ATP再生酶、AK酶以及两种或两种以上生产用酶，进行反应。本发明的酶促联产的方法，具有以下优点：1)在一个需要ATP的反应体系中，同时添加两种或两种以上的反应底物和相应生产用酶，可以生成多种有经济价值的产物，简化了反应工序，具有更高的产业价值；2)联产反应节省了ATP再生酶和AK酶，同时节省了反应时间，降低了水、电、人工成本等；3)使用腺苷替代传统的ATP或AMP，为工业生产节约了大量原料成本，腺苷价格低廉，来源广泛。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别涉及一种酶促联产的方法。

背景技术

三磷酸腺苷(ATP)由一个腺苷(A)和三个磷酸基团(Pi)组成，分子量为507，分子式C₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃。ATP分子呈A-Pi～Pi～Pi结构，远离腺苷的两个磷酸键由～表示，为高能磷酸键，在反应过程中断裂释放大量能量：当一个高能磷酸键断裂时，ATP分子转化为二磷酸腺苷(ADP)，释放能量30.5kJ/mol；当第二个高能磷酸键断裂时，ADP分子转化为腺苷酸(AMP)，可再释放能量27.6kJ/mol。ATP是生物体内能量的转换器和贮存器，被称为“能量通货”。

ATP参与众多酶促反应，包括连接酶(EC 6)参与的反应，如谷胱甘肽、乙酰辅酶A、肌肽、肠菌素、谷氨酰氨、L-茶氨酸、藻青素、D-丙氨酰丙氨酸、DNA和RNA等物质的合成，转移磷酸根基团的转移酶(EC 2.7)所参与的酶促反应，如磷酸肌酸、磷酸精氨酸、6-磷酸己糖、1,6-磷酸果糖、3-磷酸甘油、氧化型辅酶II、胞苷三(二)磷酸(CT(D)P)、鸟苷三(二)磷酸(GT(D)P)、尿苷三(二)磷酸(UT(D)P)等物质的合成，腺苷转移酶参与的反应，如S-腺苷甲硫氨酸的合成，以及环化腺苷酸的合成等。

目前，工业生产中直接使用ATP进行酶促反应成本过高，收益甚微。如何提高ATP的利用率以及建立稳定、有效的ATP再生体系，是目前利用ATP进行工业化生产的研究方向。

工业上生产和再生ATP的常用方法是利用酵母菌的糖酵解途径进行底物水平磷酸化。此法参与催化反应的酶众多，反应过程复杂，反应过程不易控制，产品批次间质量差异较大。同时酵母酶系质量常因供应的厂家不同、批次不同、甚至季节不同而有很大差异。另外反应过程需要加入大量的酵母细胞酶液，引入了许多蛋白、色素等杂质给后期纯化带来一定困难。近年来，ATP再生的研究重点转向使用单一酶或较简单的酶系，获得高效稳定的再生效果。其中，乙酸激酶、氨激酶、丙酮酸激酶等酶均可有效再生ATP。但是，这些酶所利用的底物价值昂贵，如丙酮酸激酶所利用的磷酸烯醇式丙酮酸；且生成的副产物有一定的生物毒性和污染性，如乙酸激酶、氨激酶催化反应的产物分别为乙酸和氨气，因此较难在工业生产中大量使用。

腺苷由腺嘌呤和D-核糖组成，是生物体内合成ATP的前体物质，其价格相对低廉。专利CN201710453365.3使用腺苷代替ATP进行酶促反应，加入腺苷激酶(AK，EC 2.7.1.20)催化腺苷生成AMP，同时使用多聚磷酸激酶(PPK，EC 2.7.4.1)、腺苷酸激酶(ADK，EC2.7.4.3)、多聚磷酸-腺苷酸磷酸转移酶(PAP，EC 2.7.4.-)三种“ATP再生酶”合理组合生成和再生ATP。使用该方法加入不同底物和生产用酶，可用于生产多种单一物质，其效果稳定，产物污染较小，成本低廉。

发明内容

本发明提供了一种酶促联产的方法，通过该方法可联产两种或两种以上产物，即在反应体系中，加入两种或两种以上的反应底物和相应生产用酶，同时添加腺苷激酶(AK)和ATP再生酶，生成两种或两种以上有经济价值的物质，进一步降低生产成本。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种酶促联产的方法，所述方法包括以下步骤：