[发明专利]一种丙烯酸的生物合成方法及应用

说明书

本发明公开了一种丙烯酸的生物合成方法及应用。本发明提供所提供的生物合成方法是利用生物酶ceas2催化DHAP或D‑G3P生成丙烯酸的方法。与现有技术相比，本发明所提供的丙烯酸生物合成方法不依赖于维生素B‑12和辅酶CoA，具有潜在的应用前景。本发明的实现为丙烯酸的生物合成打开了一扇新的大门，为实现生物基丙烯酸的工业生产奠定了基础。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种丙烯酸的生物合成方法及应用，特别涉及一种利用生物酶ceas2催化DHAP或D-G3P生成丙烯酸的方法及应用。

背景技术

丙烯酸(Acrylic acid)，化学式为C3H4O2，是无色透明、味苦辣、带有刺激性气味的腐蚀性液体，能溶于水、乙醇及乙醚等，不耐光及热，有自聚性。丙烯酸是重要的有机化工原料，大部分用于生产丙烯酸酯(如丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯及辛酯等)，少量用于生产高吸水性树脂、助洗涤剂和水处理剂等。丙烯酸及其酯系列产品可广泛应用于涂料、化纤、纺织、皮革、塑料、粘和剂、石油开采等各个领域。

丙烯酸主要采用化学方法生产。丙烯酸在20世纪30年代实现工业化生产。其生产历程经历了几个阶段：氯乙醇法、氰乙醇法、高压Reppe法、烯酮法、丙烯腈水解法和丙烯氧化法。前面几种工艺因技术和经济原因已经基本被淘汰。现在采用的丙烯氧化法是20世纪60年代发展起来的方法。所谓丙烯两步氧化法是在复合金属氧化物催化剂存在下,经空气氧化先生成丙烯醛，再进一步催化氧化成丙烯酸。

随着化石原料的枯竭以及环境污染等问题，开发生物法生产丙烯酸具有重要的现实意义。而目前报道的生物合成法代谢途径长、依赖于维生素B-12和辅酶CoA，难以在生产上应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用生物酶ceas2催化DHAP或D-G3P生成丙烯酸的方法。

第一，本发明请求保护Ceas2蛋白或其相关生物材料在丙烯酸生物合成中的应用。

其中，所述Ceas2蛋白具体可为如下任一所示蛋白质：

(A1)氨基酸序列为SEQ ID No.2的蛋白质；

(A2)将SEQ ID No.2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；

(A3)与(A1)或(A2)所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；

(A4)在(A1)-(A3)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白。

所述相关生物材料具体可为能够表达所述Ceas2蛋白的核酸分子，或含有所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组菌或转基因细胞系。

所述核酸分子可以是DNA，如cDNA、基因组DNA或重组DNA；所述核酸分子也可以是RNA，如mRNA等。

所述重组载体可为重组表达载体，也可为重组克隆载体。

所述表达盒可由能够启动所述核酸分子转录的启动子，所述核酸分子，以及转录终止序列组成。

第二，本发明请求保护一种丙烯酸生物合成方法。

本发明所提供的丙烯酸生物合成方法，可包括如下步骤：以Ceas2蛋白为生物酶，催化底物生成丙烯酸；所述底物为磷酸二羟基丙酮(DHAP)或/和3-磷酸甘油醛(D-G3P)。所述Ceas2蛋白为前文(A1)-(A4)任一所示蛋白。

在以所述Ceas2蛋白为生物酶催化所述底物生成丙烯酸的反应中，所述Ceas2蛋白与所述底物的用量配比可为0.9-1.1g：1mol。