[发明专利]一种利用生物酶合成1,3-丙二醇的方法

说明书

本发明公开了一种利用生物酶合成1,3‑丙二醇的方法。本发明提供了DERA蛋白或所述DERA蛋白相关生物材料在合成1,3‑丙二醇中的应用，以及利用DERA蛋白和yqhD蛋白生物合成1,3‑丙二醇的具体方法。本发明构建并实现了1,3‑丙二醇的新途径，此途径不需要辅酶B12的参与，有潜力成为1,3‑丙二醇工业生产的新方法。

技术领域

本发明涉及生物酶合成领域，具体涉及一种利用生物酶合成1,3-丙二醇的方法。

背景技术

1,3-丙二醇是一种重要的化学中间体，可以参与聚合反应生产聚醚、聚氨酯和聚酯。与1,2-丙二醇、丁醇和乙二醇为前体合成的聚合物相比，以1,3-丙二醇为前体合成的聚合物具有更好的性能和稳定性，因此被广泛应用于纺织业、塑剂、冷却剂等。如1,3-丙二醇和对苯二甲酸发生聚合反应形成的聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)，主要用于制造地毯、纺织纤维，用这种聚合物制成的纺织品具有良好的拉伸弹性、复苏性、防沾污性；在发动机冷却配方中加1,3-丙二醇，可以增强热稳定性并且减少腐蚀性，而且比用乙二醇作冷却剂毒性小。近来还发现1,3-丙二醇还可以用于热塑性塑料、涂料和胶片的制造，如用1,3-丙二醇合成的热塑性聚氨酯(TPU)，改善了热水解性和热稳定性。

1,3-丙二醇合成方法主要分为化学合成法和微生物合成法，化学法主要有环氧乙烷羰基化法和丙烯醛水合氢化法。目前通用的微生物法生产1,3-丙二醇主要是利用微生物将甘油转化为1,3-丙二醇。生物柴油生产过程中会生成一部分副产物甘油，以此为发酵底物生产1,3-丙二醇，可大大降低生产成本，但是该方法需要使用甘油脱水酶和辅酶B12。而甘油脱水酶(glycerol dehydratase)是甘油代谢还原途径中的限速酶，它是由dhaB1、dhaB2、dhaB3三个基因编码合成的三个亚基组成，并且在辅酶B12的参与下，催化甘油脱去一分子水形成3-羟基丙醛。辅酶B12易与甘油相互作用，使得C-Co键发生断裂，形成了5'-脱氧腺苷和烷基氰钴胺素类似物，烷基氰钴胺素类似物可以与甘油脱水酶紧密结合使之失去催化活性，甘油脱水反应停止。甘油脱水酶的这种现象严重影响甘油的转化。除了上述情况外，甘油脱水酶在氧存在的情况下也会失活，研究表明氧的存在对甘油脱水酶的酶活有强烈的影响，与无氧情况下的甘油脱水酶相比，暴露在氧中的甘油脱水酶在5min内酶活下降80％，并且在60min后酶活彻底丧失。同样甘油浓度对甘油脱水酶也有抑制作用，浓度越高抑制作用越大。

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DERA催化合成1,3-丙二醇的方法，该方法不需要辅酶B12的参与。

第一，本发明要求保护DERA蛋白或所述DERA蛋白相关生物材料在合成1,3-丙二醇中的应用。

其中，所述DERA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DERA蛋白相关生物材料为能够表达所述DERA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。

进一步地，所述应用为所述“DERA蛋白或所述DERA蛋白相关生物材料”和“yqhD蛋白或所述yqhD蛋白相关生物材料”在合成1,3-丙二醇中的应用。

其中，所述yqhD蛋白为如下任一所示蛋白质：

(B1)氨基酸序列为SEQ ID No.5的蛋白质；