[发明专利]一种体外催化ω-氨基酸生产二元羧酸的方法

说明书

本发明公开了一种体外催化ω‑氨基酸生产二元羧酸的方法，是以ω‑氨基酸为底物，加入ω‑氨基酸氧化酶Am‑AOX，黄嘌呤氧化酶和过氧化氢酶，构建多酶反应体系，通过体外多酶高效催化ω‑氨基酸生产一系列二元羧酸，如琥珀酸、戊二酸和己二酸。本发明构建的体外催化体系中只底物和3种酶，不需外源添加任何辅因子和辅助底物，并且所用酶的数量也少于天然合成途径，生产成本低、操作简便、污染低，产物得率高、分离方便，具有良好的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种二元羧酸的生产方法，尤其涉及一种体外纯酶催化ω-氨基酸生产二元羧酸的方法，属于二元羧酸的酶催化制备技术领域。

背景技术

二元羧酸是合成塑料，聚酯和尼龙的重要组成部分，具有巨大的市场和广泛的应用^[1]。目前二元羧酸主要是依赖化学石油合成的。如生产戊二酸的一般化学方法是通过丁内酯与氰化钾的开环水解生成^[2]。它也可以由1,3-二溴丙烷与氰化钠或氰化钾的反应，或通过环戊烯与离子液体的氧化裂解制备^[3]。己二酸是以硝酸为催化剂氧化环己酮和环己醇的混合物制得^[4]。但是上述化学方法工艺复杂，毒性高，污染严重。因此，研究者们致力于开发安全无污染的生产二元羧酸的方法，而构建生物技术途径从可再生原料中生产二元羧酸是目前最具有吸引力和可持续性的替代化学制备的方法^[5,6]。

目前已经有许多人构建了生物工程菌株用来合成二元羧酸，如琥珀酸，戊二酸和己二酸^[7-9]。但是由于微生物细胞内存在大量与目标代谢途径相竞争的代谢支路，微生物也需要进行代谢过程来支持自身生长，这就会导致目标产物的得率下降，从而阻碍使用工程菌株进行二元羧酸的工业生产。因此亟待开发一种低污染，高得率的生产二元羧酸的新方法。

ω-氨基酸在自然界中的分布较为广泛，并且可以从可再生资源中获得^[10,11]。检索发现体外纯酶催化ω-氨基酸生产二元羧酸的方法未见报道。

参考文献：

[1]Haushalter,R.W.,Phelan,R.M.,Hoh,K.M.,et al.(2017)Production ofodd-carbon dicarboxylic acids in Escherichia coliusing an engineered biotin-fatty acid biosynthetic pathway.J.Am.Chem.Soc.139:4615-4618.

[2]Paris,G.,Berlinguet,L.,Gaudry,R.,et al.(2003)Glutaric acid andglutarimide.Org.Synth.47.

[3]Vafaeezadeh,M.,and Hashemi,M.M.(2016)A non-cyanide route forglutaric acid synthesis from oxidation of cyclopentene in the ionic liquidmedia.Process Saf.Environ.Prot.100:203-207.

[4]Kruyer,N.S.,and Peralta-Yahya,P.(2017)Metabolic engineeringstrategies to bio-adipic acid production.Curr.Opin.Biotechnol.45:136-143.

[5]Chae,T.U.,Ahn,J.H.,et al.(2019)Metabolic engineering for theproduction of dicarboxylic acids and diamines.Metab.Eng.https://doi.org/10.1016/j.ymben.2019.03.005.