[发明专利]DszD在红球菌IGTS8为DBT脱硫中的应用

说明书

本发明的背景技术

矿物燃料的生物脱硫技术已经被研究了半个多世纪。这些研究工作的目标一直是开发以生物技术为基础的在燃烧之前从矿物燃料，如煤、原油、和石油级份中除硫的方法。开发脱硫方法的动力是由于矿物燃料中硫含量越来越大，而且限制排放硫的规定也越来越严格。参阅Monticello等人的“Practical Consideration in Biodesulfurization ofPetroleum”(IGT’s 3d Intl.Symp.on Gas，Oil，Coal and Env.Biotech.，(Dec.3-5，1990)New Orleans，LA.)。

为了给矿物燃料脱硫，已经研制了许多生物催化剂和方法，包括在美国专利第5,356,801，5,358,870，5,358,813，5,198,341，5,132,219，5,344,778，5,104,801，和5,002,888中介绍的那些催化剂和方法，在此通过引述将它们的内容并入本文。经济分析指出，限制这些技术商品化的原因之一是需要提高反应速度和生物催化剂的特异活性，如涉及脱硫反应的细菌和酶的特异活性。在文献中已经报告的反应速度和特异活性(每克生物催化剂每小时除去的硫)比在最佳工业技术中需要的速度和活性要低得多。所以，需要提高生物催化剂的寿命和特异活性。

本发明概述

本发明有关于最近发现的从红球菌IGTS8中提纯的一类蛋白质能使与矿物燃料脱硫有关的两种单氧合酶(DszC和DszA)活化。无论是DszC还是DszA在被提纯到均质程度时都失去了酶活性，但是，在添加了这种补充的蛋白质(在此称之为DszD)时，酶的活性得以恢复。这种蛋白质的作用被认为是将NADH的氧化作用与底物分子的氧合作用结合起来。搜寻序列数据库发现DszD与另一种最新识别的红球菌属蛋白质，即ThcE是等价的，这种蛋白质是在有莠去津(农药)、硫代氨基甲酸酯除草剂和伯醇存在时诱发的。根据序列相似性，ThcE似乎是III族醇脱氢酶的一员，即氧化还原酶，特指与N，N’-二甲基-4-亚硝基苯胺有关的醇氧化还原酶。DszD单体的分子量近似为50,000(以SDS-PAGE测定)，但是，按高压液相色谱的尺寸筛析色谱法(HPLCsize exclusion chromatography)其行为象多倍体蛋白质(十倍体)。DszD对DszC和DszA的活化作用遵循饱和动力学。

因此，本发明与由于在生物催化剂或反应介质中添加氧化还原酶而加快矿物燃料的微生物脱硫速度这一发现有关。本发明被归结成一种提高含有机硫化物的矿物燃料脱硫速度的方法，该方法包括下述步骤：

(a)使矿物燃料接触包含能使碳-硫键断裂的生物催化剂(如DszA、DszB和/或DszC)和增速剂量的氧化还原酶的水相，借此形成矿物燃料与水相的混合物；

(b)使步骤(a)形成的混合物保持在借助生物催化剂足以使有机硫分子中碳硫键断裂的条件下，借此获得有机硫含量降低的矿物燃料；

(c)将降低了有机硫含量的矿物燃料从所得到的水相当中分离出来。

本发明还涉及用增速剂量的氧化还原酶提高由DszA和/或DszC催化的反应速度。例如，这可以借助向生物催化剂中添加氧化还原酶或借助在生物催化剂中造成氧化还原酶的表达或过度表达来实现。

在另一个实施方案中，本发明涉及一种重组微生物，该微生物包含一种或多种重组DNA分子，这些重组DNA分子将给生物催化剂和氧化还原酶编码，其中所述生物催化剂能够在含有机硫分子的矿物燃料脱硫工艺中催化一个或多个步骤。

本发明还涉及一种组合物，该组合物包括：(a)在包含有机硫分子的矿物燃料脱硫工艺中能催化一个或多个步骤的生物催化剂，和(b)氧化还原酶。

附图的简要说明

图1是在离子交换色谱分级后DszC和DszA活性的图示说明。将DszC(15μg)添加到每个级份中，并检验从DBT到DBTO和DBTO2的转换。将DszA(5μg)添加到每个级份中，并检验从DBT磺酸内酯到BHBP的转换。还检验了内源的DszC的活性。

图2是在Superdex 75尺寸筛析色谱分级后DszC活性的图示说明。将DszC(15μg)添加到每个级份中，并检验从DBT到DBTO2的转换。在Superdex 75尺寸筛析色谱之后DszA的活性。将DszA(5μg)添加到每个级份中，并检验从DBT磺酸内酯到BHBP的转换。