[發明專利]利用乙醇醛合成乙酰輔酶A及其衍生產品的新途徑

有效

• 申請號: 201611167145.6
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106755172B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 馬紅武;楊雪;袁倩倩;江會鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院天津工業生物技術研究所
• 主分類號: C12P19/02
• 分類號: C12P19/02;C12P9/00;C12P19/32;C12P7/04;C12P7/28;C12P7/54;C12P7/62;C12P13/06;C12P13/10;C12P13/12;C12P13/14;C12P13/24
• 代理公司: 北京布瑞知識產權代理有限公司 11505
• 代理人: 孟潭

本發明公開了一種利用乙醇醛合成乙酰輔酶A及其衍生產品的新途徑，所述方法包括在酶催化下乙醇醛和3?磷酸甘油醛反應生成5?磷酸阿拉伯糖的反應，所述的酶選自醛縮酶、轉醛醇酶、及其同工酶、突變酶。該方法的催化速率較高，反應路線的碳理論得率為100％，沒有碳損失，G3P、酶和輔酶均可循環使用，反應效率較高，成本有所降低，另外，來自磷酸戊糖途徑的輔助酶Rpi A及Rpe，與底物親和力強、催化活性高。上述制備方法的該方法在體外連續多酶催化、補料發酵、連續發酵等可控制底物水平的生產過程中會發揮更為明顯的優勢。

技術領域

本發明涉及生物醫藥技術領域，具體涉及一種利用乙醇醛合成乙酰輔酶A及其衍生產品的方法。

背景技術

乙酰輔酶A(AcCoA)是合成必要的生物化合物的關鍵中間體，該必要生物化合物包括聚酮化合物、脂肪酸、類異戊二烯、生物堿、維生素和氨基酸等。來源于AcCoA的代謝產物為初級和次級代謝物，其包括工業效用的化合物。AcCoA可以由乙酰磷酸(AcP)生成(如可通過磷酸乙酰轉移酶Pta(EC 2.3.1.8)催化得到)，繼而生成一系列以AcCoA為平臺的生物產品，廣泛應用于生物催化等領域。AcP的合成方法有：

專利申請WO2015/144447A1公開了一種利用磷酸轉酮酶(EC 4.1.2.9、果糖-6-磷酸磷酸轉酮酶EC4.1.2.22)或磺基乙醛乙酰轉移酶(EC 2.3.3.15)催化甲醛生產乙酰磷酸的方法，反應方程如下：

2CH₂O+磷酸→乙酰磷酸+H₂O。

上述制備反應使用的磷酸轉酮酶，與甲醛的親和力差，催化效率不及轉化其最適底物5-磷酸木酮糖時的百分之一，并且微生物細胞對于甲醛的耐受能力普遍較差，可應用拓展的空間較小。

專利申請WO2015/181074A1公開了利用磷酸轉酮酶(EC 4.1.2.9、果糖-6-磷酸磷酸轉酮酶EC4.1.2.22)催化D-果糖生產D-赤蘚糖和乙酰磷酸的方法，該方法還包括將D-赤蘚糖轉化為乙醇醛，然后再進一步轉化為乙酰磷酸，反應過程如下：

上述乙酰磷酸的制備方法的反應速率較低，磷酸轉酮酶對于果糖的轉化數K_cat僅為0.1/s，效率很低，并且反應時間較長(18h)會對酶和產物的穩定性提出考驗。另外，第三步D-erythrose裂解為乙醇醛的反應是可逆過程，其反應速率受到裂解后的乙醇醛濃度的影響，使體系中很難積累高濃度的乙醇醛，這會導致乙酰磷酸的生成速率難以保證。第二步酶促反應生成的乙酰磷酸很可能會由于產物抑制而影響最后一步酶促反應的收率，如果第二步酶促反應生成乙酰磷酸后即時除去，會使整個制備工藝操作復雜化。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明一方面提供一種5-磷酸阿拉伯糖(Ara5P)的制備方法，所述方法包括在酶催化下乙醇醛和3-磷酸甘油醛反應生成Ara5P，所述的酶選自：醛縮酶、轉醛醇酶、及其同工酶、突變酶。

優選的，所述的制備的反應是通過微生物來進行的；

優選的，所述的醛縮酶為果糖二磷酸醛縮酶(EC 4.1.2.13)；

優選的，所述的轉醛醇酶為大腸桿菌Escherichia coli來源的轉醛醇酶(EC2.2.1.2)的突變酶Tal B^F178Y。

本發明另一方面還提供一種用于制備Ara5P的組合物，包括：

(1)乙醇醛，

(2)3-磷酸甘油醛，

(3)醛縮酶、轉醛醇酶、或其同工酶、突變酶；

或，

(1)乙醇醛，

(2)3-磷酸甘油醛，