[發明專利]油酸水合酶及其在10-羥基硬脂酸與10-羰基硬脂酸合成中的應用

有效

• 申請號: 201910313525.3
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN110004133B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 許建和;吳艷霞;潘江;郁惠蕾;孫啟帆;錢小龍
• 申請（專利權）人: 華東理工大學;蘇州百福安酶技術有限公司
• 主分類號: C12N9/88
• 分類號: C12N9/88;C12N15/60;C12N15/70;C12N1/02;C12P7/64;C12R1/19
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

本發明涉及來源于嗜氨副球菌的油酸水合酶及其基因，含有該基因的重組表達質粒和重組表達轉化體，其重組酶及制備方法，以及該重組酶作為催化劑在制備10?羥基硬脂酸和10?羰基硬脂酸的應用。與現有技術相比，應用本發明的油酸水合酶催化制備10?羥基硬脂酸和10?羰基硬脂酸，具有反應條件溫和，產物濃度高，操作簡便，反應時間短，易于放大等顯著優勢，具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于生物工程技術領域，具體涉及一種嗜氨副球菌(Paracoccusaminophilus)來源的重組油酸水合酶，表達所述油酸水合酶的基因及其重組表達載體和重組表達轉化體，該重組油酸水合酶的制備方法，以及利用該油酸水合酶作為催化劑催化制備10-羥基硬脂酸和10-羰基硬脂酸的應用。

背景技術

傳統化工產業以石油、天然氣、煤炭等石化資源作為原料和能源，石化資源的大量消耗，造成了資源短缺以及全球氣候變暖等嚴重問題，為緩解現有的這些問題，利用資源豐富、可再生的生物質資源，通過生物技術生產生物基燃料、材料和化學品的理念受到了廣泛關注。

油酸作為一種不飽和脂肪酸，是油脂類生物質的重要組成成分，資源非常豐富。以油酸作為出發原料，可以通過酶法轉化制備10-羥基硬脂酸和10-羰基硬脂酸，這兩種長鏈脂肪酸衍生物可以作為潤滑劑、表面活性劑以及聚酯合成的原料；10-羰基硬脂酸還可以進一步通過酶法裂解制備癸二酸、羥基癸酸、癸醇、辛醇等中鏈脂肪族功能化學品。

目前脂肪酸(包括油酸)的酶法催化轉化研究主要集中在轉化途徑的建立和高活力酶的挖掘。2012年，Joo等從嗜麥芽窄食單胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)中挖掘獲得一個脂肪酸水合酶，使用重組表達該酶的大腸桿菌整細胞催化油酸水合轉化為10-羥基硬脂酸，底物濃度為50g/L，整細胞催化劑用量為10g/L，反應4h，轉化率為92％，時空產率為295g/L/d(J.Biotechnol.,2012,158(1-2):17-23)。2013年，Park課題組開發了一條多酶整細胞催化油酸轉化、裂解的途徑，其中脂肪酸水合酶催化的油酸水合反應是這條途徑的第一步，也是比較關鍵的限速步驟。這條途徑給脂肪酸的催化轉化提供了新的方向，然而這條途徑的底物上載量僅為1mM，轉化率為60％(Angew.Chem.Int.Ed.,2013,52(9):2534-2537)，存在著油酸水合酶催化活性低、底物上載量低，反應時間長以及轉化率低等問題。2015年，Lee等人在谷氨酸棒狀桿菌中共表達了油酸水合酶和10-羥基硬脂酸脫氫酶，利用整細胞催化油酸一步轉化生成10-羰基硬脂酸。該反應的底物上載量為2.5g/L(8.8mM)，整細胞催化劑的上載量為5g/L，反應6h后，轉化率僅有78％，時空產率僅為16.5g/L/d(Biotechnol.Lett.,2015,37(5):1101-1106)。

對于油酸水合酶催化生產10-羥基硬脂酸以及油酸水合酶和10-羥基硬脂酸脫氫酶的級聯催化生產10-羰基硬脂酸的反應，前人的研究都存在底物上載量低，轉化率低的現象，主要原因是現有的油酸水合酶的活力偏低，因此需要篩選高活力的油酸水合酶，在此基礎上優化10-羥基硬脂酸和10-羰基硬脂酸合成的催化反應體系，以達到更優的反應效果。

發明內容

針對目前已報道的油酸水合酶活力低下，催化反應時空產率低的缺陷，本發明提供了一種具有高活性的油酸水合酶，表達所述油酸水合酶的基因及其重組表達載體和重組表達轉化體，所述油酸水合酶的制備方法及其在合成10-羥基硬脂酸和10-羰基硬脂酸中的應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明的技術方案之一：提供了一種高活性的油酸水合酶。