对于过酸的生产有用的酶制造技术

本文提供了乙酰基木聚糖酯酶及其具有过水解活性的变体，以用于从羧酸酯和过氧源来产生过氧羧酸。还提供了包括具有过水解活性的酶催化剂的多组分的过酸生成体系，以及使用本发明专利技术的酶催化剂来产生过氧羧酸的方法。具有过水解活性的多肽可被用于产生适合用于诸如清洁、消毒、卫生处理、漂白、木浆加工、纸浆加工、和个人护理应用的多种应用的过氧羧酸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对于过酸的生产有用的酶相关申请的交叉引用本申请要求2012年3月30日提交的美国临时申请61/618,393的权益，所述文献全文以引用方式并入本文。
本公开涉及过氧羧酸生物合成和酶催化领域。更具体地，提供了包括具有过水解活性的酶催化剂的多组分的过酸生成体系。还提供了使用本专利技术的酶催化剂来产生过氧羧酸的方法。
技术介绍
过氧羧酸组合物可为有效的抗微生物剂。针对不希望有的微生物生长，利用过氧羧酸清洁、消毒和/或卫生处理硬质表面、纺织物、肉类产品、活植物组织、医疗器械的方法已得到描述(美国专利6,545,047；美国专利6,183,807；美国专利6,518,307；美国专利申请公布2003-0026846；和美国专利5,683,724)。过氧羧酸也已被用于多种漂白应用，包括但不限于木浆漂白/去木质化和衣物洗涤护理应用(欧洲专利1040222B1；美国专利5,552,018；美国专利3,974,082；美国专利5,296,161；和美国专利5,364,554)。在中性pH下，在1分钟至5分钟的反应时间内，过氧羧酸的期望有效浓度可根据产品应用而不同(例如对于医疗器械消毒大约500ppm至1000ppm，对于衣物洗涤漂白或消毒应用大约30ppm至80ppm)。结构上被归类为糖酯酶家族7(CE-7)的成员的酶，已被用作过水解酶，于碱性至酸性pH范围(从大约pH10至大约pH5)在水中催化过氧化氢(或替代性的过氧化物试剂)与羧酸的烷基酯的反应，以产生有效浓度的过氧羧酸，用于诸如消毒(例如医疗器械、硬质表面、纺织物)、漂白(例如木浆或纸浆加工/去木质化、纺织物漂白和衣物洗涤护理应用)、和其它衣物洗涤护理应用如脱色、除臭、和消毒的应用、以及个人护理应用(美国专利7,964,378；7,951,566；和7,723,083；授予DiCosimo等人的公布的美国专利申请2008-0176299；和授予Chisholm等人的公布的美国专利申请2012-0317733和2012-0328534)。CE-7酶类已被发现具有针对酯类尤其是醇、二醇和三醇的乙酰基酯类的过水解的高的特异性活性。DiCosimo等人报道了来源于多个物种的具有改善的性能的变体CE-7过水解酶(美国专利7,927,854；7,923,233；7,932,072；7,910,347；7,960,528；8,062,875；8,206,964；8,389,254；和8,389,255；以及公布的美国专利申请2011-0236336和2011-0236338)。先前报道的具有过水解活性的CE-7糖酯酶(野生型的和其变体)包含如Vincent等人所定义的保守的结构性“特征”基序(J.Mol.Biol.，330:593-606(2003))。更具体地，用于结构上鉴定和定义CE-7糖酯酶家族成员CE-7特征基序包含三个保守子基序：1)一个“RGQ”子基序Arg118-Gly119-Gln120，2)一个“GXSQG”子基序Gly186-Xaa187-Ser188-Gln189-Gly190，和3)一个“HE”子基序His303-Glu304(相对于海栖热袍菌(Thermotogamaritima)参考序列SEQIDNO:2的残基编号和取向)。尽管大多数被分类为CE-7糖酯酶的酶包含由Vincent等人定义的特征基序，有多个不包含“HE”子基序的多肽序列被添加到糖酯酶的家族7(Cantarel等人，“TheCarbohydrate-ActiveEnZymesdatabase(CAZy):anexpertresourceforGlycogenomics”，NAR，37:D233-D238(2009))。过水解活性在这个子群体内的存在还未被报道。过水解酶技术向一些应用中的掺入可能需要新的过水解酶的鉴定。如此，仍然存在鉴定包括具有显著的过水解活性的多肽的另外的酶催化剂的需求。
技术实现思路
具有适合用于以有效浓度生产过酸的过水解活性的多种酶已被鉴定。在一个实施例中，提供了酶催化的过酸生成体系，包括反应组分的组，所述反应组分包含：(1)至少一种选自下列的底物：(i)一种或多种具有以下结构的酯：[X]mR5其中X＝式R6-C(O)O的酯基；R6＝任选地被羟基或C1-C4烷氧基取代的C1-C7直链、支化或环状烃基部分，其中对于R6＝C2-C7，R6任选地包含一个或多个醚键；R5＝任选地被羟基取代的C1-C6直链、支化或环状烃基部分，或五元环状杂芳族部分，或六元环状芳族或杂芳族部分；其中R5中的每个碳原子单独地包含不超过一个羟基或不超过一个酯基或羧酸基；其中R5任选地包含一个或多个醚键；m＝1至R5中碳原子数范围内的整数；并且其中所述酯在25℃下具有至少5ppm的水中溶解度；(ii)一种或多种具有以下结构的甘油酯：其中R1＝任选地被羟基或C1-C4烷氧基取代的C1-C21直链或支链烷基，并且R3和R4单独地为H或R1C(O)；(iii)一种或多种下式的酯：其中R1＝任选地被羟基或C1-C4烷氧基取代的C1-C7直链或支链烷基，并且R2＝C1-C10直链或支链烷基、烯基、炔基、芳基、烷基芳基、烷基杂芳基、杂芳基、(CH2CH2O)nH、或(CH2CH(CH3)-O)nH，并且n为1至10；(iv)一种或多种乙酰化单糖、乙酰化二糖、或乙酰化多糖；和(v)(i)至(iv)的任何组合；(2)过氧源；和(3)包含多肽的酶催化剂，所述多肽具有过水解活性和与SEQIDNO:6中所示的氨基酸序列具有至少80％同一性的氨基酸序列，前提条件是结合至起催化作用的组氨酸的C-末端侧的氨基酸残基不是谷氨酸；从而过酸在所述反应组分在适当的反应条件下混合时以酶促方法产生。在另一个实施例中，还提供了生产过氧羧酸的方法，包括：(a)提供一组包含以下物质的反应组分：(1)至少一种选自下列的底物：(i)一种或多种具有以下结构的酯：[X]mR5其中X＝式R6-C(O)O的酯基；R6＝任选地被羟基或C1-C4烷氧基取代的C1-C7直链、支化或环状烃基部分，其中对于R6＝C2-C7，R6任选地包含一个或多个醚键；R5＝任选地被羟基取代的C1-C6直链、支化或环状烃基部分，或五元环状杂芳族部分，或六元环状芳族或杂芳族部分；其中R5中的每个碳原子单独地包含不超过一个羟基或不超过一个酯基或羧酸基；其中R5任选地包含一个或多个醚键；m＝1至R5中碳原子数范围内的整数；并且其中所述酯在25℃下具有至少5ppm的水中溶解度；(ii)一种或多种具有以下结构的甘油酯：其中R1＝任选地被羟基或C1-C4烷氧基取代的C1-C21直链或支链烷基，并且R3和R4单独地为H或R1C(O)；(iii)一种或多种下式的酯：其中R1＝任选地被羟基或C1-C4烷氧基取代的C1-C7直链或支链烷基，并且R2＝C1-C10直链或支链烷基、烯基、炔基、芳基、烷基芳基、烷基杂芳基、杂芳基、(CH2CH2O)nH、或(CH2CH(CH3)-O)nH，并且n为1至10；(iv)一种或多种酰化的单糖、酰化的二糖、或酰化的多糖；和(v)(i)至(iv)的任何组合；(2)过氧源；和(3)包含多肽的酶催化剂，所述多肽具有过水解活性和与SEQIDNO:6中所示的氨基酸序列具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产过氧羧酸的方法，包括：(a)提供一组包含以下物质的反应组分：(1)至少一种选自下列的底物：(i)一种或多种具有以下结构的酯：[X]mR5其中X＝式R6‑C(O)O的酯基；R6＝任选地被羟基或C1‑C4烷氧基取代的C1‑C7直链、支化或环状烃基部分，其中对于R6＝C2‑C7，R6任选地包含一个或多个醚键；R5＝任选地被羟基取代的C1‑C6直链、支化或环状烃基部分，或五元环状杂芳族部分，或六元环状芳族或杂芳族部分；其中R5中的每个碳原子单独地包含不超过一个羟基，或不超过一个酯基或羧酸基；其中R5任选地包含一个或多个醚键；m＝1至R5中碳原子数范围内的整数；并且其中所述酯在25℃下具有至少5ppm的水中溶解度；(ii)一种或多种具有以下结构的甘油酯：其中R1＝任选地被羟基或C1‑C4烷氧基取代的C1‑C21直链或支链烷基，并且R3和R4单独地为H或R1C(O)；(iii)一种或多种下式的酯：其中R1＝任选地被羟基或C1‑C4烷氧基取代的C1‑C7直链或支链烷基，并且R2＝C1‑C10直链或支链烷基、烯基、炔基、芳基、烷基芳基、烷基杂芳基、杂芳基、(CH2CH2O)n、或(CH2CH(CH3)‑O)nH，并且n为1至10；(iv)一种或多种酰化的单糖、酰化的二糖、或酰化的多糖；和(v)(i)至(iv)的任何组合；(2)过氧源；和(3)包含多肽的酶催化剂，所述多肽具有过水解活性以及与SEQ ID NO：6中所示的氨基酸序列具有至少80％同一性的氨基酸序列，前提条件是结合至起催化作用的组氨酸的C‑末端侧的氨基酸残基不是谷氨酸；(b)在合适的反应条件下合并该组反应组分，从而产生过氧羧酸；以及(c)任选地，稀释步骤(b)中产生的过氧羧酸。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.30 US 61/6183931.一种生产过氧羧酸的方法，包括：(a)提供一组包含以下物质的反应组分：(1)至少一种选自下列的底物：(i)一种或多种具有以下结构的酯：[X]mR5其中X=式R6-C(O)O的酯基；R6=任选地被羟基或C1-C4烷氧基取代的C1-C7直链、支化或环状烃基部分，其中对于R6=C2-C7，R6任选地包含一个或多个醚键；R5=任选地被羟基取代的C1-C6直链、支化或环状烃基部分；其中R5中的每个碳原子单独地包含不超过一个羟基，或不超过一个酯基或羧酸基；其中R5任选地包含一个或多个醚键；m=1至R5中碳原子数范围内的整数；并且其中所述酯在25℃下具有至少5ppm的水中溶解度；(ii)一种或多种具有以下结构的甘油酯：其中R1=任选地被羟基或C1-C4烷氧基取代的C1-C21直链或支链烷基，并且R3和R4单独地为H或R1C(O)；(iii)一种或多种下式的酯：其中R1=任选地被羟基或C1-C4烷氧基取代的C1-C7直链或支链烷基，并且R2=C1-C10直链或支链烷基、(CH2CH2O)nH、或(CH2CH(CH3)-O)nH，并且n为1至10；(iv)一种或多种酰化的单糖、酰化的二糖、或酰化的多糖；和(v)(i)至(iv)的任何组合；(2)过氧源；和(3)包含多肽的酶催化剂，所述多肽具有过水解活性且其氨基酸序列为SEQIDNO:6，前提条件是结合至起催化作用的组氨酸的C-末端侧的氨基酸残基不是谷氨酸；(b)在合适的反应条件下合并该组反应组分，从而产生过氧羧酸；以及(c)任选地，稀释步骤(b)中产生的过氧羧酸。2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：d)使硬质表面或无生命物体与步骤(b)或步骤(c)中产生的过氧羧酸接触；从而所述硬质表面或所述无生命物体被消毒、脱色或它们的组合。3.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：d)使硬质表面或无生命物体与步骤(b)或步骤(c)中产生的过氧羧酸接触；从而所述硬质表面或所述无生命物体被漂白。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述无生命物体是医疗器械。5.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：d)使衣物制品或纺织物与步骤(b)或步骤(c)中产生的过氧羧酸接触；从而所述衣物制品或纺织物获得有益效果。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述有益效果选自消毒、卫生处理、脱色、除臭、以及它们的组合。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述有益效果为漂白。8.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：d)使木浆或纸浆与步骤(b)或步骤(c)中产生的过氧羧酸接触；从而所述木浆或纸浆被漂白。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述底物选自：甘油一乙酸酯；甘油二乙酸酯；甘油三乙酸酯；甘油一丙酸酯；甘油二丙酸酯；甘油三丙酸酯；甘油一丁酸酯；甘油二丁酸酯；甘油三丁酸酯；葡糖五乙酸酯；β-D-半乳糖五乙酸酯、山梨醇六乙酸酯、蔗糖八乙酸酯、木糖四乙酸酯；乙酰化木聚糖；乙酰化木聚糖片段；β-D-呋喃核糖-1,2,3,5-四乙酸酯；三-O-乙酰基-D-半乳醛；三-O-乙酰基-D-葡萄烯糖；1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,2-戊二醇、2,5-戊二醇、1,2-己二醇、2,5-己二醇、1,6-己二醇的单酯或二酯；4-乙酰氧基苯甲酸；以及它们的混合物。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述底物是甘油三乙酸酯。11.根据权利要求1所述的方法，其中所产生的过氧羧酸为过乙酸、过丙酸、过丁酸、过乳酸、过乙醇酸、过甲氧基乙酸、过-β-羟基丁酸、或它们的混合物。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述酶催化剂为微生物细胞、透化的微生物细胞、微生物细胞提取物、部分纯化的酶、或纯化的酶的形式。13.一种组合物，包含：(a)一组包含以下物质的反应组分：(1)至少一种选自下列的底物：(i)一种或多种具有以下结构的酯：[X]mR5其中X=式R6-C(O)O的酯基；R6=任选地被羟基或C1-C4烷氧基取代的C1-C7直链、支化或环状烃基部分，其中对于R6=C2-C7，R6任选地包含一个或多个醚键；R5=任选地被羟基取代的C1-C6直链、支化或环状烃基部分；其中R5中的每个碳原子单独地包含不超过一个羟基，或不超过一个酯基或羧酸基；其中R5任选地包含一个或...

【专利技术属性】
技术研发人员：MS佩恩，R迪科西莫，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国;US