一种对酚类化合物氧化的生物催化系统及其应用技术方案

本发明专利技术属于生物工程技术领域，具体的说是一种对酚类化合物氧化的生物催化系统及其应用。对酚类化合物进行不同程度的氧化的生物催化系统为CreH、CreI、CreJ、CreE、CreF、CreD或上述酶的功能等同体。同时，加入CreC、CreG可以强化酚类化合物氧化过程。本发明专利技术生物催化系统能够广泛并高效地对多种酚类化合物进行氧化，在生物化工等领域具备很高的应用潜力及经济价值。

Biological catalysis system for oxidation of phenolic compounds and application thereof

The invention belongs to the technical field of biological engineering, in particular to a biocatalytic system for oxidation of phenolic compounds and an application thereof. Biocatalytic systems for the oxidation of phenolic compounds to varying degrees are CreH, CreI, CreJ, CreE, CreF, CreD, or the functional enzymes of these enzymes. At the same time, adding CreC and CreG can strengthen the oxidation process of phenolic compounds. The biological catalysis system of the invention can extensively and efficiently oxidize a variety of phenolic compounds, and has high application potential and economic value in the fields of Biochemistry and chemical engineering.

【技术实现步骤摘要】
一种对酚类化合物氧化的生物催化系统及其应用
本专利技术属于生物工程
，具体的说是一种对酚类化合物氧化的生物催化系统及其应用。
技术介绍
酚类化合物具有广泛的生理活性，如抗氧化、清除自由基、抗紫外线辐射、抑菌效应及抗病毒作用等，在医药、农药、化妆品原料和食品添加剂的生产方面也有着广泛的用途，与人们的生活和工业生产密切相关(Cuvelieretal.,2014)。酚类化合物作为一种重要的生产原料和有机中间体而被广泛应用到各个领域，所以具有相当大的市场需求和应用价值。对羟基苯甲醛是一种十分重要的精细化工产品，被广泛用于医药、香料、农药、石油化工、电镀和液晶等领域，尤其是作做为合成抗菌增效剂甲氧苄胺嘧啶、羟氨苄青霉素、羟氨苄头抱霉素、茴香醛、香兰素、乙基香兰素和复盆子酮等合成的原料(Fitzgeraldetal.,2005；Guang-youetal.,2009)。对羟基苯甲酸是用途广泛的有机合成原料，特别是其酯类，包括对羟基苯甲酸甲酯(尼泊金甲)、乙酯(尼泊金乙)、丙酯等，也可做食品添加剂，用于酱油、醋、清凉饮料(汽水除外)等，还广泛用于食品、化妆品、医药的防腐、防霉剂和杀菌剂等方面(Ritzer&Sundermann,2002)。对羟基苯乙醇是一种重要的医药和香料中间体，其用途广泛，可用于合成美多心安、倍他洛尔等心血管药物，合成具有抗衰老、抗疲劳等重要药理活性的红景天苷和羟基酪醇，以及合成具有抗艾滋病病毒活性的间羟基内精醇和苄基异喹啉生物碱(Berninietal.,2011；Pesnotetal.,2011)。另外，研究表明，许多食品饮料(如葡萄酒、茶、咖啡等等)中都含有酚类化合物，这些具有抗氧化作用的生物活性化合物对人体的健康状况起到有益的作用(Silvaetal.,2000)。合成化合物的方法主要有传统的化学合成法和生物催化/转化法，化学合成法具有反应步骤多、立体选择性差、条件不够温和、容易产生副产物和对环境污染严重等缺点。随着生化技术的进展，酶催化反应越来越多地被有机化学家作为一种手段应用于化合物合成。利用酶催化反应，许多生产原料和有机中间体得以人工合成，进行工业生产(Mandai,2010)。应用生物技术为基础的酶催化反应体系具有很多优越性，用酶催化反应方法通常可以一步到位,避免了副产物和中间有害产物的多次转移(Nestletal.,2014)。酶催化反应过程通常都是在常温常压和接近中性的条件下进行的,与常常需要高温高压的化工过程相比,反应条件大大简化,不仅反应速度快、副产物少，而且对结构有化学选择性和非对映异构体选择性，并且还有严格的区域选择性和对映体选择性，因而其投资省,费用少,耗能低,并且效果好,过程稳定,操作简便。上述这些原因使得酶催化技术获得突破性进展，成为一个非常热门生物合成研究领域(Hudlicky&Reed,2009；Martinsetal.,2011)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种对酚类化合物进行氧化的酶催化氧化系统及应用。为实现上述目的，本专利技术采用技术方案为：一种对酚类化合物进行氧化的生物催化系统，对酚类化合物进行不同程度的氧化的生物催化系统为CreH、CreI、CreJ、CreE、CreF、CreD或上述酶的功能等同体。进一步的是，对酚类化合物进行不同程度的氧化的生物催化系统为CreH、CreI、CreJ、CreE、CreF、CreD、CreG、CreC或上述酶的功能等同体。生物催化系统CreH、CreI、CreJ、CreE、CreF、CreD、CreG、CreC的氨基酸编码序列分别为SEQIDNO：1、SEQIDNO：2、SEQIDNO：3、SEQIDNO：4、SEQIDNO：5、SEQIDNO：6、SEQIDNO：7和SEQIDNO：8，或者与SEQIDNO1、SEQIDNO2、SEQIDNO3、SEQIDNO4、SEQIDNO5、SEQIDNO6、SEQIDNO7和SEQIDNO8同源的其它序列，以及可实现本专利技术中酚类化合物的磷酸化、氧化、水解等任一反应的其它相似酶的同源序列。所述对酚类化合物进行不同程度的氧化为磷酸化、氧化、水解中的一种或几种。所述酚类化合物包含但不限于如下：对甲酚、3-甲基甲酚、4-乙基苯酚、4-丙基苯酚、3-乙基苯酚、4-异丙基苯酚、4-乙烯基苯酚、3-乙烯基苯酚等酚类化合物。所述对酚类化合物进行磷酸化的催化系统为CreH和CreI；其，催化系统识别酚类化合物，对其酚羟基进行磷酸化，生成磷酸化酚类化合物；催化体系包括底物、ATP、辅因子Mg2+、Mn2+、CreH、CreI。所述对磷酸化酚类化合物进行氧化的催化系统为CreJ、CreE和CreF；其，催化系统识别磷酸化酚类化合物，并对其进行氧化，生成磷酸化酚类化合物的氧化产物；所述磷酸化酚类化合物的氧化产物为相应的醇、醛、酮、酸中的一种或几种；催化体系包括底物、NADPH、CreJ、CreE、CreF。所述对磷酸化酚类化合物氧化产物进行水解的催化系统为CreD；其，识别磷酸化氧化产物，并对其磷酸酯键进行水解，生成去磷酸化氧化产物；所述去磷酸化氧化产物为相应的醇、醛、酮、酸中的一种或几种；催化体系包括底物、辅因子Mg2+、Mn2+、CreD。所述对酚类化合物进行磷酸化、氧化和水解的催化系统为CreH、CreI、CreJ、CreE、CreF、CreD；其，CreH和CreI催化系统首先识别酚类化合物，对其酚羟基进行磷酸化，生成磷酸化酚类化合物；而后CreJ、CreE和CreF催化系统识别磷酸化酚类化合物，并对其进行氧化，生成磷酸化酚类化合物氧化生成相应的醇、醛、酮、酸中的一种或几种的产物；最后CreD催化系统识别磷酸化氧化产物，并对其磷酸酯键进行水解，生成去磷酸化氧化生成相应的醇、醛、酮、酸中的一种或几种的产物；催化体系包括底物、辅因子Mg2+、Mn2+、NADPH、CreH、CreI、CreJ、CreE、CreF、CreD。所述对酚类化合物进行磷酸化、氧化和水解的催化系统为CreH、CreI、CreJ、CreE、CreF、CreD、CreG、CreC；其，CreH和CreI催化系统首先识别酚类化合物，对其酚羟基进行磷酸化，生成磷酸化酚类化合物；其次CreJ、CreE和CreF催化系统识别磷酸化酚类化合物，并对其进行氧化，生成磷酸化酚类化合物氧化生成相应的醇、醛、酮、酸中的一种或几种的产物；再次CreD催化系统识别磷酸化氧化产物，并对其磷酸酯键进行水解，生成去磷酸化氧化生成相应的醇、醛、酮、酸中的一种或几种的产物；同时，CreG催化系统识别氧化磷酸化酚类化合物的醇氧化物和去磷酸化酚类化合物的醇氧化物，从而强化相应醇到醛或酮的转化；CreC催化系统识别和氧化磷酸化酚类化合物的醛氧化物以及去磷酸化酚类化合物的醛氧化物，从而强化相应醛到酸的转化；催化体系包括底物、辅因子Mg2+、Mn2+、NADPH、NAD+、NADP+、CreH、CreI、CreJ、CreE、CreF、CreD、CreG、CreC。一种对酚类化合物进行氧化的生物催化系统，所述催化系统在氧化催化酚类化合物中的应用。本专利技术的有益效果：本专利技术对酚类化合物进行氧化的酶催化氧化系统，可以实现对多种酚类化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对酚类化合物进行氧化的生物催化系统，其特征在于：对酚类化合物进行不同程度的氧化的生物催化系统为CreH、CreI、CreJ、CreE、CreF、CreD或上述酶的同源酶或功能等同体。

【技术特征摘要】
1.一种对酚类化合物进行氧化的生物催化系统，其特征在于：对酚类化合物进行不同程度的氧化的生物催化系统为CreH、CreI、CreJ、CreE、CreF、CreD或上述酶的同源酶或功能等同体。2.按权利要求1所述对酚类化合物进行氧化的生物催化系统，其特征在于：对酚类化合物进行不同程度的氧化的生物催化系统为CreH、CreI、CreJ、CreE、CreF、CreD、CreG、CreC或上述酶的同源酶或功能等同体。3.按权利要求1或2所述对酚类化合物进行氧化的生物催化系统，其特征在于：所述生物催化系统对酚类化合物进行不同程度的氧化为磷酸化、氧化、水解中的一种或几种。4.按权利要求3所述对酚类化合物进行氧化的生物催化系统，其特征在于：所述对酚类化合物进行磷酸化的催化系统为CreH和CreI；其，催化系统识别酚类化合物，对其酚羟基进行磷酸化，生成磷酸化酚类化合物。5.按权利要求3或4所述对酚类化合物进行氧化的生物催化系统，其特征在于：所述对磷酸化酚类化合物进行氧化的催化系统为CreJ、CreE和CreF；其，催化系统识别磷酸化酚类化合物，并对其进行氧化，生成磷酸化酚类化合物的氧化产物；所述磷酸化酚类化合物的氧化产物为相应的醇、醛、酮、酸中的一种或几种。6.按权利要求5所述对酚类化合物进行氧化的生物催化系统，其特征在于：所述对磷酸化酚类化合物氧化产物进行水解的催化系统为CreD；其，识别磷酸化氧化产物，并对其磷酸酯键进行水解，生成去磷酸化氧化产物；所述去磷酸化氧化产物为相应的醇、醛、酮、酸中的一种或几种。7.按权利要求6所述对酚类化合物进行氧化的生物催化系统，其特征在于：所述对酚类化合物进行磷酸化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李盛英，杜磊，刘双江，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，中国科学院微生物研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37