编码脱硫生物催化剂的重组ＤＮＡ制造技术

本发明专利技术涉及含有编码生物催化剂之基因的重组ＤＮＡ分子，所说的生物催化剂能够使含有有机硫分子的矿物燃料脱硫。例如，本发明专利技术包括含有玫瑰色红球菌菌株之基因的重组ＤＮＡ分子。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
矿物燃料中的硫污染物会在炼油厂成本高昂的精馏过程中造成许多问题。存在于矿物燃料中的硫污染物属于下列总的分类中的任何一种矿化(无机的，例如黄铁矿)硫和有机硫(与碳分子共价结合的硫，称为有机硫化合物)。硫的存在已关系到管道、泵和炼油设备的腐蚀以及内燃机的过早损坏。硫还毒害许多在精炼矿物燃料过程中所用的催化剂。此外，硫燃烧产物(例如二氧化硫)在大气中散发导致被称为酸雨的酸沉淀物形成。酸雨对于水生动植物和森林生态系统以及位于燃烧设备顺风地带的农田有持久的损害(Monticello，D.J.and W.R.Finnerty，1985，Ann.Rev.Microfiol 39∶371-389)。按有关法规(例如1964年制订的清洁空气条例)要求，应该从实际上所有的煤和石油基燃料中除去燃烧前或者燃烧后的硫。由于增加利用更低级别、更高含量硫矿物燃料作为清洁燃烧、低硫石油储备的需求趋于不复存在，以及立法当局对硫散发的要求不断降低，因而，人们对有关法规的遵守已日渐成为问题(Monticello，D.J.and J.J Kilbane，“Practical Considerations in Biodesulfurization of Petroleum”，IGT′S 3d Intl.Symp.On Gas，Oil.Coal.and Env.Biateeh.，Dec.3-5，1990 New Orleans，L A.)。目前用于燃烧前从液体矿物燃料(例如汽油)中除去有机硫的一种技术是加氢脱硫(HDS)。HDS适用于矿物燃料中的有机硫化合物在已有的硫污染物中占重要(例如大部分)比例的燃料脱硫。因此HDS可用于处理原油或沥青、汽油馏出液馏份或精炼的中间体、液体发动机燃料等有关HDS的更具体的描述可参见下列文献Shih，S.S.et al.，“Deep Desulfurization of Distillate Componets”，Abstract No.264B AIChE Chicago Annual Meeting，1990，11.12(全文可从美国化学工程研究所索取);Gary，J.H.and G.E.Handwerk，1975.Petroleum RefiningTechnology and Econamics，Marcel Dekker，Inc.，New York，pp114-120;Speight，J.G.，1981，The Desulfurization of Heavy oils and Residue，Marcel Dekker，Inc.，New York，pp.119-127。HDS是以在金属催化剂存在下将有机硫还原转变为硫化氢(H2S)为基础的。HDS是在升高的温度和压力条件下进行的。经HDS产生的H2S是一种腐蚀性气体物质，其可借助已知技术从矿物燃料中除去。已知H2S水平的升高或维持存在会毒害(失活)HDS催化剂，这将使得对硫含量高的液体矿物燃料进行的脱硫变得复杂化。煤和石油矿物燃料中所含的有机硫以无数种化合物形式存在，其中一些被称为是不稳定的，它们易于脱硫;其它一些则被称为是高熔点的，它们不易于受常规脱硫处理如HDS的影响(Shih，S.S.etal.，)。甚至常常必须利用一种装置如烟道涤气器对已经过HDS处理的矿物燃料进行燃烧后脱硫。安装烟道涤气器非常昂贵，而且保养起来很困难，尤其是对于较小的燃烧设备。此外，在上面提到的因硫产生的问题中，结合使用烟道涤气器与HDS所涉及的是环境酸沉积，而不是其它的与硫相关的问题，如腐蚀机器和损害催化剂。在认识到HDS的上述及其它不足之处后，许多研究者致力于开发利用微生物脱硫(MDS)。MDS一般被描述为利用适宜微生物的代谢过程对矿物燃料脱硫。因此，典型的MDS包括温和的条件物催化剂可以是含有本专利技术的DNA，并表达由之编码的酶的存活的(例如培养的)或非存活的(例如加热杀死的)非人宿主生物体，或者可以是由所说生物体衍生并含有所说生物催化酶的无细胞制剂。另一方面，本专利技术涉及利用上述非人生物体使矿物燃料脱硫的方法，其中所用的生物体表达一种脱硫生物催化剂。另外，本专利技术涉及利用含有从所说生物体分离出的一种或多种酶的生物催化剂制剂使矿物燃料脱硫的方法。本专利技术的方法包括1)将所说的生物体或由之得到的生物催化剂制剂与含有有机硫的矿物燃料接触，形成混合物;2)针对由生物体表达或制备的生物催化剂，将混合物保温足够的时间以脱去矿物燃料中的硫。保温后所得的，经生物催化处理过的矿物燃料与相应的未处理矿物燃料样品相比，有机硫化合物的含量明显减少。另一方面，本专利技术涉及与本专利技术的重组DNA杂交的核酸探针。另一方面，本专利技术涉及生产含有本专利技术的重组DNA、并最好能表达其中编码的生物催化剂的新的非人生物体。本专利技术的重组DNA的可得性大大简化并方便了用于矿物燃料脱硫的生物催化剂的生产和纯化。生物催化剂纯化过程中所牵涉到的成本和时间消耗可以减小，而不必再从天然存在的或经诱变产生的一种或多种非人生物体中产生生物催化剂。更具体地说，可以生产以高水平表达本专利技术基因的非人宿主生物体。此外，本文所描述的专利技术还进一步发现了在另外的非人宿主生物体中编码脱硫生物催化剂的基因。这一目的是利用本专利技术的核酸探针对由已知或可疑存在生物催化功能的一种或多种其他生物体中制得的DNA文库进行筛选而实现的。可以利用已知技术，例如聚合酶链反应(PCR)，大规模地复制存在于上述生物体中并编码脱硫生物催化剂或其成分的任何基因。PCR的优点在于不必为了获得大量目的DNA而例如在培养基中培养非人生物体。附图说明图1为流程图，说明分离本专利技术的重组DNA的分步过程。图2图解说明玫瑰色红球菌复制能力和氯霉素抗性载体 pRF29，所说的载体衍生于Rhodococcus faciens。图3图解说明玫瑰色红球菌复制能力和氯霉素抗性载体pRR-6。图4图解说明DNA质粒pTOXI-1的限制图，该质粒编码能够裂断碳-硫键的生物催化剂。图5图解说明衍生于质粒pTOXI-1的亚克隆pMELV-1的限制图。图6图解说明pMELV-1的限制图及其插入到亚克隆pSMELV-1A、pSMELV-2A、pSMELV-3A和pSMELV-4A中的片段的限制图。图7图解说明pTOXI-1顺序中三个非常邻近的开放读码(DRFs;具体地说是ORF1、ORF2和ORF3)的推测位置，所说的ORF编码负责Dsz+表型的多肽表达产物。图8图解说明pTOXI-1的限制图及其插入到亚克隆pENOK-1、pENOK-2、pENOK-3、pENOK-14、pENOK-13、pENOK-16、pENOK-18、pENOK-Nsi、pENOK-19和pENOK-20中之片段的限制图。图9图解说明pRR-12的限制图。图10图解说明pKAMI的限制图。在下面的插图中详细显示了pKAMT中的工程克隆位点。图11图解说明pSBG-12的限制图，其中，来自pTOXI-1的无启动子Dsz基因群的表达是由氯霉素抗性启动子驱动的。在石油提炼和精馏技术中，术语“有机硫”通常是指具有共价结合了一个或多个硫原子(称为杂原子)之烃骨架的有机分子。这些硫(例如室温和生理条件)本文档来自技高网...

【技术保护点】
含有编码生物催化剂基因的重组ＤＮＡ分子，所说的生物催化剂能够使含有有机硫分子的矿物燃料脱硫。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J拉姆伯塞克，CS比丁顿，BR科瓦斯维奇，KD友格，SA迪诺姆，
申请(专利权)人：能量生物系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]