一种手性2-氨基-1-丁醇的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种手性2‑氨基‑1‑丁醇的合成方法。该方法包括如下步骤：以1，2‑丁二醇为底物，经酶A及其辅酶催化反应生成2‑酮‑1‑丁醇；以2‑酮‑1‑丁醇为底物，经酶B及其辅酶催化反应生成手性2‑氨基‑1‑丁醇；所述酶A选自醇脱氢酶、羰基还原酶或这两个酶的突变体；所述酶B选自氨基酸脱氢酶、转氨酶或这两个酶的突变体。本发明专利技术提供了一条全新的绿色生物合成路线，以廉价的1,2‑丁二醇为原料，通过多酶共表达或级联或分步催化合成手性2‑氨基‑1‑丁醇，即(S)‑2‑氨基‑1‑丁醇和(R)‑2‑氨基‑1‑丁醇。

A Synthesis Method of Chiral 2-Amino-1-Butanol

The invention discloses a synthesis method of chiral 2 amino 1 butanol. The method comprises the following steps: 1,2 butanediol is used as a substrate, 2 ketone 1 butanol is produced by catalytic reaction of enzyme A and its coenzyme; 2 ketone 1 butanol is produced by catalytic reaction of enzyme B and its coenzyme; the enzyme A is selected from alcohol dehydrogenase, carbonyl reductase or mutants of the two enzymes; and the enzyme B is selected from amino acid dehydrogenase, transaminase. Or a mutant of these two enzymes. The present invention provides a new green biosynthesis route for synthesizing chiral 2 amino 1 butanol, i.e. (S)2 amino 1 butanol and (R)2 amino 1 butanol, using cheap 1,2 butanediol as raw material, through multi-enzyme co-expression or cascade or step catalysis.

【技术实现步骤摘要】
一种手性2-氨基-1-丁醇的合成方法
本专利技术属于生物
，涉及一种手性2-氨基-1-丁醇的合成方法，特别涉及一种以利用生物酶催化合成手性2-氨基-1-丁醇的方法。
技术介绍
近年来以生物催化剂应用为核心的绿色化学工艺受到越来越多的关注，尤其是组合使用天然酶或新型改造酶为多酶分子机器的级联催化反应备受研究者和产业界青睐(Fischerederetal.,ACSCatal.,2016,6(1):23-30；Franceetal.,ACSCatal.,2016,6(6):3753-3759；Lietal.,2016,JAgrFoodChem.,64(46):8927-8934.)。采用多酶分子机器构建的级联反应新途径，不仅可以减少中间体的损失，还可提高转化效率，大大降低工艺生产成本(Schrittwieseretal.,CurrOpinChemBiol.,2011,15(2):249-256；Wheeldonetal.,NatChem.,2016,8(4):299-309.)。手性2-氨基-1-丁醇，尤其是(S)-2-氨基-1-丁醇，在有机合成和药物生产中有着广泛的用途，可作为重要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手性2‑氨基‑1‑丁醇的合成方法，包括如下步骤：(A)以1，2‑丁二醇为底物，经酶A及其辅酶催化反应生成2‑酮‑1‑丁醇；(B)以步骤(A)生成的2‑酮‑1‑丁醇为底物，经酶B及其辅酶催化反应生成手性2‑氨基‑1‑丁醇；所述酶A选自如下任一种：醇脱氢酶、羰基还原酶、所述醇脱氢酶的突变体、所述羰基还原酶的突变体；所述酶B选自如下任一种：氨基酸脱氢酶、转氨酶、所述氨基酸脱氢酶的突变体、所述转氨酶的突变体。

【技术特征摘要】
1.一种手性2-氨基-1-丁醇的合成方法，包括如下步骤：(A)以1，2-丁二醇为底物，经酶A及其辅酶催化反应生成2-酮-1-丁醇；(B)以步骤(A)生成的2-酮-1-丁醇为底物，经酶B及其辅酶催化反应生成手性2-氨基-1-丁醇；所述酶A选自如下任一种：醇脱氢酶、羰基还原酶、所述醇脱氢酶的突变体、所述羰基还原酶的突变体；所述酶B选自如下任一种：氨基酸脱氢酶、转氨酶、所述氨基酸脱氢酶的突变体、所述转氨酶的突变体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述醇脱氢酶和所述羰基还原酶均来源于如下任一微生物：短小乳杆菌、嗜热脂肪芽胞杆菌、高温厌氧杆菌、高加索酸奶乳杆菌、芽孢杆菌科、赖氏菌属、威吉利热厌氧杆菌、赭色掷孢酵母；和/或所述氨基酸脱氢酶来源于如下微生物：嗜热脂肪芽孢杆菌；和/或所述转氨酶来源于如下任一微生物：土曲霉、烟曲霉菌、费希新萨托菌、玉米赤霉、分支杆菌、巨大芽孢杆菌、铜绿色假单胞菌或者为Codexis公司的ATA-117转氨酶。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述醇脱氢酶为如下(a1)-(a8)中任一：(a1)来源于短小乳杆菌(Lactobacillusbrevis)的醇脱氢酶，氨基酸序列为SEQIDNo.2；(a2)来源于嗜热脂肪芽胞杆菌(Geobacillusstearothermophilus)的醇脱氢酶，氨基酸序列为SEQIDNo.4；(a3)来源于高温厌氧杆菌(Thermoanaerobacterbrockii)的醇脱氢酶，氨基酸序列为SEQIDNo.6；(a4)来源于高加索酸奶乳杆菌(Lactobacilluskefiri)的醇脱氢酶，氨基酸序列为SEQIDNo.8；(a5)来源于芽孢杆菌科(Bacillaceae)的醇脱氢酶，氨基酸序列为SEQIDNo.10；(a6)来源于赖氏菌属(Leifsoniasp.)的醇脱氢酶，氨基酸序列为SEQIDNo.12；(a7)来源于威吉利热厌氧杆菌(Thermoanaerobacterwiegelii)的醇脱氢酶，氨基酸序列为SEQIDNo.14；(a8)在(a1)-(a7)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白。和/或所述羰基还原酶为如下(b1)或(b2)：(b1)来源于赭色掷孢酵母的羰基还原酶，氨基酸序列为SEQIDNo.16；(b2)在(b1)所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白；和/或所述氨基酸脱氢酶为如下(c1)-(c2)中任一：(c1)来源于嗜热脂肪芽胞杆菌的亮氨酸脱氢酶；具体的，所述来源于嗜热脂肪芽胞杆菌的亮氨酸脱氢酶的氨基酸序列为SEQIDNo.18；(c2)在(c1)所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白；和/或所述转氨酶为如下(d1)-(d9)中任一：(d1)Codexis公司的ATA-117转氨酶，氨基酸序列为SEQIDNo.20；(d2)来源于土曲霉(Aspergillusterreus)的转氨酶，氨基酸序列为SEQIDNo.22；(d3)来源于烟曲霉菌(Aspergillusfumigatus)的转氨酶，氨基酸序列为SEQIDNo.24；(d3)来源于费希新萨托菌(Neosartoryafischeri)的转氨酶，氨基酸序列为SEQIDNo.26；(d5)来源于玉米赤霉(Gibberellazeae)的转氨酶，氨基酸序列为SEQIDNo.28；(d6)来源于分支杆菌(Mycobacteriumvanbaalenii)的转氨酶，氨基酸序列为SEQIDNo.30；(d7)来源于巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)的转氨酶，氨基酸序列为SEQIDNo.32；(d8)来源于铜绿色假单胞菌(P.aeruginosa)的转氨酶，氨基酸序列为SEQIDNo.34；(d9)在(d1)-(d8)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述醇脱氢酶的突变体为如下(e1)或(e2)：(e1)与SEQIDNo.2所示来源于短小乳杆菌的醇脱氢酶相比，存在或仅存在如下突变中的至少一种：I11V、G37D；(e2)在(e1)所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白；和/或所述氨基酸脱氢酶的突变体为如下(f1)-(f2)中任一：(f1)与SEQIDNo.18所示来源于嗜热脂肪芽胞杆菌的亮氨酸脱氢酶相比，存在或仅存在如下突变中的至少一种：K68X、N261X，其中X代表除野生型氨基酸以外的其他19种氨基酸；优选的，所述X为极性氨基酸；进一步优选的，所述X为S、Y、L或C；再进一步优选的，所述氨基酸脱氢酶的突变体为与SEQIDNo.18所示来源于嗜热脂肪芽胞杆菌的亮氨酸脱氢酶相比，存在或仅存在如下突变：K68S/N261L或者K68Y/N261C；(f2)在(f1)限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白。5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于：在所述方法中，所述酶A和所述酶B均是以粗酶液、粗酶液冻干粉、纯酶或全细胞的形式发生催化作用的；进一步，所述粗酶液、粗酶液冻干粉和纯酶均按照包括如下步骤的方法制备得到：在宿主细胞中表达所述酶A和/或所述酶B，得到重组细胞；裂解所述重组细胞获得所述粗酶液、粗酶液冻干粉或纯酶；进一步，所述全细胞均按照包括如下步骤的方法制备得到：在宿主细胞中表达所述酶A和/或所述酶B，得到的重组细胞即为所述全细胞；再进一步，所述重组细胞是按照包括如下步骤的方法制备获得的：向所述宿主细胞到导入能够表达所述酶A和/或所述酶B的核酸分子，经诱导培养后获得表达所述酶A和/或所述酶B的所述重组细胞；更进一步，所述“能够表达所述酶A和/或所述酶B的核酸分子”是通过重组载体的形式导入到所述宿主细胞中的；所述重组载体为携带有所述酶A和/或所述酶B的编码基因的细菌质粒、噬菌体、酵母质粒或逆转录病毒包装质粒；和/或所述宿主细胞为原核细胞或低等真核细胞；具体的，所述原核细胞为细菌；所述低等真核细胞为酵母细胞；更加具体的，所述细菌为大肠杆菌。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述来源于短小乳杆菌的醇脱氢酶的编码基因的序列为SEQIDNo.1或在其5’端和/或3’端连接标签编码序列后得到的融合序列或保有功能且编码相同蛋白的随机或/和定点诱变序列；所述来源于嗜热脂肪芽胞杆菌的醇脱氢酶的编码基因的序列为SEQIDNo.3或在其5’端和/或3’端连接标签编码序列后得到的融合序列或保有功能且编码相同蛋白的随机或/和定点诱变序列；所述来源于高温厌氧杆菌的醇脱氢酶的编码基因的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙周通，赵强，刘保艳，曲戈，
申请(专利权)人：中国科学院天津工业生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12