一种含2-羰基的多取代丁酸、D-泛酸、泛醇的制备方法技术

本发明专利技术涉及基因工程及发酵工程技术领域，具体公开了一种含2

【技术实现步骤摘要】
一种含2
‑
羰基的多取代丁酸、D
‑
泛酸、泛醇的制备方法


[0001]本专利技术涉及基因工程和发酵工程
，具体涉及一种2
‑
羰基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸、D
‑
泛酸、泛醇的制备方法。

技术介绍

[0002]D
‑
泛酸是维生素B复合物的成员。细胞中，泛酸主要用于辅酶A(CoA)和酰基载体蛋白(ACP)的生物合成，这些辅酶对细胞代谢极为重要，它们参与细胞代谢中超过100种不同的中间反应。而泛醇作为泛酸的衍生物之一，主要用于配制护发制品和局部使用的化妆品，可以防治小皱纹、炎症、日晒、糜烂，防止脱发，促进生发。D
‑
泛酸钙为泛酸在商业上极为重要的产品形式，已广泛应用于医药，饲料和食品行业。
[0003]目前D
‑
泛酸大都采用纯化学方法进行合成，纯化学合成方法是将异丁醛，氢氰酸、甲醛缩合得到2
‑
羟基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸的外消旋体，并与β
‑
丙氨酸缩合后经由手性拆分得到D
‑
泛酸。由于纯化学法合成需要用到剧毒氰化物，且涉及高压操作环境，而手性拆分步骤中需用到有毒手性催化剂。为克服这些缺陷，近年来微生物合成方法已经成为研究主题。现有工业生产方法是利用化学法生产前体，再通过微生物法或者酶法进行手性拆分。其中拆分过程一般是将某一种构型的底物水解后分离，将S
‑
构型重整成外消旋体后再重复这些步骤，最终得到单一的R
‑
构型。耗时较长，操作繁琐且产量不高，不利于工业化加工生产。
[0004]含2
‑
羰基的多取代丁酸如2
‑
羰基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸为生产泛酸、泛醇的极为重要的中间产物，也是泛解酸的氧化产物。因此，在实际生产中，2
‑
羰基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸也具有极高的经济价值，然而实际生产中，2
‑
羰基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸同样存在产量不高，不适合工业化生产，无法充分供应而满足生产需要的问题。
[0005]因此，本专利技术旨在开发一种全新的含2
‑
羰基的多取代丁酸及D
‑
泛酸、泛醇的制备方法，以更好的满足实际生产需要。

技术实现思路

[0006]本专利技术所解决的技术问题之一在于提供一种含2
‑
羰基的多取代丁酸的制备方法，安全环保，产率较高，更适合工业化加工生产。
[0007]本专利技术所解决的技术问题之二在于提供一种D
‑
泛酸的制备方法，安全环保，产率较高，更适合工业化加工生产。
[0008]本专利技术所解决的技术问题还在于提供一种新型的泛醇的制备方法。
[0009]一种含2
‑
羰基的多取代丁酸的制备方法，以含(S)
‑2‑
羟基的多取代丁酸为底物，加入(S)
‑2‑
羟基氧化酶进行酶催化反应，底物在所述(S)
‑2‑
羟基氧化酶的作用下转化为含2
‑
羰基的多取代丁酸。
[0010]进一步地，所述含(S)
‑2‑
羟基的多取代丁酸为S
‑2‑
羟基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸，所述含2
‑
羰基的多取代丁酸为2
‑
羰基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸。
[0011]进一步地，所述含(S)
‑2‑
羟基的多取代丁酸为S
‑2‑
羟基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
醛基丁酸，所述含2
‑
羰基的多取代丁酸为2
‑
羰基
‑
3，3
‑
二甲基
‑
4醛基丁酸。
[0012]进一步地，以含(S)
‑2‑
羟基的多取代丁酸为底物，加入含有(S)
‑2‑
羟基氧化酶编码基因的重组微生物进行发酵培养，发酵过程中，含(S)
‑2‑
羟基的多取代丁酸在重组微生物过表达产生的(S)
‑2‑
羟基氧化酶的作用下转化为含2
‑
羰基的多取代丁酸。
[0013]进一步地，(S)
‑2‑
羟基氧化酶编码基因包括mdh、Mdh1、Mdh2、leuB、PMDH2中的一种或几种。
[0014]进一步地，所述(S)
‑2‑
羟基氧化酶基因通过突变或进化使过表达的酶提高对所述底物的活性。
[0015]进一步地，所述(S)
‑2‑
羟基氧化酶基因包括在I12V、R81A、M85Q、D86S、L149A、G179D、A223G位点突变的突变型mdh基因，突变型mdh基因的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。
[0016]进一步地，突变型mdh基因制备的方法为：根据突变的碱基所处的位点设计突变引物，以大肠杆菌MG1655基因组为模板通过PCR扩增得多个带不同突变的基因片段，将多个基因片段整合得到带突变的mdh基因。
[0017]进一步地，所述S
‑2‑
羟基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
醛基丁酸以乙醛酸与异丁醛为原料制备而成。
[0018]一种D
‑
泛酸的制备方法，如上所述的2
‑
羰基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸经(R)
‑
羰基还原酶作用得到(R)
‑2‑
羟基
‑
3,3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸，(R)
‑2‑
羟基
‑
3,3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸与β
‑
丙氨酸在缩合酶的作用下得到D
‑
泛酸。
[0019]一种D
‑
泛酸的制备方法，如上所述的2
‑
羰基
‑
3，3
‑
二甲基
‑
4醛基丁酸经过羰基还原酶转化得到2
‑
羰基
‑
3，3
‑
二甲基...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含2
‑
羰基的多取代丁酸的制备方法，其特征在于，以含(S)
‑2‑
羟基的多取代丁酸为底物，加入(S)
‑2‑
羟基氧化酶进行酶催化反应，底物在所述(S)
‑2‑
羟基氧化酶的作用下转化为含2
‑
羰基的多取代丁酸。2.根据权利要求1所述的含2
‑
羰基的多取代丁酸的制备方法，其特征在于，所述含(S)
‑2‑
羟基的多取代丁酸为S
‑2‑
羟基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸，所述含2
‑
羰基的多取代丁酸为2
‑
羰基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸。3.根据权利要求1所述的含2
‑
羰基的多取代丁酸的制备方法，其特征在于，所述含(S)
‑2‑
羟基的多取代丁酸为S
‑2‑
羟基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
醛基丁酸，所述含2
‑
羰基的多取代丁酸为2
‑
羰基
‑
3，3
‑
二甲基
‑
4醛基丁酸。4.根据权利要求1所述的含2
‑
羰基的多取代丁酸的制备方法，其特征在于，以含(S)
‑2‑
羟基的多取代丁酸为底物，加入含有(S)
‑2‑
羟基氧化酶编码基因的重组微生物进行发酵培养，发酵过程中，含(S)
‑2‑
羟基的多取代丁酸在重组微生物过表达产生的(S)
‑2‑
羟基氧化酶的作用下转化为含2
‑
羰基的多取代丁酸。5.根据权利要求1所述的含2
‑
羰基的多取代丁酸的制备方法，其特征在于，(S)
‑2‑
羟基氧化酶编码基因包括mdh、Mdh1、Mdh2、leuB、PMDH2中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的含2
‑
羰基的多取代丁酸的制备方法，其特征在于，所述(S)
‑2‑
羟基氧化酶基因通过突变或进化使过表达的酶提高对所述底物的活性。7.根据权利要求6所述的含2
‑
羰基的多取代丁酸的制备方法，其特征在于，所述(S)
‑2‑
羟基氧化酶基因包括在I12V、R81A、M85Q、D86S、L149A、G179D、A223G位点突变的突变型mdh基因，突变型mdh基因的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。8.根据权利要求7所述的含2
‑
羰基的多取代丁酸的制备方法，其特征在于，突变型mdh基因制备的方法为：根据突变的碱基所处的位点设计突变引物，以大肠杆菌MG1655基因组为模板通过PCR扩增得多个带不同突变的基因片段，将多个基因片段整合得到带突变的mdh基因。9.根据权利要求3所述的含2
‑
羰基的多取代丁酸的制备方法，其特征在于，所述S
‑2‑
羟基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
醛基丁酸以乙醛酸与异丁醛为原料制备而成。10.一种D
‑
泛酸的制备方法，其特征在于，如权利要求2所述的2
‑
羰基
‑
3，3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸经(R)
‑
羰基还原酶作用得到(R)
‑2‑
羟基
‑
3,3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸，(R)
‑2‑
羟基
‑
3,3
‑
二甲基
‑4‑
羟基丁酸与β
‑
丙氨酸在缩合酶的作用下得到D
‑
泛酸。11.一种D
‑
泛酸的制备方法，其特征在于，如权利要求3所述的2
‑
羰基
‑
3，3
‑
二甲基
‑
4醛基丁酸经过羰基还原酶转化得到2
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晨凯，张科春，
申请(专利权)人：元素驱动杭州生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：