酶法生产1,4-环己烷二甲胺

1,4-环己烷二甲胺(1,4-cyclohexanedimethylamine,1,4-BAC)作为重要的生物基材料单体,被广泛应用于有机合成、医药、化工和材料等多个领域。目前主要采用化学法合成,存在金属催化剂价格昂贵、反应条件苛刻和安全隐患等问题,亟须寻找更环保的合成替代方法。本研究利用大肠杆菌(Escherichia coli)来源的转氨酶(transaminase,Ec TA)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)来源的谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase,Sc Glu-DH)和博伊丁假丝酵母(Candida boidinii)来源的甲酸脱氢酶(formate dehydrogenase,Cb FDH)成功构建了双菌三酶级联转化1,4-环己烷二甲醛生成1,4-环己烷二甲胺的路径。基于结构指导下的蛋白质工程改造,获得了有益突变体Ec TAF91Y,其比酶活和kcat/Km较野生型分别提升了2.2倍和1.9倍。通过重组菌株的构建和反应条件的优化,在最优条件下40 g/L底物可生成(27.4±0.9)g/L产物,摩尔转化率为67.5%±2.1%。