三酶级联催化L-苏氨酸生产L-2-氨基丁酸

L-2-氨基丁酸(L-ABA)是一种重要的化工原材料和手性医药中间体,为了实现L-ABA的高效生产,本研究在大肠杆菌EscherichiacoliBL21(DE3)中分别表达大肠杆菌来源的苏氨酸脱氨酶(Threonine deaminase,TD)、苏云金芽孢杆菌来源的亮氨酸脱氢酶(Leucine dehydrogenase,LDH)和博伊丁假丝酵母来源的甲酸脱氢酶(Formatedehydrogenase,FDH),构建体外级联酶催化反应实现L-苏氨酸向L-ABA的转化,体系中TD、LDH和FDH添加最适比例为1∶1∶0.2。为了简化生产工艺,将3种酶在一株菌E. coli 3FT+L中共表达并实现上述配比,在30 L发酵罐中用E. coli 3FT+L全细胞转化12 h,L-ABA的产量为68.5 g/L,底物L-苏氨酸的摩尔转化率达到99.0%。该工艺路线绿色高效,为未来大规模生产L-ABA提供借鉴。

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%。