[发明专利]利用乙醇醛合成乙酰辅酶A及其衍生产品的新途径

说明书

本发明公开了一种利用乙醇醛合成乙酰辅酶A及其衍生产品的新途径，所述方法包括在酶催化下乙醇醛和3‑磷酸甘油醛反应生成5‑磷酸阿拉伯糖的反应，所述的酶选自醛缩酶、转醛醇酶、及其同工酶、突变酶。该方法的催化速率较高，反应路线的碳理论得率为100％，没有碳损失，G3P、酶和辅酶均可循环使用，反应效率较高，成本有所降低，另外，来自磷酸戊糖途径的辅助酶Rpi A及Rpe，与底物亲和力强、催化活性高。上述制备方法的该方法在体外连续多酶催化、补料发酵、连续发酵等可控制底物水平的生产过程中会发挥更为明显的优势。

技术领域

本发明涉及生物医药技术领域，具体涉及一种利用乙醇醛合成乙酰辅酶A及其衍生产品的方法。

背景技术

乙酰辅酶A(AcCoA)是合成必要的生物化合物的关键中间体，该必要生物化合物包括聚酮化合物、脂肪酸、类异戊二烯、生物碱、维生素和氨基酸等。来源于AcCoA的代谢产物为初级和次级代谢物，其包括工业效用的化合物。AcCoA可以由乙酰磷酸(AcP)生成(如可通过磷酸乙酰转移酶Pta(EC 2.3.1.8)催化得到)，继而生成一系列以AcCoA为平台的生物产品，广泛应用于生物催化等领域。AcP的合成方法有：

专利申请WO2015/144447A1公开了一种利用磷酸转酮酶(EC 4.1.2.9、果糖-6-磷酸磷酸转酮酶EC4.1.2.22)或磺基乙醛乙酰转移酶(EC 2.3.3.15)催化甲醛生产乙酰磷酸的方法，反应方程如下：

2CH₂O+磷酸→乙酰磷酸+H₂O。

上述制备反应使用的磷酸转酮酶，与甲醛的亲和力差，催化效率不及转化其最适底物5-磷酸木酮糖时的百分之一，并且微生物细胞对于甲醛的耐受能力普遍较差，可应用拓展的空间较小。

专利申请WO2015/181074A1公开了利用磷酸转酮酶(EC 4.1.2.9、果糖-6-磷酸磷酸转酮酶EC4.1.2.22)催化D-果糖生产D-赤藓糖和乙酰磷酸的方法，该方法还包括将D-赤藓糖转化为乙醇醛，然后再进一步转化为乙酰磷酸，反应过程如下：

上述乙酰磷酸的制备方法的反应速率较低，磷酸转酮酶对于果糖的转化数K_cat仅为0.1/s，效率很低，并且反应时间较长(18h)会对酶和产物的稳定性提出考验。另外，第三步D-erythrose裂解为乙醇醛的反应是可逆过程，其反应速率受到裂解后的乙醇醛浓度的影响，使体系中很难积累高浓度的乙醇醛，这会导致乙酰磷酸的生成速率难以保证。第二步酶促反应生成的乙酰磷酸很可能会由于产物抑制而影响最后一步酶促反应的收率，如果第二步酶促反应生成乙酰磷酸后即时除去，会使整个制备工艺操作复杂化。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明一方面提供一种5-磷酸阿拉伯糖(Ara5P)的制备方法，所述方法包括在酶催化下乙醇醛和3-磷酸甘油醛反应生成Ara5P，所述的酶选自：醛缩酶、转醛醇酶、及其同工酶、突变酶。

优选的，所述的制备的反应是通过微生物来进行的；

优选的，所述的醛缩酶为果糖二磷酸醛缩酶(EC 4.1.2.13)；

优选的，所述的转醛醇酶为大肠杆菌Escherichia coli来源的转醛醇酶(EC2.2.1.2)的突变酶Tal B^F178Y。

本发明另一方面还提供一种用于制备Ara5P的组合物，包括：

(1)乙醇醛，

(2)3-磷酸甘油醛，

(3)醛缩酶、转醛醇酶、或其同工酶、突变酶；

或，

(1)乙醇醛，

(2)3-磷酸甘油醛，