[发明专利]一种L-谷氨酸脱氢酶突变体及其应用

说明书

本发明公开了一种L‑谷氨酸脱氢酶突变体，所述L‑谷氨酸脱氢酶突变体的氨基酸序列如序列表中SEQ ID NO.9所示。本发明还公开了该L‑氨基酸脱氢酶突变体在制备L‑草铵膦或其盐中的应用。利用本发明的L‑谷氨酸脱氢酶突变体制备L‑草铵膦或其盐时与仅在164位或者仅在375位突变的L‑谷氨酸脱氢酶突变体相比，比酶活更高，从而酶的作用效率提高，将其应用于L‑草铵膦或其盐的制备时转化率更高，因而在进行工业扩大生产时会更显著地降低反应的成本，更有利于工业化生产。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种L-谷氨酸脱氢酶突变体及其应用。

背景技术

草铵膦(2-氨基-4-[羟基(甲基)膦酰基]丁酸)是由赫斯特公司80年代开发的广谱触杀型除草剂。目前世界上的三大除草剂是草甘膦、草铵膦、百草枯，相对于草甘膦和百草枯，草铵膦具有优异的除草性能及较小的副作用。草铵膦有两种光学异构体，分别为D-草铵膦和L-草铵膦，但是只有L-草铵膦具有除草活性，因此发展L-草铵膦的方法对于提高原子经济性、降低使用成本、减轻环境压力具有重要意义。

目前，制备L-草铵膦的方法主要有手性拆分法，化学合成法和生物催化法。

手性拆分法如CN1053669C公开了利用奎宁生物碱作为拆分剂的方法，重结晶出L-草铵膦奎宁盐，然后用酸中和盐可以得到L-草铵膦。同时利用5-硝基水杨醛或3,5-二硝基水杨醛作为消旋化试剂消旋化未反应的D-草铵膦，得到DL-草铵膦，继续用于拆分反应。但是这种方法需要昂贵的手性拆分试剂，以及多步重结晶，操作繁琐，还不是一种理想的方法。

化学合成法如US6936444公开了钌催化剂不对称氢化2-乙酰氨基-4-(羟甲基氧膦基)-2-丁烯酸得到L-2-乙酰氨基-4-(羟甲基氧膦基)-2-丁酸，再经脱乙酰可以得到L-草铵膦。此方法需要昂贵的金属催化剂，成本较高，以及重金属残留，对环境污染严重。

相对于手性拆分法，化学合成法，生物催化法具有专一性强，反应条件温和等优点，是生产L-草铵膦的优势方法。

目前有US4389488(A)记载的用N-苯乙酰-DL-草铵膦为底物，来源于大肠杆菌的青霉素-G-酰基转移酶为催化剂，得到L-草铵膦的方法，但是苯乙酰草铵膦的合成成本比较高，且反应结束后得到L-草胺膦，N-苯乙酰-D-草铵膦和苯乙酸的混合溶液，需要采用强酸阳离子交换树脂分离出L-草铵膦，操作比较复杂。

EP0382113A记载了利用酰基转移酶对N-乙酰-草铵膦的羧酸酯进行催化裂解得到L-草铵膦的方法，但是此方法中的酶对游离的N-乙酰-草铵膦没有特异性，因此必须对N-乙酰-草铵膦进行酯化，增加了反应的步骤，且相应的增加了生产成本。

另有一部分是采用2-氧代-4-(羟基甲基氧膦基)丁酸(PPO)为底物，经转氨酶催化制备L-草铵膦的方法，其中US5221737A和EP0344683A记载了用谷氨酸作为氨基供体，自相应酮酸4-(羟甲基氧膦基)-2-氧代丁酸通过来源于大肠杆菌的氨基转氨酶作用得到L-草铵膦的方法，反应体系中需要等量或过量的氨基供体谷氨酸，使产物难以纯化。CN1284858C对上述方法进行了改进，采用天冬氨酸作为氨基供体，自相应的酮酸4-(羟甲基氧膦基)-2-氧代丁酸通过天冬氨酸转氨酶作用得到L-草铵膦的方法，此方法中天冬氨酸转变为草酰乙酸，而草酰乙酸在含水介质中不稳定，并自发的脱羧为丙酮酸，丙酮酸可通过酶促反应除去，使得逆反应不能进行，反应只需要等摩尔的氨基供体和氨基受体。但是使用转氨酶的方法中所用的氨基供体多为氨基酸，成本较高。