[发明专利]一种凝结芽孢杆菌及其催化生产2’-脱氧腺苷的方法

说明书

本发明公开了一种凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)DHE002，保藏编号为CGMCC NO.23118；同时公开了通过发酵培养凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)DHE002作为酶源，催化生产2’‑脱氧腺苷的方法。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及一种利用凝结芽孢杆菌及其催化生产2’-脱氧腺苷的方法。

背景技术

2’-脱氧腺苷(CAS No：958-09-8)，英文名称为2’-Deoxyadenosine，是生物体发育和正常运作必不可少的生物大分子脱氧核糖核酸(DNA)的结构片段，其化学结构式如式1所示。

2’-脱氧腺苷作为一种重要的遗传物质组成成分，与其他的天然核苷一起参与着生物细胞的遗传信息的传递，对生物体细胞的生长调控起到非常重要的作用。在药物研发领域，经过研究发现，2’-脱氧腺苷自身具有良好的生理活性，其不但是基因药物领域的重要原料，也可以作为中间体去生成抗病毒、抗肿瘤及抗艾滋病等药物。例如，以2’-脱氧腺苷为原料制备的双脱氧腺苷(2’，3’-双脱氧腺苷)和双脱氧肌苷(2’，3’-双脱氧肌苷)对HIV病毒具有较高的活性，以2’-脱氧腺苷为原料制备的2’-氟-2’-脱氧腺苷、克拉屈滨(2’-氯-2’-脱氧腺苷)具有优异的抗肿瘤效果。另外，随着2019新型冠状病毒肺炎COVID-19的快速传播，作为病毒检测试剂盒中较为重要的一种前体原料，对2’-脱氧腺苷的需求量也在急剧增加。

现目前，可用于2’-脱氧腺苷制备的方法主要有化学合成法和生物酶催化法。关于化学合成法去制备2’-脱氧腺苷，如专利CN105884846B所公开的一种2’-脱氧腺苷的合成方法，将腺苷经酯化，酰化剂和缚酸剂的酰化作用，得到酰化物，再对所得酰化物再经过还原和纯化处理得到2’-脱氧腺苷，最终HPLC纯度可达99％以上，但是，化学合成法制备2’-脱氧腺苷存在步骤长，反应条件较为苛刻，导致最终收率偏低，且反应过程中也需要用到各种有机试剂，对环境污染较为明显，因此，化学合成法制备2’-脱氧腺苷不适于大规模工业化生产。而生物酶催化法制备2’-脱氧腺苷已有多篇专利报道，如专利CN 101575630A公开了一种生物转化法生产脱氧腺苷的方法，其通过培养瑞士乳杆菌作为酶源催化2’-脱氧腺苷的合成，最高转化率可达80％以上；专利CN 104178541 B中也公开了一种利用大肠埃希氏菌转化生产2’-脱氧腺苷的方法，该专利通过通过直接采用具有高核苷磷酸化酶活性的大肠埃希氏菌菌体作为酶源，将其与作为转化反应底物的脱氧胸腺嘧啶核苷及腺嘌呤混合进行转化反应合成2’-脱氧腺苷；另，专利CN 111500659 B中也公开了一种利用酶催化制备2’-脱氧腺苷纯品的方法，其利用重组大肠杆菌获得N-脱氧核糖转移酶去催化2’-脱氧腺苷的合成，转化率可达85％以上。以上专利均公开了生物酶催化制备2’-脱氧腺苷的方法，但是，专利CN101575630A中用到的菌为瑞士乳杆菌，属于一种兼性厌氧菌，在常规培养条件下较难获得菌体，且催化反应前需要离心菌体并对菌体进行超声破碎处理，工艺较为复杂，不利于工业化应用；专利CN104178541B中催化反应中的底物浓度仅有3-5mmol，腺嘌呤转化率也仅有72.5％以上，该方法中的底物浓度和底物转化率均较低，不适于工业化应用；专利CN111500659 B中重组大肠杆菌菌株需要在培养过程中添加昂贵的诱导剂才可以诱导N-脱氧核糖转移酶的合成，另，作为异源表达蛋白，重组菌在表达N-脱氧核糖转移酶时存在蛋白折叠不成功，易产生包涵体的问题，且以上所公开的酶催化专利均需要对菌体进行离心处理，大多需要对菌体进行破壁处理才可以获得相应的催化酶进行后续的催化反应，该过程显著增加了工艺步骤，增加了生产成本，从而不利于工业化应用。

发明内容

基于上述技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种凝结芽孢杆菌(Bacilluscoagulans)DHE002，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏编号为CGMCCNO.23118，保藏日期为2021年8月5日，并登记在册，证明存活。