[发明专利]R型ω-转氨酶及其应用

说明书

本发明提供了R型ω‑转氨酶，包括ω‑转氨酶TA‑R1、ω‑转氨酶TA‑R2或ω‑转氨酶TA‑R3的至少一种，所述ω‑转氨酶TA‑R1的氨基酸序列如Seq ID NO：1所示，ω‑转氨酶TA‑R2的氨基酸序列如Seq ID NO：2所示，ω‑转氨酶TA‑R3的氨基酸序列如Seq ID NO：3所示。本发明提供的R型的ω‑转氨酶TA‑R1、TA‑R2、TA‑R3及其基因，解决了现有手性胺不对称生物合成技术中R型的ω‑转氨酶资源相对不足的问题，并基于新酶资源开发了新的R型手性胺化合物不对称生物合成方法。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及R型ω-转氨酶及其基因和应用。

背景技术

手性胺类药物是手性药物中的一个重要类别，很多药物分子在合成过程中都有手性胺结构模块的参与。例如，降糖药物西他列汀、抗菌药物莫西沙星等，都含有手性胺结构单元。开发经济、绿色、特异、高效的手性胺合成技术，是手性药物合成开发领域的一个重要方面。目前，手性胺类化合物可通过三种方式合成，即化学合成、动力学拆分、不对称生物催化合成。传统的化学合成法一般具有反应体系明确、通用性好的优点，但同时也经常存在反应步骤多、立体选择性有限、重金属污染、催化剂成本高等问题。动力学拆分法具有反应简单的优点，利用合适的催化剂对外消旋胺进行手性拆分即可，但该方法的最高理论转化率为50%，大大限制了这种方法的工业应用潜力。相比之下，利用ω-转氨酶不对称催化合成手性胺，则具有反应简单、过程温和、立体特异性高等特点，已在手性胺合成生产中展现了巨大应用潜力。2010年，美国默克公司和Codexis公司研究人员运用蛋白质工程技术，改造获得了一个溶剂耐受能力强、催化活力高的ω-转氨酶突变体ATA117，并成功用于降糖药物西他列汀的催化合成过程，实现了西他列汀生产工艺的大幅简化以及生产效率的显著提升（2010 Science 329: 305-309）。

获得具有立体催化特异性的ω-转氨酶，是进行手性胺不对称生物合成的前提。由于自然界中R型ω-转氨酶的丰度远低于S型，当前可用的R型ω-转氨酶催化剂资源十分有限，这一情况限制了R型手性胺化合物的合成。为了弥补R型ω-转氨酶资源相对不足的现状以及开发新的R型手性胺化合物合成方法，本发明利用基于机器学习算法驱动的酶元件挖掘研究技术，从海洋宏基组数据库中挖掘获得一种R型ω-转氨酶，用于R型手性胺化合物的生物合成。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供了R型的ω-转氨酶及其基因，解决了现有手性胺不对称生物合成技术中R型的ω-转氨酶资源相对不足的问题，并基于新酶资源开发新的R型手性胺化合物不对称生物合成方法。

本发明提供了R型ω-转氨酶，包括ω-转氨酶TA-R1、ω-转氨酶TA-R2或ω-转氨酶TA-R3的至少一种，所述ω-转氨酶TA-R1的氨基酸序列如Seq ID NO：1所示，ω-转氨酶TA-R2的氨基酸序列如Seq ID NO：2所示，ω-转氨酶TA-R3的氨基酸序列如Seq ID NO：3所示。

本发明还提供了所述的R型ω-转氨酶的基因，所述基因序列包括下述①、②、③至少一种基因序列，

①所述R型ω-转氨酶为ω-转氨酶TA-R1，ω-转氨酶TA-R1基因序列为如下a）或b）所示的核苷酸序列：a）如Seq ID NO：4所示的核苷酸序列；b）如Seq ID NO：4所示的核苷酸序列经过一个或多个碱基的变化，使获得如Seq ID NO：1所示的氨基酸序列的核苷酸序列；

②所述R型ω-转氨酶为ω-转氨酶TA-R2，基因序列为如下c）或d）所示的核苷酸序列：c）如Seq ID NO：5所示的核苷酸序列；d）如Seq ID NO：5所示的核苷酸序列经过一个或多个碱基的变化，使获得如Seq ID NO：2所示的氨基酸序列的核苷酸序列；