用于通过n-酰基或n-胍基保护的1,4-丁二胺前体制备1,4-丁二胺的方法_3

文档序号:9411582阅读:来源:国知局
的酶催化。
[0079] 在又一个优选的实施方案中,本发明涉及从N5-保护的鸟氨酸生产N-保护的DAB 的生物催化方法。通常,合适的脱羧酶具有N5-保护的鸟氨酸脱羧酶活性,其能够催化N5-保 护的鸟氨酸转化成为N-保护的DAB。
[0080] 能够对N5-保护的鸟氨酸脱羧的酶可特别地选自脱羧酶(E.C. 4. 1. 1)组,优选地 选自鸟氨酸脱羧酶(EC4. 1. 1. 17)、二氨基庚二酸脱羧酶(EC4. 1. 1. 20)、支链a-酮酸脱羧 酶(EC4. 1. 1. 72)、a-酮异戊酸脱羧酶、a-酮戊二酸脱羧酶(EC4. 1. 1. 71)的组。
[0081] 一种或多种其他合适的脱羧酶可选自草酸脱羧酶(EC4. 1. 1. 2)、乙酰乙酸脱 羧酶(EC4. 1. 1. 4)、缬氨酸脱羧酶/亮氨酸脱羧酶(EC4. 1. 1. 14)、天冬氨酸1-脱羧酶 (EC4. 1. 1. 11)、3-羟基谷氨酸脱羧酶(EC4. 1. 1. 16)、赖氨酸脱羧酶(EC4. 1. 1. 18)、精 氨酸脱羧酶(EC4. 1. 1. 19)、2-酮戊二酸脱羧酶(EC4. 1. 1. 71)和二氨基丁酸脱羧酶(EC 4. 1. 1. 86)的组。
[0082]脱羧酶可特别地是选自下组的生物的脱羧酶:南瓜;黄瓜;酵母;真菌,例如Candidaflareri,Hansenulasp. ,Kluyveromycesmarxianus,Neurosporacrassa, Rhizopusjavanicus和Saccharomycescerevisiae;哺乳动物,特别地来自于哺乳动 物脑;和细菌,例如Bacilluscadaveris,Escherichiacoli,Lactococcuslactis, Mycobacteriumtuberculosis,Pseudomonassp.和Zymomonasmobilis。
[0083] 在又一个优选的实施方案中,本发明涉及经由N-保护的4-氨基丁醛生产N-保护 的DAB的生物催化方法。例如,N-乙酰基-DAB的制备可包括一个或多个以下的由酶催化 的反应:
[0084] 9)谷氨酸到4-氨基丁酸
[0085] 10) 4-氨基丁酸到N-乙酰基-4-氨基丁酸
[0086] 11)N-乙酰基-4-氨基丁酸到N-乙酰基-4-氨基丁醛
[0087] 12)N-乙酰基-4-氨基丁醛到N-乙酰基-DAB
[0088] 反应9)可由选自脱羧酶(EC4. 1. 1)组、优选地选自谷氨酸脱羧酶(EC4. 1. 1. 15) 组的酶催化。谷氨酸脱羧酶可源自原核生物或真核生物或古细菌。
[0089] 反应10)可由选自酰基转移酶(EC2. 3. 1)组、优选地选自氨基酸N-乙酰基转 移酶(EC2. 3. 1.1)、甘氨酸N-酰基转移酶(EC2. 3. 1.13)、天冬氨酸N-乙酰基转移酶 (EC2. 3. 1. 17)、谷氨酸N-乙酰基转移酶(EC2. 3. 1. 35)、D-氨基酸N-乙酰基转移酶(EC 2. 3. 1. 36)和二胺N-乙酰基转移酶(EC2. 3. 1. 57)组的酶催化。优选地,使用的酶对底物 4_氨基丁酸是选择性的。野生型酶可具有针对作为氨基受体的4-氨基丁酸的低活性/选 择性。此类野生型酶可以被改造,使得针对4-氨基丁酸的活性/选择性与野生型酶相比大 幅提高。使用的酶可以使用乙酰基-CoA作为乙酰基供体。或者,酶也可以使用N-乙酰化 的氨基酸(例如N-乙酰基-谷氨酸)作为乙酰基供体。酶可源自原核生物或真核生物或 古细菌。
[0090] 或者,N-乙酰基-4-氨基丁酸可通过以下由酶催化的反应被转化成N-乙酰 基-4-氨基丁醛:
[0091] 1la)N-乙酰基-4-氨基丁酸到磷酸N-乙酰基-4-氨基丁酸
[0092] 1lb)磷酸N-乙酰基-4-氨基丁酸到N-乙酰基-4-氨基丁醛
[0093]反应11a)可由选自磷酸转移酶(EC2. 7. 2)组,优选地选自乙酸激酶(EC 2. 7.2. 1)、天冬氨酸激酶(EC2. 7. 2. 4)、丁酸激酶(EC2. 7. 2. 7)、乙酰基谷氨酸激酶 (2. 7. 2. 8)和谷氨酸5-激酶(2. 7. 2. 11)组的酶催化。
[0094]反应lib)可由选自氧化还原酶(EC1. 2. 1)组,优选地选自N-乙酰基-丫-谷氨 酰基-磷酸还原酶(EC1. 2. 1. 38)组的酶催化。
[0095]能够催化反应步骤9)到11)的示范性蛋白质在表2中给出,并给出它们在Uniprot的登记号及其来源(微)生物。
[0096]表2 :用于反应步骤9 - 11 (a/b)的酶
[0097]
[0099]反应12)涉及从N-保护的4-氨基丁醛生产N-保护的DAB的生物催化方法。
[0100] 通常,合适的氨基转移酶具有N-保护的4-氨基丁醛氨基转移酶活性,其能够催化 N-保护的4-氨基丁醛转化成N-保护的DAB。
[0101] 氨基转移酶可特别地选自天冬氨酸转移酶、氨基转移酶(EC2.6. 1)、III 类-氨基转移酶(EC2. 6. 1)、4-氨基-丁酸氨基转移酶(EC2. 6. 1. 19)、L-赖氨酸6氨基 转移酶(EC2. 6. 1. 36)、5_氨基戊酸氨基转移酶(EC2. 6. 1. 48)、赖氨酸:丙酮酸6-氨基转 移酶(EC2. 6. 1. 71)和腐胺-氨基转移酶(EC2. 6. 1. 82)的组。
[0102] 在一个实施方案中,氨基转移酶可选自丙氨酸氨基转移酶(EC2. 6. 1. 2)、亮氨酸氨 基转移酶(EC2. 6. 1.6)、丙氨酸-氧化-酸氨基转移酶(EC2. 6. 1. 12)、丙氨酸-丙酮酸 氨基转移酶(EC2. 6. 1. 18)、(S)-3-氨基-2-甲基丙酸氨基转移酶(EC2. 6. 1. 22)、L,L-二 氨基庚二酸氨基转移酶(EC2. 6. 1. 83)的组。
[0103] 氨基转移酶可特别地选自来自哺乳动物、植物或微生物的氨基转移酶。更 特别地,氨基转移酶可来自Asplenium,更特别地来自Aspleniumunilaterale或 Aspleniumseptentrionale,Bacillus,更特别地来自Bacillusweihenstephanensis, Bacilluscereus和Bacillussubtilis,Ceratonia,更特别地来自Ceratoniasiliqua,Enterobacter,Erwinia,更特别地来自E.carotovora,Escherichia,更特别地来自 E.coli,Legionella,Mercurialis,更特别地来自Mercurialisperennis,更特别地来 自Mercurialisperennis的嫩枝,Neisseria,Nitrosomonas,Pseudomonas,更特别地来 自Pseudomonasaeruginosa,Rhodobacter,更特别地来自Rhodobactersphaeroides, Rhodopseudomonas,Salmonella,更特别地来自S.typhi,S.paratyphi,Shigella,更特别地 来自Sh.boydii,Sh.flexneri,S.sonnei,Staphylococcus,更特别地来自Staphylococcus aureus,Vibrio,更特别地来自Vibriofluvialis,或酵母,更特别地来自Saccharomyces cerevisiae。
[0104] 当酶是哺乳动物的酶时,其尤其可源自哺乳动物肾,来自哺乳动物肝,来自哺乳动 物心或来自哺乳动物脑。例如,合适的酶可选自下组:来自哺乳动物肝的4-氨基-丁酸氨 基转移酶,尤其是来自猪肝的4-氨基-丁酸氨基转移酶;来自哺乳动物脑的4-氨基-丁酸 氨基转移酶,尤其是来自人、猪或大鼠脑的4-氨基丁酸氨基转移酶;Vibriofluvialis的 w_氨基转移酶,来自E.coli的4-氨基-丁酸氨基转移酶,和来自Clostridium、特别是来 自Clostridiumaminovalericum的5-氨基戊酸氨基转移酶。
[0105] 氨基供体特别地可选自氨、铵离子、胺和氨基酸的组。合适的胺是伯胺和仲胺。氨 基酸可具有D-构型或L-构型。氨基供体的例子是丙氨酸、谷氨酸、异丙胺、2-氨基丁烷、 氨基庚烧、苯甲胺、I-苯基氨基乙烧、谷氨酰胺、酪氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、0 -氨 基异丁酸酯、丙氨酸、4-氨基丁酸酯和a-氨基己二酸酯。
[0106] 在又一个优选的实施方案中,制备N-保护的DAB的方法包含在存在下述酶时的 生物催化反应,所述酶能够在存在氨来源时催化还原性氨基化反应,所述酶选自作用于供 体CH-NH2基团上的氧化还原酶(EC1. 4)的组,特别地是选自氨基酸脱氢酶(E.C. 1. 4. 1) 的组。通常,合适的氨基酸脱氢酶具有催化N-保护的4-氨基丁醛转化成为N-保护的DAB 的6-氨基己酸6-脱氢酶活性,或者具有催化AKP转化成为AAP的a-氨基庚二酸酯2-脱 氢酶活性。合适的氨基酸脱氢酶特别地选自二氨基庚二酸酯脱氢酶(EC1. 4. 1. 16)、赖氨酸 6_脱氢酶(EC1. 4. 1. 18)、谷氨酸脱氢酶(EC1. 4. 1. 3;EC1. 4. 1. 4)和亮氨酸脱氢酶(EC 1. 4. 1. 9)的组。
[0107] 在一个实施方案中,氨基酸脱氢酶可选自被归类为以下的氨基酸脱氢酶:以NAD 或NADP作为受体的谷氨酸脱氢酶(EC1. 4. 1. 3)、以NADP作为受体(EC1. 4. 1. 4)的谷氨 酸脱氢酶、亮氨酸脱氢酶(EC1. 4. 1. 9)、二氨基庚二酸酯脱氢酶(EC1. 4. 1. 16)和赖氨酸 6_ 脱氢酶(EC1.4. 1. 18)。
[0108] 氨基酸脱氢酶可特别地源自选自下组的生物:Corynebacterium,特别是 Corynebacteriumglutamicum;Proteus,特别是Proteusvulgaris;Agrobacterium,特别 是Agrobacteriumtumefaciens;Geobacillus,特别是Geobacillusstearothermophilus; Acinetobacter,特别是Acinetobactersp.ADP1 ;Ralstonia,特别是Ralstonia solanacearum;Salmonella,特另lj是Salmonellatyphimurium;Saccharomyces,特另lj 是Saccharomycescerevisiae;Brevibacterium,特别是Brevibacteriumflavum;和 Bacillus,特别是Bacillussphaericus、Bacilluscereus或Bacillussubtilis。例如, 合适的氨基酸脱氢酶可选自来自Bacillus,特别是Bacillussphaericus的二氨基庚二 酸酯脱氢酶;来自Brevibacteriumsp.的二氨基庚二酸酯脱氢酶;来自Corynebacterium的二氨基庚二酸酯脱氢酶,特别是来自Corynebacteriumglutamicum的二氨基庚二酸酯 脱氢酶;来自Proteus的二氨基庚二酸酯脱氢酶,特别是来自Proteusvulgaris的二氨 基庚二酸酯脱氢酶;来自Agrobacterium、特别是Agrobacteriumtumefaciens的赖氨酸 6-脱氢酶,来自Geobacillus、特别是来自Geobacillusstearothermophilus的赖氨酸 6_脱氢酶;来自Acinetobacter的以NADH或NADPH作为辅因子发挥作用的谷氨酸脱氢酶 (EC1.4. 1.3),特别是来自Acinetobactersp.ADPl的谷氨酸脱氢酶;来自Ralstonia的 谷氨酸脱氢酶(EC1. 4. 1. 3),特别是来自Ralstoniasolanacearum的谷氨酸脱氢酶;来 自Salmonella的以NADPH作为辅因子发挥作用的,特别是来自Salmonellatyphimurium 的谷氨酸脱氢酶;来自Saccharomyces的谷氨酸脱氢酶(EC1. 4. 1. 4),特别是来自 Saccharomycescerevisiae的谷氨酸脱氢酶;来自Brevibacterium的谷氨酸脱氢酶,特别 是来自Brevibacteriumflavum的谷氨酸脱氢酶;和来自Bacillus的亮氨酸脱氢酶,特别 是来自Bacilluscereus或Bacillussubtilis的亮氨酸脱氢酶。
[0109] 生物催化酶可以以任何形式使用。例如,可以以例如分散液、乳液、溶液或固定化 的形式(例如负荷在支持物例如颗粒或整体性运载体材料商),作为粗制酶、作为可商业获 得的酶、作为从可商业获得的制剂进一步纯化的酶、作为通过已知纯化方法的组合得自其 来源的酶、在天然或通过遗传修饰具有水解活性的全(任选地经通透化合/或固定化的) 细胞中、或在具有此类活性的细胞的裂解物中,使用生物催化酶。
[0110] 生物催化酶可得自或源自任何生物,特别是来自动物、植物、细菌、霉菌、酵母或真 菌。
[0111] 本领域普通技术人员应当明白,也可以利用在根据本发明的方法中具有生物催化 活性天然存在的(野生型)酶的突变体。野生型酶的突变体可例如如下制造:使用
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