[发明专利]制备2;4-二羟基丁酸盐的方法

说明书

本发明涉及一种从高丝氨酸制备2,4‑二羟基丁酸的方法，其包括第一步，将高丝氨酸的伯氨基转化为羰基以获得2‑氧代‑4‑羟基丁酸盐和第二步，将所获得的2‑氧代‑4‑羟基丁酸盐(OHB)还原为2,4‑二羟基丁酸盐。

技术领域

本发明涉及一种从高丝氨酸制备2,4-二羟基丁酸盐(2,4-DHB)的新方法，其包括两个步骤：

-第一步，将高丝氨酸的伯氨基转化为羰基以获得2-氧代-4-羟基丁酸盐，和

-第二步，将获得的2-氧代-4-羟基丁酸盐(OHB)还原以获得2,4-DHB。

本发明所述的羧酸依据盐形式(例如2,4-二羟基丁酸盐，2,4-dihydroxyburyrate)命名或依据酸形式(例如2,4-二羟基丁酸，2,4-dihydroxybutyricacid)的命名的含义等同。

背景技术

2,4-二羟基丁酸(等同于2,4-DHB或DHB)是经济价值可观的化合物。通过调节适宜的pH，可以在含水介质中将DHB转化为α-羟基-γ-丁内酯。α-羟基-γ-丁内酯是制备蛋氨酸代替品2-羟基-4-(甲硫基)-丁酸(HMTB)(US2009/318715)的主要前体，其具有较大的动物营养品市场。目前，α-羟基-γ-丁内酯通过多步骤方法从γ-丁内酯衍生而来，所述多步骤方法意味着在γ-丁内酯的α位卤化并随后在碱性介质中通过羟基取代卤原子(US2009/318715)。

油价的上涨提高了从可再生资源制备DHB的需要。微生物能够将生物质衍生的原材料，例如糖或有机酸转化为很多种不同的化合物(Werpy&Petersen，2004)。随着生物化学体和基因信息的增长，有可能将微生物改性，使其以高产量和产率，过量生产天然产生的代谢中间产物(Bailey,1991)。微生物制备的优化通常需要代谢网的合理构化，其确保了在其他成员中意向代谢物生物合成所需的酶的过度表达，产品反馈抑制的缓和。另一种可能是植入新的酶体系，催化意向代谢物的生产。

构化代谢的方法和酶催化需要生物化学的详细知识和产生意向代谢物的代谢途径的规划。就生产DHB而言，并不具备上述信息。仅极少的研究报道了在缺乏琥珀酸半醛脱氢酶的患者中产生DHB(Shinka等，2002)，但是并未确定在生产DHB中涉及的酶反应。因此，DHB的发酵或酶生产，需要(i)确定热力学上可行的途径，其将可以获得的前体转化为DHB，(ii)确定或构建在所述途径中能够催化每个反应步骤的酶和(iii)在适宜的制备生物中途径酶的功能表达。本发明的目的在于满足这些需要。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于从高丝氨酸制备2,4-DHB的方法，其包括两个步骤(见图1)：

-第一步，将高丝氨酸的伯氨基转化为羰基以获得OHB，和

-第二步，将所获得的OHB还原为2,4-DHB。

本发明的方法的第一步和/或第二步可以通过用内源基因或外源基因编码的酶来催化。

在说明书中，也可以通过参照编码具有所述活性的酶的基因指定酶的活性。所用基因的类别并不限于特定的生物，但是覆盖了其他生物(例如微生物、功能等价物、功能变体及其功能片段，只要所述生物保存了酶的活性)中所有对应的基因和蛋白质。

就本发明的另一方面而言，将高丝氨酸的伯氨基转化为羰基以获得OHB的酶可以是高丝氨酸转氨酶、高丝氨酸脱氢酶或高丝氨酸氧化酶。

就本发明的另一方面而言，可以在具有天冬氨酸转氨酶(EC2.6.1.1)活性、支链氨基酸转氨酶(EC2.6.1.42)活性或芳香氨基酸转氨酶(EC2.6.1.57)活性的酶中识别具有高丝氨酸转氨酶活性的酶。