[发明专利]一种(R)-3-氨基丁酸的合成与纯化方法

说明书

本发明涉及一种(R)‑3‑氨基丁酸的合成与纯化方法。本发明首先提供一种新的氨基转移酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示，该酶在不需要添加铵盐的情况下，即可有效催化巴豆酸合成(R)‑3‑氨基丁酸；本发明还提供一种高密度发酵方法，能使表达该氨基转移酶的工程菌在短时间内实现高密度生长，并且实现氨基转移酶的高效表达；本发明还提供一种(R)‑3‑氨基丁酸的分离和纯化方法，无需复杂的不同级别的膜处理设备，即可简单高效地获得纯度高于99％的(R)‑3‑氨基丁酸。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及一种(R)-3-氨基丁酸的合成与纯化方法。

背景技术

(R)-3-氨基丁酸(R-3-aminobutyric acid)，CAS：3775-73-3，是一种人类免疫缺陷病毒类型I(HIV-1)整合酶抑制药度鲁特韦(Dolutegravir)合成的关键中间体。目前(R)-3-氨基丁酸的制备方法主要有化学合成法和酶催化法。化学合成包括如：利用乙酰乙酸乙酯为原料，与乙酰胺缩合，经不对称氢化，经水解得到(R)-3-氨基丁酸的方法。最几年来，随着市场对(R)-3-氨基丁酸的需求越来越大，出于降低成本，减少污染的要求，利用酶法催化生产(R)-3-氨基丁酸的报道逐渐增多。

酶催化主要利用天冬氨酸酶对巴豆酸进行转化，生成(R)-3-氨基丁酸。专利文献WO2019062222A1公开了利用一种来自大肠杆菌、具有立体异构催化活性的天冬氨酸酶，将丁烯酸转化为(R)-3-氨基丁酸。专利文献CN112725322A公开了，通过理性设计对枯草芽孢杆菌来源的天冬氨酸酶进行分子改造，提高了该酶的催化活力，并利用改造后的酶以巴豆酸为底物催化生产(R)-3-氨基丁酸。专利文献CN108374027A公开了，以巴豆酸、铵盐为底物，加入含有镁离子的盐，用氨水调节pH，然后加入来源于芽孢杆菌的重组天冬氨酸酶作为生物酶催化剂，在适宜温度和碱性条件下反应，反应后经分离、纯化、结晶，获得(R)-3-氨基丁酸。中国专利文献CN112779236A公开了，一种反式丁烯酸转氨酶工程菌及其高密度发酵方法，还公开了利用该酶生产(R)-3-氨基丁酸的方法，步骤包括转化、离心收集上清，超滤纳滤，脱色、结晶、重结晶等。

现有技术中，利用酶法催化制备(R)-3-氨基丁酸普遍存在两个问题：1)酶催化方法制备(R)-3-氨基丁酸，通常需要添加铵盐来提高转化率，铵盐的添加会增加后期(R)-3-氨基丁酸的制备提纯复杂性；2)提纯(R)-3-氨基丁酸多采用微滤、超滤、纳滤等膜处理的方法来对催化反应体系进行预处理，但是膜处理生物转化反应液极易造成堵塞及膜污染的现象，影响效率。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种(R)-3-氨基丁酸的合成与纯化方法。本发明首先提供一种新的氨基转移酶，在不需要添加铵盐的情况下，即可有效催化巴豆酸合成(R)-3-氨基丁酸；本发明提供一种高密度发酵方法，利用本发明方法能使表达该氨基转移酶的工程菌在短时间内实现高密度生长，并且实现氨基转移酶的高效表达；本发明还提供一种(R)-3-氨基丁酸的分离和纯化方法，无需复杂的不同级别的膜处理设备，即可简单高效地获得纯度高于99％的(R)-3-氨基丁酸。

为此，第一方面，本发明提供一种氨基转移酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。

本发明的第二方面，提供一种核酸，其编码本发明所述的氨基转移酶。

进一步，所述核酸的核苷酸序列如SEQ ID NO：3所示。

本发明的第三方面，提供一种载体，其包含本发明所述的核酸。

进一步，所述载体可选自下组中的一种：质粒、噬菌体、植物细胞病毒、哺乳动物细胞病毒或逆转录病毒。

在一些实施方式中，在所述载体中，所述核酸的表达受到转录调控，在缺少相应诱导剂的情况下，所述核酸的表达被阻遏；在存在所述诱导剂的情况下，所述核酸能够表达。