从5-甲酰缬草酸制备6-氨基己酸的制作方法

从5-甲酰缬草酸制备6-氨基己酸的制作方法
【专利摘要】本发明涉及从5-甲酰缬草酸制备6-氨基己酸(下文也称作“6-ACA”)的方法。本发明还涉及通过环化这类6-ACA制备e-己内酰胺(下文称作“己内酰胺”)的方法。本发明还涉及可用于制备6-ACA或己内酰胺的宿主细胞、微生物或多核苷酸。
【专利说明】从5-甲酰缬草酸制备6-氨基己酸
[0001]本申请是国际申请日为2009年03月11日，国家申请号为200980116933.4，发明名称为“从5-甲酰缬草酸制备6-氨基己酸”的发明专利申请的分案申请。
[0002]本发明涉及制备6-氨基己酸(下文也称作“6-ACA”)的方法。本发明还涉及从6-ACA制备ε-己内酰胺(下文称作“己内酰胺”)的方法。本发明还涉及可用于制备6-ACA或己内酰胺的宿主细胞。
[0003]己内酰胺是一种内酰胺，其可以被用于生产聚酰胺，例如尼龙-6或尼龙-6，12(己内酰胺和十二内酰胺的共聚物)。由大量化学品制备己内酰胺的多种方式是本领域已知的，并且包括由环己酮、甲苯、苯酚、环己醇、苯或环己烷制备己内酰胺。这些中间产物化合物通常得自矿物油。考虑到使用更加可持续的技术来制备材料的日益增长的需要，期望提供一种方法，其中由能够从生物可再生来源获得的中间产物化合物或至少由使用生物化学方法被转化成己二酸或己内酰胺的中间产物来制备己内酰胺。另外，想要提供一种方法，所述方法比利用来自石油化学来源的大量化学品的传统化学工艺需要更少能源。
[0004]已知由6-ACA制备己内酰胺，例如如US-A 6，194，572中所述。如TO2005/068643中所公开的，可以在存在具有α，烯酸酯还原酶活性的酶时，通过转化6-氨基己-2-稀酸(6-ΑΗΕΑ)来生物化学地制备6-ACA。可以例如生物化学地或通过纯化学合成，由赖氨酸制备6-ΑΗΕΑ。尽管可以通过WO 2005/068643中公开的方法，通过6-ΑΗΕΑ的还原制备
6-ACA，但是本发明人发现在还原反应条件下，6-ΑΗΕΑ可自发并且基本不可逆地环化形成不想要的副产物，特别是β-高脯氨酸。所述环化可以是6-ACA生产中的瓶颈，并可导致产率的可观损失。
[0005]本发明的一个目的是提供用于制备6-ACA或己内酰胺(尤其可以被用于制备聚酰胺)或用于制备6-ACA或己内酰胺的中间产物化合物的新颖方法，所述方法可以作为已知方法的替代方式。
[0006]本发明的又一个目的是提供克服一种或多种上述缺点的新颖方法。
[0007]根据本发明可解决的一个或多个其他目的可根据下文的说明书得到。
[0008]目前发现可能从特定的起始化合物制备6-ACA，即已经发现可能制备6-氨基己酸(6-ACA)，其中6-氨基己酸从2-氧代-庚烷二酸(也已知为α-酮庚二酸，AKP)制备。具体地，所述制备可以在两个或更多个反应步骤中进行。例如，提供了一种方法，其中AKP首先被转化成5-甲酰戊酸(5-甲酰缬草酸，5-FVA)，所述5-FVA被转化成6-ACA。还提供了一种方法，其中AKP首先被转化成α -氨基庚二酸(AAP)。之后，APP被转化成6-ACA。
[0009]本发明人认识到原则上可能以完全化学(即不使用生物催化剂)的方式从AKP制备6-ACA。进行个体反应步骤的合适化学途径的例子在下文中给出。然而，本发明人还认识到可从AKP生物化学地制备6-ACA。
[0010]因此，本发明尤其涉及制备6-ACA的方法，其中所述6-ACA是使用至少一种生物催化剂从AKP制备的。
[0011]本发明还涉及一种方法，其中使用生物催化剂从5-甲酰基戊酸(5-甲酰基缬草酸，5-FVA)制备6-ACA。如上文所述，5-FVA可得自ΑΚΡ。
[0012]在一个实施方案中，在本发明方法中制备的6-ACA被用于制备己内酰胺。这类方法包括任选地在存在生物催化剂时环化6-氨基-己酸。
[0013]在本文中提到羧酸或羧酸酯例如6-ACA、2_氨基庚烷二酸(α-氨基庚二酸，下文缩写为“ΑΡΡ” )、另一氨基酸、5-FVA或AKP时，这些术语旨在包括质子化的羧酸基(例如中性基团)、它们相应的羧酸酯(其共轭碱)及其盐。在本文中提到氨基酸例如6-ACA时，所述术语旨在包括两性离子形式(其中氨基被质子化且羧酸酯基是去质子化的形式)的氨基酸，其中氨基被质子化且羧基为中性形式的氨基酸，和其中氨基为中性形式且羧酸酯基是去质子化形式的氨基酸，以及它们的盐。
[0014]根据本发明，未注意到关于中间产物的不想要的环化的问题，其中形成6-ACA并任选地形成己内酰胺，导致产率的损失。
[0015]预期本发明的方法允许得到与WO 2005/68643中所述方法相当或甚至更好的产率。预期在利用活生物时，尤其是在要考虑生物的生长和维持的方法中，本发明的方法尤其是有利的。
[0016]还预期在本发明的一个实施方案中，可提高本发明方法中6-ACA的生产力(形成的 g/1.h)。
[0017]除非另有说明，在本文中使用的术语“或者”被定义为“和/或”。
[0018]在本文中使用的术语“一个”(“a”或“an”)被定义为“至少一个”。
[0019]涉及单数名词(例如化合物、添加剂等)时，复数旨在被包括在内。
[0020]涉及存在立体异构体的化合物时，所述化合物可以是任何这类立体异构体或其组合。因此，涉及例如存在对映异构体的氨基酸时，氨基酸可以是L-对映异构体、D-对映异构体或其组合。存在天然立体异构体时，化合物优选地是立体异构体。
[0021]关于括号中的酶种类(EC)提到酶时,所述酶种类是以Nomenclature Committeeof the Internat1nal Un1n of B1chemistry and Molecular B1logy(NC-1UBMB)提供的Enzyme Nomenclature为基础,将酶归类或可以归类在其中的种类,所述命名法可见http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/。(尚)未归类但是可以同样被归类在特定种类中的其他合适的酶旨在包括在内。
[0022]术语“同源物”在本文中尤其用于具有至少30%、优选地至少40%、更优选地至少60%、更优选地至少65%、更优选地至少70%、更优选地至少75%、更优选地至少80%、尤其是至少85 %、更尤其是至少90 %、至少91 %、92 %、至少93 %、至少94 %、至少95 %、至少96%、至少97%、至少98%或至少99%的序列同一性的多核苷酸或多肽。术语同源物也旨在包括由于遗传密码子的简并性而与另一核酸序列不同并且编码相同多肽序列的核酸序列(多核苷酸序列)。
[0023] 序列同一性或相似性在本文中被定义为两条或更多多肽序列或两条或更多核酸序列之间的相互关系，通过比较所述序列来测定。通常，序列同一性或相似性在序列全长上比较，但是也可以仅在彼此对齐的序列的一部分上比较。在本领域中，“同一性”或“相似性”也表示多肽序列或核酸序列之间之间的序列相关性程度，根据情况由这类序列之间的匹配来确定。测定同一性或相似性的优选方法被设计为在测试的序列之间给出最大匹配。在本发明的上下文中，测定两条序列之间同一性和相似性的一种优选的计算机程序方法包括 BLASTP 和 BLASTN(Altschul，S.F.et al.,J.Mol.B1l.1990，215，403-410)，公众可以从 NCBI 和其他来源(BLAST Manual, Altschul, S.，et al.，NCBI NLM NIH Bethesda, MD20894)获得。使用BLASTP进行多肽序列比较的优选参数为缺口开放10.0，缺口延伸0.5，Blosum 62矩阵。使用BLASTN进行核酸序列比较的优选参数为缺口开放10.0，缺口延伸0.5，DNA全矩阵(DNA同一性矩阵)。
[0024]根据本发明，使用生物催化剂，即所述方法中至少一个反应步骤由生物材料或来自生物来源的部分(例如来自生物来源的生物或生物分子)催化。生物催化剂可尤其包含一种或多种酶。生物催化剂可以以任何形式使用。在一个实施方案中，使用从天然环境中分离(从生产它们的生物中分离)的一种或多种酶，例如作为溶液、乳液、分散液、冻干细胞(悬浮液)、作为裂解物、或固定在支持物上。在一个实施方案中，一种或多种酶形成了活细胞的部分(如活的全细胞)。在一个实施方案中，一种或多种酶形成活生物的一部分(如活的完整细胞)。
[0025]酶可在细胞内发挥催化功能。酶还可能被分泌进所述细胞存在的培养基中。
[0026]活细胞可以是生长中的细胞、静止或休眠细胞(例如孢子)或稳定期细胞。还可能使用酶形成通透化(即使其对酶的底物或一种或多种酶的底物前体通透)的细胞的部分。
[0027]本发明方法中使用的生物催化剂原则上可以是任何生物，获得得自或来自任何生物。生物可以是真核生物或原核生物。具体地，所述生物可选自动物(包括人)、植物、细菌、古细菌、酵母和真菌。
[0028]在一个实施方案中，生物催化剂源自动物，尤其源自其部分，例如肝、胰、脑、肾、心或其他器官。动物可尤其选自哺乳动物的组，更尤其选自Leporidae、Muridae、Suidae和Bovidae 的组。
[0029]合适的植物尤其包括选自下组的植物:Asplenium ；Cucurbitaceae,尤其是 Curcurbita,例如 Curcurbita moschata(南瓜)或 Cucumis ；Mercurialis,例如Mercurialis perennis ；Hydnocarpus ;和 Ceratonia0
[0030]合适的细菌可尤其选自下组:Vibr1、Pseudomonas > Bacillus、Corynebacterium、 Brevibacterium、 Enterococcus、 Streptococcus、 Klebsiella、Lactococcus、Lactobacillus、Clostridium、Escherichia、Thermus> Mycobacterium、Zymomonas、Proteus、Agrobacterium、Geobacillus、Acinetobacter、Ralstonia、Rhodobacter > Paracoccus、No vosph ingob ium > Nitrosomonas、Leg1nella、Neisseria、Rhodopseudomonas、Staphylococcus、Deinococcus 和 Salmonella。
[0031]合适的古细菌可尤其选自下组:Archaeoglobus、Aeropyrum、Halobacterium、Methanosarcina> Methanococcus、Thermoplasma、Pyrobaculum、Methanocaldococcus、Methanobacterium、Methanosphaera、Methanopyrus 和 Methanobrevibacter。
[0032]合适的真菌可尤其选自Rhizopus、Neurospora、Penicillium 和 Aspergillus 的组。
[0033]合适的酵母可尤其选自Candida、Hansenula、Kluyveromyces 和 Saccharomyces 的组。
[0034]本领域技术人员应当明白，在根据本发明的方法中可以利用具有合适活性的天然存在的生物催化剂(野生型)或天然存在的生物催化剂的突变体。可以通过本领域技术人员已知的生物学技术，例如分子进化或合理设计(rat1nal design)改进天然存在的生物催化剂的特性。可例如通过使用本领域技术人员已知的诱变技术(随机诱变、定点诱变、定向进化、基因重组等)修饰下述生物的编码DNA来制造野生型生物催化剂的突变体，所述生物能够发挥生物催化剂的作用或者能够生产生物催化剂部分(如酶)。具体地，可以修饰DNA,使其编码与野生型酶差异至少一个氨基酸的酶，使其编码与野生型相比包含一个或多个氨基酸取代、缺失和/或插入的酶，或者使得突变体组合两个或更多亲本酶的序列，或者影响合适的(宿主)细胞中藉此被修饰的DNA的表达。后者可以通过本领域技术人员已知的方法如密码子优化或密码子对优化来实现，例如基于W02008/000632中所述方法。
[0035]突变体生物催化剂可具有经改进的特性，例如关于一个或多个以下方面:底物选择性、活性、稳定性、溶剂耐受性、PH谱、温度谱、底物谱、对抑制的敏感性、辅因子利用和底物亲和力。可以通过应用例如合适的高通量筛选或选择方法，基于本领域技术人员已知的这类选择方法，来鉴定具有改进的特性的突变体。
[0036]提到来自具体来源的生物催化剂(尤其是酶)、来自第一生物但是实际上在(经遗传修饰的)第二生物中生产的重组生物催化剂(尤其是酶)时，特定地旨在包括来自所述第一生物的生物催化剂(尤其是酶)。
[0037]在本发明的一个优选的方法中，所述制备包含在存在下述生物催化剂时的生物催化(通常为酶促)反应，所述生物催化剂能够催化α-酮酸或氨基酸(例如包含至少一个羧基和至少一个氨基的化合物)的脱羧。具有催化活性的酶因此可以分别被称作α-酮酸脱羧酶或者氨基酸脱羧酶。
[0038]所述酸优选地为二酸，其中所述生物催化剂对与酮-基或氨基相邻的酸基具有选择性。
[0039]通常，合适的脱羧酶具有能够催化AKP转化成为5-FVA的α -酮庚二酸酯脱羧酶活性，或能够催化AAP转化成为6-ACA的α -氨基庚二酸酯脱羧酶活性。
[0040] 能够使α-酮酸或氨基酸脱羧的酶可尤其选自下组:草酰乙酸酯脱羧酶(EC
4.1.1.3)、二氨基庚二酸酯脱羧酶(EC 4.1.1.20)、支链α -酮酸脱羧酶(EC 4.1.1.72)、α -酮异戊酸酯脱羧酶、α -酮戊二酸酯脱羧酶(EC4.1.1.71)和丙酮酸酯脱羧酶(EC
4.1.1.1)。
[0041]一种或多种其他合适的脱羧酶可选自下组:草酸酯脱羧酶(EC4.1.1.2)、乙酰乙酸酯脱羧酶(EC 4.1.1.4)、缬氨酸脱羧酶/亮氨酸脱羧酶(EC 4.1.1.14)、谷氨酸酯脱羧酶(EC 4.1.1.15)、天冬氨酸1-脱羧酶(EC 4.1.1.11)、3_羟基谷氨酸酯脱羧酶(EC
4.1.1.16)、鸟氨酸脱羧酶(EC 4.1.1.17)、赖氨酸脱羧酶(EC 4.1.1.18)、精氨酸脱羧酶(EC4.1.1.19)、2_ 氧代；戊二酸酯脱羧酶(EC 4.1.1.71)和二氨基丁酸酯(EC4.1.1.86)。
[0042]脱羧酶可尤其是选自以下组生物的脱羧酶:南瓜；黄瓜；酵母；真菌，例如 Saccharomyces cerevisiae、Candida flareri> Hansenula sp.、Kluyveromycesmarxianus、Rhizopus javanicus 和 Neurospora crassa ;哺乳动物,尤其是来自哺乳动物脑；和细菌，如 Escherichia col1、Lactococcus lactis、Mycobacterium tuberculosis、Pseudomonas sp.和 Zymomonas mobilis。
[0043]丙酮酸酯脱羧酶可源自Saccharomyces cerevisiae 或 Zymomonas mobilis。具体地，可以使用来自Zymomonas mobilis的丙酮酸酯脱羧酶突变体I472A。
[0044]可以使用来自Escherichia coli (E.coli)的谷氨酸酯脱羧酶、二氨基庚二酸酯脱羧酶或天冬氨酸脱羧酶。
[0045]可以使用来自 Neurospora crassa、Mycobacterium leprae、Clostridiumperfringens、Lactobacillus brevis、Mycobacterium tuberculosis、Streptococcus 或Lactococcus的谷氨酸酯脱羧酶。谷氨酸酯脱羧酶可来源的Lactococcus物种的例子尤其包括 Lactococcus Iactis,如 Lactococcus Iactis 菌株 B1157、Lactococcus IactisIFPL730,更尤其是 Lactococcus lactis var.maltigenes (先前称作 Streptococcuslactis var.maltigenes)ο
[0046]尤其可使用来自Pseudomonas的草酰乙酸酯脱羧酶。
[0047]可以使用来自Lactococcus lactis的支链α -酮酸脱羧酶。更尤其可以使用来自Lactococcus lactis的α-酮异戍酸酯脱羧酶。
[0048]尤其可以使用来自Mycobacterium tuberculosis的α-酮戍二酸酯脱羧酶。
[0049]在本发明的一个优选的方法中，6-ACA的制备包含在存在能够在存在氨基供体时催化转氨基反应的酶时的酶促反应，所述酶选自氨基转移酶(E.C.2.6.1)的组。
[0050]通常，合适的氨基转移酶具有能够催化5-FVA转化成6-ACA的6_氨基己酸6_氨基转移酶活性，或能够催化AKP转化成AAP的α -氨基庚二酸酯2_氨基转移酶活性。
[0051]氨基转移酶可尤其选自以下组:氨基异丁酸酯:酮戊二酸酯氨基转移酶、β -丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶、4-氨基-丁酸酯氨基转移酶(EC 2.6.1.19)、L-赖氨酸6-氨基转移酶(EC 2.6.1.36)、2_氨基己二酸酯氨基转移酶(EC 2.6.1.39)、
5-氨基戊酸酯氨基转移酶(EC2.6.1.48)、2_氨基己酸酯氨基转移酶(EC 2.6.1.67)和赖氨酸:丙酮酸酯6-氨基转移酶(EC 2.6.1.71)。
[0052]在一个实施方案中，氨基转移酶可选自下组:丙氨酸氨基转移酶(EC2.6.1.2)、亮氨酸氨基转移酶(EC 2.6.1.6)、丙氨酸-氧代-酸氨基转移酶(EC 2.6.1.12)、β -丙氨酸-丙酮酸酯氨基转移酶(EC 2.6.1.18)、(S)-3-氨基-2-甲酰基丙酸酯氨基转移酶(EC2.6.1.22)、L，L- 二氨基庚二酸酯氨基转移酶(EC 2.6.1.83)。
[0053]氨基转移酶可尤其选自来自以下的的氨基转移酶:哺乳动物；Mercurialis,尤其是Mercurialis perennis,更尤其是Mercurialis perennis 的嫩芽(shoots) ；Asplenium,更尤其是 Asplenium unilaterale 或 Asplenium septentr1nale ;Ceratonia,更尤其是Ceratonia si I iqua ;Rhodobacter,尤其是 Rhodobacter sphaeroides, Staphylococcus,尤其是 Staphylococcus aureus ；Vibr1,尤其是 Vibr1 fluvialis ；Pseudomonas,尤其是 Pseudomonas aeruginosa ；Rhodopseusomonas ；Bacillus,尤其是 Bacillusweihenstephanensis 和 Bacillus subtilis ；Leg1nella ；Nitrosomas ；Neisseria ；或酵母，尤其是 Saccharomyces cerevisiae。
[0054]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:来自哺乳动物肾的氨基异丁酸酯:α -酮戊二酸酯氨基转移酶，尤其是来自猪肾的β -氨基异丁酸酯:α -酮戊二酸酯氨基转移酶；来自哺乳动物肝的丙氨酸氨基转移酶，尤其是来自兔肝的丙氨酸氨基转移酶；来自哺乳动物心的天冬氨酸氨基转移酶；尤其是来自猪心的天冬氨酸氨基转移酶；来自哺乳动物肝的4-氨基-丁酸酯氨基转移酶，尤其是来自猪肝的4-氨基-丁酸酯氨基转移酶；来自哺乳动物脑的4-氨基-丁酸酯氨基转移酶，尤其是来自人、猪或大鼠脑的4-氨基丁酸酯氨基转移酶；来自Neurospora的α -酮己二酸酯-谷氨酸酯氨基转移酶，尤其是来自Neurospora crass的α -酮己二酸酯:谷氨酸酯氨基转移酶；来自E.coli的4-氨基-丁酸酯氨基转移酶，或来自Thermus的α -氨基己二酸酯氨基转移酶,尤其是来自Thermus thermophilus的α -氨基己二酸酯氨基转移酶，和来自Clostridium、尤其是来自Clostridium aminovalericum的5-氨基戍酸酯氨基转移酶。一种合适的2-氨基己二酸酯氨基转移酶可例如由Pyrobaculum islandicum提供。
[0055]氨基供体尤其可选自氨、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、2-氨基庚烧、苯甲胺、1-苯基-1-氨基乙烧、谷氨酰胺、酪氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、β _氨基异丁酸酯、丙氨酸、4-氨基丁酸酯和α-氨基己二酸酯。
[0056]在又一个优选的实施方案中，制备6-ACA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(EC 1.4)的组，尤其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5-FVA转化成为6-ACA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α-氨基庚二酸酯2-脱氢酶活性。合适的氨基酸脱氢酶尤其选自二氨基庚二酸酯脱氢酶(EC 1.4.1.16)、赖氨酸6-脱氢酶(EC1.4.1.18)、谷氨酸脱氢酶(EC 1.4.1.3 ；EC 1.4.1.4)和亮氨酸脱氢酶(EC1.4.1.9)的组。
[0057]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(EC 1.4.1.3)、以NADP作为受体(EC 1.4.1.4)的谷氨酸脱氢酶、亮氨酸脱氢酶(EC 1.4.1.9)、二氨基庚二酸酯脱氢酶(EC 1.4.1.16)和赖氨酸6-脱氢酶(EC1.4.1.18)。
[0058]氨基酸脱氢酶可尤其源自选自下组的生物:Corynebacterium,尤其是Corynebacterium glutamicum ;Proteus,尤其是 Proteus vulgaris ;Agrobacterium,尤其是Agrobacterium tumefaciens ;Geobacillus,尤其是Geobacillus stearothermophiIus ；Acinetobacter,尤其是 Acinetobacter sp.ADPl ；Ralstonia,尤其是 Ralstoniasolanacearum ；Salmonella,尤其是 Salmonella typhimurium ；Saccharomyces,尤其是 Saccharomyces cerevisiae ；Brevibacterium,尤其是 Brevibacterium fIavum ；和Bacillus,尤其是 Bacillus sphaericus、Bacillus cereus 或 Bacillus subtilis。例如，合适的氨基酸脱氢酶可选自来自Bacillus,尤其是Bacillus sphaericus的二氨基庚二酸酯脱氢酶；来自Brevibacterium sp.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，尤其是来自Corynebacterium glutamicum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,尤其是来自Proteus vulgaris的二氨基庚二酸酯脱氢酶；来自Agrobacterium、尤其是Agrobacterium tumefaciens的赖氨酸6-脱氢!酶，来自Geobacillus、尤其是来自Geobacillus stearothermophiIus的赖氛酸6_脱氧酶；来自Acinetobacter的以NADH或NADPH作为辅因子发挥作用的谷氨酸酯脱氢酶(EC1.4.1.3),尤其是来自Acinetobacter sp.ADPl的谷氨酸酯脱氢酶；来自Ralstonia的谷氨酸酯脱氢酶(EC 1.4.1.3),尤其是来自Ralstonia solanacearum的谷氨酸酯脱氢酶；来自Salmonella的以NADPH作为辅因子发挥作用的，尤其是来自Salmonella typhimurium的谷氨酸酯脱氢酶；来自Saccharomyces的谷氨酸酯脱氢酶(EC 1.4.1.4),尤其是来自Saccharomyces cerevisiae的谷氨酸酯脱氢酶；来自Brevibacterium的谷氨酸酯脱氢酶，尤其是来自Brevibacterium fIavum的谷氨酸酯脱氢酶；和来自Bacillus的谷氨酸酯脱氢酶，尤其是来自Bacillus cereus或Bacillus subtilis的谷氨酸酯脱氢酶。
[0059]在一个特定的实施方案中，AKP在存在脱羧酶或催化这类转化的其他生物催化剂时，AKP被生物催化性转化成5-甲酰基戊酸酯(5-FVA)。根据本发明使用的脱羧酶可尤其选自来自 Lactococcus lactis、Lactococcus lactis var.maltigenes 或 Lactococcuslactis subsp.cremoris 的 α -酮酸脱羧酶；来自 Lactococcus lactis 菌株 BI 157 或Lactococcus lactis IFPL730 的支链 α -丽酸脱竣酶；来自 Saccharomyces cerevisiae、Candida flareri>Zymomonas mobiIis>Hansenula sp.>Rhizopus javanicus、Neurosporacrassa或Kluyveromyces marxianus 的丙酮酸脱羧酶；来自 Mycobacterium tuberculosis
的q!酮戍二酸酯脱羧酶；来自 E.col1、Lactobacillus brevis、Mycobacterium leprae、Neurospora crassa 或 Clostridium perfringens 的谷氨酸酯脱羧酶；和来自 E.coli 的天冬氨酸脱羧酶。
[0060]具体地，发现来自Escherichia col1、Zymomonas mobilis、Saccharomycescerevisiae>Mycobacterium tuberculosis>Pseudomonas species或Lactococcus lactis的脱羧酶适合催化AKP成为5-FVA的转化。更具体地，可以使用包含下述脱羧酶的生物催化剂，所述脱羧酶具有 Sequence ID 31、Sequence ID 34、Sequence ID 37、Sequence ID
40、Sequence ID 43、Sequence ID 46所鉴定的氨基酸序列或其同源物。还预期这类脱羧酶可被用于从AAP制备6-ACA。
[0061] 之后5-FVA被转化成6-ACA。这可以化学完成:可以在氢化催化剂(例如S12/Al2O3支持物上的Ni)上通过用氨还原性氨化5-FVA，以高产率制备6-ACA JBEP-A 628 535或DE 4 322 065中针对9-氨基壬酸(9-氨基正壬酸)和12-氨基正十二烷酸(12-氨基月桂酸)所述。
[0062]或者可以通过在PtO2上氢化6-oximocaproic acid获得6-ACA,所述6-oximocaproic acid通过5-FVA和轻胺的反应制备(同源的12-氨基正十二烧酸的合成见例如 F.0.Ayorinde, E.Y.Nana, P.D.Nicely, A.S.Woods, E.0.Price, C.P.NwaonichaJ.Am.0il Chem.Soc.1997，74，531-538)。
[0063]在一个实施方案中，5-FVA到6-ACA的转化在存在以下时生物催化地进行:(i)氨基供体和(ii)氨基转移酶、氨基酸脱氢酶或能够催化这类转化的另一生物催化剂。具体地，在这样的实施方案中，氨基转移酶可选自以下:来自Vibr1 fluvialis、Pseudomonasaeruginosa、Bacillus subtilis、Bacillus weihenstephanensis 或 Escherichia coli的氨基转移酶组；来自猪肾的β -氨基异丁酸酯:α -酮戊二酸酯氨基转移酶；来自兔肝的β -丙氨酸氨基转移酶；来自Mercurialis perennis嫩芽的氨基转移酶；来自猪肝或来自人、大鼠或猪脑的4-氨基丁酸酯氨基转移酶；来自兔肝的β -丙氨酸氨基转移酶；和L-赖氨酸:α -酮谷氨酸酯-ε -氨基转移酶。在使用氨基酸脱氢酶时,这类氨基酸脱氢酶可尤其选自来自 Agrobacterium tumefaciens 或 Geobacillus stearothermophiIus的赖氨酸6-脱氢酶组。另一合适的氨基酸脱氢酶可选自来自Bacillus sphaericus、Brevibacterium sp.>Corynebacterium glutamicum或Proteus vulgaris 的二氨基庚二酸酯脱氢酶的组；选自来自 Acinetobacter sp.ADPl 或 Ralstonia solanacearum 的以 NADH或NADPH作为辅因子(EC 1.4.1.3)发挥作用的谷氨酸酯脱氢酶的组；选自来自Salmonellatyphimurium的以NADPH作为辅因子(EC 1.4.1.4)发挥作用的谷氨酸酯脱氢酶的组；选自来自 Saccharomyces cerevisiae 或 Brevibacterium fIavum 的谷氨酸酯脱氢酶(EC1.4.1.4)的组；或选自来自Bacillus cereus或Bacillus subtilis的亮氨酸脱氢酶的组。
[0064]在一个特定的实施方案中，5-FVA成为6-ACA的转化由包含下述氨基转移酶的生物催化剂催化，所述氨基转移酶包含根据Sequence ID 2、Sequence ID 5、Sequence ID 8、Sequence ID 65、Sequence ID 67、Sequence ID 69的氛基酸序列或任何这些序列的同源物。
[0065]在一个特定的实施方案中，AKP被化学转化为5-FVA。2_酮羧酸成为相应醛的有效化学脱羧可以使用仲胺(例如吗啉)，在恒沸水去除同时损失CO2时，通过中间产物烯胺的形成来进行，例如基于Tetrahedron Lett.1982，23 (4)，459-462中所述方法。中间产物末端烯胺随后被水解为相应的醛。之后可以在存在氨基转移酶时通过转氨基反应，或者通过氨基酸脱氢酶或能够催化这类转化的另一生物催化剂的酶促还原性氨基化，将5-FVA生物催化地转化为6-ACA。这类氨基转移酶或氨基酸脱氢酶可尤其选自上文描述5-FVA转化成为6-ACA时提到的生物催化剂。
[0066]或者，可以通过例如上文提到的化学方法将5-FVA转化成为6-ACA。
[0067]在一个特定的实施方案中，在存在以下时将AKP生物催化地转化为AAP:⑴氨基转移酶、氨基酸脱氢酶、或能够催化这类转化的另一生物催化剂，和(ii)氨基供体。根据本发明用于将AKP转化为AAP的这类氨基转移酶可尤其选自上文提到的氨基转移酶，更尤其选自来自猪心的天冬氨酸氨基转移酶的组；来自Neurospora crassa或酵母的α-酮己二酸酯:谷氨酸酯氨基转移酶；来自Mercurialis perennis嫩芽的氨基转移酶；来自E.coli的4-氨基丁酸酯氨基转移酶；来自Thermus thermophilus的α -氨基己二酸酯氨基转移酶；来自 Asplenium septentr1nale 或 Asplenium unilaterale 的氨基转移酶；和来自Ceratonia siliqua的氨基转移酶。
[0068]在一个优选的实施方案中，用于将AKP转化为AAP的氨基转移酶选自来自Vibr1、Pseudomonas、Bacillus、Leg1nella、Nitrosomonas、Neisseria、RhodobacterΛEscherichia 和 Rhodopseudomonas 的氛基转移酶的组。
[0069]具体地，发现来自下述生物的氨基转移酶适用于催化AKP成为AAP的转化，所述生物选自 Bacillus subtilis、Rhodobacter sphaeroides、Leg1nella pneumophila、Nitrosomonas europaea、 Neisseria gonorrhoeae、 Pseudomonas syringae、Rhodopseudomonas palustris、Vibr1 fluvialis、Escherichia coli 和 Pseudomonasaeruginosa 的组。
[0070]在一个特定的实施方案中，为了将AKP转化成AAP使用下述氨基转移酶，所述氨基转移酶包含根据 Sequence ID 2、Sequence ID 8、Sequence ID 12、Sequence ID 15、Sequence ID 17、Sequence ID 19、Sequence ID21、Sequence ID 23、Sequence ID 25、Sequence ID 27、Sequence ID 29的氨基酸序列或任何这些序列的同源物。
[0071]在又一个实施方案中，制备AAP的方法包含存在下述酶时的生物催化反应，所述酶在存在氨来源时能够催化还原性氨基化反应，选自作用于CH-NH2组供体的氧化还原酶(EC 1.4)组，尤其选自氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1)的组。通常，合适的氨基酸脱氢酶具有α -氨基庚二酸酯-2-脱氢酶活性，催化AKP转化成为AAP。
[0072]具体地，合适的氨基酸脱氢酶可选自二氨基庚二酸酯脱氢酶(EC1.4.1.16)、谷氨酸酯脱氢酶(EC 1.4.1.3 ；EC 1.4.1.4)和亮氨酸脱氢酶(EC 1.4.1.9)的组。
[0073]在一个实施方案中，氨基酸脱氢酶选自被归类为以下的氨基酸脱氢酶:以NAD或NADP作为受体发挥作用的谷氨酸酯脱氢酶(EC1.4.1.3)、以NADP作为受体发挥作用的谷氨酸酯脱氢酶(EC 1.4.1.4)、亮氨酸脱氢酶(EC 1.4.1.9)和二氨基庚二酸酯脱氢酶(EC
1.4.1.16)。
[0074]氨基酸脱氢酶可尤其源自选自下组的生物:Corynebacterium,尤其是Corynebacterium glutamicum ;Proteus,尤其是 Proteus vulgaris ;Agrobacterium,尤其是Agrobacterium tumefaciens ;Geobacillus,尤其是Geobacillus stearothermophiIus ；Acinetobacter,尤其是 Acinetobacter sp.ADPl ；Ralstonia,尤其是 Ralstoniasolanacearum ；Salmonella,尤其是 Salmonella typhimurium ；Saccharomyces,尤其是 Saccharomyces cerevisiae ；Brevibacterium,尤其是 Brevibacterium fIavum ；和Bacillus,尤其是 Bacillus sphaericus、Bacillus cereus 或 Bacillus subtilis。
[0075]例如，合适的氨基酸脱氢酶可选自来自Bacillus,尤其是Bacillus sphaericus的二氨基庚二酸酯脱氢酶；来自Brevibacterium sp.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，尤其是来自 Corynebacterium glutamicum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，尤其是来自Proteusvulgaris的二氨基庚二酸酯脱氢酶；来自Acinetobacter的以NADH或NADPH作为辅因子发挥作用的谷氨酸酯脱氢酶(EC 1.4.1.3),尤其是来自Acinetobacter sp.ADPl的谷氨酸酯脱氢酶；来自Ralstonia的谷氨酸酯脱氢酶(EC 1.4.1.3),尤其是来自Ralstoniasolanacearum的谷氨酸酯脱氢酶；来自Salmonella的以NADPH作为辅因子发挥作用的谷氨酸酯脱氢酶(EC 1.4.1.4),尤其是来自Salmonella typhimurium的谷氨酸酯脱氢酶；来自Saccharomyces的谷氨酸酯脱氢酶(EC 1.4.1.4),尤其是来自Saccharomycescerevisiae的谷氨酸酯脱氢酶；来自Brevibacterium的谷氨酸酯脱氢酶(EC 1.4.1.4),尤其是来自Brevibacterium fIavum的谷氨酸酯脱氢酶；和来自Bacillus的亮氨酸脱氢酶，尤其是来自Bacillus cereus或Bacillus subtilis的亮氨酸脱氢酶。
[0076]另一合适的氨基酸脱氢酶可选自来自Agrobacterium tumefaciens或Geobacillus stearothermophiIus 的赖氨酸6_脱氢酶的组；或选自来自 Bacillus cereus或Bacillus subtilis的亮氨酸脱氢酶的组。
[0077]在本发明方法中制备的AAP可进一步被用于制备6-ACA。本发明人认识到由AKP制备的AAP可以通过脱羧反应被转化成6-ACA。这可以例如在存在酮或醛催化剂时通过在高沸点溶剂中加热来化学地进行。例如，如M.Hashimoto, Y.Eda, Y.0sanai, T.1wai andS.Aoki in Chem.Lett.1986，893-896 所述，在 150_160°C下含 l_2v/v%环己酮的环己醇中以良好的产率对氨基酸脱羧。类似的方法描述于Eur.Pat.Appl.1586553,2005 by Daiso,and by S.D.Brandt, D.Mansell, S.Freeman, 1.A.Fleet, J.F.Alder J.Pharm.B1med.Anal.2006，41，872-882 中。
[0078]或者，可以在存在脱羧酶或催化这类脱羧的其他生物催化剂时，生物催化地进行AAP到6-ACA的脱羧。
[0079]脱羧酶可选自能够催化α -氨基酸脱羧的脱羧酶。能够使α -氨基酸脱羧的酶尤其可选自脱羧酶(E.C.4.1.1)的组，优选地选自丙酮酸酯脱羧酶(EC 4.1.1.1)、二氨基庚二酸酯脱羧酶(EC 4.1.1.20)、二氨基庚二酸酯脱羧酶(EC 4.1.1.20)、支链α -酮酸脱羧酶(EC 4.1.1.72)的组，所述支链α -酮酸脱羧酶包括α -酮异戊酸酯脱羧酶和α -酮戊二酸酯脱羧酶(EC4.1.1.71)。
[0080]一种或多种其他合适的脱羧酶可尤其选自下组:草酸酯脱羧酶(EC4.1.1.2)、草酰乙酸酯脱羧酶(EC 4.1.1.3)、乙酰乙酸酯脱羧酶(EC4.1.1.4)、天冬氨酸1-脱羧酶(EC 4.1.1.11)、缬氨酸脱羧酶/亮氨酸脱羧酶(EC 4.1.1.14)、谷氨酸酯脱羧酶(EC
4.1.1.15)、3_羟基谷氨酸酯脱羧酶(EC 4.1.1.16)、鸟氨酸脱羧酶(EC 4.1.1.17)、赖氨酸脱羧酶(EC4.1.1.18)、精氨酸脱羧酶(EC 4.1.1.19)、2_氧代戊二酸酯氧代戊二酸酯脱羧酶(EC 4.1.1.71)和二氨基丁酸酯脱羧酶(EC 4.1.1.86)。
[0081]脱羧酶可尤其是选自下组的生物的脱羧酶:南瓜,例如Curcurbita moschata ；黄瓜；酵母；真菌，例如Saccharomyces cerevisiae> Candida flareri> Hansenula sp.、Kluyveromyces marxianus、Rhizopus javanicus 和 Neurospora crassa ;哺乳动物，尤其是来自哺乳动物脑；和细菌如 Escherichia col1、Lactococcus lactis、Mycobacteriumtuberculosis、Pseudomonas sp.和 Zymomonas mobilis。
[0082]丙酮酸酯脱羧酶可源自Saccharomyces cerevisiae 或 Zymomonas mobilis。具体地，可使用来自Zymomonas mobilis的丙酮酸酯脱羧酶突变体I472A。可尤其使用来自Pseudomonas的草酰乙酸酯脱羧酶。可以使用来自Escherichia coli (E.coli)的谷氨酸酯脱羧酶或天冬氨酸脱羧酶，或可使用来自Neurospora crassa、Mycobacterium leprae、Clostridium perfringens、Lactobacillus brevis、Mycobacterium tuberculosis、Streptococcus或Lactococcus的谷氨酸酯脱羧酶。可作为谷氨酸酯脱羧酶来源的 Lacto coccus 物种的例子尤其包括 Lactococcus lactis,如 Lactococcus lactis菌株 B1157、Lactococcus lactis IFPL730,更尤其包括 Lactococcus lactis var.maltigenes (先前称作 Streptococcus lactis var.maltigenes)。二氨基庚二酸酯脱羧酶可例如来自能够从二氨基庚二酸酯合成赖氨酸的生物。这类生物可尤其存在于细菌、古细菌和植物中。具体地，二氨基庚二酸酯脱羧酶可来自革兰氏阴性细菌，例如E.coli。可以使用来自Lactococcus lactis的支链α -酮酸脱羧酶。更具体地，可以使用来自Lactococcuslactis的α -酮酸脱羧酶和α -酮异戊酸脱羧酶。
[0083]可尤其使用来自Mycobacterium tuberculosis的α -酮戍二酸酯脱羧酶。本发明人发现，可使用来自Mycobacterium tuberculosis的α -酮戍二酸酯脱羧酶(Kgd)将AAP转化成6-ACA。具体地，本发明人发现包含SEQUENCE ID N0.46中所示序列或其功能性类似物的这类脱羧酶可以能够催化从AAP形成6-ACA。
[0084]谷氨酸酯脱羧酶可尤其选自Curcurbita moschata、黄瓜、酵母或小牛脑；和二氨基庚二酸酯脱羧酶(EC 4.1.1.20)。
[0085]二氨基庚二酸酯脱羧酶可例如来自能够从二氨基庚二酸酯合成赖氨酸的生物。这类生物可尤其存在于细菌、古细菌和植物中。
[0086]具体地，二氨基庚二酸酯脱羧酶可来自革兰氏阴性细菌，例如E.coli。
[0087]在一个特定的实施方案中，AKP被化学转化成AAP。AAP可以通过针对类似化合物所述的催化性Leuckart-Wallach反应,从2_氧代庚二酸制备。所述反应使用甲醇中的甲酸酯和作为均相催化剂的[RhCp*Cl2]2 进行(M.Kitamura, D.Lee, S.Hayashi, S.Tanaka,M.Yoshimura J.0rg.Chem.2002,67,8685-8687)。或者，可以如 S.0go, K.Uehara andS.Fukuzumi in J.Am.Chem.Soc.2004，126，3020-3021 所述，使用[IrmCp* (bpy) H2O] SO4 作为催化剂，用水性甲酸铵进行Leuckart-Wallach反应。还可能通过与(手性)苄胺反应并随后在Pd/C或Pd(0H)2/C上氢化中间产物，实现α-酮酸成为(对映异构体富集的)氨基酸的转化。参阅例如 R.G.Hiskey，R.C.Northrop J.Am.Chem.Soc.1961，83，4798。
[0088]之后在存在脱羧酶或能够进行这类脱羧的另一生物催化剂时，将AAP生物催化地转化成6-ACA。这类脱羧酶可尤其选自上文针对AAP成为6-ACA的转化描述生物催化剂时所述的生物催化剂。
[0089]或者，可以通过例如上文所述的化学方法，进行AAP成为6-ACA的转化。
[0090]在一个特定的实施方案中，在存在脱羧酶或能够催化这类转化的其他生物催化剂时，AKP被生物催化地转化成5-FVA，并且5-FVA之后在存在氨基转移酶、氨基酸脱氢酶或能够催化这类转化的其他生物催化剂时被转化成6-ACA。适用于这些反应的脱羧酶可尤其选自上文描述AKP成为5-FVA的生物催化转化时提到的脱羧酶的组。用于转化5-FVA的合适的氨基转移酶或氨基酸脱氢酶可尤其选自上文描述5-FVA成为6-ACA的生物催化转化时描述的这些。
[0091]在一个特定的实施方案中，在存在氨基转移酶、氨基酸脱氢酶或能够催化这类转化的其他生物催化剂时，AKP被生物催化地转化成AAP，并且之后AAP在存在脱羧酶或能够催化这类转化的其他生物催化剂时被转化成6-ACA。
[0092]适用于这些反应的酶可尤其选自下组:上文描述AKP成为AAP的生物催化转化和AAP成为6-ACA的生物催化转化时分别描述的氨基转移酶、氨基酸脱氢酶和脱羧酶。
[0093]用于制备6-ACA的AKP原则上可以通过任何方式获得。例如，AKP可基于H.Jageret al.Chem.Ber.1959，92，2492-2499所述方法获得。可以如下制备AKP:使用乙醇酸钠作为基质，用二乙基草酸酯烷基化环戊酮，将得到的产物在强酸(2M HCl)中回流并例如通过从甲苯中结晶来回收产物。
[0094]还可能从天然来源，例如从产甲烧的Archaea,从Asplenium septentr1nale,或从Hydnocarpus anthelminthica获得AKP。可例如从这种生物或其部分中，例如从Hydnocarpus anthelminthica种子中提取AKP。合适的提取方法可例如基于A.1.Virtanenand A.M.Berg in Acta Chemica Scandinavica 1954,6,1085-1086 中所述方法,其中描述了使用70%乙醇从Asplenium中提取氨基酸和AKP。
[0095]在一个特定的实施方案中，在下述方法中制备AKP，所述方法包括将α-酮戊二酸(AKG)转化成α-酮己二酸(ΑΚΑ)，并将α-酮己二酸转化成α-酮庚二酸。该反应可以由生物催化剂催化。AKG可例如以本领域本身已知的方式，从碳源例如碳水化合物生物催化地制备。
[0096]用于从AKG制备AKP的合适的生物催化剂可尤其选自催化下述反应的生物催化剂: α -酮戊二酸成为α -酮己二酸的C1-延长和/或α -酮己二酸成为α -酮庚二酸的C1-延长。
[0097]在一个特定的实施方案中，AKP的制备由包含以下的生物催化剂催化:
[0098]a.AksA酶或其同源物；
[0099]b.至少一种选自AksD酶、AksE酶、AksD酶同源物和AksE酶同源物的组的酶；和
[0100]c.AksF酶或其同源物。
[0101]一种或多种AksA、AksD> AksE> AksF酶或其同源物可存在于下述生物中，所述生物选自产甲烧古细菌的组，优选地选自Methanococcus、Methanocal dococcus、Methanosarcina、Methanothermobacter、Methanosphaera、Methanopyrus 和Methanobrevibacter 的组。
[0102]在一个特定的实施方案中，催化由α -酮戊二酸(AKG)制备AKP的生物催化剂包含催化α-酮戊二酸转化成α-酮己二酸的酶体系，其中所述酶体系形成赖氨酸生物合成的α-氨基己二酸酯通路的部分。术语“酶体系”在本文中尤其用于能够催化特定转化的单个酶或一组酶。
[0103]从AKG制备AKP包括具有已知或未知中间产物的一个或多个化学反应，例如AKG成为AKA的转化或AKA成为AKP的转化。这类体系可存在于细胞中，或从细胞中分离。酶体系可尤其来自下述生物，所述生物选自酵母、真菌、古细菌和细菌的组，尤其来自 Penicillium、Cephalosporium、Paelicomyces、Trichophytum、Aspergillus、Phanerochaete、Emericella、Ustilago、Schizosaccharomyces、Saccharomyces、Candida、Yarrowia、Pichia、Kluyveromyces、ThermusΛ Deinococcus、Pyrococcus、Sulfolobus、Thermococcus、Methanococcus、MethanocaldococcusΛ Methanosphaera、Methanopyrus、Methanobrevibacterλ Methanosarcina 和 Methanothermobacter 的组。
[0104]在一个特定的实施方案中，催化从α-酮戊二酸制备AKP的生物催化剂包含催化α-酮戊二酸转化成α-酮己二酸的酶体系，其中所述酶体系的至少一种酶源自固氮细菌，所述固氮细菌选自蓝细菌、根瘤菌、Y-变形菌(proteobacteria)和放线菌(actinobacteria)的组，尤其选自 Anabaena、Microcystis、Synechocystis、Rhizobium、Bradyrhizobium、Pseudomonas、Azotobacter、Klebsiella 和 Frankia 的组。
[0105]这些Aks酶的同源物和编码这些酶的基因的例子在下文的表1A和IB中给出。
[0106]表 IA
[0107]
【权利要求】
1.用于制备6-氨基己酸的方法，其中所述6-氨基己酸是使用至少一种生物催化剂从α_酮庚二酸制备的。
2.用于制备6-氨基己酸的方法，其中所述6-氨基己酸是使用至少一种生物催化剂从5-甲酰基戊酸酯制备的。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述生物催化剂包含能够催化转氨基反应和/或还原性氨基化的酶。
4.根据权利要求3的方法，其中所述能够催化转氨基反应和/或还原性氨基化的酶选自氨基转移酶(E.C.2.6.1)和氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1)的组。
5.根据权利要求4的方法，其中所述氨基转移酶或氨基酸脱氢酶选自β-氨基异丁酸酯:α -酮戊二酸酯氨基转移酶、β -丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶、4-氨基-丁酸酯氨基转移酶(EC 2.6.1.19)、L-赖氨酸6-氨基转移酶(EC 2.6.1.36)、2_氨基己二酸酯氨基转移酶(EC 2.6.1.39)、5_氨基戊酸酯氨基转移酶(EC 2.6.1.48)、2_氨基己酸酯氨基转移酶(EC2.6.1.67)、赖氨酸:丙酮酸酯6-氨基转移酶(EC 2.6.1.71)和赖氨酸_6_脱氢酶(EC 1.4.1.18)的组。
6.根据权利要求3、4或5的方法，其中所述酶选自能够催化转氨基反应和/或还原性氨基化的下述酶的组，所述酶来自选自Vibr1 ；Pseudomonas ；Bacillus ；Mercurialis ；Asplenium ；Ceratonia ;哺乳动物；Neurospora ；Escherichia ；Thermus ；Saccharomyces ；Brevibacterium ；Cory nebacterium ；Proteus ；Agrobacterium ；GeobaciI Ius ；Acinetobacter ；Ralstonia ；Salmonella ；Rhodobacter 和 Staphylococcus 组的 生物，尤其来自选自 Bacillus subtilis、Bacillus weihenstephanensis、Rhodobactersphaeroides、 Staphylococcus aureus、 Leg1nella pneumophila、 Nitrosomonaseuropaea、 Neisseria gonorrhoeae、 Pseudomonas syringae、 Rhodopseudomonaspalustris、Vibr1 fluvialis 和 Pseudomonas aeruginosa 组的生物。
7.根据权利要求4-6中任一的方法，其中使用下述氨基转移酶，所述氨基转移酶包含根据 Sequence ID 2、Sequence ID 5、Sequence ID 8、Sequence ID 12、Sequence ID 15、Sequence ID 17、Sequence ID 19、Sequence ID 21、Sequence ID 23、Sequence ID 25、Sequence ID 27、Sequence ID 29、Sequence ID 65、Sequence ID 67、Sequence ID 69 的氨基酸序列或任何这些序列的同源物。
8.根据前述权利要求中任一的方法，其中所述生物催化剂包含能够催化α-酮酸或氨基酸脱羧的酶。
9.根据根据权利要求8的方法，其中能够催化脱羧的所述酶是脱羧酶(E.C.4.1.1)。
10.根据权利要求9的方法，其中所述脱羧酶选自谷氨酸酯脱羧酶(EC4.1.1.15)、二氨基庚二酸酯脱羧酶(EC 4.1.1.20)、天冬氨酸1-脱羧酶(EC 4.1.1.11)、支链α -酮酸脱羧酶、α -酮异戊酸酯脱羧酶、α -酮酮戊二酸脱羧酶、丙酮酸酯脱羧酶(EC 4.1.1.1)和草酰乙酸酯脱羧酶(E.C.4.1.1.3)的组。
11.根据权利要求8、9或10的方法，其中能够催化脱羧的所述酶是来自下述生物或其部分的酶，所述生物选自 Cucurbitaceae ；Saccharomyces ；Candida ；Hansenula ；Kluyveromyces ；Rhizopus ；Neurospora ；Zymomonas ；Escherichia ；Mycobacterium ；Clostridium ；Lactobacillus ；Streptococcus ；Pseudomonas 和 Lactococcus 的组。
12.根据权利要求8-11中任一的方法，其中能够催化脱羧的所述酶包含根据SequenceID 31、Sequence ID 34、Sequence ID 37、Sequence ID40、Sequence ID 43 或Sequence ID46的氨基酸序列或任何这些序列的同源物。
13.根据前述权利要求任一的方法，其中在存在能够催化α-酮酸脱羧的生物催化剂时，α -酮庚二酸被生物催化性转化成5-甲酰基戊酸酯，在存在至少一种氨基供体和至少一种能够催化5-甲酰基戊酸酯的转氨基反应和/或还原性氨基化的生物催化剂时，5-甲酰基戊酸酯被生物催化性转化成6-氨基己酸。
14.根据前述权利要求任一的方法,其中在存在至少一种氨基供体和至少一种能够催化α-酮庚二酸的转氨基反应和/或还原性氨基化的生物催化剂时，α-酮庚二酸被生物催化性转化成α-氨基庚二酸，从而形成α-氨基庚二酸，并且在存在能够催化氨基酸脱羧的生物催化剂时α -氨基庚二酸被生物催化性转化成6-氨基己酸。
15.根据前述权利要求任一的方法，其中所述α-酮庚二酸得自天然来源。
16.用于制备己内酰胺的方法，所述方法包括:环化通过根据前述权利要求任一的方法制备的6-氨基己酸，从而形成己内酰胺。
17.重组宿主细胞，所述细胞包含编码具有α-酮庚二酸脱羧酶活性的酶的核酸序列，和/或编码具有5-甲酰基戊酸酯氨基转移酶活性的酶的核酸序列。
18.根据权利要求17的重组宿主细胞，所述细胞包含编码具有5-甲酰基戊酸酯氨基转移酶的酶的核酸序列，所述酶包含根据Sequence ID 2、Sequence ID 5、Sequence ID 8、Sequence ID 65、Sequence ID 67、Sequence ID 69 的氛基酸序列或其同源物。
19.根据权利要求17或18的重组宿主细胞，所述细胞包含编码具有α-酮庚二酸脱羧酶活性的酶的核酸序列，所述酶包含根据Sequence ID31、Sequence ID 34、Sequence ID37、Sequence ID 40、Sequence ID 43或Sequence ID 46的氨基酸序列或任何这些序列的同源物。
20.重组宿主细胞，所述宿主细胞包含编码具有α-酮庚二酸氨基转移酶活性或α -酮庚二酸脱氢酶活性的酶的核酸序列，和/或编码具有α -氨基庚二酸脱羧酶活性的酶的核酸序列。
21.根据权利要求20的重组宿主细胞，其中所述生物催化剂包含编码下述氨基转移酶的核酸序列，所述氨基转移酶包含根据Sequence ID 2、Sequence ID 8、Sequence ID 12、Sequence ID 15、Sequence ID 17、Sequence ID 19、Sequence ID 21、Sequence ID 23、Sequence ID 25、Sequence ID 27、Sequence ID 29 的氛基酸序列或其同源物。
22.根据权利要求17-21任一的重组宿主细胞，所述细胞包含编码一种或多种下述生物催化剂的一种或多种核酸序列，所述生物催化剂能够催化从α-酮戊二酸制备α-酮庚二酸中的至少一个反应步骤。
23.根据权利要求17-22中任一的重组宿主细胞，其中所述宿主细胞选自Aspergillus、Penici 11ium、Saccharomyces、Kluyveromyces、Pichia、Candida、Hansenula、Bacillus、Corynebacterium 和 Escherichia 的组。
24.根据权利要求17-23中任一的微生物，所述微生物包含选自下述序列组的核酸序列，所述序列由选自 Sequence ID K Sequence ID 3、Sequence ID 4、Sequence ID 6、Sequence ID 7、Sequence ID 11、Sequence ID 13、Sequence ID 14、Sequence ID 16、Sequence ID 18、Sequence ID20、Sequence ID 22、SequenceID24、SequenceID 26、Sequence ID 28、Sequence ID 30、Sequence ID 32、SequenceID33、SequenceID 35、Sequence ID 36、Sequence ID 38、Sequence ID 39、SequenceID41、SequenceID 42、Sequence ID 44、Sequence ID 45、Sequence ID 47、SequenceID64、SequenceID 66、Sequence ID 68及其功能性类似物的组的任何序列表示。
25.多核苷酸，其包含选自不于 Sequence ID 3、SequenceID 6、SequenceID 13、Sequence ID 32、Sequence ID 35、Sequence ID 38、SequenceID41、SequenceID 44、Sequence ID 47中的序列及其功能性类似物的组的核酸序列。
【文档编号】C12N1/15GK104178532SQ201410274106
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2009年3月11日 优先权日:2008年3月11日
【发明者】比托纳拉·凯萨琳娜·拉伊马克斯-弗兰肯, 马丁·斯库尔曼, 埃克斯勒·克里斯多佛·特里弗泽, 斯蒂法恩·马莉亚·安德勒·德威尔德曼 申请人:基因组股份公司