醛脱氢酶突变体及其在制备5-羟甲基-2-呋喃甲酸中的应用

本发明属于生物，具体涉及醛脱氢酶突变体及其在制备5-羟甲基-2-呋喃甲酸中的应用。

背景技术：

1、随着化石资源的日益匮乏和环境问题的加剧，近年来生物基能源和平台化合物的开发与利用越来越受到人们的关注。5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural，hmf)是一个重要的生物基平台化合物，位居美国能源部宣布的“top10+4”平台化合物之列。该生物基平台化合物可以通过碳水化合物脱水制备得到。5-羟甲基糠醛分子中有多个活性基团如羟基、醛基等，经化学修饰可转化为各种高附加值中间体。这些hmf衍生物都是重要的合成中间体，在医药、能源和高分子等领域具有重要的应用价值。当前，化学催化仍是5-羟甲基糠醛高值化转化的主流方法。化学法通常以重金属为催化剂，环境不友好。部分化学催化剂选择性不理想，易产生副产物，影响后续目标产物分离纯化。生物催化具有诸多优势，如反应条件温和、选择性高、工艺简单、无需利用有毒溶剂和催化剂，环境友好。

2、现有技术中，将5-羟甲基糠醛氧化为5-羟甲基-2-呋喃甲酸(5-methoxymethyl-2-furancarboxylic acid，hmfca)酶类，存在不能耐受较高的5-羟甲基糠醛浓度和催化效率较低的问题，限制了酶法转化5-羟甲基糠醛的工业应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种醛脱氢酶突变基因，该基因编码的醛脱氢酶能耐受较高的hmf浓度、催化效率较高。

2、本发明的目的采用如下技术方案实现：

3、一种醛脱氢酶突变体，是将核苷酸序列如seq id no：2所示的醛脱氢酶第172位的氨基酸残基突变为精氨酸后所得的突变体

4、本发明还提供所述突变体的编码基因。

5、本发明还提供包含所述编码基因的重组表达载体、基因工程菌。

6、本发明还提供所述重组表达载体、基因工程菌在制备5-羟甲基-2-呋喃甲酸中的应用。

7、在本发明中，采用所述基因工程菌的静息细胞催化5-羟甲基糠醛制备5-羟甲基-2-呋喃甲酸。

8、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过蛋白质分子改造，显著提高了来自铜绿假单胞菌(pseudomonas aeruginosa)pc-1的醛脱氢酶在e.coli bl21(de3)中全细胞转化hmf的效率，在100mm hmf浓度下，突变体转化效率是野生型醛脱氢酶的175％，具有很大的工业应用前景。

技术特征：

1.一种醛脱氢酶突变体，其特征在于是将序列如seq id no：2所示的醛脱氢酶第172位的氨基酸残基突变为精氨酸后所得的突变体。

2.权利要求1所述突变体的编码基因。

3.包含权利求2所述编码基因的重组表达载体、基因工程菌。

4.权利要求3所述重组表达载体、基因工程菌在制备5-羟甲基-2-呋喃甲酸中的应用。

5.根据权利要求4所述应用，其特征在于采用所述基因工程菌的静息细胞催化5-羟甲基糠醛制备5-羟甲基-2-呋喃甲酸。

技术总结
本发明提供醛脱氢酶突变体及其在制备5‑羟甲基‑2‑呋喃甲酸中的应用，属于生物技术领域。该醛脱氢酶突变体，是将核苷酸序列如SEQ ID NO：2所示的醛脱氢酶第172位的氨基酸残基突变为精氨酸后所得的突变体。本发明还提供包含所述编码基因的重组表达载体、基因工程菌及其在制备5‑羟甲基‑2‑呋喃甲酸中的应用。本发明通过蛋白质分子改造，显著提高了来自铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）PC‑1的醛脱氢酶在E.coli BL21(DE3)中全细胞转化HMF的效率，在100 mM HMF浓度下，突变体转化效率是野生型醛脱氢酶的175%，具有很大的工业应用前景。

技术研发人员：李冰峰,常思源
受保护的技术使用者：南京科技职业学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11