RU2014101340A - Способы получения карбамоилфосфата и мочевины - Google Patents

Способы получения карбамоилфосфата и мочевины Download PDF

Info

Publication number
RU2014101340A
RU2014101340A RU2014101340/10A RU2014101340A RU2014101340A RU 2014101340 A RU2014101340 A RU 2014101340A RU 2014101340/10 A RU2014101340/10 A RU 2014101340/10A RU 2014101340 A RU2014101340 A RU 2014101340A RU 2014101340 A RU2014101340 A RU 2014101340A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
paragraphs
carbamate kinase
carbamate
seq
carbamoyl phosphate
Prior art date
Application number
RU2014101340/10A
Other languages
English (en)
Inventor
Джеймс Эдвард ХЕННЕССИ
Эми ФИЛБРУК
Дэниел Майлз БАРТКУС
Кристофер Джон ИСТОН
Колин Скотт
Джон Г. ОУКСХОТТ
Хие-Киунг КИМ
Мелиса Джейн ЛЭТТЕР
Original Assignee
Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн
Грейнз Рисерч Энд Дивелопмент Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн, Грейнз Рисерч Энд Дивелопмент Корпорейшн filed Critical Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн
Publication of RU2014101340A publication Critical patent/RU2014101340A/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10—Transferases (2.)
    • C12N9/12—Transferases (2.) transferring phosphorus containing groups, e.g. kinases (2.7)
    • C12N9/1217—Phosphotransferases with a carboxyl group as acceptor (2.7.2)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C02F3/342—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used characterised by the enzymes used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10—Transferases (2.)
    • C12N9/1085—Transferases (2.) transferring alkyl or aryl groups other than methyl groups (2.5)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/02—Amides, e.g. chloramphenicol or polyamides; Imides or polyimides; Urethanes, i.e. compounds comprising N-C=O structural element or polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/10—Citrulline; Arginine; Ornithine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/26—Preparation of nitrogen-containing carbohydrates
    • C12P19/28—N-glycosides
    • C12P19/38—Nucleosides
    • C12P19/385—Pyrimidine nucleosides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P3/00—Preparation of elements or inorganic compounds except carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y205/00—Transferases transferring alkyl or aryl groups, other than methyl groups (2.5)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y207/00—Transferases transferring phosphorus-containing groups (2.7)
    • C12Y207/02—Phosphotransferases with a carboxy group as acceptor (2.7.2)
    • C12Y207/02002—Carbamate kinase (2.7.2.2)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Cosmetics (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

1. Способ получения карбамоилфосфата, включающий осуществление реакции аммиака, АТФ, бикарбоната и CO, или его гидратированной формы, в смеси в присутствии карбаматкиназы, причем аммиак и CO, или его гидратированная форма, превращаются в карбамат в химической реакции, а карбамат и АТФ превращаются в карбамоилфосфат в реакции, катализируемой ферментом - карбаматкиназой, и причем pH смеси составляет от приблизительно 8 до приблизительно 12.2. Способ по п. 1, в котором pH составляет от приблизительно 9 до приблизительно 11, от приблизительно 9,25 до приблизительно 11,25, от приблизительно 10,25 до приблизительно 11,25 или от приблизительно 10,5 до приблизительно 11,5.3. Способ по п. 2, в котором карбаматкиназа происходит из гипертермофильной бактерии или представляет собой ее биологически активный мутант.4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором карбаматкиназа включаетa) аминокислотную последовательность, определенную как любая из SEQ ID NO: 1-9,b) аминокислотную последовательность, которая идентична на по меньшей мере 50% любой одной или более из SEQ ID NO: 1-9, и/илиc) биологически активный фрагмент a) или b).5. Способ по п. 4, в котором карбаматкиназа включаетa) аминокислотную последовательность, определенную как любая из SEQ ID NO: 4-9,b) аминокислотную последовательность, которая идентична на по меньшей мере 50% любой одной или более из SEQ ID NO: 4-9, и/илиc) биологически активный фрагмент a) или b).6. Способ по любому из пп. 2, 3 или 5, в котором температура составляет от приблизительно 10˚C до приблизительно 100˚C.7. Способ по любому из пп. 2, 3 или 5, в котором при pH 11 карбаматкиназа в концентрации 0,5 мкМ образует по меньшей мере 0,5 мкмоль/мин/мг АДФ после инкубации в течение тридцати

Claims (41)

1. Способ получения карбамоилфосфата, включающий осуществление реакции аммиака, АТФ, бикарбоната и CO2, или его гидратированной формы, в смеси в присутствии карбаматкиназы, причем аммиак и CO2, или его гидратированная форма, превращаются в карбамат в химической реакции, а карбамат и АТФ превращаются в карбамоилфосфат в реакции, катализируемой ферментом - карбаматкиназой, и причем pH смеси составляет от приблизительно 8 до приблизительно 12.
2. Способ по п. 1, в котором pH составляет от приблизительно 9 до приблизительно 11, от приблизительно 9,25 до приблизительно 11,25, от приблизительно 10,25 до приблизительно 11,25 или от приблизительно 10,5 до приблизительно 11,5.
3. Способ по п. 2, в котором карбаматкиназа происходит из гипертермофильной бактерии или представляет собой ее биологически активный мутант.
4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором карбаматкиназа включает
a) аминокислотную последовательность, определенную как любая из SEQ ID NO: 1-9,
b) аминокислотную последовательность, которая идентична на по меньшей мере 50% любой одной или более из SEQ ID NO: 1-9, и/или
c) биологически активный фрагмент a) или b).
5. Способ по п. 4, в котором карбаматкиназа включает
a) аминокислотную последовательность, определенную как любая из SEQ ID NO: 4-9,
b) аминокислотную последовательность, которая идентична на по меньшей мере 50% любой одной или более из SEQ ID NO: 4-9, и/или
c) биологически активный фрагмент a) или b).
6. Способ по любому из пп. 2, 3 или 5, в котором температура составляет от приблизительно 10˚C до приблизительно 100˚C.
7. Способ по любому из пп. 2, 3 или 5, в котором при pH 11 карбаматкиназа в концентрации 0,5 мкМ образует по меньшей мере 0,5 мкмоль/мин/мг АДФ после инкубации в течение тридцати минут в NaHCO3 (0,2 M), АТФ (10 мМ) и 20 мМ NH4OH при 40˚C.
8. Способ по любому из пп. 2, 3 или 5, в котором при pH 11,5 карбаматкиназа в концентрации 0,5 мкМ образует по меньшей мере 0,25 мкмоль/мин/мг АДФ после инкубации в течение тридцати минут в NaHCO3 (0,2 M), АТФ (10 мМ) и 20 мМ NH4OH при 40˚C.
9. Способ по п. 1, в котором pH составляет от приблизительно 9 до приблизительно 10,5 или от приблизительно 9,5 до приблизительно 10,5.
10. Способ по п. 9, в котором карбаматкиназа происходит из термофильной бактерии или представляет собой ее биологически активный мутант.
11. Способ по п. 9 или 10, в котором карбаматкиназа включает
a) аминокислотную последовательность, определенную как любая из SEQ ID NO: 28-35,
b) аминокислотную последовательность, которая идентична на
по меньшей мере 50% любой одной или более из SEQ ID NO: 28-35, и/или
c) биологически активный фрагмент a) или b).
12. Способ по любому из пп. 9 или 10, в котором при pH 10,5 карбаматкиназа в концентрации 0,5 мкМ образует по меньшей мере 0,6 мкмоль/мин/мг АДФ после инкубации в течение тридцати минут в NaHCO3 (0,2 M), АТФ (10 мМ) и 200 мМ NH4OH при 40˚C.
13. Способ по любому из пп. 9 или 10, в котором температура составляет от приблизительно 10˚C до приблизительно 60˚C.
14. Способ по любому из пп. 1, 2, 3, 5, 9 или 10, в котором температура составляет от приблизительно 20˚C до приблизительно 30˚C.
15. Способ по любому из пп. 1, 2, 3, 5, 9 или 10, в котором карбаматкиназа сохраняет по меньшей мере приблизительно 50%, по меньшей мере приблизительно 60%, по меньшей мере приблизительно 70% или по меньшей мере приблизительно 80% своей активности после хранения в течение 1 года при 4˚C и/или хранения в течение 60 часов при 40˚C.
16. Способ по любому из пп. 1, 2, 3, 5, 9 или 10, в котором давление составляет от приблизительно 0 до приблизительно 10 атм.
17. Способ по любому из пп. 1, 2, 3, 5, 9 или 10, который выполняют в системе непрерывного действия.
18. Способ по любому из пп. 1, 2, 3, 5, 9 или 10, в котором карбаматкиназа иммобилизована на твердом носителе.
19. Способ по любому из пп. 1, 2, 3, 5, 9 или 10, в котором источником аммиака являются отходы.
20. Способ по любому из пп. 1, 2, 3, 5, 9 или 10, в котором дополнительно получают один или оба из цианата и циановой кислоты путем разложения по меньшей мере некоторого количества карбамоилфосфата.
21. Способ получения соединения из карбамоилфосфата, который включает
i) выполнение способа по любому из пп. 1-20 для получения карбамоилфосфата и
ii) выполнение одной или более дополнительных реакций для получения соединения.
22. Способ по п. 21, в котором соединением является мочевина, и стадия ii) включает осуществление реакции карбамоилфосфата, образованного за счет стадии i), с аммиаком для получения мочевины через промежуточный продукт, который представляет собой один или оба из цианата и циановой кислоты.
23. Способ по п. 22, в котором стадию ii) выполняют при температуре, составляющей по меньшей мере приблизительно 90˚C, или от приблизительно 90˚C до приблизительно 100˚C.
24. Способ по п. 21, который включает
i) выполнение способа по любому из пп. 1-20 с помощью карбаматкиназы, иммобилизованной на твердом носителе,
ii) отделение карбамоилфосфата, образованного с помощью стадии i), от твердого носителя,
iii) связывание карбамоилфосфата со смолой, и
iv) промывку смолы в растворе, включающем аммиак, для
превращения карбамоилфосфата через промежуточный продукт, который представляет собой один или оба из цианата и циановой кислоты, в мочевину.
25. Способ по п. 24, в котором стадию iv) выполняют при температуре, составляющей от приблизительно 90˚C до приблизительно 100˚C.
26. Способ по п. 21, в котором соединением является промежуточный элемент орнитинового цикла, выбираемый из цитруллина, аргининосукцината, аргинина, орнитина и комбинации из двух или более указанных соединений.
27. Способ по п. 21, который включает выполнение способа по п. 20 для получения одного или обоих из цианата и циановой кислоты и осуществление реакции цианата и/или циановой кислоты с нуклеофильным реагентом.
28. Способ по п. 21 или 27, в котором соединением является пиримидин.
29. Способ по п. 28, в котором пиримидином является урацил, цитозин или тимин, или его производное с одной, двумя или тремя фосфатными группами.
30. Способ по любому из пп. 21-23 или 26, 27 или 29, который выполняют в одном сосуде.
31. Способ уменьшения концентрации аммиака в отходах, включающий выполнение способа по любому из пп. 1-30.
32. Способ по п. 31, в котором отходы находятся в воде.
33. Выделенный и/или экзогенный полинуклеотид, кодирующий карбаматкиназу, причем полинуклеотид включает последовательность нуклеотидов, определенную как любая из SEQ ID NO: 10, 12, 14,
16, 18, 20, 22, 24, 26 или 36-43.
34. Полинуклеотид по п. 33, который функционально связан с промотором, способным к регулированию экспрессии полинуклеотида в клетке.
35. Вектор, включающий полинуклеотид по п. 33 или 34.
36. Клетка-хозяин, включающая полинуклеотид по п. 33 или 34 и/или вектор по п. 35.
37. Клетка-хозяин по п. 36, которая представляет собой бактериальную клетку, дрожжевую клетку или клетку растения.
38. Способ продуцирования карбаматкиназы, включающий культивирование клетки-хозяина по п. 36 или 37 или ее экстракта, включающей полинуклеотид или вектор по п. 35, в условиях, делающих возможной экспрессию полинуклеотида, кодирующего карбаматкиназу.
39. Карбамоилфосфат, полученный с использованием способа по любому из пп. 1-20.
40. Соединение, полученное с использованием способа по любому из пп. 21-32.
41. Соединение по п. 40, которое представляет собой мочевину, цитруллин, аргининосукцинат, аргинин, орнитин или пиримидин.
RU2014101340/10A 2011-06-17 2012-06-15 Способы получения карбамоилфосфата и мочевины RU2014101340A (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161498395P 2011-06-17 2011-06-17
US61/498,395 2011-06-17
PCT/AU2012/000691 WO2012171070A1 (en) 2011-06-17 2012-06-15 Methods of producing carbamoyl phosphate and urea

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2014101340A true RU2014101340A (ru) 2015-07-27

Family

ID=47356432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014101340/10A RU2014101340A (ru) 2011-06-17 2012-06-15 Способы получения карбамоилфосфата и мочевины

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20140377815A1 (ru)
EP (1) EP2721168A4 (ru)
JP (1) JP2014521309A (ru)
KR (1) KR20140063569A (ru)
CN (1) CN103930559A (ru)
AU (1) AU2012269733A1 (ru)
CA (1) CA2839445A1 (ru)
IN (1) IN2014CN00344A (ru)
MX (1) MX2013014939A (ru)
RU (1) RU2014101340A (ru)
WO (1) WO2012171070A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180060551A1 (en) * 2016-08-23 2018-03-01 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Using gas chromatography for authentication, advertisements, and therapies
US11667527B2 (en) * 2019-07-08 2023-06-06 A.Y. Laboratories Ltd. Process for producing a solution of ammonium carbamate
JP2021101622A (ja) * 2019-12-24 2021-07-15 株式会社日立製作所 タンパク質を耐熱化するための方法
CN115948316B (zh) * 2022-12-13 2024-03-22 四川大学 一种提升乳酸菌耐酸性的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20140377815A1 (en) 2014-12-25
JP2014521309A (ja) 2014-08-28
KR20140063569A (ko) 2014-05-27
AU2012269733A1 (en) 2014-02-13
EP2721168A1 (en) 2014-04-23
CA2839445A1 (en) 2012-12-20
CN103930559A (zh) 2014-07-16
MX2013014939A (es) 2015-05-11
EP2721168A4 (en) 2015-06-10
IN2014CN00344A (ru) 2015-04-03
WO2012171070A1 (en) 2012-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Littlechild Enzymes from extreme environments and their industrial applications
Mitsukura et al. Asymmetric synthesis of chiral cyclic amine from cyclic imine by bacterial whole-cell catalyst of enantioselective imine reductase
Chen et al. Unexpected competitiveness of Methanosaeta populations at elevated acetate concentrations in methanogenic treatment of animal wastewater
RU2014101340A (ru) Способы получения карбамоилфосфата и мочевины
Cantera et al. Valorization of CH4 emissions into high-added-value products: Assessing the production of ectoine coupled with CH4 abatement
JP2017511141A5 (ru)
Song et al. Intensification of a novel absorption-microalgae hybrid CO2 utilization process via fed-batch mode optimization
Zhu et al. Effect of H2 addition on the microbial community structure of a mesophilic anaerobic digestion system
CN110195089A (zh) 烟酰胺单核苷酸及其制备方法
Yang et al. Formate-dependent microbial conversion of CO2 and the dominant pathways of methanogenesis in production water of high-temperature oil reservoirs amended with bicarbonate
WO2011110056A1 (zh) 一种微生物生产环腺苷酸的方法
Owusu-Agyeman et al. A pilot-scale study of granule-based anaerobic reactors for biogas recovery from municipal wastewater under sub-mesophilic conditions
Zhang et al. Answers to the carbon–phosphorus lyase conundrum
Wang et al. Combination of complex adsorption and anammox for nitric oxide removal
CN107119084A (zh) 一种利用转氨酶和乙烯合成酶生产l‑草铵膦的方法
Zhang et al. Genetic engineering for biohydrogen production from microalgae
Speda et al. Applying theories of microbial metabolism for induction of targeted enzyme activity in a methanogenic microbial community at a metabolic steady state
EP3956461A1 (en) Methanation method in a bioreactor under continuous cell-retention conditions
CN101285085B (zh) 一种利用整细胞催化合成腺苷甲硫氨酸的方法
CN105264081A (zh) 通过生产蚁酸(甲酸)储存气态氢的方法
Kita et al. Expression of biocatalysts and their use in monomer synthesis for biodegradable polymers from acetone and CO 2
Bose et al. Carbonic anhydrases of extremophilic microbes and their applicability in mitigating global warming through carbon sequestration
Ali et al. Biohydrogen production from microalgae of Chlorella sp
Tyagi et al. Microbial transformation of methane to biofuels and biomaterials
FI123751B (en) PROCEDURE FOR TREATING BIOLOGICAL MATERIAL

Legal Events

Date Code Title Description
FA93 Acknowledgement of application withdrawn (no request for examination)

Effective date: 20150616