RU2014136162A

RU2014136162A - Способ ферментной регенерации окислительно-восстановительных кофакторов

Info

Publication number: RU2014136162A
Application number: RU2014136162A
Authority: RU
Inventors: Ортвин Эртль; Николе ШТАУНИГ; Марта СУТ; Бернд Майер
Original assignee: Анникки Гмбх
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2016-03-27
Also published as: PL2812439T3; SA113340270B1; CN104136620A; JP6329086B2; HUE044690T2; MY172493A; BR112014019287B1; WO2013117584A1; MX2014009455A; EP2812439A1; EP2812439B1; CA2862384C; AU2013218042B2; LT2812439T; KR102022137B1; CA2862384A1; US10370691B2; US20190323051A1; US11339415B2; SG11201404614XA

Abstract

1. Способ ферментной регенерации окислительно-восстановительных кофакторов NAD/NADH и/или, в частности, и NADP/NADPH в совместной реакции, в котором в результате по меньшей мере двух катализируемых ферментами окислительно-восстановительных реакций, протекающих в одной реакционной массе, (реакций образования продукта) один из двух окислительно-восстановительных кофакторов накапливается в восстановленной форме, а другой, соответственно, в окисленной форме, отличающийся тем, чтоа) в реакции регенерации, при которой восстановленный кофактор преобразуется в исходную окисленную форму, восстанавливают кислород или соединение общей формулыгде R- линейная или разветвленная (С-С)-алкильная группа или (С-С)-карбоксиалкильная группа, аb) в реакции регенерации, при которой окисленный кофактор преобразуется в исходную восстановленную форму, окисляют (С-С)-циклоалканол или соединение общей формулыгде Rи Rнезависимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н, (C-С) алкил, где алкил является линейным или разветвленным, (C-С) алкенил, где алкенил является линейным или разветвленным и содержит от одной до трех двойных связей, арил, в частности, С-Сарил, карбоксил, или (С-С) карбоксиалкил, в частности, также циклоалкил, например, С-Cциклоалкил.2. Способ по п. 1 ферментной регенерации окислительно-восстановительных кофакторов NAD/NADH и/или, в частности, и NADP/NADPH в совместной реакции, в котором в результате по меньшей мере двух катализируемых ферментами окислительно-восстановительных реакций, протекающих в той же реакционной массе, (= реакций образования продукта) один из двух окислительно-восстановительных кофакторов накапливается в восстановленной форме, а другой, соответственно, в окисленн

Claims

1. Способ ферментной регенерации окислительно-восстановительных кофакторов NAD⁺/NADH и/или, в частности, и NADP⁺/NADPH в совместной реакции, в котором в результате по меньшей мере двух катализируемых ферментами окислительно-восстановительных реакций, протекающих в одной реакционной массе, (реакций образования продукта) один из двух окислительно-восстановительных кофакторов накапливается в восстановленной форме, а другой, соответственно, в окисленной форме, отличающийся тем, что

а) в реакции регенерации, при которой восстановленный кофактор преобразуется в исходную окисленную форму, восстанавливают кислород или соединение общей формулы

где R₁ - линейная или разветвленная (С₁-С₄)-алкильная группа или (С₁-С₄)-карбоксиалкильная группа, а

b) в реакции регенерации, при которой окисленный кофактор преобразуется в исходную восстановленную форму, окисляют (С₄-С₈)-циклоалканол или соединение общей формулы

где R₂ и R₃ независимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н, (C₁-С₆) алкил, где алкил является линейным или разветвленным, (C₁-С₆) алкенил, где алкенил является линейным или разветвленным и содержит от одной до трех двойных связей, арил, в частности, С₆-С₁₂ арил, карбоксил, или (С₁-С₄) карбоксиалкил, в частности, также циклоалкил, например, С₃-C₈ циклоалкил.

2. Способ по п. 1 ферментной регенерации окислительно-восстановительных кофакторов NAD⁺/NADH и/или, в частности, и NADP⁺/NADPH в совместной реакции, в котором в результате по меньшей мере двух катализируемых ферментами окислительно-восстановительных реакций, протекающих в той же реакционной массе, (= реакций образования продукта) один из двух окислительно-восстановительных кофакторов накапливается в восстановленной форме, а другой, соответственно, в окисленной форме, отличающийся тем, что

а) при регенерации окисленного кофактора восстанавливают соединение общей формулы

где R₁ - замещенная или незамещенная С1-С4 алкильная группа, а

b) при регенерации восстановленного кофактора окисляют соединение общей формулы

где R₂ и R₃ независимо друг от друга выбраны из группы, включающей

1) -Н,

2) -(C₁-С₆) алкил, где алкил является линейным или разветвленным,

3) -(C₁-С₆) алкенил, где алкенил является линейным или разветвленным и выборочно содержит от одной до трех двойных связей,

4) -циклоалкил, в частности, С₃-C₈ циклоалкил,

5) -арил, в частности, С₆-С₁₂ арил,

6) -(С₁-С₄) карбоксиалкил, а в случае, если соединение формулы I является пируватом, выборочно, также карбоксил.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что R₂ и R₃ независимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н, (C₁-С₆) алкил, где алкил является линейным или разветвленным, (C₁-С₆) алкенил, где алкенил является линейным или разветвленным и содержит от одной до трех двойных связей, арил, в частности, С₆-С₁₂ арил, карбоксил или (С₁-С₄) карбоксиалкил.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что окислительная реакция (реакции) и восстановительная реакция (реакции) протекают на одном и том же субстрате (основной молекулярной цепи).

5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что окислительная реакция (реакции) и восстановительная реакция (реакции) протекают хронологически параллельно.

6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что при реакции регенерации, в которой окисленный кофактор преобразуется в исходную восстановленную форму, 2-пропанол окисляют до ацетона с помощью спиртовой дегидрогеназы.

7. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что при реакции регенерации, в которой восстановленный кофактор преобразуется в исходную окисленную форму, пируват восстанавливают до лактата с помощью лактат-дегидрогеназы.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что при реакции регенерации, в которой окисленный кофактор преобразуется в исходную восстановленную форму, малат окисляют до пирувата и СО₂ с помощью малат-дегидроненазы.

9. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что его используют для проведения по меньшей мере одной окислительной реакции и по меньшей мере одной восстановительной реакции соответственно в той же реакционной массе на соединениях общей формулы

где R₄ - водород, метильная группа, гидроксигруппа или оксогруппа,

R₅ - водород, гидроксигруппа, оксогруппа или метильная группа,

R₆ - водород или гидроксигруппа,

R₇ - водород, -COR₁₃, где R₁₃ - С₁-С₄ алкильная группа, незамещенная или замещенная гидроксигруппой, или С₁-С₄ карбоксиалкильная группа, замещенная, в частности, гидроксигруппой или незамещенная,

или R₆ и R₇ вместе представляют собой оксогруппу,

R₈ - водород, метильная группа, гидроксигруппа или оксогруппа,

R₉ - водород, метильная группа, гидроксигруппа или оксогруппа,

R₁₀ - водород, метильная группа или галоген,

R₁₁ - водород, метильная группа, гидроксигруппа, оксогруппа или галоген, а

R₁₂ - водород, гидроксигруппа, оксогруппа или метильная группа, где структурный элемент

означает бензольное кольцо или кольцо, содержащее 6 атомов углерода и 0, 1 или 2 С-С-двойные связи; причем субстрат (субстраты) предпочтительно присутствуют в концентрации <5 мас. % в реакционной массе для восстановительной реакции (реакций), связанных с образованием целевого продукта.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что его используют для конверсии дегидроэпиандростерона (DHEA) формулы

в тестостерон формулы

11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что его используют для ферментной эпимеризации 3α,7α-дигидрокси-5β-холановой кислоты (хенодеоксихолевой кислоты) формулы

в кетолитохолевую кислоту формулы

путем окисления

и в стереоизомерное гидроксисоединение 3α,7β-дигидрокси-5β-холановую кислоту (урсодеоксихолевую кислоту) формулы

путем последующего восстановления,

с использованием двух противоположно стереоспецифичных гидроксистероидных дегидрогеназ, в частности, где окислительную реакцию катализируют 7α-гидроксистероидной дегидронегазой из E.coli; и/или восстановительную реакцию катализируют 7β-гидроксистероидной дегидрогеназой из Ruminococcus torques.

12. Способ по п. 9, отличающийся тем, что его используют для ферментной эпимеризации 3α,7α,12α-тригидрокси-5β-холановой кислоты (холевой кислоты) формулы

либо А) путем окисления с получением 3α,7α-дигидрокси-12-оксо-5β-холановой кислоты (12-оксо-CDC) формулы

которая далее реагирует с получсением 3α-гидрокси-7,12-диоксо-5β-холановой кислоты (12-оксо-KLC) формулы

и последующего восстановления до стереоизомерного гидроксисоединения 3α,7β-дигидрокси-12-оксо-5β-холановой кислоты (12-кето-урсодеоксихолевой кислоты) формулы

либо В) путем окисления с получением 3α,12α-дигидрокси-7-оксо-5β-холановой кислоты формулы

с последующим ферментным окислением до 3α-гидрокси-7,12-диоксо-5β-холановой кислоты (12-оксо-KLC) формулы XI и последующим восстановлением до стереоизомерного гидроксисоединения 3α,7β-дигидрокси-12-оксо-5β-холановой кислоты (12-кето-урсодеоксихолевой кислоты) формулы XII,

либо С) путем окисления с получением 3α,12α-дигидрокси-7-оксо-5β-холановой кислоты формулы XIII с последующим ферментным восстановлением до 3α,7β,12α-тригидрокси-5β-холановой кислоты формулы

и последующего окисления до стереоизомерного гидроксисоединения 3α,7β-дигидрокси-12-оксо-5β-холановой кислоты (12-кето-урсодеоксихолевой кислоты) формулы XII;

с использованием 3 стереоспецифичных гидроксистероидных дегидрогеназ, из которых 2 обладают противоположной стереоспецифичностью.

13. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что его используют для изомеризации С₅- или С₆-сахаров, в частности, для изомеризации глюкозы путем восстановления сорбитом и последующего окисления до фруктозы.

14. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что субстрат (субстраты) для окислительной реакции (реакций), связанных с получением продукта, вводят в реакционную массу в концентрации по меньшей мере 5 мас. % и более, предпочтительно 7 мас. % и более, особенно предпочтительно 9 мас. % и более.

15. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в реакциях получения продукта в целом достигается конверсия ≥70%, в частности ≥90%.