多酶级联反应催化γ-丁内酯生成1，4-丁二醇

作者：郭艺鸣; 姜君逸; 潘学玮; 张显; 徐美娟; 杨套伟^*; 饶志明

来源：应用与环境生物学报, 2023, 1-16.

DOI：10.19675/j.cnki.1006-687x.2022.12005

• 多酶级联转化
• 辅酶循环再生
• γ-丁内酯
• 1
• 4-丁二醇

1，4-丁二醇是一种重要的化学品中间体，已被列入NICNAS高价值量工业化学品清单(HVICL)。随着1，4-丁二醇的全球市场需求量不断增加，利用微生物法合成1，4-丁二醇已成为关注热点。基于多酶级联催化构建了一条以γ-丁内酯为底物合成1，4-丁二醇的路径，首先通过己内酯水解酶(ChnC)将γ-丁内酯水解为4-羟基丁酸，接着在羧酸还原酶(Car)的作用下，将4-羟基丁酸还原成4-羟基丁醛，随后，利用醇脱氢酶(YqhD)将4-羟基丁醛进一步还原生成1，4-丁二醇；同时通过引入了甲酸脱氢酶(FDH)构建了NADH/NAD+ 辅酶循环再生系统。最后对底物添加浓度、催化温度、pH和多酶添加比例进行了优化。综合3种酶的最适反应条件优化之后，在30 ℃、pH 7.0、酶活力添加比例为1: 3: 2的优化条件下，以5 g/L γ-丁内酯为底物，1，4-丁二醇产量达到2.41 g/L，摩尔转化率为46.1%，与优化前相比分别提高了375.46%和374.79%。最后，通过底物补加实验，1，4-丁二醇的合成量最高达到6.31 g/L，摩尔转化率最高达到67.3%。本研究基于新设计的1，4-丁二醇多酶级联催化路径，实现了1，4-丁二醇酶法合成，结果有望为酶催化合成1，4-丁二醇及其高附加值衍生的产品提供一种新的思路。(图12表2参41)

• 单位
  工业生物技术教育部重点实验室; 江南大学; 生物工程学院