簡(jiǎn)介

5-氨基戊酸是一種重要的C5平臺(tái)化合物，既可用于尼龍材料的生產(chǎn)，也可作為5-羥基戊酸、戊二酸、1，5-戊二醇等醫(yī)藥材料的合成前體。因此探索將我國(guó)產(chǎn)能過(guò)剩的賴(lài)氨酸生物轉(zhuǎn)化為5-氨基戊酸對(duì)于促進(jìn)賴(lài)氨酸產(chǎn)業(yè)鏈延伸，實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有積極意義。目前賴(lài)氨酸到5-氨基戊酸的生物轉(zhuǎn)化途徑有兩種:一是將賴(lài)氨酸通過(guò)氧化酶LAAO脫氨，然后經(jīng)非酶促反應(yīng)脫羧生成5-氨基戊酸，但該途徑受H2O2濃度的限制且LAAO存在翻譯后修飾的問(wèn)題;二是在單加氧酶DavB與水解酶DavA的作用下，實(shí)現(xiàn)賴(lài)氨酸的脫羧與脫氨得到5-氨基戊酸，但DavB受O2濃度的限制且DavA不穩(wěn)定。目前，5AVA可由二氧化鈰負(fù)載的納米金催化哌啶氧化物進(jìn)行合成。然而，這種化學(xué)合成方法不僅需要很高的溫度，產(chǎn)率較低，且污染較大，因此尋找生產(chǎn)5AVA的替代方法是十分必要的[1-2]。

5-氨基戊酸的性狀

合成

5-氨基戊酸的生物合成途徑包括3個(gè)步驟：(1)通過(guò)RaiP將L-賴(lài)氨酸脫氨轉(zhuǎn)化為中間體2K6AC；(2)通過(guò)KivD使2K6AC脫羧產(chǎn)生5-氨基戊醛；(3)通過(guò)PadA將5-氨基戊醛氧化為5AVA。首先，構(gòu)建質(zhì)粒pETaRPK，并將其導(dǎo)入大腸桿菌BL21(DE3)中以獲得菌株CJ05，在T7啟動(dòng)子下共表達(dá)RaiP、KivD和PadA。為了減少L-賴(lài)氨酸降解為5-戊二胺，敲除賴(lài)氨酸脫羧酶基因cadA以獲得菌株CJ06。值得注意的是，菌株CJ01、CJ02、CJ05和CJ06也可以生產(chǎn)5AVA。菌株CJ00從6.5g/LL-lysHCl生產(chǎn)了0.06g/L5AVA，消耗量為0.01g/gL-lys。對(duì)于工程菌株CJ01，可生0.23g/L5AVA。此外，菌株CJ05通過(guò)圖1D所示的途徑生產(chǎn)1.66g/L的5AVA，與單基因途徑相比，產(chǎn)量增加了774%[2]。

用途

5-氨基戊酸(5-aminovalanoicacid,5AVA)是合成聚酰亞胺的有前途的平臺(tái)化合物，其聚合成的聚酰胺材料如尼龍5和尼龍6具有耐高溫和耐有機(jī)溶劑的特性，可作為一次性用品、衣服、汽車(chē)、飛機(jī)和建筑材料等的原材料[1]。

參考文獻(xiàn)

[1]瞿曉云,5-氨基戊酸的生物轉(zhuǎn)化：新途徑的設(shè)計(jì)、構(gòu)建與優(yōu)化[D],2017.

[2]康雅琦,羅若詩(shī),林凡禎,等.生物基塑料單體5-氨基戊酸的生物合成新途徑[J]. 生物工程學(xué)報(bào), 2023, 39 (05): 2070-2080. DOI:10.13345/j.cjb.220929.