CO水合酶以及使用其产生甲酸的方法技术

本发明专利技术涉及CO水合酶以及使用其制备甲酸的方法，并且更具体地，涉及：CO水合酶，所述CO水合酶是通过偶联CO脱氢酶(CODH)和CO2还原酶获得的新酶并且能够将CO直接转化成甲酸；及其用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】CO水合酶以及使用其产生甲酸的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年1月6日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2016-0001717的优先权，其公开内容通过引用并入本文。专利技术背景
本公开涉及CO水合酶以及使用其产生甲酸的方法，并且更具体地，涉及CO水合酶,所述CO水合酶是通过连接CO脱氢酶(CODH)和CO2还原酶而产生的新酶并且可以将CO直接转化成甲酸，及其用途。相关领域的说明一氧化碳在工业现场(诸如钢厂)大量生成，并且是导致全球变暖的气体，和对人体有害的导致头疼和神志不清的气体。一氧化碳的浓度每年不断增加，并且尤其，在中国已经排放了大量一氧化碳，并且一氧化碳的转化从环境角度引起很大兴趣。此外，在发达国家显示出对二氧化碳的排放征收碳税的意向的情况下，具有使用许多能源的工业基地的韩国别无选择，只能承受沉重的负担，并且需要开发二氧化碳减少技术以解决这个沉重的负担。随着微生物培养技术和遗传工程技术的划时代的发展，通过生物过程产生生物化学品已经逐渐变得可与石油化学过程竞争。在生物学方法中，因为便宜的可再生资源用作原料，并且全球变暖气体(诸如二氧化碳)的生成可在该过程中被抑制，所以生物学方法被认为是能够基本上解决环境问题的生态环境友好的过程，并且因此，已经扩大对成本降低诸如菌株开发和过程改善的研究。此外，因为生物材料的市场性变得非常高，所以对于使用微生物从生物质产生生物材料的研究已经在全世界积极地进行。在有用的酶复合物研究领域中，已经进行对使用气体作为底物的酶的许多研究。在韩国专利注册号10-0315563中，提供了使用具有高生长速率和氢转化率的柠檬酸杆菌属(Citrobactersp.)Y19将一氧化碳转化成氢的方法。然而，一氧化碳在厌氧微生物条件下转化，并且因此在实际方法中有困难，并且使用气体作为底物的大多数酶都集中在二氧化碳的转化上，并且因此对一氧化碳的转化的研究不充分。从二氧化碳直接制备甲酸(formate或formicacid)的技术是有用的二氧化碳的还原法，并且甲酸作为基于C1的石油化学基本材料，是另外的石油化学产物的原料，并且作为重要的中间物非常有价值，并且是相对高价值的材料。为了从一氧化碳产生甲酸，首先，进行通过一氧化碳转化酶从CO产生CO2，然后通过二氧化碳还原酶从CO2产生甲酸的两个步骤的产生过程。报道了作为从一氧化碳产生甲酸的菌株的巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcinabarkeri)(Mazumderetal.,BiotechnologyLetters,7(6):377-382,1985)，但是没有报道参与体外形成甲酸的通过连接CO脱氢酶和CO2还原酶产生的酶复合物，和使用该酶复合物制备甲酸的方法。在通过使用甲酸脱氢酶(FDH)作为CO2还原酶合成甲酸的方法中(US20070042479)，开发了通过藉由生物学方法再生NAD+使用FDH作为催化剂合成甲酸和甲醇的方法，并且公开了用于将二氧化碳从FDH转化成甲酸或甲醇的生物学NADH再生方法(JP2002233395,US7087418)和电化学NADH再生方法(JP06153904)。在通过使用FDH作为催化剂和NADH作为中间物(mediator)将二氧化碳制备成甲酸的技术中，在其中通过FDH将甲酸转化成二氧化碳的反应是正向反应的酶催化剂系统中，该技术是通过调整NADH的浓度和控制pH而作为逆向反应进行的非常困难的反应。另外，因为NADH和FDH的价格非常高，所以该技术成为实际上难以商业化的反应系统。在该技术背景下，本专利技术的专利技术人已经做出全部努力来开发能够将CO直接转化成甲酸的CO水合酶，并且作为结果，开发了CO水合酶，其是通过连接CO脱氢酶(CODH)和CO2还原酶产生的新酶复合物，证实了可使用所述CO水合酶以高效率从CO产生甲酸，并且完成本公开。专利技术概述本公开的目的是提供能够将一氧化碳直接转化成甲酸的CO水合酶。本公开的另一个目的是提供包含编码CO水合酶的基因的重组载体和重组微生物。本公开的另一个目的是提供用于制备重组CO水合酶的方法，其包括通过培养所述重组微生物产生CO水合酶和然后回收所产生的CO水合酶的步骤。本公开的另一个目的是提供使用所述CO水合酶从CO制备甲酸的方法。本公开的另一个目的是提供使用表达所述CO水合酶的微生物从CO制备甲酸的方法。为了实现所述目的，根据本公开的一方面，提供了一氧化碳水合酶(CO水合酶)，其中CO脱氢酶(CODH)和CO2还原酶是连接的，其中所述一氧化碳水合酶具有将一氧化碳(CO)直接转化成甲酸的能力。根据本公开的另一方面，提供了包含编码CO水合酶的基因的重组载体和重组微生物。根据本公开的还另一方面，提供了用于制备所述CO水合酶的方法，其中该方法包括通过培养所述重组微生物表达所述CO水合酶的步骤。根据本公开的又另一方面，提供了用于制备甲酸的方法，其中该方法包括(a)在所述一氧化碳水合酶或所述重组微生物的存在下通过提供CO从CO合成甲酸；和(b)回收合成的甲酸的步骤。根据本公开的还另一方面，提供了用于制备甲酸的方法，其中该方法包括(a)在作为碳源的CO的存在下通过培养所述重组微生物产生甲酸；和(b)回收产生的甲酸的步骤。附图说明图1示例说明了一氧化碳水合酶(CO水合酶)，是通过连接CO脱氢酶(CODH)和CO2还原酶产生的并且能够将一氧化碳(CO)直接转化成甲酸。优选实施方案的详述除非另有定义，用于本说明书的所有技术和科学术语具有与本领域技术人员通常理解的那些相同的含义。一般而言，用于本说明书的命名是本领域中公知的和通常使用的。在用于制备甲酸的常规方法方法中，所述方法包括使用CO转化酶将CO转化成CO2然后使用CO2转化酶将CO2转化成甲酸的两个步骤，公认转化效率低，并且在本公开中，制备了含有用于高效率地将CO转化为甲酸的酶组的CO水合酶。因此，本公开的一方面涉及一氧化碳水合酶(CO水合酶)，其中CO脱氢酶(CODH)和CO2还原酶是连接的，其中所述一氧化碳水合酶具有将一氧化碳(CO)直接转化成甲酸的能力。在本公开中，可以使用编码衍生自泛菌属YR343(Pantoeasp.YR343)、热醋穆尔氏菌(Moorellathermoacetica)、深红红螺菌(Rhodospirillumrubrum)、生氢一氧化碳嗜热菌(Carboxydothermushydrogenoformans)、万氏甲烷球菌(Methanococcusvannielii)、巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcinabarkeri)、热自养甲烷热杆菌(Methanothermobacterthermautotrophicus)、巴氏梭状芽孢杆菌(Clostridiumpasteurianum)、Oligotrophacarboxidovorans、敏捷气热菌(Aeropyrumpernix)、Ferroglobusplacidus或施氏芽胞杆菌(Bacillusschlegelii)的CO脱氢酶的基因，但不限于此。编码所述CO脱氢酶的基因优选地可以是衍生自泛菌属YR343的一氧化碳脱氢酶(CODH)基因(PsCODH)。在本公开的一方面，发现并选择衍生自泛菌属YR343的COD本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一氧化碳水合酶(CO水合酶)，其中CO脱氢酶(CODH)和CO2还原酶是连接的，其中所述一氧化碳水合酶具有将一氧化碳(CO)直接转化成甲酸的能力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.06 KR 10-2016-00017171.一种一氧化碳水合酶(CO水合酶)，其中CO脱氢酶(CODH)和CO2还原酶是连接的，其中所述一氧化碳水合酶具有将一氧化碳(CO)直接转化成甲酸的能力。2.权利要求1的一氧化碳水合酶，其中所述CO2还原酶是甲酸脱氢酶(FDH)。3.权利要求1的一氧化碳水合酶，其中所述CO脱氢酶衍生自选自下组的微生物：泛菌属YR343(Pantoeasp.YR343)、热醋穆尔氏菌(Moorellathermoacetica)、深红红螺菌(Rhodospirillumrubrum)、生氢一氧化碳嗜热菌(Carboxydothermushydrogenoformans)、万氏甲烷球菌(Methanococcusvannielii)、巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcinabarkeri)、热自养甲烷热杆菌(Methanothermobacterthermautotrophicus)、巴氏梭状芽孢杆菌(Clostridiumpasteurianum)、Oligotrophacarboxidovorans、敏捷气热菌(Aeropyrumpernix)、Ferroglobusplacidus和...

【专利技术属性】
技术研发人员：金容丸，闵庚善，延泳周，赵大行，张珉智，崔银奎，黄浩元，
申请(专利权)人：株式会社西一化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR