协同两类腈水合酶高效催化烟酰胺及丙烯酰胺生物合成

腈水合酶(nitrile hydratase, NHase)可以将腈类物质通过水合作用转化生成更有利用价值的酰胺类化合物,在工业上被用于生产烟酰胺、丙烯酰胺等重要化学品。然而,尚无兼具对底物和产物耐受性高以及催化活性高的腈水合酶,导致底物不能被彻底利用、酰胺产物的产量受限。该研究协同表达了高催化活性的低分子质量腈水合酶(L-NHase)和高耐受性的高分子质量腈水合酶(H-NHase),并优化两类酶在质粒上的排列位置。其中BAE-BAG菌株对底物、产物的耐受性与H-NHase菌株相仿;在以烟腈或者丙烯腈为底物进行全细胞催化时,该菌株的催化速率与L-NHase菌株相仿,最终烟酰胺产量可达到516 g/L,是目前报道的最高产量;丙烯酰胺产量比原始BAE或BAG菌株提高19.1%以上。该文成功协同两类腈水合酶,同时提高了合成烟酰胺和丙烯酰胺的催化反应速率及产量,对工业应用具有一定的指导意义。