本文提供的是用某些可以任選地與酶連接的聚合物來增強(qiáng)酶活性的方法。聚合物可以是熱響應(yīng)聚合物，包括聚N-異丙基丙烯酰胺或聚N-異丙基甲基丙烯酰胺。聚合物還可以是具有至少兩種不同單體殘基的共聚物。單體殘基可以具有式(I)的結(jié)構(gòu)：其中R1、RA和RB如說明書所述。這樣的單體殘基的實(shí)例可以包括N-異丙基丙烯酰胺(NIPAm)和N-異丙基甲基丙烯酰胺(NIPMa)。聚合物可以包括另外的單體殘基，如具有氨氧基的甲基丙烯酰胺單體殘基，其可以被改性以改變聚合物的低臨界溶解溫度(LCST)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】【專利說明】 相關(guān)申請(qǐng)的奪叉參考 本申請(qǐng)要求2012年12月7日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/734, 918號(hào)以及2013 年3月15日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/801，982號(hào)的權(quán)利，其公開內(nèi)容在此全部并入 以供參考。
本公開內(nèi)容大體上涉及增強(qiáng)酶的活性，并且更具體地涉及在例如由生物質(zhì)中的纖 維素制備糖的過程中使用某些聚合物來增強(qiáng)酶的活性和穩(wěn)定性。
技術(shù)介紹
酶被用在多種商業(yè)應(yīng)用中，包括食品和農(nóng)業(yè)工業(yè)、制藥工業(yè)、以及化學(xué)和生物燃料 工業(yè)。例如，可以使用纖維素酶例如內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和e-葡糖苷酶來將生物 質(zhì)的纖維素組分轉(zhuǎn)化成用于制造生物燃料的可發(fā)酵糖。總體上，這些纖維素酶已從各種各 樣的有機(jī)體中分離，并表現(xiàn)出最適宜的溫度、pH和底物范圍。然而，纖維素酶的成本，常常 成為使用該酶的工藝的商業(yè)化過程中的障礙。 與酶水解有關(guān)的成本能夠通過在相同酶負(fù)載下增加水解產(chǎn)率或增加反 應(yīng)器生產(chǎn)能力來降低。已研宄分子生物學(xué)方法來改善酶功能并減少底物頑拗性 (recalcitrance)〇 參見WilsonDB.，Curr.Opin.Biotech.，2009,20:295-299。涉 及在水解混合物中包括大分子"添加劑"如表面活性劑的另外可選的方法也已被用 于增加酶產(chǎn)率。參見ErikssonT等人，EnzymeMicrob.Tech.，2002, 31:353-364 ; KaarWE&HoltzappleMT.,Biotechnol.Bioeng., 1998,59(4) :419-427; KristensenJB等人，EnzymeMicrob.Tech. ,2007, 40:888-895;KumarR&Wyman CE.，Biotechnol.Bioeng.,2008， 102(6):1544-1557;QingQ等人，Bioresource Technol.，2010, 101:5941-5951;SiposB等人，C.R.Biol.，2011，334:812-823 ;以及Zheng Y等人，Appl.Biochem.Biotechnol.，2008, 146:231-248。然而，這些添加劑在何種水平增 強(qiáng)酶活性可能基于多種因素變化，包括酶負(fù)載、底物預(yù)處理、水解溫度、以及底物和酶的選 擇。因此，本領(lǐng)域需要的是更一致且可靠、在工業(yè)規(guī)模上可行的能夠改善酶的活性和穩(wěn)定性 的方法。 與酶水解有關(guān)的成本還能夠通過經(jīng)多輪處理以收集和再利用酶而被降低。例 如，已經(jīng)完成了在固定纖維素酶領(lǐng)域的工作，包括其共價(jià)連接或吸附在例如二氧化硅 晶片、硅石、玻璃珠、藻酸鈣珠和磁性納米顆粒的底物上。參見例如，Ogeda等人，J. Biotechnol. 2012, 157, 246-252;Lupoi等人，Biotechnol.Bioeng. 2011，108, 2835-2843 ; Mandali&Dalaly,ASTMIntern. 2010, 7, 1-10；Andriani等人,Bioprocess.Biosyst. Eng. 2012, 35, 29-33 ;Jordan等人，gala,C.J.Mol.Catal.B-Enzym. 2011, 68, 139-146;Xu 等人，Biocatal.Biotransfor. 2011, 29, 71-76。還已經(jīng)完成了在涉及可逆可溶-不可溶聚 合物-纖維素酶材料的領(lǐng)域內(nèi)的工作，最通常使用pH敏感聚合物如EudragitL-100或甲 基丙稀酸聚合物。參見例如，Taniguchi等人，Biotechnol.Bioeng. 1989, 34, 1092-1097 ;Liang&Cao,X.BioresourceTechnol.2012，116，140-146;Zhang等人,Biocatal. Biotransfor. 2010, 28, 313-319。然而，這些材料將工業(yè)操作限制在相當(dāng)窄的pH范圍內(nèi)且 需要多重PH調(diào)節(jié)以回收和再利用該酶。因此，本領(lǐng)域還需要的是在工業(yè)規(guī)模上可行的能夠 通過經(jīng)多輪處理以再循環(huán)酶來降低酶成本的替代方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本文提供了在一種或多種底物分解（例如，水解）的過程中增加酶活性或減少酶 或酶的混合物變性的方法，通過使底物與酶或酶的混合物以及至少一種本文所述聚合物接 觸。能夠在本文所述聚合物存在下分解至少一部分底物的任何合適的酶或酶的混合物可以 被用于所提供的方法中。合適的酶可以包括，例如，纖維素酶、半纖維素酶、木質(zhì)酶、脂酶、淀 粉酶、磷酸酶和木聚糖酶。例如，酶可以是內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、e-葡糖苷酶、或 多糖單加氧酶、或者任何這些酶的混合物，且底物可以是，例如，生物質(zhì)、纖維素、二糖和其 他多糖。這樣的酶在本文所述聚合物的存在下可以使底物水解以產(chǎn)生糖。 本文還提供了通過使底物與酶和至少一種本文所述聚合物接觸以對(duì)底物進(jìn)行預(yù) 處理的方法，包括至少一種本文所述聚合物，以產(chǎn)生預(yù)處理的底物，其中與未經(jīng)該預(yù)處理的 底物的水解相比，預(yù)處理底物隨后的水解引起更高的產(chǎn)率。 用于本文所述任何方法的聚合物可以包括多個(gè)具有式（I)結(jié)構(gòu)的單體殘基：【主權(quán)項(xiàng)】1. 一種方法，包括使至少一種底物與至少一種酶和至少一種聚合物接觸，所述聚合物 包括多個(gè)具有式（I)結(jié)構(gòu)的單體殘基： 其中：R1在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為H或烷基；并且 Ra和Rb在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為H、未取代或取代的脂肪族基團(tuán)、未取代或取代的脂環(huán)族 基團(tuán)、未取代或取代的芳基、未取代或取代的雜芳基、或者未取代或取代的雜環(huán)基； 條件是Ra和R B中的至少一個(gè)不是H。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括酶促分解至少一部分的所述底物以產(chǎn)生至少一 種產(chǎn)物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括通過將至少一種所述聚合物從所述至少一 種產(chǎn)物中分離而回收至少一種所述聚合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括： i) 提供另外的底物、另外的酶或酶的混合物、以及至少一種所回收的聚合物； ii) 使所述另外的底物與所述另外的酶或酶的混合物在至少一種所回收的聚合物的存 在下接觸；以及 iii) 酶促分解至少一部分的另外的生物質(zhì)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中具有式（I)結(jié)構(gòu)的單體殘基是式 (I-Al)的單體殘基：其中： Rai在每次出現(xiàn)時(shí)是未取代或取代的-脂肪族基團(tuán)-、未取代或取代的-脂環(huán)族基團(tuán)-、 未取代或取代的-芳基_、未取代或取代的-雜芳基_、或者未取代或取代的-雜環(huán)基-;并 且 Ra2和Ra3在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為H、未取代或取代的脂肪族基團(tuán)、未取代或取代的脂環(huán) 族基團(tuán)、未取代或取代的芳基、未取代或取代的雜芳基、或者未取代或取代的雜環(huán)基。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中具有式（I)結(jié)構(gòu)的單體殘基是式 (I-A2)的單體殘基：7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中式（I-A2)的單體殘基是：8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中至少一種所述聚合物是均聚物或共聚 物。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述共聚物包括： 多個(gè)式（I-A2)的第一單體殘基： 其中：R1為H或烷基； Ra為未取代的烷基；且 R本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種方法，包括使至少一種底物與至少一種酶和至少一種聚合物接觸，所述聚合物包括多個(gè)具有式(I)結(jié)構(gòu)的單體殘基：其中：R1在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為H或烷基；并且RA和RB在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為H、未取代或取代的脂肪族基團(tuán)、未取代或取代的脂環(huán)族基團(tuán)、未取代或取代的芳基、未取代或取代的雜芳基、或者未取代或取代的雜環(huán)基；條件是RA和RB中的至少一個(gè)不是H。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：M·B·弗朗西斯，K·J·麥肯齊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：加利福尼亞大學(xué)董事會(huì)，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US
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