由8碳化合物生产6碳单体的方法技术

本发明专利技术描述了用于产生6‑羟基己酸的生化途径，其使用单加氧酶形成7‑羟基辛酸中间体，所述中间体可使用具有单加氧酶活性、仲醇脱氢酶活性或酯酶活性的多肽被转化为6‑羟基己酸。6‑羟基己酸可被酶促转化为己二酸、己内酰胺、6‑氨基己酸、六亚甲基二胺或1,6‑己二醇。本发明专利技术还描述了产生6‑羟基己酸以及己二酸、己内酰胺、6‑氨基己酸、六亚甲基二胺和1,6‑己二醇的重组宿主。

A method for the production of 6 carbon monomers from 8 carbon compounds

This invention describes biochemical pathways to produce 6 3-hydroxyhexanoate, the monooxygenase formed 7 carboxylic acid intermediates. The intermediates can be used with peptide monooxygenase activity and secondary alcohol dehydrogenase activity and esterase activity were transformed into 6 3-hydroxyhexanoate. 6 3-hydroxyhexanoate by enzymatic conversion for adipic acid and caprolactam, 6 aminocaproic acid, six methylene amine or two 1,6 hexandiol. The invention also describes 6 hydroxyhexanoic acid and adipic acid, caprolactam, 6 aminocaproic acid, six Ya Jiaji two amine and 1,6 hexandiol recombinant host.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由8碳化合物生产6碳单体的方法相关申请的交叉引用本专利技术要求于2014年11月26日提交的美国申请62/085,089的权益，其全部内容被引用于此作为参考。
本专利技术提供用于生产6碳单体的非天然存在的方法。本专利技术提供了使用单加氧酶生物合成7-羟基辛酸，并且使用一种或多种具有醇脱氢酶活性的多肽、具有单加氧酶活性的多肽和具有酯酶活性的多肽，或使用表达一种或多种这样的酶的重组宿主细胞，将7-羟基辛酸酶促转化为6-羟基己酸。本专利技术还涉及使用一种或多种分离的酶如具有脱氢酶、还原酶、氨基水解酶、脱酰基酶、N-乙酰转移酶、单加氧酶和转氨酶活性的多肽，或使用表达一种或多种这样的酶的重组宿主细胞，将6-羟基己酸转化为己二酸、6-氨基己酸、六亚甲基二胺、己内酰胺和1,6-己二醇中的一种或多种的方法。
技术介绍
尼龙是通常通过二胺与二羧酸的缩聚而合成的聚酰胺。类似地，尼龙也可以通过内酰胺的缩聚制备。普遍存在的尼龙是尼龙6,6，它是通过六亚甲基二胺(HMD)和己二酸的反应生成的。尼龙6可以通过己内酰胺的开环聚合制备。因此，己二酸、六亚甲基二胺和己内酰胺是尼龙生产中的重要中间体(Anton&Baird，PolyamidesFibers，EncyclopediaofPolymerScienceandTechnology，2001)。工业上，己二酸和己内酰胺是通过环己烷的空气氧化制备的。在一系列步骤中，环己烷的空气氧化产生环己酮(K)和环己醇(A)的混合物，其被称为KA油。KA油的硝酸氧化产生己二酸(Musser，Hexanedioicacid，Ullmann'sEncyclopediaofIndustrialChemistry，2000)。己内酰胺通过环己酮的肟和随后的酸重排由环己酮生产(Fuchs，Kieczka和Moran，Caprolactam，Ullmann'sEncyclopediaofIndustrialChemistry，2000)。工业上，六亚甲基二胺(HMD)是通过将C6结构单元氢氰化为己二腈、随后氢化成HMD而制备的(Herzog和Smiley，Hexamethylenediamine，Ullmann'sEncyclopediaofIndustrialChemistry，2012)。考虑到对石化原料的依赖，生物技术通过生物催化提供了一种替代方法。生物催化是使用生物催化剂，如酶，进行有机化合物的生物化学转化。生物衍生原料和石油化学原料都是生物催化过程的可行起始材料。
技术实现思路
因此，在此背景下，显然需要一种生产己二酸、己内酰胺、6-氨基己酸、6-羟基己酸、六亚甲基二胺和1,6-己二醇中的一种或多种的可持续方法，其中该方法基于生物催化剂。该文件至少部分地基于以下发现：可使用单加氧酶、仲醇脱氢酶和酯酶中的至少一种来构建生物化学途径，以将8碳化合物如辛酸转化为6-羟基己酸，其可以在一个或多个酶促步骤中被转化为己二酸、6-氨基己酸、六亚甲基二胺、己内酰胺或1,6-己二醇。辛酸例如可以使用硫酯酶由辛酰基-[acp]或辛酰基-CoA制备、使用醛脱氢酶从辛醛制备、或使用脱羧酶和醛脱氢酶从2-氧代壬酸制备。己二酸和己二酸盐、6-羟基己酸和6-羟基己酸盐以及6-氨基己酸和6-氨基己酸盐在本文中可互换使用，是指任何其中性或离子形式的化合物，包括其任何盐形式。本领域技术人员应理解，具体形式将取决于pH。面对最优原则，出人意料地发现，可以组合合适的非天然途径、原料、宿主微生物、对宿主的生化网络的弱化策略和培养策略，以有效地产生作为C6结构单元的6-羟基己酸盐，或将6-羟基己酸盐转化成其它C6结构单元，例如己二酸、6-氨基己酸、六亚甲基二胺、己内酰胺或1,6-己二醇。在一方面，本专利技术特征在于一种制备7-羟基辛酸的方法。该方法包括使用分类为EC.1.14.14.1的单加氧酶(例如与SEQIDNO:18中所示氨基酸序列具有至少70％序列同一性的单加氧酶)将辛酸酶促转化为7-羟基辛酸。该方法还可包括使用仲醇脱氢酶(例如与在SEQIDNO:19中示出的氨基酸序列具有至少70％同一性的仲醇脱氢酶)、归类为EC1.14.13.-的单加氧酶(例如，与在SEQIDNO:20或SEQIDNO:21中示出的氨基酸序列具有至少70％同一性的单加氧酶)和酯酶(例如，归类为EC3.1.1.1或EC3.1.1.3的酯酶，如与在SEQIDNO:22中示出的氨基酸序列具有至少70％序列同一性的酯酶)将7-羟基辛酸酶促转化为6-羟基己酸。辛酸可通过使用硫酯酶将辛酰基-[acp]或辛酰基-CoA转化为辛酸而制备。硫酯酶可与在SEQIDNO:1、15、16或17中示出的氨基酸序列具有至少70％同一性。辛酸也可使用脱羧酶和醛脱氢酶由2-氧代壬酸制备。脱羧酶可与在SEQIDNO:23中示出的氨基酸序列具有至少70％同一性。本专利技术特征还在于用于生物合成6-羟基己酸的方法。该方法包括：使用硫酯酶(例如，与在SEQIDNO:1、15、16或17中示出的氨基酸序列具有至少70％同一性的硫酯酶)和归类为EC1.14.14.1的单加氧酶(例如，与在SEQIDNO:18中示出的氨基酸序列具有至少70％序列同一性的单加氧酶)从辛酰基-CoA或辛酰基-[acp]酶促合成7-羟基辛酸，以及使用仲醇脱氢酶(例如，与在SEQIDNO:19中示出的氨基酸序列具有至少70％同一性的仲醇脱氢酶)、归类为EC1.14.13.-的单加氧酶(例如，与在SEQIDNO:20或SEQIDNO:21中示出的氨基酸序列具有至少70％同一性的单加氧酶)和酯酶(例如，归类为EC3.1.1.1或EC3.1.1.3的酯酶，如与在SEQIDNO:22中示出的氨基酸序列具有至少70％序列同一性的酯酶)将7-羟基辛酸酶促转化为6-羟基己酸。在另一方面，本专利技术的特征在于用于生物合成6-羟基己酸的方法，其包括使用脱羧酶(例如，与在SEQIDNO:23中示出的氨基酸序列具有至少70％序列同一性的脱羧酶)、醛脱氢酶和归类为EC1.14.14.1的单加氧酶(例如，与在SEQIDNO:18中示出的氨基酸序列具有至少70％序列同一性的单加氧酶)由2-氧代壬酸酶促合成7-羟基辛酸，并使用仲醇脱氢酶(例如，与在SEQIDNO:19中示出的氨基酸序列具有至少70％同一性的仲醇脱氢酶)、归类为EC1.14.13.-的单加氧酶(例如，与在SEQIDNO:20或SEQIDNO:21中示出的氨基酸序列具有至少70％同一性的单加氧酶)和酯酶(例如，归类为EC3.1.1.1或EC3.1.1.3的酯酶，如与在SEQIDNO:22中示出的氨基酸序列具有至少70％序列同一性的酯酶)将7-羟基辛酸酶促转化为6-羟基己酸。任何所述方法可进一步包括在一个或多个步骤中将6-羟基己酸酶促转化为己二酸、6-氨基己酸、己内酰胺、六亚甲基二胺或1,6-己二醇。例如，可使用单加氧酶、伯醇脱氢酶、6-羟基己酸脱氢酶、7-氧代庚酸脱氢酶、6氧代己酸脱氢酶、5-氧代戊酸脱氢酶或醛脱氢酶中的一种或多种将6-羟基己酸转化为己二酸。例如，可使用伯醇脱氢酶、6-羟基己酸脱氢酶、5-羟基戊酸脱氢酶、4-羟基丁酸脱氢酶和ω-转氨酶(如，与SEQIDNO.7–12中示出的任何氨基酸序列具有至本文档来自技高网...

【技术保护点】
产生7‑羟基辛酸的方法，所述方法包括使用被归类于EC.1.14.14.1的单加氧酶将辛酸酶促转化为7‑羟基辛酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.26 US 62/085,0891.产生7-羟基辛酸的方法，所述方法包括使用被归类于EC.1.14.14.1的单加氧酶将辛酸酶促转化为7-羟基辛酸。2.权利要求1的方法，其中所述被归类于EC.1.14.14.1的单加氧酶与SEQIDNO:18中示出的氨基酸序列具有至少70％的序列同一性。3.权利要求1或2的方法，还包括使用仲醇脱氢酶、被归类于EC.1.14.13.-的单加氧酶，和酯酶将7-羟基辛酸酶促转化为6-羟基己酸。4.权利要求3的方法，其中所述酯酶被归类于EC.3.1.1.1或EC3.1.1.3。5.权利要求3的方法，其中所述酯酶与SEQIDNO:22中示出的氨基酸序列具有至少70％的序列同一性。6.权利要求1-5中任一项的方法，其中辛酸通过以下方法产生：使用硫酯酶将辛酰基-[acp]或辛酰基-CoA转化为辛酸。7.权利要求6的方法，其中所述硫酯酶与SEQIDNO:1、15、16或17中示出的氨基酸序列具有至少70％的同一性。8.权利要求1-5中任一项的方法，其中使用脱羧酶和醛脱氢酶由2-氧代壬酸产生辛酸。9.权利要求8的方法，其中所述脱羧酶与SEQIDNO:23中示出的氨基酸序列具有至少70％的同一性。10.权利要求3-9中任一项的方法，其中所述醇脱氢酶与SEQIDNO:19中示出的氨基酸序列具有至少70％的同一性。11.权利要求3-10中任一项的方法，其中所述被归类于EC.1.14.13.-的单加氧酶与SEQIDNO:20或SEQIDNO:21中示出的氨基酸序列具有至少70％的同一性。12.用于生物合成6-羟基己酸的方法，所述方法包括使用硫酯酶和被归类于EC.1.14.14.1的单加氧酶由辛酰基-CoA或辛酰基-[acp]酶促合成7-羟基辛酸，以及使用仲醇脱氢酶、被归类于EC.1.14.13.-的单加氧酶和酯酶将7-羟基辛酸酶促转化为6-羟基己酸。13.用于生物合成6-羟基己酸的方法，所述方法包括使用脱羧酶、醛脱氢酶和被归类于EC.1.14.14.1的单加氧酶由2-氧代壬酸酶促合成7-羟基辛酸，以及使用仲醇脱氢酶、被归类于EC.1.14.13.-的单加氧酶和酯酶将7-羟基辛酸酶促转化为6-羟基己酸。14.权利要求12或13的方法，其中所述被归类于EC.1.14.14.1的单加氧酶与SEQIDNO:18中示出的氨基酸序列具有至少70％的序列同一性。15.权利要求12或14的方法，其中所述硫酯酶与SEQIDNO:1、15、16或17中示出的氨基酸序列具有至少70％的同一性。16.权利要求12-15中任一项的方法，其中所述酯酶与SEQIDNO:22中示出的氨基酸序列具有至少70％的序列同一性。17.权利要求12-16中任一项的方法，其中所述被归类于EC.1.14.13.-的单加氧酶与SEQIDNO:20或SEQIDNO:21中示出的氨基酸序列具有至少70％的序列同一性。18.权利要求12-17中任一项的方法，其中所述仲醇脱氢酶与SEQIDNO:19中示出的氨基酸序列具有至少70％的同一性。19.权利要求13-18中任一项的方法，其中所述脱羧酶与SEQIDNO:23中示出的氨基酸序列具有至少70％的同一性。20.权利要求12-19中任一项的方法，所述方法还包括在一个或多个步骤中将6-羟基己酸酶促转化为己二酸、6-氨基己酸、己内酰胺、六亚甲基二胺或1,6-己二醇。21.权利要求20的方法，其中使用单加氧酶、伯醇脱氢酶、6-羟基己酸脱氢酶、7-氧代庚酸脱氢酶、6-氧代己酸脱氢酶、5-氧代戊酸脱氢酶或醛脱氢酶中的一种或多种将6-羟基己酸转化为己二酸。22.权利要求20的方法，其中使用伯醇脱氢酶、6-羟基己酸脱氢酶、5-羟基戊酸脱氢酶、4-羟基丁酸脱氢酶和ω-转氨酶中的一种或多种将6-羟基己酸转化为6-氨基己酸。23.权利要求22的方法，还包括使用羧酸还原酶和ω-转氨酶中的一种或多种将6-氨基己酸转化为六亚甲基二胺。24.权利要求20的方法，其中使用伯醇脱氢酶、6-羟基己酸脱氢酶、5-羟基戊酸脱氢酶、4-羟基丁酸脱氢酶、ω-转氨酶和酰胺水解酶中的一种或多种将6-羟基己酸转化为己内酰胺。25.权利要求20的方法，其中使用羧酸还原酶、ω-转氨酶、伯醇脱氢酶、N-乙酰转移酶和乙酰基腐胺脱酰基酶中的一种或多种将6-羟基己酸转化为六亚甲基二胺。26.权利要求22-25中任一项的方法，其中所述ω-转氨酶与SEQIDNO.7–12中示出的任一氨基酸序列具有至少70％的序列同一性。27.权利要求20的方法，其中使用羧酸还原酶和醇脱氢酶将6-羟基己酸转化为1,6-己二醇。28.权利要求20-22中任一项的方法，其中所述羧酸还原酶与SEQIDNO.2–6中示出的任一氨基酸序列具有至少70％的序列同一性。29.前述权利要求中任一项的方法，其中所述方法在重组宿主中进行。30.权利要求29的方法，其中所述宿主经历非周期性培养策略以实现需氧、厌氧或微需氧的培养条件。31.权利要求29的方法，其中使用周期性培养策略以在厌氧和需氧的培养条件之间转换。32.权利要求29-31中任一项的方法，其中所述宿主在营养限制的条件下培养。33.权利要求29-32中任一项的方法，其中所述宿主使用陶瓷中空纤维膜保留。34.权利要求29-33中任一项的方法，其中对发酵进料的主要碳源衍生自生物给料。35.权利要求34的方法，其中所述生物给料是以下物质，或衍生自以下物质：单糖、二糖、木质纤维素、半纤维素、纤维素、木质素、乙酰丙酸、甲酸、甘油三酯、甘油、脂肪酸、农业废物、浓缩的酒糟可溶物或城市废物。36.权利要求29-33中任一项的方法，其中对发酵进料的主要碳源衍生自非生物给料。37.权利要求36的方法，其中所述非生物给料是以下物质，或衍生自以下物质：天然气、合成气、CO2/H2、甲醇、乙醇、苯甲酸、来自环己烷氧化过程的非挥发性残留物(NVR)碱洗废物流，或对苯二甲酸/异酞酸混合物废物流。38.权利要求29-37中任一项的方法，其中所述宿主是原核生物。39.权利要求38的方法，其中所述原核生物来自以下菌属，其选自埃希氏菌属；梭菌属；棒状杆菌属；贪铜菌属；假单胞菌属；代尔夫特菌属；芽胞杆菌属；乳酸杆菌属；乳球菌属；和红球菌属。40.权利要求39的方法，其中所述原核生物选自大肠杆菌、杨氏梭菌、自产乙醇梭菌、克氏梭菌、谷氨酸棒状杆菌、钩虫贪铜菌、耐金属贪铜菌、荧光假单胞菌、恶臭假单胞菌、食油假单胞菌、食酸代尔夫特菌、枯草芽胞杆菌、德氏乳杆菌、乳酸乳球菌和马红球菌。41.权利要求29-37中任一项的方法，其中所述宿主为真核生物。42.权利要求41的方法，其中所述真核生物来自以下菌属，其选自曲霉属、酵母属、毕赤氏酵母属、耶罗维亚酵母属、伊萨酵母属、德巴利酵母属、Arxula和克鲁维酵母属。43.权利要求42的方法，其中所述真核生物选自黑曲霉、酿酒酵母、巴斯德毕赤酵母、解脂耶罗维亚酵母、东方伊萨酵母、汉逊德巴利酵母、Arxulaadenoinivorans和乳酸克鲁维酵母。44.权利要求29-43中任一项的方法，其中所述宿主对高浓度C6结构单元的耐受通过在选择环境中连续培养改善。45.权利要求29-44中任一项的方法，其中所述宿主包括弱化一种或多种以下酶：聚羟基链烷酸合酶、乙酰-CoA硫酯酶、形成乙酸的磷酸转乙酰酶、乙酸激酶、乳酸脱氢酶、甲基萘醌-延胡索酸氧化还原酶、产生异丁醇的2-酮酸脱羧酶、形成乙醇的醇脱氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：AL博茨，AVE康拉迪，R哈杜什，
申请(专利权)人：英威达纺织英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB