本发明专利技术提供含有2,4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1,3-丁二醇、巴豆醇或3-丁烯-1-醇途径的非天然存在的微生物，该微生物包含至少一种外源核酸，该外源核酸编码以足以产生2,4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1,3-丁二醇、巴豆醇或3-丁烯-1-醇的量表达的丁二烯途径酶。本发明专利技术另外还提供使用这样的微生物生产2,4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1,3-丁二醇、巴豆醇或3-丁烯-1-醇的方法，包括将如本文描述的含有2,4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1,3-丁二醇、巴豆醇或3-丁烯-1-醇途径的非天然存在的微生物在足以产生2,4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1,3-丁二醇、巴豆醇或3-丁烯-1-醇的条件下培养足够的时间周期。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】,4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1,3-丁二醇和相关醇的微生物和方法【专利摘要】本专利技术提供含有2,4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1,3-丁二醇、巴豆醇或3-丁烯-1-醇途径的非天然存在的微生物，该微生物包含至少一种外源核酸，该外源核酸编码以足以产生2,4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1,3-丁二醇、巴豆醇或3-丁烯-1-醇的量表达的丁二烯途径酶。本专利技术另外还提供使用这样的微生物生产2,4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1,3-丁二醇、巴豆醇或3-丁烯-1-醇的方法，包括将如本文描述的含有2,4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1,3-丁二醇、巴豆醇或3-丁烯-1-醇途径的非天然存在的微生物在足以产生2,4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1,3-丁二醇、巴豆醇或3-丁烯-1-醇的条件下培养足够的时间周期。【专利说明】, 4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1, 3-丁二醇和相关醇的微生物和方法本申请要求2012年5月10曰申请的美国临时申请顺序号61/645，509,2011年9月15日申请的美国临时申请顺序号61/535，264,2011年9月2日申请的美国临时申请顺序号61/530，885和2011年8月19日申请的美国临时申请顺序号61/525，659的优先权，这些美国临时申请的全部内容都通过引用结合到本文中。专利技术背景本专利技术总的来讲涉及生物合成过程，更准确地讲涉及具有2，4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1，3- 丁二醇、巴豆醇或3- 丁烯-1-醇生物合成能力的生物体。每年有超过250亿磅的丁二烯(1，3-丁二烯，BD)生产出来并用于制造合成橡胶和ABS树脂等聚合物及六亚甲基二胺和1，4-丁二醇等化学品。丁二烯通常作为用于将石脑油(naphtha)、液化石油气、乙烧或天然气等石油原料(feedstocks)转变成乙烯和其它烯烃的蒸汽裂化过程的副产物而生产出来。从替代和/或可再生的原料(renewablefeedstocks)制造丁二烯的能力将代表探索更可持续化学生产工艺的重大进步。可再生性地生产丁二烯的一种可能的方式包括糖或其它原料发酵生产二醇，例如1，4- 丁二醇或1，3- 丁二醇，然后将它们分离、提纯后脱水得到丁二烯，在第二个步骤中包括基于基于金属的催化作用。从可再生原料直接发酵生产丁二烯将不需要脱水步骤，而丁二烯气体(bp-4.4°C )将连续不断地从发酵罐中逸出并且很容易冷凝和收集。相对于石化来源的丁二烯，开发一种发酵生产工艺将消除对基于化石的丁二烯的需求并将使得成本、能耗大大节约，而有害废物和排放物大大减小。2，4-戊二烯酸以其自身的权利是一种有用的取代丁二烯衍生物，并且在生成其它取代的1，3_ 丁二烯衍生物的`途中是一种有价值的中间体，包括例如1-氨基甲酰基-1，3-丁二烯类,它们可经由库尔提斯重排(Curtius rearrangement)获得。所得的N-保护的-1，3-丁二烯衍生物可用于第尔斯一阿尔德(Diels alder)反应以制备取代苯胺类。2，4-戊二烯酸可用于制备各种聚合物和共聚物。I, 3- 丁二醇(1，3-BD0)是一种四碳二醇化合物，传统上由乙炔通过其水合生产。然后将所得的乙醛转变成3-羟基丁醛，随后3-羟基丁醛还原成1，3-BD0。在最近几年，乙炔已被更廉价的乙烯代替作为乙醛的来源。I, 3-BD0通常被用作食品调味剂的有机溶剂。它也被用作聚氨酯和聚酯类树脂的共单体(co-monomer)并广泛用作降血糖药(hypoglycaemic agent)。光学活性1,3-BDO是用于合成生物活性化合物和液晶的一种有用的起始料料。1，3-丁二醇的商业用途是随后脱水得到 1，3_ 丁二烯(Ichikawa 等人，J.0f Molecular Catalysis A-Chemical, 256:106-112 (2006) ; Ichikawa等人，J.0f Molecular Catalysis A-Chemical, 231:181-189 (2005)),一种250亿lb/年石油化学品，用于制造合成橡胶(例如轮胎)、胶乳和树脂。用于乙炔或乙烯的对基于石油的原料的依赖性造成了对开发基于可再生原料的途径来生产1，3- 丁二醇和丁二烯的需求。3- 丁烯-1-醇是用于药品、农用化学品(agrochemicals)、香料和树脂的一种原材料。3- 丁烯-1-醇与芳基卤化物的钯催化的偶联是用于制备芳基-取代的醛类例如抗叶酸化合物培美曲塞二钠(Pemetrexed disodium)的一种有价值的工艺(R.C.Larock等人，Tetrahedron Letters, 30，6629(1989)和美国专利第 6，262，262 号)。3_ 丁烯-1-醇通常在催化剂存在下在高温和高压下由丙烯和甲醛制得。或者，它由3，4-环氧-1-丁烯制得。从可再生原料制备3- 丁烯-1-醇至今尚未得到证明。丙烯主要通过烃类贮存物的蒸汽裂化作为石油精炼和乙烯生产的副产物生产出来。丙烯从裂化和其它精炼过程获得的烃类混合物通过分馏分离得到。典型的烃类贮存物是来自不可再生的化石燃料，例如石油、天然气和在较小程度上来自煤。每年生产丙烯超过750亿磅，使其成为仅次于乙烯生产出来的第二大基于化石的化工产品。丙烯是一种基础化工产品，可将其转变成各种各样的聚合物、聚合物中间体和化学品。化学级和聚合级丙烯的最常用的一些衍生物是聚丙烯、丙烯酸、丁醇、丁二醇、丙烯腈、环氧丙烷、异丙醇和枯烯。丙烯衍生物一聚丙烯在生产塑料(例如注塑成型塑料)和纤维(例如毡毯)中的应用占到美国消耗这种衍生物超过三分之一。丙烯也用于生产合成橡胶和作为抛射剂或气雾剂的成分。由替代和/或可再生的原料生产丙烯的能力将代表探索更可持续化学生产工艺的重大进步。可再生地生产丙烯的一种可能的方式包括使糖类或其它原料发酵生产2-丙醇(异丙醇)或1-丙醇等醇，再将其分离、提纯后脱水得到丙烯，在第二个步骤中包括基于金属的催化作用。从可再生原料直接发酵生产丙烯将不需要脱水步骤。在发酵生产过程中，丙烯气体将连续不断地从发酵罐中逸出，很容易将其收集后冷凝。开发出一种发酵生产工艺也将消除对基于化石的丙烯的需求并使得相对于石化来源的丙烯，成本、能耗大大节约，而有害废物和排放物大大减小。巴豆醇(crotyl alcohol)，也称为2_ 丁烯_1_醇，是一种有价值的化学中间体。它用作生产巴豆基卤化物、酯类和醚类的前体，进而是生产单体、精细化学品、农业化学品(agricultural chemicals)和药品的化学中间体。示例性的精细化学产品包括山梨酸、三甲基氢醌、巴豆酸和3-甲氧基丁醇。巴豆醇也是1，3-丁二烯的前体。巴豆醇目前仅仅由石油原料生产。例如，日本专利47-013009和美国专`利第3，090，815,3, 090，816和3，542，883号描述了一种通过1，2-环氧丁烷异构化生产巴豆醇的方法。由替代和/或可再生的原料生产巴豆醇的能力将代表探索更可`持续化学生产工艺的重大进步。因此，存在对有效生产商业数量的化合物例如2，4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1，3- 丁二醇、巴豆醇或3- 丁烯-1-醇的替代方法的需求。本专利技术满足了这种需求，也提供了有关优势。专利技术概沭本专利技术提供含有2，4-戊二烯酸、丁二本文档来自技高网...
【技术保护点】
非天然存在的微生物，包括一种具有1,3‑丁二醇途径的微生物，该微生物包含至少一种编码以足以产生1,3‑丁二醇的量表达的1,3‑丁二醇途径酶的外源核酸，其中所述1,3‑丁二醇途径包含选自以下的途径：(33) 7AS,7P,7N和7AA;(1) 4A,4B,4C和4D;(2) 5A,5H,5J,5K和5G;(3) 5A,5H,5I和5G;(4) 5A,5H和5L;(5) 5A,5F和5G;(6) 7A,7D,7E,7F,7G和7S;(7) 7A,7D,7I,7G和7S;(8) 7A,7D,7K和7S;(9) 7A,7H,7F,7G和7S;(10) 7A,7J,7G和7S;(11) 7A,7J,7R和7AA;(12) 7A,7H,7F,7R和7AA;(13) 7A,7H,7Q,7Z和7AA;(14) 7A,7D,7I,7R和7AA;(15) 7A,7D,7E,7F,7R和7AA;(16) 7A,7D,7E,7Q,7Z和7AA;(17) 7A,7D,7P,7N和7AA;(18) 7A,7D,7P,7Y,7Z和7AA;(19) 7A,7B,7M和7AA;(20) 7A,7B,7L,7Z和7AA;(21) 7A,7B,7X,7N和7AA;(22) 7A,7B,7X,7Y,7Z和7AA;(23) 7A,7D,7P和7O;(24) 7A,7B,7X和7O;(25) 7A,7D,7E,7F,7R,7AA;(26) 7A,7D,7E,7F,7G,7S;(27) 7AS,7E,7F,7G和7S;(28) 7AS,7I,7G和7S;(29) 7AS,7K和7S;(30) 7AS,7I,7R和7AA;(31) 7AS,7E,7F,7R和7AA;(32) 7AS,7E,7Q,7Z和7AA;(34) 7AS,7P,7Y,7Z和7AA;(35) 7AS,7P和7O;(36) 7AS,7E,7F,7R和7AA;和(37) 7AS,7E,7F,7G和7S,其中4A是3‑氧代‑5‑羟基戊酰‑CoA硫解酶或3‑氧代‑5‑羟基戊酰‑CoA合酶，其中4B是3‑氧代‑5‑羟基戊酰‑CoA水解酶、3‑氧代‑5‑羟基戊酰‑CoA转移酶或3‑氧代‑5‑羟基戊酰‑CoA合成酶，其中4C是3‑氧代‑5‑羟基戊酸脱羧酶，其中4D是3‑氧代丁醇还原酶，其中5A是4‑羟基‑2‑氧代戊酸醛缩酶，其中5F是4‑羟基‑2‑氧代戊酸脱羧酶，其中5G是3‑羟基丁醛还原酶，其中5H是4‑羟基‑2‑氧代戊酸脱氢酶、4‑羟基‑2‑氧代戊酸:铁氧还蛋白氧化还原酶或4‑羟基‑2‑氧代戊酸甲酸裂合酶，其中5I是3‑羟基丁酰‑CoA还原酶(醛形成)，其中5J是3‑羟基丁酰‑CoA水解酶、3‑羟基丁酰‑CoA转移酶或3‑羟基丁酰‑CoA合成酶，其中5K是3‑羟基丁酸还原酶，其中5L是3‑羟基丁酰‑CoA还原酶(醇形成)，其中7A是3‑酮酰基‑ACP合酶，其中7B是乙酰乙酰‑ACP还原酶，其中7D是乙酰乙酰‑CoA:ACP转移酶，其中7E是乙酰乙酰‑CoA水解酶、乙酰乙酰‑CoA转移酶或乙酰乙酰‑CoA合成酶，其中7F是乙酰乙酸还原酶(酸还原)，其中7G是3‑氧代丁醛还原酶(醛还原)，其中7H是乙酰乙酰‑ACP硫酯酶，其中7I是乙酰乙酰‑CoA还原酶(依赖CoA的，醛形成)，其中7J是乙酰乙酰‑ACP还原酶(醛形成)，其中7K是乙酰乙酰‑CoA还原酶(醇形成)，其中7L是3‑羟基丁酰‑ACP硫酯酶，其中7M是3‑羟基丁酰‑ACP还原酶(醛形成)，其中7N是3‑羟基丁酰‑CoA还原酶(醛形成)，其中7O是3‑羟基丁酰‑CoA还原酶(醇形成)，其中7P是乙酰乙酰‑CoA还原酶(酮还原)，其中7Q是乙酰乙酸还原酶(酮还原)，其中7R是3‑氧代丁醛还原酶(酮还原)，其中7S是4‑羟基‑2‑丁酮还原酶，其中7X是3‑羟基丁酰‑CoA:ACP转移酶，其中7Y是3‑羟基丁酰‑CoA水解酶、3‑羟基丁酰‑CoA转移酶或3‑羟基丁酰‑CoA合成酶，其中7Z是3‑羟基丁酸还原酶，其中7AA是3‑羟基丁醛还原酶和其中7AS是乙酰乙酰‑CoA合酶。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗宾·E·奥斯特豪特，A·P·博加德，M·J·伯克，
申请(专利权)人：基因组股份公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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