经修饰的微生物和使用其制造丁二烯的方法技术

技术编号:11180699 阅读:122 留言:0更新日期:2015-03-25 10:13
本发明专利技术大体上涉及微生物,其包含一或多种编码一或多种路径中催化可发酵碳源向丁二烯转化的酶的多核苷酸。还提供在工业过程中使用所述微生物的方法,包括用于制造丁二烯和衍生自其的产物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
丁二烯(1,3-丁二烯,CH2=CH-CH=CH2,CAS 106-99-0)是典型地通过蒸汽裂解石油基烃制造(与其它4-碳分子一起)的直链、共轭4-碳烃。此工艺涉及苛刻条件和高温(至少约850℃)。其它丁二烯制造方法涉及有毒和/或昂贵的催化剂、高度可燃和/或气态碳来源以及高温。全世界每年制造几百万吨含丁二烯的聚合物。丁二烯可以聚合以形成聚丁二烯,或在镍催化剂存在下与氰化氢(氢氰酸)反应以形成己二腈(一种尼龙前驱体)。然而,更通常地,丁二烯与其它烯烃聚合以形成共聚物,例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、丙烯腈-丁二烯(ABR)或苯乙烯-丁二烯(SBR)共聚物。
技术实现思路
本专利技术大体上涉及微生物(例如非天然存在的微生物,在本文中也称为被修饰的微生物),其包含一或多种编码一或多种路径中催化碳源向丁二烯转化的酶的多核苷酸;和所述微生物在工业过程中的用途,包括用于制造丁二烯和衍生自其的产物。本专利技术提供从可发酵碳源制造丁二烯的方法,其包含:提供可发酵碳源;使所述可发酵碳源与微生物在发酵培养基中接触,所述微生物包含一或多种编码在丁二烯制造路径中路径中催化所述可发酵碳源向一或多种中间物转化的酶的多核苷酸,和一或多种编码路径中催化所述一或多种中间物向丁二烯转化的酶的多核苷酸;以及使所述一或多种编码在所述丁二烯制造路径中所述路径中催化所述可发酵碳源向一或多种中间物转化的所述酶的多核苷酸、和所述一或多种编码路径中催化所述一或多种中间物向丁二烯转化的酶的多核苷酸在所述微生物中表达,以制造丁二烯。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,在所述丁二烯制造路径中催化所述可发酵碳源向一或多种中间物转化的所述酶陈列于表1-3中的任一者中。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,催化所述一或多种中间物向丁二烯转化的所述酶陈列于表1-3中的任一者中。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,丁二烯经由乙酰CoA和丙酰CoA中间物;巴豆酰CoA中间物;和/或甲酸中间物来制造。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化乙酰CoA和丙酰CoA向酮戊酰CoA转化的酶的多核苷酸编码酮硫解酶,包括例如由如SEQ ID NO:58-78中的任一者陈列的多核苷酸编码的酮硫解酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化酮戊酰CoA向(R)或(S)3-羟基戊酰CoA转化的酶的多核苷酸编码氧化还原酶,包括例如由如SEQ ID NO:103-123中的任一者陈列的多核苷酸编码的氧化还原酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化(R)或(S)羟基戊酰CoA向2-戊烯酰CoA转化的酶的多核苷酸编码脱水酶,包括例如由如SEQ ID NO:37-55中的任一者陈列的多核苷酸编码的脱水酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化2-戊烯酰CoA向2-戊烯酸转化的酶的多核苷酸编码转移酶或水解酶,包括例如分别由如SEQ ID NO:1-28或29-33中的任一者陈列的多核苷酸编码的转移酶或水解酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化2-戊烯酸向丁二烯转化的酶的多核苷酸编码脱羧酶,包括例如由如SEQ ID NO:79-98中的任一者陈列的多核苷酸编码的脱羧酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化2-戊烯酸向4-戊烯酸转化的酶的多核苷酸编码异构酶,包括例如和由如SEQ ID NO:99-102中的任一者陈列的多核苷酸编码的异构酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化4-戊烯酸向丁二烯转化的酶的多核苷酸编码脱羧酶,包括例如由如SEQ ID NO:79-98中的任一者陈列的多核苷酸编码的脱羧酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化2-戊烯酰CoA向戊-2,4-二烯酰CoA转化的酶的多核苷酸编码脱氢酶,包括例如由如SEQ ID NO:124-139中的任一者陈列的多核苷酸编码的脱氢酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化戊-2,4-二烯酰CoA向戊-2,4-二烯酸转化的酶的多核苷酸编码转移酶或水解酶,包括例如分别由如SEQ ID NO:1-28或29-33中的任一者陈列的多核苷酸编码的转移酶或水解酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化2,4-戊烯酸向丁二烯转化的酶的多核苷酸编码脱羧酶,包括例如由如SEQ ID NO:79-98中的任一者陈列的多核苷酸编码的脱羧酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化巴豆酰CoA向巴豆醇转化的酶的多核苷酸编码氧化还原酶,包括例如由如SEQ ID NO:103-123中的任一者陈列的多核苷酸编码的氧化还原酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化巴豆酰CoA向巴豆醛转化的酶的多核苷酸编码氧化还原酶,包括例如由如SEQ ID NO:103-123中的任一者陈列的多核苷酸编码的氧化还原酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化巴豆醛向巴豆醇转化的酶的多核苷酸编码氧化还原酶或CoA合成酶,包括例如分别由如SEQ ID NO:103-123或SEQ ID NO 34-36中的任一者陈列的多核苷酸编码的氧化还原酶或合成酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化巴豆醇向丁二烯转化的酶的多核苷酸编码脱水酶,包括例如由如SEQ ID NO:37-55中的任一者陈列的多核苷酸编码的脱水酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化CO2向甲酸转化的酶的多核苷酸编码脱氢酶,包括例如由如SEQ ID NO:124-139中的任一者陈列的多核苷酸编码的脱氢酶。在一些可以与上文或下文提及的实施例中的任一者组合的实施例中,所述一或多种编码路径中催化丙酮酸酯和CoA向乙酰CoA和甲酸转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从可发酵碳源制造丁二烯的方法,所述方法包含:a.)提供可发酵碳源;b.)使所述可发酵碳源与微生物在发酵培养基中接触,所述微生物包含一或多种编码在丁二烯制造路径中路径中催化所述可发酵碳源向一或多种中间物转化的酶的多核苷酸,和一或多种编码路径中催化所述一或多种中间物向丁二烯转化的酶的多核苷酸;以及c.)使所述一或多种编码在丁二烯制造路径中所述路径中催化所述可发酵碳源向一或多种中间物转化的所述酶的多核苷酸、和所述一或多种编码路径中催化所述一或多种中间物向丁二烯转化的酶的多核苷酸在所述微生物中表达,以制造丁二烯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.16 US 61/576,788;2012.03.02 US 61/606,0351.一种从可发酵碳源制造丁二烯的方法,所述方法包含:
a.)提供可发酵碳源;
b.)使所述可发酵碳源与微生物在发酵培养基中接触,所述微生物包含一或多种
编码在丁二烯制造路径中路径中催化所述可发酵碳源向一或多种中间物转化的酶
的多核苷酸,和一或多种编码路径中催化所述一或多种中间物向丁二烯转化的酶的
多核苷酸;以及
c.)使所述一或多种编码在丁二烯制造路径中所述路径中催化所述可发酵碳源
向一或多种中间物转化的所述酶的多核苷酸、和所述一或多种编码路径中催化所述
一或多种中间物向丁二烯转化的酶的多核苷酸在所述微生物中表达,以制造丁二
烯。
2.根据权利要求1所述的方法,其中在所述丁二烯制造路径中催化所述可发酵碳源向
一或多种中间物转化的所述酶陈列于表1到3中的任一者中。
3.根据权利要求1所述的方法,其中催化所述一或多种中间物向丁二烯转化的所述酶
陈列于表1到3中的任一者中。
4.根据权利要求1所述的方法,其中丁二烯经由乙酰CoA和丙酰CoA中间物;巴豆
酰CoA中间物;和/或甲酸中间物来制造。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述微生物包含一或多种编码路径中催化乙酰
CoA和丙酰CoA向酮戊酰CoA转化的酶的多核苷酸;一或多种编码路径中催化酮
戊酰CoA向(R)或(S)3-羟基戊酰CoA转化的酶的多核苷酸;一或多种编码路径中
催化(R)或(S)羟基戊酰CoA向2-戊烯酰CoA转化的酶的多核苷酸;一或多种编码
路径中催化2-戊烯酰CoA向2-戊烯酸转化的酶的多核苷酸;一或多种编码路径中
催化2-戊烯酸向丁二烯转化的酶的多核苷酸;一或多种编码路径中催化2-戊烯酸
向4-戊烯酸转化的酶的多核苷酸;一或多种编码路径中催化4-戊烯酸向丁二烯转
化的酶的多核苷酸;一或多种编码路径中催化2-戊烯酰CoA向戊-2,4-二烯酰CoA
转化的酶的多核苷酸;一或多种编码路径中催化戊-2,4-二烯酰CoA向戊-2,4-二烯

\t酸转化的酶的多核苷酸;和/或一或多种编码路径中催化2,4-戊烯酸向丁二烯转化
的酶的多核苷酸。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述微生物包含一或多种编码路径中催化巴豆酰
CoA向巴豆醇转化的酶的多核苷酸;一或多种编码路径中催化巴豆酰CoA向巴豆
醛转化的酶的多核苷酸;一或多种编码路径中催化巴豆醛向巴豆醇转化的酶的多核
苷酸;和/或一或多种编码路径中催化巴豆醇向丁二烯转化的酶的多核苷酸。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述微生物包含一或多种编码路径中催化CO2向甲酸转化的酶的多核苷酸;一或多种编码路径中催化丙酮酸酯和CoA向乙酰CoA
和甲酸转化的酶的多核苷酸;一或多种编码路径中催化甲酸向甲酰CoA转化的酶
的多核苷酸;一或多种编码路径中催化2乙酰CoA向乙酰乙酰CoA转化的酶的多
核苷酸;一或多种编码路径中催化乙酰乙酰CoA和甲酰CoA向3,5-酮戊酰CoA转
化的酶的多核苷酸;一或多种编码路径中催化3,5-酮戊酰CoA向(R)或(S)-5-羟基-3-
酮戊酰CoA转化的酶的多核苷酸;一或多种编码路径中催化(R)或(S)-5-羟基-3-酮
戊酰CoA向(R)或(S)-3,5-二羟基戊酰CoA转化的酶的多核苷酸;一或多种编码路
径中催化(R)或(S)-3,5-二羟基戊酰CoA向(R)或(S)3-羟基-4-戊烯酰CoA转化的酶的
多核苷酸;一或多种编码路径中催化(R)或(S)-3-羟基-4-戊烯酰CoA向3-羟基-4-戊
烯酸转化的酶的多核苷酸;和/或一或多种编码路径中催化3-羟基-4-戊烯酸向丁二
烯转化的酶的多核苷酸。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述微生物是选自由以下组成的属的细菌:伯克
霍尔德菌属(Burkholderia)、丙酸杆菌属(Propionibacterium)、丙酸螺菌属
(Propionispira)、梭菌属(Clostridium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、埃希氏菌属
(Escherichia)、暗杆菌属(Pelobacter)或乳杆菌属(Lactobacillus)。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述微生物是真核生物,是酵母、丝状真菌、原
生动物或藻类。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述酵母是酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、
运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)或巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)。
11.根据权利要求1所述的方法,其中所述碳源是甘蔗汁、甘蔗糖蜜、水解淀粉、水解
木质纤维素材料、葡萄糖、蔗糖、果糖、乳酸酯、乳糖、木糖、丙酮...

【专利技术属性】
技术研发人员:马特乌斯·施莱纳·加尔赛斯罗佩斯阿芙拉姆·迈克尔·斯洛维奇尤里·埃斯特拉达·戈维亚约翰纳·林科内斯·佩雷斯卢卡斯·彭德森·帕里奇
申请(专利权)人:布拉斯科南美公司巴西
类型:发明
国别省市:巴西;BR

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