用于生产脂肪酸和脂肪酸衍生产物的微生物及方法技术

本发明专利技术涉及经代谢改造的微生物菌株，例如细菌菌株，在所述菌株中，提高了丙二酰辅酶A的利用率，以产生脂肪酸或脂肪酸衍生产物，其中所述经修饰微生物利用依赖丙二酰辅酶A、但不依赖丙二酰‑ACP的机理产生脂肪酰辅酶A中间体。

Microorganisms and methods for producing fatty acids and fatty acid derivatives

The present invention relates to a microorganism metabolic transformation, such as bacterial strains, the strain, improve the utilization rate of two propylene acyl coenzyme A, to produce fatty acid or fatty acid derivatives, wherein the mechanism of modification by microorganisms on C two, but does not depend on the acyl coenzyme A C two acyl the production of ACP fatty acyl coenzyme A intermediates.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年7月19日提交的美国临时专利申请No.61/856,652(代理人案卷号34246-780.101)的权益，该申请的全部内容以引用方式并入本文。有关联邦政府资助研究的声明本专利技术是在美国政府支持下完成的，与美国能源部签定的合同号为DE-AR0000088。政府对本专利技术享有一定权利。
技术介绍
脂肪酸和脂肪酸衍生物(例如脂肪酸甲酯(FAME)、脂肪醇、脂肪胺等)是制造许多消费品、工业化学品和燃料的重要前体。例如，可使用脂肪酸和脂肪酸衍生物来制作洗涤剂、清洁剂、塑料、纸张、油漆、润滑剂、蜡类、涂料与表面活性剂。也可将脂肪酸和脂肪酸衍生物用作风味剂和芳香剂。目前，脂肪酸和脂肪酸衍生物以油脂化学品(植物和动物脂肪)或石油化学品为来源生产。一般来讲，源自油脂化学品的脂肪酸的脂肪链具有偶数个碳原子，而源自石油化学品的脂肪酸的脂肪链具有奇数个碳原子。油脂化学品和石油化学品脂肪酸有明显的缺点。最值得注意的是，用于制备此类脂肪酸的原料通常包括不同碳链长度的脂肪酸的混合物，而且可包括各种不同的链长度，以及饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸。图1是图表，示出了各种常用油脂化学品原料的脂肪酸碳组成。然而，脂肪酸和脂肪酸衍生物的许多商业应用需要对于其脂肪链长度具有较高特异性的脂肪酸前体。例如，用C6-C10脂肪酸生产喷射润滑剂，用C12-C14脂肪酸制作表面活性剂和洗涤剂，用C16-C18脂肪酸生产金属皂。因此，当前生产脂肪酸的方法需要成本高昂的原料加工过程，例如分馏、蒸馏，才能分离出指定应用所需的脂肪酸组分。有多种技术限制约束着这类加工过程的效率以及分离出浓度较高且链长彼此不一的脂肪酸的能力。油脂化学品和石油化学品脂肪酸的另一个缺点是，这些原料的成本会大幅波动。油脂化学品原料的价格极不稳定，可能逐年剧烈波动，在不同地理区域也可能明显不同。由于总生产成本对原料价格非常敏感，所以这种不稳定性会显著影响利润。就石油化学品脂肪酸来说，越来越多的人认识到石油烃储量正不断减少，因而，预期这种脂肪酸的成本会持续上升。最后，愈发让人担忧的是化学工业内的可持续性，对由可再生资源生产的化学品的需求不断增长。实际上，多个化学公司及其客户已实施了可持续发展计划，目标是用由可再生资源制成的化学品替代当前的化学品，如石油基化学品。这些公司一直在努力研制可再生化学品，这些可再生化学品对产品性能或特性的影响极小，此外，对下游产品和客户的影响也微乎其微。甚至在油脂化学品工业领域，也存在可持续性问题。虽然多种油脂化学品脂肪酸源自可再生资源，但当前的行业惯例并未以可持续方式管理这些资源的采集。例如，一直以来让人倍感忧虑的是生产棕榈油(油脂化学品脂肪酸的主要来源)过程中森林遭受砍伐。因为石油基脂肪酸、油脂基脂肪酸和脂肪酸衍生物存在这些缺点，所以，人们越来越热衷于开发并改进可利用可持续植物基原料生产化学品和燃料的工业微生物系统。这类工业微生物系统能够完全或部分地替代石油烃或油脂化学品用来生产某些化学品和产品。可用这类微生物系统生产多种化学品，涉及的范围从抗生素、抗疟药品，到精细化学品，再到像乙醇之类的燃料。然而，对经修饰微生物仍然有商业需求，这种微生物适宜生产脂肪酸和脂肪酸衍生产物，具体地讲，适宜生产具有高浓度特定脂肪酸链长的脂肪酸和脂肪酸衍生产物。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供了包含异源核酸序列的经遗传修饰生物体，该异源核酸序列编码3-酮脂酰辅酶A合酶、酮脂酰辅酶A还原酶、羟酰辅酶A脱水酶、或烯酰辅酶A还原酶；并且其中所述微生物能够生产碳链长度为C4或C4以上的脂肪酸或脂肪酸衍生产物。在一些实施例中，3-酮脂酰辅酶A合酶包括NphT7。在一些实施例中，3-酮脂酰辅酶A合酶的氨基酸序列与SEQIDNO.1-120中任一序列的同源性为至少70％。在一些实施例中，酮脂酰辅酶A还原酶选自3-酮丁酰辅酶A还原酶、3-羟丁酰辅酶A脱氢酶、3-酮戊酰辅酶A还原酶以及3-羟戊酰辅酶A脱氢酶。在一些实施例中，酮脂酰辅酶A还原酶的氨基酸序列与SEQIDNO183和SEQIDNO271中任一序列的同源性为至少70％。在一些实施例中，羟酰辅酶A脱水酶选自3-羟丁酰辅酶A脱水酶和烯酰辅酶A水合酶。在一些实施例中，羟酰辅酶A脱水酶的氨基酸序列与SEQIDNO183和SEQIDNO272中任一序列的同源性为至少70％。在一些实施例中，烯酰辅酶A还原酶为反式-2-烯酰还原酶。在一些实施例中，烯酰辅酶A还原酶的氨基酸序列与SEQIDNO275的同源性为至少70％。在一些实施例中，3-酮脂酰辅酶A合酶包含经修饰NphT7多肽，该经修饰NphT7多肽包含一种或多种氨基酸置换，选自将第86至89位氨基酸从PDRP置换为HFLQ，F217A、F217E、F217G、F217I、F217L、F217M、F21i7P、F217S、F217T、F217V、F217W、G288S、G309S、I147A、I147C、I147D、I147E、I147F、I147G、I147H、I147K、I147L、I147M、I147N、I147P、I147Q、I147R、I147S、I147T、I147V、I147W、I147Y、V157F、V196G和Y144L。在一些实施例中，3-酮脂酰辅酶A合酶包含经修饰NphT7多肽，该经修饰NphT7多肽包含两种氨基酸置换，选自I147T和F217V、I147T和Y144L、I147T和V196G、I147F和F217V、I147M和F217V、I147S和F217V、I147T和HFLQ、I147T和V157F、I147T和F217G、I147T和F217A、I147T和F217L、I147T和F217I、I147T和F217M、I147T和F217P、I147T和F217S、I147T和F217E、I147S和F217G、I147S和F217A、I147S和F217L、I147S和F217I、I147S和F217M、I147S和F217W、I147S和F217S、I147S和F217E、I147S和F217K、I147F和F217A、I147F和F217L、I147F和F217I、I147F和F217M、I147F和F217P、I147F和F217E、I147M和F217G、I147M和F217A、I147M和F217L、I147M和F217I、I147M和F217M、I147M和F217P、I147M和F217S、I147M和F217E，以及I147M和F217K。在一些实施例中，3-酮脂酰辅酶A合酶包含经修饰NphT7多肽，该经修饰NphT7多肽包含三种氨基酸置换，选自Y144L、I147T和F217V；I147T、F217V和HFLQ；I147T、V147F和F217V；以及Y144L、I147T和V157F。在一些实施例中，3-酮脂酰辅酶A合酶包含经修饰NphT7多肽，该经修饰NphT7多肽在选自下列的位置具有一种或多种氨基酸置换：Ser84、Val114、Gly288、Ile194、Gly318、Thr85、Gln90、Val196、Tyr144、Phe159、Ile147和Phe217。在一些实施例中，酮脂酰辅酶A还原酶选自3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种经遗传修饰生物体，所述经遗传修饰生物体包含编码3‑酮脂酰辅酶A合酶、酮脂酰辅酶A还原酶、羟酰辅酶A脱水酶或烯酰辅酶A还原酶的异源核酸序列；并且其中所述微生物能够产生具有C4或更大碳链长度的脂肪酸或脂肪酸衍生产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.19 US 61/856,6521.一种经遗传修饰生物体，所述经遗传修饰生物体包含编码3-酮脂酰辅酶A合酶、酮脂酰辅酶A还原酶、羟酰辅酶A脱水酶或烯酰辅酶A还原酶的异源核酸序列；并且其中所述微生物能够产生具有C4或更大碳链长度的脂肪酸或脂肪酸衍生产物。2.根据权利要求1所述的经遗传修饰生物体，其中所述3-酮脂酰辅酶A合酶包括NphT7。3.根据权利要求1所述的经遗传修饰生物体，其中所述3-酮脂酰辅酶A合酶包含与SEQIDNO1-120中任一序列具有至少70％同源性的氨基酸序列。4.根据权利要求1所述的经遗传修饰生物体，其中所述酮脂酰辅酶A还原酶选自3-酮丁酰辅酶A还原酶、3-羟丁酰辅酶A脱氢酶、3-酮戊酰辅酶A还原酶和3-羟戊酰辅酶A脱氢酶。5.根据权利要求4所述的经遗传修饰生物体，其中所述酮脂酰辅酶A还原酶包含与SEQIDNO183和SEQIDNO271中任一序列具有至少70％同源性的氨基酸序列。6.根据权利要求1所述的经遗传修饰生物体，其中所述羟酰辅酶A脱水酶选自3-羟丁酰辅酶A脱水酶和烯酰辅酶A水合酶。7.根据权利要求6所述的经遗传修饰生物体，其中所述羟酰辅酶A脱水酶包含与SEQIDNO183和SEQIDNO272中任一序列具有至少70％同源性的氨基酸序列。8.根据权利要求1所述的经遗传修饰生物体，其中所述烯酰辅酶A还原酶为反式-2-烯酰还原酶。9.根据权利要求8所述的经遗传修饰生物体，其中所述烯酰辅酶A还原酶包含与SEQIDNO275具有至少70％同源性的氨基酸序列。10.根据权利要求1所述的经遗传修饰生物体，其中所述3-酮脂酰辅酶A合酶包括经修饰的NphT7多肽，所述多肽包含一个或多个氨基酸置换，所述氨基酸置换选自将第86至89位氨基酸从PDRP置换为HFLQ，F217A、F217E、F217G、F217I、F217L、F217M、F217P、F217S、F217T、F217V、F217W、G288S、G309S、I147A、I147C、I147D、I147E、I147F、I147G、I147H、I147K、I147L、I147M、I147N、I147P、I147Q、I147R、I147S、I147T、I147V、I147W、I147Y、V157F、V196G和Y144L。11.根据权利要求1所述的经遗传修饰生物体，其中所述3-酮脂酰辅酶A合酶包括经修饰的NphT7多肽，所述多肽包含两个氨基酸置换，所述氨基酸置换选自I147T和F217V、I147T和Y144L、I147T和V196G、I147F和F217V、I147M和F217V、I147S和F217V、I147T和HFLQ、I147T和V157F、I147T和F217G、I147T和F217A、I147T和F217L、I147T和F217I、I147T和F217M、I147T和F217P、I147T和F217S、I147T和F217E、I147S和F217G、I147S和F217A、I147S和F217L、I147S和F217I、I147S和F217M、I147S和F217W、I147S和F217S、I147S和F217E、I147S和F217K、I147F和F217A、I147F和F217L、I147F和F217I、I147F和F217M、I147F和F217P、I147F和F217E、I147M和F217G、I147M和F217A、I147M和F217L、I147M和F217I、I147M和F217M、I147M和F217P、I147M和F217S、I147M和F217E以及I147M和F217K。12.根据权利要求1所述的经遗传修饰生物体，其中所述3-酮脂酰辅酶A合酶包括经修饰的NphT7多肽，所述多肽包含三个氨基酸置换，所述氨基酸置换选自Y144L、I147T和F217V；I147T、F217V和HFLQ；I147T、V147F和F217V；以及Y144L、I147T和V157F。13.根据权利要求1所述的经遗传修饰生物体，其中所述3-酮脂酰辅酶A合酶包括经修饰的NphT7多肽，所述多肽在选自下列的位置具有一种或多种氨基酸置换：Ser84、Val114、Gly288、Ile194、Gly318、Thr85、Gln90、Val196、Tyr144、Phe159、Ile147和Phe217。14.根据权利要求1所述的经遗传修饰生物体，其中所述酮脂酰辅酶A还原酶选自3-酮脂酰辅酶A还原酶和3-羟酰辅酶A脱氢酶。15.根据权利要求14所述的经遗传修饰生物体，其中所述酮脂酰辅酶A还原酶包含与SEQIDNO183和SEQIDNO271中任一序列具有至少70％同源性的氨基酸序列。16.根据权利要求1所述的经遗传修饰生物体，其中所述羟酰辅酶A脱水酶选自3-羟酰辅酶A脱水酶和烯酰辅酶A水合酶。17.根据权利要求16所述的经遗传修饰生物体，其中所述羟酰辅酶A脱水酶包含与SEQIDNO183和SEQIDNO272中任一序列具有至少70％同源性的氨基酸序列。18.根据权利要求1所述的经遗传修饰生物体，其中所述烯酰辅酶A还原酶为反式-2-烯酰还原酶。19.根据权利要求18所述的经遗传修饰生物体，其中所述烯酰辅酶A还原酶包含与SEQIDNO275具有至少70％同源性的氨基酸序列。20.根据权利要求1所述的经遗传修饰生物体，还包含编码硫酯酶或蜡酯合酶的异源核酸序列。21.根据权利要求1所述的经遗传修饰生物体，还包含编码终止酶的异源核酸序列，所述终止酶催化脂肪酸衍生产物的产生，所述脂肪酸衍生产物选自脂肪醇、脂肪醛、脂肪烯烃、脂肪酰胺、脂肪烷烃和脂肪二酸。22.根据权利要求20所述的经遗传修饰生物体，其中所述硫酯酶为酰基辅酶A酯酶，并且所述生物体能够产生脂肪酸。23.根据权利要求22所述的经遗传修饰生物体，其中所述硫酯酶选自tesA、'tesA、tesB、yciA、ybgC、ybfF、fadM、AtTE、CpTE、CperfTE、LpTE和PA2801TE。24.根据权利要求22所述的经遗传修饰生物体，其中所述硫酯酶包含与SEQIDNO277、SEQIDNO278、SEQIDNO279、SEQIDNO280、SEQIDNO281、SEQIDNO282、SEQIDNO283、SEQIDNO284、SEQIDNO285、SEQIDNO286、SEQIDNO287和SEQIDNO288中任一序列具有至少70％同源性的氨基...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·林奇，M·路易，S·科普利，E·施平德勒，B·普拉瑟，M·利普斯科姆，T·利普斯科姆，H·廖，D·霍格西特，R·埃文斯，
申请(专利权)人：嘉吉公司，
类型：发明
国别省市：美国;US