用于生物合成化合物的方法、试剂和细胞技术

本文件描述了用于生成戊二酸、5‑氨基戊酸、5‑羟基戊酸、尸胺或1,5‑戊二醇的生物化学途径，其通过在C5主链底物，诸如2‑氧代戊二酸中形成一个或多个由羧基、胺或羟基基团构成的末端官能团进行。

Methods, reagents, and cells for biosynthesis of compounds

This document describes the biochemical pathways for generation of glutaric acid, 5 amino acid, 5 hydroxyisovaleric acid, cadaverine or 1,5 diol, the main chain of C5 substrates, such as 2 ketoglutaric acid to form one or more composed of carboxyl, amine or hydroxyl groups at the end of the officer group.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生物合成化合物的方法、试剂和细胞对相关申请的交叉引用本申请要求于2014年6月16日提交的美国临时申请序列号62/012,592的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。专利
本专利技术涉及使用一种或多种分离的酶，如合酶，脱水酶，水合酶，脱氢酶，脱羧酶，硫酯酶，可逆的CoA连接酶，CoA转移酶，羧基还原酶或ω-转氨酶生物合成戊二酸，5-氨基戊酸，尸胺，5-羟基戊酸或1,5-戊二醇(下文称为“C5构件块”)的方法，以及产生此类C5构件块的重组宿主。
技术介绍
尼龙是聚酰胺，其一般通过二胺与二羧酸的缩合聚合(condensationpolymerization)合成。类似地，可以通过内酰胺的缩合聚合生成尼龙。一种普遍存在的尼龙是尼龙6,6，其通过六亚甲基二胺(HMD)和己二酸的缩合聚合生成。可以通过己内酰胺的开环聚合生成尼龙6(Anton&Baird,PolyamidesFibers,EncyclopediaofPolymerScienceandTechnology,2001)。尼龙5，尼龙5,5和包括C5单体的其它变体代表在许多应用中与尼龙6和尼龙6,6相比具有增值特性的新型本文档来自技高网...

【技术保护点】
在重组宿主中生物合成C5构件块的方法，所述方法包括：a)使用至少一种具有选自下组的活性的多肽在所述重组宿主中将2‑氧代‑己二酸酶促转化为中间体：α‑氨基转移酶活性，2‑酮酸脱酸酶活性和2‑氧代戊二酸脱氢酶复合物的活性，其中所述中间体选自下组：2‑氨基‑己二酸，5‑氧代戊酸，和戊二酰‑CoA；并且b)使用至少一种具有选自下组的活性的多肽在所述重组宿主中将所述中间体酶促转化为C5构件块：硫酯酶活性，CoA连接酶活性，CoA转移酶活性，酰化脱氢酶活性，醛脱氢酶活性，5‑羟基戊酸脱氢酶活性，6‑羟基己酸脱氢酶活性，醇脱氢酶活性，羧酸还原酶活性，ω‑转氨酶活性，α‑氨基脱羧酶活性，N‑乙酰基转移酶活性，...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.16 US 62/012,5921.在重组宿主中生物合成C5构件块的方法，所述方法包括：a)使用至少一种具有选自下组的活性的多肽在所述重组宿主中将2-氧代-己二酸酶促转化为中间体：α-氨基转移酶活性，2-酮酸脱酸酶活性和2-氧代戊二酸脱氢酶复合物的活性，其中所述中间体选自下组：2-氨基-己二酸，5-氧代戊酸，和戊二酰-CoA；并且b)使用至少一种具有选自下组的活性的多肽在所述重组宿主中将所述中间体酶促转化为C5构件块：硫酯酶活性，CoA连接酶活性，CoA转移酶活性，酰化脱氢酶活性，醛脱氢酶活性，5-羟基戊酸脱氢酶活性，6-羟基己酸脱氢酶活性，醇脱氢酶活性，羧酸还原酶活性，ω-转氨酶活性，α-氨基脱羧酶活性，N-乙酰基转移酶活性，和乙酰基腐胺脱乙酰基酶活性，其中所述C5构件块选自下组：戊二酸，5-羟基戊酸，5-氨基戊酸，尸胺，和1,5-戊二醇。2.权利要求1的方法，其中具有2-酮酸脱酸酶活性的所述多肽与SEQIDNO:1中列出的氨基酸序列具有至少70％，75％，80％，85％，90％，91％，92％，93％，94％，95％，96％，97％，98％，99％，或100％序列同一性。3.权利要求1的方法，其中具有2-氧代戊二酸脱氢酶复合物活性的所述多肽包含在EC1.2.4.2，EC1.8.1.4和EC2.3.1.61下分类的活性。4.权利要求1的方法，其中具有2-氧代戊二酸脱氢酶复合物活性的所述多肽与SEQIDNO:16中列出的氨基酸序列具有至少70％，75％，80％，85％，90％，91％，92％，93％，94％，95％，96％，97％，98％，99％，或100％序列同一性。5.权利要求1的方法，其中通过至少一种具有选自下组的活性的多肽将2-氧代-戊二酸酶促转化为2-氧代-己二酸获得所述2-氧代-己二酸：2-异丙基苹果酸合酶活性，高柠檬酸合酶活性，高乌头酸水合酶活性，3-异丙基苹果酸脱水酶活性，高异柠檬酸脱氢酶活性，和3-异丙基苹果酸脱氢酶活性。6.权利要求1的方法，其中与具有磷酸泛酰巯基乙胺转移酶增强子活性的多肽组合使用具有羧酸还原酶活性的所述多肽。7.权利要求1的方法，其中所述中间体是戊二酰-CoA，并且使用至少一种具有选自下组的活性的多肽而酶促转化为戊二酸：(i)硫酯酶活性，(ii)CoA连接酶活性，(iii)CoA转移酶，(iv)酰化脱氢酶和醛脱氢酶活性和(v)醛脱氢酶活性。8.权利要求1或权利要求7的方法，其中具有硫酯酶活性的所述多肽与SEQIDNO:17或18中列出的氨基酸序列具有至少70％，75％，80％，85％，90％，91％，92％，93％，94％，95％，96％，97％，98％，99％，或100％序列同一性。9.权利要求1的方法，其中所述中间体是5-氧代戊酸，并且使用具有ω-转氨酶活性的多肽而酶促转化为C5构件块5-氨基戊酸。10.权利要求1的方法，其中所述中间体是2-氨基-己二酸，并且使用具有α-氨基脱酸酶活性的多肽而酶促转化为C5构件块5-氨基戊酸。11.权利要求1的方法，其中具有α-氨基脱羧酶活性的所述多肽与SEQIDNO:19-22中任一项列出的氨基酸序列具有至少70％，75％，80％，85％，90％，91％，92％，93％，94％，95％，96％，97％，98％，99％，或100％序列同一性。12.权利要求1的方法，其中所述C5构件块是戊二酸，并且所述方法进一步包括使用至少一种具有选自下组的活性的多肽将戊二酸酶促转化为C5构件块5-氨基戊酸：羧酸还原酶活性和ω-转氨酶活性。13.权利要求1的方法,其中所述中间体是5-氧代戊酸，并且使用至少一种具有选自下组的活性的多肽而酶促转化为C5构件块5-羟基戊酸：5-羟基戊酸脱氢酶活性，6-羟基己酸脱氢酶活性，和醇脱氢酶活性。14.权利要求1的方法，其中所述C5构件块是戊二酸，并且所述方法进一步包括使用至少一种具有选自下组的活性的多肽将戊二酸酶促转化为C5构件块5-羟基戊酸(5-hydroxypentainoicacid)：羧酸还原酶活性和醇脱氢酶活性。15.权利要求1的方法，其中所述C5构件块是5-氨基戊酸，并且所述方法进一步包括使用至少一种具有选自下组的活性的多肽将5-氨基戊酸酶促转化为C5构件块尸胺：羧酸还原酶活性和ω-转氨酶活性。16.权利要求1的方法，其中所述C5构件块是5-羟基戊酸，并且所述方法进一步包括使用至少一种具有选自下组的活性的多肽将5-羟基戊酸酶促转化为C5构件块尸胺：羧酸还原酶活性，ω-转氨酶活性，和醇脱氢酶活性。17.权利要求1的方法，其中所述中间体是5-氧代戊酸，并且使用至少一种具有选自下组的活性的多肽而酶促转化为C5构件块尸胺：羧酸还原酶活性和ω-转氨酶活性。18.权利要求1的方法，其中所述C5构件块是5-羟基戊酸，并且所述方法进一步去包括使用至少一种具有选自下组的活性的多肽将5-羟基戊酸酶促转化为C5构件块1,5-戊二醇：羧酸还原酶活性和醇脱氢酶活性。19.权利要求18的方法，其进一步包括使用至少一种具有选自下组的活性的多肽将C5构件块1,5-戊二醇酶促转化为C5构件块尸胺：醇脱氢酶活性和ω-转氨酶活性。20.权利要求1的方法，其中所述C5构件块是5-氨基戊酸，并且所述方法进一步包括使用至少一种具有选自下组的活性的多肽将5-氨基戊酸酶促转化为C5构件块尸胺：N-乙酰基转移酶活性、羧酸还原酶活性、ω-转氨酶活性、和脱乙酰基酶活性。21.权利要求1、权利要求6、权利要求12、权利要求14-18或权利要求20中任一项的方法，其中具有羧酸还原酶活性的所述多肽与SEQIDNO:2-7中任一项列出的氨基酸序列具有至少70％，75％，80％，85％，90％，91％，92％，93％，94％，95％，96％，97％，98％，99％，或100％序列同一性。22.权利要求1、权利要求9、权利要求12、权利要求15-17、权利要求19或权利要求20中任一项的方法，其中所述具有ω-转氨酶活性的多肽与SEQIDNO:8-13中任一项列出的氨基酸序列具有至少70％，75％，80％，85％，90％，91％，92％，93％，94％，95％，96％，97％，98％，99％，或100％序列同一性。23.权利要求6的方法，其中具有磷酸泛酰巯基乙胺转移酶增强子活性的所述多肽与SEQIDNO:14或15中列出的氨基酸序列具有至少70％，75％，80％，85％，90％，91％，92％，93％，94％，95％，96％，97％，98％，99％，或100％序列同一性。24.权利要求1-23中任一项的方法，其中所述宿主经受需氧或微需氧培养条件下的培养策略。25.权利要求1-24中任一项的方法，其中经由氮、磷酸盐或氧限制在营养限制的条件下培养所述宿主。26.权利要求1-25中任一项的方法，其中使用陶瓷膜保留所述宿主以在发酵期间维持高细胞密度。27.权利要求1-26中任一项的方法，其还包括源自生物原料的补料到发酵的主要碳源。28.权利要求27的方法，其中所述生物原料是或源自单糖，二糖，木质纤维素、半纤维素、纤维素、木质素、乙酰丙酸和甲酸、甘油三酯、甘油、脂肪酸、农业废物、浓缩酒糟(condenseddistillers'solubles)或城市废物。29.权利要求1-26中任一项的方法，其还包括源自非生物原料补料到发酵的主要碳源。30.权利要求29的方法，其中所述非生物原料是或源自天然气、合成气、CO2/H2、甲醇、乙醇、苯甲酸盐、非挥发性残留物(NVR)或来自环己烷氧化过程的碱洗液(causticwash)废物流、或对苯二甲酸/异酞酸混合物废物流。31.权利要求1-30中任一项的方法，其中所述宿主是原核生物。32.权利要求31的方法，其中所述原核生物选自下组：埃希氏菌属(Escherichia)；梭菌属(Clostridia)；棒状杆菌属(Corynebacteria)；贪铜菌属(Cupriavidus)；假单胞菌属(Pseudomonas)；代尔夫特菌属(Delftia)；芽孢杆菌属(Bacilluss)；乳杆菌属(Lactobacillus)；乳球菌属(Lactococcus)；和红球菌属(Rhodococcus)。33.权利要求32的方法，其中所述原核生物选自下组：大肠杆菌(Escherichiacoli)、杨氏梭菌(Clostridiumljungdahlii)、自产乙醇梭菌(Clostridiumautoethanogenum)、克鲁佛梭菌(Clostridiumkluyveri)、谷氨酸棒状杆菌(Corynebacteriumglutamicum)、钩虫贪铜菌(Cupriavidusnecator)、耐金属贪铜菌(Cupriavidusmetallidurans)、荧光假单胞菌(Pseudomonasfluorescens)、恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)、食油假单胞菌(Pseudomonasoleavorans)、食酸代尔夫特菌(Delftiaacidovorans)、枯草芽胞杆菌(Bacillussubtillis)、德氏乳杆菌(Lactobacillusdelbrueckii)、乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)、和马红球菌(Rhodococcusequi)。34.权利要求1-30中任一项的方法，其中所述宿主是真核生物。35.权利要求34的方法，其中所述真核生物选自下组：曲霉属(Aspergillus)、酵母属(Saccharomyces)、毕赤氏酵属(Pichia)、耶罗维亚酵母属(Yarrowia)、伊萨酵母属(Issatchenkia)、德巴利酵母属(Debaryomyces)、Arxula、和克鲁维酵母菌属(Kluyveromyces)。36.权利要求35的方法，其中所述真核生物选自下组：黑曲霉(Aspergillusniger)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、巴斯德毕赤酵母(Pichiapastoris)、解脂耶罗维亚酵母(Yarrowialipolytica)、东方伊萨酵母(Issathenkiaorientalis)、汉逊德巴利酵母(Debaryomyceshansenii)、Arxulaadenoinivorans、和乳酸克鲁维酵母菌(Kluyveromyceslactis)。37.权利要求1-36中任一项的方法，其中所述宿主展现出对高浓度C5构件块的耐受性，并且其中经由在选择性环境中的连续培养改善所述对高浓度C5构件块的耐受性。38.权利要求1-37中任一项的方法，其中所述宿主包含下列减弱中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：AL博特斯，AVE康拉迪，
申请(专利权)人：英威达技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH