用于生产烯烃的微生物和方法技术

本发明专利技术公开了含有烯烃途径的非天然存在的微生物体，所述烯烃途径具有至少一种编码烯烃途径酶的外源核酸，所述烯烃途径酶以足以将醇转化成烯烃的量表达。本发明专利技术另外提供了使用这样的微生物体生产烯烃的方法，其中在特定条件下培养如本文中所述的含有烯烃途径的非天然存在的微生物体足以生产烯烃的时间段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产烯烃的微生物和方法
技术介绍
本申请要求2011年9月16日提交的美国临时申请系列号61/535，893的优先权权益,其全部内容通过引用并入本文。本专利技术总体上涉及生物合成方法，更具体地涉及具有烯烃生物合成能力的生物体。通常通过裂化存在于原油中的烷烃来生产烯烃。裂化使用热和催化剂来分解烷烃。通常，烯烃是含有一个双键的不饱和烃(R-C = C-R)。因为烯烃的比烷烃更有反应性的固有性质(由于双键的存在)，烯烃经常用于生产塑料。例如，烯烃用于生产聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)和特氟隆。通过裂化煤油或汽油而得到的低级烯烃也常用作燃料和光源。一些烯烃(诸如1，3- 丁二烯、苯乙烯和丙烯)在生产中是特别有用的。每年生产超过250亿磅丁二烯(1，3- 丁二烯，BD)，并用于生产聚合物(诸如合成橡胶和ABS树脂)和化学试剂(诸如六亚甲基二胺和1，4-丁二醇)。丁二烯通常作为蒸汽裂化过程的副产物而生产，所述蒸汽裂化过程用于将石油原料(诸如石脑油、液化石油气、乙烷或天然气)转化成乙烯和其他烯烃。从替代性的和/或可再生的原料生产丁二烯的能力，代表对更可持续的化学生产工艺的寻找的重大进步。可再生地生产丁二烯的一种可行方法包括:发酵糖或其他原料，以生产二元醇，诸如1，4- 丁二醇或1，3- 丁二醇，将其分离、纯化，然后在包括基于金属的催化的第二步中脱水成丁二烯。从可再生的原料直接发酵生产丁二烯，会避免对脱水步骤的需求，并从发酵罐中连续地排出丁二烯气体(沸点-4.4°C)，容易地浓缩和收集。开发发酵生产方法，会消除对基于化石的丁二烯的需求，并允许与石化衍生的丁二烯相比大幅减少成本、能量和有害的废物和排放。苯乙烯是聚苯乙烯和众多共聚物的前体。基于苯乙烯的产品包括:丙烯腈1，3-丁二烯苯乙烯(ABS)、苯乙烯-1，3- 丁二烯(SBR)橡胶、苯乙烯-1，3- 丁二烯胶乳、SIS (苯乙烯_异戍二烯_苯乙烯)、S-EB-S (苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯)、苯乙烯-二乙烯基苯(S-DVB)和不饱和的聚酯。这些材料被用于橡胶、塑料、绝缘材料、纤维玻璃、管材、汽车和船部件、食物容器和地毯衬垫中。苯乙烯最常见地通过乙基苯的催化脱氢来生产。将乙基苯与是它的体积的10-15倍的气相在高温蒸汽中混合，并在固体催化剂床上面经过。大部分乙基苯脱氢催化剂是基于氧化铁(III)，由几个百分比的氧化钾或碳酸钾促进。蒸汽在该反应中起几种作用。它是给吸热反应供给能量的热源，它会除去焦炭，所述焦炭倾向于通过水气变换反应而形成在氧化铁催化剂上。钾助催化剂会增强该除焦反应。所述蒸汽也会稀释反应物和产物，从而使化学平衡位置向产物移动。一个典型的苯乙烯工厂由串联的两个或三个反应器组成，所述反应器在真空下运行，以增强转化率和选择性。典型的单程转化率是约65% (对于两个反应器而言)和70-75% (对于三个反应器而言)。丙烯主要作为石油精炼和通过蒸汽裂化烃原料法生产乙烯的副产物来生产。通过分馏从得自裂化和其他精炼过程的烃混合物中分离出丙烯。典型的烃原料得自不可再生的化石燃料，诸如石油、天然气，并在远远更低的程度上得自煤。每年生产超过750亿磅丙烯，使它成为仅次于乙烯的第二大基于化石生产的化学品。丙烯是被转化成宽范围的聚合物、聚合物中间体和化学试剂的基础化学品。化学品和聚合物等级丙烯的一些最常见的衍生物是聚丙烯、丙烯酸、丁醇、丁二醇、丙烯腈、环氧丙烷、异丙醇和枯烯。丙烯衍生物聚丙烯在塑料(诸如注射模塑)和纤维(诸如地毯)的生产中的应用，占该衍生物在美国消耗的超过三分之一。丙烯也被用在合成橡胶的生产中和用作气雾剂中的推进剂或组分。从替代性的和/或可再生的原料生产丙烯的能力，代表对更可持续的化学生产工艺的寻找的重大进步。可再生地生产丙烯的一种可行方法包括:发酵糖或其他原料，以生产醇2-丙醇(异丙醇)或1-丙醇，将其分离、纯化，然后在包括基于金属的催化的第二步中脱水成丙烯。从可再生的原料直接发酵生产丙烯，会避免对脱水步骤的需求。在发酵生产过程中，从发酵罐中连续地排出丙烯气体，容易地浓缩和收集。开发发酵生产方法也会消除对基于化石的丙烯的需求，并允许与石化衍生的丙烯相比大幅减少成本、能量和有害的废物和排放。因而，需要有效地生产商业数量的烯烃的替代方法。本专利技术满足了该需要，并且还提供了有关的优点。
技术实现思路
本专利技术提供了含有烯烃途径的非天然存在的微生物体，所述烯烃途径具有至少一种编码烯烃途径酶的外源核酸，所述烯烃途径酶以足以将醇转化成烯烃的量表达。在本专利技术的某些方面，所述微生物体包含选自以下的烯烃途径:(I)醇激酶和磷酸裂合酶；(2) 二磷酸激酶和二磷酸裂合酶；和(3)醇激酶、磷酸烷基酯激酶和二磷酸裂合酶。本专利技术另外提供了使用这样的微生物体生产烯烃的方法，其中在特定条件下培养如本文中所述的含有烯烃途径的非天然存在的微生物体足以生产烯烃的时间段。【专利附图】【附图说明】图1显示了醇底物经由磷酸烷基酯或二磷酸烷基酯中间体向烯烃的转化。酶是:A.醇激酶，B.磷酸裂合酶，C.二磷酸激酶，D.磷酸烷基酯激酶，和E.二磷酸裂合酶。R1、R2、R3和R4各自独立地是(a)氢、氰基、卤代或硝基；(WCh烷基、C2_6烯基、C2_6炔基、C3_7环烷基、C6_14芳基、C7_15芳烷基、杂芳基或杂环基，每个任选地被一个或多个取代基 Q 取代；或(C)-C(O)R1' -C(0)0Rla、-C (O) NRlbRlc, -C (NRla) NRlbRlc、_0Rla、-OC(O)Rla、-OC (O) ORla, -OC (O) NRlbRlc, -OC ( = NRla) NRlbRlc, -OS(O) Rla, -OS(O)2Rla, -OS (O) NRlbR1c、-OS(O)2NRlbR' -NRlbR' -NRlaC (O) Rld、-NRlaC (O) 0Rld、-NRlaC (O) NRlbRlc, -NRlaC ( = NRld)NRlbRlc, -NRlaS(O) Rld, -NRlaS(O)2Rld, -NRlaS(O)NRlbRlc, -NRlaS(O)2NRlbRlc, -SRla, -S(O)Rla、-S (0)2Rla、-S (0)NRlbRlc 或-S (0)2NRlbRlc ;其中每个 Rla、Rlb、Rlc 和 Rld 独立地是氢、CV6烷基、C2_6烯基、C2_6炔基、C3_7环烷基、C6_14芳基、C7_15芳烷基、杂芳基或杂环基；或Rla和俨与它们所连接的C和N原子一起形成杂环基；或Rlb和俨与它们所连接的N原子一起形成杂环基；其中每个Q独立地选自(a)氧代、氰基、卤代和硝基；(WCh烷基、C2_6烯基、C2_6炔基、C3_7环烷基、C6_14芳基、C7_15芳烷基、杂芳基和杂环基，它们中的每一个进一步任选地被一个或多个(在一种实施方式中，1、2、3、或4个)取代基Qa取代；和(C) -C (O) Ra、-C (O) ORa、-C (O) NRbRc、-C (NRa) NRbRc、-ORa、-OC (O) Ra、-OC (O) ORa、-OC (O)NRbRc, -OC ( = NRa) NRbRc, -OS (O) R\ -OS (O) 2R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非天然存在的微生物体，所述微生物体具有烯烃途径且包含至少一种编码烯烃途径酶的外源核酸，所述烯烃途径酶以足以将醇转化成烯烃的量表达，其中所述烯烃途径包含选自以下的途径:(I)醇激酶和磷酸裂合酶；(2) 二磷酸激酶和二磷酸裂合酶；和(3)醇激酶、磷酸烷基酯激酶和二磷酸裂合酶， 其中所述醇是式(I)的化合物 2.根据权利要求1所述的非天然存在的微生物体，其中，所述微生物体包含两种或三种各自编码烯烃途径酶的外源核酸。3.根据权利要求2所述的非天然存在的微生物体，其中，所述两种外源核酸编码醇激酶和磷酸裂合酶。4.根据权利要求2所述的非天然存在的微生物体，其中，所述两种外源核酸编码二磷酸激酶和二磷酸裂合酶。5.根据权利要求2所述的非天然存在的微生物体，其中，所述三种外源核酸编码醇激酶、磷酸烷基酯激酶和二磷酸裂合酶。6.根据权利要求1所述的非天然存在的微生物体，其中，所述至少一种外源核酸是异源核酸。7.根据权利要求1所述的非天然存在的微生物体，其中，所述非天然存在的微生物体是在基本上厌氧的培养基中。8.根据权利要求1所述的非天然存在的微生物体，其中，所述微生物体将乙醇转化成乙烯，将正丙醇转化成丙烯，将异丙醇转化成丙烯，将正丁醇转化成丁 -1-烯，将异丁醇转化成异丁烯，将叔丁醇转化成异丁烯，将丁 -2-醇转化成丁 -1-烯或丁 -2-烯，将戊-1-醇转化成戊-1-烯，将3-甲基丁 -1-醇转化成3-...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·伯克，罗宾·E·奥斯特豪特，
申请(专利权)人：基因组股份公司，
类型：发明
国别省市：