从3-甲基巴豆酰-CoA产生异丁烯的方法技术

本发明专利技术描述了从3‑甲基巴豆酰‑CoA产生异丁烯的方法，所述方法包括以下步骤：(a)将3‑甲基巴豆酰‑CoA酶促转化成3‑甲基丁酸；和(b)将如此产生的3‑甲基丁酸进一步酶促转化成异丁烯。可以通过首先将3‑甲基巴豆酰‑CoA酶促转化成3‑甲基丁酰‑CoA和将如此产生的3‑甲基丁酰‑CoA进一步酶促转化成3‑甲基丁酸，实现3‑甲基巴豆酰‑CoA转化成3‑甲基丁酸。供选地，可以通过首先将3‑甲基巴豆酰‑CoA酶促转化成3‑甲基巴豆酸并且随后将如此产生的3‑甲基巴豆酸进一步酶促转化成3‑甲基丁酸，实现3‑甲基巴豆酰‑CoA转化成3‑甲基丁酸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从3-甲基巴豆酰-CoA产生异丁烯的方法本专利技术涉及一种从3-甲基巴豆酰-CoA产生异丁烯的方法，所述方法包括步骤：(a)将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酸；并且(b)将如此产生的3-甲基丁酸进一步酶促转化成异丁烯。可以通过首先将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酰-CoA和将如此产生的3-甲基丁酰-CoA进一步酶促转化成3-甲基丁酸，实现3-甲基巴豆酰-CoA转化成3-甲基丁酸。供选地，可以通过首先将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基巴豆酸并且随后将如此产生的3-甲基巴豆酸进一步酶促转化成3-甲基丁酸，实现3-甲基巴豆酰-CoA转化成3-甲基丁酸。许多的化学化合物目前源自石油化学品。烯类(如乙烯、丙烯、不同的丁烯或例如其他戊烯)在例如用于产生聚丙烯或聚乙烯的塑料工业和在化学工业其他领域和燃料领域中使用。丁烯以四种形式存在，其中之一，异丁烯(又称作异丁烯)，进入甲基叔丁基醚(MTBE)(汽车燃料用抗爆添加剂)的组合物中。异丁烯也可以用来产生异辛烯，所述异辛烯转而可以还原成异辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)；异辛烷的极高辛烷值使其成为所谓“汽油”发动机的最佳燃料。烯类如异丁烯目前通过催化性裂解石油产物(或在己烯的情况下从煤炭或天然气中通过Fischer-Tropsch法的衍生物)产生。生产成本因此与油价紧密相关。另外，催化性裂解有时与增加工艺复杂性和生产成本的巨大技术难题相关。在与地球化学循环和谐相处的可持续工业运营背景下，需要通过生物途径生产烯类如异丁烯。由于发酵和蒸馏过程已经在食品加工产业中存在，第一代生物燃料由乙醇的发酵生产组成。第二代生物燃料的生产处于探索期，尤其包括生产长链醇(丁醇和戊醇)、萜烯、直链链烷和脂肪酸。两份最新综述提供了这个领域中研究的总体概述：Ladygina等人(ProcessBiochemistry41(2006),1001)和Wackett(CurrentOpinionsinChemicalBiology21(2008),187)。已经描述异戊酸由小红酵母(Rhodotorulaminuta)转化成异丁烯(Fujii等人(Appl.Environ.Microbiol.54(1988),583))，但是这种反应的效率，小于每分钟百万分之一或每天约1/1000，远未允许工业应用。反应机理由FukudaH等人(BBRC201(1994),516)阐明并且涉及通过还原氧代铁基(oxoferryl)FeV＝O，使异戊酸脱羧的细胞色素P450酶。通过这种途径大规模生物合成异丁烯似乎是高度不利的，因为它将需要合成和降解一分子的亮氨酸以形成一分子的异丁烯，并且来自小红酵母的细胞色素P450是膜结合型蛋白，致使自身在细菌中难以可溶性形式重组表达。出于全部这些原因，似乎很不可能的是，这种途径可以充当工业利用的基础。已经将其他微生物描述为能够略微地从异戊酸盐天然产生异丁烯；获得的产率甚至低于用小红酵母获得的那些产率(Fukuda等人(Agric.Biol.Chem.48(1984),1679))。Gogerty等人(Appl.Environm.Microbiol.76(2010),8004-8010)和vanLeeuwen等人(Appl.Microbiol.Biotechnol.93(2012),1377-1387)描述通过酶促转化从乙酰乙酰-CoA产生异丁烯，其中所提出途径的最后步骤是通过利用甲羟戊酸二磷酸脱羧酶转化3-羟基-3-甲基丁酸(也称作3-羟异戊酸(HIV))。WO2010/001078中也描述了从3-羟基-3-甲基丁酸产生异丁烯的这种反应。在Gogerty等人(见上述引文)和vanLeeuwen等人(见上述引文)中，提出通过转化3-甲基-巴豆酰-CoA经3-羟基-3-甲基丁酰-CoA，实现3-羟基-3-甲基丁酸的产生。VanLeeuwen等人(见上述引文)还描述了从可再生资源产生异丁烯的多个供选途径，其中之一包括异戊酸(3-甲基丁酸)转化成异丁烯，其中通过水解反应从异戊酰-CoA提供异戊酸。提出通过利用4-甲基-2-氧代戊酸:NAD+氧化还原酶，从2-氧代异己酸和CoA产生异戊酰-CoA本身。为了进一步改善从可再生资源产生异丁烯的方法的效率和变异性，需要提供前体的供选途径，所述前体可以用作酶促转化成异丁烯的底物。通过提供一种从3-甲基巴豆酰-CoA产生异丁烯的方法，本专利技术满足了这种需要，所述方法包括步骤：(a)将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酸；并且(b)将如此产生的3-甲基丁酸进一步酶促转化成异丁烯。根据步骤(a)将3-甲基巴豆酰-CoA转化成3-甲基丁酸(异戊酸)提供了现有技术中所提出途径的供选途径，其将2-氧代异己酸经3-甲基丁酰-CoA(异戊酰-CoA)转化成3-甲基丁酸(异戊酸)。根据本专利技术，可以通过不同酶促途径实现3-甲基巴豆酰-CoA转化成3-甲基丁酸。一个可能性是将3-甲基巴豆酰-CoA首先转化成3-甲基丁酰-CoA并且随后将3-甲基丁酰-CoA进一步转化成3-甲基丁酸。另一个可能性将3-甲基巴豆酰-CoA首先转化成3-甲基巴豆酸并且随后将3-甲基巴豆酸进一步转化成3-甲基丁酸。因此，在一个优选的实施方案中，通过将3-甲基巴豆酰-CoA首先转化成3-甲基丁酰-CoA并且随后将3-甲基丁酰-CoA进一步转化成3-甲基丁酸，实现3-甲基巴豆酰-CoA转化成3-甲基丁酸。因此，本专利技术涉及一种从3-甲基巴豆酰-CoA产生异丁烯的方法，所述方法包括步骤：(a)将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酸；并且(b)将如此产生的3-甲基丁酸进一步酶促转化成异丁烯。其中通过包括以下步骤的方法实现根据步骤(a)的将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酸：(a1)将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酰-CoA；并且(a2)将如此产生的3-甲基丁酰-CoA进一步酶促转化成3-甲基丁酸。可以例如通过使用分类为EC1.3._._的酶，实现根据步骤(a1)的将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酰-CoA，即还原3-甲基巴豆酰-CoA中的双键。分类为EC1.3._._的酶是作用于供体分子的CH-CH基团的氧化还原酶。这个亚类含有可逆催化两个碳原子之间碳-碳单键转化成碳-碳双键的酶。根据接纳体将EC1.3的亚类进行分类。在一个优选的实施方案中，该酶是分类为EC1.3._._并使用NADH或NADPH作为辅因子的酶。在一个特别优选的实施方案中，该酶是使用NADPH作为辅因子的酶。图1中示意性显示使用这种酶的转化过程。在一个优选的实施方案中，酶选自：-酰基-CoA脱氢酶(NADP+)(EC1.3.1.8)；-烯酰-[酰基-载体-蛋白]还原酶(NADPH,Si-特异性)(EC1.3.1.10)；-顺-2-烯酰-CoA还原酶(NADPH)(EC1.3.1.37)；-反-2-烯酰-CoA还原酶(NADPH)(EC1.3.1.38)；-烯酰-[酰基-载体-蛋白]还原酶(NADPH,Re-特异性)(EC1.3.1.39)；和-巴豆酰-CoA还原酶(EC1.3.1.86)。因此，在一个优选的实施方案中，通过利用酰基-CoA脱氢酶(NADP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.从3‑甲基巴豆酰‑CoA产生异丁烯的方法，包括步骤：(a)将3‑甲基巴豆酰‑CoA酶促转化成3‑甲基丁酸；并且(b)将如此产生的3‑甲基丁酸进一步酶促转化成异丁烯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.22 EP 16161683.41.从3-甲基巴豆酰-CoA产生异丁烯的方法，包括步骤：(a)将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酸；并且(b)将如此产生的3-甲基丁酸进一步酶促转化成异丁烯。2.权利要求1的方法，其中通过包括以下步骤的方法实现根据步骤(a)的将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酸：(a1)将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酰-CoA；并且(a2)将如此产生的3-甲基丁酰-CoA进一步酶促转化成3-甲基丁酸。3.权利要求2的方法，其中通过使用按EC1.3._._分类的酶实现根据步骤(a1)的将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酰-CoA。4.权利要求3的方法，其中所述酶选自(i)酰基-CoA脱氢酶(NADP+)(EC1.3.1.8)；(ii)烯酰-[酰基-载体-蛋白]还原酶(NADPH，Si-特异性)(EC1.3.1.10)；(iii)顺-2-烯酰-CoA还原酶(NADPH)(EC1.3.1.37)；(iv)反-2-烯酰-CoA还原酶(NADPH)(EC1.3.1.38)；(v)烯酰-[酰基-载体-蛋白]还原酶(NADPH，Re-特异性)(EC1.3.1.39)；(vi)巴豆酰-CoA还原酶(EC1.3.1.86)；(vii)烯酰-[酰基-载体-蛋白]还原酶(NADH)(EC1.3.1.9)；(viii)反-2-烯酰-CoA还原酶(NAD+)(EC1.3.1.44)；和(ix)异戊酰-CoA脱氢酶(EC1.3.8.4)。5.权利要求2至4中任一项的方法，其中通过包括在水解反应中利用硫酯水解酶(EC3.1.2)将3-甲基丁酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酸的步骤的方法，实现根据步骤(a2)的将3-甲基丁酰-CoA转化成3-甲基丁酸。6.权利要求2至4中任一项的方法，其中通过包括在转移酶反应中利用CoA-转移酶(EC2.8.3)将3-甲基丁酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酸的步骤的方法，实现根据步骤(a2)的将3-甲基丁酰-CoA转化成3-甲基丁酸。7.权利要求2至4中任一项的方法，其中通过包括以下步骤的方法实现根据步骤(a2)的将3-甲基丁酰-CoA转化成3-甲基丁酸：(i)将3-甲基丁酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酰磷酸；并且(ii)将如此产生的3-甲基丁酰磷酸进一步酶促转化成3-甲基丁酸。8.权利要求7的方法，其中通过利用磷酸丁酰转移酶(EC2.3.1.19)或磷酸乙酰转移酶(EC2.3.1.8)，实现根据步骤(i)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·阿拉尔，P·马利埃，
申请(专利权)人：环球生物能源公司，财富科学家股份有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR