本发明专利技术涉及一种细胞，该细胞相对于其野生型被遗传修饰并具有性能ａ）或ｂ）中的至少一种性能：ａ）与其野生型相比，催化丙酮酸转变为草酰乙酸的酶Ｅ１、或催化磷酸烯醇丙酮酸转变为草酰乙酸的酶Ｅ１ｂ的活性增加，ｂ）与其野生型相比，催化天冬氨酸转变为β－丙氨酸的酶Ｅ２的活性增加，其中，除性能ａ）或ｂ）之外，该细胞的特征为性能ｃ）或ｄ）的至少一种性能：ｃ）该遗传修饰的细胞能够将β－丙氨酸输出细胞外，ｄ）该遗传修饰的细胞能够将β－丙氨酸转变为３－羟基丙酸。本发明专利技术还涉及制备遗传修饰的细胞的方法，可用这种方法获得的遗传修饰的细胞，制备３－羟基丙酸的方法，制备丙烯酸的方法，制备聚丙烯酸酯的方法、制备丙烯酸酯的方法和该细胞用于制备３－羟基丙酸的用途。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及相对于其野生型被遗传修饰的细胞、制备遗传修饰的细胞的方法，可 用这种方法获得的遗传修饰的细胞，制备3-羟基丙酸的方法，制备聚丙烯酸酯的方法，制 备丙烯酸酯的方法和该细胞用于制备3-羟基丙酸的用途。
技术介绍
丙烯酸是工业上很重要的原料化合物。它特别地用于制备聚丙烯酸酯，尤其是交 联、部分中和的聚丙烯酸酯，这种聚丙烯酸酯干燥且基本上是无水状态，具有强大的吸水能 力。这些被称为“超级吸收剂”的交联聚丙烯酸酯能够吸收多倍于自身重量的水。由于强大 的吸收性，该吸收聚合物适于掺入吸水结构和物品中，例如婴儿尿布、失禁产品或卫生巾。 就此而论，参考Modern Superabsorbent PolymerTechnology ；F. L. Buchholz,A. T. Graham, WiIey-VCH,1998。丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯同样是工业上重要的原料化合物，尤其 是在制备共聚物时使用它们。这些共聚物通常以聚合物分散体形式被用作粘合剂、涂抹剂 或纺织品、皮革和纸张助剂。丙烯酸在工业上主要通过丙烯的两阶段催化气相氧化来制备，丙烯是通过热裂解 由石油加工产生的汽油获得的。用这种方法获得的丙烯酸视需要随后通过添加醇被酯化。两阶段法制备丙烯酸的缺点首先是两个阶段都使用的300至450°C的温度导致低 聚物形成和其它不合意的裂化产物。这导致了不合意的大量比丙烯酸沸点更高的化合物， 或仅能困难地与丙烯酸分开的化合物，例如乙酸。这些化合物通常必须通过蒸馏法从丙烯 酸除去，这又对丙烯酸产生进一步的热负荷以及随其相伴的二聚体和低聚物的形成。然而， 高含量丙烯酸二聚体或丙烯酸低聚物是不利的，因为当在交联剂存在下通过丙烯酸自由基 聚合来制备超级吸收剂时，这些二聚体或低聚物嵌入了该聚合物。然而，在聚合后进行的 聚合物颗粒表面的后处理过程中，例如在表面后交联过程中，聚合入的二聚体被裂解形成 β-羟基丙酸，其在后交联条件下脱水形成丙烯酸。因此，用于制备超级吸收剂的丙烯酸中 高含量的二聚丙烯酸导致聚合物热处理过程中丙烯酸单体含量增加，如同后交联过程中发 生的一样。在催化气相氧化获得的丙烯酸中还可检测到其他常常有毒的化合物。这些杂质尤 其包括妨碍聚合进程的醛，产生仍含可观量的可溶组分的聚合物。现有技术中已经描述了解决这些问题的一些措施(参见例如EP-A 0574260或 DE-A 10138150)。这个制备丙烯酸的常规方法的又一缺点是采用的原料物(丙烯)是由石油产生4的，因此是由不可再生的原材料产生的，特别是长期考虑，从经济学观点来看，提取石油是 越来越困难的和成本越来越高的。就此而论，现有技术也描述了 一些措施来抗衡这个问题。因此，WO-A 03/62173描述了制备丙烯酸的方法，由丙酮酸最初发酵形成α -丙氨 酸，然后借助酶2，3-氨基变位酶将α-丙氨酸转变为β-丙氨酸。β-丙氨酸接着经β-丙 氨酰-CoA、丙烯酰-CoA、3-羟丙酰-CoA，或经丙二酸半醛转变为3-羟基丙酸，3-羟基丙酸 脱水后得到丙烯酸。WO-A 02/42418描述了例如从可再生原材料制备3_羟基丙酸的又一途径。在这种 情况下，丙酮酸最初转变为乳酸，随后由乳酸形成乳酰_CoA。然后乳酰-CoA经丙烯酰-CoA 和3-羟丙酰-CoA转变为3-羟基丙酸。WO-A 02/42418中描述的制备3-羟基丙酸的又一 途径想象了葡萄糖经丙酸、丙酰_CoA、丙烯酰-CoA和3-羟丙酰-CoA的转变。该出版物还 描述了丙酮酸经乙酰-CoA和丙二酰-CoA转变为3-羟基丙酸。经各个途径获得的3-羟基 丙酸可脱水转变为丙烯酸。WO-A 01/16346描述了从甘油发酵制备3-羟基丙酸，其中采用表达来自克雷白氏 杆菌(Klebsiella pneumoniae)的dhaB基因(编码甘油脱水酶的基因)和编码醛脱氢酶 的基因的微生物。用这种方法，从甘油经3-羟丙醛形成3-羟基丙酸，然后3-羟基丙酸可 以通过脱水转变为丙烯酸。如上所述用于制备作为合成丙烯酸的原料化合物的3-羟基丙酸的发酵方法的缺 点尤其是发酵溶液中形成的3-羟基丙酸的量，对于使用此发酵溶液作为起始原料以经济 有利方式来大工业制备丙烯酸来说是太低了。
技术实现思路
本专利技术是基于克服现有技术暴露的缺点的目的。本专利技术尤其基于提供重组微生物或由至少两种重组微生物组成的重组系统的目 的，这种微生物能够比现有技术中描述的微生物更好地，特别是更有效地从可再生原材料， 特别是从碳水化合物和/或从甘油制备3-羟基丙酸，接着3-羟基丙酸可在温度脱水反应 中转变为纯丙烯酸。一种相对于其野生型被遗传修饰的细胞为实现上述目的提供了贡献，该细胞具有 性能a)和b)中的至少一种性能，优选具有a)和b)两种性能a)与其野生型相比，酶的活性增加，优选至少10%，特别优选至少25%，进一步优 选至少50%，进一步更优选至少75%，进一步优选至少100%和最优选至少500%，最大限 度优选高达5000%，特别优选高达2500%，所述酶是催化丙酮酸转变为草酰乙酸的酶Ela， 或催化磷酸烯醇丙酮酸转变为草酰乙酸的酶Elb，但是优选催化丙酮酸转变为草酰乙酸的酶 Ela'b)与其野生型相比，催化天冬氨酸转变为β-丙氨酸的酶E2的活性增加，优选至 少10 %，特别优选至少25 %，进一步优选至少50 %，进一步更优选至少75 %，进一步优选至 少100%和最优选至少500%，最大限度优选高达5000%，特别优选高达2500%，其中，除a)或b)，优选a)和b)之外，该细胞的特征为性能C)或d)的至少一种性 能c)该遗传修饰的细胞能够将β -丙氨酸输出细胞外；d)该遗传修饰的细胞能够将β -丙氨酸转变为3-羟基丙酸。用这种遗传修饰的细胞本身或与可将β-丙氨酸转变为3-羟基丙酸的其他细 胞组合能够从碳水化合物或从甘油形成3-羟基丙酸，因为形成的β -丙氨酸可以转变为 3_羟基丙酸。“野生型”细胞优选是指基因组处于例如通过进化自然产生的状态的细胞。该术语 既理解为整个细胞又理解为单独的基因。因此术语“野生型”不包括尤其是其基因序列至 少部分经历使用重组方法人工修饰的那些细胞或那些基因。术语“酶的活性增加，，优选是指胞内活性增加。言语“与其野生型相比，酶的活性 增加”也特别包括细胞，其野生型不显示或至少检测不到这个酶的活性，其仅在增加酶活性 之后显示出可检测到的酶活性，例如通过过表达。就此而论，术语“过表达”或在下列陈述 中使用的言语“表达增加”还包括下面的情况，初始细胞，例如野生型细胞，不显示或至少检 测不到酶表达，可检测的表达仅通过重组方法才可诱导出。原则上，通过以下方法实现酶活性增加是可能的通过增加编码酶的的一个或多 个基因序列的拷贝数，通过使用强启动子或通过利用编码活性增加的相应酶的基因或等位 基因，视需要通过这些方法的组合。根据本专利技术遗传修饰的细胞例如通过转化、转导、这些 方法与载体结合或联合而产生，该载体包含期望的基因、这个基因的等位基因或其一部分 和能够表达该基因的载体。异源表达特别是通过将基因或等位基因整合入细胞的染色体或 染色体外复制型载体来实现。DE-A-10031999中给出了增加细胞中酶活性的可能方法的概述，所述酶例如本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
DE 2005-10-10 102005048818.8一种细胞，相对于其野生型被遗传修饰并具有性能a)和b)a)与其野生型相比，催化丙酮酸转变为草酰乙酸的酶E1a、或催化磷酸烯醇丙酮酸转变为草酰乙酸的酶E1b的活性增加，b)与其野生型相比，催化天冬氨酸转变为β 丙氨酸的酶E2的活性增加，其中，除性能a)和b)之外，该细胞的特征为性能d)d)该遗传修饰的细胞能够将β 丙氨酸转变为3 羟基丙酸。2.权利要求1的细胞，其中酶E1是丙酮酸羧化酶。3.权利要求1或2的细胞，其中酶E1的活性增加是通过野生型细胞的丙酮酸羧化酶基 因的突变实现的。4.前述权利要求之一的细胞，其中酶E2是天冬氨酸脱羧酶。5.前述权利要求之一的细胞，其具有性能d)，其中，与其野生型相比，该细胞具有下列 酶E3至E6中至少一种酶的活性增加-催化β “丙氨酸转变为β “丙氨酰-辅酶A的酶E3, -催化β “丙氨酰-辅酶A转变为丙烯酰-辅酶A的酶E4, -催化丙烯酰-辅酶A转变为3-羟丙酰-辅酶A的酶E5, -催化3-羟丙酰-辅酶A转变为3-羟基丙酸的酶Ε6。6.权利要求5的细胞，其中酶E3是辅酶A转移酶或辅酶A合成酶， E4是β -丙氨酰-辅酶A铵裂合酶， E5是3-羟丙酰-辅酶A脱水酶，和E6是辅酶A转移酶、3-羟丙酰-辅酶A水解酶或3-羟丁酰-辅酶A水解酶。7.权利要求1至4之一的细胞，其具有性能d)，其中，与其野生型相比，该细胞具有下 列酶E7和E8中至少一种酶的活性增加-催化β “丙氨酸转变为丙二酸半醛的酶E7, -催化丙二酸半醛转变为3-羟基丙酸的酶Ε8。8.权利要求7的细胞，其中酶E7是β -丙氨酸-2-酮戊二酸转氨酶，和 E8是3-羟丙酰脱氢酶或3-羟...
【专利技术属性】
技术研发人员：A马克斯，VF温迪什，D里特曼，S巴克霍尔茨，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE
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