本发明专利技术提供了合并的生物加工方法和宿主细胞。所述宿主细胞能够使生物质聚合物直接转化或者通过光照转化成生物柴油等效物和其他脂肪酸衍生物。具体地，本发明专利技术提供了一种由生物质聚合物制备生物柴油等效物和其他脂肪酸衍生物的方法，包括提供经基因工程化的宿主细胞，在含有碳源的培养基中培养宿主细胞，使得细胞中的重组核酸表达，以及从培养物中提取生物柴油等效物和其他脂肪酸衍生物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文公开的内容涉及由纤维素类生物质产生脂肪酸酯和其他脂肪酸衍生物的方法和组合物。
技术介绍
脂肪酸合成对于许多药学上和工业上的重要化合物的生产十分关键，包括ω-3 脂肪酸(EPA和DHA)、油类、生物柴油、脂肪醇和蜡。生物柴油是优于汽油、乙醇和“较高级” 链醇(包括丁醇)的燃料，由于其无毒、不溶于水、能量密集并且不会产生石油衍生的柴油的主要污染物(S0x、N0x、重金属和芳香族化合物)，因而已被大量生产。但是，与种植植物油作物、提取油类和对其进行改进以用作燃料相关的环境和经济成本巨大(Hill等，2006)。 因此，对由微生物生产油类的兴趣浓厚，大量研究集中于积累大量脂类的那些微生物。目前，由这些有机体产生油类需要使用昂贵的提取方法，仍然需要由能够产生脂类但是无需使用昂贵的提取方法的微生物生产油类。尽管大肠杆菌(E. coli)没有积累脂质的固有能力(与脂质积累微生物例如产油酵母、藻类相比而言)，已知其能够分泌低水平的脂肪酸，这种特性消除了通常与由脂质积累作物或者微生物产生乙醇、丁醇、较高级链醇和生物柴油相关的产物提取成本(Hall和 Rat ledge 1977 ；Brown 1969 ;Knights 等，1970 Jiang 和 Cronan 1994)。利用大肠杆菌产生这些分子比生产基于脂肪酸之生物燃料的传统方法具有优势，所述传统方法依赖于生物催化的严格条件并且产生无用的副产物(例如甘油)。但是，由于产物具有毒性并且效价低，前面阐述的大肠杆菌生产生物燃料的能力达不到工业相关所需的生产水平(Atsumi 等，2008 ；Fischer et al. 2008)。已经显示大肠杆菌能够通过利用内源产生的乙醇使外源加入的脂肪酸酯化，从而产生脂肪酸乙酯(FAEE) (Kalscheuer等，2006)。然而由于脂肪酸的高成本，该方法将是经济上不可行的。而且，其他小组已经证实，通过外源性添加乙醇到生长培养基而改善天然 E. coli脂肪酸生物合成和β-氧化途径，会产生FAEE (W0 2007/136762, WO 2008/119082, W02009/009391)。然而，需要在不添加外源性底物的情况下使能够制备生物柴油等效物的 Ε. coli细胞保持工程化。尽管由糖类生产第二代生物燃料(例如FAEE)比由糖类生产乙醇具有优势，从大量可获得的生物质储备物中获得这种糖类提供甚至更大的进步。不幸地是，从纤维素类生物质中获得糖类需要使用昂贵的酶，以从预处理的纤维素和半纤维素中释放糖类。因此，进一步需要合并的生物加工过程，其中细胞由投入的纤维素类生物质制备生物柴油等效物和其他脂肪酸衍生的化化学物质，而无需加入外源底物或者酶。专利技术_既述本文中描述的是合并的生物加工方法和宿主细胞。所述宿主细胞能够制备生物柴油等效物和其他脂肪酸衍生物。在特定的实施方案中，宿主细胞能够使植物生物质降解，并利用其作为唯一碳源，制备生物柴油等效物和其他脂肪酸衍生物。因此，一个方面包括一种由碳源制备脂肪酸乙酯的方法，包括提供宿主细胞，其中所述宿主细胞含有编码硫酯酶、脂酰-C0A合成酶、酰基转移酶、醇脱氢酶和丙酮酸脱羧酶的一种或多种重组核酸，在培养基中培养所述宿主细胞以形成培养物，使得一种或多种重组核酸在细胞中表达，其中所述培养基含有宿主细胞的碳源，以及从培养物中提取脂肪酸乙酯。另一个方面进一步包括一种由生物质聚合物制备脂肪酸乙酯的方法，包括首先提供宿主细胞，其中所述宿主细胞含有编码硫酯酶、脂酰-coA合成酶、酰基转移酶、醇脱氢酶、丙酮酸脱羧酶和一种或多种生物质聚合物降解酶的一种或多种重组核酸，其中所述一种或多种生物质聚合物降解酶由宿主细胞分泌，接着在培养基中培养所述宿主细胞以形成培养物，使得一种或多种重组核酸在细胞中表达，其中所述培养基含有生物质聚合物作为宿主细胞的碳源，然后从培养物中提取脂肪酸乙酯。在某些实施方案中，宿主细胞含有编码脂酰-coA脱氢酶的内源性核酸。在某些实施方案中，宿主细胞被修饰为使得脂酰-coA脱氢酶的表达相对于未修饰细胞中的表达水平减弱。在其他实施方案中，宿主细胞是细菌细胞、真菌细胞、藻青菌细胞、植物细胞、动物细胞或者人体细胞。在进一步的实施方案中，宿主细胞是大肠杆菌细胞或者酵母细胞。在某些实施方案中，以下一种或多种是准确的硫酯酶是来自大肠杆菌的ItesA，脂酰-coA合成酶是来自大肠杆菌的fadD，醇脱氢酶是来自运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)的adhB，丙酮酸脱羧酶是来自运动发酵单胞菌的pdc， 或者酰基转移酶是来自不动细菌属(AcinetcAacter)菌株ADPl的蜡酯合酶atfA。在某些实施方案中，生物质聚合物是半纤维素。在某些实施方案中，半纤维素是木聚糖。在某些实施方案中，一种或多种生物质聚合物降解酶是木聚糖酶和含有木聚糖内切酶催化结构域的蛋白。在进一步的实施方案中，木聚糖酶是来自卵形拟杆菌(Bacteroides ovatus) Wxsa 或者来自纤维弧菌(Cellvibrio japonicus)的Gly43F。在另一个实施方案中，木聚糖内切酶催化结构域是来源于粪堆梭菌(Clostridium stercorarium)的xynlOB。在某些实施方案中，生物质聚合物是纤维素。在进一步的实施方案中，一种或多种生物质聚合物降解酶是含有纤维二糖水解酶催化结构域的蛋白、β-葡萄糖苷酶和含有纤维素酶催化结构域的蛋白。在进一步的实施方案中，以下一种或多种是准确的纤维二糖水解酶催化结构域是来源于纤维弧菌的cel6A，β -葡萄糖苷酶是纤维弧菌的cel3B，或者纤维素酶催化结构域是来源于芽孢杆菌(Bacillus sp.)D04的eel。在某些实施方案中，培养基不含游离的脂肪酸或者醇。在某些实施方案中，生物质聚合物是甘露聚糖。在进一步的实施方案中，一种或多种生物质聚合物降解酶是甘露聚糖内切酶、甘露聚糖外切酶和α-半乳糖苷酶。在进一步的实施方案中，以下一种或多种是准确的甘露聚糖内切酶是纤维弧菌的MaM6A，甘露聚糖外切酶是纤维弧菌的Man5D，或者α -半乳糖苷酶是纤维弧菌的Aga27A。本专利技术的另一个方面包括一种经基因修饰的宿主细胞，其含有编码硫酯酶、月旨酰-coA合成酶、酰基转移酶、醇脱氢酶和丙酮酸脱羧酶的一种或多种重组核酸。本专利技术的另一个方面包括一种经基因修饰的宿主细胞，其含有编码硫酯酶、月旨酰-coA合成酶、酰基转移酶、醇脱氢酶、丙酮酸脱羧酶和一种或多种生物质聚合物降解酶的一种或多种重组核酸，其中所述一种或多种生物质聚合物降解酶是分泌酶。在某些实施方案中，宿主细胞含有编码脂酰-coA脱氢酶的内源性核酸。在进一步的实施方案中，宿主细胞被修饰为使得脂酰-coA脱氢酶的表达相对于未修饰细胞中的表达水平减弱。在其他实施方案中，宿主细胞是细菌细胞、真菌细胞、藻青菌细胞、植物细胞、动物细胞或者人体细胞。在进一步的实施方案中，宿主细胞是大肠杆菌细胞或者酵母细胞。在某些实施方案中，以下一种或多种是准确的硫酯酶是大肠杆菌的ItesA，脂酰-coA合成酶是大肠杆菌的 fadD,醇脱氢酶是运动发酵单胞菌的adhB，丙酮酸脱羧酶是运动发酵单胞菌的pdc，或者酰基转移酶是不动细菌属菌株ADPl的蜡本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·科斯林，Y·康，E·J·斯蒂恩，G·博金斯基，
申请(专利权)人：加州大学评议会，
类型：发明
国别省市：
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