用于产生异丁酸的细胞和方法技术

本文公开了用于可再生性产生异丁酸的细胞和方法。在某些情况下，所述细胞可包含异源DNA，所述异源DNA编码至少一种催化异丁醛转化为异丁酸的酶。在其它情况下，所述细胞可包含遗传修饰的酶，与所述酶的野生型形式相比，所述酶更大程度地催化异丁醛转化为异丁酸。在其它情况下，所述细胞可包含一种或多种催化2-酮缬氨酸转化为异丁酸的酶。一般而言，所述方法包括在包含碳源的培养基中培养所述细胞，其中所述细胞能够将所述碳源转化成异丁酸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本文公开了用于可再生性产生异丁酸的细胞和方法。在某些情况下，所述细胞可包含异源DNA，所述异源DNA编码至少一种催化异丁醛转化为异丁酸的酶。在其它情况下，所述细胞可包含遗传修饰的酶，与所述酶的野生型形式相比，所述酶更大程度地催化异丁醛转化为异丁酸。在其它情况下，所述细胞可包含一种或多种催化2-酮缬氨酸转化为异丁酸的酶。一般而言，所述方法包括在包含碳源的培养基中培养所述细胞，其中所述细胞能够将所述碳源转化成异丁酸。【专利说明】相关申请的交叉引用本申请要求2011年2月11提交的美国临时专利申请序号61/441，939的优先权。背景异丁酸(isobutyric acid)(本文亦称为“ isobutyrate”)被用于纤维、树脂、塑料和染料的生产，并且在药物、化妆品和食品添加剂的制备中被用作中间体。异丁酸还可进一步转化成甲基丙烯酸(methacrylate) (^flmethacrylic acid-MAA),这是一种大量生产型的化学品。MAA常被酯化成为MMA (甲基丙烯酸甲酯)，一种用于塑料生产的主要商品。MMA常被用于生产聚甲基丙烯酸甲酯塑料，但也用于生产例如甲基丙烯酸亚乙酯(EMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、丙烯酸涂料、黏合剂、离子交换树脂、皮革处理化学品、润滑添加剂和交联剂。有许多通过传统化学合成技术生产MAA的路线。大多数路线始于作为原料的天然气或原油。有需要从可再生原料生产大量生产型化学品的新的方法。从可再生原料生产大量生产型化学品降低源于耗尽不可再生原料的经济影响的可能性，并且可刺激经济发展提供可再生原料。专利技术概述一方面，本专利技术提供与野生型对照相比经修饰以显示异丁酸生物合成增加的重组微生物细胞。在某些情况下，重组微生物细胞是真菌细胞，例如酵母科(Saccharomycetaceae)的成员，例如酿酒酵母iSeiccheiroiByces cerevisiae')。在其它情况下,重组细胞可以是细菌细胞，例如变形菌门(Protobacteria)的成员，例如肠杆菌科(Enterobacteriaceae)的成员(例如大肠杆菌{Escherichia coli))或假单胞菌科(Pseudomonaceae)的成员(例如恶臭假单胞菌{Pseudomonas putidaY)。在其它情况下,重组细胞可以是细菌细胞,例如厚壁菌门(Firmicutes)的成员，例如芽胞杆菌科(Bacillaceae)的成员(例如枯草芽孢杆菌Qiacillus subtil is))或链球菌科(Streptococcaceae)的成员(例如乳酸乳球菌{Lactococcus IactisY)。在一些实施方案中，重组微生物细胞包含至少一种异源DNA分子，其编码催化异丁醛转化为异丁酸的多肽。在某些情况下，催化异丁醛转化为异丁酸的多肽包括醛脱氢酶例如大肠杆菌苯乙醛脱氢酶(PadA)、大肠杆菌乙醛脱氢酶(AldB)、大肠杆菌3-羟基丙醛脱氢酶(AldH)、大肠杆菌琥拍酸半醒脱氢酶(GabD)、大肠杆菌Y -氨基丁醒脱氢酶(YdcW)、i?.ambifariaα -酮戊二酸半醛脱氢酶(KDHba)或恶臭假单胞菌α -酮戊二酸半醛脱氢酶(KDHpp)。在一些实施方案中，催化异丁醛转化为异丁酸的多肽包括与SEQ ID NO: 1-SEQ IDNO: 106中任一个的氨基酸序列具有至少80%氨基酸序列相似性的多肽。在其它实施方案中，催化异丁醛转化为异丁酸的多肽包括与SEQ ID NO: 1-SEQ ID NO: 106中任一个的氨基酸序列具有至少80%氨基酸序列同一性的多肽。在一些实施方案中，所述异源DNA分子包括编码与SEQ ID NO: 1-SEQ ID NO: 106中任一个的氨基酸序列具有至少80%氨基酸序列相似性的多肽的DNA分子。在其它实施方案中，所述异源DNA分子包括编码与SEQ ID NO: 1-SEQ ID NO: 106中任一个的氨基酸序列具有至少80%氨基酸序列同一性的多肽的DNA分子。在另外其它的实施方案中，重组细胞可包括至少一种异源DNA分子，所述异源DNA分子编码其为催化2-酮缬氨酸转化为异丁酸的途径的成员的多肽。在这些实施方案中，其为催化2-酮缬氨酸转化为异丁酸的途径的成员的多肽包括支链酮酸脱氢酶。在一些实施方案中，其为催化2-酮缬氨酸转化为异丁酸的途径的成员的多肽包括硫酯酶。在这些实施方案的一些中，硫酯酶可包括TesA或TesB。另一方面，本专利技术提供遗传修饰的细胞，其包含至少一种经修饰以提高其将异丁醛转化成异丁酸的能力的内源酶。在某些情况下，修饰的酶催化异丁醛转化为异丁酸。在其它情况下，修饰的酶提高细胞耐受包含高水平异丁酸的环境的能力。在重组微生物细胞或遗传修饰的微生物细胞的一些实施方案中，所述细胞还包含催化异丁醛转化为异丁醇的多肽的遗传修饰形式，其中与野生型多肽相比，所述遗传修饰形式的多肽显示催化活性降低。在某些情况下，所述遗传修饰的多肽包括醇脱氢酶，例如，由遗传修饰的adhE或遗传修饰的adhP编码的多肽。在其它情况下，所述遗传修饰的多肽包括乙醇胺利用蛋白(ethanolamine utilization protein),例如，由遗传修饰的ewiG编码的多肽。在另外其它的情况下，所述遗传修饰的多肽包括由遗传修饰的八遗传修饰的yqhD或遗传修饰的yigB编码的多肽。在重组微生物细胞或遗传修饰的微生物细胞的一些实施方案中，所述细胞还包含催化丙酮酸转化为乳酸、甲酸和乙酸中任何一种或多种的多肽的遗传修饰形式，其中与野生型多肽相比，所述遗传修饰形式的多肽显示催化活性降低。在某些情况下，所述遗传修饰的多肽包括乳酸脱氢酶，例如由`遗传修饰的A/Μ编码的多肽。在其它情况下，所述遗传修饰的多肽包括丙酮酸甲酸裂解酶I，例如由遗传修饰的/7/73编码的多肽。在其它情况下，所述遗传修饰的多肽包括丙酮酸氧化酶，例如由遗传修饰的/70^编码的多肽。在重组微生物细胞或遗传修饰的微生物细胞的一些实施方案中，所述细胞还包含催化乙酰辅酶A转化为乙醇或乙酰基-P的多肽的遗传修饰形式，其中与野生型多肽相比，所述遗传修饰形式的多肽显示催化活性降低。在某些情况下，所述遗传修饰的多肽包括醇脱氢酶，例如由遗传修饰的adhE编码的多肽。在其它情况下，所述遗传修饰的多肽包括磷酸乙酰转移酶，例如由遗传修饰的编码的多肽。在重组微生物细胞或遗传修饰的微生物细胞的一些实施方案中，所述细胞还包含催化2-酮异戊酸转化为异丁醛的多肽，例如2-酮酸脱羧酶。在重组微生物细胞或遗传修饰的微生物细胞的一些实施方案中，所述细胞还包含序贯催化丙酮酸转化为2-酮异戊酸的多种多肽，例如二羟酸脱水酶、酮醇酸还原异构酶(ketol-acid reductoisomerase)和乙酸乳酸合酶。另一方面，本专利技术提供一种方法，所述方法包括在对本文所述重组细胞或遗传修饰的细胞产生异丁酸有效的条件下，将所述细胞在包含碳源的培养基中孵育，其中所述碳源包括以下的一种或多种:葡萄糖、图1的化合物6、图1的化合物7、图1的化合物8、图1的化合物9和图1的化合物10。在某些情况下，所述方法还包括将异丁酸转化成另一种化合物的一个或多个步骤。另一方面，本专利技术提供一种方法，所述方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重组微生物细胞，与野生型对照相比，其经修饰以显示异丁酸的生物合成增加。

【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：K张，M熊，AP伍德拉夫，
申请(专利权)人：明尼苏达大学评议会，
类型：
国别省市：