[发明专利]增强微生物对产生的有机化学物质的耐受性的组合物和方法

说明书

相关申请

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求2007年1月12日提交的美国临时专利申请第60/880,108号的优先权，该申请完整引入作为参考。

联邦政府资助的研究

本文公开的实施方式部分地受到来自美国国家科学基金会(National Science Foundation)的拨款(BES0228584)资助。美国政府可以拥有实施本发明的特定权利。

发明领域

本发明的实施方式一般地涉及增强微生物对于有机酸和醇的耐受性和/或提高微生物产生有机酸和醇的产量的方法、组合物和用途。本申请一般地还涉及提高微生物产生有机酸或醇的产量的方法、组合物和载体(vector)的用途。特定的实施方式涉及增强细菌对3-羟基丙酸(3-HP)的耐受性以作为提高产生3-羟基丙酸产量的手段的组合物和方法。在其它实施方式中，组合物和方法涉及调节一种或多种抑制性分子或增加微生物分支酸超路径(chorismate super-pathway)的分子以增强微生物对于产生有机酸的耐受性。

发明背景

在过去几年里石油消费快速增长。现在大部分专家相信：这样的消费增长将会持续，而产油能力将在不远的将来达到峰值。因此必须开发用于产生燃料和其它化学品的廉价材料和能源的可替代来源。生物炼制(biorefining)技术试图开发出用于这样的目的的可再生能源，如农业或城市废物。基本的模式包括将废弃材料(例如，玉米)转化成可由工程化有机体发酵的糖(例如，己糖、戊糖)，以产生如燃料(例如，乙醇或氢)或通用化学品(commodity chemicals)(例如，单体/聚合物)的具有附加值的产物。尽管关于乙醇作为汽油替代品的长期商业可行性仍然存在许多争议，但已经证明产生通用化学品的生物途径是替代常规石化途径的经济上有吸引力的途径。作为一个例子，十年之久的Dupont/Genencor合作导致Dupont投资开发用于产生1，3-丙二醇(估计50-80亿/年产量)的基于800,000升大肠杆菌的工艺。

有机酸是未来的生物炼制化学的重要的平台。在一个由美国国家再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)发布的报告中，将8种不同的有机酸列入包括3-羟基丙酸(3-HP)在内的前12种具有最高优先级的生物炼制化学品中。现在仍然需要以低成本的方法快速产生这些生物炼制化学品。

发明概述

本发明的实施方式涉及增强微生物对于有机化合物的生产的耐受性。特定的实施方式涉及增强对于生物炼制化学品的耐受性。在其它实施方式中，本发明的组合物和方法涉及3-羟基丙酸(3-HP)的生产。预期用于本发明的微生物可以包括，但不限于大肠杆菌(E.coli)。

该路径的产物可以包括，但不限于：分支酸、酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、叶酸、泛醌、维生素K2(meniquinone)、莽草酸(shikimate)、D-赤藓糖-4-磷酸、3-脱氧-D-阿拉伯-庚酮糖酸(heptulosonate)-7-磷酸、3-脱氢奎尼酸、3-脱氢-莽草酸、莽草酸、莽草酸-3-磷酸、5-烯醇式丙酮酰(enolpyruvyl)-莽草酸-3-磷酸、分支酸、异分支酸(isochorismate)、预苯酸(prephenate)、苯丙酮酸(phenylpyruvate)、对羟基苯丙酮酸、L-苯丙氨酸、L-酪氨酸、2，3-二氢-2，3-二羟基苯甲酸、2，3-二羟基苯甲酸、肠杆菌素、2-琥珀酰基-6-羟基-2，4-环己二烯-1-羧酸、邻琥珀酰基苯甲酸、邻琥珀酰基苯甲酰-coA、1，4-二羟基-2-萘甲酸(napthoate)、甲基萘醌(menaquinone)、邻氨基苯甲酸(anthranilate)、N-(5′-磷酸核糖基)-邻氨基苯甲酸、1-(邻羧基苯氨基)-1′-脱氧核酮糖-5′-磷酸、吲哚-3-甘油-磷酸、吲哚、L-色氨酸、4-氨基-4-脱氧分支酸、对氨基苯甲酸、7，8-二氢蝶酸(dihydropteroate)、7，8-二氢叶酸、四氢叶酸、4-羟基苯甲酸、3-八异戊二烯基(octaprenyl)-4-羟基苯甲酸、2-八异戊二烯基苯酚、2，2-八异戊二烯基-6-羟基苯酚、2-八异戊二烯基-6-甲氧基苯酚、2-八异戊二烯基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-八异戊二烯基-3-甲基-6-甲氧基-1，4-苯醌、3-去甲基泛醌-8或泛醌-8、3-脱氧-D-阿拉伯-庚酮糖酸-7-磷酸合酶(DAHPS)同工酶或其混合物中的一种或多种。