[发明专利]能够由蔗糖生产聚乳酸酯或聚乳酸酯共聚物的重组微生物和使用该微生物由蔗糖生产聚乳酸酯或聚乳酸酯共聚物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够由蔗糖生产聚乳酸酯(PLA)或PLA共聚物的重组微生物和使用该微生物由蔗糖生产PLA或PLA共聚物的方法。

背景技术

聚乳酸酯(PLA)是一种来源于乳酸酯的典型可生物降解的聚合物，其高度应用于商业和生物医药学。虽然目前通过发酵微生物产生的乳酸酯的聚合来制备PLA，但是通过乳酸酯的直接聚合仅仅获得了大约1000到5000道尔顿的低分子量PLA。为了合成分子量为100,000道尔顿或更高的PLA，可以使用链偶联剂将通过乳酸酯的直接聚合获得的低分子量PLA聚合。但是，在这种方法中，由于添加有机溶剂或链偶联剂，而且其不容易被去除，而使整个过程变得复杂。目前商业上可用的制备高分子量PLA的方法包括将乳酸酯转变成丙交酯，和利用丙交酯环的开环缩聚作用合成PLA。

当通过乳酸酯的化学合成来合成PLA时，很容易获得PLA均聚物，但是由各种单体组成的PLA共聚物难以合成而且是商业上不可用的。

同时，当存在过量的碳源和缺乏其他的养分(如磷(P)、氮(N)、镁(Mg)和氧(O)、等等)时，聚羟基链烷酸酯(PHA)是微生物储存作为能量或碳源的聚酯。由于PHA具有与来自石油的常规合成聚合物类似的物理性能，并显示完全的生物可降解性，它正被公认为常规合成塑料的替代品。

为了使用微生物生产PHA，需要将微生物的代谢产物转变成PHA单体的酶和使用PHA单体合成PHA聚合物的PHA合酶。当利用微生物合成PLA和PLA共聚物时，需要相同的系统，而且除了提供羟酰辅酶A的酶外，其是PHA合酶的最初底物，还需要提供乳酰辅酶A的酶。

而且，为了经济地生产可生物降解的聚合物，采用低成本的底物是非常重要的。特别是，需要开发一种使用蔗糖作为低成本底物来生产PLA或PLA共聚物的技术。

发明内容

技术问题

本发明旨在一种能够使用蔗糖作为底物生产聚乳酸酯(PLA)或PLA共聚物的微生物和使用该微生物生产PLA或PLA共聚物的方法。

技术方案

本发明的一个方面提供了一种由蔗糖生产聚乳酸酯(PLA)或羟基链烷酸酯-乳酸酯共聚物的方法。该方法包括在含有乳酸酯和蔗糖的环境中或者在含有乳酸酯、蔗糖和羟基链烷酸酯的环境中，培养细胞或植物或者使细胞或植物生长。该细胞或植物含有将乳酸酯转变成乳酰辅酶A的酶的基因和使用乳酰辅酶A作为底物的聚羟基链烷酸酯(PHA)合酶的基因，而且能够使用蔗糖作为底物生产PLA或羟基链烷酸酯-乳酸酯共聚物。然后，从细胞或植物中回收PLA或羟基链烷酸酯-乳酸酯共聚物。

如韩国专利申请第10-2006-0116234号中所公开的，本发明人利用来自丙酸梭菌(Clostridium propionicum)的用于提供乳酰辅酶A的丙酰辅酶A转移酶，和使用乳酰辅酶A作为底物的来自假单胞菌属(Pseudomonas)sp.6-19的PHA合酶的突变体，成功合成了PLA和PLA共聚物。

而且，本发明人试图利用低成本的底物蔗糖来生产PLA和PLA共聚物，从而经济地生产可生物降解的聚合物。因此，本发明人用表达来自丙酸梭菌的丙酰辅酶A转移酶和来自假单胞菌属sp.6-19的PHA合酶的质粒，转化利用蔗糖作为低成本底物的大肠杆菌，并发现，使用转化的重组大肠杆菌能有效地由蔗糖生产PLA和PLA共聚物。这使他们完成了本发明。

可通过用(a)将乳酸酯转变成乳酰辅酶A的酶的基因与(b)使用乳酰辅酶A作为底物的PHA合酶的基因的至少之一转化不含有(a)与(b)的至少之一的细胞或植物，来获得能够生产PLA或PLA共聚物(羟基链烷酸酯-乳酸酯共聚物)的细胞或植物。也就是说，可通过用(a)与(b)的至少之一转化不具有(a)与(b)的细胞或植物，或通过用(a)转化不具有(a)但是具有(b)的细胞或植物，来获得能够生产PLA或羟基链烷酸酯-乳酸酯共聚物的细胞或植物，但是本发明不局限于此。例如，根据本发明，当细胞具有(a)与(b)之一时，可通过增强包含的(a)与(b)之一，和用缺乏的(a)与(b)之一转化细胞，来获得能够生产PLA或羟基链烷酸酯-乳酸酯共聚物的细胞。