[发明专利]生产能力高的异丙醇生产细菌

说明书

技术领域

本发明涉及异丙醇生产细菌及使用其的异丙醇生产方法。

背景技术

丙烯是聚丙烯等合成树脂或石油化学制品的重要的基础原料，被广泛应用于汽车用减震器、食品容器、薄膜、医疗器械等。

因为由植物来源原料制造出的异丙醇可经脱水工序转化为丙烯，所以有希望作为碳中和的丙烯的原料。根据京都议定书，所有发达国家有义务于2008年至2012年间使二氧化碳排放量与1990年相比削减5％，在这种情况下，碳中和的丙烯由于其广泛适用性而对地球环境极其重要。

已知将植物来源原料同化来生产异丙醇的细菌。例如，国际公开2009/008377号说明书中公开了为了以葡萄糖为原料生产异丙醇而经修饰的细菌，记载了其由于异丙醇的选择性高因而具有作为工业生产用生物催化剂优异的性质。

异丙醇制造大肠杆菌中，由于异丙醇的原料是葡萄糖，所以由于糖酵解及异生而得到的大量化合物均可成为副产物。另一方面，由于上述化合物有时是为了使大肠杆菌生长繁殖而必须的物质，所以不能完全抑制上述副反应所消耗的葡萄糖的量。因此，为了使副产物最小化且提升异丙醇的生产速度，需要一边考虑大肠杆菌内发生的所有的代谢反应、一边使代谢为异丙醇的趋势最大，从生物活性和物质生产的观点考虑，提出了多种技术方案。

例如，国际公开2009/008377号说明书中，公开了导入有乙酰乙酸脱羧酶、异丙醇脱氢酶、CoA转移酶及硫解酶的各基因、可由植物来源原料生成异丙醇的异丙醇生产细菌。对上述异丙醇生产细菌的能力记载如下：生产速度为0.6g/L/hr，蓄积量为28.4g/L。

国际公开2009/049274号说明书及Appl.Environ.Biotechnol.，73(24)，pp.7814-7818，(2007)中，公开了导入有乙酰CoA酰基转移酶、乙酰乙酰CoA转移酶、乙酰乙酸脱羧酶及仲醇脱氢酶的各基因、制造异丙醇的大肠杆菌。对上述细菌的能力记载如下：生产速度为0.4g/L/hr，收率为43.5％，蓄积量为4.9g/L。

国际公开2009/028582号说明书中，公开了导入有乙酰乙酸脱羧酶、异丙醇脱氢酶、乙酰CoA：乙酸酯CoA-转移酶及乙酰CoA酰基转移酶的各基因、制造异丙醇的大肠杆菌。对上述细菌的能力记载如下：蓄积量为9.7g/L。

Appl.Microbiol.Biotechnol.，77(6)，pp.1219-1224，(2008)中公开了导入有硫解酶、CoA-转移酶、乙酰乙酸酯脱羧酶、伯醇-仲醇脱氢酶的各基因、制造异丙醇的大肠杆菌。对上述细菌的能力记载如下：生产速度为0.6g/L/hr，收率为51％，蓄积量为13.6g/L。

国际公开2009/103026号说明书中，公开了导入有乙酰乙酸脱羧酶、乙酰CoA：乙酸酯CoA-转移酶及乙酰CoA酰基转移酶及异丙醇脱氢酶的各基因、可制造异丙醇的大肠杆菌。记载了上述细菌的能力可期待如下：收率为50％，生产速度为0.4g/L/hr，最终生产量为14g/L。

国际公开2009/247217号说明书中，公开了导入有乙酰乙酸酯脱羧酶、CoA转移酶、硫解酶及2-丙醇脱氢酶的各基因、可制造异丙醇的大肠杆菌。对上述细菌的能力记载如下：最终生产量为2g/L。

在此，异丙醇脱氢酶、仲醇脱氢酶、伯醇-仲醇脱氢酶及2-丙醇脱氢酶是名称不同但催化相同反应的酶，CoA转移酶、乙酰乙酰CoA转移酶、乙酰CoA：乙酸酯CoA-转移酶及CoA-转移酶是名称不同但催化相同反应的酶。另外，乙酰乙酸脱羧酶和乙酰乙酸酯脱羧酶是名称不同但催化相同反应的酶，硫解酶和乙酰CoA酰基转移酶也是名称不同但催化相同反应的酶。因此，对于上述文献中的异丙醇生产大肠杆菌来说，虽生产能力各有不同，但为了制造异丙醇而进行利用的酶是与国际公开2009/008377号说明书所记载的、乙酰乙酸脱羧酶、异丙醇脱氢酶、CoA转移酶及硫解酶4种酶相同的酶，在为了提高生产能力或收率等情况下，一直以来研究上述4种酶。

另一方面，作为提高微生物中的物质生产的收率及生产能力的方法，已知有使微生物具有的酶苹果酸脱氢酶缺失的方法。

例如，国际公开2009/023493号说明书中，记载了如下内容：在利用大肠杆菌进行的1，4-丁二醇的生产中，通过将该大肠杆菌具有的苹果酸脱氢酶基因破坏或将苹果酸脱氢酶基因和转氢酶基因同时破坏从而提高收率。

另外，国际公开2009/012210号说明书中，记载了如下内容：在利用大肠杆菌进行的乙醇的生产中，通过同时破坏该大肠杆菌具有的苹果酸脱氢酶基因和D-乳酸脱氢酶基因从而提高收率。