[发明专利]重组微生物及其用途

说明书

本发明尤其提供了用于通过对含CO的底物的微生物发酵产生丙酮、异丙醇并且/或者丙酮和/或异丙醇的前体的方法、用于这种方法的遗传修饰的微生物、适于制备遗传修饰的微生物的核酸、新的醇脱氢酶和编码所述醇脱氢酶的核酸。

技术领域

本发明涉及用于通过对含一氧化碳的底物的微生物发酵产生丙酮、异丙醇并且/或者丙酮和/或异丙醇的前体的方法，以及用于这种方法的经遗传修饰的微生物。

背景技术

已知一些微生物例如丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）或拜季林斯基氏梭菌（Clostridium beijerinckii）在丁醇发酵过程中产生丙酮或异丙醇作为主要副产物（ABE或IBE发酵）[George HA,Johnson JL,Moore WEC,Holdeman LV,Chen JS:Acetone,isopropanol,and butanol production by Clostridium beijerinckii(syn.Clostridium butylicum)and Clostridium aurantibutyricum.Appl EnvironMicrobiol45:1160-1163]。但是，所有这些生物均依赖于基于糖或淀粉的底物。产乙酸的生物（例如密切相关的微生物自产醇梭菌（Clostridium autoethanogenum）、扬氏梭菌（C.ljungdahlii）和拉氏梭菌（C.ragsdalei））能够以含CO或CO2/H2的气体作为唯一能源和碳源进行化能自养生长，并合成产物例如乙酸、乙醇或2,3-丁二醇，但是不合成丙酮或异丙醇[Munasinghe PC,Khanal SK:Biomass-derived syngas fermentation into biofuels:Opportunities and challenges.Bioresource Technol2010,5013-22]。

最近，在100L中试规模发酵罐中对拉氏梭菌（梭菌属菌株P11）的研究中报告了从柳枝稷（switchgrass）衍生的合成气产生了异丙醇[Kundiyana DK,Huhnke RL,WilkinsMR:Syngas fermentation in a100-L pilot scale fermentor:Design and processconsiderations.J Biosci Bioeng2010,109:492-498]。但是，来自所述同一实验室的相关研究显示，这是由于所使用的合成气中的污染，因为其通过了含有20%丙酮的洗涤混合物[Ramachandriya KD:Effect of biomass generatedproducer gas,methane andphysical parameters on producer gas fermentations by Clostridium strainP11.Masters thesis,Oklahoma State University2009]。作者还注意到，异丙醇的产生可能是由于丙酸（而不是丙酮）还原。由本发明的发明人用拉氏梭菌（梭菌属菌株P11）和自产醇梭菌以及扬氏梭菌进行的实验从未显示丙酮、异丙醇或丙酸的产生。

许多适于产生化学产物（例如丙酮和异丙醇）的碳水化合物原料的成本受到它们作为人类食物或动物饲料的价值的影响，并且种植产淀粉或蔗糖的作物用于这类生产并不是在所有的地域中都是经济上可持续的。因此，需要开发将更低成本的和/或更丰富的碳源转化为有用的化学产物（例如丙酮和异丙醇）的技术。

CO是有机材料（例如煤或油和油衍生产品）不完全燃烧的主要的、无成本的、富含能量的副产物。例如，有报道称澳大利亚的钢铁工业每年产生并向大气中排放超过500,000吨CO。

本发明的目的是克服现有技术的一种或多种缺陷，或者至少为公众提供可用的选择。

发明内容