[发明专利]用于产生己二酸和其他化合物的微生物

说明书

本申请是申请日为2009年3月27日、优先权日为2008年3月27日、申请号为200980119404.X、发明名称为“用于产生己二酸和其他化合物的微生物”的发明专利申请的分案申请。

本申请要求于2008年3月27日申请的美国临时系列号61/040,059的优先权权益，该申请的全部内容通过引用合并于此。

发明背景

本发明总体上涉及生物合成方法，且更具体地涉及具有己二酸、6-氨基己酸和己内酰胺生物合成能力的生物体。

己二酸，一种分子量为146.14的二羧酸，是一种具有商业意义的化合物。其主要用途是制备尼龙6，6，一种通过将己二酸与环己二胺缩合制备的线性聚酰胺，其主要用于制造不同种类的纤维。己二酸的其他用途包括其在增塑剂、不饱和聚酯和聚酯多元醇中的用途。其他用途包括用于制备聚氨酯、润滑剂组分，和作为调味剂和胶凝助剂用作食品成分。

过去，己二酸使用氧化作用由各种脂肪制备。目前用于己二酸合成的商业方法依靠使用过量的浓硝酸氧化KA油——一种环己酮(酮或K组分)和环己醇(醇或A组分)的混合物，或氧化纯环己醇。此方案有几种变型，其区别在于产生KA或环己醇的途径。例如，苯酚是KA油制备中的替代原料，并且已经描述了用于从苯酚合成己二酸的方法。此方法的其他方式倾向于使用除硝酸以外的氧化剂，诸如过氧化氢、空气或氧。

己内酰胺是一种有机化合物，其是6-氨基己酸(ε-氨基己酸、氨基己酸)的内酰胺。或者其可以被认为是己酸的环酰胺。己内酰胺的主要工业应用是作为制备尼龙-6的单体。大多数己内酰胺使用硫酸羟铵经肟化方法然后使用Beckmann重排工艺步骤通过催化重排合成自环己酮。

因此，存在着用于有效地制备商业数量的化合物诸如己二酸和己内酰胺的可替代方法的需求。本发明满足了这种需求并还提供了相关的优势。

发明概述

本发明提供了具有己二酸、6-氨基己酸或己内酰胺途径的非天然存在的微生物生物体。该微生物生物体含有至少一种编码己二酸、6-氨基己酸或己内酰胺途径中各自的酶的外源性核酸。本发明还提供了一种产生己二酸、6-氨基己酸或己内酰胺的方法。该方法可以包括在产生己二酸、6-氨基己酸或己内酰胺的条件下和足以产生己二酸、6-氨基己酸或己内酰胺的时间内培养产生己二酸、6-氨基己酸或己内酰胺的微生物生物体，其中所述微生物生物体以足以产生各自产物的量表达至少一种编码己二酸、6-氨基己酸或己内酰胺途径酶的外源性核酸。

附图简要说明

图1显示在产黄青霉菌(Penicillium chrysogenum)的过氧化酶体中降解己二酸的示例性途径。

图2显示经逆降解途径形成己二酸的示例性途径。对于己二酰-CoA至己二酸的最终转变提供了几种选择。

图3显示经3-氧代己二酸途径形成己二酸的示例性途径。

图4显示己二酸合成和还原性TCA循环的3-氧代己二酸途径的最后三个步骤的类似酶化学。

图5显示经顺，顺-己二烯二酸从葡萄糖合成己二酸的示例性途径。生物合成中间体(缩写)：D-赤藓糖4-磷酸(E4P)、磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)、3-脱氧-D-阿拉伯庚酮糖酸7-磷酸(DAHP)、3-脱氢奎尼酸(DHQ)、3-脱氢莽草酸(DHS)、原儿荼酸(PCA)。酶(编码基因)或反应条件：(a)DAHP合成酶(aroFFBR)、(b)3-脱氢奎尼酸合成酶(aroB)、(c)3-脱氢奎尼酸脱水酶(aroD)、(d)DHS脱水酶(aroZ)、(e)原儿荼酸脱羧酶(aroY)、(f)儿荼酚1，2-双加氧酶(catA)、(g)10％Pt／C，H₂，3400kPa，25℃。附图取自Niu等，Biotechno1.Prog.18：201-211(2002))。

图6显示使用α-酮戊二酸作为起点经α-酮己二酸合成己二酸的示例性途径。

图7显示使用赖氨酸作为起点合成己二酸的示例性途径。

图8显示使用己二酰-CoA作为起点的示例性己内酰胺合成途径。

图9显示使用α-酮己二酸作为起点的示例性己二酸合成途径。

发明详述