[发明专利]生物技术2-羟基异丁酸生产

说明书

本发明涉及表达2-羟基异丁酰-辅酶A变位酶的氢氧细菌(knallgas bacterium)或产乙酸细菌，用于生产2-羟基异丁酸的方法，包括在水性介质中使氢氧细菌或产乙酸细菌与包含氢气和二氧化碳的混合气体混合物接触，以及氢氧细菌或产乙酸细菌在2-羟基异丁酸生产中的用途。

日渐增长的全球人口和全世界提高的生活标准不可避免地加强了人们一方面对于商品和服务的需求和另一方面对可持续发展以及对自然和地球资源的慎重处置的需要之间的冲突。未来不仅仅是化石碳源会变得有限，而且目前被处置和勘探的地点的可及性也会越来越受到阻碍。已知的事故极大地证明了这种危险，例如最近在墨西哥湾的石油灾难。白色生物科技提供了一种优雅的方式来提供替代物，这不仅仅是因为微生物或细胞组分的应用，还因为广谱的新一代可再生基质的应用。

很久以来，化学工业已在生物技术工艺中批量规模生产，例如醇类和有机酸，主要是用作化学品，尤其是作为能源载体。其中生物乙醇是构成现代机动车辆燃料的近期要素，并且生物丁醇也在考虑范围内。基于批量规模能源载体生产的知识，最近意图设想将平台化学品延伸至更广泛的应用。特别尝试合成化学品如1,3-丙二醇，琥珀酸盐，葡萄糖酸或柠檬酸。同样地，2-羟基异丁酸(2-HIB)也很适合该方案，因为它正发展成为平台化学品。特别是，由于2-HIB可被用作甲基丙烯酸（一种重要产品如Plexiglas^?的合成所需要的单体化合物）的前体，并且可被用作涂层材料，涂料和粘合剂的重要组分。 

通常，传统的生物技术工艺，例如用于生物乙醇生产的工艺，是基于所谓的第一代的碳源，即直接来源于植物的碳水化合物如糖或淀粉。但事实证明，这种资源是有限的，它们似乎更适合于生产食品而不是化工产品。

现有技术教导了2-HIB生产的生物技术路线。例如，PCT/EP2009/055089教导了已被基因修饰，以致于与其野生型相比能够生产更多2-羟基异丁酸或更多含有2-羟基异丁酸单体单元的聚羟基脂肪酸酯的细胞，其特征在于2-羟基异丁酸或含有2-羟基异丁酸单体单元的聚羟基脂肪酸酯的生产以乙酰乙酰基-辅酶A作为中间产物并以3-羟基丁酰-辅酶A作为前体。但是， 2-HIB的生产工艺考虑使用含碳水化合物的碳水化合物(carbohydrate-containing carbohydrates)或其衍生物，例如葡萄糖酸钠，从环境的角度来说这应当被避免。而且，在所述碳水化合物的生产中所消耗的二氧化碳的很大比例并不被转化为所需的产物2-HIB，而是在通向2-HIB的过程中的各种代谢途径中丧失了。

因此，本发明所基于的问题是发明一种生产2-HIB的工艺，其能在缺少高能有机化合物的条件下进行。而且，本发明所基于的问题是发明一种2-HIB生产的生物技术路线。而且，本发明所基于的问题是发明一种用于2-HIB生产的生物技术方法，其与现有技术工艺相比的优越之处在于所获得的2-HIB中有更多的碳原子来源于二氧化碳分子，即，来自于二氧化碳，而不是来自于其它任何有机分子（例如醇类或碳水化合物）的碳原子的比例更高。

本发明所基于的问题由所附权利要求的主题解决。

在第一方面，本发明所基于的问题由表达2-羟基异丁酰-辅酶A变位酶的氢氧细菌或产乙酸细菌解决。

在第一方面的第一实施方案中，细菌被基因修饰以使得它与各自的野生型菌株相比，具有降低的合成聚羟基丁酸酯的能力。

在第一方面的第二实施方案中，其也是第一实施方案的一个实施方案，细菌具有聚羟基丁酸酯合成酶基因敲除。

在第一方面的第三实施方案中，其也是第一至第二实施方案的一个实施方案，细菌不能合成聚羟基丁酸酯。