[发明专利]一种己二酸的全生物合成方法

说明书

本发明公开了一种己二酸的全生物合成方法，其包括，对褐色嗜热裂孢菌进行代谢改造，获得能够产己二酸的突变菌株B6；确认己二酸的合成途径，将该途径的基因导入大肠杆菌中模块化表达，并且平衡异源代谢途径的表达；调节异源基因的表达量和不同模块的流量比，提高己二酸的积累。本发明己二酸及其前体物的生物制造具有污染少、产品质量高等优点，极具发展前景。

技术领域

本发明涉及生物工程领域，特别涉及一种己二酸的全生物合成方法。

背景技术

己二酸(adipic acid或者adipate)又称肥酸，是一种重要的二元羧酸，它能够发生成盐反应、酯化反应、酰胺化反应等，并能与二元胺或二元醇缩聚成高分子聚合物。当前己二酸最重要的应用领域是合成尼龙类纤维(比如尼龙6，6)。预计到2018年，己二酸全球的市场价值将达到63亿美元，产量约为25.6亿公斤，而且还在不断增加，并且近两年新增产能主要在中国。

工业上己二酸的生产路线主要通过硝酸对环己醇—环己酮的混合物(醇酮油，也称KA油)进行氧化制取。虽然己二酸化学合成方法已经成熟，但是他们普遍有工艺流程长，副产物较多，工业“三废”排放严重，产品收率不高等问题，特别是温室气体的排放量十分大。因此，研究开发新的清洁无害己二酸生产工艺越来越受到人们的重视。微生物转化生产己二酸有几十年的研究经历，不动杆菌、短杆菌、假单胞菌和黄色杆菌等属微生物可以转化苯甲酸、儿茶酚、环己醇、环己烷等化合物生产己二酸(Cheng Q，Thomas SM，Kostichka K，Valentine JR，Nagarajan V.Genet icanalys is of a gene cluster for cyclohexanoloxidation in Acinetobactersp.strain SE19by in vitro transos ition.JBacterio1.2000182(17)：4744-4751.)，这些生物转化不需要化学催化剂、氧化剂以及溶剂，是洁净无害的生产工艺。但是微生物的转化生产能力和效率有待进一步提高。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有化工领域和生物工程领域中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种己二酸的全生物合成方法，以替代传统化学合成己二酸的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种己二酸的全生物合成方法，其包括，对褐色嗜热裂孢菌进行代谢改造，获得能够产己二酸的突变菌株B6；确认己二酸的合成途径，将该途径的基因导入大肠杆菌中模块化表达，并且平衡异源代谢途径的表达；调节异源基因的表达量和不同模块的流量比，提高己二酸的积累。

作为本发明所述己二酸的全生物合成方法的一种优选方案，其中：所述己二酸的合成途径为3-氧代己二酰辅酶A途径。

作为本发明所述己二酸的全生物合成方法的一种优选方案，其中：包括，

在大肠杆菌中模块化构建3-氧代己二酰辅酶A途径；

平衡上游模块中异源基因表达，提高己二酸前体-己二酰辅酶A的供给；

基于启动子工程，最优化上游模块和下游模块的表达量；以及，

基于代谢模型理性调节影响己二酸积累的代谢途径。

作为本发明所述己二酸的全生物合成方法的一种优选方案，其中：

所述3-氧代己二酰辅酶A途径中共有5步反应，四个酶，四种酶分别对应的基因为β-酮硫解酶基因，3-羟酰基-辅酶A脱氢酶基因，3-羟基己二酰脱氢酶基因和5-羧基-2-戊烯酰辅酶A还原酶基因。