[发明专利]真菌细胞和生产非常长链脂肪酸衍生产物的方法

说明书

本发明通常涉及能够生产非常长链脂肪酸(VLCFA)和/或VLCFA衍生物的遗传修饰的真菌细胞。所述遗传修饰的真菌细胞包括至少一个编码脂肪酰基‑辅酶A还原酶的外源基因，以及至少一个编码延伸酶的基因，和/或至少一个编码脂肪酸合成酶的基因。

技术领域

本发明涉及遗传工程化的真菌细胞、优选酵母的开发，其可以以可控制的和经济的方式生产特定链长度的脂肪酸衍生产物。更具体地，本发明涉及生产非常长链脂肪酸(very long chain fatty acid，VLCFA)产物和衍生物，例如，非常长链脂肪醇，例如，二十二醇、非常长链脂肪酸，例如，芥子酸、神经酸，以及这样的非常长链脂肪醇和脂肪酸的蜡酯，例如，希蒙得木油酯，其可以用于生产一系列工业化学品和油，以及药物和美容产品。

背景技术

伯醇是具有多种工业应用的化合物产品类别，这包括多种的生物燃料和专门化学品。伯醇还可以用于制造大量的其他工业产品，包括聚合物和表面活性剂。高级伯醇，也称为脂肪醇，及其衍生物具有许多商业应用，包括用作表面活性剂、润滑剂、塑化剂、溶剂、乳化剂、润肤剂、增稠剂、调味剂、香料和燃料。脂肪醇可以进一步脱水成α- 烯烃，其可用于制造聚合物、润滑剂、表面活性剂、塑化剂，也可以用于燃料配方中。

生产脂肪醇的当前的技术涉及脂肪酸的无机催化剂介导还原成相应的伯醇。用于这个过程的脂肪酸来自天然来源，例如，植物和动物油和脂肪，主要是椰子、棕榈、棕榈仁、牛油和猪油。这些多种来源具有不同的脂肪酸组成；特别重要的是存在多变的酰基链长度。结果，来自这些脂肪酸的脂肪醇也具有多变的链长度。脂肪醇的链长度极大地影响分子的化学和物理性质，因而不同的链长度被用于不同的应用。当前脂肪醇通过例如脂肪酸的加氢作用、末端烯烃的加氢甲酰化、正链烷烃的部分氧化以及乙烯的Al催化聚合来生产。脂肪醇还可以通过产自石油化工原料的α-烯烃的化学水化来制造。遗憾的是，直接从基于石油的线型烃(正链烷烃)的氧化来产生脂肪醇是商业上不可行的。这种不可行是由于正链烷烃的氧化主要产生仲醇、叔醇或酮，或这些化合物的混合物，但是不产生高产量的脂肪醇。另外，生产脂肪醇的当前已知方法的缺点是它们受限于相对昂贵的原料，特别是乙烯，其是通过石油的热裂化产生的。另外，当前的方法需要好几个步骤以及好几种催化剂类型。

植物初级脂肪醇以游离形式存在，或通过酯键与脂肪酸例如棕榈酸连接得到蜡酯，或与芳族化合物例如阿魏酸连接得到羟基肉桂酸烷基酯。这些多种化合物通常是植物的细胞外脂质屏障的成分：包被着气生表面的表皮、各种内部和外部组织层的细胞壁中存在的木栓质，以及花粉粒的外壁中存在的孢粉质。这些蜡质通常是非常长链(C20-C34) 脂肪酸以及衍生物，包括初级脂肪醇和蜡酯的复杂混合物。蜡酯还可以充当能量储存，例如，希蒙得木(Simmondsia chinensis)籽油的情况。

不同于大多数其他植物，希蒙得木种子的油，按重量计算构成种子的45-55％，主要由脂肪酸与醇类的非常长链单酯组成(按重量计算97-98％)而不是甘油三酯。这些酯通常被称为蜡酯，是长度主要在36-46个碳的直链酯，酯键大约在链的中心处。由于其皮肤学性质，在室温下作为液体存在的油被广泛用作美容和药物工业中的原材料。希蒙得木油还被用作鲸油的替代，作为润滑剂和作为塑化剂。由于它不经历脂肪酶水解，因而是不易消化的，希蒙得木油也被研究作为食物中的非卡路里脂肪替代物。

然而，希蒙得木油的供应相对短缺以及它极好的性质导致了相当高的价格，阻碍它用于商业制备大量有用的衍生物和产品。

因而，需要可替代的方法来低成本地生产商业性的和可扩大数量的非常长链脂肪酸衍生产物，包括希蒙得木油。

早先，在异源表达特定的酶，包括脂肪酸还原酶(FAR)和蜡酯合成酶时，与脂肪酸底物或相关前体的饲喂相组合，仅在酵母和大肠杆菌中证明了长链脂肪醇与非常长链蜡酯的合成(Kalscheuer等人，2006；Li等人，2008；Teerawanichpan and Qiu，2010))。然而，这些解决方案不适合于以低成本方式生产可扩大数量的非常长链脂肪酸衍生产物。

发明内容