[发明专利]从3-甲基巴豆酰-CoA产生异丁烯的方法

说明书

本发明描述了从3‑甲基巴豆酰‑CoA产生异丁烯的方法，所述方法包括以下步骤：(a)将3‑甲基巴豆酰‑CoA酶促转化成3‑甲基丁酸；和(b)将如此产生的3‑甲基丁酸进一步酶促转化成异丁烯。可以通过首先将3‑甲基巴豆酰‑CoA酶促转化成3‑甲基丁酰‑CoA和将如此产生的3‑甲基丁酰‑CoA进一步酶促转化成3‑甲基丁酸，实现3‑甲基巴豆酰‑CoA转化成3‑甲基丁酸。供选地，可以通过首先将3‑甲基巴豆酰‑CoA酶促转化成3‑甲基巴豆酸并且随后将如此产生的3‑甲基巴豆酸进一步酶促转化成3‑甲基丁酸，实现3‑甲基巴豆酰‑CoA转化成3‑甲基丁酸。

本发明涉及一种从3-甲基巴豆酰-CoA产生异丁烯的方法，所述方法包括步骤：

(a)将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酸；并且

(b)将如此产生的3-甲基丁酸进一步酶促转化成异丁烯。

可以通过首先将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基丁酰-CoA和将如此产生的3-甲基丁酰-CoA进一步酶促转化成3-甲基丁酸，实现3-甲基巴豆酰-CoA转化成3-甲基丁酸。供选地，可以通过首先将3-甲基巴豆酰-CoA酶促转化成3-甲基巴豆酸并且随后将如此产生的3-甲基巴豆酸进一步酶促转化成3-甲基丁酸，实现3-甲基巴豆酰-CoA转化成3-甲基丁酸。

许多的化学化合物目前源自石油化学品。烯类(如乙烯、丙烯、不同的丁烯或例如其他戊烯)在例如用于产生聚丙烯或聚乙烯的塑料工业和在化学工业其他领域和燃料领域中使用。

丁烯以四种形式存在，其中之一，异丁烯(又称作异丁烯)，进入甲基叔丁基醚(MTBE)(汽车燃料用抗爆添加剂)的组合物中。异丁烯也可以用来产生异辛烯，所述异辛烯转而可以还原成异辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)；异辛烷的极高辛烷值使其成为所谓“汽油”发动机的最佳燃料。烯类如异丁烯目前通过催化性裂解石油产物(或在己烯的情况下从煤炭或天然气中通过Fischer-Tropsch法的衍生物)产生。生产成本因此与油价紧密相关。另外，催化性裂解有时与增加工艺复杂性和生产成本的巨大技术难题相关。

在与地球化学循环和谐相处的可持续工业运营背景下，需要通过生物途径生产烯类如异丁烯。由于发酵和蒸馏过程已经在食品加工产业中存在，第一代生物燃料由乙醇的发酵生产组成。第二代生物燃料的生产处于探索期，尤其包括生产长链醇(丁醇和戊醇)、萜烯、直链链烷和脂肪酸。两份最新综述提供了这个领域中研究的总体概述：Ladygina等人(Process Biochemistry 41(2006),1001)和Wackett(Current Opinions in ChemicalBiology 21(2008),187)。

已经描述异戊酸由小红酵母(Rhodotorula minuta)转化成异丁烯(Fujii等人(Appl.Environ.Microbiol.54(1988),583))，但是这种反应的效率，小于每分钟百万分之一或每天约1/1000，远未允许工业应用。反应机理由Fukuda H等人(BBRC 201(1994),516)阐明并且涉及通过还原氧代铁基(oxoferryl)Fe^V＝O，使异戊酸脱羧的细胞色素P450酶。通过这种途径大规模生物合成异丁烯似乎是高度不利的，因为它将需要合成和降解一分子的亮氨酸以形成一分子的异丁烯，并且来自小红酵母的细胞色素P450是膜结合型蛋白，致使自身在细菌中难以可溶性形式重组表达。出于全部这些原因，似乎很不可能的是，这种途径可以充当工业利用的基础。已经将其他微生物描述为能够略微地从异戊酸盐天然产生异丁烯；获得的产率甚至低于用小红酵母获得的那些产率(Fukuda等人(Agric.Biol.Chem.48(1984),1679))。