[发明专利]用于生物合成β羟基脂肪酸阴离子和/或其衍生物和/或与其相关的化合物的方法和材料

说明书

本发明提供了用于产生羟基脂肪酸阴离子的方法和材料，所述羟基脂肪酸阴离子包括2‑羟基异丁酸(2‑HIBA)和/或其衍生物和与其相关的化合物。本发明还提供了根据这些方法和材料产生的产物。

本专利申请要求2018年2月1日提交的美国临时申请序列号62/624,910的优先权权益，该美国临时申请的内容据此全文以引用方式并入。

技术领域

本发明涉及用于产生羟基脂肪酸阴离子诸如2-羟基异丁酸(2-HIBA)和/或其衍生物和/或与其相关的化合物的生物合成方法和材料。本发明还涉及由这些方法和材料生物合成或以其他方式获得的产物。

人们正在考虑用环境友好(例如，绿色化学品)和/或“清洁技术”解决方案来替代依赖于例如化石燃料和/或潜在有毒化学品的传统化学品生产工艺，包括致力于鉴定适用于制造此类化学品的合适基本单元。参见“Conservative evolution and industrialmetabolism in Green Chemistry”，Green Chem.，2018年，第20卷，第2171-2191页。

2-HIBA已被鉴定为工业中使用的潜在基本单元，因为几乎所有具有异丁烯结构的化合物均可通过相对简单的化学转化获得(Rohde等人，Appl Environ Microbiol.，201717，第83卷第3期，第e02622-16页；Rohwerder T.和Muller R.H.，Microb.CellFactories，2010年，第9卷，第13页)。例如，2-HIBA是2，3-二羟基-甲基丙酸酯、2-丙醇和甲基丙烯酸酯的前体。甲基丙烯酸酯(也被称为甲基丙烯酸)是广泛大量用于常规利用有毒化学品(包括氰化氢、甲醛和甲基丙烯醛)生产的树脂、塑料、橡胶和义齿材料中的化学品。

Lopes Ferreira等人(Microbiology，2006年，第152卷，第1361-1374页)已描述经由羟基丁醛脱氢酶由2-甲基-2-羟基丙醇来酶促产生2-HIBA。

WO 2007/110394公开了一种用于利用来自表达3-羟基羧酸-CoA变位酶酶活性的微生物的酶提取物或通过在培养基上培养表达3-羟基羧酸-CoA变位酶酶活性的微生物，将3-羟基丁酸酶促转化成2-HIBA的方法。

公开的美国专利申请20110151530公开了一种用于生物制备2-HIBA的方法，包括利用据报道经修饰的微生物以由可再生资源诸如乙酰-CoA产生2-HIBA的发酵方法。

根据一些报道(Hoefel等人，Appl Microbiol Biotechnol.，2010年，第88卷第2期，第477-484页；Przybylski等人，Appl Microbiol Biotechnol.，2013年，第97卷第20期，第8875-8885页)，缺乏聚(3-羟基丁酸酯)(PHB)合成的钩虫贪铜菌(C.necator)菌株已被用于经由来自三碳栖水菌(Aquincola tertiaricarbonis或A.tertiaricarbonis)L108(HCM)的(S)-3-羟基丁酰CoA变位酶的异源表达产生克/升量的2-HIBA。

据报道，Hoefel等人(2010年，出处同上)试图利用聚羟基链烷酸酯(PHA)途径，经由三碳栖水菌L1083-羟基丁酰-CoA变位酶(HCM)在钩虫贪铜菌H16 PHB-4中的重组表达来产生2-HIBA，该钩虫贪铜菌是携带破坏细胞中PHA合酶活性的phaCl点突变的菌株。然而，在以果糖作为唯一碳源的分批补料发酵运行期间所得的大约80pmol g^-1 h^-1的2-HIBA生产率比在类似发酵条件下天然PHA生产率低大约6-10倍(由Przybylski等人综述，2013年，出处同上)。