[发明专利]用于生物合成制造碳基化学品的材料和方法

说明书

本公开涉及用于体内产生某些碳基产物，例如碳链长度为C5‑C19的胺化脂族化合物的策略。具体地讲，使用丙氨酸、GABA(γ氨基丁酸)或6‑ACA作为氨基供体，并使用来自紫色色杆菌(Chromobacterium violaceum)的转氨酶由庚二酸半醛产生7‑氨基庚酸。

优先权声明

本申请要求提交于2018年3月30日的美国临时专利申请62/650,642的权益，该临时专利申请出于所有目的以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及用于体内产生某些碳基产物，例如碳链长度为C5-C19的胺化脂族化合物的策略。在本发明的一些方面，通过改变由具有ω-转氨酶活性的多肽或其功能片段催化的转氨基反应的反应条件来增强碳链长度为C5-C19的胺化脂族化合物的体内产生。

背景技术

聚酰胺，诸如尼龙，可通过二胺与二羧酸的缩聚反应或者另选地通过内酰胺的缩聚反应来合成。尼龙6，6是普遍存在的由六亚甲基二胺(HMD)和己二酸反应产生的尼龙。尼龙6由己内酰胺的开环聚合反应产生。与尼龙6和尼龙6，6相比，尼龙7代表了具有增值特性的新型聚酰胺。然而，不存在经济上有利的石化途径来产生用于尼龙合成的中间体。

生物技术提供了经由生物催化产生这些中间体例如7-氨基庚酸(7-AHA)的另选方法。生物催化是生物催化剂诸如酶用于进行有机化合物的生物化学转化的用途。用于产生7-AHA的生物化学途径利用大肠杆菌(E.coli)中的生物素生物合成途径(Lin等人，“BiotinSynthesis Beings by Hijacking the Fatty Acid Synthesis Pathway”，Nat.Chem.Biol.，第6卷第9期：第682-688页，2010年)。生物素生物合成中的第一关键步骤是通过BioC对丙二酰ACP进行甲基化。由此产生的丙二酰-ACP甲酯随后用作脂肪酸生物合成途径的起始单元。

然后进行两轮脂肪酸伸长和还原以生成庚二酰-ACP甲酯。然后通过酯酶BioH去除甲基来生成庚二酰-ACP(图1)。

庚二酰-ACP是大肠杆菌中生物素途径的中间体，并且通过利用硫酯酶(TE)的作用从庚二酰-ACP释放庚二酸的合成代谢途径被转化为7-AHA，然后还原成由羧酸还原酶(CAR)催化的半醛，以及通过共转氨酶(ω-TAM)胺化该半醛以产生7-AHA的最终催化步骤。然后，转运蛋白例如LysE促进7-AHA从细胞的输出。参见图2。

ω-TAM是催化底物转化成产物的关键酶，例如使用氨基供体，通过催化庚二酸半醛上的酮基(＝O)与胺基(NH₂)的交换，将庚二醛转化成7-AHA。参见图3。然而，它们在生物合成过程中的使用受到许多因素的阻碍，包括但不限于平衡热力学、产物抑制和不良的底物耐受性(Slabu等人，“Discovery，Engineering and Synthetic Application ofTransaminase Biocatalysts”，ACS Catalysis，第7卷，第8263-8284页，2017年)。考虑到这些因素，使用由ω-TAM催化的转氨基反应进行碳基产物的体内生物合成受到限制。

发明内容

本公开至少部分地基于以下发现：有可能构建利用ω-转氨酶产生碳链长度为C5-C19的胺化脂族化合物的生物化学途径。在一些方面，本公开涉及改变由ω-转氨酶催化的转氨基反应，以有利于产物形成。在一些方面，改变由ω-转氨酶催化的反应的反应条件以增加碳链长度为C5-C19的胺化脂族化合物的产量，诸如但不限于7-AHA和6-氨基己酸(6-AHA)生物合成途径内的某些碳基产物。