[发明专利]生产1,4-丁二醇的微生物和相关方法

权利要求书

1.具有1,4-丁二醇(BDO)途径的非天然存在的微生物体，该途径包括编码以足够量表达而生产BDO的BDO途径酶的至少一种外源核酸，其中所述微生物体经遗传修饰以表达外源的4-羟基丁酰-辅酶A还原酶；以表达外源的琥珀酰-辅酶A合成酶；以表达外源的α-酮戊二酸脱羧酶；以表达外源的琥珀酸半醛脱氢酶和4-羟基丁酸脱氢酶并且任选地表达4-羟基丁酰-辅酶A/乙酰-辅酶A移转酶；以表达外源的丁酸激酶和磷酸转丁酰酶；以表达外源的4-羟基丁醛还原酶；以表达外源的丙酮酸脱氢酶；以破坏编码需氧的呼吸控制调节系统的基因；以表达外源的NADH不敏感的柠檬酸合成酶；以表达外源的磷酸烯醇丙酮酸羧激酶。

2.非天然存在的微生物体，包括具有1,4-丁二醇(BDO)途径的微生物体，该途径包含编码以足够量表达以生产BDO的BDO途径酶的至少一种外源核酸，其中所述微生物体如表28的菌株3-20中任一菌株经遗传修饰。

3.用于生产1,4-丁二醇(BDO)的方法，包括在一定条件下和以足够的时间培养权利要求12的非天然存在的微生物体以生产BDO。

4.具有1,4-丁二醇(BDO)途径的非天然存在的微生物体，其包括以足够量表达而生产BDO的BDO途径酶，其中所述微生物体经遗传修饰，且所述微生物体：

(A)包含选自如下的BDO途径：

(i)BDO途径，其包含：

(a)α-酮戊二酸脱羧酶；

α-酮戊二酸脱氢酶和辅酶A-依赖性的琥珀酸半醛脱氢酶；和/或

谷氨酸:琥珀酸半醛转氨酶和谷氨酸脱羧酶；

(b)4-羟基丁酸脱氢酶；

(c)4-羟基丁酰-辅酶A/乙酰-辅酶A移转酶；和/或

丁酸激酶和磷酸转丁酰酶；

(d)4-羟基丁酰-辅酶A还原酶和4-羟基丁醛还原酶；和/或

醛/醇脱氢酶；

(ii)BDO途径，其包含：

(a)α-酮戊二酸脱羧酶；和/或

琥珀酰-辅酶A合成酶和辅酶A-依赖性的琥珀酸半醛脱氢酶；

(b)4-羟基丁酸脱氢酶；

(c)4-羟基丁酰-辅酶A转移酶；和/或

4-羟基丁酸激酶和磷酸转-4-羟基丁酰酶；和

(d)醛脱氢酶和醇脱氢酶；和/或

醛/醇脱氢酶；

(iii)BDO途径，其包含：

(a)α-酮戊二酸脱羧酶；

谷氨酸脱氢酶；谷氨酸脱羧酶；和去氨基的4-氨基丁酸氧化还原酶或4-氨基丁酸氨基转移酶；和/或

α-酮戊二酸脱氢酶和辅酶A-依赖性的琥珀酸半醛脱氢酶；

(b)4-羟基丁酸脱氢酶；和

(c)4-羟基丁酸激酶；磷酸转-4-羟基丁酰酶；4-羟基丁酰-辅酶A还原酶；和4-羟基丁醛还原酶；

4-羟基丁酸激酶；磷酸化的4-羟基丁醛脱氢酶；和4-羟基丁醛还原酶；

4-羟基丁酸激酶；磷酸转-4-羟基丁酰酶；和醇形成的4-羟基丁酰-辅酶A还原酶；

4-羟基丁酰-辅酶A转移酶或4-羟基丁酰-辅酶A水解酶或4-羟基丁酰-辅酶A连接酶；4-羟基丁酰-辅酶A还原酶；和4-羟基丁醛还原酶；和/或

4-羟基丁酰-辅酶A转移酶或4-羟基丁酰-辅酶A水解酶或4-羟基丁酰-辅酶A连接酶；和醇形成的4-羟基丁酰-辅酶A还原酶；

(iv)BDO途径，其包含：

(a)谷氨酸辅酶A转移酶或谷氨酰基-辅酶A水解酶或谷氨酰基-辅酶A连接酶；谷氨酰基-辅酶A还原酶；和谷氨酸-5-半醛还原酶；

谷氨酸辅酶A转移酶或谷氨酰基-辅酶A水解酶或谷氨酰基-辅酶A连接酶；和醇形成的谷氨酰基-辅酶A还原酶；和/或

谷氨酸5-激酶；磷酸化的谷氨酸-5-半醛脱氢酶；和谷氨酸-5-半醛还原酶；

(b)去氨基的2-氨基-5-羟基戊酸氧化还原酶或2-氨基-5-羟基戊酸氨基转移酶；和

(c)5-羟基-2-氧代戊酸脱羧酶；和4-羟基丁醛还原酶；

脱羧的5-羟基-2-氧代戊酸脱氢酶；4-羟基丁酰-辅酶A还原酶；和4-羟基丁醛还原酶；和/或

脱羧的5-羟基-2-氧代戊酸脱氢酶和醇形成的4-羟基丁酰-辅酶A还原酶；

(v)BDO途径，其包含：4-羟基丁酸脱氢酶、琥珀酰-辅酶A合成酶、辅酶A-依赖性的琥珀酸半醛脱氢酶、4-羟基丁酰:辅酶A转移酶、4-丁酸激酶、磷酸转丁酰酶、α-酮戊二酸脱羧酶、醛脱氢酶、醇脱氢酶或醛/醇脱氢酶；

(vi)BDO途径，其包含：4-氨基丁酸辅酶A转移酶、4-氨基丁酰-辅酶A水解酶、4-氨基丁酸-辅酶A连接酶、4-氨基丁酰-辅酶A氧化还原酶(去氨基)、4-氨基丁酰-辅酶A氨基转移酶或4-羟基丁酰-辅酶A脱氢酶；

(vii)BDO途径，其包含：4-氨基丁酸辅酶A转移酶、4-氨基丁酰-辅酶A水解酶、4-氨基丁酸-辅酶A连接酶、4-氨基丁酰-辅酶A还原酶(醇形成)、4-氨基丁酰-辅酶A还原酶、4-氨基丁-1-醇脱氢酶、4-氨基丁-1-醇氧化还原酶(去氨基)或4-氨基丁-1-醇氨基转移酶；

(viii)BDO途径，其包含：4-氨基丁酸激酶、4-氨基丁醛脱氢酶(磷酸化)、4-氨基丁-1-醇脱氢酶、4-氨基丁-1-醇氧化还原酶(去氨基)、4-氨基丁-1-醇氨基转移酶、[(4-氨基丁醇基)氧]膦酸氧化还原酶(去氨基)、[(4-氨基丁醇基)氧]膦酸氨基转移酶、4-羟基丁酰-磷酸脱氢酶或4-羟基丁醛脱氢酶(磷酸化)；

(ix)BDO途径，其包含：α-酮戊二酸5-激酶、2,5-二氧代戊酸半醛脱氢酶(磷酸化)、2,5-二氧代戊酸还原酶、α-酮戊二酸辅酶A转移酶、α-酮戊二酸基-辅酶A水解酶、α-酮戊二酸基-辅酶A连接酶、α-酮戊二酸基-辅酶A还原酶、5-羟基-2-氧代戊酸脱氢酶、α-酮戊二酸基-辅酶A还原酶(醇形成)、5-羟基-2-氧代戊酸脱羧酶或5-羟基-2-氧代戊酸脱氢酶(脱羧)；

(x)BDO途径，其包含：谷氨酸辅酶A转移酶、谷氨酰基-辅酶A水解酶、谷氨酰基-辅酶A连接酶、谷氨酸5-激酶、谷氨酸-5-半醛脱氢酶(磷酸化)、谷氨酰基-辅酶A还原酶、谷氨酸-5-半醛还原酶、谷氨酰基-辅酶A还原酶(醇形成)、2-氨基-5-羟基戊酸氧化还原酶(去氨基)、2-氨基-5-羟基戊酸氨基转移酶、5-羟基-2-氧代戊酸脱羧酶、5-羟基-2-氧代戊酸脱氢酶(脱羧)；

(xi)BDO途径，其包含：3-羟基丁酰-辅酶A脱氢酶、3-羟基丁酰-辅酶A脱水酶、乙烯乙酰基-辅酶AΔ-异构酶或4-羟基丁酰-辅酶A脱水酶；

(xii)BDO途径，其包含：高丝氨酸脱氨酶、高丝氨酸辅酶A转移酶、高丝氨酸-辅酶A水解酶、高丝氨酸-辅酶A连接酶、高丝氨酸-辅酶A脱氨酶、4-羟基丁-2-烯酰基-辅酶A转移酶、4-羟基丁-2-烯酰基-辅酶A水解酶、4-羟基丁-2-烯酰基-辅酶A连接酶、4-羟基丁-2-烯酰酯还原酶、4-羟基丁酰-辅酶A转移酶、4-羟基丁酰-辅酶A水解酶、4-羟基丁酰-辅酶A连接酶或4-羟基丁-2-烯酰基-辅酶A还原酶；

(xiii)BDO途径，其包含：琥珀酰-辅酶A还原酶(醇形成)、4-羟基丁酰-辅酶A水解酶、4-羟基丁酰-辅酶A连接酶或4-羟基丁醛脱氢酶(磷酸化)；和

(xiv)BDO途径，其包含：谷氨酸脱氢酶、4-氨基丁酸氧化还原酶(去氨基)、4-氨基丁酸氨基转移酶、谷氨酸脱羧酶、4-羟基丁酰-辅酶A水解酶、4-羟基丁酰-辅酶A连接酶或4-羟基丁醛脱氢酶(磷酸化)；和

(B)包含编码需氧的呼吸控制调节系统的基因的破坏；或表达外源的NADH不敏感的柠檬酸合成酶。