[发明专利]用于制造分支酸衍生物的基因工程化微生物

说明书

本发明提供基因工程化微生物和制造分支酸衍生物，如对羟基苯甲酸、水杨酸、2‑氨基苯甲酸、2,3‑二羟基苯甲酸和4‑羟基环己烷甲酸的方法。通常，所述微生物包含以下中的至少一种：(a)外源性分支酸丙酮酸裂解酶，(b)外源性异分支酸合成酶，(c)外源性异分支酸丙酮酸裂解酶和(d)包含破坏性突变的预苯酸合成酶。

本申请是申请日为2016年5月26日，申请号为201680029367.3(国际申请号PCT/US2016/034495)，发明名称为“用于制造分支酸衍生物的基因工程化微生物”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请要求于2015年5月27日申请的美国临时专利申请第62/167,101号的权益，其全部内容以引入的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及基因工程化微生物以及通过微生物发酵，尤其通过气态底物的微生物发酵产生分支酸衍生物的方法。

背景技术

目前一代由生物途径生产的使用粮食或非粮食作物产生糖或纤维素类原料的日用化学品，具有与土地使用、食品安全、供应波动及环境问题相关的缺点。

长期以来认为，可以利用催化方法将含有一氧化碳(CO)和/或二氧化碳(CO₂)及氢气(H₂)的气体转化成各种燃料和化学品。然而，也可使用微生物来将这类气体生物转化成燃料和化学品。生物方法比催化方法具有若干优点，包括较高特异性、较高产率、较低能量成本和更大催化剂抗毒化耐性。

CO是有机物质，诸如煤或石油和石油衍生物的不完全燃烧的主要自由能富集副产物。举例来说，据报告澳大利亚的钢铁工业每年产生并且向大气中释放超过500,000吨CO。

微生物在作为唯一碳源的CO上生长的能力首次发现于1903年。之后确定这是微生物使用自养生长的乙酰基辅酶A(乙酰基-CoA)生化途径，也称伍德-永达尔(Wood-Ljungdahl)途径的特性。已显示包括一氧化碳营养型、光合、产甲烷和产乙酸微生物的多种厌氧微生物会将CO代谢成各种最终产物，即CO₂、H₂、甲烷、正丁醇、乙酸盐和乙醇。

芳香族化合物对羟基苯甲酸(pHBA)是用于液晶聚合物中的主要单体并且也用作产生对羟基苯甲酸酯(parahydroxybenzoate/parahydroxybenzoic ester)，通常被称为对羟基苯甲酸酯(parabens)的前体。液晶聚合物包括Kevlar和Vectran，具有多种用途。对羟基苯甲酸酯和其盐用于多个行业中，包括化妆品行业、医药行业和食品行业。它们是有效的防腐剂并且可以因其杀细菌和杀真菌特性而用于化妆品配方和食品配方中。

因此，存在对产生pHBA和其它高值分支酸衍生物的额外微生物和方法的需求。

发明内容

本发明提供一种能够制造分支酸衍生物的基因工程化微生物。特定来说，本发明提供一种能够制造至少一种分支酸衍生物的基因工程化微生物，其中细菌包含以下中的至少一种：(a)外源性分支酸丙酮酸裂解酶(EC 4.1.3.40)、(b)外源性异分支酸合成酶(EC5.4.4.2)、(c)外源性异分支酸丙酮酸裂解酶(EC 4.2.99.21)和(d)包含破坏性突变的预苯酸合成酶(EC 5.4.99.5)。在特定实施例中，基因工程化微生物是能够通过含有C1的气态底物的发酵产生至少一种分支酸衍生物的C1固定细菌，诸如梭菌属(Clostridium)细菌。

例如，分支酸丙酮酸裂解酶可以是ubiC，异分支酸合成酶可以是pchA，异分支酸丙酮酸裂解酶可以是pchB，并且预苯酸合成酶可以是pheA。预苯酸合成酶中的破坏性突变可降低或消除预苯酸合成酶的表达或活性。这种破坏性突变可以得到与亲本细菌相比，产生降低量的预苯酸或预苯酸衍生物的细菌和/或基本上不产生酪氨酸或苯丙氨酸的细菌。