[发明专利]从α-酮酸生物合成双官能烷烃

说明书

技术领域

本发明各方面涉及在宿主细胞中生产双官能烷烃的方法。具体地，本发明的多个方面描述了与在宿主细胞中从碳水化合物原料生产双官能烷烃有关的基因组件。更具体地，本发明的多个方面描述了用于经由2-酮庚二酸生产己二酸、氨基己酸、己内酰胺、六亚甲基二胺的代谢途径。

背景技术

原油是用于合成重要化学品和聚合物的第一原料。随着原油逐渐枯竭和昂贵，人们逐渐关注在化学品生产中使用活的微生物和它们纯化的酶对可再生原料进行生物加工。使用生物加工特别是发酵来生产饮料已有几个世纪。在过去的50年中，商业上已经使用微生物来生产诸如抗生素、维生素和氨基酸等化合物。然而，目前用微生物生产工业化学品的普遍性很低。最近已认识到微生物能为常规化学方法难以生产或昂贵生产的某些化合物提供经济的途径。

发明内容

本发明各方面涉及用于从α-酮酸生产α，ω双官能C_n烷烃的代谢工程化的宿主细胞，其中α和ω末端官能团选自-OH、-COOH和-NH₃的组，并且其中n是4-8范围内的整数，所述代谢工程化的宿主细胞被包含编码至少一种生物合成途径酶的至少一个核苷酸序列的核酸进行遗传修饰。在一些实施方式中，所述核酸包含编码两个或多个基因产物的核苷酸序列。所述代谢工程化的宿主细胞可以是原核细胞。例如，在一些实施方式中，所述代谢工程化的宿主细胞可以是厌氧型原核细胞。所述代谢工程化的宿主细胞可选自大肠杆菌(E.Coli)、谷氨酸棒杆菌(C.Glutanicum)、黄色短杆菌(B.Flavum)和乳糖发酵短杆菌(B.lactofermentum)组成的组。

在优选的实施方式中，α-酮酸是α-酮戊二酸，并被转化成α-酮己二酸、α-酮庚二酸或α-酮辛二酸。在优选的实施方式中，宿主细胞包含编码高柠檬酸合酶、高乌头酸酶和同分异构高柠檬酸脱氢酶的核酸序列。高柠檬酸合酶可选自由AksA、NifV、hcs和Lys20/21组成的组。高乌头酸酶可选自由AksD/E、LysT/U、Lys4，3-异丙基苹果酸脱水酶大/小亚单位及其同源物组成的组。所述同分异构高柠檬酸脱氢酶可选自由AksF、Hicdh、Lys12，2-氧代辛二酸合酶、3-异丙基苹果酸脱水酶及其同源物组成的组。

在优选的实施方式中，所述α，ω双官能C_n烷烃具有6个碳原子，并且选自由氨基己酸、己二酸、六亚甲基二胺、6-羟基六胺、1，6-己二醇、6-氨基己醛、6-氨基己醇和6-羟基己酸组成的组。

本发明的方面涉及用于从α-酮庚二酸生产己二酸的代谢工程化宿主细胞，所述宿主细胞还包含编码脱羧酶和醛脱氢酶的核酸。在一些实施方式中，所述脱羧酶是2-酮脱羧酶，并且催化α-酮庚二酸向己二酸半醛的转化；所述醛脱氢酶催化己二酸半醛向己二酸的转化。所述2-酮脱羧酶可选自由2-酮戊二酸脱羧酶(kgd)、2-酮异戊酸脱羧酶(kivD)、促转氨的氨基酸脱羧酶(ARO10)、苯甲酰甲酸脱羧酶(mdlC)、2-酮精氨酸脱羧酶(aruI)、膦酰基丙酮酸脱羧酶(fom2)、丙酮酸脱羧酶同工酶(PDC6、PDC1)、丙酮酸脱羧酶同工酶2(PDC5、PDC1、PDC6、Aro10、KivD)、吲哚丙酮酸脱羧酶(ipdC及其同源物组成的组。在一些实施方式中，所述脱羧酶与2-酮戊二酸脱羧酶(kgd)、2-酮异戊酸脱羧酶(kivD)、促转氨的氨基酸脱羧酶(ARO10)、苯甲酰甲酸脱羧酶(mdlC)、2-酮精氨酸脱羧酶(aruI)、膦酰基丙酮酸脱羧酶(fom2)、丙酮酸脱羧酶同工酶(PDC6、PDC1)、丙酮酸脱羧酶同工酶2(PDC5、PDC1、PDC6、Aro10、KivD)、吲哚丙酮酸脱羧酶(ipdC)及及其同源物具有至少30％同一性。在优选的实施方式中，所述醛脱氢酶是6-氧代己酸脱氢酶(ChnE)及其同源物。在其他优选实施方式中，所述醛脱氢酶与6-氧代己酸脱氢酶(ChnE)具有至少30％同一性。