【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及生產(chǎn)1,4-丁二醇的微生物及利用其的1,4-丁二醇的生產(chǎn)方法。
技術(shù)介紹
1、1,4-丁二醇(1,4-butanediol)作為溶劑、聚合物中間體、精細(xì)化學(xué)中間物質(zhì)等用于整個(gè)化學(xué)產(chǎn)業(yè)。1,4-丁二醇主要通過使乙炔和甲醛反應(yīng)后加氫的工序來生產(chǎn)，除此以外，也可以由馬來酸酐、環(huán)氧丙烷生產(chǎn)，但由于隨著化石原料的使用而產(chǎn)生的溫室氣體和廢棄物，加之不穩(wěn)定的國(guó)際油價(jià)，具有原料供應(yīng)存在差池、生產(chǎn)費(fèi)用增加等問題。
2、為了完善這樣的化學(xué)生產(chǎn)工序，近年來，開發(fā)了一種以生物質(zhì)為原料且用生物學(xué)方法生產(chǎn)1,4-丁二醇的低費(fèi)用及環(huán)保的工序。通常情況下，在微生物的代謝過程中，通過α-酮戊二酸或琥珀酰-coa生產(chǎn)1,4-丁二醇。但是，在利用微生物的1,4-丁二醇的生產(chǎn)工序中，微生物的代謝過程中不僅產(chǎn)生1,4-丁二醇，還產(chǎn)生不需要的副產(chǎn)物，并且存在諸如表現(xiàn)出相對(duì)較低的生產(chǎn)收率等限制。因此，為了克服這樣的限制，不斷嘗試致力于開發(fā)利用基因工學(xué)技術(shù)而可以高收率生產(chǎn)1,4-丁二醇的微生物。
3、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
4、專利文獻(xiàn)
5、(專利文獻(xiàn)1)歐洲授權(quán)專利第3050970號(hào)
6、(專利文獻(xiàn)2)歐洲授權(quán)專利第2782893號(hào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供生產(chǎn)1,4-丁二醇的微生物。
2、另外，本專利技術(shù)的目的在于提供利用上述微生物的1,4-丁二醇的生產(chǎn)方法。
3、現(xiàn)有已知的微生物中的1,4-丁二醇生產(chǎn)途徑是，在相應(yīng)過程
4、但是，本專利技術(shù)的專利技術(shù)人構(gòu)建了使用鳥氨酸(ornithine)代替α-酮戊二酸、琥珀酰-coa作為起始物質(zhì)的新的1,4-丁二醇生產(chǎn)途徑，通過確認(rèn)具有這樣的生產(chǎn)途徑的微生物可以通過高的酶活性有效地生產(chǎn)1,4-丁二醇，從而完成了本專利技術(shù)。
5、本專利技術(shù)的一個(gè)方式提供基于鳥氨酸生產(chǎn)1,4-丁二醇的微生物。
6、本專利技術(shù)中使用的“微生物”是指原核細(xì)胞或真核生物，包括細(xì)菌、酵母、真菌等。
7、本專利技術(shù)中使用的“生產(chǎn)1,4-丁二醇的微生物”是指參與1,4-丁二醇生產(chǎn)途徑的酶或包含編碼其的基因的微生物。本專利技術(shù)中的基于鳥氨酸生產(chǎn)1,4-丁二醇的途徑是從未在目前已知的微生物中確認(rèn)過的生產(chǎn)途徑，因此本專利技術(shù)中的生產(chǎn)1,4-丁二醇的微生物(以下稱為“1,4-丁二醇生產(chǎn)微生物”)是指對(duì)編碼參與鳥氨酸-1,4-丁二醇生產(chǎn)途徑的酶的基因通過內(nèi)在基因序列的修飾(核酸缺失、添加、置換等)、外源基因的基因組內(nèi)插入和/或?qū)氚庠椿虻馁|(zhì)粒(載體)而修飾的微生物。在本專利技術(shù)中，“修飾的微生物”可與“變異微生物”、“變異菌株”、“重組微生物”、“重組菌株”、“遺傳性修飾的微生物”或“遺傳性修飾的菌株”同義混用。作為與之相反的概念，“修飾前的微生物”、“修飾前的菌株”、“非變異微生物”、“非變異菌株”或“親本菌株”是指由于自然或人為因素經(jīng)遺傳性變異轉(zhuǎn)化前的微生物，例如，是指沒有作用于鳥氨酸-1,4-丁二醇生產(chǎn)途徑的酶而不/無法生產(chǎn)1,4-丁二醇的微生物。
8、根據(jù)本專利技術(shù)的一具體例，上述1,4-丁二醇生產(chǎn)微生物可以具有：將鳥氨酸轉(zhuǎn)化為4-氨基丁酰胺(4-butaneamide)的酶反應(yīng)、將4-氨基丁酰胺轉(zhuǎn)化為4-氨基丁酸(4-aminobutyric?acid)的酶反應(yīng)、將4-氨基丁酸轉(zhuǎn)化為琥珀酸半醛(succinatesemialdehyde)的酶反應(yīng)、將琥珀酸半醛轉(zhuǎn)化為4-羥基丁酸(4-hydroxybutyric?acid)的酶反應(yīng)、以及將4-羥基丁酸轉(zhuǎn)化為1,4-丁二醇(1,4-butanediol)的酶反應(yīng)。
9、根據(jù)本專利技術(shù)的一具體例，對(duì)上述將鳥氨酸轉(zhuǎn)化為4-氨基丁酰胺的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶可以為由davb基因編碼的賴氨酸2-單加氧酶(lysine2-monooxygenase)。
10、根據(jù)本專利技術(shù)的一具體例，對(duì)上述將4-氨基丁酰胺轉(zhuǎn)化為4-氨基丁酸(4-aminobutyric?acid)的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶可以為由dava基因編碼的5-氨基戊酰胺酶(5-aminovaleramidase)。
11、根據(jù)本專利技術(shù)的一具體例，對(duì)上述將4-氨基丁酸轉(zhuǎn)化為琥珀酸半醛(succinatesemialdehyde)的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶可以為由gabt基因編碼的γ-氨基丁酸轉(zhuǎn)氨酶(gamma-aminobutyrate?aminotransferase)。
12、根據(jù)本專利技術(shù)的一具體例，對(duì)上述將琥珀酸半醛轉(zhuǎn)化為4-羥基丁酸(4-hydroxybutyric?acid)的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶可以為由yahk基因編碼的醇脫氫酶(alcohol?dehydrogenase)。
13、根據(jù)本專利技術(shù)的一具體例，對(duì)上述將4-羥基丁酸轉(zhuǎn)化為1,4-丁二醇(1,4-butanediol)的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶可以為由yahk基因編碼的醇脫氫酶(alcoholdehydrogenase)或由car基因編碼的羧酸還原酶(carboxylic?acid?reductase)。
14、上述羧酸還原酶可以通過由sfp基因編碼的4'-磷酸泛酰巰基乙胺基轉(zhuǎn)移酶(4'-phosphopantetheinyl?transferase)激活。
15、這樣的1,4-丁二醇生產(chǎn)微生物包含的賴氨酸2-單加氧酶、5-氨基戊酰胺酶、γ-氨基丁酸轉(zhuǎn)氨酶、醇脫氫酶和羧酸還原酶是在修飾前的微生物中不存在的酶。此外，上述4'-磷酸泛酰巰基乙胺基轉(zhuǎn)移酶可以存在或不存在于修飾前的微生物。
16、根據(jù)本專利技術(shù)的一具體例，上述酶可以利用外源基因的導(dǎo)入。
17、更具體而言，上述酶通過將選自存在于通常的微生物中的davb、dava、gabt、yahk、car和sfp中的基因或與其具有實(shí)質(zhì)同一性的序列人為地導(dǎo)入1,4-丁二醇生產(chǎn)微生物，從而可以催化用于由鳥氨酸生產(chǎn)1,4-丁二醇的酶的表達(dá)和酶反應(yīng)。
18、本專利技術(shù)中使用的“實(shí)質(zhì)同一性”是指在將各個(gè)基因序列，即堿基序列或核苷酸序列和任意的其它核苷酸序列以最大程度對(duì)應(yīng)的方式對(duì)齊而進(jìn)行分析時(shí)，上述任意的其它核苷酸序列和各個(gè)核苷酸序列具有70％以上、80％以上、90％以上或98％以上的序列同源性。
19、根據(jù)本專利技術(shù)的一具體例，編碼上述酶的基因davb、dava、gabt、yahk、car和sfp可以來源于本
中公知的微生物，微生物的種類沒有特別限定。
20、更具體而言，上述酶的基因可以來源于選自大腸桿菌(escherichia?coli)、惡臭假單胞菌(pseudom本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種由鳥氨酸生產(chǎn)1,4-丁二醇的微生物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物，其中，所述微生物具有以下的酶反應(yīng)：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物，其中，對(duì)所述將鳥氨酸轉(zhuǎn)化為4-氨基丁酰胺的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶為賴氨酸2-單加氧酶。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物，其中，對(duì)所述將4-氨基丁酰胺轉(zhuǎn)化為4-氨基丁酸的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶為5-氨基戊酰胺酶。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物，其中，對(duì)所述將4-氨基丁酸轉(zhuǎn)化為琥珀酸半醛的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶為γ-氨基丁酸轉(zhuǎn)氨酶。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物，其中，對(duì)所述將琥珀酸半醛轉(zhuǎn)化為4-羥基丁酸的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶為醇脫氫酶。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物，其中，對(duì)所述將4-羥基丁酸轉(zhuǎn)化為1,4-丁二醇的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶為醇脫氫酶或羧酸還原酶。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的微生物，其中，所述酶利用了外源基因的導(dǎo)入。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的微生物，其中，所述酶的基因來源于選自大腸桿菌(Escherichia?coli)、
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物，其中，所述微生物為埃希菌(Escherichia)屬或棒狀桿菌(Corynebacterium)屬菌株。
11.一種1,4-丁二醇的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
1.一種由鳥氨酸生產(chǎn)1,4-丁二醇的微生物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物，其中，所述微生物具有以下的酶反應(yīng)：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物，其中，對(duì)所述將鳥氨酸轉(zhuǎn)化為4-氨基丁酰胺的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶為賴氨酸2-單加氧酶。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物，其中，對(duì)所述將4-氨基丁酰胺轉(zhuǎn)化為4-氨基丁酸的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶為5-氨基戊酰胺酶。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物，其中，對(duì)所述將4-氨基丁酸轉(zhuǎn)化為琥珀酸半醛的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶為γ-氨基丁酸轉(zhuǎn)氨酶。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物，其中，對(duì)所述將琥珀酸半醛轉(zhuǎn)化為4-羥基丁酸的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶為醇脫氫酶。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物，其中，對(duì)所述將4-羥基丁酸轉(zhuǎn)化為1,4-丁二醇的酶反應(yīng)進(jìn)行催化的酶為醇脫氫酶或羧酸還原酶。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的微生物，其中，所述酶利用了外源基因的導(dǎo)入。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的微生物，其中，所述酶的基因來源于選自大腸桿菌(escherichia?coli)、惡臭假單胞菌(pseudomonas?putida)、谷氨酸棒狀桿菌(corynebacterium?glutamicum)、膿腫分枝桿菌(my...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：梁榮烈，樸時(shí)載，孫辰亞，鄭善訝，孫有定，李在軒，金紋廷，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：大象株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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