[发明专利]使用甲羟戊酸作为底物的3-甲基丁-3-烯-1-醇的酶促生产方法

说明书

描述了通过生物方法生成3‑甲基丁‑3‑烯‑1‑醇的方法。更具体而言，描述了用于从甲羟戊酸生产3‑甲基丁‑3‑烯‑1‑醇的方法。

本发明涉及使用甲羟戊酸作为底物并将其酶促转化为3-甲基丁-3-烯-1-醇的生产3-甲基丁-3-烯-1-醇的方法。此外，本发明涉及生产异戊二烯的方法，所述方法包括使用甲羟戊酸作为底物并通过脱羧作用步骤将其酶促转化为3-甲基丁-3-烯-1-醇的生产3-甲基丁-3-烯-1-醇的方法，并且还包括将生产的3-甲基丁-3-烯-1-醇转化为异戊二烯的步骤。

本发明也涉及生产异戊醇的方法，所述方法包括使用甲羟戊酸作为底物并通过脱羧作用步骤将其酶促转化为3-甲基丁-3-烯-1-醇的生产3-甲基丁-3-烯-1-醇的方法，并且还包括将生产的3-甲基丁-3-烯-1-醇转化为异戊醇的步骤。

3-甲基丁-3-烯-1-醇对应式C₅H₁₀O。它能够用于生产异戊烯醇，异戊烯醇用于香料或在制药工业中作为构件使用，例如在柠檬醛、维生素A和维生素E的生产中。它是通过异丁烯和甲醛的缩合，生成3-甲基丁-3-烯-1-醇进一步被异构化为异戊烯醇化学生产的。

目前用于生产3-甲基丁-3-烯-1-醇的生物学路线涉及甲羟戊酸途径：生产甲羟戊酸，然后二磷酸化，然后脱羧-脱水至焦磷酸3-甲基丁-3-烯-1-醇酯，并最后两次脱磷酸至3-甲基丁-3-烯-1-醇(美国专利申请20080092829)。

3-甲基丁-3-烯-1-醇能够被转化为异戊二烯，异戊二烯是轮胎工业的关键化合物，并且也在粘合剂中有许多应用。它是使用若干种路线化学地生产的：

-从油中萃取蒸馏(C5馏分)

-异戊烯脱氢

-异戊烷的双脱氢

-异丁烯和甲醛反应

-丙酮和乙炔的反应

-丙烯二聚化

WO 2009/076676报道了至异戊二烯的代谢途径。途径基于甲羟戊酸途径的下游中间体，即焦磷酸3-甲基丁-3-烯-1-醇酯或焦磷酸异戊烯醇酯的脱磷酸-脱水。此方法的缺点是要求经历整个甲羟戊酸途径：甲羟戊酸双磷酸化，然后脱羧-脱水至焦磷酸3-甲基丁-3-烯-1-醇酯，再异构化为焦磷酸异戊烯醇酯，并最后双脱磷酸/脱水至异戊二烯。

异戊醇是非常重要的化学制品，通常用作脂肪、油、树脂和生物碱的溶剂。在香料工业中，例如在用于香皂和化妆品香料的水杨酸异戊醇酯的制造中存在对异戊醇的需求。它也用于磷酸的制造。此外，它用于拟除虫菊酯的合成。生产异戊醇的商业方法包括杂醇油的分馏、烷烃的氯化和随后的水解以生产异构体的混合物以及正丁烯的低压羰基合成或加氢甲酰基化，然后氢化获得的异戊醛。

WO 2011/076261描述了使用具有脱羧酶活性的酶通过甲羟戊酸的酶促转化生产3-甲基丁-3-烯-1-醇的方法。尽管在WO 2011/076261中描述的方法允许通过酶促转化甲羟戊酸生产3-甲基丁-3-烯-1-醇，对于改善，特别是关于方法的效率方面从而使得其适于工业目的仍然有需求。本发明解决了这方面的需求。

因此，在第一个方面，本发明涉及从甲羟戊酸生产3-甲基丁-3-烯-1-醇的方法。特别地，本发明涉及从甲羟戊酸经过生物过程，特别是酶促过程生产3-甲基丁-3-烯-1-醇的方法，在所述酶促过程中组合两种类型的酶以增加生产速率的效率。更具体而言，本发明涉及生产3-甲基丁-3-烯-1-醇的方法，其特征在于其包括通过

(i)具有将甲羟戊酸转化为甲羟戊酸3-磷酸的活性的第一种酶；和

(ii)与第一种酶不同并且具有将所述甲羟戊酸3-磷酸转化为3-甲基丁-3-烯-1-醇的活性的第二种酶

将甲羟戊酸转化为3-甲基丁-3-烯-1-醇。