[发明专利]经由与碳储存有关的CoA依赖性碳链延长生成6碳化学品的方法

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请是2011年12月14日提交的美国申请流水号13/715,981的部分连续案，其要求2011年12月16日提交的美国申请流水号61/576,401的优先权。通过提及完整并入申请的公开内容。

发明领域

本发明涉及使用一种或多种分离的酶(诸如β-酮硫解酶、脱氢酶、还原酶、硫酯酶、水合酶、单加氧酶、和转氨酶)或使用表达一种或多种此类酶的重组宿主细胞生物合成己二酸(adipicacid)、6-氨基己酸、6-羟基己酸、己亚甲基二胺、己内酰胺、和1,6-己二醇中一种或多种的方法。

发明背景

尼龙是聚酰胺，其通常通过二胺与二羧酸的缩聚合成。类似地，尼龙可通过内酰胺的缩聚生成。一种无处不在的尼龙是尼龙6,6，其通过六亚甲基二胺(HMD)和己二酸的反应生成。尼龙6可以通过己内酰胺的开环聚合生成。因此，己二酸、己亚甲基二胺和己内酰胺是尼龙生产中的重要中间体(Anton&Baird,PolyamidesFibers,EncyclopediaofPolymerScienceandTechnology,2001)。

在产业上，经由环己胺的空气氧化生产己二酸和己内酰胺。环己胺的空气氧化在一系列的步骤中生成环己酮(K)和环己醇(A)的混合物，称为KA油。KA油的硝酸氧化生成己二酸(Musser,Adipicacid,Ullmann’sEncyclopediaofIndustrialChemistry,2000)。己内酰胺从环己酮经由其肟和随后的酸重排生成(Fuchs,KieczkaandMoran,Caprolactam,Ullmann’sEncyclopediaofIndustrialChemistry,2000)。

在产业上，通过将C6结构单元氢氰化成己二腈，接着氢化成HMD(HerzogandSmiley,Hexamethylenediamine,Ullmann’sEncyclopediaofIndustrialChemistry,2012)生产己亚甲基二胺(HMD)。

鉴于对石油化学给料的依赖性；生物技术提供了一种经由生物催化的备选方法。生物催化是使用生物催化剂(诸如酶)来实施有机化合物的生物化学转化。

生物衍生给料和石油化学给料两者是用于生物催化过程的可行起始材料。

因而，针对此背景，清楚的是需要用于生成己二酸、己内酰胺、6-氨基己酸、6-羟基己酸、己亚甲基二胺、和1,6-己二醇(下文为“C6结构单元”)中一种或多种的可持续方法，其中所述方法是基于生物催化剂的(Jang等,Biotechnology&Bioengineering,2012,109(10),2437–2459)。

然而，无野生型原核生物或真核生物天然过度生成C6结构单元或将其排出至胞外环境。不过，已经报告了己二酸和己内酰胺的代谢(Ramsay等,Appl.Environ.Microbiol.,1986,52(1),152–156；及KulkarniandKanekar,CurrentMicrobiology,1998,37,191–194)。

二羧酸己二酸作为碳源经由β-氧化被众多细菌和真菌有效转化成中心代谢物。辅酶A(CoA)活化的己二酸到CoA活化的3-氧代己二酸的β-氧化经由例如与芳香族底物降解有关的途径促进进一步代谢。已经广泛表征了3-氧代己二酰基-CoA被几种细菌和真菌分解代谢成乙酰基-CoA和琥珀酰基-CoA(HarwoodandParales,AnnualReviewofMicrobiology,1996,50:553–590)。己二酸和6-氨基己酸两者都是己内酰胺的分解代谢中的中间体，其最终经由3-氧代己二酰基被降解成中心代谢物。

已经提示了用于从生物量-糖生成己二酸的潜在代谢途径：(1)经由邻位切割芳香族降解途径从葡萄糖以生物化学方式得到顺,顺-粘康酸(cis,cis-muconicacid)，接着化学催化成己二酸；(2)经由琥珀酰基-CoA和乙酰基-CoA的缩合的可逆己二酸降解途径和(3)组合β-氧化、脂肪酸合酶和ω-氧化。然而，尚未报告使用这些策略的信息(Jang等,Biotechnology&Bioengineering,2012,109(10),2437–2459)。