[发明专利]用于生物合成异丁烯的方法

说明书

本申请要求2013年8月5日提交的美国临时申请系列号61/862,422的 优先权。在先申请的内容通过提述以其整体并入本文。

技术领域

本文件涉及使用一种或多种分离的酶(如烯酰-CoA脱水酶，甲羟戊酸 二磷酸脱羧酶，或脱羧硫酯酶(TE)如CurMTE中的一种或多种)，或使 用表达一种或多种此类酶的重组宿主细胞来生物合成异丁烯的方法。

发明背景

在燃料添加剂、丁基橡胶聚合物和抗氧化剂的生产中，异丁烯(isobutene) 是一种重要的单体(Bianca等,Appl.MicrobiolBiotechnol.,2012,93,1377- 1387)。

使用异丁烯作为原料的商品的制造商依赖于很多基于石油的来源，包括 (i)从丁二烯分离的来自蒸汽裂化器的C4流，(ii)来自催化性裂化器的丁 烯-丁烷级分和(iii)正丁烷(来自LPG)，其异构化成异丁烷并脱氢成异丁 烯。

考虑到对石油化工原料和能源密集工艺的依赖性，生物技术提供了通过 生物催化进行的备选方法。生物催化是使用生物催化剂(如酶或全细胞)来 进行有机化合物的生物化学转化。

因此，针对这种背景，显然需要用于生产中间物，特别是异丁烯的可持 续方法，其中该方法是基于生物催化的。对于该生物催化方法，生物来源的 原料和石油化工原料均是可行的起始材料。

发明概述

本发明至少部分地基于构建高效的生物化学途径用于生产3-甲基-3-羟 基-丁酸(3-methyl-3-hydroxy-butyrate)，其可以由甲羟戊酸二磷酸脱羧酶 (mevalonatediphosphatedecarboxylase)，或脱羧硫酯酶(decarboxylating thioesterase)(TE)例如CurMTE转化为异丁烯。此类途径依赖于R-特异性烯 酰-CoA脱水酶(R-specificenoyl-CoAhydratase)以将(R)-3-羟基官能团引入3- 甲基-丁-2-烯酰-CoA(3-methyl-but-2-enoyl-CoA)。在本发明之前，不知道能够 将(R)-3-羟基官能团引入3-甲基-丁-2-烯酰-CoA的酶可以用于生物学合成3- 羟基-3-甲基丁酸盐。另外，如本文所述的，使用酰基载体蛋白对3-甲基-3- 羟基丁酸盐底物的活化以及3-羟基基团的磺化允许通过脱羧硫酯酶(如CurM TE)转化为异丁烯。

因此，本文件提供途径和酶，其可以经过共同的中间体，3-甲基-3-羟基 -丁-2-烯酰-CoA，将中心前体3-甲基-2-氧代丁酸(3-methy-2-oxobutanoate) 或4-甲基-2-氧代戊酸(4-methy-2-oxopentanoate)转化为异丁烯。如本文所 使用的，术语“中心前体”用于表示本文示出的任意代谢途径中的任意代谢 物，其通向异丁烯的合成。术语“中心代谢物”用于本文来表示在所有微生 物中产生以支持生长的代谢物。