[发明专利]能够从木糖生产聚(乳酸-共-乙醇酸)或其共聚物的重组微生物以及使用其制备聚(乳酸-共-乙醇酸)或其共聚物的方法

说明书

本发明涉及一种具有从木糖生产聚(乳酸‑共‑乙醇酸)及其共聚物的能力的重组微生物，并且更具体地涉及一种具有在不必从外部来源供应乙醇酸前体的情况下生产聚(乳酸‑共‑乙醇酸)及其共聚物的能力的重组微生物，并且涉及一种使用其生产聚(乳酸‑共‑乙醇酸)共聚物的方法。

技术领域

本发明涉及一种具有通过使用木糖作为单一碳源或同时使用木糖和葡萄糖作为碳源生产聚(乳酸-共-乙醇酸)及其共聚物的能力的重组微生物，并且更具体地涉及一种具有在不必从外部来源供应乳酸和乙醇酸前体的情况下生产聚(乳酸-共-乙醇酸)共聚物的能力的重组微生物，并且涉及使用其生产聚(乳酸-共-乙醇酸)共聚物的方法。

背景技术

乳酸和乙醇酸的无规共聚物聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)是代表性的可生物降解的聚合物，其可作为通用目的的聚合物或医用聚合物被高度应用。目前，PLGA可通过乳酸与乙醇酸的直接聚合反应而产生，但该反应主要生产仅具有低分子量(1,000-5,000道尔顿)的PLGA。通过丙交酯与乙交酯的开环聚合，可以合成具有100,000道尔顿或更高的高分子量的PLGA。丙交酯和乙交酯分别是乳酸和乙醇酸的环状二酯，并且分别通过乳酸低聚物和乙醇酸低聚物的热分解产生。开环聚合需要使用催化剂如2-乙基己酸锡(II)、锡(II)醇盐、异丙醇铝等。存在一种由低分子量聚合物生产较高分子量聚合物的方法，该低分子量聚合物通过使用链偶联剂通过直接聚合获得。然而，由于使用链偶联剂，生产高分子量PLGA的方法的缺点在于添加有机溶剂或链偶联剂使得过程复杂并且在于这种有机溶剂或链偶联剂不容易去除。目前用于生产高分子量PLGA的商业方法使用如下方法：该方法包括将乳酸和乙醇酸分别转化成丙交酯和乙交酯，并且然后通过丙交酯与乙交酯的开环聚合合成PLGA。

同时，聚羟基链烷酸酯(PHA)是当微生物在经历环境营养素(如磷、氮、镁、氧等)不足时在细胞中积聚过量碳源作为能量或碳源储存物质时生产的聚酯。由于PHA是完全可生物降解的，并且可能具有与由石油生产的常规合成聚合物类似的物理性质，因此作为石油基合成塑料的环境友好替代品而备受关注。

已知PHA可由多种生物体生产，这些生物体包括富养罗尔斯通菌(Ralstoniaeutropha)、假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、重组大肠杆菌(E.coli)等，并且可以含有约150或更多种不同的单体。这样的PHA被大致分为具有短链长单体(3-5个碳原子)的SCL-PHA(短链长PHA)和具有较长链长单体的MCL-PHA(中等链长PHA)。PHA合酶是合成PHA的关键酶，通过用作底物的单体的种类和酶的亚基被大致分为四类(Qi等人,FEMS Microbiol.Lett.,157:155,1997；Qi等人,FEMS Microbiol.Lett.,167:89,1998；Langenbach等人,FEMS Microbiol.Lett.,150:303,1997；WO 01/55436；US 6,143,952；WO98/54329；WO 99/61624)。

乙醇酸是具有两个碳原子的最简单的羟基羧酸，并且尚未报道天然含有乙醇酸的PHA。然而，乙醇酸与聚乳酸一起作为代表性的合成生物聚合物非常有用，并因此已经进行各种尝试以将其插入PHA单体中。

在先前的专利(US 8,883,463B2)中，本发明人通过工程化乙醛酸分流途径(glyoxylate shunt pathway)构建了如下大肠杆菌菌株，该大肠杆菌菌株在不必添加外部前体的情况下通过使用葡萄糖作为碳源来生产乙醇酸，并且发现PLGA通过培养用编码丙酸梭菌(Clostridium propionicum)衍生的丙酰辅酶A转移酶(Pct)(其是将乳酸和乙醇酸分别转化为乳酰辅酶A和乙醇酰辅酶A的酶)的基因以及编码可使用乳酰辅酶A和乙醇酰辅酶A作为底物的聚羟基链烷酸酯(PHA)合酶(PhaC1)的基因转化的大肠杆菌菌株由葡萄糖生产。