[發明專利]重組微生物、重組載體及制備3-羥基丙酸的方法

無效

• 申請號: 201210082189.4
• 申請日: 2012-03-26
• 公開（公告）號: CN102690774A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 樸成敏;具賢旼;金在瑛;俞柄兆;趙化英;樸永璟;樸在鉆
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;C12N1/19;C12N15/70;C12N15/74;C12N15/78;C12N15/81;C12P7/42
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 金擬粲

相關申請的交叉引用

本申請要求2011年3月24日提交的韓國專利申請No.10-2011-0026531的優先權以及由其產生的所有權益，該申請的公開內容在此通過引用全部引入如同在本文中完全闡述一樣。

技術領域

本公開內容涉及代謝修飾的微生物和制備該代謝修飾的微生物的方法，并涉及通過將合適的碳底物與該代謝修飾的微生物接觸來制備3-羥基丙酸(“3-HP”)的方法。

背景技術

近來，由于石油價格的快速上漲以及嚴重的環境污染，制造生物基燃料正變得迫切。生物柴油(一種生物基燃料)通過來自植物油或動物脂肪的甘油三酯的酯交換制造。

生物柴油的大量生產已導致作為副產物的甘油的大規模生產，約77億磅/10億加侖生物柴油。甘油的生產增長非常迅速，且估計在美國為每年約32億磅和在全世界為每年80億磅。結果，甘油的價格在過去的2年里下降幾乎10倍。粗甘油市場價格在2004年為5～15美分/磅，但據報道現在為低于2.5美分/磅。

比較而言，葡萄糖的價格目前為約5美分/磅并且正在逐漸提高。如果目前的趨勢繼續，甘油價格的持續下降可被認為是不可避免的。

微生物可利用甘油作為碳源以產生多種發酵產物。例如，3-羥基丙酸(3-HP；C₃H₆O₃-MW?90.08)(可應用于多種化學工藝的化合物)可由可再生資源如甘油制備。

3-HP可通過多種化學合成方法或生物方法制備。

制備3-HP的化學方法可包括使用鈀作為催化劑由1，3-丙二醇制備3-HP的方法，在作為催化劑的鈀和鉑的存在下由3-羥基丙醛制備3-HP的方法，和通過丙烯酸與作為固體酸催化劑的離子交換樹脂(15)在100℃下在高壓反應容器中反應40小時以91％的選擇性和34％的收率制備3-HP的方法。

3-HP的生物制備可例如通過光異養微生物如橙色綠屈撓菌(Chloroflexus?aurantiacus)進行。微生物自養地或光異養地生長，由此產生作為中間產物的3-HP。其它已知的由甘油制備3-HP的微生物包括Desulfovibrio?carbinolicus、食果糖脫硫弧菌(Desulfovibrio?fructosovorans)、羅伊氏乳桿菌(Lactobacillus?reuteri)、威尼斯暗桿菌(Pelobacter?venetianus)、和多營養泥桿菌(Ilyobacter?polytropus)。

發明內容

常規的制備3-HP的生物工藝通過復雜的代謝途徑進行。因此，難以有效地控制該工藝，導致低的制備收率和生產力。為此，必須設計出不存在于體內的3-HP制備途徑。

示例的實施方案提供使用重組微生物制備3-羥基丙酸(“3-HP”)的方法。不同于常規的代謝途徑，本發明的方法可利用“丙二酸半醛還原途徑”，其將乙酰基CoA以乙酰基CoA、丙二?；鵆oA、丙二酸半醛和3-HP的順序還原成3-HP，以及利用再利用的NADPH活性以解決氧化還原失衡，從而以顯著高的收率獲得3-HP。

一方面，提供用于制備3-HP的重組微生物，其具有將丙二?；鵆oA還原成丙二酸半醛的活性和將丙二酸半醛還原成3-HP的活性。

這里，將丙二?；鵆oA還原成丙二酸半醛的活性可為丙二?；鵆oA還原酶(“mcr”)的活性，并且將丙二酸半醛還原成3-HP的活性可為丙二酸半醛還原酶(“msr”)的活性。

所述mcr活性和所述msr活性可為外源的。所述mcr活性和所述msr活性都可源自勤奮金屬球菌(M.sedula)。

為了解決微生物代謝過程中氧化和還原之間的失衡，可進一步包括NADPH再生活性。

這里，NADPH再生活性可為轉氫酶活性或甘油醛-3-磷酸脫氫酶活性。

轉氫酶活性可為吡啶核苷酸轉氫酶(“pntAB”)活性或可溶性吡啶核苷酸轉氫酶(“udhA”)活性。pntAB活性可源自大腸桿菌(E.coli)。

甘油醛-3-磷酸脫氫酶活性可為非磷酸化甘油醛-3-磷酸脫氫酶(“gapN”)活性，其可源自變異鏈球菌(S.mutans)。