[發明專利]生物合成1，3丁二烯的方法

在審

• 申請號: 201380043586.3
• 申請日: 2013-06-12
• 公開（公告）號: CN104769119A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: P.S.珀爾曼;C.陳;A.博特斯;A.V.E.康拉德
• 申請（專利權）人: 英威達技術有限責任公司
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C12N9/00;C07C11/167;C12N9/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張文輝

相關申請的交叉引用

本申請要求2012年11月30日提交的國際申請號PCT/US2012/067463(該申請要求了2011年12月2日提交的美國申請號61/566,085和2012年10月17日提交的美國申請號61/714,883的優先權)的優先權；以及要求2012年6月15提交的國際申請號PCT/US2012/042757(該申請要求了2012年10月17日提交的美國臨時申請號61/714,883；2011年12月2日提交的美國臨時申請號61/566,085和2011年6月17日提交的美國臨時申請號61/498,408的優先權)的優先權，其全部內容通過引用并入本申請。

技術領域

本發明涉及生物合成1,3-丁二烯的方法，更具體地涉及使用一種或多種分離的酶如脫氫酶、單加氧酶、去飽和酶、脫水酶和脫羧酶，或者使用表達一種或多種此類酶的重組宿主細胞合成1,3-丁二烯。

背景

1,3-丁二烯(下文稱丁二烯)是用于產生包括苯乙烯-丁二烯-橡膠(SBR)、聚丁二烯(PB)、苯乙烯-丁二烯乳膠(SBL)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS)的合成橡膠、腈橡膠和己二腈的重要單體，所述己二腈用于生產尼龍-66(White,Chemico-Biological?Interactions,2007,166,10-14)。

丁二烯通常作為蒸汽裂解工藝的副產物而產生，其被蒸餾為粗丁二烯流并通過萃取蒸餾純化(White,Chemico-Biological?Interactions,2007,166,10-14)。已專門采用其他方法制備丁二烯，通過n-丁烷和n-丁烯的脫氫反應(胡得利工藝)；和n-丁烯的氧化脫氫反應(Oxo-D或O-X-D工藝)(White,Chemico-Biological?Interactions,2007,166,10-14)。

工業上，全球95％的丁二烯生產是通過使用石化基原料如石腦油的蒸汽裂解工藝進行的。考慮到較高的生產成本和較低的工藝收率，專門生產丁二烯是沒有意義的(White,Chemico-Biological?Interactions,2007,166,10-14)。鑒于對石化原料的依賴以及對于專門生產丁二烯的高能耗催化步驟而言；生物技術通過生物催化提供了一種替代方法。生物催化是使用生物催化劑如酶對有機化合物進行生物化學轉化。

因此，在這一背景下，很明顯需要生產中間體特別是丁二烯的適宜方法，其中所述方法是基于生物催化劑的(Jang等，Biotechnology&Bioengineering,2012,109(10),2437–2459)。

生物來源的原料和石化原料均是生物催化工藝可行的初始原料。

在中碳鏈長度的酶底物中生成兩個乙烯基是通過生物催化工藝合成丁二烯的關鍵考慮因素。

尚無任何已知的在原核生物或真核生物中合成丁二烯的酶途徑。已提出的由生物質-糖生產1,3-丁二烯的三個潛在的途徑為：(1)由乙酰基-CoA通過巴豆酰基-CoA；(2)由赤蘚糖-4-磷酸；和(3)通過丙二酰基-CoA和乙酰基-CoA的縮合反應。然而，尚無使用這些策略的信息報道(Jang等，Biotechnology&Bioengineering,2012,109(10),2437–2459)。

利用原核生物或真核生物合成的最為類似的化合物是2-甲基-1,3-丁二烯(異戊二烯)，其具有短的5碳鏈長和兩個乙烯基。異戊二烯可以通過產生前體二甲基乙烯基-PP的兩條路線，即甲羥戊酸(mevalonate)和非甲羥戊酸途徑合成(Kuzuyama,Biosci.Biotechnol.Biochem.,2002,66(8),1619-1627)。

甲羥戊酸途徑引入了脫羧酶甲羥戊酸二磷酸脫羧酶(下文稱MDD)，其在形成異戊二烯的前體中生成第一個乙烯基(Kuzuyama,Biosci.Biotechnol.Biochem.,2002,66(8),1619-1627)。

因此，可以將甲羥戊酸二磷酸脫羧酶(EC?4.1.1.33)標記為在由非天然底物合成丁二烯中的候選酶。