本发明专利技术公开提供了具有乙酰乳酸合成酶活性和乙酰乳酸脱羧酶活性的重组蓝细菌，以及具有乙酰乳酸合成酶活性、乙酰乳酸脱羧酶活性和仲醇脱氢酶活性的重组蓝细菌。此外，还提供了重组蓝细菌的制备方法，以及该蓝细菌由二氧化碳和光制备乙偶姻和2,3-丁二醇的用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】使用光合微生物有机体来制备乙偶姻和2, 3- 丁二醇的方 法 相关申请的交叉引用 本申请要求2012年9月28日提交的美国临时申请No. 61/707, 866的优先权，对 于所有目的而言，该申请的内容以引用方式全文并入本文。
本专利技术公开提供了具有乙酰乳酸合成酶活性和乙酰乳酸脱羧酶活性的重组蓝细 菌，以及具有乙酰乳酸合成酶活性、乙酰乳酸脱羧酶活性和仲醇脱氢酶活性的重组蓝细 菌。此外，还提供了重组蓝细菌的制备方法，以及该蓝细菌由二氧化碳和光制备乙偶姻和 2, 3-丁二醇的用途。
技术介绍
在全世界能量需求增长的情况下，人们对由可再生资源制备燃料和化学品越来越 关注。2008年，美国的石油消耗达到3. 71xl015BTU，其中大部分（71% )为运输行业的液 体燃料。在化学工业中，石油和天然气占据化学品（例如塑料、化肥和药物）原料的99% (McFarlane et al. , "Survey of Alternative Feedstocks for Commodity Chemical Manufacturing, "0ak Ridge National Laboratory, 2007)。考虑到快速增长的世界人口和 耗尽的化石燃料，用于能量和碳捕获（ECC)(以便制备燃料和化学品）的可持续工艺的发展 对于人类社会而言是重要的。 除了能量需求增加以外，可再生的能量资源因解决了越来越多的环境问题 而受到关注。根据美国能源信息管理局（the United States Energy Information Administration) (Serferlein, "Annual Energy Review, USEIA2008)，在 2006 年世界上能 量相关的CO2排放为290亿公吨，比1990年增长35%。大气CO2的加速积累不仅是由于世 界生长和碳利用增强而产生的排放增加，而且还由于世界天然碳汇的效率的可能降低所导 致（Raupach et al·，Proc Natl Acad Sci USA, 104:10288-10293, 2007)。结果，在过去 150 年，CO2的大气水平增加了~25%。因此，研发新技术来减少CO 2排放变得越来越重要。 制备可再生能量的现有方法涉及将陆生植物生物质转化成生物化学品。但 是，这些方法呈现出不理想的困难，例如生物质的粗糙化学品预处理得到有毒的副产 物并且需要大的土地利用使植物生长。关于生物化学品的制备，光合微生物有机体 具有超过传统陆生植物的许多优点。例如光合微生物有机体的光合效率比植物更 高，并且光合微生物有机体可以在不与传统农作物竞争的场所培养（Scharlemann et al.，Science, 281:237-240, 2008)。 具有制备生物化学品潜力的光合微生物有机体的实例为蓝细菌。蓝细菌总体上 是产生全球光合作用的几乎50%的原因，并且可以在广泛的环境范围中发现（Field et al.，Science，281:237-240, 1998)。尽管就这一点而言蓝细菌具有许多与藻类相似的特 征，但是许多蓝细菌物种的特征为更简单的遗传结构和更快的生长速率（Ruffing, Bioeng Bugs, 2:136-149, 2011)。结果，蓝细菌的遗传改造方法在遗传操纵尝试方面还比藻类更先 进（Golden et al. , Methods Enzymol, 153:215-231, 1987 ；Huang et al. , Nucleic Acids Res, 38:2577-2593, 2010;以及 Heidorn et al·, Methods Enzymol, 497:539-579, 2011) 〇 蓝细菌具有固定CO2所需的生物化学机器，但是缺乏高效地制备燃料和化 学品的重要成分。因此，为了制备有价值的化学品，蓝细菌宿主菌株必须装配有新 的生物合成途径（Keasling, ACS Chem Biol, 3:64_76,2008 ;Ducat et al·，Trends Biotechnol,29:95-103,2011 ;以及 Machado and Atsumi, J Biotechnol, 2012)。不 幸的是，蓝细菌中的这种方法比模式有机体（例如Escherichia coli)明显是更不 先进的。此外，在E. coli中的结果不能直接转化至蓝细菌中。例如包含1-丁醇途 径的改造的E. coli菌株制备了超过30g/L的1- 丁醇（Shen et al.，Appl Environ Microbiol，77:2905-2915, 2011)，而具有相同途径的蓝细菌菌株仅制备痕量的1- 丁醇 (Lan et al·，Metab Eng, 13:353-363, 2011)。因此，需要在蓝细菌中构造生物合成途径，从 而由CO2大量地制备大宗化学品。 专利技术概述 本专利技术公开提供了具有乙酰乳酸合成酶活性和乙酰乳酸脱羧酶活性的重组蓝细 菌，以及具有乙酰乳酸合成酶活性、乙酰乳酸脱羧酶活性和仲醇脱氢酶活性的重组蓝细 菌。此外，还提供了重组蓝细菌的制备方法，以及该蓝细菌由二氧化碳和光制备乙偶姻和 2, 3-丁二醇的用途。 本专利技术公开提供了包含重组（例如异源的）多核苷酸的蓝细菌，其中所述的多核 苷酸编码了乙酰乳酸合成酶（ALS)和乙酰乳酸脱羧酶（ALDC)，其中与缺乏所述的多核苷酸 的相应的蓝细菌相比，ALS和ALDC的表达使得乙偶姻的制备增加。本专利技术公开进一步提 供了包含重组（例如异源的）多核苷酸的蓝细菌，其中所述的多核苷酸编码了乙酰乳酸合 成酶（ALS)、乙酰乳酸脱羧酶（ALDC)和仲醇脱氢酶（sADH)，其中与缺乏所述的多核苷酸的 相应的蓝细菌相比，ALS、ALDC和sADH的表达使得乙偶姻和/或2, 3- 丁二醇（23BD)的制 备增加。在一些实施方案中，相应的蓝细菌为对照蓝细菌，例如亲代蓝细菌或同属的细胞， 或者相同的物种。在一些实施方案中，ALS为细菌ALS。在一些优选的是实施方案中，ALS 为芽孢杆菌属菌株的ALS(例如枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis)ALS)。在一些实施方 案中，ALDC为细菌ALDC或真菌ALDC。在一些优选的实施方案中，ALDC选自肠杆菌属菌种 的ALDC、芽孢杆菌属菌种的ALDC、气单胞菌属菌种的ALDC和葡糖醋杆菌属菌种的ALDC。 在这些实施方案的子集中，ALDC选自产气肠杆菌（Enterobacter aerogene)ALDC,阴沟 肠杆菌（Enterobacter cloacae)ALDC,地衣芽抱杆菌（Bacillus licheniformis)ALDC, 枯草芽孢杆菌ALDC,嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila)ALDC,和木葡糖酸醋杆菌 (Gluconacetobacter xylinus)ALDC。在一些实施方案中，sADH 为细菌 sADH 或真菌 sADH〇 在一些实施方案中，sADH选自子囊菌sADH、硬壁菌门sADH、和酵母菌sADH。在一些优选的 实施方案中，sADH选自假丝酵母属菌种sADH，明串珠菌本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包含重组多核苷酸的蓝细菌，其中所述的重组多核苷酸编码了乙酰乳酸合成酶(ALS)和乙酰乳酸脱羧酶(ALDC)，其中所述的ALS和所述的ALDC的表达与相应的缺乏所述的多核苷酸的蓝细菌相比，制备的乙偶姻增加。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：渥美正太，J·W·K·奥利弗，I·M·P·马查多，
申请(专利权)人：加州大学评议会，
类型：发明
国别省市：美国;US
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