Биотехнологическое получение ω-функционализированных карбоновых кислот и их сложных эфиров - RU2016146334A
Код документа: RU2016146334A
Формула
1. Клетка микроорганизма для получения по меньшей мере одного сложного эфира ω-функционализированной карбоновой кислоты по меньшей мере из одного алкана, где клетка генетически модифицирована для повышения экспрессии относительно клетки дикого типа
(i) фермента Е1, способного к превращению алкана в соответствующий 1-алканол;
(ii) фермента Е2, способного к превращению 1-алканола из (i) в соответствующий 1-алканаль;
(iii) фермента Е3, способного к превращению 1-алканаля из (ii) в соответствующую алкановую кислоту;
(iv) фермента Е4, способного к превращению алкановой кислоты из (iii) в соответствующий сложный эфир алкановой кислоты; и
(v) фермента Е5, способного к превращению сложного эфира алкановой кислоты из (iv) в соответствующий сложный эфир ω-гидроксиалкановой кислоты,
и где клетка не содержит генетическую модификацию, которая повышает экспрессию относительно клетки дикого типа по меньшей мере одного из следующих ферментов Е20-Е24, выбранных из группы, включающей:
- Е20 ацил-АСР-тиоэстеразу под ЕС 3.1.2.14 или ЕС 3.1.2.22,
- E21 ацил-КоА-тиоэстеразу под ЕС 3.1.2.2, ЕС 3.1.2.18, ЕС 3.1.2.19, ЕС 3.1.2.20 или ЕС 3.1.2.22,
- Е22 ацил-КоА:АСР-трансацилазу,
- Е23 поликетидсинтазу и
- Е24 синтазу гексановой кислоты.
2. Клетка по п. 1, где клетка дополнительно генетически модифицирована для повышения экспрессии относительно клетки дикого типа
(vi) фермента Е6, способного к превращению соответствующего сложного эфира ω-гидроксиалкановой кислоты из (v) в соответствующий сложный эфир ω-оксоалкановой кислоты; или
(vii) фермента Е6, способного к превращению соответствующего сложного эфира ω-гидроксиалкановой кислоты из (v) в соответствующий сложный эфир ω-оксоалкановой кислоты, и фермента Е7, способного к превращению сложного эфира ω-оксоалкановой кислоты в соответствующий сложный эфир ω-аминоалкановой кислоты; или
(viii) фермента Е6, способного к превращению соответствующего сложного эфира ω-гидроксиалкановой кислоты из (v) в соответствующий сложный эфир ω-оксоалкановой кислоты, и фермента Е13, способного к превращению сложного эфира ω-оксоалкановой кислоты в соответствующий сложный эфир ω-карбоксиалкановой кислоты, и фермента Е14, способного к превращению сложного эфира ω-карбоксиалкановой кислоты в соответствующий сложный диэфир ω-карбоксиалкановой кислоты.
3. Клетка по п. 1 или 2, где
- фермент E1 выбран из группы, включающей Р450-алкангидроксилазы (Еа) под ЕС 1.14.15.3- и AlkB-алкангидроксилазы (Eb) под ЕС 1.14.15.3;
- фермент Е2 выбран из группы, включающей Р450-алкангидроксилазы (Еа) под ЕС 1.14.15.3-, AlkB-алкангидроксилазы (Eb) под ЕС 1.14.15.3, алкогольоксидазы (Ес) под ЕС 1.1.3.20 и алкогольдегидрогеназы (Ed) под ЕС 1.1.1.1 или ЕС 1.1.1.2;
- фермент Е3 выбран из группы, включающей Р450-алкангидроксилазы (Еа) под ЕС 1.14.15.3-, AlkB-алкангидроксилазы (Eb) под ЕС 1.14.15.3, альдегиддегидрогеназы (Ее), бифункциональные алкогольоксидазы (Ес) под ЕС 1.1.3.20, бифункциональные AlkJ-алкогольдегидрогеназы (Edi) и бифункциональные алкогольдегидрогеназы (Edii) под ЕС 1.1.1.1 или ЕС 1.1.1.2, где Ес, Edi и Edii способны к окислению сложного эфира ω-гидроксиалкановой кислоты непосредственно в соответствующий сложный эфир ω-карбоксиалкановой кислоты;
- фермент Е4 выбран из группы, включающей синтазы воска-сложного эфира (Ef) под ЕС 2.3.1.75 или алкоголь-О-ацилтрансферазы (Eg) под ЕС 2.3.1.84;
- фермент Е5 выбран из группы, включающей Р450-алкангидроксилазы (Еа) под ЕС 1.14.15.3-и AlkB-алкангидроксилазы (Eb) под ЕС 1.14.15.3;
- фермент Е6 выбран из группы, включающей Р450-алкангидроксилазы (Еа) под ЕС 1.14.15.3-, AlkB-алкангидроксилазы (Eb) под ЕС 1.14.15.3, алкогольоксидазы (Ес) под ЕС 1.1.3.20, альдегиддегидрогеназы (Ее) и алкогольдегидрогеназы (Ed) под ЕС 1.1.1.1 или ЕС 1.1.1.2;
- если присутствует, фермент Е7 представляет собой ω-трансаминазу (Eh) под ЕС 2.6.1;
- если присутствует, фермент E13 выбран из группы, включающей Р450-алкангидроксилазы (Еа) под ЕС 1.14.15.3-, AlkB-алкангидроксилазы (Eb) под ЕС 1.14.15.3, альдегиддегидрогеназы (Ее), бифункциональные алкогольоксидазы (Ес) под ЕС 1.1.3.20, бифункциональные AlkJ-алкогольдегидрогеназы (Edi) и бифункциональные алкогольдегидрогеназы (Edii) под ЕС 1.1.1.1 или ЕС 1.1.1.2, где Ес, Edi и Edii способны к окислению сложного эфира ω-гидроксиалкановой кислоты через сложный эфир ω-оксоалкановой кислоты непосредственно в соответствующий сложный эфир ω-карбоксиалкановой кислоты; и
- если присутствует, фермент Е14 выбран из группы, включающей синтазы воска-сложного эфира (Ef) под ЕС 2.3.1.75 или алкоголь-О-ацилтрансферазы (Eg) под ЕС 2.3.1.84.
4. Клетка по любому из предыдущих пунктов, где ферменты Е1, Е2, Е3, Е5 и Е6 представляют собой по меньшей мере одну AlkB-алкангидроксилазу (Eb), а фермент Е4 представляет собой синтазу воска-сложного эфира (Ef).
5. Клетка по п. 4, где
AlkB-алкангидроксилаза (Eb) характеризуется по меньшей мере 60% идентичностью последовательности относительно SEQ ID NO: 1;
- синтаза воска-сложного эфира (Ef) характеризуется по меньшей мере 60% идентичностью последовательности относительно SEQ ID NO: 2; и,
- если присутствует, ω-трансаминаза (Eh) характеризуется по меньшей мере 60% идентичностью последовательности относительно SEQ ID NO: 3.
6. Клетка по любому из предыдущих пунктов, где клетка дополнительно генетически модифицирована для повышения экспрессии относительно клетки дикого типа по меньшей мере одной ацил-КоА-синтетазы (Е12) под ЕС 6.2.1.3 или ЕС 2.3.1.86.
7. Способ получения по меньшей мере одного сложного эфира ω-функционализированной карбоновой кислоты, где способ включает стадию приведения по меньшей мере одной клетки по любому из пп. 1-6 в контакт по меньшей мере с одним алканом.
8. Способ по п. 7, где
- сложный эфир ω-функционализированной карбоновой кислоты представляет собой сложный метиловый эфир 12-аминолауриновой кислоты, сложный метиловый эфир 12-гидроксилауриновой кислоты, сложный метиловый (ди)эфир 12-карбоксилауриновой кислоты и/или сложный метиловый эфир лауриновой кислоты из алкана-додекана; и/или
- сложный эфир ω-функционализированной карбоновой кислоты представляет собой сложный метиловый эфир 11-аминоундекановой кислоты, сложный метиловый эфир 11-гидроксиундекановой кислоты, сложный метиловый (ди)эфир 11-карбоксиундекановой кислоты и/или сложный метиловый эфир ундекановой кислоты из алкана-ундекана.
9. Способ получения по меньшей мере одного сложного эфира ω-функционализированной карбоновой кислоты из алкана, где способ включает
(a) приведение в контакт с алканом следующих ферментов:
(i) фермента Е1, способного к превращению алкана в соответствующий 1-алканол;
(ii) фермента Е2, способного к превращению 1-алканола из (i) в соответствующий 1-алканаль;
(iii) фермента Е3, способного к превращению 1-алканаля из (ii) в соответствующую алкановую кислоту;
(iv) фермента Е4, способного к превращению алкановой кислоты из (iii) в соответствующий сложный эфир алкановой кислоты; и
(v) фермента Е5, способного к превращению сложного эфира алкановой кислоты из (iv) в соответствующий сложный эфир ω-гидроксиалкановой кислоты.
10. Способ по п. 9, где способ включает
(b) приведение в контакт со сложным эфиром ω-гидроксиалкановой кислоты следующих ферментов:
(vi) фермента Е6, способного к превращению соответствующего сложного эфира ω-гидроксиалкановой кислоты из (v) в соответствующий сложный эфир ω-оксоалкановой кислоты; или
(vii) фермента Е6, способного к превращению соответствующего сложного эфира ω-гидроксиалкановой кислоты из (v) в соответствующий сложный эфир ω-оксоалкановой кислоты, и фермента Е7, способного к превращению сложного эфира ω-оксоалкановой кислоты в соответствующий сложный эфир ω-аминоалкановой кислоты; или
(viii) фермента Е6, способного к превращению соответствующего сложного эфира ω-гидроксиалкановой кислоты из (v) в соответствующий сложный эфир ω-оксоалкановой кислоты, и фермента Е13, способного к превращению сложного эфира ω-оксоалкановой кислоты в соответствующий сложный эфир ω-карбоксиалкановой кислоты, и фермента Е14, способного к превращению сложного эфира ω-карбоксиалкановой кислоты из (vi) в соответствующий сложный диэфир ω-карбоксиалкановой кислоты.
11. Способ по п. 9 или 10, где
- фермент Е1 выбирают из группы, включающей Р450-алкангидроксилазы (Еа) и AlkB-алкангидроксилазы (Eb) под ЕС 1.14.15.3;
- фермент Е2 выбирают из группы, включающей Р450-алкангидроксилазы (Еа), AlkB-алкангидроксилазы (Eb) под ЕС 1.14.15.3, алкогольоксидазы (Ес) и алкогольдегидрогеназы (Ed);
- фермент Е3 выбирают из группы, включающей Р450-алкангидроксилазы (Еа) под ЕС 1.14.15.3-, AlkB-алкангидроксилазы (Eb) под ЕС 1.14.15.3, альдегиддегидрогеназы (Ее), бифункциональные алкогольоксидазы (Ес) под ЕС 1.1.3.20, бифункциональные AlkJ-алкогольдегидрогеназы (Edi) и бифункциональные алкогольдегидрогеназы (Edii) под ЕС 1.1.1.1 или ЕС 1.1.1.2, где Ес, Edi и Edii способны к окислению 1-алканола через 1-алканаль непосредственно в соответствующую алкановую кислоту;
- фермент Е4 выбирают из группы, включающей синтазы воска-сложного эфира (Ef) и алкоголь-О-ацилтрансферазы (Eg);
- фермент Е5 выбирают из группы, включающей Р450-алкангидроксилазы (Еа) и AlkB-алкангидроксилазы (Eb) под ЕС 1.14.15.3;
- и, если присутствует, фермент Е6 выбирают из группы, включающей Р450-алкангидроксилазы (Еа), AlkB-алкангидроксилазы (Eb) под ЕС 1.14.15.3, алкогольоксидазы (Ес) и алкогольдегидрогеназы (Ed);
- если присутствует, фермент Е7 представляет собой ω-трансаминазу (Eh);
- если присутствует, фермент Е13 выбирают из группы, включающей Р450-алкангидроксилазы (Еа) под ЕС 1.14.15.3-, AlkB-алкангидроксилазы (Eb) под ЕС 1.14.15.3, альдегиддегидрогеназы (Ее), бифункциональные алкогольоксидазы (Ес) под ЕС 1.1.3.20, бифункциональные AlkJ-алкогольдегидрогеназы (Edi) и бифункциональные алкогольдегидрогеназы (Edii) под ЕС 1.1.1.1 или ЕС 1.1.1.2, где Ес, Edi и Edii способны к окислению сложного эфира ω-гидроксиалкановой кислоты через сложный эфир ω-оксоалкановой кислоты непосредственно в соответствующий сложный эфир ω-карбоксиалкановой кислоты; и
- если присутствует, фермент Е14 выбирают из группы, включающей синтазы воска-сложного эфира (Ef) и алкоголь-О-ацилтрансферазы (Eg).
12. Способ по любому из пп. 9-11, где ферменты Е1, Е2, Е3 и Е5 представляют собой по меньшей мере одну AlkB-алкангидроксилазу (Eb), и, если присутствует, Е6 представляет собой по меньшей мере одну AlkB-алкан гидроксилазу (Eb), а фермент Е4 представляет собой синтазу воска-сложного эфира (Ef).
13. Способ по любому из пп. 9-12, где ферменты приводят в контакт с алканом в форме клетки, генетически модифицированной для повышения экспрессии относительно клетки дикого типа ферментов Е1-Е5 и необязательно Е6 и Е7.
14. Способ по п. 13, где клетку выбирают из группы, включающей Е. coli, Pseudomonas sp., Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas putida, Pseudomonas stutzeri, Acinetobacter sp., Burkholderia sp., Burkholderia thailandensis, Cyanobakterien, Klebsiella sp., Klebsiella oxytoca, Salmonella sp., Rhizobium sp.и Rhizobium meliloti, Bacillus sp., Bacillus subtilis, Clostridium sp., Corynebacterium sp., Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium sp., Chlorella sp. и Nostoc sp.
15. Способ по любому из пп. 9-14, где
- сложный эфир ω-функционализированной карбоновой кислоты представляет собой сложный метиловый эфир 12-аминолауриновой кислоты, сложный метиловый эфир 12-гидроксилауриновой кислоты, сложный метиловый (ди)эфир 12-карбоксилауриновой кислоты и/или сложный метиловый эфир лауриновой кислоты из алкана-додекана; и/или
- сложный эфир ω-функционализированной карбоновой кислоты представляет собой сложный метиловый эфир 11-аминоундекановой кислоты, сложный метиловый эфир 11-гидроксиундекановой кислоты, сложный метиловый (ди)эфир 11-карбоксиундекановой кислоты и/или сложный метиловый эфир ундекановой кислоты из алкана-ундекана.
