Métodos para producir alcoholes grasos.

Método de producción de un alcohol graso, comprendiendo el método:

cultivar una célula huésped modificada por ingeniería genética para comprender secuencias de polinucleótido que codifican polipéptidos individuales que tienen

(a) actividad ácido carboxílico reductasa y al menos el 80% de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos de SEQ ID NO: 22; y

(b) actividad tioesterasa, en el que se produce un alcohol graso a un rendimiento de desde al menos 25 mg/l por la célula huésped modificada por ingeniería genética cuando se cultiva en medio que contiene una fuente de carbono.

Métodos para producir alcoholes grasos.

Antecedentes de la invención

El petróleo es un recurso natural limitado que se encuentra en la Tierra en formas líquida, gaseosa o sólida. El petróleo está compuesto principalmente por hidrocarburos, que están compuestos principalmente de carbono e hidrógeno. También contiene cantidades significativas de otros elementos, tales como nitrógeno, oxígeno o azufre, en diferentes formas.

El petróleo es un recurso valioso, aunque los productos del petróleo se desarrollan a considerables costes, tanto financieros como medioambientales. En primer lugar, deben descubrirse fuentes de petróleo. La exploración de petróleo es una empresa cara y arriesgada. El coste de exploración de pozos de agua profundos puede exceder los 1 millones de dólares. Además, no hay ninguna garantía de que estos pozos contengan petróleo. Se estima que sólo el 4% de los pozos perforados conducen a pozos productores que generan hidrocarburos comerciales. Además del coste económico, la exploración de petróleo conlleva un alto coste medioambiental. Por ejemplo, la exploración mar adentro altera los entornos marinos circundantes.

Tras descubrirse un pozo productor, el petróleo debe extraerse de la Tierra con gran coste. Durante la recuperación primaria, la presión natural subterránea es suficiente para extraer aproximadamente el 2% del petróleo en el pozo. A medida que esta presión natural desciende, se emplean métodos de recuperación secundarios, si son económicos. Generalmente, la recuperación secundaria implica aumentar la presión del pozo mediante, por ejemplo, inyección de agua, inyección de gas natural o levantamiento por gas. Usando métodos de recuperación secundarios, se recupera de un 5% a un 15% adicional de petróleo. Una vez que se agotan los métodos de recuperación secundarios, pueden usarse métodos de recuperación terciarios, si son económicos. Los métodos terciarios implican reducir la viscosidad del petróleo para hacer que sea más fácil de extraer. Usando métodos de recuperación terciarios, se recupera de un 5% a un 15% adicional de petróleo. Por tanto, incluso en las mejoras circunstancias, sólo puede extraerse el 5% del petróleo en un pozo. La extracción de petróleo también conlleva un coste medioambiental. Por ejemplo, la extracción de petróleo puede dar como resultado grandes fugas de petróleo que emerge a la superficie. Además, la perforación mar adentro implica dragar el lecho marino, lo que altera o destruye el entorno marino circundante.

Puesto que los depósitos de petróleo no se encuentran uniformemente por toda la Tierra, el petróleo debe transportarse a lo largo de grandes distancias desde regiones productoras de petróleo hasta regiones consumidoras de petróleo. Además de los costes de transporte, hay también el riesgo medioambiental de derrames de petróleo devastadores.

En su forma natural, el petróleo crudo extraído de la Tierra tiene pocos usos comerciales. Es una mezcla de hidrocarburos (por ejemplo, parafinas (o aléanos), olefinas (o alquenos), alquinos, naftenos (o cicloalcanos), compuestos alifáticos, compuestos aromáticos, etc.) de longitud y complejidad variables. Además, el petróleo crudo contiene otros compuestos orgánicos (por ejemplo, compuestos orgánicos que contienen nitrógeno, oxígeno, azufre, etc.) e impurezas (por ejemplo, azufre, sal, ácido, metales, etc.).

Por tanto, el petróleo crudo debe refinarse y purificarse antes de que pueda usarse comercialmente. Debido a su alta densidad de energía y su fácil transportabilidad, la mayoría del petróleo se refina en combustibles, tales como combustibles de transporte (por ejemplo, gasolina, diesel, combustible de aviación, etc.), gasóleo de calefacción, gas de petróleo licuado, etc.

El petróleo crudo es también una fuente primaria de materiales de partida para producir productos petroquímicos. Las dos clases principales de materiales de partida derivados del petróleo son olefinas de cadena corta (por ejemplo, etlleno y propileno) y compuesto aromáticos (por ejemplo, isómeros de xileno y benceno). Estos materiales de partida se derivan de hidrocarburos de cadena más larga en petróleo crudo sometiéndolo a craqueo con un gasto considerable usando una variedad de métodos, tales como craqueo catalítico, craqueo con vapor o reformación catalítica. Estos materiales de partida se usan para producir productos petroquímicos, que no pueden refinarse directamente del petróleo crudo, tales como monómeros, disolventes, detergentes o adhesivos.

Un ejemplo de un material de partida derivado de petróleo crudo es etileno. El etileno se usa para producir productos petroquímicos, tales como polietileno, etanol, óxido de etileno, etilenglicol, poliéster, glicol éter, etoxilato, acetato de vinilo, 1,2-dlcloroetano, tricloroetileno, tetracloroetileno, cloruro de vinilo y poli(cloruro de vinilo). Un ejemplo adicional de un material de partida es propileno, que se usa para producir alcohol isopropílico, acrilonitrilo, polipropileno, óxido de propileno, propilenglicol, glicol éteres, butileno, isobutileno, 1,3-butadieno, elastómeros sintéticos, poliolefinas, alfa-olefinas, alcoholes grasos, ácido acrílico, polímeros acrílicos, cloruro de alilo, epiclorohidrina y resinas epoxídicas.

Estos productos petroquímicos pueden usarse entonces para producir productos químicos especializados, tales como plásticos, resinas, fibras, elastómeros, productos farmacéuticos, lubricantes o geles. Productos químicos especializados particulares que pueden producirse a partir de materiales de partida petroquímicos son ácidos

grasos, hidrocarburos (por ejemplo, de cadena larga, de cadena ramificada, saturados, insaturados, etc.), alcoholes grasos, ásteres, aldehidos grasos, cetonas, lubricantes, etc.

Los alcoholes grasos tienen muchos usos comerciales. Las ventas anuales en todo el mundo de alcoholes grasos y sus derivados superan los 1 millones de dólares. Los alcoholes grasos de cadena más corta se usan en las industrias alimentaria y cosmética como emulsionantes, emolientes y espesantes. Debido a su naturaleza anfifílica, los alcoholes grasos se comportan como tensioactivos no iónicos, que son útiles en productos domésticos y de cuidado personal, por ejemplo, detergentes. Además, los alcoholes grasos se usan en ceras, gomas, resinas, lociones y bálsamos farmacéuticos, aditivos de aceite lubricante, agentes de acabado y antiestéticos textiles, plastificantes, cosméticos, disolventes industriales y disolventes para grasas.

Los aldehidos se usan para producir muchos productos químicos especializados. Por ejemplo, los aldehidos se usan para producir polímeros, resinas (por ejemplo, baquelita), colorantes, sabores, plastificantes, perfumes, productos farmacéuticos y otros productos químicos. Algunos se usan como disolventes, conservantes o desinfectantes. Algunos compuestos naturales y sintéticos, tales como vitaminas y hormonas, son aldehidos. Además, muchos azúcares contienen grupos aldehido.

La obtención de estos productos químicos especializados a partir de petróleo crudo requiere una inversión financiera significativa así como un gran aporte de energía. También es un proceso ineficaz porque frecuentemente los hidrocarburos de cadena larga en petróleo crudo se someten a craqueo para producir monómeros más pequeños. Estos monómeros se usan entonces como material de partida para fabricar los productos químicos especializados más complejos.

Además de los problemas con la exploración, la extracción, el transporte y el refino del petróleo, el petróleo es un recurso cada vez más escaso y limitado. Una estimación del consumo de petróleo mundial es de 3 millones de barriles al año. Según algunas estimaciones, se predice que a los niveles de producción actuales, las reservas de petróleo mundiales podrían agotarse antes del año 25.

Finalmente, la combustión de combustibles a base de petróleo libera gases invernadero (por ejemplo, dióxido de carbono) y otras formas de contaminación del aire (por ejemplo, monóxido de carbono, dióxido de azufre, etc.). A medida que la demanda mundial de combustible aumenta, la emisión de gases invernadero y otras formas de contaminación del aire también aumenta. La acumulación de gases invernadero en la atmósfera puede conducir a un aumento del calentamiento global. Por tanto, además de dañar el medio ambiente localmente (por ejemplo, derrames de petróleo, dragado de entornos marinos, etc.), la combustión del petróleo también daña el medio ambiente globalmente.

Debido a los desafíos inherentes que plantea el petróleo, hay una necesidad de una fuente de petróleo renovable que no necesite explorarse, extraerse, transportarse a lo largo... [Seguir leyendo]

1. Método de producción de un alcohol graso, comprendiendo el método:

cultivar una célula huésped modificada por ingeniería genética para comprender secuencias de polinucleótido que codifican polipéptidos individuales que tienen (a) actividad ácido carboxílico reductasa y al menos el 80% de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos de SEQ ID NO: 22; y (b) 5 actividad tioesterasa, en el que se produce un alcohol graso a un rendimiento de desde al menos 25 mg/l por la célula huésped modificada por ingeniería genética cuando se cultiva en medio que contiene una fuente de carbono.

2. Método según la reivindicación 1, que comprende además una secuencia de polinucleótido que codifica un polipéptido que tiene actividad alcohol deshidrogenasa. 10

3. Método según la reivindicación 2, en el que la alcohol deshidrogenasa comprende una secuencia de aminoácidos que tiene al menos el 80% de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos de SEQ ID NO: 94.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la célula huésped se modifica por ingeniería genética para expresar un nivel atenuado de una enzima de degradación de ácidos grasos en 15 relación con una célula huésped silvestre.

5. Método según la reivindicación 4, en el que la enzima de degradación de ácidos grasos tiene actividad acil-CoA sintasa.

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que una o más de dichas secuencias de polinucleótido 20

a) son secuencias de plásmido; o b) están integradas en el genoma de dicho microorganismo modificado por ingeniería genética.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el alcohol graso comprende un alcohol graso C6-C26.

8. Método según la reivindicación 7, en el que el alcohol graso es un alcohol graso C6, C8, C10, C12, C13, C14, 25 C15, C16, C17 o C18.

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además cultivar la célula huésped en presencia de al menos un sustrato biológico para el polipéptido.

10. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el polipéptido comprende el aminoácido de SEQ ID NO: 22. 30

11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende además aislar el alcohol graso del entorno extracelular del cultivo de células huésped.

12. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que dicho alcohol graso se produce por medio de una ruta independiente de malonil-CoA.

13. Método para preparar un tensioactivo, que comprende el procedimiento según la reivindicación 1. 35