Métodos y composiciones para producir aldehídos grasos.

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

(a) proporcionar una célula huésped, estando dicha célula huésped modificada por ingeniería para expresar

(i) un gen que codifica para un polipéptido que tiene al menos el 80% de identidad de secuencia con respecto a la secuencia de aminoácidos de SEQ ID NO: 22, en el que el polipéptido tiene actividad ácido carboxílico reductasa, y

(ii) un gen que codifica para un polipéptido que tiene actividad tioesterasa (EC 3.1.2.14 o EC 3.1.1.5);

(b) cultivar dicha célula huésped modificada por ingeniería en un medio de cultivo que contiene una fuente de carbono, en condiciones eficaces para producir un aldehído graso

Métodos y composiciones para producir aldehídos grasos Antecedentes de la invención El petróleo es un recurso natural limitado que se encuentra en la Tierra en forma líquida, gaseosa o sólida. El petróleo está compuesto principalmente por hidrocarburos, que están compuestos principalmente por carbono e 5 hidrógeno. También contiene cantidades significativas de otros elementos, tales como nitrógeno, oxígeno o azufre, en diferentes formas.

El petróleo es un recurso valioso, pero los productos petrolíferos se desarrollan con costes considerables, tanto desde el punto de vista económico como medioambiental. En primer lugar, deben descubrirse fuentes de petróleo. La exploración petrolífera es una empresa cara y arriesgada. El coste de explorar pozos en aguas profundas puede 10 superar los 100 millones de dólares. Además, no hay ninguna garantía de que estos pozos contendrán petróleo. Se estima que sólo el 40% de los pozos perforados conducen a pozos productivos que generan hidrocarburos comerciales. Además del coste económico, la exploración petrolífera conlleva un alto coste medioambiental. Por ejemplo, la exploración en alta mar altera los entornos marinos circundantes.

Tras descubrirse un pozo productivo, debe extraerse el petróleo de la Tierra con un alto coste. Durante la 15 recuperación primaria, la presión natural subterránea es suficiente para extraer aproximadamente el 20% del petróleo en el pozo. A medida que esta presión natural disminuye, se emplean métodos de recuperación secundaria, si resultan económicos. Generalmente, la recuperación secundaria implica aumentar la presión del pozo, por ejemplo, mediante inyección de agua, inyección de gas natural o elevación por gas. Usando métodos de recuperación secundaria, se recupera del 5% al 15% más del petróleo. Una vez agotados los métodos de 20 recuperación secundaria, pueden usarse métodos de recuperación terciaria, si resultan económicos. Los métodos terciarios implican reducir la viscosidad del petróleo para hacer que sea más fácil de extraer. Usando métodos de recuperación terciaria, se recupera del 5% al 15% más del petróleo. Por tanto, incluso en las mejores circunstancias, sólo puede extraerse el 50% del petróleo en un pozo. La extracción petrolífera también conlleva un coste medioambiental. Por ejemplo, la extracción petrolífera puede dar como resultado grandes filtraciones de petróleo 25 que suben hasta la superficie. Además, la perforación en alta mar implica el dragado del fondo marino lo cual altera o destruye el entorno marino circundante.

Dado que los depósitos de petróleo no se encuentran de manera uniforme por toda la Tierra, el petróleo debe transportarse grandes distancias desde regiones productoras de petróleo hasta regiones consumidoras de petróleo. Además de los costes de envío, también existe el riesgo medioambiental de devastadores derrames de petróleo. 30

En su forma natural, el petróleo crudo extraído de la Tierra tiene pocos usos comerciales. Es una mezcla de hidrocarburos (por ejemplo, parafinas (o alcanos) , olefinas (o alquenos) , alquinos, naftenos (o cicloalcanos) , compuestos alifáticos, compuestos aromáticos, etc.) de diversa longitud y complejidad. 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.) . 35

Por tanto, el petróleo crudo debe refinarse y purificarse antes de poder usarse comercialmente. Debido a su alta densidad de energía y su fácil capacidad de transporte, la mayor parte del petróleo se refina para dar combustibles, tales como combustibles para transporte (por ejemplo, gasolina, diésel, combustible para aviación, etc.) , aceite para calefacción, gas licuado de petróleo, etc.

El petróleo crudo también es una fuente principal de materias primas para producir productos petroquímicos. Las 40 dos clases principales de materias primas derivadas del petróleo son olefinas de cadena corta (por ejemplo, etileno y propileno) y compuestos aromáticos (por ejemplo, benceno e isómeros de xileno) . Estas materias primas se derivan de hidrocarburos de cadena más larga en el petróleo crudo mediante craqueo del mismo con un coste considerable usando una variedad de métodos, tales como craqueo catalítico, craqueo por vapor o reformado catalítico. Estas materias primas se usan para producir productos petroquímicos, que no pueden refinarse directamente a partir de 45 petróleo crudo, tales como monómeros, disolventes, detergentes o adhesivos.

Un ejemplo de una materia prima derivada de petróleo crudo es etileno. El etileno se usa para producir productos petroquímicos, tales como polietileno, etanol, óxido de etileno, etilenglicol, poliéster, éter de glicol, etoxilato, acetato de vinilo, 1, 2-dicloroetano, tricloroetileno, tetracloroetileno, cloruro de vinilo y poli (cloruro de vinilo) . Un ejemplo adicional de una materia prima es propileno, que se usa para producir alcohol isopropílico, acrilonitrilo, polipropileno, 50 óxido de propileno, propilenglicol, éteres de glicol, butileno, isobutileno, 1, 3-butadieno, elastómeros sintéticos, poliolefinas, alfa-olefinas, alcoholes grasos, ácido acrílico, polímeros acrílicos, cloruro de alilo, epiclorhidrina y resinas epoxídicas.

Estos productos petroquímicos pueden usarse entonces para preparar productos químicos especializados, tales como plásticos, resinas, fibras, elastómeros, productos farmacéuticos, lubricantes o geles. Productos químicos 55 especializados particulares que pueden producirse a partir de materias primas petroquímicas son ácidos grasos, hidrocarburos (por ejemplo, de cadena larga, de cadena ramificada, saturados, insaturados, etc.) , alcoholes grasos, ésteres, aldehídos grasos, cetonas, lubricantes, etc.

Los aldehídos se usan para producir muchos productos químicos especializados. Por ejemplo, los aldehídos se usan para producir polímeros, resinas (por ejemplo, baquelita) , tintes, saborizantes, 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 aldehídos. Además, muchos 5 azúcares contienen grupos aldehído.

Obtener estos productos químicos especializados a partir del petróleo crudo requiere una inversión económica significativa así como una gran cantidad de energía. También es un procedimiento ineficaz porque con frecuencia los hidrocarburos de cadena larga en el petróleo crudo se craquean para producir monómeros más pequeños. Entonces estos monómeros se usan como materia prima para fabricar los productos químicos especializados más 10 complejos.

Además de los problemas con la exploración, extracción, transporte y refinado del petróleo, el petróleo es un recurso limitado y cada vez más escaso. Una estimación del consumo de petróleo mundial es de 30 mil millones de barriles al año. Según algunas estimaciones, se predice que con los niveles de producción actuales, las reservas mundiales de petróleo se agotarán antes del año 2050. 15

Finalmente, la quema de combustibles basados en petróleo libera gases de efecto invernadero (por ejemplo, dióxido de carbono) y otras formas de contaminación atmosférica (por ejemplo, monóxido de carbono, dióxido de azufre, etc.) . A medida que aumenta la demanda mundial de combustible, también aumenta la emisión de gases de efecto invernadero y otras formas de contaminación atmosférica. La acumulación de gases de efecto invernadero en la atmósfera puede conducir a un aumento del calentamiento global. Por tanto, además de dañar localmente el medio 20 ambiente (por ejemplo, derrames de petróleo, dragado de entornos marinos, etc.) , la quema de petróleo también daña el medio ambiente a nivel global.

Debido a los inherentes desafíos planteados por el petróleo, existe una necesidad de una fuente de petróleo renovable que no necesite explorarse, extraerse, transportarse largas distancias o refinarse sustancialmente como el petróleo. También existe una necesidad de una fuente de petróleo renovable que pueda producirse de manera 25 económica sin crear el tipo de daño medioambiental producido por la industria petrolífera y la quema de combustibles basados en petróleo. Por motivos similares, también existe una necesidad de una fuente renovable de productos químicos que se derivan normalmente del petróleo.

Un método de producción de petróleo renovable es modificando por ingeniería microorganismos para producir productos petrolíferos renovables. Algunos microorganismos tienen una capacidad natural para producir productos... [Seguir leyendo]

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

(a) proporcionar una célula huésped, estando dicha célula huésped modificada por ingeniería para expresar

(i) un gen que codifica para un polipéptido que tiene al menos el 80% de identidad de secuencia con respecto a la secuencia de aminoácidos de SEQ ID NO: 22, en el que el polipéptido tiene actividad 5 ácido carboxílico reductasa, y

(ii) un gen que codifica para un polipéptido que tiene actividad tioesterasa (EC 3.1.2.14 o EC 3.1.1.5) ;

(b) cultivar dicha célula huésped modificada por ingeniería en un medio de cultivo que contiene una fuente de carbono, en condiciones eficaces para producir un aldehído graso.

2. Método según la reivindicación 1, que comprende además modificar la expresión de un gen que codifica 10 para un polipéptido que tiene actividad ácido graso sintasa en la célula huésped.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, en el que la célula huésped es una célula huésped modificada por ingeniería genética que expresa un nivel atenuado de una enzima de degradación de ácidos grasos con respecto a una célula huésped silvestre, en el que la enzima de degradación de ácidos grasos tiene actividad acil-CoA sintasa (EC 2.3.1.86) . 15

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la célula huésped se selecciona del grupo que consiste en una célula de mamífero, célula vegetal, célula de insecto, célula de hongo y célula bacteriana.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el aldehído graso es decanal, dodecanal, miristal o hexadecal. 20

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha fuente de carbono es un monosacárido, preferiblemente glucosa.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el aldehído graso se detecta en el cultivo.

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el polipéptido comprende la secuencia 25 de aminoácidos de SEQ ID NO: 22.

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la célula huésped es una célula de levadura o una célula de hongo filamentoso.