CN109996865A - 通过烷醇的酶促脱水形成烯烃 - Google Patents

通过烷醇的酶促脱水形成烯烃 Download PDF

Info

Publication number
CN109996865A
CN109996865A CN201780055991.5A CN201780055991A CN109996865A CN 109996865 A CN109996865 A CN 109996865A CN 201780055991 A CN201780055991 A CN 201780055991A CN 109996865 A CN109996865 A CN 109996865A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nucleic acid
endogenous
coa
acid molecules
converted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201780055991.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109996865B (zh
Inventor
M.S.罗佩斯
D.J.科赫
I.E.古维
D.N.奥卡莫托
V.L.凯罗斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Braskem SA
Original Assignee
Braskem SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Braskem SA filed Critical Braskem SA
Publication of CN109996865A publication Critical patent/CN109996865A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109996865B publication Critical patent/CN109996865B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y504/00—Intramolecular transferases (5.4)
    • C12Y504/04—Intramolecular transferases (5.4) transferring hydroxy groups (5.4.4)
    • C12Y504/04004—Geraniol isomerase (5.4.4.4)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11—DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/52—Genes encoding for enzymes or proenzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004—Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0006—Oxidoreductases (1.) acting on CH-OH groups as donors (1.1)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10—Transferases (2.)
    • C12N9/1025—Acyltransferases (2.3)
    • C12N9/1029—Acyltransferases (2.3) transferring groups other than amino-acyl groups (2.3.1)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/88—Lyases (4.)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/90—Isomerases (5.)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C12P5/026—Unsaturated compounds, i.e. alkenes, alkynes or allenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y402/00—Carbon-oxygen lyases (4.2)
    • C12Y402/01—Hydro-lyases (4.2.1)
    • C12Y402/01127—Linalool dehydratase (4.2.1.127)
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

本申请涉及表达脱水酶的重组微生物，所述重组微生物可用于从一种或多种饱和的伯醇或仲醇一步直接发酵生产一种或多种伯烯。使用可再生原料的已知充分开发的高产量途径可被引入至所述重组微生物以获得醇前体。本申请还提供了使用所述重组微生物生产一种或多种伯烯的方法，以及包含所述重组微生物和/或任选伯烯产物的组合物。

Description

通过烷醇的酶促脱水形成烯烃
相关申请的交叉参照
本申请依据35 U.S.C. 119（e）要求2016年7月12日提交的美国临时申请号62/361,109的优先权权益，其内容通过引用以其整体并入本文。
关于序列表的声明
与本申请相关的序列表以文本格式取代纸质副本来提供，由此通过引用并入本说明书。包含序列表的文本文件名称为BRAS-002_01WO_ST25.txt。该文本文件约416 KB，2017年7月12日生成，通过EFS-Web电子提交。
技术领域
本申请涉及重组微生物，所述重组微生物可用于通过一步酶促脱水从一种或多种饱和的伯醇或仲醇生物合成一种或多种伯烯。申请还涉及通过表达一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶从一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产一种或多种伯烯的方法，以及包含一种或多种这些伯烯和/或重组微生物的组合物。
技术背景
诸如丙烯（丙烯烃）和丁烯（1-丁烯，1-丁烯烃）的伯烯作为多种产品的起始化合物是有价值的。需要丙烯用于生产薄膜、包装物、帽和密封物，以及其他应用。丙烯还用于生产重要的化学物，例如环氧丙烷、丙烯腈、枯烯、丁醛以及丙烯酸。全世界加工有超过0.85亿吨的丙烯。丁烯可用作某些种类的聚乙烯，例如线性低密度聚乙烯（LLDPE）的生产中的共聚单体。丁烯还已经用作聚丙烯树脂、氧化丁烯以及丁酮的前体。
然而，这些伯烯目前获自使用非可再生化石原料的化学多步骤合成，这促进气候变化。另外，此化学合成涉及严格的条件，例如酸性条件、高温和/或高压，并可能需要将产物与底物进行通常困难的分离。为了开发更加环境友好的方法，研究人员使用生物合成途径对微生物进行了工程改造，以生产这些伯烯。然而，这些途径的实施具有挑战性。产品产量的损失及对于活化的底物和有活力的辅因子的需要是要克服的一些主要障碍。
因此，对用于生产诸如丙烯和丁烯的伯烯的改进的生物合成途径存在需要。
发明内容
本申请涉及重组微生物，所述重组微生物可用于通过一步酶促脱水从一种或多种饱和的伯醇或仲醇生物合成一种或多种伯烯。在一些实施方式中，脱水步骤通过一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶催化。在进一步的实施方式中，提供了通过微生物中表达一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶从一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产一种或多种伯烯的方法，以及包含一种或多种这些伯烯和/或所述重组微生物的组合物。
一方面，本申请涉及一种重组微生物，所述重组微生物能够从一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生一种或多种伯烯，各伯烯具有结构B所示的结构，各伯醇或仲醇具有结构A所示的结构。
其中R1 = CnH2n+1，1≤n≤11；R2 = CmH2m+1，0≤m≤10，和n+m≤11；其中所述重组微生物表达编码一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶的一种或多种外源性核酸分子，所述芳樟醇脱水酶/异构酶催化一种或多种饱和的伯醇或仲醇转化为一种或多种相应的伯烯。
在一种实施方式中，所述重组微生物还表达编码一种或多种酶的一种或多种外源性或内源性核酸分子，所述一种或多种酶用于从可再生原料生产一种或多种饱和的伯醇或仲醇。在另一种实施方式中，可再生原料是一种或多种糖。
在一种实施方式中，所述相应的伯烯是丙烯，所述伯醇是1-丙醇。在另一种实施方式中，所述相应的伯烯是丙烯，所述仲醇是2-丙醇。在一些实施方式中，所述相应的伯烯是丁烯，所述伯醇是1-丁醇。在进一步的实施方式中，所述相应的伯烯是丁烯，所述仲醇是2-丁醇。
在一种实施方式中，一种或多种伯烯通过单个酶促步骤由一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生。在一些实施方式中，从一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产一种或多种相应的伯烯包括脱水步骤。在进一步的实施方式中，所述脱水步骤具有底物活化非依赖性。在更进一步的实施方式中，所述脱水步骤具有辅因子非依赖性。
在一种实施方式中，所述芳樟醇脱水酶/异构酶获自微生物，所述微生物选自解芳烃卡斯特兰尼氏菌（Castellaniella defragrans）物种。在一些实施方式中，所述芳樟醇脱水酶/异构酶包含氨基酸序列，所述氨基酸序列选自SEQ ID NO: 2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61以及63。在一些实施方式中，所述芳樟醇脱水酶/异构酶由核酸序列编码，所述核酸序列选自SEQ ID NO:1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60以及62。在进一步的实施方式中，所述芳樟醇脱水酶/异构酶是LinD。在一些实施方式中，所述芳樟醇脱水酶/异构酶不包含选自SEQ ID NO: 64、65、66、67以及68的氨基酸序列。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的D-塔格糖3-差向异构酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的D-核酮糖激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙醇醛转化为一乙二醇（MEG）的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（h）编码催化获自（g）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的酶是具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶由从选自假单胞菌（Pseudomonas sp.）、中生根瘤菌（Mesorhizobium sp.）和红细菌（Rhodobacter sp.）的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶的核酸分子从选自菊苣假单胞菌（Pseudomonas cichorii）、假单胞菌菌种ST-24、百脉根中生根瘤菌（Mesorhizobium loti）和类球红细菌（Rhodobacter sphaeroides）的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶的核酸分子是dte、C1KKR1，或其同系物。在一些实施方式中，一种或多种核酸分子是FJ851309.1或其同系物。在进一步的实施方式中，具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶包含选自SEQ ID NO: 71和73的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶由选自SEQ ID NO: 69、70和72的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的酶是具有D-核酮糖激酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有D-核酮糖激酶活性的酶由获自大肠杆菌（E. coli）的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有D-核酮糖激酶活性的酶的核酸分子是fucK，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有D-核酮糖激酶活性的酶包含在SEQ ID NO:76中列出的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，具有D-核酮糖激酶活性的酶由选自SEQ ID NO: 74和75的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的酶是具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和DHAP的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和DHAP的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶由获自大肠杆菌的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶的核酸分子是fucA，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶包含在SEQ ID NO: 79中列出的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶由选自SEQ ID NO: 77和78的核酸序列编码。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的D-木酮糖1-激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（g）编码催化获自（f）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的酶是具有D-木酮糖1-激酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，具有D-木酮糖1-激酶活性的酶由获自人（Homo sapiens）的核酸分子编码。在一种实施方式中，具有D-木酮糖1-激酶活性的人酶是酮己糖激酶C。在一些实施方式中，编码人酮己糖激酶C的核酸分子是khk-C，或其同系物。在另一种实施方式中，编码具有D-木酮糖1-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQ ID NO: 123中列出的氨基酸序列。在进一步的实施方式中，编码具有D-木酮糖1-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQ ID NO: 121和122的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的酶是D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶。在进一步的实施方式中，催化D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和DHAP的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和DHAP的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶是由获自人的核酸分子编码的D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶。在一种实施方式中，人D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶是醛缩酶B。在一些实施方式中，编码人醛缩酶B的核酸分子是ALDOB，或其同系物。在一些实施方式中，编码D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的一种或多种核酸分子包含SEQ ID NO:126中列出的氨基酸序列。在进一步的实施方式中，编码D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的一种或多种核酸分子由选自SEQ ID NO: 124和125的核酸序列编码。
在一种实施方式中，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（b）在编码催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（c）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一些实施方式中，外源性D-木糖异构酶催化D-木糖转化为D-木酮糖。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的木糖脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的木糖酸内酯酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的木糖酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种外源性核酸分子；和/或
（i）编码催化获自（h）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为D-木糖酸的木糖脱氢酶的少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的木糖酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种外源性核酸分子；
（e）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种外源性核酸分子；和/或
（h）编码催化获自（g）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的酶是具有木糖脱氢酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖脱氢酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自柄杆菌(Caulobacter sp.)、盐盒菌(Haloarcula sp.)、富盐菌(Haloferax sp)、嗜盐菌(Halorubrum sp.)以及木霉（Trichoderma sp.）。在一些实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自新月柄杆菌(Caulobacter crescentus)、死海盐盒菌(Haloarcula marismortui)、沃氏富盐菌(Haloferax volcanii)、嗜冷嗜盐菌（Halorubrum lacusprofundi）和里氏木霉（Trichoderma reesei）。在一些实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的核酸分子选自xylB、xdh（HVO_B0028）、xyd1，或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQ ID NO: 129、131以及133的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQ IDNO: 127、128、130以及132的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的酶是具有木糖酸内酯酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖酸内酯酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自柄杆菌以及富盐菌。在一些实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自新月柄杆菌、沃氏富盐菌以及吉氏富盐菌（Haloferax gibbonsii）。在一些实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的核酸分子是xylC或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQ ID NO: 135中列出的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQ ID NO: 134中列出的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的酶是具有木糖酸脱水酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖酸脱水酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自柄杆菌、富盐菌、硫化叶菌（Sulfolobus sp.）以及大肠杆菌。在一些实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自新月柄杆菌、沃氏富盐菌、大肠杆菌以及硫矿硫化叶菌（Sulfolobus solfataricus）在一些实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的核酸分子选自xylD、yjhG、yagF、xad，或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQ ID NO: 137、140以及143的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自136、138、139、141以及142的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的酶是具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自假单胞菌(Pseudomonas sp.）以及大肠杆菌。在一些实施方式中，编码具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶的核酸分子选自yjhH、yagE，或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQ ID NO: 146和149的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自144、145、147以及148的核酸序列编码。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木糖转化为D-木酮糖的D-木糖异构酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（b）在编码催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（c）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够从外源性D-木糖和葡萄糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为木糖醇的木糖还原酶或醛糖还原酶的至少一种外源性核酸分子和编码催化木糖醇转化为D-木酮糖的木糖醇脱氢酶的至少一种外源性核酸分子；
（b）编码催化D-木糖转化为D-木酮糖的D-木糖异构酶的至少一种外源性核酸分子，并且
其中所述微生物还表达以下的一种或多种：
（c）编码催化获自（a）或（b）的D-木酮糖转化为D-核酮糖的D-塔格糖3-差向异构酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的D-核酮糖激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶或丙酮醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（i）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，催化D-木糖转化为木糖醇的酶是具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖转化为木糖醇的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖转化为木糖醇的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自肉座菌（Hypocrea sp.）、Scheffersomyces sp.、酵母、管囊酵母（Pachysolen sp.）、毕赤酵母（Pichia sp.）、假丝酵母（Candida sp.）、曲霉（Aspergillus sp.）、脉孢菌（Neurospora sp.）和隐球菌（Cryptococcus sp.）。在一些实施方式中，编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自红褐肉座菌（Hypocrea jecorina）、Scheffersomyces stipitis、酿酒酵母、嗜鞣管囊酵母（Pachysolen tannophilus）、树干毕赤酵母（Pichia stipitis）、栎柱毕赤酵母（Pichia quercuum）、休哈塔假丝酵母（Candida shehatae）、纤细假丝酵母（Candida tenuis）、热带假丝酵母（Candida tropicalis）、黑曲霉（Aspergillus niger）、粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）和嗜乳酸隐球菌（Cryptococcus lactativorus）。在一些实施方式中，编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子是xyl1、GRE3，或其同系物。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子包含选自SEQ ID NO: 152和155的氨基酸序列。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 150、151、153以及154的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化木糖醇转化为D-木酮糖的酶是具有木糖醇脱氢酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化木糖醇转化为D-木酮糖的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化木糖醇转化为D-木酮糖的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖醇脱氢酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自Scheffersomyces sp.、木霉（Trichodermasp.）、毕赤酵母、酵母、葡萄糖杆菌（Gluconobacter sp.）、产半乳糖假丝酵母（Galactocandida sp.）、脉孢菌和沙雷氏菌（Serratia sp.）。在一些实施方式中，编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自Scheffersomyces stipitis、里氏木霉、树干毕赤酵母、酿酒酵母、氧化葡萄糖杆菌（Gluconobacter oxydans）、代谢木糖产半乳糖假丝酵母（Galactocandida mastotermitis）、粗糙脉孢菌和粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子是xyl2、xdh1，或其同系物。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子包含选自SEQ ID NO: 158和160的氨基酸序列。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 156、157和159的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶是具有D-木糖异构酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，具有D-木糖异构酶活性的酶由获自大肠杆菌的核酸分子编码。在另一种实施方式中，具有木糖异构酶活性的酶由从Pyromyces sp.获得的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有D-木糖异构酶活性的酶的核酸分子是xylA，或其同系物。在又一种实施方式中，一种或多种编码具有木糖异构酶活性的酶的核酸分子包含选自SEQ ID NO:163和190的氨基酸序列。在进一步的实施方式中，一种或多种编码具有木糖异构酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 161、162以及189的核酸序列编码。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化D-木酮糖-5-磷酸转化为D-木酮糖的碱性磷酸酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在上述实施方式的任一种中，DHAP在所述微生物中通过内源性糖酵解途径转化为乙酰-CoA。
在上述实施方式的任一种中，催化乙醇醛转化为MEG的酶是具有乙醇醛还原酶或醛还原酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化乙醇醛转化为MEG的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙醇醛转化为MEG的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有乙醇醛还原酶或醛还原酶活性的酶由从选自大肠杆菌或酿酒酵母的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有乙醇醛还原酶或醛还原酶活性的酶的核酸分子选自fucO、yqhD、dkgA（yqhE）、dkgB（yafB）、yeaE、yghZ、gldA、GRE2，或其同系物。在另一种实施方式中，一种或多种核酸分子是yqhD。在一些实施方式中，yqhD包含G149E突变。在进一步的实施方式中，乙醇醛还原酶包含选自SEQID NO: 81、83、85、88、91、93、96、98 以及100的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，乙醇醛还原酶由选自SEQ ID NO: 80、82、84、86、87、89、90、92、94、95、97以及99的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的酶是具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶是具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶，其由从选自梭菌、芽孢杆菌、大肠杆菌、酵母和海杆菌的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶的核酸分子从选自丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）、热解糖梭菌、蜡样芽孢杆菌、大肠杆菌、酿酒酵母和除烃海杆菌(Marinobacter hydrocarbonoclasticus)的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶的核酸分子是thlA、atoB和/或ERG10，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶包含选自SEQID NO:103、105以及108的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶由选自SEQ ID NO: 101、102、104、106以及107的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，催化乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的酶是具有乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶活性的酶。在一些实施方式中，具有转移酶活性的酶是具有乙酰-CoA:乙酰乙酸-CoA转移酶的酶。在进一步的实施方式中，催化乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，具有乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶活性的酶由一种或多种从选自梭菌和大肠杆菌的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶活性的酶的核酸分子从丙酮丁醇梭菌获得。在一些实施方式中，编码具有乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶活性的酶的核酸分子从大肠杆菌获得。在一些实施方式中，编码乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶亚单元的核酸分子是atoA和atoD，或其同系物。在一些实施方式中，编码乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶亚单元的核酸分子是ctfA和ctfB，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有乙酰-CoA:乙酰乙酸-CoA转移酶活性或乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶活性的酶包含选自SEQ IDNO: 111、114、165、167、169以及171的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，具有乙酰-CoA:乙酰乙酸-CoA转移酶活性或乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶活性的酶由选自SEQ ID NO:109、110、112、113、164、166、168以及170的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，催化乙酰乙酸转化为丙酮的酶是具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化乙酰乙酸转化为丙酮的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙酰乙酸转化为丙酮的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶由从选自梭菌、芽孢杆菌、色素杆菌和假单胞菌的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶的核酸分子从选自丙酮丁醇梭菌、拜氏梭菌（Clostridium beijerinckii）、解纤维梭菌、多粘芽孢杆菌、青紫色素杆菌和恶臭假单胞菌的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有乙酰乙酸脱羧酶活性酶的酶的核酸分子是adc，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶包含选自SEQ ID NO:117和120的氨基酸序列。在又一种实施方式中，具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶由选自SEQ ID NO: 115、116、118以及119的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，所述重组微生物可包含编码催化丙酮转化为异丙醇的酶的至少一种核酸分子。在一种实施方式中，催化丙酮转化为异丙醇的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化丙酮转化为异丙醇的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在一种实施方式中，催化丙酮转化为异丙醇的酶是仲醇脱氢酶（S-ADH）。在另一种实施方式中，具有仲醇脱氢酶活性的酶由从选自伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.)、产碱杆菌(Alcaligenes sp.)、梭菌、嗜热厌氧杆菌(Thermoanaerobacter sp.)、植物单胞菌(Phytomonas sp.)、红球菌(Rhodococcus sp.)、甲烷杆菌(Methanobacterium sp.)、产甲烷菌(Methanogenium sp.)、内阿米巴(Entamoeba sp.)、毛滴虫(Trichomonas sp.)和三毛滴虫(Tritrichomonas sp.)的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有仲醇脱氢酶活性的酶的核酸分子从选自伯克霍尔德氏菌AIU 652、真养产碱杆菌(Alcaligenes eutrophus)、拉氏梭菌(Clostridium ragsdalei)、拜氏梭菌、Clostridium carboxidivorans、布氏嗜热厌氧杆菌(Thermoanaerobacter brockii)、嗜热厌氧乙醇杆菌(Thermoanaerobacter ethanolicus)(嗜热硫化氢梭菌(Clostridium thermohydrosulfuricum))、赤红球菌(Rhodococcus rubber)、发光甲烷杆菌(Methanobacterium palustre)、产甲烷古菌(methanogenicarchaea)、泥游产甲烷菌(Methanogenium liminatans)、寄生原生动物溶组织内阿米巴(Entamoeba histolytica)、寄生原生动物胎儿三毛滴虫(Tritrichomonas foetus)和人类寄生虫阴道毛滴虫(Trichomonas vaginalis)的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有仲醇脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子是adh、adhB、EhAdh1，或其同系物。在一些实施方式中，从同系物预测S-ADH，可获自油藏嗜热厌氧杆菌(Thermoanaerobacter mathranii)、藤黄微球菌(Micrococcus luteus)、阿尔巴拟诺卡菌(Nocardiopsis alba)、Mycobacterium hassiacum、猪螺杆菌(Helicobacter suis)、白色念珠菌(Candida albicans)、近平滑念珠菌(Candida parapsilosis)、Candida orthopsilosis、Candida metapsilosis、Grosmannia clavigera和Scheffersomyces stipitis。在进一步的实施方式中，具有醇脱氢酶活性的酶包含选自SEQ ID NO:174和176的氨基酸序列。在又一种实施方式中，醇脱氢酶由选自SEQ ID NO: 172、173以及175的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的酶是D-木酮糖-5-激酶。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶由xylB基因或其同系物编码。在一些实施方式中，生产MEG和异丙醇的重组微生物包含在编码D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变，以防止D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸，并代之以将反应转向使D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸。
在上述实施方式的任一种中，催化乙醇醛转化为乙醇酸的酶是乙醇醛脱氢酶。在一些实施方式中，乙醇醛脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，乙醇醛脱氢酶由aldA基因或其同系物编码。在一些实施方式中，生产MEG和异丙醇的重组微生物包含在编码乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变，以防止从乙醇醛产生乙醇酸，并代之以将反应转向使乙醇醛转化为MEG。
在上述实施方式的任一种中，催化丙酮酸转化为乳酸的酶是乳酸脱氢酶。在具体实施方式中，此酶将丙酮酸转化为乳酸。在一些实施方式中，乳酸脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，乳酸脱氢酶由ldhA基因或其同系物编码。在一些实施方式中，生产MEG和异丙醇的重组微生物包含在编码乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变，以防止从丙酮酸产生乳酸，并代之以将反应转向产生异丙醇。
在上述实施方式的任一种中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶是D-木糖异构酶。在一些实施方式中，D-木糖异构酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，D-木糖异构酶由xylA基因或其同系物编码。在一些实施方式中，生产MEG和异丙醇的重组微生物包含在编码D-木糖异构酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变，以防止D-木糖转化为D-木酮糖，并代之以将反应转向使D-木糖转化为D-木糖酸。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够生产异丙醇并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（d）编码催化获自（c）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够共生产正丙醇和异丙醇并表达以下的一种或多种：
(a)编码催化二羟基丙酮磷酸（DHAP）转化为丙酮醛的丙酮醛合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为丙酮醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为乳醛的乙醛酸还原酶、丙酮醛脱氢酶或醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（b）的丙酮醇转化为1,2-丙二醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（c）的乳醛转化为1,2-丙二醇的醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（d）或（e）的1,2-丙二醇转化为丙醛的二醇脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的丙醛转化为正丙醇的脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸甲酸裂解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（j）编码催化获自（i）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（k）编码催化获自（j）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（l）编码催化获自（k）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
和其中DHAP和丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化乳醛转化为乳酸的乙醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够共生产丙酮、丁醇和乙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
和其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够共生产异丙醇、丁醇以及乙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（d）的丙酮转化为异丙醇、获自（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
和其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含在编码催化丁酰磷酸转化为丁酸的丁酸激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够生产异丁醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰乳酸的乙酰羟酸合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰乳酸转化为2,3-二羟基-异戊酸的乙酰羟酸异构还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2,3-二羟基-异戊酸转化为α-酮-异戊酸的二羟酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的α-酮-异戊酸转化为异丁醛的2-酮-酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（e）编码催化获自（d）的异丁醛转化为异丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
和其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化乙醛转化为乙醇的乙醇脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在又一方面，本申请提供了一种使用上述重组微生物由一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生一种或多种伯烯的方法，其中所述方法包括在包含提供碳源的原料的培养基中培养所述重组微生物，直至产生一种或多种伯烯。在一种实施方式中，所述一种或多种伯烯是丙烯，所述一种或多种饱和的伯醇是1-丙醇。在另一种实施方式中，所述一种或多种伯烯是丙烯，所述一种或多种饱和的仲醇是2-丙醇。在一些实施方式中，所述一种或多种伯烯是丁烯，所述一种或多种饱和的伯醇是1-丁醇。在进一步的实施方式中，所述一种或多种伯烯是丁烯，所述一种或多种饱和的仲醇是2-丁醇。
在又一方面，本申请提供了一种产生重组微生物的方法，所述重组微生物从一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产或累积一种或多种伯烯。在一种实施方式中，所述一种或多种伯烯是丙烯，所述一种或多种饱和的伯醇是1-丙醇。在另一种实施方式中，所述一种或多种伯烯是丙烯，所述一种或多种饱和的仲醇是2-丙醇。在一些实施方式中，所述一种或多种伯烯是丁烯，所述一种或多种饱和的伯醇是1-丁醇。在进一步的实施方式中，所述一种或多种伯烯是丁烯，所述一种或多种饱和的仲醇是2-丁醇。
附图简述
本公开内容的示例性实施方式在附图中说明，其中：
图1说明经由核酮糖-1-磷酸的MEG和异丙醇共生产路径。
图2说明经由木酮糖-1-磷酸的MEG和异丙醇共生产路径。
图3说明经由木糖酸的MEG和异丙醇共生产路径。
图4说明通过乙酰乙酸脱羧酶（adc）、醇脱氢酶（adh）以及芳樟醇脱水酶/异构酶（linD）的活性将乙酰乙酸转化为丙烯。
图5说明在酿酒酵母中经由核酮糖-1-磷酸，从木糖和葡萄糖的MEG和异丙醇共生产路径。
图6显示表达芳樟醇脱水酶/异构酶的大肠杆菌产生的丙烯和质谱裂解数据库之间的丙烯质谱裂解比较。
图7显示实施例1描述的酶促和无酶测定获得的GC-MS色谱（使用2-丙醇的全细胞测定）。
图8显示了使用2-丙醇，对于全细胞酶促测定，芳樟醇脱水酶-异构酶（LinD）与对照（无LinD插入片段的pET-28和无细胞）的丙烯产生的比较。
图9显示表达芳樟醇脱水酶/异构酶的大肠杆菌产生的丁烯和质谱裂解数据库之间的丁烯质谱裂解比较。
图10显示对于全细胞测定，实施例3描述的酶促和无酶测定获得的GC-MS色谱。
图11显示实施例5中描述的测定（a）至（e）的可溶性级分的SDS-PAGE。箭头表示（b）、（c）、（d）以及（e）中的LinD表达。
图12说明测定（d）和（e）显示在IPA+LinD候选物中丙烯和异丙醇的产生。测定（a）显示pZs*13_IPA的异丙醇产生以及少量的丙烯。测定（b）和（c）显示分别使用甘油和葡萄糖作为碳源，在补充3.0g/L异丙醇的培养基中的丙烯产生。
详细描述
定义
以下定义和缩写被用来解释本公开内容。
如本文和所附权利要求书中所用的，单数形式“一”、“一种”和“所述”包括复数指代，除非文中另外清楚地指明。因此，例如，提及“三碳化合物”包括一种这样的三碳化合物，提及“微生物”包括提及一种或多种微生物，等等。
如本文所用的，术语“包含”、“含有”、“包括”、“包纳”、“具有”、“有”、“含”、“涵盖”或其任何其它变化，意欲涵盖非排他性内含物。包含要素列表的组合物、混合物、过程、方法、物品，或仪器不一定只限于这些要素，但可包括未明确列出的或此种组合物、混合物、过程、方法、物品，或仪器所固有的其它要素。此外，除非有相反的明确说明，“或”指包容性的“或”，而非排他性的“或”。
本文所用的修饰数值的术语“约”、“大约”指明围绕描述值的封闭范围。如果“X”是值，“约X”或“大约X”将表示从0.9X至1.1X的值，或在一些实施方式中，表示从0.95X至1.05X的值。任何对“约X”或“大约X”的提及都明确地表示至少为值X、0.95X、0.96X、0.97X、0.98X、0.99X、1.01X、1.02X、1.03X、1.04X和1.05X。因此，“约X”和“大约X”旨在讲述和提供对例如“0.98X”的权利要求限制的书面说明支持。
如本文所用的，术语“微生物的”、“微生物（microbial organism）”和“微生物（microorganism）”包括任何作为微观细胞存在的生物，其包括在古菌、细菌或真核生物的范围内，后者包括酵母和丝状真菌、原生动物、藻类或较高级的原生质（higher Protista）。因此，该术语意欲涵盖原核细胞或真核细胞或具有微观尺寸的生物，并包括所有物种的细菌、古菌和真细菌以及真核微生物如酵母和真菌。还包括可以培养用于生产化学物质的任何物种的细胞培养。
如在此描述的，在一些实施方式中，重组微生物是原核微生物。在一些实施方式中，原核微生物是细菌。“细菌”或“真细菌”指原核生物的领域。细菌包括如下至少11个不同的组：（1）革兰氏阳性（革兰氏+）菌，其中有两个主要分支：（1）高G+C组（放线菌（Actinomycetes）、分枝杆菌（Mycobacteria）、微球菌（Micrococcus）、其它）（2）低G+C组（芽孢杆菌（Bacillus）、梭菌（Clostridia）、乳酸杆菌（Lactobacillus）、葡萄球菌（Staphylococci）、链球菌（Streptococci）、支原体（Mycoplasmas））；（2）变形杆菌例如紫色光合+非-光合革兰氏阴性菌（包括大多数“普通”革兰氏阴性菌）；（3）蓝细菌例如需氧光养生物（oxygenic phototrophs）；（4）螺旋体和相关物种；（5）浮霉菌属（Planctomyces）；（6）拟杆菌属、黄杆菌门（Flavobacteria）；（7）衣原体；（8）绿硫细菌（Green sulfurbacteria）；（9）无硫绿细菌（也即缺氧光合营养菌（anaerobic phototrophs））；（10）耐辐射微球菌及近缘种群；（11）栖热袍菌属（Thermotoga）和栖热腔菌属（Thermosipho）嗜热生物。
“革兰氏阴性菌”包括球菌、非肠道杆菌，和肠道杆菌。革兰氏阴性菌属包括，例如，奈瑟氏球菌属（Neisseria）、螺菌属（Spirillum）、巴斯德氏菌属（Pasteurella）、布鲁氏菌属（Brucella）、耶尔森氏菌属（Yersinia）、弗朗西斯菌属（Francisella）、嗜血杆菌属（Haemophilus）、鲍特菌属（Bordetella）、埃希氏菌属（埃希氏菌）、沙门氏菌属（Salmonella）、志贺氏菌属（Shigella）、克雷伯氏菌属（Klebsiella）、变形菌属（Proteus）、弧菌属（Vibrio）、假单胞菌属（Pseudomonas）、拟杆菌属、醋菌属（Acetobacter）、产气杆菌属（Aerobacter）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、固氮菌属（Azotobacter）、螺旋状菌属（Spirilla）、沙雷菌属（Serratia）、弧菌属、根瘤菌属（Rhizobium）、衣原体、克次氏体（Rickettsia）、螺旋体（Treponema）、和梭杆菌属（Fusobacterium）。
“革兰氏阳性菌”包括球菌、非孢子杆菌，和孢子杆菌。革兰氏阳性菌属包括，例如，放线菌属（Actinomyces）、芽孢杆菌、梭菌属（Clostridium）、棒杆菌属（Corynebacterium）、丹毒丝菌属（Erysipelothrix）、乳酸杆菌属、李斯特菌属（Listeria）、分枝杆菌属（Mycobacterium）、粘球菌属（Myxococcus）、诺卡氏菌属（Nocardia）、葡萄球菌属（Staphylococcus）、链球菌属（Streptococcus），和链霉菌属（Streptomyces）。
术语“重组微生物”和“重组宿主细胞”在此可交换使用并指已经以整体构建被基因改造来表达或过度表达内源性酶，表达异源酶，如包含在载体中的那些酶，或具有内源性基因的表达变化的微生物。所谓“变化”是指基因的表达，或编码一种或多种多肽或多肽亚单元的RNA分子或等效RNA分子的水平，或一种或多种多肽或多肽亚单元的活性被上调或下调，以致表达、水平，或活性大于或少于在变化的不存在下观察到的。例如，术语“改变”可以指“抑制”，但“改变”一词的使用不限于这一定义。要理解术语“重组微生物”和“重组宿主细胞”不仅指特定的重组微生物，而且指这样一种微生物的后代或潜在后代。因为某些修饰由于或者变异或者环境的影响而可能发生在后代，事实上，这样的后代可能与母细胞不完全相同，但仍包括在如本文所用的该术语的范围内。
涉及基因序列的术语“表达”指基因的转录且在需要时将生成的mRNA转录物翻译成蛋白质。因此，从上下文可以清楚地看出，蛋白质的表达是由开放阅读框序列的转录和翻译产生的。宿主细胞中所需产物的表达水平可以根据存在于细胞中的对应的mRNA的量，或由选定的序列编码所需产物的量来确定。例如，从选定的序列转录的mRNA可通过qRT-PCR或通过RNA杂交定量（见Sambrook等人，分子克隆：实验室手册（Molecular Cloning: ALaboratory Manual）, Cold Spring Harbor Laboratory Press（1989））。由选定的序列编码的蛋白可通过各种方法例如通过ELISA，通过测定蛋白的生物活性，或通过使用独立于这样的活性之外的测定，如蛋白质印迹法（western blotting）或放射免疫测定，使用识别和结合蛋白的抗体来定量。见Sambrook等人，1989，同上文。
术语“多核苷酸”在此可与术语“核酸”互换使用并指包含两种或更多种单体包括核苷酸、核苷或其类似物的有机聚合物，包括但不限于任何长度的单链或双链、有义或反义脱氧核糖核酸（DNA），适宜时，任何长度的单链或双链、有义或反义核糖核酸（RNA），包括siRNA。术语“核苷酸”指由核糖或脱氧核糖与嘌呤或嘧啶碱基和磷酸基团结合，和为核酸的基本结构单位组成的几种化合物中的任何一种。术语“核苷”指由嘌呤或嘧啶碱基结合脱氧核糖或核糖组成且尤其存在于核酸中的化合物（如鸟苷或腺苷）。术语“核苷酸类似物”或“核苷类似物”分别指其中一个或更多的单个原子已经被不同的原子或被不同的官能团替代的核苷酸或核苷。因此，术语多核苷酸包括任何长度的核酸、DNA、RNA、类似物及其片段。3个或更多个核苷酸的多核苷酸也被称为核苷酸低聚物或寡核苷酸。
要理解在此描述的多核苷酸包括“基因”和在此描述的包括“载体”或“质粒”的核酸分子。因此，术语“基因”，也称为“结构基因”，指编码氨基酸的特定序列的多核苷酸，其包含一种或多种蛋白或酶的全部或部分，并可包括调控的（非-转录的）DNA序列，如启动子序列，其确定例如基因表达的条件。基因的转录区可包括未翻译区，包括内含子、5'-未翻译区（UTR），和3'-UTR，以及编码序列。
如本文所用的术语“酶”指催化或促进一种或多种化学或生物化学反应的任何物质，其通常包括由全部或部分多肽或多个多肽组成的酶，但可包括由不同的分子包括多核苷酸组成的酶。
如本文所用的，术语“非-天然存在的”当用于指本公开内容的微生物或酶活性时，意欲指微生物或酶具有至少一种通常在参考物种（包括参考物种的野生型菌株）的自然存在的菌株中没有发现的遗传改变。遗传改变包括，例如，对引入可表达的核酸编码代谢多肽的修饰，其它核酸添加、核酸缺失和/或对微生物遗传物质的其它功能破坏。这样的修饰包括，例如，对于参考物种的异源、同源，或异源和同源的多肽编码区及其功能片段。另外的修饰包括，例如，非-编码调控区，其中修饰改变基因或操纵子的表达。示例性非-天然存在的微生物或酶活性包括上述的羟基化活性。
如本文所用的涉及各种分子例如多核苷酸、多肽、酶等的术语“外源性”，指在给定酵母、细菌、生物、微生物，或自然界中的细胞中通常或天然不存在的和/或给定酵母、细菌、生物、微生物，或自然界中的细胞不能产生的分子。
在其它方面，如本文所用的关于各种分子例如多核苷酸、多肽、酶等的术语“内源性”或“天生的”，指在给定酵母、细菌、生物、微生物，或自然界中的细胞中通常或天然存在的和/或由给定酵母、细菌、生物、微生物，或自然界中的细胞产生的分子。
如本文所用的术语“异源的”在关于修饰的宿主细胞的上下文中指各种分子例如多核苷酸、多肽、酶等等，其中以下的至少一项是真实的：（a）所述分子对宿主细胞来说是外来的（“外源性”）（即，不是天然存在的）；（b）所述分子在给定的宿主微生物或宿主细胞中是天然存在的（如，对宿主微生物或宿主细胞是“内源性的”），但或者是在非自然位置，或者是在细胞中以非自然量产生的；和/或（c）所述分子在核苷酸或氨基酸序列方面不同于内源性核苷酸或氨基酸序列，以致在核苷酸或氨基酸序列方面不同于内生发现的内源性核苷酸或氨基酸的分子在细胞中以非自然（如，大于天然存在的）量产生。
如本文所用的关于第一个家族或第一个物种的原始酶或基因的术语“同系物”，指第二个家族或第二个物种的不同酶或基因，其经功能、结构，或基因组分析确定为对应于第一个家族或第一个物种的原始酶或基因的第二个家族或第二个物种的酶或基因。同系物最常见具有功能、结构，或基因组相似性。酶或基因的同系物可使用基因探針和PCR容易地克隆的技术是已知的。作为同系物克隆的序列的识别可以使用功能分析和/或通过基因的基因组映射来确认。
如果通过基因编码的氨基酸序列具有与第二基因相似的氨基酸序列，则该蛋白与第二蛋白具有“同族关系”或为“同源的”。或者，如果两种蛋白具有“相似的”氨基酸序列，则一种蛋白与第二蛋白具有同族关系。因此，术语“同源蛋白”意指两种蛋白具有相似的氨基酸序列。在某些情况下，两种蛋白之间的同源性是其与进化相关的共同祖先的指示。术语“同源序列”或“同系物”被认为，相信，或已知与功能相关。功能关系可以用多种方法中的任何一种来表示，包括，但不限于：（a）序列同一性的程度和/或（b）相同或相似的生物功能。优选地，（a）和（b）二者均指示。序列同一性的程度可以变化，但在一种实施方式中，为至少50%（当使用本领域已知的标准序列比对程序时）、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%、至少约91%、至少约92%、至少约93%、至少约94%、至少约95%、至少约96%、至少约97%、至少约98%，或至少98.5%，或至少约99%，或至少99.5%，或至少99.8%，或至少99.9%。同源性可使用本领域容易获得的软件程序，如在分子生物学的最新方案（Current Protocols in Molecular Biology）（F.M. Ausubel等人，eds., 1987）补充版30，章节7.718，表7.71中讨论的那些确定。一些比对程序是MacVector（Oxford Molecular Ltd,Oxford, U.K.）和ALIGN Plus（Scientific and Educational Software, Pennsylvania）。其它非限制性比对程序包括Sequencher（Gene Codes, Ann Arbor, Michigan）、AlignX，和Vector NTI（Invitrogen, Carlsbad, CA）。
术语“变体”指在此描述的任何多肽或酶。变体也涵盖多聚体的一种或多种成分，包含单一成分的多聚体，包含多个单一成分的多聚体（如，参考分子的多聚体），化学分解产品，和生物分解产品。在特定的非限制性实施方式中，由于在编码参考芳樟醇脱水酶/异构酶的多肽序列的任何部分中的变化，芳樟醇脱水酶/异构酶可以是相对于参考芳樟醇脱水酶/异构酶的“变体”。参考芳樟醇脱水酶/异构酶的变体在用来测量参考芳樟醇脱水酶/异构酶制剂的酶活性的标准测定中可具有至少10%、至少30%、至少50%、至少80%、至少90%、至少100%、至少105%、至少110%、至少120%、至少130%或更多的酶活性。在一些实施方式中，变体也可指多肽具有与本公开内容的全长，或未处理的芳樟醇脱水酶/异构酶至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%，或至少99%的序列同一性。在一些实施方式中，一种变体也可指具有与本公开内容的成熟的，或处理过的芳樟醇脱水酶/异构酶至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%，或至少99%序列同一性的多肽。
如本文所用的术语“信号序列”指使肽和多肽靶向细胞位置或细胞外环境的氨基酸序列。信号序列通常是在多肽的N-末端部分并且经酶法除去。具有它们的信号序列的多肽被称为全长和/或未处理的。已使它们的信号序列除去的多肽被称为成熟的和/或经处理的。
本文所用的术语“产量潜力”指获自生物合成路径的产物的产率。在一种实施方式中，产量潜力可表示为每单位重量起始化合物的最终产物的重量百分比。
本文所用的术语“热力学最大产量”指基于产品与原料相比的能量值，从给定的原料（如葡萄糖）的发酵获得的产品最大产量。在正常的发酵中，不使用额外的能源如光、氢气或甲烷或电，例如，产品不能比原料含有更多的能量。热力学最大产量意味着从原料转化为产品的所有能量和质量的产品产量。这种产量可以计算且独立于特定的路径。如果一条通向产品的特定的路径具有比热力学最大产量更低的产量，则它会失去质量，且很有可能被改进或代之以更有效的通向产品的路径。
术语“氧化还原反应平衡”指一组反应，其共同产生与他们消耗的一样多的氧化还原协同因子。设计代谢途径和改造生物工程以使氧化还原协同因子平衡或接近平衡通常导致所需化合物生产的更有效、更高的产率。氧化还原反应总是作为同时发生的两个半反应（half-reactions）出现，一个是氧化反应，而另一个是还原反应。在氧化还原过程中，还原剂将电子转移到氧化剂上。因此，在该反应中，还原剂（reductant）或还原剂（reducingagent）失去电子并被氧化，而氧化剂（oxidant）或氧化剂（oxidizing agent）获得电子并被还原。在一种实施方式中，氧化还原反应参与生物系统。生物能量经常通过氧化还原反应储存和释放。光合作用包括将二氧化碳还原为糖类并将水氧化成分子氧。逆反应、呼吸、氧化糖类生成二氧化碳和水。作为中间步骤，还原碳化合物被用于还原烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+），这从而促成了质子梯度的产生，这推动了三磷酸腺苷（ATP）的合成并通过氧气的减少来维持。术语氧化还原状态常被用来描述生物系统如细胞或器官中GSH/GSSG、NAD+/NADH和NADP+/NADPH的平衡。氧化还原状态反映在几组代谢物（如，乳酸和丙酮酸，β-羟基丁酸，和乙酰乙酸）的平衡中，它们的相互转换取决于这些比率。异常的氧化还原状态可以在各种有害的情况下发展，如缺氧、休克和败血症。
本文所用的术语“C2路径”、“C2支路”或“C2流”指其中MEG可经由乙醇醛产生的生物化学路径。
本文所用的术语“C3路径”、“C3支路”或“C3流”指其中MEG或一种或多种诸如异丙醇的三碳化合物可经由丙酮酸或二羟基丙酮磷酸（DHAP）产生的生物化学路径。
本文使用的术语“链烯烃”与“烯烃”可互换使用，是指包含至少一个碳-碳双键的不饱和烃。
引言
本公开内容涉及通过线性伯醇或仲醇的酶促脱水生产重要的伯烯散装化学品，例如丙烯烃（丙烯）和丁烯烃（丁烯），使得从可再生原料如葡萄糖一步直接发酵生产丙烯烃（丙烯）和丁烯烃（丁烯）。
本公开内容的发明人出乎意料地发现非活化的饱和的伯醇或仲醇如1-丙醇、2-丙醇以及1-丁醇可直接被脱水成伯烯，例如丙烯或1-丁烯。
在一些实施方式中，各伯烯具有结构B所示的结构，并由一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生，各伯醇或仲醇具有结构A所示的结构。
其中R1 = CnH2n+1，1≤n≤11；R2 = CmH2m+1，0≤m≤10，n+m≤11，在一些实施方式中，一种或多种饱和的伯醇或仲醇转化为一种或多种相应的伯烯由编码一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶的一种或多种核酸分子催化。
可使用芳樟醇脱水酶/异构酶转化为相应的烯烃（CnH2n）的示例的醇底物CnH2n+2O（3≤n≤12）列于表1中。在其他实施方式中，可能的醇底物为表1提到的所有醇底物的所有可能的支链异构体。丁醇和戊醇的支链异构体及其合适的LinD脱水产物在表1中提及。
表1：LinD底物CnH2n+2O（3≤n≤12）及其酶促脱水后的合适的产物CnH2n的实例（异构体实例为斜体）
关于伯烯生产的化学合成和/或生物合成途径的先前工作表现出挑战性和缺陷，这在下文概述。
WO2008067627A2描述了可从木质纤维素材料或其他有机底物的气化获得链烯烃，之后形成甲醇及其后续直接或间接从中间物二甲基醚转化为丙烯。此反应步骤可进一步生成乙烯和/后丁烯作为共产物。
WO2010099201A10100描述了在石脑油和汽油级分的蒸汽裂解过程中或通过正丁烷或正丁烯（它们通过蒸汽裂解而获得）的催化脱氢产生而制备丁二烯的传统石油化学加工过程。根据反应过程和条件，含1,3-丁二烯的粗级分包括各C3-C5烃，包含丙烯、丙烷、异丁烯、1-丁烯、正丁烷、反-2-丁烯、顺-2-丁烯、C4乙炔、1,2-丁二烯、各C5烃等。
在烯烃的其他传统生产中，在许多不同反应器配置中使用杂相和均相催化剂系统以气相和液相进行醇脱水。通常，所使用的催化剂对于反应产物水是稳定的。所产生的烯烃依条件存在于气相或液相反应器中并由下游纯化过程捕获，或者在反应器中进一步转化为其他化合物。典型的脱水催化剂需要使用磷酸、硫酸或中性矾土和沸石的酸处理，通常在比这些催化剂的酸性形式较高的温度和压力下工作。脱氢催化剂将有机分子中的饱和碳-碳键转化为不饱和的双键。典型的脱氢催化剂是对具体烯烃具有不同程度选择性的金属氧化物（例如Jung JC等人，Catalysis Letters 2008, 123, 第239页）。
例如，当1-丁醇、2-丁醇或异丁醇脱水时，形成四种C4烯烃1-丁烯、顺2-丁烯、反2-丁烯以及异丁烯的混合物。通过热力学并通过所使用的反应条件和催化剂，起始材料决定了各烯烃的确切浓度。可理解，这些因子如何影响终产物中烯烃的分布和使用该知识获得以具体烯烃富集的混合物。然而，通过这些醇之一的脱水产生单烯烃通常是困难的。
丙烯通常主要作为催化或热油裂解的副产物或作为从天然气产生的乙烯的共产物而获得（Propylene, Jamie G. Lacson, CEH Marketing Research Report-2004,Chemical Economics Handbook-SRI International）。丙烯还可通过乙烯二聚化产生丁烯然后通过与另外的乙烯置换而产生丙烯。另一种途径是通过糖发酵然后脱水并与乙烯置换进行生物丁醇产生。还评估了一些热途径，例如生物质气化以产生合成气，然后合成甲醇，然后通过甲醇至烯烃技术产生绿色丙烯。
已使用大范围的可再生原料开发用于产生丙烯、丁烯以及其他二烯的备选途径。一些出版物涉及通过使用脱水酶而酶促转化醇为烯烃的可能性。油酸水合酶（EC4.2.1.53）被描述为对其天然底物10-羟基硬脂酸进行脱水。然而，羟基位于分子中间，因此比末端或α-或β-亚末端基团需要远较低的活化能量。EP2336341A1描述了使用油酸水合酶用于将丙醇（1-丙醇或2-丙醇）或丁醇脱水以分别产生丙烯和丁烷。
US20110165644A1、WO2014064198A1以及WO2015082447A1描述了用于终末烯烃产生的潜在生物合成途径，其使用甲羟戊酸二磷酸脱羧酶的种系发生超家族成员基于3-羟基烷酸的脱羧为各终末烯烃（MDD）（EC 4.1.1.33）。
脱水酶利用的另一常见类型的活化底物是CoA活化的α-或β-羟基烷酸。例如，3-羟丁酰-CoA由3-羟丁酰-CoA脱水酶脱水为丁烯酰-CoA，这是正丁醇生成中的中间步骤。
烯酸（烯烃酸）脱羧酶可催化烯酸脱羧反应为烯烃。描述了不同类型的烯酸脱羧酶，例如山梨酸脱羧酶、乌头酸脱羧酶、4-草酰巴豆酯脱羧酶以及肉桂酸脱羧酶。US2013010906A1描述了预使用这样的烯酸脱羧酶以将巴豆油酸转化为丙烯。WO2013090915A1描述了通过芳樟醇脱水酶将巴豆醇（Crotyl-OH）转化为丁二烯，WO2014184345A1描述芳樟醇脱水酶异构酶变体改进的活性不仅在于将巴豆醇转化为丁二烯，而且将3-甲基丁-2-烯1-醇转化为异戊二烯，表明该酶可接受小底物。如Brodkorb等人，（2010）（Brodkorb D等人，（2010）Linalool Dehydratase-Isomerase, a BifunctionalEnzyme in the Anaerobic Degradation of Monoterpenes. The Journal ofBiological Chemistry 285（40）: 30436–30442）中所述，芳樟醇脱水酶异构酶是一种体外催化伯烯丙醇香叶醇异构化为其立体异构体芳樟醇及后续对该叔醇为相应的非环状单萜香叶烯的酶。
山梨酸脱羧酶将山梨酸转化为1,3-戊二烯。脱羧需要的三种酶：padAl、ohbAl以及sdrA（Plumridge等人，（2010）Fung. Genet. Bio, 47:683-692）。
本公开内容基于使用酶促脱水将饱和的伯醇或仲醇分别脱水为伯烯。通过该方法产生链烯烃避免了现有化学途径或先前所述的生物技术途径的如下缺陷：
通过生物转化，不需要化学催化。不需要严格的条件、添加酸、高温或高压。
本公开内容描述了一步发酵生产。这与需要重复纯化和分离的反应设施的复杂的多步骤合成或发酵与化学衍生（即脱水）大不相同。
与常需要非可再生的化石原料的许多化学合成方法相比，本公开内容的发酵过程允许使用可再生原料。
在气体产物丙烯的情况下，其易于在液相中将底物（即葡萄糖或2-丙醇）和生物催化剂（即细胞或酶）分离，这与常需要困难的分离的使用气体底物产生气体产物的化学方法或也可能需要在最终转化前从溶解的底物纯化的使用液体中间物（丙醇）的方法大不相同。
与使用烯酸脱羧酶的生物技术途径相比，反应中不丢失碳（CO2），碳的丢失表明各前体/底物的产物产量减少。
与使用甲羟戊酸二磷酸脱羧酶的生物技术途径相比，不需要3-羟基烷酸（即3-羟丁酸 +ATP ->丙烯 +CO2 +ADP +Pi），和活化能（ATP），反应中不丢失碳（CO2）。
与其中不得不首先开发用于前体生成的高效途径的例如基于烯酸的烯烃生物合成相比，现有已知的充分开发的用于产生诸如正丁醇、1-丙醇或2-丙醇的前体的高产量途径并可对其进行利用。
令人惊讶地，与需要底物的ATP、NAD（P）H或CoA活化的其他脱水酶相比，不需要醇底物活化或使用活力辅因子以用于脱水。
令人惊讶地，与迄今所述的天然10碳长链底物或中链长度4碳非天然底物（巴豆醇）相比，短链碳分子被芳樟醇脱水酶/异构酶（LinD）被芳樟醇脱水酶/异构酶（LinD）接受为底物。
令人惊讶地，伯烷醇或仲烷醇被LinD接受为底物，与迄今所述的作为烯醇的LinD的所有天然或非天然底物相比，这是明显不同类别的化合物。这些烯醇具有邻近靶向醇基团的不饱和碳-碳双键，预测其作为电子供体参与活化机制。如Brodkorb等人，（2010）中所述，C2-碳原子存在双键表明了底物的高特异性位点。 与香叶醇相比，香茅醇缺乏双键，并且可能异构化。
在一些实施方式中，可在一步发酵中从糖直接产生烯烃。在一些实施方式中，由芳樟醇脱水酶/ 异构酶家族的酶介导，醇直接转化（脱水）为各烯烃可连同从可再生原料生成醇底物的途径一起进行。用于从糖产生1-丙醇或2-丙醇或1-丁醇的高产量途径和合适的生产菌株已有开发，和/或在文献中有描述。
生成醇的示例途径
用于在下述微生物中从可再生原料产生醇的途径是已知的，即，所述微生物表达一种或多种内源性或外源性核酸分子，所述核酸分子编码用于产生一种或多种饱和的伯醇或仲醇的一种或多种酶。示例途径列于表2，并在下文描述。所述的醇途径是示例的，并非旨在限制可用于产生本公开内容的醇底物的醇途径。表1中所述和本公开内容中产生醇的任何途径可用于获得一种或多种醇底物，以用于使用脱水酶/异构酶脱水成一种或多种伯烯。
表2：从一种或多种可再生原料产生一种或多种醇的途径
途径 文献<sup>a</sup>
经核酮糖-1-磷酸，从木糖共生产一乙二醇和异丙醇 本申请
经木酮糖-1-磷酸，从木糖共生产一乙二醇和异丙醇 本申请
经木糖酸，从木糖共生产一乙二醇和异丙醇，使用木糖脱氢酶将D-木糖转化为D-木糖酸内酯之后使用木糖酸内酯酶将D-木糖酸内酯转化为木糖酸的两步过程 本申请
经木糖酸，从木糖共生产一乙二醇和异丙醇，使用木糖脱氢酶将D-木糖直接转化为木糖酸的一步过程 本申请
从木糖和葡萄糖共生产一乙二醇和异丙醇 本申请
来自可再生原料的异丙醇 WO 2009/008377（Mitsui等人）
异丙醇和正丙醇共生产 WO 2011/022651（McBride等人）
丙酮、丁醇、乙醇（ABE）发酵 Jones DT和Woods DR（1986）Acetone-butanol fermentation revisited. Microbiol Rev. 50（4）:484-524
异丙醇、丁醇、乙醇（IBE）发酵 Lee J等人，（2012）Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum ATCC 824 forisopropanol-butanol-ethanol fermentation. Applied and Environmental Microbiology 78（5）:1416-1423
发酵性丁醇生产 US 2009/0081746（Liao等人）和US 2007/0092957（Donaldson等人）
A该表中的各文献内容在此通过引用完整并入本文以用于所有目的。
一乙二醇（MEG）和异丙醇（IPA）的共生产途径
在一些实施方式中，生成异丙醇（IPA）底物的途径将用于从木糖生产一乙二醇（MEG）的3种易于实施的、高产量C2流之一与易于经由二羟基丙酮磷酸（DHAP）路径实施的IPA生产流结合。IPA路径的问题，过量的NADH产生，补充MEG产生的C2部分需要的NADH。这些途径的组合导致61 wt%的高总产量潜力，其接近将木糖降解为MEG和IPA的最大能量产率65 wt%，假设这些产品是以2:1的比例生产的。这种高产量潜力来自于IPA路径与从木糖生产MEG的C2-支路联合的协同作用。
基本形式的拟议路径不是氧化还原中性的，但具有小过量的0.5 mol NADH每mol消耗的木糖。在有氧发酵中，NADH的氧化可递送刚刚足够的ATP，以获得足够的，但不过量的、在生产期间为生长和维持所需的ATP，对产品形成没有明显的负面影响。
从木糖共生产MEG和IPA的路径解决了与MEG和/或IPA产生有关的许多问题。在一种实施方式中，解决了从木糖生产MEG中难以实施C3路径的问题。在另一种实施方式中，解决了从木糖生产MEG中ATP短缺的问题。在另一种实施方式中，解决了在从葡萄糖生产MEG中产量潜力损失的问题。在另一种实施方式中，解决了在从葡萄糖生产MEG中ATP短缺的问题。在另一种实施方式中，解决了从葡萄糖生产MEG中的过量NADH生产的问题。在另一种实施方式中，解决了从葡萄糖生产IPA中产量潜力损失的问题。在另一种实施方式中，解决了从葡萄糖生产IPA中的过量NADH生产的问题。
在一些实施方式中，从木糖共生产MEG和IPA经木糖-1-磷酸进行。在一种实施方式中，用于在大肠杆菌中的MEG + IPA共生产的路径包括用于IPA产生的以下酶：硫解酶、乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶、乙酰乙酸脱羧酶和仲醇脱氢酶。经由核酮糖-1-磷酸的MEG路径包括以下酶：D-塔格糖3-差向异构酶、D-核酮糖激酶、D-核酮糖-磷酸醛缩酶和乙醇醛还原酶。为了增加对所需路径的碳流量，确定并删除了三种可以转移碳通量的特定基因：编码木酮糖激酶（xylulokinase）（这种酶可将碳流量引入磷酸戊糖路径）的xylB基因，编码醛脱氢酶A（可将碳流量从乙醇醛转移至乙醇酸而不是转移至MEG）的aldA基因和编码乳酸脱氢酶（这种酶可将碳流量从丙酮酸转移至乳酸而不是转移至乙酰-CoA）的ldhA基因。
所述路径的第一个步骤（图1）是D-木糖自然转化为D-木酮糖。D-木酮糖通常进入关于能量和生物质生成的磷酸戊糖路径，其受xylB基因的缺失的抑制。在工程设计路径中，所有的碳通过D-塔格糖3-差向异构酶被转移至D-核酮糖。然后D-核酮糖通过天然大肠杆菌酶D-核酮糖激酶被转化为D-核酮糖-1-磷酸。D-核酮糖-1-磷酸通过D-核酮糖-磷酸醛缩酶被分解为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）。DHAP的进一步的降解被称为C3支路，导致IPA产生。乙醇醛的降解（称为C2-支路）可导致乙二醇或乙醇酸形成。乙醇酸是可通过aldA基因产物产生的不需要的副产物。乙二醇可使用酶乙醇醛还原酶从乙醇醛生产。DHAP转化为乙酰-CoA（通过甘油醛-3P和丙酮酸）是天然大肠杆菌代谢的一部分。乙酰-CoA的一个分子通过酶硫解酶与乙酰-CoA的另一个分子缩合产生乙酰乙酰-CoA。CoA从乙酰乙酰-CoA通过乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶再循环到乙酸分子，生成乙酰-CoA和乙酰乙酸。乙酰乙酸经乙酰乙酸脱羧酶被脱羧为丙酮，其通过仲醇脱氢酶被进一步还原为IPA。IPA可通过本公开内容的芳樟醇脱水酶/异构酶被进一步转化为丙烯（图4）。
在一些实施方式中，从木糖共生产MEG和IPA经D-木糖-1-磷酸进行。在一些实施方式中，用于在大肠杆菌中的MEG + IPA共生产的路径包括用于IPA产生的以下酶：硫解酶、乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶、乙酰乙酸脱羧酶和仲醇脱氢酶。经由D-木酮糖-1-磷酸的MEG路径包括以下酶：D-木酮糖1-激酶、D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶和乙醇醛还原酶。为了增加对所需路径的碳流量，确定并删除了三种可以转移碳通量的特定基因：编码木酮糖激酶（这种酶可将碳流量引入磷酸戊糖路径）的xylB基因，编码醛脱氢酶A（可将碳流量从乙醇醛转移至乙醇酸而不是转移至MEG）的aldA基因和编码乳酸脱氢酶（这种酶可将碳流量从丙酮酸转移至乳酸而不是转移至乙酰-CoA）的ldhA基因。
所述路径的第一个步骤（图2）是D-木糖自然转化为D-木酮糖。D-木酮糖通常进入关于能量和生物质生成的磷酸戊糖路径，其受xylB基因的缺失的抑制。在工程设计路径中，所有的碳通过D-木酮糖1-激酶被转移至D-木酮糖-1-磷酸。然后D-木酮糖-1-磷酸通过D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶被分解为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）。从乙醇醛生产MEG和从DHAP生产三碳化合物（例如，丙酮、IPA和/或丙烯）如对图1所述进行。
在一些实施方式中，从木糖共生产MEG和IPA经D-木糖酸进行。在一些实施方式中，用于在大肠杆菌中的MEG + IPA共生产的路径包括用于IPA产生的以下酶：硫解酶、乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶、乙酰乙酸脱羧酶和仲醇脱氢酶。经由D-木糖酸的MEG路径包括以下酶：木糖脱氢酶，任选的木糖酸内酯酶、木糖酸脱水酶、2-酮-3-脱氧-D-木糖酸醛缩酶和乙醇醛还原酶。为了增加对所需路径的碳流量，确定并删除了三种可以转移碳通量的特定基因：编码D-木糖异构酶（这种酶可将碳流量从D-木糖转移至D-木酮糖而不是转移至D-木糖酸或D-木糖酸内酯）的xylA基因，编码醛脱氢酶A（可将碳流量从乙醇醛转移至乙醇酸而不是转移至MEG）的aldA基因和编码乳酸脱氢酶（这种酶可将碳流量从丙酮酸转移至乳酸而不是转移至乙酰-CoA）的ldhA基因。
所述路径的第一个步骤（图3）是或者通过一个两-步骤过程，使用木糖脱氢酶将D-木糖转化为D-木糖酸内酯，接着用木糖酸内酯酶将D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸，或者通过一-步骤过程，使用木糖脱氢酶将D-木糖直接转化为D-木糖酸，而将D-木糖转化为D-木糖酸。D-木糖转化为D-木酮糖受xylA基因的缺失的抑制。然后通过木糖酸脱水酶将D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸。然后2-酮-3-脱氧-木糖酸用2-酮-3-脱氧-D-木糖酸醛缩酶分解为乙醇醛和丙酮酸。从乙醇醛生产MEG和从丙酮酸生产三碳化合物（例如，丙酮、IPA和/或丙烯）如对图1所述进行。
用于在酿酒酵母中的MEG + IPA共生产的路径（图5）包括用于IPA产生的以下酶：硫解酶、乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶、乙酰乙酸脱羧酶和仲醇脱氢酶。经由D-核酮糖-1-磷酸的MEG路径包括以下酶：D-塔格糖3-差向异构酶、D-核酮糖激酶、D-核酮糖-磷酸醛缩酶和乙醇醛还原酶。除了两种主要的途径，酿酒酵母不能够消耗木糖，所以测试了木糖消耗的两种不同的途径。路径1包括2个基因：Xyl1将D-木糖转化为木糖醇，和Xyl2将D-木糖醇转化为D-木酮糖。路径2仅包括一个基因：直接将D-木糖转化为 D-木酮糖的XylA。为了增加对所需路径的碳流量，确定并删除了可转移碳流量的两个特定基因：编码木酮糖激酶（这种酶可将碳流量引入磷酸戊糖路径）的XKS1基因和编码碱性磷酸酶（可从磷酸戊糖路径转移碳）的PHO13基因。
所述路径的第一个步骤是直接或经由中间体木糖醇将D-木糖转化为D-木酮糖。D-木酮糖通过D-塔格糖3-差向异构酶转化为D-核酮糖。然后D-核酮糖用D-核酮糖激酶转化为D-核酮糖-1-磷酸。D-核酮糖-1-磷酸通过D-核酮糖-磷酸醛缩酶被分解为乙醇醛和DHAP。DHAP进入用于IPA产生的C3支路，乙醇醛可使用乙醇醛还原酶转化为乙二醇。DHAP转化为乙酰-CoA（通过甘油醛-3P和丙酮酸）是天然酿酒酵母代谢的一部分。乙酰-CoA的一个分子通过硫解酶与乙酰-CoA的另一个分子缩合产生乙酰乙酰-CoA。CoA从乙酰乙酰-CoA通过乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶再循环到乙酸的分子，生成一个分子的乙酰-CoA和一个分子的乙酰乙酸。乙酰乙酸通过乙酰乙酸脱羧酶进一步脱羧为丙酮，其通过仲醇脱氢酶被进一步转化为IPA。IPA可通过本公开内容的芳樟醇脱水酶/异构酶被进一步转化为丙烯（图4）。
IPA路径的主要问题，过量NADH产生，与通过补充C2支路的NADH需要的MEG生产的C2-流是高度协同的，同时留下刚刚足够的NADH以在有氧过程中生成需要的ATP，而没有过量的ATP产生。
IPA与MEG联合生产的协同是这样的，即不需要CO2固定，61 wt%的合并的产品产量潜力是非常接近（94%）能量（= 理论的，路径独立的）最大产量潜力65 wt%。
MEG和IPA共生产途径也避免了MEG和IPA两种发酵过程的最大的代谢工程和技术挑战：C3-流 MEG 发酵和IPA过程的碳固定。
在一种实施方式中，MEG通过在C2支路中转化乙醇醛来生产，而IPA通过在C3支路中转化DHAP或丙酮酸来生产。在进一步的实施方式中，IPA通过芳樟醇脱水酶/异构酶转化为丙烯。
在一种实施方式中，在C3支路中生产的过量NADH的至少一部分用作在C2支路中减少等量物的来源。在另一种实施方式中，在C3支路中生产的过量NADH的至少一部分被用来生产ATP。
在一种实施方式中，共生产的MEG和IPA包含大于90%的理论最大产量潜力（没有碳固定）的产量潜力。在另一种实施方式中，过量生物质形成最小化，而MEG和IPA的共生产则最大化。
来自可再生原料的异丙醇
在一种实施方式中，可根据Mitsui等人（WO 2009/008377）的公开内容在微生物中生产异丙醇底物。在一些实施方式中，异丙醇底物可在其中赋予乙酰乙酸脱羧酶活性、异丙醇脱氢酶活性、CoA转移酶活性以及硫解酶活性的微生物中生产。在一些实施方式中，能够从可再生原料生产异丙醇的重组微生物表达以下的一种或多编码催化获自（b）的乙醇醛转化为一乙二醇（MEG）的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子：
（a）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（d）编码催化获自（c）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在进一步的实施方式中，所述重组微生物还包含在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一些实施方式中，可再生原料是葡萄糖。
所有4类的产异丙醇酶，即，乙酰乙酸脱羧酶、异丙醇脱氢酶、CoA转移酶以及硫解酶已被赋予至产异丙醇微生物中。使用该产异丙醇微生物生产异丙醇不生成诸如丁醇和乙醇之类的醇作为副产物。由此，相较于使用传统产异丙醇微生物，进行异丙醇的收集明显简单。
在一些实施方式中，产生异丙醇的原材料可来自一种或多种可再生原料。在一些实施方式中，产生异丙醇的原料可为植物器官，例如根、茎、杆、枝干、叶、花或籽，包含这些的植物体，或这些植物器官中的各器官的降解产物，另外，除了获自植物体或植物器官或其降解产物的碳源，能够被微生物用作培养碳源的那些也包括在所述材料中。
可用作生产异丙醇的原材料的碳源的实例通常包括：糖，例如淀粉、葡萄糖、果糖、蔗糖、木糖以及阿拉伯糖；包含大量这些组分的植物降解产物；以及纤维素的水解产物。在其他实施方式中，甘油和脂肪酸也可作为碳源。
用于生产异丙醇的原材料的优选实施方式包括农作物，例如谷、玉米、米、小麦、大豆、甘蔗、甜菜以及棉花。它们用作原料的形式的实例包括但不限于粗制品、汁液以及碾磨产品。
产异丙醇微生物可为任何微生物，只要其具有从一种或多种可再生原料产生异丙醇的能力，其实例包括当培养时利用植物来源的材料并在一定时间段之后分泌异丙醇至培养基中的细菌。
4类的产异丙醇活性，即，乙酰乙酸脱羧酶活性、异丙醇脱氢酶活性、CoA转移酶活性以及硫解酶活性已被赋予至产异丙醇微生物中。
在本公开内容中，“赋予”活性，除了将编码来自宿主微生物外的酶的基因引入其内（引入编码酶的外源性核酸序列）以外，还包括提高编码宿主微生物基因组中酶的内源性基因启动子的活性，使用另外的导致编码酶的内源性基因过表达的启动子取代启动子。
本公开内容中提及的乙酰乙酸脱羧酶是根据国际生物化学联盟（I.U.B.）酶委员会的报告使用酶编号4.1.1.4归类并催化由乙酰乙酸产生丙酮反应的酶的总称。
这样的酶的实例包括源自梭菌属的细菌，例如丙酮丁醇梭菌和拜氏梭菌，和源自杆菌属的细菌，例如多粘芽孢杆菌。
在一些实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶对于微生物来说是外源性的。在一些实施方式中，编码乙酰乙酸脱羧酶的核酸序列可获自上述生物，或合成的核酸序列可基于已知的编码乙酰乙酸脱羧酶的基因核酸序列来合成。所述基因的优选实例包括源自梭菌属细菌或杆菌属细菌的那些，其实例包括源自丙酮丁醇梭菌或多粘芽孢杆菌的基因核酸序列。特别优选源自丙酮丁醇梭菌的基因核酸序列。
本公开内容中提及的异丙醇脱氢酶根据国际生物化学联盟（I.U.B.）酶委员会的报告使用酶编号1.1.1.80归类并催化由丙酮产生异丙醇反应的酶的总称。
这样的酶的实例包括源自梭菌属的细菌，例如拜氏梭菌。
在一些实施方式中，异丙醇脱氢酶对于微生物来说是外源性的。在一些实施方式中，编码异丙醇脱氢酶的核酸序列可获自上述生物，或合成的核酸序列可基于已知的编码异丙醇脱氢酶的基因核酸序列来合成。所述基因的优选实例包括源自梭菌属细菌的那些，其实例包括源自拜氏梭菌的基因核酸序列。
本公开内容中提及的CoA转移酶根据国际生物化学联盟（I.U.B.）酶委员会的报告使用酶编号2.8.3.8归类并催化由乙酰乙酰-CoA产生乙酰乙酸反应的酶的总称。
这样的酶的实例包括：源自梭菌属的细菌，例如丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）和拜氏梭菌；罗氏菌属（Roseburia），例如罗氏弧菌（Roseburia intestinalis）；粪杆菌属细菌，例如普氏粪杆菌；粪球菌属细菌；锥虫，例如布氏锥虫及埃希氏菌属细菌，例如大肠杆菌。
在一些实施方式中，CoA转移酶对于微生物来说是外源性的。在一些实施方式中，编码CoA转移酶的核酸序列可获自上述生物，或合成的核酸序列可基于已知的编码CoA转移酶的基因核酸序列来合成。所述基因的优选实例包括源自梭菌属的细菌，例如丙酮丁醇梭菌；罗氏菌属，例如罗氏弧菌；粪杆菌属细菌，例如普氏粪杆菌；粪球菌属细菌；锥虫，例如布氏锥虫及埃希氏菌属细菌，例如大肠杆菌的基因核酸序列。更优选的其实例包括源自梭菌属细菌和埃希杆菌属细菌的那些。特别优选源自丙酮丁醇梭菌或大肠杆菌的基因核酸序列。
在一些实施方式中，本公开内容中提及的硫解酶根据国际生物化学联盟（I.U.B.）酶委员会的报告使用酶编号2.3.1.9归类并催化由乙酰-CoA产生乙酰乙酰-CoA反应的酶的总称。
硫解酶的实例包括：源自源自梭菌属的细菌，例如丙酮丁醇梭菌和拜氏梭菌；埃希氏菌属细菌，例如大肠杆菌；嗜盐古菌属细菌（Halobacteriumsp.）；动胶菌属（Zoogloea）细菌，例如枝状动胶菌（Zoogloea ramigera）；根瘤菌属细菌；慢生根瘤菌属细菌，例如大豆慢生根瘤菌（Bradyrhizobium japonicum）；柄杆菌属细菌，例如新月柄杆菌；链霉菌属（Streptomyces）细菌，例如山丘链霉菌（Streptomyces collinus）；肠球菌属（Enterococcus）细菌，例如粪肠球菌（Enterococcus faecalis）；假丝酵母属，例如热带假丝酵母；向日葵属（菊科），例如向日葵（Helianthus annuus）；原鸡属（雉科），例如红原鸡（Gallus gallus）；鼠属（鼠科）,例如大白鼠（Rattus norvegicus）；猪属（猪科），例如野猪（Sus scrofa）；以及牛属（牛科），例如黄牛（Bos taurus）。
在一些实施方式中，硫解酶对于微生物来说是外源性的。在一些实施方式中，编码硫解酶的核酸序列可获自上述生物，或合成的核酸序列可基于已知的编码硫解酶的基因核酸序列来合成。所述基因的优选实例包括源自如下细菌的基因核酸序列：梭菌属的细菌，例如丙酮丁醇梭菌和拜氏梭菌；埃希氏菌属细菌，例如大肠杆菌；嗜盐古菌属细菌；锥虫，例如布氏锥虫；根瘤菌属细菌；慢生根瘤菌属细菌，例如大豆慢生根瘤菌；柄杆菌属细菌，例如新月柄杆菌；链霉菌属细菌，例如山丘链霉菌；肠球菌属细菌，例如粪肠球菌；假丝酵母属，例如热带假丝酵母；向日葵属（菊科），例如向日葵；原鸡属（雉科），例如红原鸡；鼠属（鼠科），例如大白鼠；猪属（猪科），例如野猪；以及牛属（牛科），例如黄牛。其更优选的实例包括源自梭菌属细菌以及埃希氏菌属细菌的那些，特别优选源自丙酮丁醇梭菌或大肠杆菌的基因核酸序列。
上述4类酶中各酶优选源自选自梭菌属细菌，杆菌属细菌，以及埃希氏菌属中的至少一种，具体地，更优选的是其中乙酰乙酸脱羧酶和异丙醇脱氢酶源自梭菌属细菌及CoA转移酶活性和硫解酶活性源自埃希氏菌属细菌的情况，和其中所有这4类酶均源自梭菌属细菌的情况。
在一些实施方式中，就酶活性而言，根据本公开内容的所述4类酶中各酶优选源自丙酮丁醇梭菌、拜氏梭菌以及大肠杆菌。更优选地，乙酰乙酸脱羧酶是源自丙酮丁醇梭菌的酶，CoA转移酶和硫解酶中各酶是源自丙酮丁醇梭菌或大肠杆菌的酶，异丙醇脱氢酶是源自拜氏梭菌的酶。特别优选地，就上述4类的酶的酶活性而言，乙酰乙酸脱羧酶活性源自丙酮丁醇梭菌，异丙醇脱氢酶活性源自拜氏梭菌，CoA转移酶活性和硫解酶活性源自大肠杆菌。
本公开内容这些酶中各酶活性可作为编码一种或多种这些酶的一种或多种外源性核酸序列引入宿主微生物中，或者备选地，本公开内容这些酶中各酶活性可通过在宿主微生物中过表达编码这些酶的外源性基因来实现。内源性基因的过表达可通过提高宿主微生物的外源性基因启动子的活性或使用其他启动子取代启动子而导致外源基因过表达来实现。
酶活性引入可通过例如使用基因重组技术将编码这4类酶的外源性核酸序列引入宿主微生物。在此情况下，所引入的核酸序列可与宿主微生物种类相同或不同。核酸序列制备、DNA分子的裂解和连接、转化、PCR（聚合酶链反应）、用作引物的寡核苷酸设计和合成等可通过本领域技术人员公知的传统方法来实现。这些方法在例如Sambrook, J.,等人，"Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring HarborLaboratory Press（1989）中有描述。
任何启动子可用作用于提高编码酶的核酸序列的启动子活性或过表达编码酶的核酸序列的启动子，只要其可在宿主微生物中表达。例如，使用源自大肠杆菌或噬菌体的启动子，例如trp启动子，lac启动子，PL启动子，以及PR启动子。还可使用人工设计或修饰的启动子，例如tac启动子。在一些实施方式中，还可使用甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）启动子、谷氨酸脱羧酶A（gadA）启动子以及丝氨酸羟甲基转移酶（glyA）启动子。这些可依照所试验的酶来源和类型而合适地选择。
例如，为了提高源自大肠杆菌的硫解酶或CoA转移酶的活性，可使用任何启动子，只要其允许宿主（例如大肠杆菌）中酶表达，一种或多种启动子可合适地选自如下示例启动子：trp 启动子、lac 启动子、PL 启动子、PR 启动子、tac 启动子、甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）启动子 、谷氨酸脱羧酶A（gadA）启动子以及丝氨酸羟甲基转移酶（glyA）启动子。诸如trp 启动子、lac 启动子、PL 启动子、PR 启动子、tac 启动子、甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）启动子 、谷氨酸脱羧酶A（gadA）启动子以及丝氨酸羟甲基转移酶（glyA）启动子的启动子可用于取代源于大肠杆菌的硫解酶或CoA转移酶的启动子。
这些启动子可根据传统方法引入宿主细胞，使得编码酶的靶基因可表达，例如，通过将启动子连接至包含靶基因的载体中，然后将载体引入宿主微生物中。
在一些实施方式中，用于引入编码4类酶乙酰乙酸脱羧酶、异丙醇脱氢酶、CoA转移酶以及硫解酶的基因的宿主微生物是原核生物。在一些实施方式中，原核生物是提高这些酶启动子活性或取代启动子的靶。在一些实施方式中，原核生物是细菌。这样的细菌实例包括埃希氏菌属细菌、杆菌属细菌以及棒状杆菌属细菌，以及大肠杆菌，优选使用大肠杆菌，大肠杆菌特别方便，已在工业用途中产生大量成果。
异丙醇和正丙醇共生产
在一种实施方式中，可根据McBride等人，（WO 2011/022651）的公开内容在微生物中产生正丙醇和丙醇底物。已描述这样的重组微生物，即，其中微生物表达一种或多种天然和/或异源酶，其中一种或多种酶在一种或多种工程化代谢途径中发挥作用以实现碳水化合物源转化为正丙醇和异丙醇。
在一些实施方式中，能够从可再生原料共生产正丙醇和异丙醇的重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化二羟基丙酮磷酸（DHAP）转化为丙酮醛的丙酮醛合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为丙酮醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为乳醛的乙醛酸还原酶、丙酮醛脱氢酶或醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（b）的丙酮醇转化为1,2-丙二醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（c）的乳醛转化为1,2-丙二醇的醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（d）或（e）的1,2-丙二醇转化为丙醛的二醇脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的丙醛转化为正丙醇的脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸甲酸裂解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（j）编码催化获自（i）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（k）编码催化获自（j）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（l）编码催化获自（k）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中DHAP和丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在进一步的实施方式中，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化乳醛转化为乳酸的乙醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一些实施方式中，可再生原料是一种或多种戊糖和/或己糖。
在一些实施方式中，在微生物中共生产异丙醇和正丙醇的途径用于生成醇底物以脱水为伯烯。在一些实施方式中，异丙醇生产在ATP生成容量中起作用，而正丙醇用作电子冷阱以平衡缺氧发酵。该途径允许热力学可行的平衡发酵方程。在一种实施方式中，微生物可用于联合生物工艺。联合生物工艺（CBP）描述了这样一种操作模式，即，其中生物催化剂产生可在单容器中破坏廉价纤维素为有用的糖并然后将其同时发酵为价值增加的产物的酶。
两种产物均可从发酵肉汤经蒸馏回收，减少了下游工艺复杂性。异丙醇是 产溶剂梭菌天然产生的产物，当使用丙酮供料时由嗜热菌快速产生，表明存在用于所需翻译的高活性天然醇脱氢酶（Lamed RJ和Zeikus JG（1981）The Biochemical J 195（1）:183-190）。丙酮生产已有广泛研究，梭菌途径已在大肠杆菌中表达（Bermejo LL等人，（1998）Appl.Environ. Microbiol. 64（3）: 1079-85）。正丙醇是丙二醇降解的天然产物，据报道许多微生物在缺氧条件下进行该催化反应。最近，在一种Listeria innocula菌中鉴定了参与该转化的基因，其有利于在细菌CBP生物中该途径的表达（Xue J等人，（2008）Applied andEnvironmental Microbiol. 74（22）:7073-7079）。丙二醇—正丙醇途径的关键中间物是嗜热细菌的天然发酵产物。据报道产生最高滴度丙二醇的生物T. thermosaccharolyticumHG-8可被工程化用于生成正丙醇。
从葡萄糖或木糖联合生产正丙醇和异丙醇需要数种不同酶的活性（表3）。
表3：CBP细菌平台中工程化正丙醇和异丙醇所涉及的天然和非天然基因候选物的列表
在细菌代谢过程中从3个葡萄糖分子联合产生正丙醇和异丙醇得到下列总化学技术方程式支持：
3 C6H12O6 → 2(n-) C3H8O + 2 (iso-) C3H8O +6 CO2 + 2 H2O + 4 ATP
上述途径己糖的丙醇理论产量为0.44 g丙醇/g己糖。
在细菌代谢过程中从9个木糖分子联合产生正丙醇和异丙醇得到下列总化学技术方程式支持：
9 C5H10O5 → 5 (n-) C3H8O + 5 (iso-) C3H8O + 15 CO2 + 5 H2O + 12 ATP
上述途戊己糖的丙醇理论产量为0.44 g丙醇/g己糖。
对于该代谢途径，由于磷酸丙糖异构酶（tpi）（E.C. 5.3.1.1）的活性，己糖（例如葡萄糖）和戊糖（例如木糖）碳水化合物的产物量相同。相对于己糖发酵，戊糖发酵产生的3-磷酸甘油醛（GAP）比磷酸二羟丙酮（DHAP）多，己糖发酵产生等摩尔比值的这两种化合物。然而，tpi允许GAP转化为DHAP，反之亦然，导致两种碳水化合物的产物量相等。
用于产生正丙醇和异丙醇的代谢途径可再分为两个不同的生产路径：（i）磷酸二羟丙酮转化为正丙醇，和（ii）丙酮酸转化为异丙醇。
对于正丙醇路径，路径（i），通过丙酮醛合酶（E.C. 4.2.3.3）将磷酸二羟丙酮转化为丙酮醛。然后丙酮醛通过氧化还原酶（E.C. 1.1.1.-）转化为丙酮醇，或通过酮还原酶（1.1.1.79 or 1.1.1.-）转化为乳醛。这些中间物然后进一步被来自（E.C. 1.1.1.-）的酶还原为丙二醇。丙二醇然后通过二元醇水解酶（E.C. 4.2.1.28）水解为丙醛，和通过脱氢酶（E.C. 1.1.1.202）还原为正丙醇。
用于生产丙二醇的所有所需酶促活性在热解糖梭菌中有表现，热解糖梭菌是可基因工程化的菌株（Cameron DC等人，（1998）Biotechnol. Prog. 14: 116-125）。表现与所需酶促结构域具有高水平同源性的细菌CBP平台生产菌株中相关的内源性酶也已有鉴定（表3）。细胞CBP平台生产菌株中导致丙二醇的酶可被表征用于在路径（i）中实施。
对于异丙醇路径，路径（ii），3-磷酸甘油醛进一步通过标准糖酵解反应代谢为丙酮酸，产生加强细胞反应的ATP和平衡缺氧发酵过程中正丙醇产生所需的还原当量。丙酮酸然后通过丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶（E.C. 1.2.7.1）代谢为乙酰-CoA、还原的铁氧还蛋白以及CO2。后续在铁氧还蛋白的氧化过程中产生NADH和H2。
乙酰-CoA然后在ATP生成反应中通过磷酸乙酰转移酶（EC 2.3.1.8）和乙酸激酶（E.C. 2.7.2.1）转化为乙酸。两个乙酰-CoA分子通过硫解酶（E.C. 2.3.1.9）转化为乙酰乙酰-CoA。乙酰乙酰-CoA然后通过辅酶A转移酶（E.C. 2.8.3.8）转化为乙酰乙酸，其中CoA从乙酰乙酰-CoA转移至乙酸，补充硫解酶反应过程中消耗的乙酰-CoA。乙酰乙酸然后通过乙酰乙酸脱羧酶（E.C. 4.1.1.4）转化为丙酮。丙酮还原为异丙醇可通过醇脱氢酶（E.C.1.1.1.80）实现。
文献中已有从丙酮丁醇梭菌鉴定了催化由乙酰-CoA产生丙酮的酶（Bermejo LL等人，（1998）Appl. Environ. Microbiol. 64（3）: 1079-85）。已通过多种醇脱氢酶显示丙酮转化为异丙醇，并已对内源性细菌酶接受丙酮作为底物的能力进行了筛选。
还需要基因缺失以实现丙醇生产的高产量。这些包括L-乳酸脱氢酶ldh（E.C.1.1.1.27）、脱氢酶hyd（E.C. 1.12.7.2）以及醛脱氢酶acdh（E.C. 1.2.1.10）的缺失。
术语“丙酮醛合酶”或“mgs”是指催化磷酸甘油酮丙酮醛+磷酸的化学反应的酶。
术语“醛-酮还原酶”可指任何数量的相关单体NADPH依赖性氧化还原酶，例如醛糖还原酶、前列腺素F合成酶、木糖还原酶以及许多其他酶。
术语“氧化还原酶”是指催化电子从一个分子（还原剂，也称为氢或电子供体）转移至另一分子（氧化剂，也称为氢或电子受体）的酶。
术语“乙醛酸还原酶”是指催化化学反应乙醇酸+ NAD+ ⇄ 乙醛酸 + NADH + H+的酶。该酶属于氧化还原酶家族，特别是以NAD+或NADP+作为受体作用于供体CH--OH基团的那些。
术语“丙酮醛脱氢酶”是指氧化丙酮醛为丙酮酸的酶。
术语“CoA转移酶”是这样一种酶，例如，催化化学反应脂酰-CoA+ 乙酸脂肪酸阴离子 + 乙酰-CoA的乙酰CoA转移酶。术语“CoA转移酶”还指催化化学反应乙酰乙酰-CoA + 乙酸 ⇄ 乙酰乙酸 + 乙酰-CoA的酶。
术语“乙酰乙酸脱羧酶”或“ADC”是指在人和其他哺乳动物中均参与酮体生成途径并在一些细菌中产溶剂的酶。起反应涉及乙酰乙酸脱羧、形成丙酮和二氧化碳。
术语“醛脱氢酶”是指催化醛氧化（脱氢）的酶。
术语“脱氢酶”是指通过将一种或多种氢化物（H-）转移至受体（通常NAD+/NADP+）而氧化底物的酶。
术语“醇脱氢酶”或“ADH”旨在包括能够将醛（例如乙醛和丙醛）和酮（例如丙酮）转化为醇（例如乙醇、正丙醇或异丙醇）的酶。
术语“磷酸转乙酰酶”或“PTA”旨在包括能够将乙酰CoA转化为乙酰磷酸的酶。
术语“二元醇脱水酶”旨在包括能够将丙醇转化为丙醛的酶。
丙酮、丁醇、乙醇（ABE）发酵
在一种实施方式中，可根据Jones和Woods（Jones DT和Woods DR（1986）丙酮-丁醇发酵revisited. Microbiol Rev. 50（4）: 484-524）描述的丙酮、丁醇、乙醇（ABE）发酵工艺在微生物中生产丁醇和乙醇底物。
使用产溶剂梭菌菌株进行糖的丙酮-丁醇-乙醇（ABE）发酵是公知的工业工艺，在21世纪早期和中期用于生成溶剂。己糖（包括单糖、二糖、三糖以及多糖）经Embden-Meyerhof途径代谢，转化1 mol己糖为2 mol丙酮酸，净产生2 mol腺苷三磷酸（ATP）和2 mol还原的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）。产溶剂梭菌通过戊糖磷酸途径代谢戊糖。经发酵的戊糖转化为戊糖5-磷酸，并通过酮糖转移酶-醛糖转移酶序列形式异化，导致产生果糖6-磷酸和3-磷酸甘油醛，进入糖酵解途径。3 mol戊糖发酵产生5 mol ATP和5 mol NADH。
糖酵解产生的丙酮酸在辅酶A（CoA）存在下由丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶裂解产物二氧化碳、乙酰-CoA以及还原的铁氧还蛋白。磷酸化裂解产生的乙酰-CoA是产生酸和溶剂产物的发酵分途径中的关键中间物。
溶剂生产的开始涉及来自产酸途径的碳流转换至产溶剂途径。在溶剂生产过程中，乙酰-CoA和丁酰-CoA作为乙醇和丁醇生产的关键中间物发挥作用。这些途径分别产生乙醛和丁醛作为中间物，所述途径需要两组脱氢酶的作用，以实现必要的还原以产生乙醇和丁醇。
丁酰-CoA还原为丁醇由丁醛脱氢酶和丁醇脱氢酶介导。在丙酮丁醇梭菌和拜氏梭菌中，据报道丁醇脱氢酶的活性为NADPH依赖性，而非NADH依赖性。类似的醛脱氢酶和乙醇脱氢酶负责从乙酰-CoA产生乙醇。乙醇可在一些培养条件下由丙酮丁醇梭菌独立地从丙酮和丁醇产生。
在一些实施方式中，能够从可再生原料共生产丙酮、丁醇以及乙醇的重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在进一步的实施方式中，所述重组微生物还包含在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一些实施方式中，可再生原料是一种或多种戊糖和/或己糖。
异丙醇、丁醇、乙醇（IBE）发酵
在丙酮-丁醇-乙醇（ABE）发酵工艺中，丙酮丁醇梭菌和其他产溶剂菌株已用于大规模丁醇生产。生物途径化学计量的理论分析和细胞能量需求以及一些实验结果表明，可将大部分糖底物仅转化为丁醇。然而，通过代谢工程化减少丙酮生产的尝试导致丁醇生产减少及乙酸和丁酸累积。
在ABE发酵工艺工程中，可将微生物工程化以产生异丙醇而非丙酮。将丙酮转化为异丙醇的工艺被称为IBE（异丙醇-丁醇-乙醇）发酵，在本文有描述。在IBE发酵策略中，丙酮生产途径未受破坏，由此预期丁醇生产不受影响。
在一种实施方式中，根据Lee等人，（Lee J等人，（2012）Metabolic engineeringof Clostridium acetobutylicum ATCC 824 for isopropanol-butanol-ethanolfermentation. Applied and Environmental Microbiology 78（5）: 1416-1423）描述的异丙醇、丁醇、乙醇（IBE）发酵工艺，可在微生物中生产异丙醇、丁醇以及乙醇底物。
在一些实施方式中，可通过向微生物中引入仲醇脱氢酶（SADH）将微生物工程化以产生异丙醇-丁醇-乙醇（IBE）。在一些实施方式中，仲醇脱氢酶由拜氏梭菌 NRRL B-593的adhB-593基因编码。在一些实施方式中，微生物还包含由乙酰乙酸脱羧酶（adc）和辅酶A转移酶基因（ctfA和ctfB）组成的合成丙酮操纵子。在一些实施方式中，合成的丙酮操纵子增加异丙醇形成的能流（flux）。在一些实施方式中，所述微生物还包含在编码催化丁酰磷酸转化为丁酸的丁酸激酶（buk）的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。在一些实施方式中，所述微生物是丙酮丁醇梭菌。
在一些实施方式中，能够从可再生原料共生产丙酮、丁醇以及乙醇的重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（d）的丙酮转化为异丙醇、获自（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在进一步的实施方式中，所述重组微生物还包含在编码催化丁酰磷酸转化为丁酸的丁酸激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一些实施方式中，可再生原料是一种或多种戊糖和/或己糖。
发酵性异丙醇生产
在一种实施方式中，可根据Liao等人，（US 2009/0081746）和/或Donaldson等人，（US2007/0092957）描述的异丁醇发酵工艺在微生物中生产异丁醇底物。
在一种实施方式中，可通过向微生物中引入编码包含乙酰羟酸合酶活性、乙酰羟酸异构还原酶活性、二羟酸脱水酶活性、2-酮-酸脱羧酶活性以及醇脱氢酶活性的肽的一种或多种核酸分子，对微生物工程化以从合适的底物或代谢中间物生产异丁醇。
本公开内容包括利用微生物天然氨基酸途径的代谢工程化生物合成途径。利用微生物天然氨基酸途径的醇生产提供数个优点。其不仅避免了表达大量外源基因的困难，而且还使有毒中间物的可能积累最小化并且避开对于氧敏感性酶和CoA依赖性中间物的需求。本公开内容提供了在氨基酸生物合成途径中利用微生物天然代谢物以生产异丁醇的系统。
因此，本文提供了生产异丁醇的重组微生物，在一些方面所述重组微生物可包含靶酶表达升高，所述靶酶例如乙羟酸合成酶（例如ilvIH操纵子），乙羟酸异构还原酶（例如ilvC），二羟酸脱水酶（例如ilvD），2-酮-酸脱羧酶（例如PDC6、ARO10、THI3、kivd、或pdc），以及醇脱氢酶（例如ADH2）。所述微生物可还包含乙醇脱氢酶（例如adhE）、ldh（例如ldhA）、frd（例如frdB、frdC或frdBC）、fnr、leuA、ilvE、poxB、ilvA、pflB或pta基因或它们的任何组合的表达缺失或抑制，以在所需生物合成途径中增加丙酮酸的可用性或减少竞争代谢物的酶。在一些方面，所述重组微生物可包含乙酰乙酸合成酶合成酶（例如alsS）、乙酰羟酸异构还原酶乙酰羟酸异构还原酶（例如ilvC）、二羟酸脱水酶（例如ilvD）、2-酮-酸脱羧酶（例如PDC6、ARO10、TH13、kivd或pdc）以及醇脱氢酶（例如ADH2）的表达升高。关于醇脱氢酶，尽管乙醇脱氢酶是醇脱氢，在发酵性异丁醇生产中乙醇合成作为副产物是不合乎需要的。因此，关于增加微生物中醇脱氢酶活性或表达特别排除了乙醇脱氢酶活性。
在一些实施方式中，乙酰羟酸合酶可由衍生自ilvIH操纵子的多核苷酸编码。在一些实施方式中，乙酰羟酸异构还原酶可由衍生自ilvC基因的多核苷酸编码。在一些实施方式中，二羟酸脱水酶可由衍生自ilvD基因的多核苷酸编码。在一些实施方式中，2-酮-酸脱羧酶可由衍生自PDC6、ARO10、THI3、kivd和/或pdc基因的多核苷酸编码。在一些实施方式中，醇脱氢酶可由衍生自ADH2基因的多核苷酸编码。
术语“操纵子”是指可从普通启动子转录为单翻译单元的两种或多种基因。在一些实施方式中，包含操纵子的基因是邻近基因。应理解，整个操纵子的转录可通过修饰普通启动子而被修饰（即，增加、减少或消除）。备选地，操纵子中的任何基因或基因组合可被修饰以改变编码的多肽的功能或活性。所述修饰可导致编码的多肽的活性增加。另外，所述修饰可赋予编码的多肽新的活性。示例的新的活性包括使用备选底物和/或在备选环境条件下发挥作用的能力。
乙酰羟酸合酶（例如ilvH）和乙酰乙酸合成酶（例如alsS、ilvB、ilvI）催化支链氨基酸（缬氨酸、亮氨酸以及异亮氨酸）的合成。IlvH编码大肠杆菌中的乙酰羟酸合酶（见，例如乙酰羟酸合酶 AHAS III（IlvH）（Escherichia coli）gi|40846|emb|CAA38855.1|（40846），在此通过引用并入本文）。包含ilvH的同系物和变异体以及操纵子已知，包括例如ilvH（Microcystis aeruginosa PCC 7806）gi|159026908|emb|CAO89159.1|（159026908）；IlvH（Bacillus amyloliquefaciens FZB42）gi|154686966|ref|YP.sub.--001422127.1|（154686966）；IlvH（Bacillus amyloliquefaciens FZB42）gi|154352817|gb|ABS74896.1|（154352817）；IlvH（Xenorhabdus nematophila）gi|131054140|gb|ABO32787.1|（131054140）；IlvH（Salmonella typhimurium）gi|7631124|gb|AAF65177.1|AF117227.sub.--2（7631124）, ilvN（Listeria innocua）gi|16414606|emb|CAC97322.1|（16414606）；ilvN（Listeria monocytogenes）gi|16411438|emb|CADO0063.1|（16411438）；乙酰羟酸合酶（Caulobacter crescentus)）gi|408939|gb|AAA23048.1|（408939）；乙酰羟酸合酶 I，小亚单位（Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhi）gi|16504830|emb|CAD03199.1|（16504830）；乙酰羟酸合酶，小亚单位（Tropheryma whippleiTW08/27）gi|28572714|ref|NP.sub.--789494.1|（28572714）；乙酰羟酸合酶，小亚单位（Tropheryma whipplei TW08/27）gi|28410846|emb|CAD67232.1|（28410846）；乙酰羟酸合酶 I，小亚单位（Salmonella enterica subsp. enterica serovar Paratyphi A str.ATCC 9150）gi|56129933|gb|AAV79439.1|（56129933）；乙酰羟酸合酶小亚单位；乙酰羟酸合酶，小亚单位 gi|551779|gb|AAA62430.1|（551779）；乙酰羟酸合酶 I，小亚单位（Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhi Ty2）gi|29139650|gb|AA071216.1|（29139650）；乙酰羟酸合酶小亚单位（Streptomyces cinnamonensis）gi|5733116|gb|AAD49432.1|AF175526.sub.--1（5733116）；乙酰羟酸合酶 大亚单位；以及乙酰羟酸合酶大亚单位 gi|400334|gb|AAA62429.1|（400334），带有登录号的序列在此通过引用并入本文。乙酰乙酸合成酶基因包括alsS和ilvI。alsS和ilvI的同系物已知，包括例如乙酰乙酸合成酶小亚单位（Bifidobacterium longum NCC2705）gi|23325489|gb|AAN24137.1|（23325489）；乙酰乙酸合成酶小亚单位（Geobacillus stearothermophilus）gi|19918933|gb|AAL99357.1|（19918933）；乙酰乙酸合成酶（Azoarcus sp. BH72）gi|119671178|emb|CAL95091.1|（119671178）；乙酰乙酸合成酶小亚单位（Corynebacterium diphtheriae）gi|38199954|emb|CAE49622.1|（38199954）；乙酰乙酸合成酶（Azoarcus sp.BH72）gi|119669739|emb|CAL93652.1|（119669739）；乙酰乙酸合成酶小亚单位（Corynebacterium jeikeium K411）gi|68263981|emb|CAI37469.1|（68263981）；乙酰乙酸合成酶小亚单位（Bacillus subtilis）gi|1770067|emb|CAA99562.1|（1770067）；乙酰乙酸合成酶异构酶 1小亚单位（AHAS-I）（乙酰羟酸合酶I小亚单位）（ALS-I）gi|83309006|sp|P0ADF8.1|ILVN_ECOLI（83309006）；乙酰乙酸合成酶大亚单位（Geobacillus stearothermophilus）gi|19918932|gb|AAL99356.1|（19918932）；以及乙酰乙酸合成酶小亚单位（Thermoanaerobacter tengcongensis MB4）gi|20806556|ref|NP.sub.--621727.1|（20806556）, 带有登录号的序列在此通过引用并入。NCBI中列有约1120个ilvB同系物和变异体。
乙酰羟酸异构还原酶是用于异亮氨酸和缬氨酸生物合成的并行途径中的第二种酶。IlvC编码大肠杆菌中的乙酰羟酸异构还原酶。ilvC的同系物和变异体已知，包括例如乙酰羟酸还原异构酶（Schizosaccharomyces pombe 972h-）gi|162312317|ref|NP.sub.--001018845.2|（162312317）；乙酰羟酸还原异构酶（Schizosaccharomyces pombe）gi|3116142|emb|CAA18891.1|（3116142）；乙酰羟酸还原异构酶（Saccharomyces cerevisiaeYJM789）gi|151940879|gb|EDN59261.1|（151940879）；Ilv5p: 乙酰羟酸还原异构酶（Saccharomyces cerevisiae）gi|609403|gb|AAB67753.1|（609403）；ACL198Wp（Ashbya gossypii ATCC 10895）gi|45185490|ref|NP.sub.--983206.1|（45185490）；ACL198Wp（Ashbya gossypii ATCC 10895）gi|44981208|gb|AAS51030.1|（44981208）；乙酰羟酸还原异构酶；Ilv5x（Saccharomyces cerevisiae）gi|957238|gb|AAB33579.1.parallel.bbm|369068|bbs|165406（957238）；乙酰羟酸还原异构酶；Ilv5g（Saccharomyces cerevisiae）gi|957236|gb|AAB33578.1.parallel.bbm|369064|bbs|165405（957236）；以及酮酸还原异构酶（Schizosaccharomyces pombe）gi|2696654|dbj|BAA24000.1|（2696654），带有登录号的各序列在此通过引用并入。
二羟酸脱水酶催化异亮氨酸和缬氨酸生物合成中的第4步，2,3-二羟基-异戊酸脱水为α-酮-异戊酸。IlvD和 ilv3编码二羟酸脱水酶。二羟酸脱水酶的同系物和变异体已知，包括例如 IlvD（Mycobacterium leprae）gi|2104594|emb|CAB08798.1|（2104594）；二羟酸脱水酶（Tropheryma whipplei TWO8/27）gi|28410848|emb|CAD67234.1|（28410848）；二羟酸脱水酶（Mycobacterium leprae）gi|13093837|emb|CAC32140.1|（13093837）；二羟酸脱水酶（Rhodopirellula baltica SH 1）gi|32447871|emb|CAD77389.1|（32447871）；以及推定的二羟酸脱水酶（Staphylococcus aureus subsp. aureus MRSA252）gi|49242408|emb|CAG41121.1|（49242408），带登录号的各序列在此通过引用并入。
2-酮酸脱羧酶催化2-酮酸转化为各醛。例如，2-酮异戊酸脱羧酶催化2-酮异戊酸转化为异丁醛。许多2-酮-酸脱羧酶已知，通过 pdc, pdc1, pdc5, pdc6, aro10, thI3,kdcA以及kivd基因示例。可用于2-酮-酸转化为各醛的示例同系物和变异体包含下列登录号和鉴定的酶促活性标明的序列：gi|44921617|gb|AAS49166.1| 支链α-酮酸脱羧酶（Lactococcus lactis）；gi|15004729|ref|NP.sub.--149189.1| 丙酮酸脱羧酶（Clostridium acetobutylicum ATCC 824）；gi|82749898|ref|YP.sub.--415639.1| 可能的丙酮酸脱羧酶（Staphylococcus aureus RF122）；gi|77961217|ref|ZP.sub.--00825060.1|COG3961: 丙酮酸脱羧酶以及相关的需要焦磷酸硫胺素的酶（Yersinia mollaretii ATCC 43969）；gi|71065418|ref|YP.sub.--264145.1|推定的丙酮酸脱羧酶（Psychrobacter arcticus 273-4）；gi|16761331|ref|NP.sub.--456948.1|推定的脱羧酶（Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhi str. CT18）；gi|93005792|ref|YP.sub.--580229.1| 丙酮酸脱羧酶（Psychrobacter cryohalolentis K5）；gi|23129016|ref|ZP.sub.--00110850.1| COG3961: 丙酮酸 脱羧酶和相关的需要焦磷酸硫胺素的酶（Nostoc punctiforme PCC 73102）；gi|16417060|gb|AAL18557.1|AF354297.sub.--1 丙酮酸脱羧酶（Sarcina ventriculi）；gi|15607993|ref|NP.sub.--215368.1|可能的丙酮酸或吲哚-3-丙酮酸脱羧酶PDC（Mycobacterium tuberculosis H37Rv）；gi|41406881|ref|NP.sub.--959717.1| Pdc（Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis K-10）；gi|91779968|ref|YP.sub.--555176.1推定的丙酮酸 脱羧酶（Burkholderia xenovoransLB400）；gi|15828161|ref|NP.sub.--302424.1| 丙酮酸（或吲哚丙酮酸）脱羧酶（Mycobacterium leprae TN）；gi|118616174|ref|YP.sub.--904506.1| 丙酮酸或吲哚-3-丙酮酸脱羧酶 Pdc（Mycobacterium ulcerans Agy99）；gi|67989660|ref|NP.sub.--001018185.1| hypothetical protein SPAC3H8.01（Schizosaccharomyces pombe972h-）；gi|21666011|gb|AAM73540.1|AF282847.sub.--1 丙酮酸脱羧酶 PdcB（Rhizopus oryzae）；gi|69291130|ref|ZP.sub.--00619161.1| 丙酮酸脱羧酶:丙酮酸脱羧酶（Kineococcus radiotolerans SRS30216）；gi|66363022|ref|XP.sub.--628477.1| 丙酮酸脱羧酶（Cryptosporidium parvum Iowa II）；gi|70981398|ref|XP.sub.--731481.1|丙酮酸脱羧酶（Aspergillus fumigatus Af293）；gi|121704274|ref|XP.sub.--001270401.1| 丙酮酸脱羧酶, putative（Aspergillus clavatus NRRL 1）；gi|119467089|ref|XP.sub.--001257351.1| 推定的丙酮酸脱羧酶（Neosartorya fischeri NRRL 181）；gi|26554143|ref|NP.sub.--758077.1| 丙酮酸脱羧酶（Mycoplasma penetrans HF-2）；gi|21666009|gb|AAM73539.1|AF282846.sub.--1 丙酮酸脱羧酶PdcA（Rhizopus oryzae）。
醇脱氢酶（adh）催化氨基酸代谢的最终步骤，醛转化为长链或复杂醇。各adh基因已知。如本文所述，adh1同系物和变异体包括例如adh2, adh3, adh4, adh5, adh 6以及sfa1（见，例如SFA（Saccharomyces cerevisiae）gi|288591|emb|CAA48161.1|（288591），带登录号的各序列在此通过引用并入。
在一些实施方式中，能够从可再生原料异丁醇的重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰乳酸的乙酰羟酸合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰乳酸转化为2,3-二羟基-异戊酸的乙酰羟酸异构还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2,3-二羟基-异戊酸转化为α-异戊酸的二羟酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的α-异戊酸转化为异丁醛的2-酮-酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（e）编码催化获自（d）的异丁醛转化为异丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在进一步的实施方式中，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
(a)在编码催化乙醛转化为乙醇的乙醇脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一些实施方式中，可再生原料是一种或多种戊糖和/或己糖。
酶
脱水酶-异构酶（EC 4.2.1.-）
本公开内容描述了可催化下列反应的酶：
香叶醇 ⇄（3S）-芳樟醇（可逆性反应，EC 5.4.4.4）
（3S）-芳樟醇⇄ β-香叶烯 + H2O（可逆性反应，EC 4.2.1.127）
在一种实施方式中，所述酶为可催化一种或多种饱和的伯醇或仲醇转化为一种或多种相应伯烯的脱水酶/异构酶。在一些实施方式中，各伯烯具有结构B所示的结构，并由一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生，各伯醇或仲醇具有结构A所示的结构。
其中R1 = CnH2n+1，1≤n≤11；R2 = CmH2m+1，0≤m≤10，n+m≤11。
已从解芳烃卡斯特兰尼氏菌将芳樟醇脱水酶/异构酶纯化为均质，并发现其为同源四聚体。该酶存在于细胞中作用于单萜，但不在细胞中作用于乙酸。该酶通过氧灭活，单可在缺氧条件下被还原剂再活化。
双功能性酶可催化两个反应—香叶醇异构化为（3S）-芳樟醇，β-香叶烯水合为芳樟醇（3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇）。
编码该酶的基因已分离并测序，显示编码包含用于运输至周质的信号肽的前体蛋白。
在一些实施方式中，脱水酶/异构酶是芳樟醇脱水酶/异构酶。在一种实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶从选自解芳烃卡斯特兰尼氏菌物种的微生物获得。
在一些实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶的氨基酸序列与选自SEQ ID NO: 2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61以及63的氨基酸序列具有至少50%，优选至少60%，更优选至少70%，更优选至少75%，最优选至少80%，最优选至少85%，甚至更优选至少90%，甚至最优选至少95%的序列同一性。在一些实施方式中，编码芳樟醇脱水酶/异构酶的核酸序列与选自SEQ ID NO: 1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60以及62的核酸序列具有至少50%，优选至少60%，更优选至少70%，更优选至少75%，最优选至少80%，最优选至少85%，甚至更优选至少90%，甚至最优选至少95%的序列同一性。
在一些实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶包含选自SEQ ID NO: 2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61以及63的氨基酸序列。在一些实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶由选自SEQ ID NO: 1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60以及62的核酸序列编码。在进一步的实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶是LinD。在一些实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶不包含选自SEQ ID NO: 64、65、66、67以及68的氨基酸序列。
在一种实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶催化表1中所列的醇转化为表1中所列的相应烯烃。在一种实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶催化1-丙醇转化为丙烯。在另一种实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶催化2-丙醇转化为丙烯。在一些实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶催化1-丁醇转化为丁烯。在进一步的实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶催化2-丁醇转化为丁烯。
D-塔格糖3-差向异构酶（EC 5.1.3.31）
本公开内容描述可催化各种酮在C3位的差向异构作用的酶，互转换D-果糖和D-阿洛酮糖（psicose）、D-塔格糖和D-山梨糖、D-核酮糖和D-木酮糖，和L-核酮糖和L-木酮糖。特异性取决于物种。来自菊苣假单胞菌和类球红细菌的酶需要Mn2+。在一种实施方式中，酶是D-塔格糖3-差向异构酶（dte）。在另一种实施方式中，D-塔格糖3-差向异构酶催化D-木酮糖转化为D-核酮糖。
在一些实施方式中，D-塔格糖3-差向异构酶是来自假单胞菌亚种（Pseudomonasspp.）。在另一种实施方式中，D-塔格糖3-差向异构酶来自菊苣假单胞菌。在另一种实施方式中，D-塔格糖3-差向异构酶来自假单胞菌ST-24。在另一种实施方式中，D-塔格糖3-差向异构酶来自百脉根中生根瘤菌。在另一种实施方式中，D-塔格糖3-差向异构酶来自类球红细菌（C1KKR1）。
D-塔格糖3-差向异构酶也可称为L-核酮糖3-差向异构酶或酮糖3-差向异构酶。
在一种实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的酶是具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自假单胞菌属、中生根瘤菌属和红细菌属的微生物。在一些实施方式中，编码具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自菊苣假单胞菌、假单胞菌菌种ST-24、百脉根中生根瘤菌和类球红细菌的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶的核酸分子是dte、C1KKR1，或其同系物。在一些实施方式中，所述一种或多种核酸分子是FJ851309.1，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶包含选自SEQ ID NO: 71和73的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶由选自SEQ ID NO: 69、70以及72的核酸序列编码。
D-核酮糖激酶（EC 2.7.1.16）
本公开内容描述可催化以下反应的酶：
L-岩藻酮糖+ ATP → L-岩藻酮糖1-磷酸+ ADP + H+
D-核酮糖+ ATP → D-核酮糖1-磷酸+ ADP + H+
D-核酮糖激酶也可称为L-岩藻酮糖激酶（fuculokinase）、岩藻酮糖激酶、ATP: L-岩藻酮糖1-磷酸转移酶或L-岩藻酮糖激酶。
因此，在一些实施方式中，本公开内容提供在岩藻糖（fucose）降解路径、岩藻糖和鼠李糖降解的超级路径和/或D-阿拉伯糖降解I路径中起作用的酶。
在一些实施方式中，所述酶既可作为L-岩藻糖激酶又可作为D-核酮糖激酶，分别为L-岩藻糖和D-阿拉伯糖降解途径的第二个酶发挥功能。
在具体的实施方式中，所述酶将D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸。在一些实施方式中，D-核酮糖激酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，D-核酮糖激酶由fucK基因编码。
在一种实施方式中，催化D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的酶是具有D-核酮糖激酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有D-核酮糖激酶活性的酶由获自大肠杆菌的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有D-核酮糖激酶活性的酶的核酸分子是fucK，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有D-核酮糖激酶活性的酶包含在SEQ ID NO:76中列出的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，具有D-核酮糖激酶活性的酶由选自SEQ ID NO: 74和75的核酸序列编码。
D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶（EC 4.1.2.17）
本公开内容描述可催化以下可逆反应的酶：
L-岩藻酮糖1-磷酸⇄（S）-乳醛+二羟基丙酮磷酸（DHAP）
D-核酮糖1-磷酸⇄乙醇醛+二羟基丙酮磷酸（DHAP）
D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶也可称为L-岩藻酮糖-磷酸醛缩酶、L-岩藻酮糖1-磷酸醛缩酶或L-岩藻酮糖-1-磷酸（S）-乳醛-裂解酶。
因此，在一些实施方式中，本公开内容提供在岩藻糖降解路径、岩藻糖和鼠李糖降解的超级路径和/或D-阿拉伯糖降解I路径中起作用的酶。在一种实施方式中，酶可使用Zn2+作为辅因子。在另一种实施方式中，这种酶的抑制剂可以是磷甘醇羟氨酸酯（phosphoglycolohydroxamate）。
在一些实施方式中，所述酶既可作为L-岩藻酮糖-磷酸醛缩酶又可作为D-核酮糖-磷酸醛缩酶，分别为L-岩藻糖和D-阿拉伯糖降解途径第三个酶发挥功能。
酶的底物特异性已用获自大肠杆菌菌株的部分纯化制剂进行测试。
酶的晶体结构和点突变的数量已经得到解析。突变的结构数据和酶促活性的组合允许酶的催化机制建模和改进。已对酶的对映体选择性进行了研究。
在具体的实施方式中，酶将D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和DHAP。在一些实施方式中，D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶由fucA基因编码。
在一种实施方式中，催化D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的酶是具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和DHAP的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和DHAP的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶由获自大肠杆菌的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶的核酸分子是fucA，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶包含在SEQ ID NO: 79中列出的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶由选自SEQ ID NO: 77和78的核酸序列编码。
乙醇醛还原酶（EC 1.1.1.77）
本公开内容描述可催化以下可逆反应的酶：
乙二醇+ NAD+ ⇄ 乙醇醛+ NADH + H+
（S）-丙烷-1,2-二醇+ NAD+ ⇄（S）-乳醛+ NADH + H+
乙醇醛还原酶也可称为乳醛还原酶、丙二醇氧化还原酶、（R）[或（S）]-丙烷-1,2-二醇:NAD+氧化还原酶或L-1,2-丙二醇氧化还原酶。
因此，在一些实施方式中，本公开内容提供在乙二醇降解路径，二醇代谢的超级路径和降解，厌氧L-乳醛降解路径和/或岩藻糖和鼠李糖降解的超级路径中起作用的酶。在一种实施方式中，所述酶可使用Fe2+作为辅因子。
L-1,2-丙二醇氧化还原酶是铁-依赖性III族脱氢酶。它厌氧性地将L-乳醛（一种L-岩藻糖和L-鼠李糖二者的分解代谢途径的产物）还原为L-1,2-丙二醇，其随后从细胞提取。
酶的晶体结构已得到解析，显示了一种结构域切换的二聚体，其中金属、辅因子和底物结合位点可被定位。天冬氨酸和三个保守的组氨酸残基是Fe2+结合和酶促活性需要的。
在体外，所述酶可被高浓度的NAD+激活且被Fe3+和抗坏血酸盐或Fe2+和H2O2的混合物有效地灭活。保守的His277残基的金属-催化的氧化可能是失活的原因。
FucO的表达能产生工程改造的β-氧化循环的一次逆转。FucO活性有助于工程改造菌株中的异丁醛转化为异丁醇。
在具体的实施方式中，所述酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方式中，乙醇醛还原酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，乙醇醛还原酶由fucO基因编码。
在一些实施方式中，催化乙醇醛转化为MEG的酶是具有乙醇醛还原酶或醛还原酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化乙醇醛转化为MEG的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙醇醛转化为MEG的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有乙醇醛还原酶或醛还原酶活性的酶由从选自大肠杆菌或酿酒酵母的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有乙醇醛还原酶或醛还原酶活性的酶的核酸分子选自fucO、yqhD、dkgA（yqhE）、dkgB（yafB）、yeaE、yghZ、gldA、GRE2，或其同系物。在另一种实施方式中，一种或多种核酸分子是yqhD。在一些实施方式中，yqhD包含G149E突变。在进一步的实施方式中，乙醇醛还原酶包含选自SEQ ID NO:81、83、85、88、91、93、96、98 以及100的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，乙醇醛还原酶由选自SEQ ID NO: 80、82、84、86、87、89、90、92、94、95、97以及99的核酸序列编码。
醛还原酶
许多醛还原酶可被用来将乙醇醛转化为MEG。
NADPH-依赖的醛还原酶（YqhD）可催化以下反应：
丙酮醇+ NADP+ ⇄ 丙酮醛+ NADPH + H+（可逆, EC 1.1.1.-）
醇+ NADP+ ⇄ 醛+ NADPH + H+（未指明可逆性，EC 1.1.1.2）
醛+ NADP+ + H2O → 羧酸+ NADPH + 2 H+（EC 1.2.1.4）
1,3-丙二醇+ NADP+ ⇄ 3-羟基丙醛+ NADPH + H+（未指明可逆性，EC 1.1.1.-）
D-3,4-二羟基丁醛+ NADPH ⇄ 1,3,4-丁三醇+ NADP+（未指明可逆性）
YqhD是可参与乙二醛解毒和/或为对脂质过氧化的谷胱甘肽-非依赖性反应的一部分的NADPH-依赖的醛还原酶。
一直有报道各种醇、醛、氨基酸、糖和α-羟基酸已被作为YqhD的底物进行了测试。纯化的蛋白仅显示NADP-依赖的醇脱氢酶活性，伴有偏好长于C（3）的醇，但Km值在毫摩尔范围内，提示它们不是生理学底物。相比之下，YqhD不显示出对底物如丙醛、乙醛和丁二醛，以及丙烯醛和丙二醛的短链醛还原酶活性。在代谢工程菌株中，苯乙醛和4-羟基苯乙醛被内源性醛还原酶YqhD、YjgB和YahK还原为2-苯乙醇和2-（4-羟基苯基）乙醇。
YqhD的过度表达增加细胞的1,3-丙二醇氧化还原酶活性。大肠杆菌已被工程改造为表达用于1,3-丙二醇工业生产的YqhD。YqhD活性也有助于异丁醇、1,2-丙二醇、1,2,4-丁三醇和丙酮醇的生产。yqhD的突变通过β-氧化循环的一次逆转工程，使丁醇的生产成为可能。
YqhD具有糠醛还原酶活性，其似乎由于代谢工程菌株中NADPH的消耗而引起生长抑制，所述菌株从木质纤维素生物质生产醇。
YqhD的结晶结构以2 Å的分辨率得到解析。YqhD是二聚体中一种不对称的二聚体，且活性位点含有Zn2+离子。NADPH辅因子被烟酰胺环中5和6位的羟基修饰。
yqhD的过度表达导致提高对活性氧生成化合物如过氧化氢、百草枯（paraquat）、铬酸盐和亚硝酸钾的抗性。yqhD缺失突变体显示出对这些化合物和对乙二醛的增加的敏感性，并含有在脂质过氧化期间生成的活性醛水平的增加。相反地，yqhD缺失导致糠醛耐受性增加。
在具体的实施方式中，NADPH-依赖的醛还原酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方式中，NADPH-依赖的醛还原酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，NADPH-依赖的醛还原酶由yqhD基因编码。
多-功能丙酮醛还原酶（DkgA）可催化以下反应：
丙酮醇+ NADP+ ⇄ 丙酮醛+ NADPH + H+（反应在生理上以相反方向进行是有利的，EC1.1.1.-）。
异丁醇+ NADP+ ⇄ 异丁醛+ NADPH + H+（未指明可逆性，EC 1.1.1.-）
乙基-（2R）-甲基-（3S）-羟基丁酸酯 + NADP+ ⇄ 乙基-2-甲基乙酰乙酸+ NADPH + H+（未指明可逆性，EC 1.1.1.-）
2-酮基-L-古洛糖酸+ NADP+ ← 2,5-双脱氢-D-葡萄糖酸+ NADPH + H+（反应以相反方向进行是有利的，EC 1.1.1.346）
DkgA（YqhE）属于醛-酮还原酶（AKR）家族并已显示具有丙酮醛还原酶和β-酮酯还原酶活性。
已报道dkgA编码2,5-二酮基-D-葡萄糖酸还原酶（25DKGR）A，在大肠杆菌中的两种25DKG还原酶之一。该酶使用NADPH作为优选的电子供体并被认为参与酮基葡萄糖酸代谢。该酶对2,5-二酮基-D-葡萄糖酸的特异性活性据报道为其对丙酮醛的活性的几乎1/1000。
由于其对NADPH的低Km，由DkgA还原呋喃可耗尽NADPH库，从而限制细胞生物合成。醛还原酶的广泛调查显示DkgA是几种有助于降解代谢工程中理想的醛末端产物的内源性醛还原酶中的一种。
DkgA的结晶结构已以2.16 Å的分辨率得到解析。
在具体的实施方式中，多功能丙酮醛还原酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方式中，多功能丙酮醛还原酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，多功能丙酮醛还原酶由dkgA基因编码。
多功能丙酮醛还原酶（DkgB）可催化以下反应：
丙酮醇+ NADP+ ⇄ 丙酮醛+ NADPH + H+（反应在生理上以相反方向进行是有利的，EC1.1.1.-）
4-硝基苄醇+ NADP+ ⇄ 4-硝基苯甲醛+ NADPH + H+（未指明可逆性, EC 1.1.1.91）
2-酮基-L-古洛糖酸+ NADP+ ← 2,5-双脱氢-D-葡萄糖酸+ NADPH + H+（反应以相反方向进行是有利的，EC 1.1.1.346）
DkgB（YafB）是醛-酮还原酶（AKR）亚家族3F的成员。已显示DkgB具有2,5-二酮基-D-葡萄糖酸还原酶、丙酮醛还原酶和4-硝基苯甲醛还原酶活性。
有报道dkgB编码2,5-二酮基-D-葡萄糖酸还原酶（25DKGR）B，在大肠杆菌中的两种25DKG还原酶之一。该酶使用NADPH作为优选的电子供体并被认为参与酮基葡萄糖酸代谢。然而，酶对2,5-二酮基-D-葡萄糖酸的特异性活性据报道为其对丙酮醛的活性的几乎1/1000。
在具体的实施方式中，多功能丙酮醛还原酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方式中，多功能丙酮醛还原酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，多功能丙酮醛还原酶由dkgB基因编码。
丙酮醛还原酶（YeaE）可催化以下反应：
丙酮醇+ NADP+ ⇄ 丙酮醛+ NADPH + H+（反应在生理上以相反方向进行是有利的，EC1.1.1.-）
YeaE已显示具有丙酮醛还原酶活性。
YeaE的亚单元结构尚未确定，但其氨基酸序列与醛-酮还原酶DkgA（YqhE）和DkgB（YafB）的相似性提示它可能是单体的。
在具体的实施方式中，丙酮醛还原酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方式中，丙酮醛还原酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，丙酮醛还原酶由yeaE基因编码。
L-甘油醛3-磷酸还原酶（yghZ）可催化以下反应：
L-甘油醛3-磷酸+ NADPH + H+ → sn-甘油3-磷酸+ NADP+（EC 1.1.1.-）
丙酮醇+ NADP+ ⇄ 丙酮醛+ NADPH + H+（反应在生理上以相反方向进行是有利的，EC1.1.1.-）
YghZ是L-甘油醛3-磷酸（L-GAP）还原酶。该酶也能以较低的速度解毒丙酮醛。YghZ定义AKR14（醛-酮还原酶14）蛋白家族。
L-GAP不是一种天然的代谢产物并且对大肠杆菌有毒。L-GAP是大肠杆菌K-12的甘油-3-磷酸和己糖磷酸转运系统二者的底物。据推测，YghZ的生理作用是解毒L-GAP，后者可通过GAP的非-酶促外消旋作用或通过未知的细胞过程形成。
大肠杆菌酶的结晶结构已得到确定且被认为是一种四聚体。然而，根据凝胶过滤和电子显微镜研究，其它已发现蛋白形成八聚体。
在具体的实施方式中，L-甘油醛3-磷酸还原酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方式中，L-甘油醛3-磷酸还原酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，L-甘油醛3-磷酸还原酶由yghZ基因编码。
L-1,2-丙二醇脱氢酶/甘油脱氢酶（GldA）可催化以下反应：
（S）-丙烷-1,2-二醇+ NAD+ ⇄ 丙酮醇+ NADH + H+（可逆反应）
氨基丙酮+ NADH + H+ →（R）-1-氨基丙-2-醇+ NAD+（EC 1.1.1.75）
甘油+ NAD+ ⇄ 二羟基丙酮+ NADH + H+（可逆反应, EC 1.1.1.6）
GldA酶的生理功能长期不甚清楚。该酶被独立地分离为甘油脱氢酶和D-1-氨基-2-丙醇:NAD+氧化还原酶。那时，D-1-氨基-2-丙醇被认为是维生素B12的生物合成的中间体，虽然大肠杆菌不能重新合成维生素B12，但在寻找催化这种化合物的合成的酶。后来发现GldA负责这两种活性。
最近提出GldA在体内的主要作用是将二羟丙酮转化为甘油来去除。然而，甘油发酵过程中的双重作用最近也被证实。在大肠杆菌中的甘油异化可通过两种不同的途径实现。甘油和甘油磷酸二酯降解路径需要终端电子受体的存在并利用Glp系统的ATP-依赖的激酶，其使甘油磷酸化为甘油-3-磷酸。然而，在激酶灭活并选择在甘油上生长后，发现NAD+-连接的脱氢酶，GldA，能够支持甘油发酵。最近，已显示GldA参与甘油发酵，二者作为甘油脱氢酶，产生二羟基丙酮，和作为1,2-丙二醇脱氢酶，通过从丙酮醇生产1,2-丙二醇来再生成NAD+。
所述酶以两种催化活性形式存在，8个亚单元的大形式和2个亚单元的小形式。大形式似乎是主要的种类。
在具体的实施方式中，L-1,2-丙二醇脱氢酶/甘油脱氢酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方式中，L-1,2-丙二醇脱氢酶/甘油脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，L-1,2-丙二醇脱氢酶/甘油脱氢酶由gldA基因编码。
来自酿酒酵母的NADPH-依赖的丙酮醛还原酶（GRE2）可催化以下反应：
（S）-乳醛+ NADP+ ⇄ 丙酮醛+ NADPH
3-甲基丁醇 + NAD（P）+ ⇄ 3-甲基丁醛+ NAD（P）H
Gre2是一种使用NADPH作为辅因子。催化广泛范围的底物的立体选择性还原的多功能酶，所述底物包括脂族和芳族酮、二酮，以及醛。
来自酿酒酵母的呈载脂蛋白形式（apo-form）的Gre2晶体结构以2.00Å分辨率和NADPH-复合形式以2.40Å分辨率已经得到解析。Gre2形成同型二聚体，其各个亚单元含有N-末端Rossmann-折叠域和可变的C-末端域，其参与底物识别。与辅因子NADPH结合的诱导拟合使两个域相互对向移动，产生更适合底物的域间裂缝。与位点-定向突变结合的计算模拟和酶促活性分析能够对潜在的底物-结合袋进行特征描述，所述底物-结合袋确定用于催化的严格的底物立体选择性。
Gre2催化细胞毒性化合物丙酮醛（MG）不可逆地还原为（S）-乳醛，作为通过乙二醛酶I Glo1对MG解毒的替代方法。MG由磷酸二羟丙酮通过糖酵解旁路合成并被认为在细胞周期调节和压力适应中起作用。GRE2还催化将异戊醛还原为异戊醇。该酶通过调节异戊醛的水平，起着抑制异戊醇-诱导的丝状化作用，细胞对丝状化的信号作出反应。GRE2也参与麦角固醇代谢。
在具体的实施方式中，NADPH-依赖的丙酮醛还原酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方式中，NADPH-依赖的丙酮醛还原酶来自酿酒酵母。在一些实施方式中，NADPH-依赖的丙酮醛还原酶由GRE2基因编码。
硫解酶/乙酰辅酶A乙酰基转移酶（EC 2.3.1.9）
本公开内容描述可催化以下反应的酶：
2乙酰-CoA ⇄乙酰乙酰-CoA + 辅酶A（可逆反应）
硫解酶/乙酰辅酶A乙酰基转移酶也可称为乙酰-CoA-C-乙酰转移酶、乙酰乙酰-CoA硫解酶、乙酰-CoA:乙酰-CoA C-乙酰转移酶或硫解酶II。
因此，在一些实施方式中，本公开内容提供在乙酰乙酸降解中起作用的酶（为乙酰CoA）。在一种实施方式中，这种酶的抑制剂可以是乙酰乙酰-CoA。
在具体的实施方式中，所述酶将乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA。在一些实施方式中，硫解酶/乙酰辅酶A乙酰基转移酶来自梭菌亚种（Clostridium spp）。在一些实施方式中，硫解酶/乙酰辅酶A乙酰基转移酶来自丙酮丁醇梭菌。在一些实施方式中，硫解酶/乙酰辅酶A乙酰基转移酶来自热解糖梭菌。在一些实施方式中，硫解酶/乙酰辅酶A乙酰基转移酶来自蜡样芽孢杆菌。在一些实施方式中，硫解酶/乙酰辅酶A乙酰基转移酶来自除烃海杆菌ATCC 49840。在一些实施方式中，硫解酶/乙酰辅酶A乙酰基转移酶由thlA基因编码。在一些实施方式中，硫解酶/乙酰辅酶A乙酰基转移酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，硫解酶/乙酰辅酶A乙酰基转移酶由atoB基因编码。
在一些实施方式中，催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的酶是具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶是具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶，其由从选自梭菌属、芽孢杆菌属、大肠杆菌、酵母属和海杆菌属的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶的核酸分子从选自丙酮丁醇梭菌、热解糖梭菌、蜡样芽孢杆菌、大肠杆菌、酿酒酵母和除烃海杆菌的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶的核酸分子是thlA、atoB和/或ERG10，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶包含选自SEQ IDNO:103、105以及108的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶由选自SEQ ID NO: 101、102、104、106以及107的核酸序列编码。
乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶（EC 2.8.3.-）
本公开内容描述可催化以下反应的酶：
乙酰乙酸+乙酰-CoA ⇄乙酰乙酰-CoA +乙酸（可逆反应, EC 2.8.3.-）
乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶也可称为乙酰乙酰-CoA转移酶或乙酰-CoA:乙酰乙酸-CoA转移酶。
因此，在一些实施方式中，本公开内容提供在乙酰乙酸降解中起作用的酶（为乙酰CoA）。在一种实施方式中，这种酶的抑制剂可包括乙酰-CoA和辅酶A。
短链脂肪酸（C3-C6）上的大肠杆菌的生长需要激活酸成为它们各自的硫酯。这种激活由乙酰乙酰-CoA转移酶催化。反应以涉及共价酶-CoA的两个半-反应发生。酶在反应过程中经历两次可检测到的构象变化。据认为，反应可能是由乒乓球机制（ping-pongmechanism）进行的。酶可利用各种短链酰基-CoA和羧酸底物，但显示具有正常和3-酮基底物的最大活性。
在具体的实施方式中，所述酶将乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸。在一些实施方式中，乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶来自梭菌亚种。在一些实施方式中，乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶来自丙酮丁醇梭菌。在一些实施方式中，乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶由atoA和atoD基因编码。在另一种实施方式中，乙酰乙酰-CoA转移酶的亚单元组合物是[（AtoA）2][（AtoD）2]，其中（AtoA）2是β复合物和（AtoD）2是α复合物。在一种实施方式中，乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶是稠合的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶: α 亚单元/β 亚单元。在另一种实施方式中，乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶由ydiF基因编码。
在上述实施方式的任一种中，催化乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的酶是具有乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶活性的酶。在一些实施方式中，具有转移酶活性的酶是具有乙酰-CoA:乙酰乙酸-CoA转移酶的酶。在进一步的实施方式中，催化乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶具有乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶活性的酶由一种或多种从选自梭菌属和大肠杆菌的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶活性的酶的核酸分子从丙酮丁醇梭菌获得。在一些实施方式中，编码具有乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶活性的酶的核酸分子从大肠杆菌获得。在一些实施方式中，编码乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶亚单元的核酸分子是atoA和atoD，或其同系物。在一些实施方式中，编码乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶亚单元的核酸分子是ctfA和ctfB，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有乙酰-CoA:乙酰乙酸-CoA转移酶活性或乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶活性的酶包含选自SEQ ID NO: 111、114、165、167、169以及171的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，具有乙酰-CoA:乙酰乙酸-CoA转移酶活性或乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶活性的酶由选自SEQ ID NO: 109、110、112、113、164、166、168以及170的核酸序列编码。
乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶（EC 3.1.2.11）
本公开内容描述可催化以下反应的酶:
乙酰乙酰-CoA + H2O ⇄ CoA +乙酰乙酸
乙酰乙酰-CoA水解酶也可称为乙酰乙酰辅酶A水解酶、乙酰乙酰CoA脱酰基酶或乙酰乙酰辅酶A脱酰基酶。
这种酶属于水解酶家族，尤其是作用于硫酯键的那些。
在具体的实施方式中，所述酶将乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸。在一些实施方式中，乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶来自梭菌亚种。在一些实施方式中，乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶来自丙酮丁醇梭菌。在另一种实施方式中，乙酰乙酰-CoA水解酶由ctfA（亚单元A）和ctfB（亚单元B）基因编码。
乙酰乙酸脱羧酶（EC 4.1.1.4）
本公开内容描述可催化以下反应的酶：
乙酰乙酸+ H+ →丙酮+ CO2
乙酰乙酸脱羧酶也可称为ADC、AADC或乙酰乙酸羧基-裂解酶。
因此，在一些实施方式中，本公开内容提供在异丙醇生物合成、丙酮酸发酵为丙酮，丙酮丁醇梭菌引起酸化的和溶剂产生的发酵的超级路径和/或丙酮丁醇梭菌溶剂产生的发酵的超级路径中起作用的酶。
乙酰乙酸脱羧酶（ADC）在丙酮丁醇梭菌的溶剂生产中起关键作用。在引起酸化的生长阶段，酸积聚导致代谢转移到溶剂生产。在这一阶段，酸被重新吸收和代谢，生成丙酮、丁醇和乙醇。
酶的初步纯化和结晶表明，赖氨酸残基与活性位点有关。所述酶是一种由单一类型亚单元的12个拷贝组成的大型复合物。
丙酮丁醇梭菌ATCC 824的酶已被纯化且编码它的adc基因被克隆。该酶也已从相关的菌株丙酮丁醇梭菌DSM 792被纯化且基因被克隆和测序。脱羧反应通过形成希夫碱（Schiff base）中间体进行。
ADC是酸吸收中的关键酶，有效的拉动在乙酰乙酸形成方向上的CoA-转移酶反应。
在具体的实施方式中，所述酶将乙酰乙酸转化为丙酮。在一些实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶来自梭菌亚种。在一些实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶来自丙酮丁醇梭菌。在一些实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶来自拜氏梭菌。在一些实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶来自解纤维梭菌。在一些实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶来自多粘芽孢杆菌。在一些实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶来自青紫色素杆菌。在一些实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶来自恶臭假单胞菌。在另一种实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶由adc基因编码。
在一些实施方式中，催化乙酰乙酸转化为丙酮的酶是具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化乙酰乙酸转化为丙酮的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙酰乙酸转化为丙酮的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶由从选自梭菌属、芽孢杆菌属、色素杆菌属和假单胞菌属的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶的核酸分子从选自丙酮丁醇梭菌、拜氏梭菌、解纤维梭菌、多粘芽孢杆菌、青紫色素杆菌和恶臭假单胞菌的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有乙酰乙酸脱羧酶活性酶的酶的核酸分子是adc，或其同系物。在进一步的实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶包含选自SEQ ID NO:117和120的氨基酸序列。在又一种实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶由选自SEQ ID NO: 115、116、118以及119的核酸序列编码。
醇脱氢酶（EC 1.1.1.-）
本公开内容描述可催化伯醇或仲醇可逆地分别氧化为醛或酮的酶。在一种实施方式中，所述酶是仲醇脱氢酶（S-ADH）并催化酮如丙酮还原为仲醇如2-丙醇（异丙醇）。
在一些实施方式中，S-ADH是来自伯克霍尔德氏菌属。在一些实施方式中，S-ADH是来自伯克霍尔德氏菌AIU 652。在一些实施方式中，S-ADH是来自产碱杆菌属。在一些实施方式中，S-ADH是来自真养产碱杆菌。在一些实施方式中，S-ADH是来自梭菌属。在一些实施方式中，S-ADH是来自拉氏梭菌。在一些实施方式中，S-ADH是来自拜氏梭菌。在一些实施方式中，S-ADH是来自嗜热厌氧杆菌属。在一些实施方式中，S-ADH是来自布氏嗜热厌氧杆菌。在一些实施方式中，S-ADH是来自嗜热厌氧乙醇杆菌（嗜热硫化氢梭菌）。在一些实施方式中，S-ADH由adhB基因编码。在一些实施方式中，S-ADH是来自锥虫植体吸虫（trypanosomatid Phytomonas sp）。在一些实施方式中，S-ADH是来自红球菌属。在一些实施方式中，S-ADH是来自赤红球菌。在一些实施方式中，S-ADH是来自发光甲烷杆菌。在一些实施方式中，S-ADH是来自产甲烷古菌泥游产甲烷菌。在一些实施方式中，S-ADH是来自寄生原生动物溶组织内阿米巴（EhAdh1）。在一些实施方式中，S-ADH是来自寄生原生动物胎儿三毛滴虫。在一些实施方式中，S-ADH是来自人类寄生虫阴道毛滴虫。
在一些实施方式中，S-ADH从同族关系预测并可来自油藏嗜热厌氧杆菌、藤黄微球菌、阿尔巴拟诺卡菌、Mycobacterium hassiacum、猪螺杆菌、白色念珠菌、近平滑念珠菌、Candida orthopsilosis、Candida metapsilosis、Grosmannia clavigera和Scheffersomyces stipitis。
在一些实施方式中，所述重组微生物可包含编码催化丙酮转化为异丙醇的酶的至少一种核酸分子。在一种实施方式中，催化丙酮转化为异丙醇的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化丙酮转化为异丙醇的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在一种实施方式中，催化丙酮转化为异丙醇的酶是仲醇脱氢酶（S-ADH）。在另一种实施方式中，具有仲醇脱氢酶活性的酶由从选自伯克霍尔德氏菌属、产碱杆菌属、梭菌属、嗜热厌氧杆菌属、植物单胞菌属、红球菌属、甲烷杆菌属、产甲烷菌属、内阿米巴属、毛滴虫属，和三毛滴虫属的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有仲醇脱氢酶活性的酶的核酸分子从选自伯克霍尔德氏菌AIU 652、真养产碱杆菌、拉氏梭菌、拜氏梭菌、Clostridium carboxidivorans、布氏嗜热厌氧杆菌、嗜热厌氧乙醇杆菌、嗜热硫化氢梭菌(Clostridium thermohydrosulfuricum))、赤红球菌、发光甲烷杆菌、产甲烷古菌泥游产甲烷菌、寄生原生动物溶组织内阿米巴、寄生原生动物胎儿三毛滴虫和人类寄生虫阴道毛滴虫的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有仲醇脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子是adh、adhB、EhAdh1，或其同系物。在一些实施方式中，预测S-ADH来自同系物，可获自油藏嗜热厌氧杆菌、藤黄微球菌、阿尔巴拟诺卡菌、Mycobacterium hassiacum、猪螺杆菌、白色念珠菌、近平滑念珠菌)、Candida orthopsilosis、Candida metapsilosis、Grosmannia clavigera和Scheffersomyces stipitis。在进一步的实施方式中，具有仲醇脱氢酶活性的酶包含选自SEQ ID NO:174和176的氨基酸序列。在又一种实施方式中，乙醇脱氢酶由选自SEQ ID NO: 172、173以及175的核酸序列编码。
D-木酮糖1-激酶（EC 2.7.1.-）
本公开内容描述可催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的酶。在一些实施方式中，转化可由人酮己糖激酶C（khk-C），也称为果糖激酶催化。
酮己糖激酶，或果糖激酶，将果糖磷酸化果糖-1-磷酸。该酶参与果糖代谢，这是碳水化合物代谢的一部分。它存在于肝、肠和肾皮质中。
在人肝中，纯化的果糖激酶，当与醛缩酶偶合时，已被发现有助于一种从木糖醇生产草酸的替代机制。在偶联序列中，果糖激酶和醛缩酶产生乙醇醛，一种从D-木酮糖经由D-木酮糖1-磷酸至草酸的前体。
在具体的实施方式中，所述酶将D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸。在一些实施方式中，D-木酮糖1-激酶是酮己糖激酶C。在一些实施方式中，酮己糖激酶C来自人。在一些实施方式中，人酮己糖激酶C由khk-C基因编码。
在一种实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的酶是具有D-木酮糖1-激酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，具有D-木酮糖1-激酶活性的酶由获自人的核酸分子编码。在一种实施方式中，人D-木酮糖1-激酶是酮己糖激酶C。在一些实施方式中，编码人酮己糖激酶C的核酸分子是khk-C，或其同系物。在另一种实施方式中，编码具有D-木酮糖1-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQ ID NO: 123中列出的氨基酸序列。在进一步的实施方式中，编码具有D-木酮糖1-激酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 121和122的核酸序列编码。
D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶
本公开内容描述可催化D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和DHAP的酶。在一些实施方式中，转化可由人醛缩酶B催化，该酶也称为果糖-双磷酸醛缩酶B或肝-型醛缩酶。
醛缩酶B是I类果糖1,6-二磷酸醛缩酶（EC 4.1.2.13）的3个同功酶（A、B和C）之一，并在糖酵解和糖异生过程中起关键作用。一般的果糖1,6-二磷酸醛缩酶催化可逆地将果糖1,6-二磷酸（FBP）分解为甘油醛3-磷酸和二羟基丙酮磷酸（DHAP）以及可逆地将果糖1-磷酸（F1P）分解为甘油醛和二羟基丙酮磷酸。在哺乳动物中，醛缩酶B优先在肝中表达，而醛缩酶A在肌肉和红细胞中表达，醛缩酶C在脑中表达。同工酶结构中的微小差异导致对于两种底物分子的不同的活性：FBP和果糖1-磷酸。醛缩酶B未表现出偏好，因此催化了两种反应，而醛缩酶A和C更偏好FBP。
醛缩酶B是一种由四个亚基组成的同四聚体酶。每个亚单元具有36 kDa的分子量并含有8-股α/β桶状物（barrel），其包住赖氨酸229（形成对催化关键的氨基酸的席夫碱）。
在具体的实施方式中，所述酶将D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和DHAP。在一些实施方式中，D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶是醛缩酶B。在一些实施方式中，醛缩酶B是来自人。在一些实施方式中，人醛缩酶B由ALDOB基因编码。
在一种实施方式中，在一种实施方式中，催化D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的酶是D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶。在进一步的实施方式中，催化D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶是由获自人的核酸分子编码的D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶。在一种实施方式中，人D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶是醛缩酶B。在一些实施方式中，编码人醛缩酶B的核酸分子是ALDOB，或其同系物。在一些实施方式中，编码D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的一种或多种核酸分子包含SEQ ID NO:126中列出的氨基酸序列。在进一步的实施方式中，编码D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的一种或多种核酸分子由选自SEQ ID NO: 124和125的核酸序列编码。
D-木糖异构酶（EC 5.3.1.5）
本公开内容描述可催化以下可逆反应的酶：
D-吡喃木糖⇄ D-木酮糖
D-木糖异构酶也可称为木糖异构酶或D-木糖酸内酯醇-异构酶。
因此，在一些实施方式中，本公开内容提供在木糖降解中起作用的酶。
木糖异构酶催化D-木糖的代谢中的第一反应。
两个保守的组氨酸残基，H101和H271，显示出是对催化活性至关重要的。两种保守的色氨酸残基（W49和W188）的荧光在木糖结合期间被猝灭，而W49显示出是对催化活性重要的。Mg2+、Mn2+或Co2+的存在防止酶避免受热变性的影响。
亚单元组合物尚未在实验中得到证实。
在具体的实施方式中，所述酶将D-木糖转化为D-木酮糖。在一些实施方式中，D-木糖异构酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，D-木糖异构酶由xylA基因编码。
在一些实施方式中，产生MEG和醇的重组微生物包含编码D-木糖异构酶的基因中缺失、插入或功能丢失突变，以防止D-木糖转化为D-木酮糖，并代之以将反应转向使D-木糖转化为D-木糖酸。
在一种实施方式中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶是具有D-木糖异构酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶是由获自大肠杆菌的核酸分子编码的具有D-木糖异构酶活性的酶。在另一种实施方式中，具有木糖异构酶活性的酶由从Pyromyces sp.获得的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有D-木糖异构酶活性的酶的核酸分子是xylA，或其同系物。在又一种实施方式中，一种或多种编码具有木糖异构酶活性的酶的核酸分子包含选自SEQ ID NO:163和190的氨基酸序列。在进一步的实施方式中，一种或多种编码具有木糖异构酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 161、162以及189的核酸序列编码。
在一些实施方式中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶是D-木糖异构酶。在一些实施方案中，D-木糖异构酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，D-木糖异构酶由xylA基因或其同系物编码。在一些实施方式中，生产MEG和异丙醇的重组微生物包含在编码D-木糖异构酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变，以防止D-木糖转化为D-木酮糖，并代之以将反应转向使D-木糖转化为D-木糖酸。
D-木酮糖-5-激酶/木酮糖激酶
本公开内容描述可催化以下反应的酶：
D-木酮糖+ ATP → D-木酮糖5-磷酸+ ADP + H+（EC 2.7.1.17）
ATP + 1-脱氧-D-木酮糖→ 1-脱氧-D-木酮糖5-磷酸+ ADP + H+（EC 2.7.1.-）
D-木酮糖-5-激酶也可称为木酮糖激酶（xylulose kinase）或木酮糖激酶（xylulokinase）。
木酮糖激酶催化在木糖降解路径中第二步骤的D-木酮糖的磷酸化，产生D-木酮糖-5-磷酸，一种磷酸戊糖路径的中间体。
在底物的不存在下，木酮糖激酶具有弱的ATP酶活性。木酮糖激酶也可催化1-脱氧-D-木酮糖的磷酸化。这将允许一种生成1-脱氧-D-木酮糖5-磷酸的潜在的回收途径，用于类萜、硫胺和吡哆醛的生物合成。1-脱氧-D-木酮糖的磷酸化速率是D-木酮糖的磷酸化速率的1/32。
已研究细菌酶的动力机制，提出一种占优势的有序的反应机制。所述酶在底物和ATP结合时经受显著的构象变化。两种保守的天冬氨酸残基，D6和D233，被发现对催化活性是重要的，并提出了催化机制。
载脂蛋白形式和结合于D-木酮糖的细菌木酮糖激酶的晶体结构已分别以2.7和2.1 Å的分辨率确定。
在具体的实施方式中，所述酶将D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶由xylB基因编码。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶来自酿酒酵母。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶由XKS1基因编码。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶来自树干毕赤酵母。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶由XYL3基因编码。
在一些实施方式中，产生MEG和醇的重组微生物包含编码D-木酮糖-5-激酶的基因中缺失、插入或功能丢失突变，以防止D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸，而代之以将反应转向使D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸。
木糖脱氢酶
本公开内容描述可催化以下反应的酶：
醛基-D-木糖+ NAD+ + H2O → D-木糖酸+ NADH + 2 H+
α-D-吡喃木糖+ NAD+ ⇄ D-木糖酸内酯+ NADH + H+（未指明可逆性, EC 1.1.1.175）
木糖脱氢酶也可称为D-木糖脱氢酶、D-木糖1-脱氢酶、（NAD+）-连接的D-木糖脱氢酶、NAD+-D-木糖脱氢酶、D-木糖:NAD+ 1-氧化还原酶。
D-木糖脱氢酶催化NAD+-依赖的D-木糖氧化为D-木糖酸内酯。这是氧化、非磷酸化途径中的第一反应，用于D-木糖在新月柄杆菌中的降解。这种路径类似于巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense）的L-阿拉伯糖降解路径。新月柄杆菌（C. crescentus）酶的氨基酸序列与来自古生菌（archaeon）死海盐盒菌的木糖脱氢酶，或巴西固氮螺菌的L-阿拉伯糖1-脱氢酶的氨基酸序列无关。
D-木糖是用于来自新月柄杆菌的重组D-木糖脱氢酶的优选底物。该酶可使用L-阿拉伯糖，但它是一种较差的底物。关于L-阿拉伯糖的Km是166 mM。其它底物如D-阿拉伯糖、L-木糖、D-核糖、D-半乳糖、D-葡萄糖和D-葡萄糖-6-磷酸在测定中显示出很少或没有活性，如通过NADH产生所测量的。新月柄杆菌D-木糖脱氢酶可将D-木糖直接转化为D-木糖酸。
来自新月柄杆菌的部分地、天生的D-木糖脱氢酶具有对D-木糖的70 μM的Km。这个值低于对于重组、His-标记的酶的760 μM的Km。
在一些实施方式中，D-木糖脱氢酶来自嗜盐古细菌沃氏富盐菌。沃氏富盐菌D-木糖脱氢酶催化嗜盐古细菌沃氏富盐菌的氧化木糖降解路径的第一反应。沃氏富盐菌（H. volcanii）D-木糖脱氢酶显示出与从死海盐盒菌功能鉴定的木糖脱氢酶的59%氨基酸序列同一性和与嗜冷嗜盐菌的直向同源的56%同一性，但与来自新月柄杆菌CB15的细菌NAD+-依赖性木糖脱氢酶仅有11%的同一性。
在具体的实施方式中，所述酶将D-木糖转化为D-木糖酸内酯。在一些实施方式中，D-木糖脱氢酶来自新月柄杆菌。在一些实施方式中，D-木糖脱氢酶由xylB基因编码。在一些实施方式中，D-木糖脱氢酶来自沃氏富盐菌。在一些实施方式中，D-木糖脱氢酶来自死海盐盒菌。在一些实施方式中，D-木糖脱氢酶来自嗜冷嗜盐菌。在一些实施方式中，D-木糖脱氢酶由xdh基因编码。
在一种实施方式中，催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的酶是具有D-木糖脱氢酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖脱氢酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自茎菌属（柄杆菌属）、盐盒菌属、富盐菌属、嗜盐菌属以及木霉属（木霉属）。在一些实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自新月柄杆菌、死海盐盒菌、沃氏富盐菌、嗜冷嗜盐菌以及里氏木霉。在一些实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的核酸分子选自xylB、xdh（HVO_B0028）、xyd1，或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQ ID NO: 129、131以及133的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQ ID NO: 127、128、130以及132的核酸序列编码。
木糖酸内酯酶（3.1.1.68）
本公开内容描述可催化以下反应的酶：
D-木糖-1,4-内酯+ H2O ⇄ D-木糖酸
这种酶属于水解酶家族，尤其是作用于羧酸酯键的那些。这种酶参与戊糖和葡萄糖醛酸的相互转换。
木糖酸内酯酶也可称为D-木糖酸内酯酶、木糖-1,4-内酯酶、木糖-γ-内酯酶或D-木糖-1,4-内酯内酯水解酶（lactone lactonohydrolase）。
在具体的实施方式中，所述酶将D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸。在一些实施方式中，D-木糖酸内酯酶来自富盐菌属。在一些实施方式中，D-木糖酸内酯酶来自沃氏富盐菌。在一些实施方式中，D-木糖酸内酯酶来自吉氏富盐菌。在一些实施方式中，D-木糖酸内酯酶来自新月柄杆菌。在一些实施方式中，D-木糖酸内酯酶由xylC基因编码。
在一种实施方式中，催化D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的酶是具有木糖酸内酯酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖酸内酯酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自柄杆菌属和富盐菌属 。在一些实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自新月柄杆菌、沃氏富盐菌以及吉氏富盐菌. 在一些实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的核酸分子是xylC或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQ ID NO: 135中列出的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQ ID NO: 134中列出的核酸序列编码。
木糖酸脱水酶（EC 4.2.1.82）
本公开内容描述可催化以下反应的酶：
D-木糖酸 ⇄ 2-酮-3-脱氧-D-木糖酸+ H2O
这种酶属于裂解酶家族，特别是水解酶，其裂解碳-氧键。这种酶参与戊糖和葡萄糖醛酸的相互转换。
木糖酸脱水酶也可称为D-木糖酸水解酶、D-木糖-醛糖酸脱水酶或D-木糖酸脱水酶。
在具体的实施方式中，所述酶将D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-D-木糖酸。在一些实施方式中，木糖酸脱水酶来自新月柄杆菌。在一些实施方式中，木糖酸脱水酶由xylD基因编码。在一些实施方式中，木糖酸脱水酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，木糖酸脱水酶由yjhG基因编码。在一些实施方式中，木糖酸脱水酶由yagF基因编码。在一些实施方式中，木糖酸脱水酶来自沃氏富盐菌。在一些实施方式中，木糖酸脱水酶由xad基因编码。在一些实施方式中，木糖酸脱水酶来自硫磺矿硫叶菌。
在一种实施方式中，催化D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的酶是木糖酸脱水酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖酸脱水酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自柄杆菌属、富盐菌属、硫化叶菌属以及大肠杆菌。在一些实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自新月柄杆菌、沃氏富盐菌、大肠杆菌以及硫矿硫化叶菌.在一些实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的核酸分子选自xylD、yjhG、yagF、xad，或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQ ID NO: 137、140以及143的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自136、138、139、141以及142的核酸序列编码。
2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶（4.1.2.28）
本公开内容描述可催化以下反应的酶：
2-脱氢-3-脱氧-D-戊糖酸⇄乙醇醛+丙酮酸（未指明可逆性）
这种酶属于裂解酶家族，特别是醛-裂解酶，其裂解碳-碳键。这种酶参与戊糖和葡萄糖醛酸的相互转换。
2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶也可称为2-脱氢-3-脱氧-D-戊糖酸乙醇醛-裂解酶（丙酮酸-形成）、2-脱氢-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶、3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶，和2-脱氢-3-脱氧-D-戊糖酸乙醇醛-裂解酶。
YjhH似乎是2-脱氢-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶。遗传证据表明YagE也可用作2-脱氢-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶。yagE是前噬菌体CP4-6的部分。
yjhH yagE双突变体不能使用D-木糖酸作为碳的唯一来源，粗细胞提取物 不包含2-脱氢-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性。两个表型都通过在质粒上提供yjhH来补充。
ArcA在厌缺氧生活下似乎激活yjhH基因表达。两种假定的ArcA结合位点被确定在这种基因的211和597 bp上游，但其启动子上游尚未得到确认。
YagE的结晶结构提示蛋白是同四聚体。在丙酮酸和2-酮-3-脱氧半乳糖酸的存在下，YagE的共晶体结构已经得到解析。
在具体的实施方式中，酶将2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸。在一些实施方式中，2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶来自假单胞菌属。在一些实施方式中，2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶由yjhH基因编码。在一些实施方式中，2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶由yagE基因编码。
在一种实施方式中，催化2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的酶是具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自假单孢菌属和大肠杆菌。在一些实施方式中，编码具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶的核酸分子选自yjhH、yagE，或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQ ID NO: 146和149的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自144、145、147以及148的核酸序列编码。
乙醇醛脱氢酶（1.2.1.21）
本公开内容描述可催化以下反应的酶：
乙醇醛+ NAD+ + H2O ⇄ 乙醇酸+ NADH + 2 H+
这种酶属于氧化还原酶家族，特别是作用于具有NAD+或NADP+作为受体的供体的醛或氧代基团的那些。这种酶参与乙醛酸和双羧酸代谢。
乙醇醛脱氢酶也可称为乙醇醛:NAD+氧化还原酶或乙二醇醛脱氢酶。
在大肠杆菌中，醛脱氢酶A（AldA）是一种对小α-羟醛底物具有较广泛底物特异性的酶。因此它被用于多种代谢途径。
L-岩藻糖和L-鼠李糖通过平行途径代谢，其在相应的醛缩酶反应产生相同的产物后聚集：二羟基-丙酮磷酸和L-乳醛。以有氧的方式，醛脱氢酶A将L-乳醛氧化为L-乳酸。
在利用相同酶的平行途径中，D-阿拉伯糖和L-木糖可被代谢为二羟基-丙酮磷酸和乙醇醛，其通过醛脱氢酶A被氧化为乙醇酸。
单独酶和三元和二元配合物的晶体结构已经得到解析。
醛脱氢酶A只有在有氧条件下才存在且最易被岩藻糖、鼠李糖或谷氨酸的存在所诱导。酶被NADH抑制，其可通过丙二醇氧化还原酶，用作一种开关，使乳醛氧化转变为其还原形式。AldA在短期适应葡萄糖限制的过程中上调。
基于序列相似性，AldA被预测为琥珀酸-半醛脱氢酶。
已调查aldA表达的调节。所述基因受分解代谢物抑制，在厌氧条件下经由ArcA的抑制，和碳源的诱导作用的调节。
在具体的实施方式中，所述酶将乙醇醛转化为乙醇酸。在一些实施方式中，乙醇醛脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，乙醇醛脱氢酶由aldA基因编码。
在一些实施方式中，产生MEG和醇的重组微生物包含编码乙醇醛脱氢酶的基因中缺失、插入或功能丢失突变，以防止从乙醇醛产生乙醇酸，而代之以将反应转向使乙醇醛转化为MEG。
乳酸脱氢酶（1.1.1.28）
本公开内容描述可催化以下反应的酶：
（R）-乳酸+ NAD+ ←丙酮酸+ NADH + H+
乳酸脱氢酶（LDH）是在几乎所有的活细胞例如动物、植物和原核生物中发现的酶，LDH催化乳酸转化为丙酮酸并返回，如同它将NADH转化为NAD+并返回。脱氢酶是将氢化物从一个分子转移到另一个分子的酶。
LDH以4类不同的酶存在。最常见的一种是NAD（P）-依赖的L-乳酸脱氢酶。其它LDHs作用于D-乳酸和/或依赖于细胞色素c：D-乳酸脱氢酶（细胞色素）和L-乳酸脱氢酶（细胞色素）。
LDH具有重要的医学意义，因为它广泛存在于人体组织，如血细胞和心脏肌肉中。因为它在组织损伤期间释放，它是常见损伤和疾病如心脏衰竭的标志。
乳酸脱氢酶（Lactate dehydrogenase）也可称为乳酸脱氢酶（lactic aciddehydrogenase）、（R）-乳酸:NAD+氧化还原酶或D-乳酸脱氢酶—促发酵的。
在大肠杆菌中、乳酸脱氢酶（LdhA）是可溶性NAD-连接的乳酸脱氢酶（LDH），其特别用于生产D-乳酸。LdhA是同四聚体并在pH值较高的条件下显示正同向协作性。
大肠杆菌含有两种其它乳酸脱氢酶： D-乳酸脱氢酶和L-乳酸脱氢酶。二者均为乳酸上需氧生长所需的膜-相关的黄素蛋白。
LdhA在有氧条件下存在，但当大肠杆菌在厌氧条件、酸性pH下，在各种糖上生长时，就会被诱导。与大多数与厌氧呼吸有关的基因不同，ldhA不被Fnr激活；相反，ArcAB系统和几个与控制碳水化合物代谢有关的基因（csrAB和mlc）似乎调节表达。ldhA的表达受到转录调节因子ArcA的负面影响。ldhA属于σ32调节子。
ldhA基因是代谢工程中常见的突变靶点，最常见的是消除不良发酵副产物的产生，但还特别地生产D-乳酸。
在具体的实施方式中，所述酶将丙酮酸转化为乳酸。在一些实施方式中，乳酸脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，乳酸脱氢酶由ldhA基因编码。
在一些实施方式中，产生MEG和醇的重组微生物包含编码乳酸脱氢酶的基因中缺失、插入或功能丢失突变，以防止从丙酮酸产生乳酸，而代之以转向产生醇的反应。
木糖还原酶或醛糖还原酶（EC 1.1.1.21）
本公开内容描述可催化以下反应的酶：
α-D-木糖+ NADPH + H+ ⇄ 木糖醇+ NADP
糖醛（alditol）+ NAD（P）+ ⇄ NAD（P）H +醛糖
醛糖还原酶也可称为糖醛:NAD（P）+ 1-氧化还原酶，多羟基化合物脱氢酶或醛还原酶。
醛糖还原酶是细胞溶质的氧化还原酶，其催化各种醛和羰基的还原，包括单糖。
醛糖还原酶可被认为是醛-酮还原酶超家族的原型酶。该酶包含315个氨基酸残基并折叠成一个由8条平行的β股组成的β/α-桶状结构基序。相邻的股由8条以反平行于β片延伸的外围α-螺旋段连接。催化的活性位点位于桶的核心。NADPH辅因子位于β/α桶的顶部，把烟酰胺环投射在桶的中心并使焦磷酸横跨桶嘴。
在醛还原方向上的醛糖还原酶的反应机理遵循一个顺序有序的路径，其中NADPH结合在一起，接着是底物。NADPH的结合诱导包括表面环（残基213-217）的绞盘样运动的构象变化（酶•NADPH –> 酶*•NADPH），以致以类似于安全带的方式覆盖一部分NADPH。醇产品通过NADPH的pro-R氢化物转移到底物的羰基碳表面上形成。醇产物释放后，另一个构象变化发生（E*•NAD（P）+ –> E•NAD（P）+）以释放NADP+。动力研究已表明，允许NADP+释放的这种环的重新定向似乎代表在醛还原方向上的速率限制步骤。因为辅酶释放的速率限制催化的速率，可以见到稳定辅酶结合的相互作用的微扰可具有对最大速度（Vmax）的巨大影响。
已显示D-木糖-发酵树干毕赤酵母和休哈塔假丝酵母产生一种与NADPH和NADH二者一起为活性的单醛糖还原酶（ALR）。其它酵母如嗜鞣管囊酵母和热带假丝酵母（C. tropicalis）合成多种形式的具有不同辅酶特异性的ALR。明显的双辅酶特异性将树干毕赤酵母（P. stipitis）和休哈塔假丝酵母（C. shehatae）酶与迄今为止从哺乳动物或微生物来源分离的大多数其它ALRs区分开来。酵母纤细假丝酵母CBS 4435在D-木糖上生长期间产生可比得上的NADH-和NADPH-连接的醛-还原活性。
在具体的实施方式中，所述酶将D-木糖转化为木糖醇。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶来自红褐肉座菌。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶由xyl1基因编码。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶来自酿酒酵母。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶由GRE3基因编码。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶来自嗜鞣管囊酵母。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶来自毕赤酵母属。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶来自树干毕赤酵母。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶是来自栎柱毕赤酵母。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶来自假丝酵母属（Candida sp）。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶来自休哈塔假丝酵母。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶来自纤细假丝酵母。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶来自热带假丝酵母。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶是来自黑曲霉。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶来自粗糙脉孢菌。在一些实施方式中，木糖还原酶或醛糖还原酶来自嗜乳酸隐球菌。
在一种实施方式中，催化D-木糖转化为木糖醇的酶是具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖转化为木糖醇的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖转化为木糖醇的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自肉座菌属（Hypocrea sp.）、Scheffersomyces sp.、酵母属、管囊酵母属（Pachysolen sp.）、毕赤酵母属（Pichia sp.）、假丝酵母属（Candida sp.）、曲霉属（Aspergillus sp.）、脉孢菌属（Neurospora sp.），和隐球菌属（Cryptococcus sp.）。在一些实施方式中，编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自红褐肉座菌（Hypocrea jecorina）、Scheffersomyces stipitis、酿酒酵母、嗜鞣管囊酵母（Pachysolen tannophilus）、树干毕赤酵母（Pichia stipitis）、栎柱毕赤酵母（Pichia quercuum）、休哈塔假丝酵母（Candida shehatae）、纤细假丝酵母（Candida tenuis）、热带假丝酵母（Candida tropicalis）、黑曲霉（Aspergillus niger）、粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）和嗜乳酸隐球菌（Cryptococcus lactativorus）。在一些实施方式中，编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子是xyl1、GRE3，或其同系物。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子包含选自SEQ ID NO: 152和155的氨基酸序列。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 150、151、153以及154的核酸序列编码。
木糖醇脱氢酶（1.1.1.9）
本公开内容描述可催化以下反应的酶：
木糖醇+ NAD+ ⇄ D-木酮糖+ NADH + H+
木糖醇脱氢酶也可称为D-木酮糖还原酶、NAD+-依赖性木糖醇脱氢酶、赤藓糖醇脱氢酶、2,3-顺式-多元醇（DPN）脱氢酶（C3-5）、戊糖醇-DPN脱氢酶、木糖醇-2-脱氢酶或木糖醇:NAD+ 2-氧化还原酶（D-木酮糖-形成）。
木糖醇脱氢酶（XDH）是负责将木糖同化到真核生物代谢中的几种酶之一并且可用于农业副产品中含有的木糖的发酵来生产乙醇。对于高流量速率的有效的木糖利用，共底物（cosubstrates）应该在NAD+-特异性的XDH和NADPH-偏好的木糖还原酶（在该路径中的另一种酶）之间循环利用。
在具体的实施方式中，所述酶将木糖醇转化为D-木酮糖。在一些实施方式中，木糖醇脱氢酶是来自酵母。在一些实施方式中，木糖醇脱氢酶是来自毕赤酵母属、酵母属、葡萄糖杆菌属、产半乳糖假丝酵母属、脉孢菌属或沙雷菌属。在一些实施方式中，木糖醇脱氢酶是来自树干毕赤酵母、酿酒酵母、氧化葡萄糖杆菌、代谢木糖产半乳糖假丝酵母、粗糙脉孢菌或粘质沙雷氏菌。在一些实施方式中，木糖醇脱氢酶由xyl2或xdh1编码。
在一种实施方式中，催化木糖醇转化为D-木酮糖的酶是具有木糖醇脱氢酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化木糖醇转化为D-木酮糖的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化木糖醇转化为D-木酮糖的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖醇脱氢酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自Scheffersomyces sp.、木霉属（Trichodermasp.）、毕赤酵母属、酵母属、葡萄糖杆菌属（Gluconobacter sp.）、产半乳糖假丝酵母属（Galactocandida sp.）、脉孢菌属，和沙雷氏菌属（Serratia sp.）。在一些实施方式中，编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自Scheffersomyces stipitis、里氏木霉（里氏木霉）、树干毕赤酵母（Pichia stipitis）、酿酒酵母、氧化葡萄糖杆菌（Gluconobacter oxydans）、代谢木糖产半乳糖假丝酵母（Galactocandida mastotermitis）、粗糙脉孢菌和粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子是xyl2、xdh1，或其同系物。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子包含选自SEQ IDNO: 158和160的氨基酸序列。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 156、157和159的核酸序列编码。
碱性磷酸酶（EC 3.1.3.1）
碱性磷酸酶是负责从许多类型的分子，包括核苷酸、蛋白，和生物碱除去磷酸基团的水解酶。如名称所暗示的，碱性磷酸酶在碱性环境中是最有效的。它有时被用作碱性磷酸酶（basic phosphatase）的同义词。
酿酒酵母Pho13碱性磷酸酶是具有60 kDa的分子量并在pH 8.2具有水解对-硝基苯基磷酸的最大活性的单体蛋白，其对Mg2+离子具有强烈的依赖性和3.6 x 10（-5）M的表观米氏常数（apparent Km）。除磷酸化组蛋白II-A和酪蛋白外，没有其它的测试的底物以任何明显的速度水解。这些数据提示对-硝基苯基磷酸-特异性磷酸酶的生理作用可包括参与可逆蛋白磷酸化。
在具体的实施方式中，所述酶将D-木酮糖-5-磷酸转化为D-木酮糖。在一些实施方式中，碱性磷酸酶来自酵母。在一些实施方式中，碱性磷酸酶来自酵母属。在一些实施方式中，碱性磷酸酶来自酿酒酵母。在一些实施方式中，碱性磷酸酶由PHO13基因编码。
在一些实施方式中，产生MEG和醇的重组微生物包含编码碱性磷酸酶的基因中缺失、插入或功能丢失突变，以防止D-木酮糖-5-磷酸转化为D-木酮糖。
使用重组微生物生产一种或多种伯烯
如上所述，一方面，本公开内容涉及一种重组微生物，所述重组微生物能够从一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生一种或多种伯烯，各伯烯具有结构B所示的结构，各伯醇或仲醇具有结构A所示的结构，
其中R1 = CnH2n+1，1≤n≤11；R2 = CmH2m+1，0≤m≤10，n+m≤11；其中所述重组微生物表达编码一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶的一种或多种外源性核酸分子，所述芳樟醇脱水酶/异构酶催化一种或多种饱和的伯醇或仲醇转化为一种或多种相应的伯烯。
在一种实施方式中，所述重组微生物还表达编码一种或多种酶的一种或多种外源性或内源性核酸分子，所述一种或多种酶用于从可再生原料生产一种或多种饱和的伯醇或仲醇。
在一种实施方式中，所述相应的伯烯是丙烯，所述伯醇是1-丙醇。在另一种实施方式中，所述相应的伯烯是丙烯，所述仲醇是2-丙醇。在一些实施方式中，所述相应的伯烯是丁烯，所述伯醇是1-丁醇。在进一步的实施方式中，所述相应的伯烯是丁烯，所述仲醇是2-丁醇。
在一种实施方式中，一种或多种伯烯通过单个酶促步骤由一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生。在一些实施方式中，从一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产一种或多种相应的伯烯包括脱水步骤。在进一步的实施方式中，所述脱水步骤具有底物活化非依赖性。在更进一步的实施方式中，所述脱水步骤具有辅因子非依赖性。
在一种实施方式中，所述芳樟醇脱水酶/异构酶获自微生物，所述微生物选自解芳烃卡斯特兰尼氏菌物种。
在一些实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶的氨基酸序列与选自SEQ ID NO: 2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61以及63的氨基酸序列具有至少50%，优选至少60%，更优选至少70%，更优选至少75%，最优选至少80%，最优选至少85%，甚至更优选至少90%，甚至最优选至少95%的序列同一性。在一些实施方式中，编码芳樟醇脱水酶/异构酶的核酸序列与选自SEQ ID NO: 1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60以及62的核酸序列具有至少50%，优选至少60%，更优选至少70%，更优选至少75%，最优选至少80%，最优选至少85%，甚至更优选至少90%，甚至最优选至少95%的序列同一性。
在一些实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶包含选自SEQ ID NO: 2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61以及63的氨基酸序列。在一些实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶由选自SEQ ID NO: 1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60以及62的核酸序列编码。在进一步的实施方式中，所述芳樟醇脱水酶/异构酶是LinD。在一些实施方式中，所述芳樟醇脱水酶/异构酶不包含选自SEQ ID NO: 64、65、66、67以及68的氨基酸序列。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的D-塔格糖3-差向异构酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的D-核酮糖激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙醇醛转化为一乙二醇（MEG）的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（h）编码催化获自（g）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的酶是具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自假单胞菌属（Pseudomonas sp.）、中生根瘤菌属（Mesorhizobium sp.）和红细菌属（Rhodobacter sp.）。在一些实施方式中，编码具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶的核酸分子从选自菊苣假单胞菌（Pseudomonas cichorii）、假单胞菌菌种ST-24、百脉根中生根瘤菌（Mesorhizobium loti）和类球红细菌（Rhodobacter sphaeroides）的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶的核酸分子是dte、C1KKR1，或其同系物。在一些实施方式中，一种或多种核酸分子是FJ851309.1或其同系物。在进一步的实施方式中，具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶包含选自SEQ ID NO: 71和73的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶由选自SEQ ID NO: 69、70和72的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的酶是具有D-核酮糖激酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有D-核酮糖激酶活性的酶由获自大肠杆菌的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有D-核酮糖激酶活性的酶的核酸分子是fucK，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有D-核酮糖激酶活性的酶包含在SEQ ID NO:76中列出的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，具有D-核酮糖激酶活性的酶由选自SEQ ID NO: 74和75的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的酶是具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和DHAP的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和DHAP的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶由获自大肠杆菌的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶的核酸分子是fucA，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶包含在SEQ ID NO: 79中列出的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶由选自SEQ ID NO: 77和78的核酸序列编码。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的D-木酮糖1-激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙醇醛转化为一乙二醇（MEG）的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（g）编码催化获自（f）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的酶是具有D-木酮糖1-激酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，具有D-木酮糖1-激酶活性的酶由获自人的核酸分子编码。在一种实施方式中，人D-木酮糖1-激酶是酮己糖激酶C。在一些实施方式中，编码人酮己糖激酶C的核酸分子是khk-C，或其同系物。在另一种实施方式中，编码具有D-木酮糖1-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQ ID NO: 123中列出的氨基酸序列。在进一步的实施方式中，编码具有D-木酮糖1-激酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 121和122的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的酶是D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶。在进一步的实施方式中，催化D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶是由获自人的核酸分子编码的D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶。在一种实施方式中，人D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶是醛缩酶B。在一些实施方式中，编码人醛缩酶B的核酸分子是ALDOB，或其同系物。在一些实施方式中，编码D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的一种或多种核酸分子包含SEQ ID NO:126中列出的氨基酸序列。在进一步的实施方式中，编码D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的一种或多种核酸分子由选自SEQID NO: 124和125的核酸序列编码。
在一种实施方式中，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（b）在编码催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（c）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一些实施方式中，外源性D-木糖异构酶催化D-木糖转化为D-木酮糖。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的木糖脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的木糖酸内酯酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的木糖酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种外源性核酸分子；和/或
（i）编码催化获自（h）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的木糖脱氢酶的少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的木糖酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种外源性核酸分子；
（e）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种外源性核酸分子；和/或
（h）编码催化获自（g）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的酶是具有D-木糖脱氢酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖脱氢酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自茎菌属（柄杆菌属）、盐盒菌属、富盐菌属、嗜盐菌属以及木霉属（木霉属）。在一些实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自新月柄杆菌、死海盐盒菌、沃氏富盐菌、嗜冷嗜盐菌以及里氏木霉。在一些实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的核酸分子选自xylB、xdh（HVO_B0028）、xyd1，或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQ ID NO: 129、131以及133的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQ ID NO: 127、128、130以及132的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的酶是具有木糖酸内酯酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖酸内酯酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自柄杆菌属和富盐菌属 。在一些实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自新月柄杆菌、沃氏富盐菌以及吉氏富盐菌. 在一些实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的核酸分子是xylC或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQ ID NO: 135中列出的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQ ID NO: 134中列出的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的酶是木糖酸脱水酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖酸脱水酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自柄杆菌属、富盐菌属、硫化叶菌属以及大肠杆菌。在一些实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自新月柄杆菌、沃氏富盐菌、大肠杆菌以及硫矿硫化叶菌.在一些实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的核酸分子选自xylD、yjhG、yagF、xad，或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQ ID NO: 137、140以及143的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自136、138、139、141以及142的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的酶是具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自假单孢菌属以及大肠杆菌。在一些实施方式中，编码具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶的核酸分子选自yjhH、yagE，或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQ ID NO: 146和149的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自144、145、147以及148的核酸序列编码。
在一种实施方式中，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木糖转化为D-木酮糖的D-木糖异构酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（b）在编码催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（c）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够从外源性D-木糖和葡萄糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为木糖醇的木糖还原酶或醛糖还原酶的至少一种外源性核酸分子和编码催化木糖醇转化为D-木酮糖的木糖醇脱氢酶的至少一种外源性核酸分子；
（b）编码催化D-木糖转化为D-木酮糖的D-木糖异构酶的至少一种外源性核酸分子，
其中所述微生物还表达以下的一种或多种：
（c）编码催化获自（a）或（b）的D-木酮糖转化为D-核酮糖的D-塔格糖3-差向异构酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的D-核酮糖激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶或丙酮醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（i）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，催化D-木糖转化为木糖醇的酶是具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖转化为木糖醇的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖转化为木糖醇的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自肉座菌属（Hypocrea sp.）、Scheffersomyces sp.、酵母属、管囊酵母属（Pachysolen sp.）、毕赤酵母属（Pichia sp.）、假丝酵母属（Candida sp.）、曲霉属（Aspergillus sp.）、脉孢菌属（Neurospora sp.），和隐球菌属（Cryptococcus sp.）。在一些实施方式中，编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自红褐肉座菌（Hypocrea jecorina）、Scheffersomyces stipitis、酿酒酵母、嗜鞣管囊酵母（Pachysolen tannophilus）、树干毕赤酵母（Pichia stipitis）、栎柱毕赤酵母（Pichia quercuum）、休哈塔假丝酵母（Candida shehatae）、纤细假丝酵母（Candida tenuis）、热带假丝酵母（Candida tropicalis）、黑曲霉（Aspergillus niger）、粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）和嗜乳酸隐球菌（Cryptococcus lactativorus）。在一些实施方式中，编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子是xyl1、GRE3，或其同系物。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子包含选自SEQ ID NO: 152和155的氨基酸序列。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 150、151、153以及154的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化木糖醇转化为D-木酮糖的酶是具有木糖醇脱氢酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化木糖醇转化为D-木酮糖的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化木糖醇转化为D-木酮糖的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖醇脱氢酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自Scheffersomyces sp.、木霉属（Trichodermasp.）、毕赤酵母属、酵母属、葡萄糖杆菌属（Gluconobacter sp.）、产半乳糖假丝酵母属（Galactocandida sp.）、脉孢菌属，和沙雷氏菌属（Serratia sp.）。在一些实施方式中，编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自Scheffersomyces stipitis、里氏木霉（里氏木霉）、树干毕赤酵母（Pichia stipitis）、酿酒酵母、氧化葡萄糖杆菌（Gluconobacter oxydans）、代谢木糖产半乳糖假丝酵母（Galactocandida mastotermitis）、粗糙脉孢菌和粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子是xyl2、xdh1，或其同系物。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子包含选自SEQ IDNO: 158和160的氨基酸序列。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 156、157和159的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶是具有D-木糖异构酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶是由获自大肠杆菌的核酸分子编码的具有D-木糖异构酶活性的酶。在另一种实施方式中，具有木糖异构酶活性的酶由从Pyromyces sp.获得的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有D-木糖异构酶活性的酶的核酸分子是xylA，或其同系物。在又一种实施方式中，一种或多种编码具有木糖异构酶活性的酶的核酸分子包含选自SEQ ID NO:163和190的氨基酸序列。在进一步的实施方式中，一种或多种编码具有木糖异构酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 161、162以及189的核酸序列编码。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化D-木酮糖-5-磷酸转化为D-木酮糖的碱性磷酸酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在上述实施方式的任一种中，DHAP在微生物中通过内源性糖酵解途径转化为乙酰-CoA。
在上述实施方式的任一种中，催化乙醇醛转化为MEG的酶是具有乙醇醛还原酶或醛还原酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化乙醇醛转化为MEG的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙醇醛转化为MEG的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有乙醇醛还原酶或醛还原酶活性的酶由从选自大肠杆菌或酿酒酵母的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有乙醇醛还原酶或醛还原酶活性的酶的核酸分子选自fucO、yqhD、dkgA（yqhE）、dkgB（yafB）、yeaE、yghZ、gldA、GRE2，或其同系物。在另一种实施方式中，一种或多种核酸分子是yqhD。在一些实施方式中，yqhD包含G149E突变。在进一步的实施方式中，乙醇醛还原酶包含选自SEQID NO: 81、83、85、88、91、93、96、98 以及100的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，乙醇醛还原酶由选自SEQ ID NO: 80、82、84、86、87、89、90、92、94、95、97以及99的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的酶是具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶是具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶，其由从选自梭菌属、芽孢杆菌属、大肠杆菌、酵母属和海杆菌属的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶的核酸分子从选自丙酮丁醇梭菌、热解糖梭菌、蜡样芽孢杆菌、大肠杆菌、酿酒酵母和除烃海杆菌的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶的核酸分子是thlA、atoB和/或ERG10，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶包含选自SEQ ID NO:103、105以及108的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶由选自SEQ ID NO: 101、102、104、106以及107的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，催化乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的酶是具有乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶活性的酶。在一些实施方式中，具有转移酶活性的酶是具有乙酰-CoA:乙酰乙酸-CoA转移酶的酶。在进一步的实施方式中，催化乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶具有乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶活性的酶由一种或多种从选自梭菌属和大肠杆菌的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶活性的酶的核酸分子从丙酮丁醇梭菌获得。在一些实施方式中，编码具有乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶活性的酶的核酸分子从大肠杆菌获得。在一些实施方式中，编码乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶亚单元的核酸分子是atoA和atoD，或其同系物。在一些实施方式中，编码乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶亚单元的核酸分子是ctfA和ctfB，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有乙酰-CoA:乙酰乙酸-CoA转移酶活性或乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶活性的酶包含选自SEQ ID NO: 111、114、165、167、169以及171的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，具有乙酰-CoA:乙酰乙酸-CoA转移酶活性或乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶活性的酶由选自SEQ ID NO: 109、110、112、113、164、166、168以及170的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，催化乙酰乙酸转化为丙酮的酶是具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化乙酰乙酸转化为丙酮的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙酰乙酸转化为丙酮的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶由从选自梭菌属、芽孢杆菌属、色素杆菌属和假单胞菌属的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶的核酸分子从选自丙酮丁醇梭菌、拜氏梭菌、解纤维梭菌、多粘芽孢杆菌、青紫色素杆菌和恶臭假单胞菌的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有乙酰乙酸脱羧酶活性酶的酶的核酸分子是adc，或其同系物。在进一步的实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶包含选自SEQ ID NO:117和120的氨基酸序列。在又一种实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶由选自SEQ ID NO: 115、116、118以及119的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，所述重组微生物可包含编码催化丙酮转化为异丙醇的酶的至少一种核酸分子。在一种实施方式中，催化丙酮转化为异丙醇的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化丙酮转化为异丙醇的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在一种实施方式中，催化丙酮转化为异丙醇的酶是仲醇脱氢酶（S-ADH）。在另一种实施方式中，具有仲醇脱氢酶活性的酶由从选自伯克霍尔德氏菌属、产碱杆菌属、梭菌属、嗜热厌氧杆菌属、植物单胞菌属、红球菌属、甲烷杆菌属、产甲烷菌属、内阿米巴属、毛滴虫属，和三毛滴虫属的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有仲醇脱氢酶活性的酶的核酸分子从选自伯克霍尔德氏菌AIU 652、真养产碱杆菌、拉氏梭菌、拜氏梭菌、Clostridium carboxidivorans、布氏嗜热厌氧杆菌、嗜热厌氧乙醇杆菌、嗜热硫化氢梭菌(Clostridium thermohydrosulfuricum))、赤红球菌、发光甲烷杆菌、产甲烷古菌泥游产甲烷菌、寄生原生动物溶组织内阿米巴、寄生原生动物胎儿三毛滴虫和人类寄生虫阴道毛滴虫的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有仲醇脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子是adh、adhB、EhAdh1，或其同系物。在一些实施方式中，预测S-ADH来自同系物，可获自油藏嗜热厌氧杆菌、藤黄微球菌、阿尔巴拟诺卡菌、Mycobacterium hassiacum、猪螺杆菌、白色念珠菌、近平滑念珠菌)、Candida orthopsilosis、Candida metapsilosis、 Grosmannia clavigera和Scheffersomyces stipitis。在进一步的实施方式中，具有仲醇脱氢酶活性的酶包含选自SEQ ID NO:174和176的氨基酸序列。在又一种实施方式中，乙醇脱氢酶由选自SEQ ID NO: 172、173以及175的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的酶是D-木酮糖-5-激酶。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶由xylB基因或其同系物编码。在一些实施方式中，生产MEG和异丙醇的重组微生物在编码D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变，以防止D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸，并代之以将反应转向使D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸。
在上述实施方式的任一种中，催化乙醇醛转化为乙醇酸的酶是乙醇醛脱氢酶。在一些实施方式中，乙醇醛脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，乙醇醛脱氢酶由aldA基因或其同系物编码。在一些实施方式中，生产MEG和异丙醇的重组微生物在编码乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变，以防止乙醇醛转化为乙醇酸，并代之以将反应转向使乙醇醛转化为MEG。
在上述实施方式的任一种中，催化丙酮酸转化为乳酸的酶是乳酸脱氢酶。在具体实施方式中，此酶转化丙酮酸转化为乳酸。在一些实施方式中，乳酸脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，乳酸脱氢酶由ldhA基因或其同系物编码。在一些实施方式中，生产MEG和异丙醇的重组微生物在编码乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变，以防止乙醇醛转化为乙醇酸，并代之以将反应转向产生异丙醇。
在上述实施方式的任一种中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶是D-木糖异构酶。在一些实施方式中，D-木糖异构酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，D-木糖异构酶由xylA基因或其同系物编码。在一些实施方式中，生产MEG和异丙醇的重组微生物在编码D-木糖异构酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变，以防止D-木糖转化为D-木酮糖，并代之以将反应转向使D-木糖转化为D-木糖酸。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够生产异丙醇并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（d）编码催化获自（c）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够共生产正丙醇和异丙醇并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化二羟基丙酮磷酸（DHAP）转化为丙酮醛的丙酮醛合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为丙酮醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为乳醛的乙醛酸还原酶、丙酮醛脱氢酶或醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（b）的丙酮醇转化为1,2-丙二醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（c）的乳醛转化为1,2-丙二醇的醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（d）或（e）的1,2-丙二醇转化为丙醛的二醇脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的丙醛转化为正丙醇的脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸甲酸裂解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（j）编码催化获自（i）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（k）编码催化获自（j）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（l）编码催化获自（k）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中DHAP和丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化乳醛转化为乳酸的乙醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够共生产正丙醇和异丙醇并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够共生产异丙醇、丁醇以及乙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（d）的丙酮转化为异丙醇、（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含在编码催化丁酰磷酸转化为丁酸的丁酸激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述重组微生物能够生产异丁醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰乳酸的乙酰羟酸合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）乙酰乳酸转化为2,3-二羟基-异戊酸的乙酰羟酸异构还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2,3-二羟基-异戊酸转化为α-酮-异戊酸的二羟酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的α-酮-异戊酸转化为异丁醛的2-酮-酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（e）编码催化获自（d）的异丁醛转化为异丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化乙醛转化为乙醇的乙醇脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在又一方面，本公开内容提供了一种生成重组微生物的方法，如以上任何实施方式中所述，所述重组微生物由一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生一种或多种伯烯。
重组微生物
本公开内容提供可被工程改造以表达各种内源性或外源性酶的微生物。
在此描述的各个实施方式中，重组微生物是真核微生物。在一些实施方式中，真核微生物是酵母。在示例性实施方式中，酵母是选自耶氏酵母（Yarrowia）、假丝酵母（Candida）、酵母（Saccharomyces）、毕赤酵母（Pichia）、汉逊酵母（Hansenula）、克鲁维酵母（Kluyveromyces）、伊萨酵母（Issatchenkia）、结合酵母（Zygosaccharomyces）、德巴利氏酵母（Debaryomyces）、裂殖酵母（Schizosaccharomyces）、管囊酵母（Pachysolen）、隐球菌（Cryptococcus）、毛孢子菌（Trichosporon）、红酵母（Rhodotorula），和Myxozyma的属的成员。
在一些实施方式中，重组微生物是原核微生物。在示例性实施方式中，原核微生物是选自埃希氏菌、梭菌、发酵单孢菌（Zymomonas）、沙门氏菌、红球菌（Rhodococcus）、假单胞菌、芽孢杆菌、乳酸杆菌、肠球菌（Enterococcus）、产碱菌（Alcaligenes）、克雷伯氏菌、类芽孢杆菌（Paenibacillus）、节杆菌（Arthrobacter）、棒杆菌，和短杆菌（Brevibacterium）的属的成员。
在一些实施方式中，所述重组微生物用于生产本文揭示的一种或多种伯烯。在一些实施方式中，所述重组微生物用于生产一种或多种饱和的伯醇或仲醇，所述一种或多种饱和的伯醇或仲醇被转化为一种或多种伯烯。
因此，在另一方面，本发明提供了一种使用本文所述的重组微生物生产一种或多种伯烯的方法。在一种实施方式中，所述方法包括在包含提供碳源的原料的培养基中培养所述重组微生物直至一种或多种伯烯产生。在进一步的实施方式中，一种或多种伯烯被回收。回收可采用本领域已知的方法，如蒸馏、膜-基分离气体剥离、溶剂提取，和扩张床吸附。在示例性实施方式中，一种或多种伯烯选自丙烯、丁烯以及表1中所列的任何烯烃。
在一些实施方式中，原料包含碳源。在各个在此描述的实施方式中，碳源可选自糖、甘油、醇、有机酸、烷烃、脂肪酸、木质纤维素、蛋白、二氧化碳以及一氧化碳。在示例性实施方式中，碳源是糖。在进一步的示例性实施方式中，所述糖是葡萄糖。在备选的实施方式中，所述糖选自葡萄糖、果糖、木糖以及蔗糖。
生产一种或多种伯烯的方法
如上所述，在另一方面，本公开内容涉及从一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产一种或多种伯烯的方法，各伯烯具有结构B所示的结构，各伯醇或仲醇具有结构A所示的结构，
其中R1 = CnH2n+1，1≤n≤11；R2 = CmH2m+1，0≤m≤10，n+m≤11；其中所述方法包括在重组微生物中表达编码一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶的外源性核酸分子，所述一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶催化一种或多种饱和的伯醇或仲醇转化为一种或多种相应的伯烯。
在一种实施方式中，所述方法还包括在所述重组微生物中表达一种或多种内源性或外源性核酸分子，所述一种或多种内源性或外源性核酸分子编码用于从可再生原料生产一种或多种饱和的伯醇或仲醇的一种或多种酶。在进一步的实施方式中，可再生原料是一种或多种糖。
在一种实施方式中，述相应的伯烯是丙烯，所述伯醇是1-丙醇。在另一种实施方式中，所述相应的伯烯是丙烯，所述仲醇是2-丙醇。在一些实施方式中，所述相应的伯烯是丁烯，所述伯醇是1-丁醇。在进一步的实施方式中，所述相应的伯烯是丁烯，所述仲醇是2-丁醇。
在一种实施方式中，一种或多种伯烯通过单个酶促步骤由一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生。在一些实施方式中，从一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产一种或多种相应的伯烯包括脱水步骤。在进一步的实施方式中，所述脱水步骤具有底物活化非依赖性。在更进一步的实施方式中，所述脱水步骤具有辅因子非依赖性。
在一种实施方式中，所述芳樟醇脱水酶/异构酶获自微生物，所述微生物选自解芳烃卡斯特兰尼氏菌物种。
在一些实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶的氨基酸序列与选自SEQ ID NO: 2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61以及63的氨基酸序列具有至少50%，优选至少60%，更优选至少70%，更优选至少75%，最优选至少80%，最优选至少85%，甚至更优选至少90%，甚至最优选至少95%的序列同一性。在一些实施方式中，编码芳樟醇脱水酶/异构酶的核酸序列与选自SEQ ID NO: 1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60以及62的核酸序列具有至少50%，优选至少60%，更优选至少70%，更优选至少75%，最优选至少80%，最优选至少85%，甚至更优选至少90%，甚至最优选至少95%的序列同一性。
在一些实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶包含选自SEQ ID NO: 2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61以及63的氨基酸序列。在一些实施方式中，芳樟醇脱水酶/异构酶由选自SEQ ID NO: 1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60以及62的核酸序列编码。在进一步的实施方式中，所述芳樟醇脱水酶/异构酶是LinD。在一些实施方式中，所述芳樟醇脱水酶/异构酶不包含选自SEQ ID NO: 64、65、66、67以及68的氨基酸序列。
在一种实施方式中，所述方法包括在重组微生物中表达一种或多种以下核酸分子，所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的D-塔格糖3-差向异构酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的D-核酮糖激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙醇醛转化为一乙二醇（MEG）的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（h）编码催化获自（g）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的酶是具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自假单胞菌属（Pseudomonas sp.）、中生根瘤菌属（Mesorhizobium sp.）和红细菌属（Rhodobacter sp.）。在一些实施方式中，编码具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶的核酸分子从选自菊苣假单胞菌（Pseudomonas cichorii）、假单胞菌菌种ST-24、百脉根中生根瘤菌（Mesorhizobium loti）和类球红细菌（Rhodobacter sphaeroides）的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶的核酸分子是dte、C1KKR1，或其同系物。在一些实施方式中，一种或多种核酸分子是FJ851309.1或其同系物。在进一步的实施方式中，具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶包含选自SEQ ID NO: 71和73的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，具有D-塔格糖3-差向异构酶活性的酶由选自SEQ ID NO: 69、70和72的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的酶是具有D-核酮糖激酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有D-核酮糖激酶活性的酶由获自大肠杆菌的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有D-核酮糖激酶活性的酶的核酸分子是fucK，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有D-核酮糖激酶活性的酶包含在SEQ ID NO:76中列出的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，具有D-核酮糖激酶活性的酶由选自SEQ ID NO: 74和75的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的酶是具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和DHAP的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和DHAP的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶由获自大肠杆菌的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶的核酸分子是fucA，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶活性的酶包含在SEQ ID NO: 79中列出的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶由选自SEQ ID NO: 77和78的核酸序列编码。
在一种实施方式中，所述方法包括在重组微生物中表达一种或多种以下核酸分子，所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的D-木酮糖1-激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙醇醛转化为一乙二醇（MEG）的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（g）编码催化获自（f）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的酶是具有D-木酮糖1-激酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，具有D-木酮糖1-激酶活性的酶由获自人的核酸分子编码。在一种实施方式中，人D-木酮糖1-激酶是酮己糖激酶C。在一些实施方式中，编码人酮己糖激酶C的核酸分子是khk-C，或其同系物。在另一种实施方式中，编码具有D-木酮糖1-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQ ID NO: 123中列出的氨基酸序列。在进一步的实施方式中，编码具有D-木酮糖1-激酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 121和122的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的酶是D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶。在进一步的实施方式中，催化D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶是由获自人的核酸分子编码的D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶。在一种实施方式中，人D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶是醛缩酶B。在一些实施方式中，编码人醛缩酶B的核酸分子是ALDOB，或其同系物。在一些实施方式中，编码D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的一种或多种核酸分子包含SEQ ID NO:126中列出的氨基酸序列。在进一步的实施方式中，编码D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的一种或多种核酸分子由选自SEQID NO: 124和125的核酸序列编码。
在一种实施方式中，所述方法还包括向所述重组微生物中引入一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（b）在编码催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（c）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一些实施方式中，外源性D-木糖异构酶催化D-木糖转化为D-木酮糖。
在一种实施方式中，所述方法包括在重组微生物中表达一种或多种以下核酸分子，所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的木糖脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的木糖酸内酯酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的木糖酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种外源性核酸分子；和/或
（i）编码催化获自（h）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，所述方法包括在重组微生物中表达一种或多种以下核酸分子，所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇：
（a）编码催化D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的木糖脱氢酶的少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的木糖酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种外源性核酸分子；
（e）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种外源性核酸分子；和/或
（h）编码催化获自（g）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的酶是具有D-木糖脱氢酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖脱氢酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自茎菌属（柄杆菌属）、盐盒菌属、富盐菌属、嗜盐菌属以及木霉属（木霉属）。在一些实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自新月柄杆菌、死海盐盒菌、沃氏富盐菌、嗜冷嗜盐菌以及里氏木霉。在一些实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的核酸分子选自xylB、xdh（HVO_B0028）、xyd1，或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQ ID NO: 129、131以及133的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有木糖脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQ ID NO: 127、128、130以及132的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的酶是具有木糖酸内酯酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖酸内酯酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自柄杆菌属和富盐菌属 。在一些实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自新月柄杆菌、沃氏富盐菌以及吉氏富盐菌。在一些实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的核酸分子是xylC或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQ ID NO: 135中列出的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有木糖酸内酯酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQ ID NO: 134中列出的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的酶是木糖酸脱水酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖酸脱水酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自柄杆菌属、富盐菌属、硫化叶菌属以及大肠杆菌。在一些实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自新月柄杆菌、沃氏富盐菌、大肠杆菌以及硫矿硫化叶菌.在一些实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的核酸分子选自xylD、yjhG、yagF、xad，或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQ ID NO: 137、140以及143的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有木糖酸脱水酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自136、138、139、141以及142的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的酶是具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自假单孢菌属以及大肠杆菌。在一些实施方式中，编码具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶的核酸分子选自yjhH、yagE，或其同系物。在进一步的实施方式中，编码具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQ ID NO: 146和149的氨基酸序列。在又一种实施方式中，编码具有2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自144、145、147以及148的核酸序列编码。
在一种实施方式中，所述方法还包括向所述重组微生物中引入一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木糖转化为D-木酮糖的D-木糖异构酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（b）在编码催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（c）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述方法包括在重组微生物中表达一种或多种以下核酸分子，所述重组微生物能够从外源性D-木糖和葡萄糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇：
（a）编码催化D-木糖转化为木糖醇的木糖还原酶或醛糖还原酶的至少一种外源性核酸分子和编码催化木糖醇转化为D-木酮糖的木糖醇脱氢酶的至少一种外源性核酸分子；
（b）编码催化D-木糖转化为D-木酮糖的D-木糖异构酶的至少一种外源性核酸分子，
其中所述微生物还表达以下的一种或多种：
（c）编码催化获自（a）或（b）的D-木酮糖转化为D-核酮糖的D-塔格糖3-差向异构酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的D-核酮糖激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶或丙酮醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（i）编码催化获自（h）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（i）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一种实施方式中，催化D-木糖转化为木糖醇的酶是具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖转化为木糖醇的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖转化为木糖醇的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自肉座菌属（Hypocrea sp.）、Scheffersomyces sp.、酵母属、管囊酵母属（Pachysolen sp.）、毕赤酵母属（Pichia sp.）、假丝酵母属（Candida sp.）、曲霉属（Aspergillus sp.）、脉孢菌属（Neurospora sp.），和隐球菌属（Cryptococcus sp.）。在一些实施方式中，编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自红褐肉座菌（Hypocrea jecorina）、Scheffersomyces stipitis、酿酒酵母、嗜鞣管囊酵母（Pachysolen tannophilus）、树干毕赤酵母（Pichia stipitis）、栎柱毕赤酵母（Pichia quercuum）、休哈塔假丝酵母（Candida shehatae）、纤细假丝酵母（Candida tenuis）、热带假丝酵母（Candida tropicalis）、黑曲霉（Aspergillus niger）、粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）和嗜乳酸隐球菌（Cryptococcus lactativorus）。在一些实施方式中，编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子是xyl1、GRE3，或其同系物。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子包含选自SEQ ID NO: 152和155的氨基酸序列。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖还原酶或醛糖还原酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 150、151、153以及154的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化木糖醇转化为D-木酮糖的酶是具有木糖醇脱氢酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化木糖醇转化为D-木酮糖的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化木糖醇转化为D-木酮糖的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有木糖醇脱氢酶活性的酶由获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自Scheffersomyces sp.、木霉属（Trichodermasp.）、毕赤酵母属、酵母属、葡萄糖杆菌属（Gluconobacter sp.）、产半乳糖假丝酵母属（Galactocandida sp.）、脉孢菌属，和沙雷氏菌属（Serratia sp.）。在一些实施方式中，编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子获自微生物，所述微生物选自Scheffersomyces stipitis、里氏木霉（里氏木霉）、树干毕赤酵母（Pichia stipitis）、酿酒酵母、氧化葡萄糖杆菌（Gluconobacter oxydans）、代谢木糖产半乳糖假丝酵母（Galactocandida mastotermitis）、粗糙脉孢菌和粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子是xyl2、xdh1，或其同系物。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子包含选自SEQ IDNO: 158和160的氨基酸序列。在一些实施方式中，一种或多种编码具有木糖醇脱氢酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 156、157和159的核酸序列编码。
在一种实施方式中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶是具有D-木糖异构酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶是由获自大肠杆菌的核酸分子编码的具有D-木糖异构酶活性的酶。在另一种实施方式中，具有木糖异构酶活性的酶由从Pyromyces sp.获得的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有D-木糖异构酶活性的酶的核酸分子是xylA，或其同系物。在又一种实施方式中，一种或多种编码具有木糖异构酶活性的酶的核酸分子包含选自SEQ ID NO:163和190的氨基酸序列。在进一步的实施方式中，一种或多种编码具有木糖异构酶活性的酶的核酸分子由选自SEQ ID NO: 161、162以及189的核酸序列编码。
在一些实施方式中，所述方法还包括向所述重组微生物中引入一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化D-木酮糖-5-磷酸转化为D-木酮糖的碱性磷酸酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在上述实施方式的任一种中，DHAP在微生物中通过内源性糖酵解途径转化为乙酰-CoA。
在上述实施方式的任一种中，催化乙醇醛转化为MEG的酶是具有乙醇醛还原酶或醛还原酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化乙醇醛转化为MEG的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙醇醛转化为MEG的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述具有乙醇醛还原酶或醛还原酶活性的酶由从选自大肠杆菌或酿酒酵母的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有乙醇醛还原酶或醛还原酶活性的酶的核酸分子选自fucO、yqhD、dkgA（yqhE）、dkgB（yafB）、yeaE、yghZ、gldA、GRE2，或其同系物。在另一种实施方式中，一种或多种核酸分子是yqhD。在一些实施方式中，yqhD包含G149E突变。在进一步的实施方式中，乙醇醛还原酶包含选自SEQID NO: 81、83、85、88、91、93、96、98 以及100的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，乙醇醛还原酶由选自SEQ ID NO: 80、82、84、86、87、89、90、92、94、95、97以及99的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的酶是具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶是具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶，其由从选自梭菌属、芽孢杆菌属、大肠杆菌、酵母属和海杆菌属的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶的核酸分子从选自丙酮丁醇梭菌、热解糖梭菌、蜡样芽孢杆菌、大肠杆菌、酿酒酵母和除烃海杆菌的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶的核酸分子是thlA、atoB和/或ERG10，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶活性的酶包含选自SEQ ID NO:103、105以及108的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，硫解酶或乙酰辅酶A乙酰基转移酶由选自SEQ ID NO: 101、102、104、106以及107的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，催化乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的酶是具有乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶活性的酶。在一些实施方式中，具有转移酶活性的酶是具有乙酰-CoA:乙酰乙酸-CoA转移酶的酶。在进一步的实施方式中，催化乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶具有乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶活性的酶由一种或多种从选自梭菌属和大肠杆菌的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶活性的酶的核酸分子从丙酮丁醇梭菌获得。在一些实施方式中，编码具有乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶活性的酶的核酸分子从大肠杆菌获得。在一些实施方式中，编码乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶亚单元的核酸分子是atoA和atoD，或其同系物。在一些实施方式中，编码乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶亚单元的核酸分子是ctfA和ctfB，或其同系物。在进一步的实施方式中，具有乙酰-CoA:乙酰乙酸-CoA转移酶活性或乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶活性的酶包含选自SEQ ID NO: 111、114、165、167、169以及171的氨基酸序列。在更进一步的实施方式中，具有乙酰-CoA:乙酰乙酸-CoA转移酶活性或乙酸:乙酰乙酰-CoA水解酶活性的酶由选自SEQ ID NO: 109、110、112、113、164、166、168以及170的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，催化乙酰乙酸转化为丙酮的酶是具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶。在进一步的实施方式中，催化乙酰乙酸转化为丙酮的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化乙酰乙酸转化为丙酮的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在另一种实施方式中，所述酶具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶由从选自梭菌属、芽孢杆菌属、色素杆菌属和假单胞菌属的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶的核酸分子从选自丙酮丁醇梭菌、拜氏梭菌、解纤维梭菌、多粘芽孢杆菌、青紫色素杆菌和恶臭假单胞菌的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有乙酰乙酸脱羧酶活性酶的酶的核酸分子是adc，或其同系物。在进一步的实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶包含选自SEQ ID NO:117和120的氨基酸序列。在又一种实施方式中，乙酰乙酸脱羧酶由选自SEQ ID NO: 115、116、118以及119的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，所述重组微生物可包含编码催化丙酮转化为异丙醇的酶的至少一种核酸分子。在一种实施方式中，催化丙酮转化为异丙醇的酶由一种或多种内源性核酸分子编码。在一种备选的实施方式中，催化丙酮转化为异丙醇的酶由一种或多种外源性核酸分子编码。在一种实施方式中，催化丙酮转化为异丙醇的酶是仲醇脱氢酶（S-ADH）。在另一种实施方式中，具有仲醇脱氢酶活性的酶由从选自伯克霍尔德氏菌属、产碱杆菌属、梭菌属、嗜热厌氧杆菌属、植物单胞菌属)、红球菌属、甲烷杆菌属、产甲烷菌属、内阿米巴属、毛滴虫属，和三毛滴虫属的微生物获得的核酸分子编码。在一些实施方式中，编码具有仲醇脱氢酶活性的酶的核酸分子从选自伯克霍尔德氏菌AIU 652、真养产碱杆菌、拉氏梭菌、拜氏梭菌、Clostridium carboxidivorans、布氏嗜热厌氧杆菌、嗜热厌氧乙醇杆菌、嗜热硫化氢梭菌(Clostridium thermohydrosulfuricum))、赤红球菌、发光甲烷杆菌、产甲烷古菌泥游产甲烷菌、寄生原生动物溶组织内阿米巴、寄生原生动物胎儿三毛滴虫和人类寄生虫阴道毛滴虫的微生物获得。在一些实施方式中，编码具有仲醇脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子是adh、adhB、EhAdh1，或其同系物。在一些实施方式中，预测S-ADH来自同系物，可获自油藏嗜热厌氧杆菌、藤黄微球菌、阿尔巴拟诺卡菌、Mycobacteriumhassiacum、猪螺杆菌、白色念珠菌、近平滑念珠菌)、Candida orthopsilosis、Candida metapsilosis、Grosmannia clavigera和Scheffersomyces stipitis。在进一步的实施方式中，具有仲醇脱氢酶活性的酶包含选自SEQ ID NO:174和176的氨基酸序列。在又一种实施方式中，乙醇脱氢酶由选自SEQ ID NO: 172、173以及175的核酸序列编码。
在上述实施方式的任一种中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的酶是D-木酮糖-5-激酶。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶由xylB基因或其同系物编码。在一些实施方式中，生产MEG和异丙醇的重组微生物在编码D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变，以防止D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸，并代之以将反应转向使D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸。
在上述实施方式的任一种中，催化乙醇醛转化为乙醇酸的酶是乙醇醛脱氢酶。在一些实施方式中，乙醇醛脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，乙醇醛脱氢酶由aldA基因或其同系物编码。在一些实施方式中，生产MEG和异丙醇的重组微生物在编码乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变，以防止乙醇醛转化为乙醇酸，并代之以将反应转向使乙醇醛转化为MEG。
在上述实施方式的任一种中，催化丙酮酸转化为乳酸的酶是乳酸脱氢酶。在具体实施方式中，此酶转化丙酮酸转化为乳酸。在一些实施方式中，乳酸脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，乳酸脱氢酶由ldhA基因或其同系物编码。在一些实施方式中，生产MEG和异丙醇的重组微生物在编码乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变，以防止乙醇醛转化为乙醇酸，并代之以将反应转向产生异丙醇。
在上述实施方式的任一种中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶是D-木糖异构酶。在一些实施方式中，D-木糖异构酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，D-木糖异构酶由xylA基因或其同系物编码。在一些实施方式中，生产MEG和异丙醇的重组微生物在编码D-木糖异构酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变，以防止D-木糖转化为D-木酮糖，并代之以将反应转向使D-木糖转化为D-木糖酸。
在一种实施方式中，所述方法包括在重组微生物中表达一种或多种以下核酸分子，所述重组微生物能够生产异丙醇：
（a）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（d）编码催化获自（c）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述方法包括在重组微生物中表达一种或多种以下核酸分子，所述重组微生物能够共生产正丙醇和异丙醇：
（a）编码催化二羟基丙酮磷酸（DHAP）转化为丙酮醛的丙酮醛合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为丙酮醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为乳醛的乙醛酸还原酶、丙酮醛脱氢酶或醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（b）的丙酮醇转化为1,2-丙二醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（c）的乳醛转化为1,2-丙二醇的醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（d）或（e）的1,2-丙二醇转化为丙醛的二醇脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的丙醛转化为正丙醇的脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸甲酸裂解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（j）编码催化获自（i）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（k）编码催化获自（j）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（l）编码催化获自（k）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中DHAP和丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在一些实施方式中，所述方法还包括向所述重组微生物中引入一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化乳醛转化为乳酸的乙醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述方法包括在重组微生物中表达一种或多种以下核酸分子，所述重组微生物能够共生产丙酮、丁醇和乙醇：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述方法包括在重组微生物中表达一种或多种以下核酸分子，所述重组微生物能够共生产异丙醇、丁醇以及乙醇：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（d）的丙酮转化为异丙醇、（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在一些实施方式中，所述重组微生物还包含在编码催化丁酰磷酸转化为丁酸的丁酸激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
在一种实施方式中，所述方法包括在重组微生物中表达一种或多种以下核酸分子，所述重组微生物能够生产异丁醇：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰乳酸的乙酰羟酸合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）乙酰乳酸转化为2,3-二羟基-异戊酸的乙酰羟酸异构还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2,3-二羟基-异戊酸转化为α-酮-异戊酸的二羟酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的α-酮-异戊酸转化为异丁醛的2-酮-酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（e）编码催化获自（d）的异丁醛转化为异丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
在一些实施方式中，所述方法还包括一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化乙醛转化为乙醇的乙醇脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
酶工程
重组微生物中的酶可经工程改造以改进底物向产品转化的一种或多种方面。可经进一步工程改造以用于本公开内容的方法的酶的非限制性实例包括醛缩酶、醛还原酶、乙酰乙酰辅酶A水解酶、木糖异构酶、木糖醇脱氢酶及其组合。这些酶可经工程改造以提高催化的活性，提高选择性，提高稳定性，提高对各种发酵条件（温度、pH等）的耐受性，或提高对各种代谢底物、产物、副产物、中间体等的耐受性。如本文所用的关于特定酶促活性的术语“提高催化活性”指比相对于可比较的非-工程改造的酶测定的酶促活性更高水平的酶促活性。
例如，已使用工程方法改变醛缩酶的稳定性、底物特异性和立体特异性，以产生用于生物催化过程的优良的酶。使用来自大肠杆菌和鲶爱德华氏菌（Edwardsiella ictaluri）的fda基因的家族DNA体外同源重组技术（family DNA shuffling）增加果糖-1,6-二磷酸醛缩酶（FBP-醛缩酶）的热稳定性和溶剂耐受性。已鉴定显示于53℃比父母任何一方高出280倍的平均半衰期的第四代变体。相同变体也显示出在各种极性和非-极性有机溶剂中提高的活性（Hao和Berry 2004 Protein Eng Des Sel 17:689-697）。
作为另一个实例，乙酰乙酰辅酶A水解酶可将乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸。然而，该水解酶是非特异性的，因为它也与乙酰-CoA以相同的数量级反应，其是通过酶硫解酶形成乙酰乙酰-CoA所需的底物。因此，为创立更有效的乙酰乙酰-CoA水解酶，这些酶已通过替代酶β亚单元中的几个谷氨酸残基，经工程改造为对于乙酰乙酰-CoA底物比对于乙酰-CoA底物具有至少10x 更高的活性，所述酶β亚单元对于催化是重要的（WO 2015/042588）。
作为另一个实例，大肠杆菌YqhD酶是一种对于超过10个醛底物具有NADPH-依赖性还原酶活性的广泛的底物醛还原酶，并且是生产生物可再生燃料和化学物质的有用的酶（Jarboe 2010 Applied Microbiology and Biotechnology 89: 249）。虽然YqhD酶通过其清除有毒的醛的活性是有益的，该酶也是NADPH-依赖性的并对有机体的NADPH消耗和生长抑制有影响。进行YqhD的易错PCR（Error-prone PCR）以改进从3-羟基丙醛（3-HPA）生产1,3-丙二醇。这种定向工程改造产生了两种突变体，D99QN147H和Q202A，对某些醛，特别是3-HPA，则有减少的Km和增加的kcat（Li等人，2008 Prog. Nat. Sci. 18（12）:1519-1524）。提高D99QN147H突变体的催化活性与已知的关于YqhD的结构是一致的（Sulzenbacher等人，2004 J. Mol. Biol. 342（2）:489-502），因为残基Asp99和Asn147二者与NADPH相互作用。使用D99QN147H突变体使从3-HPA生产1,3-丙二醇增加了2倍。
作为另一个实例，木糖异构酶是催化醛糖和酮糖，主要是木糖至木酮糖和葡萄糖至果糖之间的相互转化的金属-依赖性酶。它对来苏糖、阿拉伯糖和甘醣醇糖的亲和力较低。糖的羟基可限定糖异构酶的底物偏好。嗜热栖热菌（Thermus thermophilus）木糖异构酶的残基256的天冬氨酸被精氨酸替代（Patel等人，2012 Protein Engineering, Design& Selection vol. 25 no. 7 pp. 331–336）。这种突变木糖异构酶显示出对D-来苏糖、L-阿拉伯糖和D-甘露醇糖的特异性增加。D256R木糖异构酶突变体对这3个底物的催化效率也比野生型酶更高。推测在突变体酶中残基256的精氨酸可在催化反应中起作用或影响取向的变化。
作为另一个实例，酶木糖醇脱氢酶与木糖还原酶一起在木糖的利用中发挥作用。木糖还原酶（XR）将木糖还原为木糖醇，然后木糖醇脱氢酶（XDH）再氧化木糖醇以形成木酮糖。然而，因为XR偏爱NADPH作为共底物，而XDH只使用NAD+作为共底物，遇到了共底物回收问题。一种解决方案是工程改造XDH，以致其共底物特异性从NAD+改变为NADP+（Ehrensberger等人，2006 Structure 14: 567-575）。氧化葡萄糖杆菌全酶的结晶结构揭示Asp38是导致对XDH的NAD+特异性的主要原因。Asp38与腺苷核糖的羟基相互作用，而Met39在嘌呤环下堆叠并且也位于2’羟基附近。双突变体（D38S/M39R）XDH是专门用来使用NADP+构建，而不失去酶活性。
代谢工程–酶过度表达或酶下调/缺失以增加路径流量
在此描述的各个实施方式中，在参与在此描述的生物合成途径的重组微生物中的外源性和内源性酶可过度表达。
术语“过度表达的”或“过度表达”指蛋白的mRNA编码的水平升高（如，异常水平），和/或指与表达mRNA基础水平或具有蛋白基础水平的相似的对应未修饰细胞比较，细胞中蛋白的水平升高。在具体的实施方式中，mRNA或蛋白可在工程改造以显示出基因mRNA、蛋白，和/或活性增加的微生物中过度表达至少2-倍、3-倍、4-倍、5-倍、6-倍、8-倍、10-倍、12-倍、15-倍或更多倍。
在一些实施方式中，本公开内容的重组微生物从包含合成诸如饱和伯醇或仲醇的底物的酶促能力的宿主生成。在一些实施方式中，它可用来增加，例如1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇或表1中所列的任何醇，以增加相应伯烯的产生。
在一些实施方式中，它可用来增加参与饱和的伯醇或仲醇生物合成的内源性或外源性酶的表达，由此导致用于芳樟醇脱水酶/异构酶催化产生一种或多种伯烯的一步脱水反应的底物增加。在一些实施方式中，它可用来增加参与饱和的伯醇或仲醇脱水成相应的伯烯的一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶的表达。
增加的合成或积聚可通过例如编码一种或多种上述生物合成路径酶的核酸的过度表达和/或编码一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶的核酸的过度表达来实现。一种或多种醇生物合成路径酶和/或一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶的过度表达可通过例如增加内源性基因的表达，或通过增加外源性基因的表达发生。因此，可容易地修饰天然存在的生物，以通过过度表达一种或多种编码一种或多种醇生物合成路径酶和/或一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶的核酸分子，来生成非天然的产伯烯的微生物。此外，非天然存在的生物可通过导致上述一种或多种生物合成路径酶的活性增加的内源性基因诱变来生成
借助于本公开内容，技术人员将能够容易地构建在此描述的重组微生物，作为本公开内容的重组微生物可使用本领域熟知的方法（如上文举例说明的）构建，以足以产生一种或多种伯烯的量外源性表达编码一种或多种醇生物合成路径酶和/或一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶的一种或多种核酸。
构建和测试非天然存在的产伯烯宿主的表达水平的方法可例如通过重组和检测本领域熟知的方法执行。这样的方法可在例如，Sambrook等人，分子克隆：实验室手册（Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 第三版, Cold Spring HarborLaboratory, New York（2001）；Ausubo等人，分子生物学的最新方案（Current Protocols in Molecular Biology）, John Wiley and Sons, Baltimore, Md.（1999）的描述中找到。
本领域已知的各种机制可被用来表达，或过度表达外源性或内源性基因。例如，可构建表达载体以包含编码如本文举例说明的一种或多种醇生物合成路径酶和/或一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶的一种或多种核酸，所述酶可操作地连接于宿主生物中的功能表达控制序列。适合用于本发明的微生物宿主生物的表达载体包括，例如，质粒、噬菌体载体、病毒载体、附加体（episomes）和人工染色体，包括载体和选择序列或可操作用于稳定融入宿主染色体的标记。也可包括可选择的标记基因，例如，提供对抗生素或毒素提供抗性，补充营养缺陷型（auxotrophic）缺乏，或提供培养基中没有的关键营养素。表达控制序列可包括本领域熟知的组成型和诱导型启动子，转录增强子、转录终止子等。当两种或更多种外源性编码核酸被共同表达时，两种核酸都可以插入例如到单一表达载体或分开的表达载体中。对于单一载体表达，编码核酸可操作地连接于一种通用的表达控制序列或连接于不同的表达控制序列，如一种诱导型启动子和一种组成型启动子。参与代谢或合成途径中的外源性核酸序列的转化可使用本领域熟知的方法证实。
如由本领域技术人员所理解的，修饰一种编码序列以提高其在特定宿主中的表达可能是有利的。有64个可能的密码子的遗传密码是多余的，但大多数生物通常使用这些密码子的亚组。在一个物种中最常使用的密码子被称为最优密码子，而那些不经常使用的被归类为稀有或低使用量密码子。密码子可以被替换以反映宿主偏好的密码子用法，一种有时称为“密码子优化”或“控制物种密码子偏爱”的过程。
例如，可准备含有特定原核生物或真核生物宿主所偏爱的密码子的优化编码序列（也见, Murray等人，（1989）Nucl. Acids Res. 17:477-508），以增加翻译的速率或产生具有理想性能的重组RNA转录物，如较长的半衰期，如与未优化序列产生的转录物比较的。翻译终止密码子也可以修饰以反映宿主偏好。例如，对于酿酒酵母和哺乳动物的典型的终止密码子分别是UAA和UGA。对于单子叶植物（monocotyledonous plants）的典型的终止密码子是UGA，而昆虫和大肠杆菌通常使用UAA作为终止密码子（Dalphin等人，（1996）Nucl.Acids Res. 24: 216-218）。
本领域技术人员将能识别，由于遗传密码的退化性质，多种核酸序列可被用来编码本公开内容的给定的酶。编码生物合成酶的核酸序列在此引用仅仅是为了说明本公开内容的实施方式，本公开内容包括任何编码本公开内容的酶的多肽和蛋白的氨基酸序列的核酸序列。以相似的方式，多肽一般能耐受在其氨基酸序列中的一种或多种氨基酸取代、缺失，和插入，而不失去或显著失去所需的活性。本公开内容包括具有与本文描述的特定蛋白质不同的氨基酸序列的此类多肽，只要修饰的或变异的多肽具有参考多肽的酶促合成代谢或分解代谢的活性。此外，本文所示的由核酸序列编码的氨基酸序列仅仅说明本公开内容的实施方式。
表达控制序列是本领域已知的并包括，例如，启动子、增强子、多聚腺苷酸化信号、转录终止子、核糖体内部进入位点（IRES）等，其提供多核苷酸序列在宿主细胞中的表达。表达控制序列特别地与参与转录的细胞蛋白相互作用（Maniatis等人，Science, 236: 1237-1245（1987））。示例性表达控制序列被描述于，例如Goeddel, 基因表达技术：酶学方法（Gene Expression Technology: Methods in Enzymology）, Vol. 185, AcademicPress, San Diego, Calif.（1990）中。
在各个实施方式中，表达控制序列可操作地连接于多核苷酸序列。所谓“可操作地连接”意指多核苷酸序列和表达控制序列以这样一种方式连接，即当适宜的分子（如，转录激活蛋白）结合于表达控制序列时允许基因表达。可操作地连接的启动子位于按转录和翻译方向选定的多核苷酸序列的上游。可操作地连接的增强子可位于选定的多核苷酸的上游、多核苷酸内，或多核苷酸下游。
在一些实施方式中，重组微生物被操纵以在路径中删除、破坏、变异、和/或减少一种或多种催化反应的内源性酶的活性，所述路径与生物合成路径竞争用于生产一种或多种饱和的伯醇或仲醇底物，所述一种或多种饱和的伯醇或仲醇底物被一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶转化为相应的伯烯。
在一些实施方式中，重组微生物被操纵以删除、破坏、变异、和/或减少一种或多种内源性酶的活性，所述酶催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸。在一些这样的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的酶是D-木酮糖-5-激酶。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶由xylB基因或其同系物编码。在一些实施方式中，所述操纵防止D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸并代之以将反应转向使D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸。
在一些实施方式中，重组微生物被操纵以删除、破坏、变异、和/或减少一种或多种内源性酶的活性，所述酶催化将乙醇醛转化为乙醇酸。在一些这样的实施方式中，催化乙醇醛转化为乙醇酸的酶是乙醇醛脱氢酶。在一些实施方式中，乙醇醛脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，乙醇醛脱氢酶由aldA基因或其同系物编码。在一些实施方式中，所述操纵防止从乙醇醛生产乙醇酸并代之以将反应转向使乙醇醛转化为MEG。
在一些实施方式中，重组微生物被操纵以删除、破坏、变异、和/或减少一种或多种内源性酶的活性，所述酶催化乳醛转化为乳酸。在一些实施方式中，催化乳醛转化为乳酸的酶是醛脱氢酶。在一些实施方式中，醛脱氢酶由aldA基因或其同系物编码。在一些实施方式中，所述操纵防止由乳醛产生乳酸，并代之以将反应转向使乳醛转化为1,2-丙二醇。
在一些实施方式中，重组微生物被操纵以删除、破坏、变异、和/或减少一种或多种内源性酶的活性，所述酶催化将丙酮酸转化为乳酸。在一些这样的实施方式中，催化丙酮酸转化为乳酸的酶是乳酸脱氢酶。在一些实施方式中，乳酸脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，乳酸脱氢酶由ldhA基因或其同系物编码。在一些实施方式中，所述操纵防止从丙酮酸产生乳酸并代之以将反应转向生产醇。
在一些实施方式中，重组微生物被操纵以删除、破坏、变异、和/或减少一种或多种内源性酶的活性，所述酶催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸。在一些这样的实施方式中，催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的酶是D-木酮糖-5-激酶。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶是来自酿酒酵母。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶由XKS1基因或其同系物编码。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶来自树干毕赤酵母。在一些实施方式中，D-木酮糖-5-激酶由XYL3基因或其同系物编码。在一些实施方式中，所述操纵防止D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸并代之以将反应转向使D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸。
在一些实施方式中，重组微生物被操纵以删除、破坏、变异、和/或减少一种或多种内源性酶的活性，所述酶催化D-木酮糖-5-磷酸转化为D-木酮糖。在一些这样的实施方式中，催化D-木酮糖-5-磷酸的酶转化为D-木酮糖是碱性磷酸酶。在一些实施方式中，碱性磷酸酶来自酿酒酵母。在一些实施方式中，碱性磷酸酶由PHO13基因或其同系物编码。在一些实施方式中，所述操纵防止D-木酮糖-5-磷酸转化为D-木酮糖。
在一些实施方式中，重组微生物被操纵以删除、破坏、变异、和/或减少一种或多种内源性酶的活性，所述酶催化D-木糖转化为D-木酮糖。在一些这样的实施方式中，催化D-木糖转化为D-木酮糖的酶是D-木糖异构酶。在一些实施方式中，D-木糖异构酶来自大肠杆菌。在一些实施方式中，D-木糖异构酶由xylA基因或其同系物编码。在一些实施方式中，操纵防止D-木糖转化为D-木酮糖并代之以转向将D-木糖转化为D-木糖酸的反应。
在一些实施方式中，重组微生物被操纵以删除、破坏、变异、和/或减少一种或多种内源性酶的活性，所述酶催化丁酰磷酸转化为丁酸。在一些实施方式中，催化丁酰磷酸转化为丁酸的酶是丁酸激酶。在一些实施方式中，丁酸激酶由buk基因或其同系物编码。在一些实施方式中，所述操纵防止由丁酰磷酸产生丁酸，并代之以将反应转向使丁酰磷酸转化为丁酰-CoA。
在一些实施方式中，重组微生物被操纵以删除、破坏、变异、和/或减少一种或多种内源性酶的活性，所述酶催化乙醛转化为乙醇。在一些实施方式中，催化乙醛转化为乙醇的酶是乙醇脱氢酶。在一些实施方式中，乙醇脱氢酶由adhE基因或其同系物编码。在一些实施方式中，所述操纵防止由乙醛产生乙醇，并代之以将反应转向使乙醛转化为乙酰-CoA。
实施例
实施例1：通过完整细胞测定分析由丙醇生产丙烯
在pET28a（+）表达载体中克隆合成的芳樟醇脱水酶-异构酶基因（SEQ ID NO: 63），然后使用热休克方案将其转化至感受态大肠杆菌BL21（DE3）细胞中。测定中使用的阴性对照通过将空载体转化至BL21（DE3）细胞中来制备。
在下列条件下使用全细胞进行酶促测定：
在具有2 mM DTT、1 mM IPTG以及0 – 50 mM 1-丙醇或2-丙醇的2 mL密封玻璃瓶中于37°C振荡下温育1 mL包含表达重组芳樟醇脱水酶-异构酶的细胞的OD 2培养物。还使用上述相同条件温育1 mL不包含表达重组芳樟醇脱水酶-异构酶的细胞的OD 2培养物作为对照。
将0.5 mL的顶空相注入配备有电子撞击质谱仪探测器（ISQ – Thermo）的气相色谱仪（Focus GC - Thermo）中。氦被用作载体气体，流速为1.5 mL/min，使用的拆分率为10，伴有15 mL/min的拆分流。挥发性化合物在HP-Plot/Q柱（Agilent）中分离，初始温度保持在60℃ 1.5 min，接着以15℃/min首次爬升至150℃，保持1 min。丙烯在这些条件下的保留时间是4.82 min。产品反应通过与丙烯标准品比较和通过与质谱裂解数据库比较来确定（图6）。
在使用芳樟醇脱水酶-异构酶的测定中观察到丙烯的显著产生。在包含无芳樟醇酶的培养物的对照反应中观察到少量的丙烯（图7和图8，表4）。
表4：使用丙醇的全细胞测定中温育24小时后的丙烯产生
测定 丙烯峰面积（任意单位）
使用芳樟醇脱水酶-异构酶的酶促测定 3561535 ± 79279
无酶对照测定 1481575 ± 29950
实施例2：使用裂解物从丙醇生产丙烯
将合成的芳樟醇脱水酶-异构酶基因（SEQ ID NO: 63）克隆至pET28a（+）表达载体中，然后使用热休克方案将其转化至感受态大肠杆菌BL21（DE3）细胞中。测定中使用的阴性对照通过将空载体转化至BL21（DE3）细胞中来制备。
于TB培养基中在37°C和220 rpm过夜培养单个转化体的预接种物。还于TB培养基中在37°C和220 rpm培养起自OD 0.1的接种物，直至其达到OD 0.9，此时添加1mM IPTG在18°C和220 rpm过夜表达。
通过在5000 rpm和4°C离心20 min收集细胞。将细胞沉淀保持在－80°C1小时，然后于冰上融解，并以10%原始体积重悬浮于Tris-HCl 50mM pH 7.5。通过冰上超声处理进行裂解（3-5个循环，10 s开/10 s关，500W机械，25%振幅）。在此之后分离可溶性级分，于4℃以5000 rpm离心30 min。使用Bradford方法测定蛋白质浓度。
在下列条件下使用来自包含质粒pET-28+LinD的大肠杆菌BL21（DE3）的裂解物进行酶促测定：
在具有2 mM DTT和0 – 50 mM丙醇的2 mL密封玻璃瓶中于37°C振荡下温育1 mL包含重组芳樟醇脱水酶-异构酶的裂解物（通过总蛋白量标准化）24小时。还使用上述相同条件温育1 mL不包含表达重组芳樟醇脱水酶-异构酶的裂解物作为对照。
将0.5 mL的顶空相注入配备有电子撞击质谱仪探测器（ISQ – Thermo）的气相色谱仪（Focus GC - Thermo）中。氦被用作载体气体，流速为1.5 mL/min，使用的拆分率为10，伴有15 mL/min的拆分流。挥发性化合物在HP-Plot/Q柱（Agilent）中分离，初始温度保持在60℃ 1.5 min，接着以15℃/min首次爬升至150℃，保持1 min。丙烯在这些条件下的保留时间是4.82 min。产品反应通过与丙烯标准品比较和通过与质谱裂解数据库比较来确定。
在使用芳樟醇脱水酶-异构酶的测定中观察到丙烯的显著产生。在包含无芳樟醇酶的培养物的对照反应中观察到少量的丙烯（表5）。
表5：使1-丙醇和2-丙醇在裂解物测定中温育24小时后的丙烯产生
测定 1-丙醇作为底物的丙烯峰面积（任意单位） 2-丙醇作为底物的丙烯峰面积（任意单位）
使用芳樟醇脱水酶-异构酶的酶促测定 87064 ± 7004 62335 ± 2018
无酶对照测定 22394 ± 3526 4038 ± 1009
实施例3：使用全细胞测定从丁醇产生丁烯
将合成的芳樟醇脱水酶-异构酶基因（SEQ ID NO: 63）克隆至pET28a（+）表达载体中，然后使用热休克方案将其转化至感受态大肠杆菌BL21（DE3）细胞中。测定中使用的阴性对照通过将空载体转化至BL21（DE3）细胞中来制备。
在下列条件下使用全细胞进行酶促测定：
在具有2 mM DTT、1 mM IPTG以及0 – 50 mM 丁醇的2 mL密封玻璃瓶中于37°C振荡下温育1 mL包含表达重组芳樟醇脱水酶-异构酶的细胞的OD 2培养物24小时。还使用上述相同条件温育1 mL无重组芳樟醇脱水酶-异构酶的OD 2培养物作为对照。
将0.5 mL的顶空相注入配备有电子撞击质谱仪探测器（ISQ – Thermo）的气相色谱仪（Focus GC - Thermo）中。氦被用作载体气体，流速为1.5 mL/min，使用的拆分率为10，伴有15 mL/min的拆分流。挥发性化合物在HP-Plot/Q柱（Agilent）中分离，初始温度保持在60℃ 1.5 min，接着以50℃/min首次爬升至250℃，保持2 min。丁烯在这些条件下的保留时间是3.9 min。产品反应通过与丁烯标准品比较和通过与质谱裂解数据库比较来确定（图9）。
在使用芳樟醇脱水酶-异构酶的测定中观察到丁烯的显著产生。在包含无酶的培养物的对照反应中观察到少量的丁烯（图10，表6）。
表6：使用丁醇的全细胞测定中温育24小时后的丁烯产生
测定 丁烯峰面积（任意单位）
使用芳樟醇脱水酶-异构酶的酶促测定 1516521 ± 125190
无酶对照测定 1030898 ± 112778
实施例4：使用裂解物从丁醇生产丁烯
将合成的芳樟醇脱水酶-异构酶基因（SEQ ID NO: 63）克隆至pET28a（+）表达载体中，然后使用热休克方案将其转化至感受态大肠杆菌BL21（DE3）细胞中。测定中使用的阴性对照通过将空载体转化至BL21（DE3）细胞中来制备。
于TB培养基中在37°C和220 rpm过夜培养单个转化体的预接种物。还于TB培养基中在37°C和220 rpm培养起自OD 0.1的接种物，直至其达到OD 0.9，此时添加1mM IPTG在18°C和220 rpm过夜表达。
通过在5000 rpm和4°C离心20 min收集细胞。将细胞沉淀保持在－80°C1小时，然后于冰上融解，并以10%原始体积重悬浮于Tris-HCl 50mM pH 7.5。通过冰上超声处理进行裂解（3-5个循环，10 s开/10 s关，25%振幅，500W）。在此之后分离可溶性级分，于4℃以5000rpm离心30 min。使用Bradford方法测定蛋白质浓度。
在下列条件下使用来自包含质粒pET-28+LinD的大肠杆菌BL21（DE3）的裂解物进行酶促测定：
在具有2 mM DTT和0 – 50 mM丁醇的2 mL密封玻璃瓶中于37°C振荡下温育1 mL包含重组芳樟醇脱水酶-异构酶的裂解物（通过总蛋白量标准化）24小时。还使用上述相同条件温育1 mL不包含表达重组芳樟醇脱水酶-异构酶的裂解物作为对照。
将0.5 mL的顶空相注入配备有电子撞击质谱仪探测器（ISQ – Thermo）的气相色谱仪（Focus GC - Thermo）中。氦被用作载体气体，流速为1.5 mL/min，使用的拆分率为10，伴有15 mL/min的拆分流。挥发性化合物在HP-Plot/Q柱（Agilent）中分离，初始温度保持在60℃ 0.5 min，接着以50℃/min首次爬升至250℃，保持2 min。丁烯在这些条件下的保留时间是3.9 min。产品反应通过与丁烯标准品比较和通过与质谱裂解数据库比较来确定。
在使用芳樟醇脱水酶-异构酶的测定中观察到丁烯的显著产生。在包含无芳樟醇酶的培养物的对照反应中观察到少量的丁烯（表7）。
表7：使丁醇在裂解物测定中温育24小时后的丁烯产生
测定 丁烯峰面积（任意单位）
使用芳樟醇脱水酶-异构酶的酶促测定 1258661 ± 66460
无酶对照测定 674903 ± 194931
令人惊讶地，如所期望的，芳樟醇脱水酶异构酶（EC 4.2.1.127）不需要底物中有双键（烯醇基团）。天然的反应是香叶醇异构化为芳樟醇，然后脱水成香叶烯（3-甲基-2-烯-1-醇基团）。对于非天然底物，已描述了丁烯醇异构化为甲基乙烯基甲醇，并脱水为1,3丁二烯（2-烯-1-醇基团）。已描述了非常相似的3-甲基-3-丁烯-1-醇（异戊二烯醇）异构化为3-甲基-3-丁烯-2-醇，并脱水为异戊二烯
本文给出的结果与伯醇脱水相关，呈现了1-丙醇或2-丙醇至丙烯和1-丁醇至丁烯的反应，显示了几个预料不到的特征：
不需要底物中的叔甲基基团。
与迄今为止所有报道的底物相比，不需要底物中有双键。
接受非常短的底物（C3），远低于已知的天然底物（C10）和已报道的最小非天然底物（C5、C4）。
实施例5：从葡萄糖直接生产丙烯
在操纵子中含有IPA路径的载体pZs*13在plLacO启动子和含有LinD基因的pET28a存在下，使用电穿孔共转化为BL21Star（DE3）。生产异丙醇需要表达5个基因：thl（硫解酶）、atoA/D（乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶）、adc（乙酰乙酸脱羧酶）和adh（仲醇脱氢酶）。atoA/D基因天然来自大肠杆菌，并经PCR扩增（正向引物：CTGTTGTTATATTGTAATGATGTATGCAAGAGGGATAAA（SEQ ID NO: 183）和负向引物：TATATCTCCTTCTTAAAGTTCATAAATCACCCCGTTGC（SEQ IDNO: 184））。thl（在 SEQ ID NO: 103中提出的Thl氨基酸序列）、adc（在SEQ ID NO: 117中提出的Adc氨基酸序列）和adh（在SEQ ID NO: 174中提出的Adh氨基酸序列）是对大肠杆菌优化并合成的密码子。在诱导型启动子pLLacO的控制下，在pZS*13骨架中构建含有thl（硫解酶）、adh（仲醇脱氢酶）、adc（乙酰乙酸脱羧酶）、atoA/D（乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶）基因和T1终止子的操纵子。候选物选择使用卡那霉素和氨苄西林在LB培养基中进行。菌株在此被称为IPA+LinD。质粒的这种组合提供能够从葡萄糖生产异丙醇并且也表达芳樟醇异构酶脱水酶的菌株。
于37℃、220rpm下，将IPA+LinD、pZs*13_IPA和pET28a_LinD的一个单一菌落在含有补充有卡那霉素（50 µg/mL）和氨苄西林（100 µg/mL）的10g/L甘油的TB培养基中接种。20小时后，于37℃、220rpm下，在含有补充有适宜的抗生素的1.5g/L甘油的TB培养基中，使用0.2的光密度进行新的接种。3小时后，OD在600nm达到1.0并加入IPTG至1mM的最终浓度。于18℃、220rpm温育烧瓶。
16小时后，测量OD并浓缩培养物，使用如对每个测定描述的以下培养基以达到OD20：
（a）在TB 20g/L葡萄糖中的pZs*13_IPA（异丙醇产生的对照），
（b）在TB 10g/L甘油和3g/L异丙醇中的IPA+LinD（丙烯产生的对照），
（c）在TB 20g/L葡萄糖和3g/L异丙醇中的IPA+LinD（丙烯产生的对照），
（d）在TB 20g/L葡萄糖中的IPA+LinD（丙烯产生的候选物1），
（e）在TB 20g/L葡萄糖中的IPA+LinD（丙烯产生的候选物2）
将所有的培养物的一个等分试样溶解以供表达分析，于4℃，将细胞通过以5000 rpm离心20 min收集。于-80℃保持沉淀1小时，然后在冰上融化并再悬浮于Tris-HCl 50mM（pH7.5）中的10%原始体积中。通过在冰上超声处理（3-5个循环，10/10分钟，25%振幅）进行溶解，在此之后分离可溶性部分，于4℃以5000 rpm离心30 min。于95℃将样品加热10分钟并在SDS-PAGE中分析（图11）。
按一式三份将每个培养物的1.0 mL等分试样置于2mL顶空小瓶中并于37℃、225rpm下温育。在温育116小时结束后，从振荡恒温培养箱移出小瓶，丙烯和异丙醇浓度以GC-MS分析。建立仅含有TB培养基 20g/L葡萄糖的对照品以在温育期结束时核实污染情况。将1.0 mL的顶空相注入配备有电子撞击质谱仪探测器（ISQ – Thermo）的气相色谱仪（FocusGC - Thermo）中。氦被用作载体气体，流速为1.5 mL/min，使用的拆分率为10，伴有15 mL/min的拆分流。挥发性化合物在HP-Plot/Q柱（Agilent）中分离，初始温度保持在90℃ 1.0min，接着以13.3℃/min首次爬升至130℃和以45℃/min的第二次爬升至200℃，保持1 min。丙烯在这些条件下的保留时间是1.51 min，而异丙醇的保留时间是4.3 min。产品反应通过与丙烯和异丙醇标准品比较和通过与质谱裂解数据库比较来确定。
在测定（a）、（d）和（e）中异丙醇的生产是0.5 g/L，而在（b）和（c）中预期为3.0g/L。4 10-5 mM丙烯的产生在对丙烯的测定（b）阳性对照中被观察到并在测定（d）和（e）中观察到具有IPA+LinD共转化的候选物的明显产生（图12）。在仅含有TB培养基的对照反应中没有观察到丙烯的含量。
示例性序列概述
来自解芳烃卡斯特兰尼氏菌65Phen的芳樟醇脱水酶（LinD）（命名为LinD-1）。
SEQ ID NO: 1: 编码野生型（WT）芳樟醇脱水酶多肽SEQ ID NO: 2的天然核酸序列，包含信号肽编码序列。
SEQ ID NO: 2: 天然全长野生型芳樟醇脱水酶多肽，命名为LinD-1。
SEQ ID NO: 3: 密码子优化的编码SEQ ID NO: 2的核酸。
SEQ ID NO: 4: 编码LinD-1加工形式的天然核酸。
SEQ ID NO: 5: SEQ ID NO: 2野生型芳樟醇脱水酶的成熟（加工）形式。
SEQ ID NO: 6: 编码SEQ ID NO: 7的核酸，因具有12个密码子取代而不同于SEQID NO: 3。
SEQ ID NO: 7: LinD-1的全长多肽变异体，命名为LinD-1N，具有12个取代（A18I、F20L、Y70F、G73S、G132M、R170K、I181L、V195F、D199N、F324S、G364S、L367F）。
来自解芳烃卡斯特兰尼氏菌62Car的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为LinD-2。
SEQ ID NO: 8: 编码SEQ ID NO: 9的天然核酸，包含信号肽。
SEQ ID NO: 9: 来自解芳烃卡斯特兰尼氏菌 62Car的全长野生型LinD，具有信号肽，命名为LinD-2。
SEQ ID NO: 10: 密码子优化的编码全长LinD-2的核酸。
SEQ ID NO: 11: 编码SEQ ID NO 12加工（成熟）形式的天然核酸。
SEQ ID NO: 12: LinD 多肽LinD-2的成熟加工形式。
SEQ ID NO: 13: 编码全长变体SEQ ID NO: 14的核酸，因具有11个密码子取代而不同于野生型SED ID NO: 10。
SEQ ID NO: 14: 具有11个氨基酸取代的全长变体LinD-2（V19I、Y71F、G74S、G133M、R171K、I182L、V196F、D200N、F325S、G365S、L368F，命名为LinD-2C）。
来自香叶烯富集的活性污泥（Padre Dam）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD）， 命名为LinD-3。
SEQ ID NO: 15: 编码SEQ ID NO: 16的天然核酸，其未加工，包含其信号肽。
SEQ ID NO: 16: 天然或未加工的LinD酶，包含信号肽，命名为LinD-3。
SEQ ID NO: 17: 编码加工SEQ ID NO: 18 LinD酶的核酸，无信号肽。
SEQ ID NO: 18: 加工的LinD-3 LinD酶，无信号肽。
全长SEQ ID NO: 16多肽与全长SEQ ID NO: 2具有99%的序列同一性，成熟或加工的GNM SEQ ID NO: 18多肽与加工的SEQ ID NO: 5具有99%的序列同一性。
全长SEQ ID NO: 16多肽与全长SEQ ID NO: 9具有99%的序列同一性，成熟或加工的GNM SEQ ID NO: 18多肽与加工的SEQ ID NO: 12具有96%的序列同一性。
来自香叶烯富集（二级富集）的活性污泥（Camp Pendleton）上的宏基因组的芳樟 醇脱水酶（LinD），命名为LinD-4。
SEQ ID NO: 19: 编码SEQ ID NO: 20的天然核酸，其未加工，包含其信号肽。
SEQ ID NO: 20: 天然或未加工的LinD酶，包含信号肽, 命名为LinD-4。
SEQ ID NO: 21: 编码加工的SEQ ID NO: 22 LinD酶的核酸，无信号肽。
SEQ ID NO: 22: 加工的LinD-4 LinD酶，无信号肽。
全长SEQ ID NO: 20多肽与全长SEQ ID NO: 2具有75%的序列同一性，成熟或加工的SEQ ID NO: 22多肽与加工的SEQ ID NO: 5具有79%的序列同一性。
全长SEQ ID NO: 20多肽与全长SEQ ID NO: 9具有75%的序列同一性，成熟或加工的SEQ ID NO: 22多肽与加工的SEQ ID NO: 12具有79%的序列同一性。
来自香叶烯富集（初级富集）的活性污泥（Camp Pendleton）上的宏基因组的芳樟 醇脱水酶（LinD），命名为LinD-5。
SEQ ID NO: 23: 编码SEQ ID NO: 24的天然核酸，其未加工，包含其信号肽。
SEQ ID NO: 24: 天然或未加工的LinD酶，包含信号肽，命名为LinD-5。
SEQ ID NO: 25: 编码加工的SEQ ID NO: 26 LinD酶的核酸，无信号肽。
SEQ ID NO: 26: 加工的LinD-5 LinD酶，无信号肽。
全长SEQ ID NO: 24多肽与全长SEQ ID NO: 2具有78%的序列同一性，成熟或加工的SEQ ID NO: 26多肽与加工的SEQ ID NO: 5具有82%的序列同一性。
全长SEQ ID NO: 24多肽与全长SEQ ID NO: 9具有78%的序列同一性，成熟或加工的SEQ ID NO: 26多肽与加工的SEQ ID NO: 12具有81%的序列同一性。
来自活性污泥（Camp Pendleton）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为 LinD-6。
SEQ ID NO: 27: 编码SEQ ID NO: 28的天然核酸，其未加工，包含其信号肽。
SEQ ID NO: 28: 天然或未加工的LinD酶，包含信号肽, 命名为LinD-6。
SEQ ID NO: 29: 编码加工的SEQ ID NO: 30 LinD酶的核酸，无信号肽。
SEQ ID NO: 30: 加工的LinD-6 LinD酶，无信号肽。
全长SEQ ID NO: 28多肽与全长SEQ ID NO: 2具有78%的序列同一性，成熟或加工的SEQ ID NO: 30多肽与加工的SEQ ID NO: 5具有81%的序列同一性。
全长SEQ ID NO: 28多肽与全长SEQ ID NO: 9具有78%的序列同一性，成熟或加工的SEQ ID NO: 30多肽与加工的SEQ ID NO: 12具有81%的序列同一性。
来自活性污泥（Camp Pendleton）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为 LinD-7。
SEQ ID NO: 31: 编码SEQ ID NO: 32的天然核酸，其未加工，包含其信号肽，无识别的信号肽裂解位点。
SEQ ID NO: 32: 天然或未加工的LinD酶，包含信号肽，无识别的信号肽裂解位点，命名为LinD-7。
SEQ ID NO: 33: 具有A196F修饰的LinD酶LinD-7，命名为LinD-7B。
全长SEQ ID NO: 32多肽与全长SEQ ID NO: 2具有66%的序列同一性。
全长SEQ ID NO: 32多肽与全长SEQ ID NO: 9具有65%的序列同一性。
芳樟醇脱水酶（LinD）（LinD-2，SEQ ID NO: 9的工程化变异体，具有7个突变（氨基 酸改变）：G74S、G133Q、R171K、I182K、V196F、D200G、G365S）；命名为LinD-2T。
SEQ ID NO: 34: 编码SEQ ID NO: 35的天然核酸，其未加工，包含其信号肽。
SEQ ID NO: 35: 天然或未加工的工程化LinD-2酶，包含信号肽，具有7个突变G74S、G133Q、R171K、I182K、V196F、D200G、G365S，命名为LinD-2T。
来自活性污泥（Camp Pendleton）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD）；命名为 LinD-8。
SEQ ID NO: 36: 编码SEQ ID NO: 37的天然核酸，其未加工，包含其信号肽。
SEQ ID NO: 37: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-8，包含信号肽。
SEQ ID NO: 38: 编码加工（成熟）的SEQ ID NO: 39 LinD酶的核酸，无信号肽。
SEQ ID NO: 39: 加工（成熟）的LinD-8 LinD酶，无信号肽。
来自活性污泥（Camp Pendleton）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为 LinD-9。
SEQ ID NO: 40: 编码SEQ ID NO: 41的天然核酸，其未加工，包含其信号肽，无识别的信号肽裂解位点。
SEQ ID NO: 41: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-9，包含信号肽，无识别的信号肽裂解位点。
来自土壤样品（Cottonwood river）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD）；命名为 LinD-10。
SEQ ID NO: 42: 编码SEQ ID NO: 43的天然核酸，其未加工，包含其信号肽。
SEQ ID NO: 43: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-10, 包含信号肽。
SEQ ID NO: 44: 编码加工（成熟）的SEQ ID NO: 45 LinD酶的核酸，无信号肽。
SEQ ID NO: 45: 加工（成熟）的LinD-10 LinD酶，无信号肽。
来自土壤样品上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为LinD-11。
SEQ ID NO: 46: 编码SEQ ID NO: 47的天然核酸，其未加工，包含其信号肽。
SEQ ID NO: 47: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-11，包含信号肽。
SEQ ID NO: 48: 编码加工（成熟）的SEQ ID NO: 49 LinD酶的核酸，无信号肽。
SEQ ID NO: 49: 加工（成熟）的LinD-11 LinD酶，无信号肽。
来自土壤样品（Cottonwood river）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为 LinD-12。
SEQ ID NO 50: 编码SEQ ID NO: 51的天然核酸，其未加工，包含其信号肽。
SEQ ID NO: 51: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-12，包含信号肽。
SEQ ID NO: 52: 编码加工（成熟）的SEQ ID NO: 53 LinD酶的核酸，无信号肽。
SEQ ID NO: 53: 加工（成熟）的LinD-12 LinD酶，无信号肽。
来自活性污泥（Sierra Nevada）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为 LinD-13。
SEQ ID NO: 54: 编码SEQ ID NO: 55的天然核酸，其未加工，包含其信号肽。
SEQ ID NO: 55: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-13，包含信号肽。
SEQ ID NO: 56: 编码加工（成熟）的SEQ ID NO: 57 LinD酶的核酸，无信号肽。
SEQ ID NO: 57: 加工（成熟）的LinD-13 LinD酶，无信号肽。
来自土壤样品（Cottonwood river）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为 LinD-14。
SEQ ID NO: 58: 编码SEQ ID NO: 59的天然核酸，其未加工，包含其信号肽。
SEQ ID NO: 59: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-14，包含信号肽。
SEQ ID NO: 60: 编码加工（成熟）的SEQ ID NO: 61 LinD酶的核酸，无信号肽。
SEQ ID NO: 61: 加工（成熟）的LinD-14 LinD酶，无信号肽。
具有N端His标签和接头的芳樟醇脱水酶 LinD-1
SEQ ID NO: 62: 编码具有N端His标签和接头的天然LinD-1 LinD酶（SEQ ID NO: 63）的核酸。
SEQ ID NO: 63: 具有N端His标签和接头的天然全长LinD-1 LinD酶。
示例性核酸和多肽序列
SEQ ID NO: 1: 编码野生型（WT）芳樟醇脱水酶多肽SEQ ID NO: 2的来自解芳烃卡斯 特兰尼氏菌65Phen的天然核酸序列
ATGCGGTTCACATTGAAGACGACGGCGATTGTGTCGGCCGCCGCCCTGCTGGCCGGTTTCGGGCCGCCGCCCCGCGCGGCGGAACTGCCGCCGGGGCGGCTCGCCACCACCGAGGACTATTTCGCGCAGCAGGCGAAGCAGGCCGTCACCCCCGACGTGATGGCCCAGCTGGCCTACATGAACTACATCGATTTCATCTCGCCCTTCTACAGCCGGGGCTGCTCCTTCGAGGCCTGGGAGCTCAAGCACACGCCGCAGCGGGTCATCAAGTATTCGATCGCCTTCTATGCGTATGGCCTGGCCAGCGTGGCGCTCATCGACCCGAAGCTGCGTGCGCTCGCCGGCCATGACCTGGACATCGCGGTCTCCAAGATGAAGTGCAAGCGGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACGGGTTCGGCACCGACCCGATCGAGAAAGAGAACATCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTACGGCCTCTATCAGCTGGTGACCGGCAGCCGCCGGTACGAAGCCGAGCATGCCCACCTCACCCGCATCATCCATGACGAGATCGCGGCCAACCCCTTTGCCGGCATCGTCTGCGAGCCGGACAATTATTTTGTCCAGTGCAATTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTATGACCGGCTGCATGGCACCGACTACCGGGCGGCCACCAGGGCCTGGCTGGATTTCATCCAGAAGGACCTGATCGATCCCGAGCGGGGCGCCTTCTACCTGTCCTATCACCCCGAGTCCGGCGCGGTGAAGCCGTGGATCTCGGCGTATACGACAGCCTGGACGCTCGCCATGGTGCACGGCATGGACCCCGCCTTTTCCGAGCGCTACTACCCCCGGTTCAAGCAGACCTTCGTCGAGGTCTACGACGAGGGCCGCAAGGCCCGGGTGCGCGAGACGGCCGGCACGGACGACGCGGATGGCGGGGTGGGCCTGGCTTCGGCGTTCACCCTGCTGCTGGCCCGCGAGATGGGCGACCAGCAGCTCTTCGACCAATTGCTGAATCACCTGGAGCCGCCGGCCAAGCCGAGCATCGTCTCGGCCTCGCTGCGGTACGAGCATCCCGGCAGCCTGCTGTTCGACGAGCTGCTGTTCCTCGCCAAGGTGCATGCCGGCTTTGGCGCCCTGCTTCGGATGCCGCCTCCGGCGGCCAAGCTCGCAGGGAAATAA
SEQ ID NO: 2: 来自解芳烃卡斯特兰尼氏菌65Phen的天然全长野生型芳樟醇脱水酶 多肽，命名为LinD-1
MRFTLKTTAIVSAAALLAGFGPPPRAAELPPGRLATTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYMNYIDFISPFYSRGCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPKLRALAGHDLDIAVSKMKCKRVWGDWEEDGFGTDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRRYEAEHAHLTRIIHDEIAANPFAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLIDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPRFKQTFVEVYDEGRKARVRETAGTDDADGGVGLASAFTLLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPAKPSIVSASLRYEHPGSLLFDELLFLAKVHAGFGALLRMPPPAAKLAGK
SEQ ID NO: 3: 密码子优化的编码LinD-1的核酸
ATGCGCTTTACGTTGAAAACCACCGCCATCGTGTCCGCTGCGGCGTTGCTGGCAGGTTTCGGTCCGCCACCGCGTGCGGCAGAATTACCACCTGGCCGCCTGGCAACGACCGAAGATTACTTTGCGCAGCAAGCAAAACAAGCCGTTACCCCGGACGTCATGGCGCAGCTGGCATATATGAACTATATCGATTTCATTTCTCCGTTCTATAGCCGCGGTTGCTCCTTTGAGGCGTGGGAACTGAAGCATACTCCGCAGCGTGTGATCAAGTATAGCATTGCGTTCTACGCGTACGGTCTGGCGAGCGTCGCGCTGATTGACCCGAAGTTGAGAGCCCTGGCAGGCCACGATTTGGACATCGCTGTTTCCAAAATGAAATGTAAACGCGTTTGGGGCGACTGGGAGGAGGACGGTTTCGGTACCGATCCGATCGAGAAAGAAAACATCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTATGGTCTGTACCAACTGGTCACCGGCTCTCGTCGCTATGAAGCCGAGCACGCGCATCTTACCCGCATCATTCATGATGAAATTGCGGCGAACCCGTTCGCGGGTATCGTGTGTGAGCCGGACAATTACTTTGTTCAGTGCAATAGCGTTGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTATGACCGTCTGCACGGCACGGACTATCGTGCGGCGACGCGTGCTTGGCTGGACTTCATTCAGAAAGATTTGATTGATCCGGAGCGTGGCGCCTTTTACCTGAGCTACCATCCGGAGAGCGGTGCAGTGAAGCCGTGGATCAGCGCTTACACCACCGCTTGGACTCTGGCCATGGTTCACGGTATGGACCCGGCGTTTAGCGAGCGTTACTACCCGCGCTTCAAGCAAACGTTTGTCGAGGTGTACGACGAGGGTCGTAAGGCACGTGTGCGTGAAACCGCGGGTACCGACGACGCGGATGGTGGCGTGGGTCTGGCAAGCGCCTTCACGCTGCTGCTGGCACGCGAGATGGGTGATCAGCAATTGTTCGATCAGCTGTTGAATCATCTCGAACCGCCAGCGAAGCCGTCGATTGTGAGCGCCTCCCTGCGTTATGAACACCCGGGTAGCCTGCTGTTTGATGAACTGCTGTTTCTGGCGAAAGTACACGCGGGCTTCGGCGCACTGCTGCGTATGCCGCCTCCGGCAGCTAAACTGGCGGGTAAATAA
SEQ ID NO: 4: 编码LinD-1加工（成熟）形式的天然核酸
GCGGAACTGCCGCCGGGGCGGCTCGCCACCACCGAGGACTATTTCGCGCAGCAGGCGAAGCAGGCCGTCACCCCCGACGTGATGGCCCAGCTGGCCTACATGAACTACATCGATTTCATCTCGCCCTTCTACAGCCGGGGCTGCTCCTTCGAGGCCTGGGAGCTCAAGCACACGCCGCAGCGGGTCATCAAGTATTCGATCGCCTTCTATGCGTATGGCCTGGCCAGCGTGGCGCTCATCGACCCGAAGCTGCGTGCGCTCGCCGGCCATGACCTGGACATCGCGGTCTCCAAGATGAAGTGCAAGCGGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACGGGTTCGGCACCGACCCGATCGAGAAAGAGAACATCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTACGGCCTCTATCAGCTGGTGACCGGCAGCCGCCGGTACGAAGCCGAGCATGCCCACCTCACCCGCATCATCCATGACGAGATCGCGGCCAACCCCTTTGCCGGCATCGTCTGCGAGCCGGACAATTATTTTGTCCAGTGCAATTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTATGACCGGCTGCATGGCACCGACTACCGGGCGGCCACCAGGGCCTGGCTGGATTTCATCCAGAAGGACCTGATCGATCCCGAGCGGGGCGCCTTCTACCTGTCCTATCACCCCGAGTCCGGCGCGGTGAAGCCGTGGATCTCGGCGTATACGACAGCCTGGACGCTCGCCATGGTGCACGGCATGGACCCCGCCTTTTCCGAGCGCTACTACCCCCGGTTCAAGCAGACCTTCGTCGAGGTCTACGACGAGGGCCGCAAGGCCCGGGTGCGCGAGACGGCCGGCACGGACGACGCGGATGGCGGGGTGGGCCTGGCTTCGGCGTTCACCCTGCTGCTGGCCCGCGAGATGGGCGACCAGCAGCTCTTCGACCAATTGCTGAATCACCTGGAGCCGCCGGCCAAGCCGAGCATCGTCTCGGCCTCGCTGCGGTACGAGCATCCCGGCAGCCTGCTGTTCGACGAGCTGCTGTTCCTCGCCAAGGTGCATGCCGGCTTTGGCGCCCTGCTTCGGATGCCGCCTCCGGCGGCCAAGCTCGCAGGGAAATAA
SEQ ID NO: 5: 来自解芳烃卡斯特兰尼氏菌65Phen多肽的野生型芳樟醇脱水酶LinD- 1的成熟（加工）形式
AELPPGRLATTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYMNYIDFISPFYSRGCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPKLRALAGHDLDIAVSKMKCKRVWGDWEEDGFGTDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRRYEAEHAHLTRIIHDEIAANPFAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLIDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPRFKQTFVEVYDEGRKARVRETAGTDDADGGVGLASAFTLLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPAKPSIVSASLRYEHPGSLLFDELLFLAKVHAGFGALLRMPPPAAKLAGK
SEQ ID NO: 6: 编码SEQ ID NO: 7的核酸，因具有12个密码子取代而不同于SEQ ID NO: 3
ATGCGCTTTACGTTGAAAACCACCGCCATCGTGTCCGCTGCGGCGTTGCTGATTGGTCTGGGTCCGCCACCGCGTGCGGCAGAACTGCCTCCTGGTCGTCTGGCAACCACCGAAGATTATTTTGCACAGCAGGCAAAACAGGCAGTTACACCGGATGTTATGGCACAGCTGGCATATATGAACTATATCGATTTTATCAGCCCGTTTTTTAGCCGCAGCTGTAGCTTTGAAGCATGGGAACTGAAACATACACCGCAGCGTGTTATCAAATATAGCATTGCCTTTTATGCATATGGTCTGGCAAGCGTTGCACTGATTGATCCGAAACTGCGTGCACTGGCAGGTCATGATCTGGATATTGCAGTTAGCAAAATGAAATGCAAACGCGTGTGGATGGATTGGGAAGAAGATGGTTTTGGCACCGATCCGATTGAAAAAGAAAACATCATGTATAAAGGCCATCTGAACCTGATGTATGGTCTGTATCAGCTGGTTACCGGTAGCCGTAAATATGAAGCAGAACATGCACATCTGACCCGTCTGATTCATGATGAAATTGCAGCAAATCCGTTTGCCGGTATTTTTTGTGAACCGAACAACTATTTTGTGCAGTGTAATAGCGTTGCATATCTGAGCCTGTGGGTTTATGATCGTCTGCATGGTACAGATTATCGTGCAGCAACCCGTGCATGGCTGGATTTTATTCAGAAAGATCTGATCGATCCGGAACGTGGTGCATTTTATCTGAGCTATCATCCGGAAAGCGGTGCAGTTAAACCGTGGATTAGCGCATATACCACCGCATGGACCCTGGCAATGGTTCATGGTATGGATCCGGCATTTAGCGAACGTTATTATCCGCGTTTTAAACAGACCTTCGTGGAAGTTTATGATGAAGGTCGTAAAGCACGTGTTCGTGAAACCGCAGGCACCGATGATGCAGATGGTGGTGTTGGTCTGGCCAGTGCAAGCACCCTGCTGCTGGCACGTGAAATGGGTGATCAGCAGCTGTTTGATCAACTGCTGAATCATCTGGAACCGCCTGCAAAACCGAGCATTGTGAGCGCAAGCCTGCGTTATGAACATCCGAGCAGCCTGTTTTTTGATGAGCTGCTGTTTCTGGCAAAAGTTCATGCAGGTTTTGGTGCACTGCTGCGTATGCCTCCGCCAGCAGCCAAACTGGCAGGCAAATAA
SEQ ID NO: 7: LinD-1的全长多肽变异体，命名为LinD-1N，具有12个取代（A18I、 F20L、Y70F、G73S、G132M、R170K、I181L、V195F、D199N、F324S、G364S、L367F）
MRFTLKTTAIVSAAALLIGLGPPPRAAELPPGRLATTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYMNYIDFISPFFSRSCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPKLRALAGHDLDIAVSKMKCKRVWMDWEEDGFGTDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRKYEAEHAHLTRLIHDEIAANPFAGIFCEPNNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLIDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPRFKQTFVEVYDEGRKARVRETAGTDDADGGVGLASASTLLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPAKPSIVSASLRYEHPSSLFFDELLFLAKVHAGFGALLRMPPPAAKLAGK
SEQ ID NO: 8: 编码来自解芳烃卡斯特兰尼氏菌 62Car的新型SEQ ID NO: 9芳樟醇 脱水酶（LinD）的天然核酸
ATGCGATTCACATTGAAGACGCCGGCGATCGCGTCGGCCGTCGCTGCCCTGCTGGTCGGTCTTGGACAGCCGGCGCATGCGGCGCCGCTGCCGCTGGGGCGCCTTGCCCCGACCGAGGACTACTTCGCCCAGCAGGCGAAGCAGGCCGTCACCCCCGACGTGATGGCCCAGCTGGCCTACATGAACTATATCGATTTCATCTCGCCTTTCTACAGCCGGGGGTGTTCCTTCGAGGCCTGGGAACTCAAGCACACACCGCAGCGGGTCATCAAGTATTCGATCGCTTTCTATGCGTATGGCCTGGCCAGCGTGGCGCTCATCGATCCGAATCTGCGCGCGCTCGCCGGCCATGACCTGGACATCGCGGTCTCCAAGATGAAATGCAAGCGGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACGGGTTCGGCGACGATCCGATCGAGAAAGAGAACATCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTACGGCCTCTATCAGCTGGTGACCGGCAGCCGCCGGTACGAAGCCGAGCATGCGCACCTCACCCGCATCATCCACGACGAGATCGGCGCCAACCCCTTTGCCGGCATCGTCTGTGAGCCGGATAATTATTTCGTCCAATGCAACTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTATGACCGCCTGCATGGCACCGATTATCGGGCGGCGACCCGGGCCTGGCTGGACTTCATCCAGAAAGACCTGATCGACCCCGAGCGGGGCGCCTTCTACCTGTCCTATCATCCGGAGTCCGGCGCGGTGAAGCCGTGGATCTCGGCGTATACGACCGCCTGGACGCTCGCCATGGTGCATGGCATGGATCCCGCCTTTTCCGAGCGCTACTACCCCGCGTTCAAGAAAACCTTCGTCGAGGTCTACGACGGGGGCCGCAAGGCCCGGGTGCGAGAGACGGCCGGCACGGCCGACGCGGATGGCGGGGTGGGCCTGGCGTCGGCATTTACCCTGCTGCTGGCCCGCGAGATGGGCGACCAGACGCTCTTCGACCAGCTGCTGAATCACCTGGAACCGCCGGCCCAGCCCAGCATCGTCTCGGCCTCATTGCGTTACGAGCATCCCGGCAGCCTGTTGTTCGACGAACTGCTGTTCCTGGCCAAGGTGCATGCCGGCTTTGGCGCCCTGCTCCAGATGCCGCCTCCGGCGGCGAAATCCGGGGGGAAATGA
SEQ ID NO: 9: 新型全长野生型LinD, 芳樟醇脱水酶-异构酶, 来自解芳烃卡斯特兰 尼氏菌 62Car；命名为LinD-2
MRFTLKTPAIASAVAALLVGLGQPAHAAPLPLGRLAPTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYMNYIDFISPFYSRGCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPNLRALAGHDLDIAVSKMKCKRVWGDWEEDGFGDDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRRYEAEHAHLTRIIHDEIGANPFAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLIDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPAFKKTFVEVYDGGRKARVRETAGTADADGGVGLASAFTLLLAREMGDQTLFDQLLNHLEPPAQPSIVSASLRYEHPGSLLFDELLFLAKVHAGFGALLQMPPPAAKSGGK
SEQ ID NO: 10: 密码子优化的编码新型全长LinD-2的核酸, 命名为LinD-2A
ATGCGCTTTACCCTGAAAACACCGGCAATTGCAAGCGCAGTTGCAGCACTGCTGGTTGGTCTGGGTCAGCCTGCACATGCAGCACCGCTGCCGCTGGGTCGTCTGGCACCGACCGAAGATTATTTTGCACAGCAGGCAAAACAGGCAGTTACACCGGATGTTATGGCACAGCTGGCATATATGAACTATATCGATTTTATCAGCCCGTTCTATAGCCGTGGTTGTAGCTTTGAAGCATGGGAACTGAAACATACACCGCAGCGTGTTATCAAATATAGCATTGCCTTTTATGCATATGGTCTGGCAAGCGTTGCACTGATTGATCCGAATCTGCGTGCACTGGCAGGTCATGATCTGGATATTGCAGTTAGCAAAATGAAATGCAAACGTGTTTGGGGTGATTGGGAAGAGGATGGTTTTGGTGATGATCCGATTGAGAAAGAAAACATCATGTATAAAGGCCATCTGAACCTGATGTATGGTCTGTATCAGCTGGTTACCGGTAGCCGTCGTTATGAAGCAGAACATGCACATCTGACCCGTATTATTCATGATGAAATTGGTGCAAATCCGTTTGCCGGTATTGTTTGTGAACCGGATAACTATTTTGTGCAGTGTAATAGCGTTGCATATCTGAGCCTGTGGGTTTATGATCGTCTGCATGGCACCGATTATCGTGCAGCAACCCGTGCATGGCTGGATTTTATTCAGAAAGATCTGATCGATCCGGAACGTGGTGCATTTTATCTGAGCTATCATCCGGAAAGCGGTGCAGTTAAACCGTGGATTAGCGCATATACCACCGCATGGACCCTGGCAATGGTTCATGGTATGGATCCGGCATTTAGCGAACGTTATTATCCTGCATTCAAAAAAACCTTTGTCGAGGTGTATGATGGTGGTCGTAAAGCACGTGTTCGTGAAACCGCAGGCACCGCAGATGCAGATGGTGGTGTGGGTCTGGCCAGTGCATTTACCCTGCTGCTGGCACGTGAAATGGGTGATCAGACCCTGTTTGATCAGCTGCTGAATCATCTGGAACCGCCTGCACAGCCGAGCATTGTTAGCGCAAGCCTGCGTTATGAACATCCGGGTAGCCTGCTGTTCGATGAACTGCTGTTTCTGGCAAAAGTTCATGCAGGTTTTGGCGCACTGCTGCAGATGCCTCCGCCTGCAGCAAAAAGCGGTGGTAAATAA
SEQ ID NO: 11: 编码LinD-2加工（成熟）形式的天然核酸
GCGCCGCTGCCGCTGGGGCGCCTTGCCCCGACCGAGGACTACTTCGCCCAGCAGGCGAAGCAGGCCGTCACCCCCGACGTGATGGCCCAGCTGGCCTACATGAACTATATCGATTTCATCTCGCCTTTCTACAGCCGGGGGTGTTCCTTCGAGGCCTGGGAACTCAAGCACACACCGCAGCGGGTCATCAAGTATTCGATCGCTTTCTATGCGTATGGCCTGGCCAGCGTGGCGCTCATCGATCCGAATCTGCGCGCGCTCGCCGGCCATGACCTGGACATCGCGGTCTCCAAGATGAAATGCAAGCGGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACGGGTTCGGCGACGATCCGATCGAGAAAGAGAACATCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTACGGCCTCTATCAGCTGGTGACCGGCAGCCGCCGGTACGAAGCCGAGCATGCGCACCTCACCCGCATCATCCACGACGAGATCGGCGCCAACCCCTTTGCCGGCATCGTCTGTGAGCCGGATAATTATTTCGTCCAATGCAACTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTATGACCGCCTGCATGGCACCGATTATCGGGCGGCGACCCGGGCCTGGCTGGACTTCATCCAGAAAGACCTGATCGACCCCGAGCGGGGCGCCTTCTACCTGTCCTATCATCCGGAGTCCGGCGCGGTGAAGCCGTGGATCTCGGCGTATACGACCGCCTGGACGCTCGCCATGGTGCATGGCATGGATCCCGCCTTTTCCGAGCGCTACTACCCCGCGTTCAAGAAAACCTTCGTCGAGGTCTACGACGGGGGCCGCAAGGCCCGGGTGCGAGAGACGGCCGGCACGGCCGACGCGGATGGCGGGGTGGGCCTGGCGTCGGCATTTACCCTGCTGCTGGCCCGCGAGATGGGCGACCAGACGCTCTTCGACCAGCTGCTGAATCACCTGGAACCGCCGGCCCAGCCCAGCATCGTCTCGGCCTCATTGCGTTACGAGCATCCCGGCAGCCTGTTGTTCGACGAACTGCTGTTCCTGGCCAAGGTGCATGCCGGCTTTGGCGCCCTGCTCCAGATGCCGCCTCCGGCGGCGAAATCCGGGGGGAAATGA
SEQ ID NO: 12: LinD-2的成熟形式
APLPLGRLAPTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYMNYIDFISPFYSRGCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPNLRALAGHDLDIAVSKMKCKRVWGDWEEDGFGDDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRRYEAEHAHLTRIIHDEIGANPFAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLIDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPAFKKTFVEVYDGGRKARVRETAGTADADGGVGLASAFTLLLAREMGDQTLFDQLLNHLEPPAQPSIVSASLRYEHPGSLLFDELLFLAKVHAGFGALLQMPPPAAKSGGK
SEQ ID NO: 13: 编码全长工程化变异体SEQ ID NO: 14的核酸, 因具有11个密码子 取代而不同于野生型SED ID NO: 10
ATGCGTTTTACCCTGAAAACACCGGCAATTGCAAGCGCAGTTGCAGCACTGCTGATTGGTCTGGGTCAGCCTGCACATGCAGCACCGCTGCCGCTGGGTCGTCTGGCACCGACCGAAGATTATTTTGCACAGCAGGCAAAACAGGCAGTTACACCGGATGTTATGGCACAGCTGGCATATATGAACTATATCGATTTTATCAGCCCGTTTTTTAGCCGCAGCTGTAGCTTTGAAGCATGGGAACTGAAACATACACCGCAGCGTGTTATCAAATATAGCATTGCCTTTTATGCATATGGTCTGGCAAGCGTTGCACTGATTGATCCGAATCTGCGTGCACTGGCAGGTCATGATCTGGATATTGCAGTTAGCAAAATGAAATGCAAACGCGTGTGGATGGATTGGGAAGAGGATGGTTTTGGTGATGATCCGATTGAGAAAGAAAACATCATGTATAAAGGCCATCTGAACCTGATGTATGGTCTGTATCAGCTGGTTACCGGTAGCCGTAAATATGAAGCAGAACATGCACATCTGACCCGTCTGATTCATGATGAAATTGGTGCAAATCCGTTTGCCGGTATTTTTTGTGAACCGAACAACTATTTTGTGCAGTGTAATAGCGTTGCATATCTGAGCCTGTGGGTTTATGATCGTCTGCATGGCACCGATTATCGTGCAGCAACCCGTGCATGGCTGGATTTTATTCAGAAAGATCTGATCGATCCGGAACGTGGTGCATTTTATCTGAGCTATCATCCGGAAAGCGGTGCAGTTAAACCGTGGATTAGCGCATATACCACCGCATGGACCCTGGCAATGGTTCATGGTATGGATCCGGCATTTAGCGAACGTTATTATCCTGCATTCAAAAAAACCTTTGTCGAGGTGTATGATGGTGGTCGTAAAGCACGTGTTCGTGAAACCGCAGGCACCGCAGATGCAGATGGTGGTGTTGGTCTGGCCAGTGCAAGCACCCTGCTGCTGGCACGTGAAATGGGTGATCAGACCCTGTTTGATCAGCTGCTGAATCATCTGGAACCGCCTGCACAGCCGAGCATTGTTAGCGCAAGCCTGCGTTATGAACATCCGAGCAGCCTGTTTTTTGATGAACTGCTGTTTCTGGCAAAAGTGCATGCAGGTTTTGGCGCACTGCTGCAGATGCCTCCGCCTGCAGCAAAAAGCGGTGGTAAATAA
SEQ ID NO: 14: 新型SEQ ID NO: 9（LinD-2）的全长工程化变体，具有11个氨基酸取 代V19I、Y71F、G74S、G133M、R171K、I182L、V196F、D200N、F325S、G365S、L368F；命名为LinD- 2C
MRFTLKTPAIASAVAALLIGLGQPAHAAPLPLGRLAPTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYMNYIDFISPFFSRSCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPNLRALAGHDLDIAVSKMKCKRVWMDWEEDGFGDDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRKYEAEHAHLTRLIHDEIGANPFAGIFCEPNNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLIDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPAFKKTFVEVYDGGRKARVRETAGTADADGGVGLASASTLLLAREMGDQTLFDQLLNHLEPPAQPSIVSASLRYEHPSSLFFDELLFLAKVHAGFGALLQMPPPAAKSGGK
来自香叶烯富集的活性污泥（Padre Dam）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名 为LinD-3
SEQ ID NO: 15: 编码SEQ ID NO: 16的天然核酸，未加工，包含其信号肽。
ATGCGGTTCACATTGAAGACGACGGCGATCGTGTCGGCCGCCGCCCTGCTGGCCGGTTTCGGGCCGCCGCCCCGCGCGGCGGAACTGCCGCCGGGGCGGCTCGCCACCACCGAGGACTATTTCGCGCAGCAGGCGAAGCAGGCCGTCACCCCCGACGTGATGGCCCAGCTGGCCTACATGAACTACATCGATTTCATCTCGCCCTTCTACAGCCGGGGCTGCTCCTTCGAGGCCTGGGAGCTCAAGCACACGCCGCAGCGGGTCATCAAGTATTCGATCGCCTTCTATGCGTATGGCCTGGCCAGCGTGGCGCTCATCGACCCGAAGCTGCGTGCGCTCGCCGGCCATGACCTGGACATCGCGGTCTCCAAGATGAAGTGCAAGCGGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACGGGTTCGGCACCGACCCGATCGAGAAAGAGAACATCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTACGGCCTCTATCAGCTGGTGACCGGCAGCCGCCGGTACGAAGCCGAGCATGCCCACCTCACCCGCATCATCCATGACGAGATCGCGGCCAACCCCTTTGCCGGCATCGTCTGCGAGCCGGACAATTATTTTGTCCAGTGCAATTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTATGACCGGCTGCATGGCACCGACTACCGGGCGGCCACCAGGGCCTGGCTGGATTTCATCCAGAAGGACCTGATCGATCCCGAGCGGGGCGCCTTCTACCTGTCCTATCACCCCGAGTCCGGCGCGGTGAAGCCGTGGATCTCGGCGTATACGACAGCCTGGACGCTCGCCATGGTGCACGGCATGGACCCCGCCTTTTCCGAGCGCTACTACCCCCGGTTCAAGCAGACCTTCGTCGAGCTCTACGACGAGGGCCGCAAGGCCCGGGTGCGCGAGACGGCCGGCACGGACGACGCGGATGGCGGGGTGGGCCTGGCTTCGGCGTTCACCCTGCTGCTGGCCCGCGAGATGGGCGACCAGCAGCTCTTCGACCAGTTGCTGAATCACCTGGAGCCGCCGGCCAAGCCCAGCATCGTTTCGGCCTCGCTGCGGTACGAGCATCCCGGCAGCCTGCTGTTCGACGAGCTGCTGTTCCTCGCCAAGGTGCATGCCGGTTTTGGCGCCCTGCTTCAGATGCCGCCTCCGGCGGCCAAGCTCGCGGGGAAATAA
SEQ ID NO: 16: 天然或未加工的LinD酶，包含信号肽，命名为LinD-3
MRFTLKTTAIVSAAALLAGFGPPPRAAELPPGRLATTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYMNYIDFISPFYSRGCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPKLRALAGHDLDIAVSKMKCKRVWGDWEEDGFGTDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRRYEAEHAHLTRIIHDEIAANPFAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLIDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPRFKQTFVELYDEGRKARVRETAGTDDADGGVGLASAFTLLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPAKPSIVSASLRYEHPGSLLFDELLFLAKVHAGFGALLQMPPPAAKLAGK
SEQ ID NO: 17: 编码加工的LinD-3 LinD酶的核酸，无信号肽
GCGGAACTGCCGCCGGGGCGGCTCGCCACCACCGAGGACTATTTCGCGCAGCAGGCGAAGCAGGCCGTCACCCCCGACGTGATGGCCCAGCTGGCCTACATGAACTACATCGATTTCATCTCGCCCTTCTACAGCCGGGGCTGCTCCTTCGAGGCCTGGGAGCTCAAGCACACGCCGCAGCGGGTCATCAAGTATTCGATCGCCTTCTATGCGTATGGCCTGGCCAGCGTGGCGCTCATCGACCCGAAGCTGCGTGCGCTCGCCGGCCATGACCTGGACATCGCGGTCTCCAAGATGAAGTGCAAGCGGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACGGGTTCGGCACCGACCCGATCGAGAAAGAGAACATCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTACGGCCTCTATCAGCTGGTGACCGGCAGCCGCCGGTACGAAGCCGAGCATGCCCACCTCACCCGCATCATCCATGACGAGATCGCGGCCAACCCCTTTGCCGGCATCGTCTGCGAGCCGGACAATTATTTTGTCCAGTGCAATTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTATGACCGGCTGCATGGCACCGACTACCGGGCGGCCACCAGGGCCTGGCTGGATTTCATCCAGAAGGACCTGATCGATCCCGAGCGGGGCGCCTTCTACCTGTCCTATCACCCCGAGTCCGGCGCGGTGAAGCCGTGGATCTCGGCGTATACGACAGCCTGGACGCTCGCCATGGTGCACGGCATGGACCCCGCCTTTTCCGAGCGCTACTACCCCCGGTTCAAGCAGACCTTCGTCGAGCTCTACGACGAGGGCCGCAAGGCCCGGGTGCGCGAGACGGCCGGCACGGACGACGCGGATGGCGGGGTGGGCCTGGCTTCGGCGTTCACCCTGCTGCTGGCCCGCGAGATGGGCGACCAGCAGCTCTTCGACCAGTTGCTGAATCACCTGGAGCCGCCGGCCAAGCCCAGCATCGTTTCGGCCTCGCTGCGGTACGAGCATCCCGGCAGCCTGCTGTTCGACGAGCTGCTGTTCCTCGCCAAGGTGCATGCCGGTTTTGGCGCCCTGCTTCAGATGCCGCCTCCGGCGGCCAAGCTCGCGGGGAAATAA
SEQ ID NO: 18: 加工的LinD-3 LinD酶，无信号肽
AELPPGRLATTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYMNYIDFISPFYSRGCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPKLRALAGHDLDIAVSKMKCKRVWGDWEEDGFGTDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRRYEAEHAHLTRIIHDEIAANPFAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLIDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPRFKQTFVELYDEGRKARVRETAGTDDADGGVGLASAFTLLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPAKPSIVSASLRYEHPGSLLFDELLFLAKVHAGFGALLQMPPPAAKLAGK
来自香叶烯富集（二级富集）的活性污泥（Camp Pendleton）上的宏基因组的芳樟醇脱 水酶(LinD)，命名为LinD-4
SEQ ID NO: 19: 编码SEQ ID NO: 20的天然核酸, 未加工，包含其信号肽
ATGATAAAGCCCCACAGACGATCCGCCGCACGACTTTCCCTAATCATCGCAGCAACCCTCGGTTTCGGCAGTTCCGCCAGTGCCGAAGACCTGTTCCCCGGCCGCCTCGCCACCACCGCGGACTACTTCGCCCAACGCGAAAAGCACACCGTGACTCCCGATGTCATGGCGCACCTGGCCTTCATGAACTACACGGATTTCATTTCCCCCTTCTACAGCCGGGGTTGTGCCTTCGACGCGTGGGACATCAAGAAGACACCGCAACGGATCATCAAGTATTCGCTGGCGTTCTATTCCTACGGCCTCGCTAGCGTTGCGCTCACCGATCCCAAACTGCGACCACTTGCCGCGCATGCGATCGATGTCGCCACGTCAAAGATGAAATGCAAGCGCGTCTGGGAAGACTGGGAAGAAGATGGCTTCGGTAGCGACCCGATCGAGAAGCAAAACATCATGTACAAGGGTCACCTGAACCTGATGTATGGCCTCTACCAGCTGGTCAGCGGAAACCGGCAGTACGAGGCCGAACACAAACATCTGACCAAGATCATCCACGACGAGATCAAGGCCAACCCTTTCGCTGGCGCGCTCTGCGAGCCGGACAACTATTTTGTCCAATGCAACTCGGTCGCCTATCTGAGCCTGTGGGTGTATGACCGACTCCATGGCACAAGCTACAAGGCAGCCACCGAACCCTGGCTGAAATTCCTGAAAAAGGATCTGATCGATCCGAAAACGGGCGCCTTCTATCTATCCTTTCACCCCGAATCCGGCACAGTGAAACCCTGGCTCTCGGCGTATACCACGGCGTGGACGCTGGCCATGGTGCACGGCATGGACCCGGCCTTTTCCGAACGCTACTACCCGGCGTTCAAGAAGACCTTTGTCGAAGTCTATGACGGCGGCCGAAAGGCACGGGTTCGCGAGACGACCAATACGCCAGACGCCGACGGCGGGGTTGGCGCGGCCTCTGCGTTCACGTTGCTGCTTGCCCGTGAGATGGGCGACCAGACACTCTTCGACCAGTTGCTCAACCACCTTGAGCCCCCGGCGAAACCCAAAATCACCTCAGCCATCTTGAACTACGAGGCGCCCAGCAACCTGCTCTTTGATGAGTTGCTGTTCCTCTCGAAAGTCCATGTCGGCTTTGGTGAACTGCTAAAAGCTACGCCCCCGCCGGCGCGCGCAGACAGTCAGAAATAA
SEQ ID NO: 20: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-4, 包含信号肽
MIKPHRRSAARLSLIIAATLGFGSSASAEDLFPGRLATTADYFAQREKHTVTPDVMAHLAFMNYTDFISPFYSRGCAFDAWDIKKTPQRIIKYSLAFYSYGLASVALTDPKLRPLAAHAIDVATSKMKCKRVWEDWEEDGFGSDPIEKQNIMYKGHLNLMYGLYQLVSGNRQYEAEHKHLTKIIHDEIKANPFAGALCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTSYKAATEPWLKFLKKDLIDPKTGAFYLSFHPESGTVKPWLSAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPAFKKTFVEVYDGGRKARVRETTNTPDADGGVGAASAFTLLLAREMGDQTLFDQLLNHLEPPAKPKITSAILNYEAPSNLLFDELLFLSKVHVGFGELLKATPPPARADSQK
SEQ ID NO: 21: 编码加工的LinD-4 LinD酶的核酸，无信号肽
GAAGACCTGTTCCCCGGCCGCCTCGCCACCACCGCGGACTACTTCGCCCAACGCGAAAAGCACACCGTGACTCCCGATGTCATGGCGCACCTGGCCTTCATGAACTACACGGATTTCATTTCCCCCTTCTACAGCCGGGGTTGTGCCTTCGACGCGTGGGACATCAAGAAGACACCGCAACGGATCATCAAGTATTCGCTGGCGTTCTATTCCTACGGCCTCGCTAGCGTTGCGCTCACCGATCCCAAACTGCGACCACTTGCCGCGCATGCGATCGATGTCGCCACGTCAAAGATGAAATGCAAGCGCGTCTGGGAAGACTGGGAAGAAGATGGCTTCGGTAGCGACCCGATCGAGAAGCAAAACATCATGTACAAGGGTCACCTGAACCTGATGTATGGCCTCTACCAGCTGGTCAGCGGAAACCGGCAGTACGAGGCCGAACACAAACATCTGACCAAGATCATCCACGACGAGATCAAGGCCAACCCTTTCGCTGGCGCGCTCTGCGAGCCGGACAACTATTTTGTCCAATGCAACTCGGTCGCCTATCTGAGCCTGTGGGTGTATGACCGACTCCATGGCACAAGCTACAAGGCAGCCACCGAACCCTGGCTGAAATTCCTGAAAAAGGATCTGATCGATCCGAAAACGGGCGCCTTCTATCTATCCTTTCACCCCGAATCCGGCACAGTGAAACCCTGGCTCTCGGCGTATACCACGGCGTGGACGCTGGCCATGGTGCACGGCATGGACCCGGCCTTTTCCGAACGCTACTACCCGGCGTTCAAGAAGACCTTTGTCGAAGTCTATGACGGCGGCCGAAAGGCACGGGTTCGCGAGACGACCAATACGCCAGACGCCGACGGCGGGGTTGGCGCGGCCTCTGCGTTCACGTTGCTGCTTGCCCGTGAGATGGGCGACCAGACACTCTTCGACCAGTTGCTCAACCACCTTGAGCCCCCGGCGAAACCCAAAATCACCTCAGCCATCTTGAACTACGAGGCGCCCAGCAACCTGCTCTTTGATGAGTTGCTGTTCCTCTCGAAAGTCCATGTCGGCTTTGGTGAACTGCTAAAAGCTACGCCCCCGCCGGCGCGCGCAGACAGTCAGAAATAA
SEQ ID NO: 22: 加工的LinD-4 LinD酶，无信号肽
EDLFPGRLATTADYFAQREKHTVTPDVMAHLAFMNYTDFISPFYSRGCAFDAWDIKKTPQRIIKYSLAFYSYGLASVALTDPKLRPLAAHAIDVATSKMKCKRVWEDWEEDGFGSDPIEKQNIMYKGHLNLMYGLYQLVSGNRQYEAEHKHLTKIIHDEIKANPFAGALCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTSYKAATEPWLKFLKKDLIDPKTGAFYLSFHPESGTVKPWLSAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPAFKKTFVEVYDGGRKARVRETTNTPDADGGVGAASAFTLLLAREMGDQTLFDQLLNHLEPPAKPKITSAILNYEAPSNLLFDELLFLSKVHVGFGELLKATPPPARADSQK
来自香叶烯富集（初级富集）的活性污泥（Camp Pendleton）上的宏基因组的芳樟醇脱 水酶（LinD），命名为LinD-5
SEQ ID NO: 23: 编码SEQ ID NO: 24的天然核酸，未加工，包含其信号肽
ATGAAGAACATCCAAAAGACGGCTGCCGCGCTGCCCGCCATCCTTGCCGCAGTGCTCGCGTTCAGTGCGCCGGCCCATTCGGCGGACCTGCCGCCCGGGCGCCTCGCCTCGACCGAGGAATATTTCGCCCAGCGCGAGAAACAGGCCGTCACGCCCGACGTCATGGCCCACCTCGCCTACATGAACTACACCGATTTCGTCTCGCCCTTCTACAGCCGGGGCTGCGCCTTCGACGCCTGGGCGATCAAGAAGACCCCGCAGCGGATCATCAAGTACTCGCTCGCCTTCTACGCCTATGGCCTGGCCAGCGTCGCGCTCACCGATCCGCAGCTGCGTCCGCTCGCCGGACATGCAATCGACATCGCGACCGCCAAGATGAAATGCAAGCAGGTCTGGGGAGACTGGGAGGAAGACGGGTTCGGCGAGGATCCGATCGAGAAAGAGAACATCATGTACAAGGGCCACTTGAACCTGATGTACGGCCTCTACCAACTGGTCACCGGCAACCGCCGGTACGAGAAGGAGCACGCCCGCCTCACGCGGATCATCCACGACGAGATCAAGGCCAATCCCTACGCCGGCATCGTCTGCGAGCCGGACAACTATTTCGTTCAGTGCAACTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCCATGACCGCCTGCACGGCACCGACTACCGGGCGGCGACGGCGGAATGGCTGAAATTCATCGAGCACGACCTGATCGACCCGAAACACGGCGCCTTCCACCTGTCCTACCATCCGGAATCCCACGCGGTGAAACCGTGGGTCTCCGCATACACCACGGCGTGGACGCTCGCCATGGTGCACGGCATGGATCCCGCTTTCGCCGAGCGCTACTACCCCCGCTTCAAGGAGACCTTCGTCGAGGTCTACGACGATGGCCGCAAGGCCCGGGTCCGCGAGACGACCGGCACCACCGACGCCGATGGCGGCGTCGGCGCGGCCTCCGCGTTCACCCTGCTGCTCGCCCGCGAGATGGGCGACCGGCAGCTCTTCGACCAGTTGCTGAACCACCTGGAGCCCCCGGCAAGACCGAGGATCACCTCGGGCATCCTGGAATACGCGGCCCCCAGCAATCTGCTGTTCGACGAGCTGCTGTTCCTCGCCAAGGTACACGTCGGTTTCGGCCAGTTGCTGCAGGCCGGGTCGGCGCCGCCCCCGCCGGGCCCCGCCAGGGGGAAATGA
SEQ ID NO: 24: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-5，包含信号肽
MKNIQKTAAALPAILAAVLAFSAPAHSADLPPGRLASTEEYFAQREKQAVTPDVMAHLAYMNYTDFVSPFYSRGCAFDAWAIKKTPQRIIKYSLAFYAYGLASVALTDPQLRPLAGHAIDIATAKMKCKQVWGDWEEDGFGEDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGNRRYEKEHARLTRIIHDEIKANPYAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVHDRLHGTDYRAATAEWLKFIEHDLIDPKHGAFHLSYHPESHAVKPWVSAYTTAWTLAMVHGMDPAFAERYYPRFKETFVEVYDDGRKARVRETTGTTDADGGVGAASAFTLLLAREMGDRQLFDQLLNHLEPPARPRITSGILEYAAPSNLLFDELLFLAKVHVGFGQLLQAGSAPPPPGPARGK
SEQ ID NO: 25: 编码加工（成熟）的LinD-5 LinD酶的核酸，无信号肽
GCGGACCTGCCGCCCGGGCGCCTCGCCTCGACCGAGGAATATTTCGCCCAGCGCGAGAAACAGGCCGTCACGCCCGACGTCATGGCCCACCTCGCCTACATGAACTACACCGATTTCGTCTCGCCCTTCTACAGCCGGGGCTGCGCCTTCGACGCCTGGGCGATCAAGAAGACCCCGCAGCGGATCATCAAGTACTCGCTCGCCTTCTACGCCTATGGCCTGGCCAGCGTCGCGCTCACCGATCCGCAGCTGCGTCCGCTCGCCGGACATGCAATCGACATCGCGACCGCCAAGATGAAATGCAAGCAGGTCTGGGGAGACTGGGAGGAAGACGGGTTCGGCGAGGATCCGATCGAGAAAGAGAACATCATGTACAAGGGCCACTTGAACCTGATGTACGGCCTCTACCAACTGGTCACCGGCAACCGCCGGTACGAGAAGGAGCACGCCCGCCTCACGCGGATCATCCACGACGAGATCAAGGCCAATCCCTACGCCGGCATCGTCTGCGAGCCGGACAACTATTTCGTTCAGTGCAACTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCCATGACCGCCTGCACGGCACCGACTACCGGGCGGCGACGGCGGAATGGCTGAAATTCATCGAGCACGACCTGATCGACCCGAAACACGGCGCCTTCCACCTGTCCTACCATCCGGAATCCCACGCGGTGAAACCGTGGGTCTCCGCATACACCACGGCGTGGACGCTCGCCATGGTGCACGGCATGGATCCCGCTTTCGCCGAGCGCTACTACCCCCGCTTCAAGGAGACCTTCGTCGAGGTCTACGACGATGGCCGCAAGGCCCGGGTCCGCGAGACGACCGGCACCACCGACGCCGATGGCGGCGTCGGCGCGGCCTCCGCGTTCACCCTGCTGCTCGCCCGCGAGATGGGCGACCGGCAGCTCTTCGACCAGTTGCTGAACCACCTGGAGCCCCCGGCAAGACCGAGGATCACCTCGGGCATCCTGGAATACGCGGCCCCCAGCAATCTGCTGTTCGACGAGCTGCTGTTCCTCGCCAAGGTACACGTCGGTTTCGGCCAGTTGCTGCAGGCCGGGTCGGCGCCGCCCCCGCCGGGCCCCGCCAGGGGGAAATGA
SEQ ID NO: 26: 加工（成熟）的LinD-5 LinD酶，无信号肽
ADLPPGRLASTEEYFAQREKQAVTPDVMAHLAYMNYTDFVSPFYSRGCAFDAWAIKKTPQRIIKYSLAFYAYGLASVALTDPQLRPLAGHAIDIATAKMKCKQVWGDWEEDGFGEDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGNRRYEKEHARLTRIIHDEIKANPYAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVHDRLHGTDYRAATAEWLKFIEHDLIDPKHGAFHLSYHPESHAVKPWVSAYTTAWTLAMVHGMDPAFAERYYPRFKETFVEVYDDGRKARVRETTGTTDADGGVGAASAFTLLLAREMGDRQLFDQLLNHLEPPARPRITSGILEYAAPSNLLFDELLFLAKVHVGFGQLLQAGSAPPPPGPARGK
来自活性污泥（Camp Pendleton）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为LinD-6
SEQ ID NO: 27: 编码SEQ ID NO: 28的天然核酸，未加工，包含其信号肽
ATGAAGAACATCGCCCGCGCGGCCGCACTGGCAGCCGCCATCATCGCCACGATGCCCGGGCCCGGTACGCCAGCCCACGCGGCAGAGTTGCTGCCCGGACGCCTCGCCTCGACCGAGGCCTACTTCGCCCAGCGCGAACGGCAGGCCGTCACCCCCGACGTGATGGCCCACCTCGCCTACATGAACTACACGGACTTCGTTTCCCCCTTCTACAGCCGGGGCTGCGCCTTCGATGCGTGGACGATCAAGAAGACCCCGCAGCGGATCATCAAGTACTCGCTGGCCTTCTACGCCTACGGCCTCGCCAGCGTCGCGCTCATCGACCCGCAGCTGCGCCCACTCGCCGGCCACGCACTCGACATCGCCACGGCCAAGATGAAATGCAAGCAGGTCTGGGGAGACTGGGAGGAAGACGGCTTCGGCGACGATCCGATCGAGAAGGAAAACATCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTACGGCCTCCACCAGCTGGTCACCGGCAACCGGCGGTACGAGAAGGAACACGCCCGCCTCACGCAGATCATCCGCGACGAGATCGCGGCCAACCCCTACGCCGGCATCGTCTGCGAGCCCGACAACTACTTCGTCCAGTGCAACTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTACGACCGCCTGCACGGCACCAACCACAGGGCGGCGACCGCAGCGTGGCTCAAGTTCATCGAGGACGACCTGATCGACCCGAAGCACGGCGTCTTCCACCTCTCCTACCATCCGGAGTCCGGCGCGGTGAAGCCCTGGGTCTCGGCATACACGACGGCATGGACCCTCGCCATGGTGCACGGCATGGATCCCGCCTTTGCCGAGCGCTACTACCCCCGCTTCAAGGAAACCTTCGTCGAGGTCTACGACGACGGCCGCAAGGCCCGGGTCCGCGAGACGACCGGCACCACCGATGCCGATGGCGGCGTCGGCGCGGCCTCCGCCTTCACCCTGCTGCTCGCCCGCGAGATGGGCGACCAGCAGCTCTTCGACCAGTTGCTGAACCACCTCGAGCCGCCGGCAAGACCGAAGATCACCTCGGGCATCCTGGACTACGAAGCGCCCAGCAACCTGCTGTTCGACGAACTGCTGTTCCTCGCCAAGGTGCACGTCGGTTTCGGCCAGCTGCTGCAGGCCCGGCCGGATCCCGCCAGGGGGCAATGA
SEQ ID NO: 28: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-6，包含信号肽
MKNIARAAALAAAIIATMPGPGTPAHAAELLPGRLASTEAYFAQRERQAVTPDVMAHLAYMNYTDFVSPFYSRGCAFDAWTIKKTPQRIIKYSLAFYAYGLASVALIDPQLRPLAGHALDIATAKMKCKQVWGDWEEDGFGDDPIEKENIMYKGHLNLMYGLHQLVTGNRRYEKEHARLTQIIRDEIAANPYAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTNHRAATAAWLKFIEDDLIDPKHGVFHLSYHPESGAVKPWVSAYTTAWTLAMVHGMDPAFAERYYPRFKETFVEVYDDGRKARVRETTGTTDADGGVGAASAFTLLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPARPKITSGILDYEAPSNLLFDELLFLAKVHVGFGQLLQARPDPARGQ
SEQ ID NO: 29: 编码加工的LInD-6 LinD酶的核酸，无信号肽
GCAGAGTTGCTGCCCGGACGCCTCGCCTCGACCGAGGCCTACTTCGCCCAGCGCGAACGGCAGGCCGTCACCCCCGACGTGATGGCCCACCTCGCCTACATGAACTACACGGACTTCGTTTCCCCCTTCTACAGCCGGGGCTGCGCCTTCGATGCGTGGACGATCAAGAAGACCCCGCAGCGGATCATCAAGTACTCGCTGGCCTTCTACGCCTACGGCCTCGCCAGCGTCGCGCTCATCGACCCGCAGCTGCGCCCACTCGCCGGCCACGCACTCGACATCGCCACGGCCAAGATGAAATGCAAGCAGGTCTGGGGAGACTGGGAGGAAGACGGCTTCGGCGACGATCCGATCGAGAAGGAAAACATCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTACGGCCTCCACCAGCTGGTCACCGGCAACCGGCGGTACGAGAAGGAACACGCCCGCCTCACGCAGATCATCCGCGACGAGATCGCGGCCAACCCCTACGCCGGCATCGTCTGCGAGCCCGACAACTACTTCGTCCAGTGCAACTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTACGACCGCCTGCACGGCACCAACCACAGGGCGGCGACCGCAGCGTGGCTCAAGTTCATCGAGGACGACCTGATCGACCCGAAGCACGGCGTCTTCCACCTCTCCTACCATCCGGAGTCCGGCGCGGTGAAGCCCTGGGTCTCGGCATACACGACGGCATGGACCCTCGCCATGGTGCACGGCATGGATCCCGCCTTTGCCGAGCGCTACTACCCCCGCTTCAAGGAAACCTTCGTCGAGGTCTACGACGACGGCCGCAAGGCCCGGGTCCGCGAGACGACCGGCACCACCGATGCCGATGGCGGCGTCGGCGCGGCCTCCGCCTTCACCCTGCTGCTCGCCCGCGAGATGGGCGACCAGCAGCTCTTCGACCAGTTGCTGAACCACCTCGAGCCGCCGGCAAGACCGAAGATCACCTCGGGCATCCTGGACTACGAAGCGCCCAGCAACCTGCTGTTCGACGAACTGCTGTTCCTCGCCAAGGTGCACGTCGGTTTCGGCCAGCTGCTGCAGGCCCGGCCGGATCCCGCCAGGGGGCAATGA
SEQ ID NO: 30: 加工（成熟）的LinD-6 LinD酶，无信号肽
AELLPGRLASTEAYFAQRERQAVTPDVMAHLAYMNYTDFVSPFYSRGCAFDAWTIKKTPQRIIKYSLAFYAYGLASVALIDPQLRPLAGHALDIATAKMKCKQVWGDWEEDGFGDDPIEKENIMYKGHLNLMYGLHQLVTGNRRYEKEHARLTQIIRDEIAANPYAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTNHRAATAAWLKFIEDDLIDPKHGVFHLSYHPESGAVKPWVSAYTTAWTLAMVHGMDPAFAERYYPRFKETFVEVYDDGRKARVRETTGTTDADGGVGAASAFTLLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPARPKITSGILDYEAPSNLLFDELLFLAKVHVGFGQLLQARPDPARGQ
来自活性污泥（Camp Pendleton）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为LinD-7
SEQ ID NO: 31: 编码SEQ ID NO:32的天然核酸，未加工，包含其信号肽
ATGACACAATGGTTATCAACACCCTGCCTGGCGGCGATTTTAAGTGCAATTTTTATTGTTGTACCCAAATTCGGGTTGACAGAGACATTACTGCCGGGGCGATTAGCCACTACGAAGGCGTATTTTTCACAGCAACGCAACCAAAAACTGACGCCGGATATGGATGCCCAGCTGGCCTATATGTCCTACACTGATTTTATTTCACCTTTCTATAGTCGAGGTTGCGCCTTTGAGGCTTGGGAACTGAAACAGGCTCCCCAGAGAATTATCAAATACTCCCTTGCCTGGTATTCCTACGGCCTTGCCAGTGTCGCTGTCATTGATCCCAGCCTGCACCGATATGCAGGCCACAATATTGATATTGCCATCGCAAAAATGAAGTGCAGACAGGTTTGGGGCGACTGGGAAGAAGACGGCTTTGGCTCCAACCCTATTGCCCACCAAAATATTATGTACAAAGGACACTTGAATCTGATGTATGGCCTTTATCAGCTGTTAACGGGCAATACTCAGTATGAAGAGGAATTCATCGATCTCTCTAATATCATCTATAGCGAAATCAAGGAAAACCCTTATGCAGGTATTGCTTGCGAGCCGGACAATTACTTTCCGCAGTGCAACTCCGTCGCCTATCTCAGCCTGTGGGTTTATGATCGTCTCTACCACACCGACTACAAAGCAGTCACAAAACCCTGGCTTGATTTTTTACAGAAAAAACTCATAGATCCTGAAACCGGCACATTTCATGTTGCCTATCATCCAACATCTCACGCCGTTAAACCCTGGGTTTCCGCCTACACCACGGCCTGGGCGCTAACCATGATTCATGGTCTGAATCCGGAATTTGCCAAAAAGTACTACCCTAATTTTAAGCAAACCTTTGTTGAGGTTTTTGACAACGGCACCAAAGCCAGGGTGCGCGAAACCGCCCACACCACGGATGTTGATGGTGGCGTCGGCGCCGCCTCGATTTTCACGCTGGTGTTGGCAAGGGAAATGAATGATCAGGAGCTGTTTGATCAACTATTGAATTATCTCGAACCGCCAGCAAAGCCTGTGATTTATTCGGGGATTCTGCGATATGAAAATCCAACGAGCCTGCTATTCGATGAACTGCTTTTTGTCGCCAAGGTGCATGTGGGTTTTGGCGAACTGATCAATCTCAAACCTGTTGAAACAGACTAG
SEQ ID NO: 32: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-7，包含信号肽
MTQWLSTPCLAAILSAIFIVVPKFGLTETLLPGRLATTKAYFSQQRNQKLTPDMDAQLAYMSYTDFISPFYSRGCAFEAWELKQAPQRIIKYSLAWYSYGLASVAVIDPSLHRYAGHNIDIAIAKMKCRQVWGDWEEDGFGSNPIAHQNIMYKGHLNLMYGLYQLLTGNTQYEEEFIDLSNIIYSEIKENPYAGIACEPDNYFPQCNSVAYLSLWVYDRLYHTDYKAVTKPWLDFLQKKLIDPETGTFHVAYHPTSHAVKPWVSAYTTAWALTMIHGLNPEFAKKYYPNFKQTFVEVFDNGTKARVRETAHTTDVDGGVGAASIFTLVLAREMNDQELFDQLLNYLEPPAKPVIYSGILRYENPTSLLFDELLFVAKVHVGFGELINLKPVETD
SEQ ID NO: 33: 具有A196F修饰的LinD酶SEQ ID NO: 32，命名为LinD-7B
MTQWLSTPCL AAILSAIFIV VPKFGLTETL LPGRLATTKA YFSQQRNQKL TPDMDAQLAYMSYTDFISPF YSRGCAFEAW ELKQAPQRII KYSLAWYSYG LASVAVIDPS LHRYAGHNID IAIAKMKCRQVWGDWEEDGF GSNPIAHQNI MYKGHLNLMY GLYQLLTGNT QYEEEFIDLS NIIYSEIKEN PYAGIFCEPDNYFPQCNSVAYLSLWVYDRLYHTDYKAVTKPWLDFLQKKLIDPETGTFHVAYHPTSHAVKPWVSAYTTAWALTMIHGLNPEFAKKYYPNFKQTFVEVFDNGTKARVRETAHTTDVDGGVGAASIFTLVLAREMNDQELFDQLLNYLEPPAKPVIYSGILRYENPTSLLFDELLFVAKVHVGFGELINLKPVETD
芳樟醇脱水酶（LinD）（LinD-2的工程化变异体，具有7个突变（氨基酸改变）：G74S、 G133Q、R171K、I182K、V196F、D200G、G365S）；命名为LinD-2T
SEQ ID NO: 34: 编码SEQ ID NO: 35的天然核酸，未加工，包含其信号肽
ATGCGCTTTACTCTGAAAACCCCTGCTATCGCTTCCGCCGTTGCTGCACTGTTGGTTGGTCTGGGTCAGCCAGCGCACGCGGCACCGCTGCCGTTAGGCCGCTTGGCACCGACCGAAGATTACTTTGCCCAACAGGCGAAACAAGCCGTCACCCCGGATGTTATGGCCCAGCTGGCGTACATGAATTACATCGACTTCATTAGCCCGTTTTACAGCCGTAGCTGCAGCTTCGAGGCGTGGGAGTTGAAACACACGCCGCAGCGTGTCATCAAGTATAGCATTGCGTTCTATGCGTACGGCCTGGCAAGCGTCGCACTGATCGACCCGAATCTGCGTGCTCTGGCGGGTCATGACCTGGATATCGCGGTCAGCAAGATGAAATGTAAGCGCGTGTGGCAAGATTGGGAAGAAGATGGCTTTGGTGATGACCCGATTGAGAAAGAAAACATTATGTATAAGGGCCACCTGAACCTCATGTACGGTCTGTATCAACTGGTGACCGGTAGCCGTAAATATGAAGCGGAGCATGCCCACTTGACCCGTTTGATCCACGACGAAATCGGTGCAAACCCGTTCGCGGGTATTTTTTGCGAGCCGGGTAATTACTTTGTGCAGTGTAACTCTGTCGCGTACCTGAGCCTGTGGGTATATGATCGTCTGCATGGCACCGACTACCGTGCAGCGACGCGTGCCTGGCTGGATTTCATCCAGAAAGATCTGATTGACCCGGAGCGCGGTGCGTTTTACCTGAGCTATCACCCTGAGTCCGGTGCCGTGAAACCGTGGATTAGCGCGTACACTACGGCGTGGACCCTGGCGATGGTGCATGGCATGGATCCGGCGTTCAGCGAGCGTTATTACCCGGCGTTCAAAAAGACCTTTGTTGAAGTTTACGACGGTGGCCGCAAGGCACGTGTCCGTGAAACGGCAGGCACGGCAGATGCCGACGGTGGCGTTGGTCTGGCGTCTGCTTTCACCCTGCTGCTTGCGCGCGAGATGGGTGACCAAACGCTGTTTGACCAATTGCTGAATCACCTGGAGCCGCCAGCACAACCGTCCATCGTGAGCGCTAGCCTGCGTTATGAGCACCCGAGCAGCCTGCTGTTCGACGAACTGCTGTTCTTGGCCAAGGTTCATGCCGGCTTTGGCGCGCTGCTGCAGATGCCGCCACCGGCAGCTAAATCGGGTGGCAAGTAA
SEQ ID NO: 35: 天然或未加工的工程化LinD酶LinD-2T，包含信号肽
MRFTLKTPAIASAVAALLVGLGQPAHAAPLPLGRLAPTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYMNYIDFISPFYSRSCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPNLRALAGHDLDIAVSKMKCKRVWQDWEEDGFGDDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRKYEAEHAHLTRLIHDEIGANPFAGIFCEPGNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLIDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPAFKKTFVEVYDGGRKARVRETAGTADADGGVGLASAFTLLLAREMGDQTLFDQLLNHLEPPAQPSIVSASLRYEHPSSLLFDELLFLAKVHAGFGALLQMPPPAAKSGGK
来自活性污泥（Camp Pendleton）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为LinD-8
SEQ ID NO: 36: 编码SEQ ID NO: 37的天然核酸，未加工，包含其信号肽
ATGCGGTTCACATTGAAGACGACGGCGATCGCGTCGGCCGCCGCCCTGCTGGTCGGCCTCGGGCAGCCGCCCCGCGCGGCGGAACTGCCGCCGGGGCGGCTCGCCACCACCGAGGACTATTTCGCGCAGCAGGCGAAGCAGGCCGTCACCCCCGACGTGATGGCCCAGCTGGCCTACATGAACTACATCGATTTCATCTCGCCCTTCTACAGCCGGGGCTGCTCCTTCGAGGCCTGGGAGCTCAAGCACACGCCGCAGCGGGTCATCAAGTATTCGATCGCCTTCTATGCGTATGGCCTGGCCAGCGTGGCGCTCATCGACCCGAAGCTGCGTGCGCTCGCCGGCCATGACCTGGACATCGCGGTCTCCAAGATGAAGTGCAAGCGGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACGGGTTCGGCACCGACCCGATCGAGAAAGAGAACATCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTACGGCCTCTATCAGCTGGTGACCGGCAGCCGCCGGTACGAAGCCGAGCATGCGCACCTCACCCGCATCATCCATGACGAGATCGCGGCCAACCCCTTTGCCGGCATCGTCTGCGAGCCGGACAATTATTTCGTCCAGTGCAATTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTATGACCGGCTGCATGGCACCGACTACCGGGCGGCCACCAGGGCCTGGCTGGATTTCATCCAGAAGGACCTGATCGATCCCGAGCGGGGCGCCTTCTACCTGTCCTATCACCCCGAGTCCGGCGCGGTGAAGCCGTGGATCTCGGCGTATACGACGGCCTGGACGCTCGCCATGGTGCACGGCATGGACCCCGCCTTTTCCGAGCGCTACTACCCCCGGTTCAAGCAGACCTTCGTCGAGGTCTACGACGAGGGCCGCAAGGCCCGGGTGCGCGAGACGGCCGGCACGGACGACGCGGATGGCGGGGTGGGCCTGGCTTCGGCGTTCACCCTGCTGCTGGCCCGCGAGATGGGCGACCAGCAGCTCTTCGACCAGTTGCTGAATCACCTGGAGCCGCCGGCTAAGCCGAGCATCGTCTCGGCCTCGCTGCGGTACGAGCAACCCGGCAGCCTGCTGTTCGACGAGCTGCTGTTCCTCGCCAAGGTGCATGCCGGTTTTGGCGCCCTGCTTCGGATGCCGCCTCCGGCGGCCAAGCTCGCGGGGAAATAA
SEQ ID NO: 37: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-8，包含信号肽
MRFTLKTTAIASAAALLVGLGQPPRAAELPPGRLATTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYMNYIDFISPFYSRGCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPKLRALAGHDLDIAVSKMKCKRVWGDWEEDGFGTDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRRYEAEHAHLTRIIHDEIAANPFAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLIDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPRFKQTFVEVYDEGRKARVRETAGTDDADGGVGLASAFTLLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPAKPSIVSASLRYEQPGSLLFDELLFLAKVHAGFGALLRMPPPAAKLAGK
SEQ ID NO: 38: 编码加工（成熟）的LinD-8 LinD酶的核酸，无信号肽
GCGGAACTGCCGCCGGGGCGGCTCGCCACCACCGAGGACTATTTCGCGCAGCAGGCGAAGCAGGCCGTCACCCCCGACGTGATGGCCCAGCTGGCCTACATGAACTACATCGATTTCATCTCGCCCTTCTACAGCCGGGGCTGCTCCTTCGAGGCCTGGGAGCTCAAGCACACGCCGCAGCGGGTCATCAAGTATTCGATCGCCTTCTATGCGTATGGCCTGGCCAGCGTGGCGCTCATCGACCCGAAGCTGCGTGCGCTCGCCGGCCATGACCTGGACATCGCGGTCTCCAAGATGAAGTGCAAGCGGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACGGGTTCGGCACCGACCCGATCGAGAAAGAGAACATCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTACGGCCTCTATCAGCTGGTGACCGGCAGCCGCCGGTACGAAGCCGAGCATGCGCACCTCACCCGCATCATCCATGACGAGATCGCGGCCAACCCCTTTGCCGGCATCGTCTGCGAGCCGGACAATTATTTCGTCCAGTGCAATTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTATGACCGGCTGCATGGCACCGACTACCGGGCGGCCACCAGGGCCTGGCTGGATTTCATCCAGAAGGACCTGATCGATCCCGAGCGGGGCGCCTTCTACCTGTCCTATCACCCCGAGTCCGGCGCGGTGAAGCCGTGGATCTCGGCGTATACGACGGCCTGGACGCTCGCCATGGTGCACGGCATGGACCCCGCCTTTTCCGAGCGCTACTACCCCCGGTTCAAGCAGACCTTCGTCGAGGTCTACGACGAGGGCCGCAAGGCCCGGGTGCGCGAGACGGCCGGCACGGACGACGCGGATGGCGGGGTGGGCCTGGCTTCGGCGTTCACCCTGCTGCTGGCCCGCGAGATGGGCGACCAGCAGCTCTTCGACCAGTTGCTGAATCACCTGGAGCCGCCGGCTAAGCCGAGCATCGTCTCGGCCTCGCTGCGGTACGAGCAACCCGGCAGCCTGCTGTTCGACGAGCTGCTGTTCCTCGCCAAGGTGCATGCCGGTTTTGGCGCCCTGCTTCGGATGCCGCCTCCGGCGGCCAAGCTCGCGGGGAAATAA
SEQ ID NO: 39: 加工（成熟）的LinD-8 LinD酶，无信号肽
AELPPGRLATTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYMNYIDFISPFYSRGCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPKLRALAGHDLDIAVSKMKCKRVWGDWEEDGFGTDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRRYEAEHAHLTRIIHDEIAANPFAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLIDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPRFKQTFVEVYDEGRKARVRETAGTDDADGGVGLASAFTLLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPAKPSIVSASLRYEQPGSLLFDELLFLAKVHAGFGALLRMPPPAAKLAGK
来自活性污泥（Camp Pendleton）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为LinD-9
SEQ ID NO: 40: 编码SEQ ID NO: 41的天然核酸，无定义的信号肽
ATGACACAATGGTTATCAACACCCTGCCTGGCGGCGATTTTAAGTGCAATTTTTATTGTTGTACCCAAATTCGGGTTGACAGAGACATTACTGCCGGGGCGATTAGCCACTACGGAGGCGTATTTTTCACAGCAACGCAACCAAAAACTGACGCCGGATATGGATGCCCAGCTGGCCTATATGTCCTACACTGATTTTATTTCACCTTTCTATAGTCGAGGTTGCGCCTTTGAGGCTTGGGAACTGAAACAGGCTCCCCAGAGAATTATCAAATACTCCCTTGCCTGGTATTCCTACGGCCTTGCCAGTGTCGCTGTCATTGATCCCAGCCTGCACCGATATGCAGGCCACAATATTGATATTGCCATCGCAAAAATGAAGTGCAGACAGGTTTGGGGCGACTGGGAAGAAGACGGCTTTGGCTCCAACCCTATTGCCCACCAAAATATTATGTACAAAGGACACTTGAATCTGATGTATGGCCTTTATCAGCTGTTAACGGGCAATACTCAGTATGAAGAGGAATTCATCGATCTCTCTAATATCATCTATAGCGAAATCAAGGAAAACCCTTATGCAGGTATTGCTTGCGAGCCGGACAATTACTTTCCGCAGTGCAACTCCGTCGCCTATCTCAGCCTGTGGGTTTATGATCGTCTCTACCACACCGACTACAAAGCAGTCACAAAACCCTGGCTTGATTTTTTACAGAAAAAACTCATAGATCCTGAAACCGGCACATTTCATGTTGCCTATCATCCAACATCTCACGCCGTTAAACCCTGGGTTTCCGCCTACACCACGGCCTGGGCGCTAACCATGATTCATGGTCTGAATCCGGAATTTGCCAAAAAGTACTACCCTAATTTTAAGCAAACCTTTGTTGAGGTTTTTGACAACGGCACCAAAGCCAGGGTGCGCGAAACCGCCCACACCACGGATGTTGATGGTGGCGTCGGCGCCGCCTCGATTTTCACGCTGGTGTTGGCAAGGGAAATGAATGATCAGGAGCTGTTTGATCAACTATTGAATTATCTCGAACCGCCAGCAAAGCCTGTGATTTATTCGGGGATTCTGCGATATGAAAATCCAACGAGCCTGCTATTCGATGAACTGCTTTTTGTCGCCAAGGTGCATGTGGGTTTTGGCGAACTGATCAATCTCAAACCTGTTGAAACAGACTAG
SEQ ID NO: 41: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-9，无定义的信号肽
MTQWLSTPCLAAILSAIFIVVPKFGLTETLLPGRLATTEAYFSQQRNQKLTPDMDAQLAYMSYTDFISPFYSRGCAFEAWELKQAPQRIIKYSLAWYSYGLASVAVIDPSLHRYAGHNIDIAIAKMKCRQVWGDWEEDGFGSNPIAHQNIMYKGHLNLMYGLYQLLTGNTQYEEEFIDLSNIIYSEIKENPYAGIACEPDNYFPQCNSVAYLSLWVYDRLYHTDYKAVTKPWLDFLQKKLIDPETGTFHVAYHPTSHAVKPWVSAYTTAWALTMIHGLNPEFAKKYYPNFKQTFVEVFDNGTKARVRETAHTTDVDGGVGAASIFTLVLAREMNDQELFDQLLNYLEPPAKPVIYSGILRYENPTSLLFDELLFVAKVHVGFGELINLKPVETD
来自土壤样品（Cottonwood river）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为 LinD-10
SEQ ID NO: 42: 编码SEQ ID NO: 43的天然核酸，未加工，包含其信号肽
ATGAAGAAACCCCGCCCCTTGACCGTCCTGGCCGGCCTGGCCAGCGCCGTCCTGCTCGCCCTTGGCACGCCGGCCACGGCAGCCGAGCCGATGCCCGGCCGCCTGGCCTCGACCGACGACTACTTCGCCCAGAGCGAGAAGCACGCCCTGACGCCGGACGTGATGGCGCAACTGCGCTACATGAACTACACCGATTTCATTTCGCCGTTCTACAGCCGGGGCTGCGCCTTCGACGCCTGGACGATGAAGAAGATGCCGCCCCGCATCATCAAATATTCGCTCGCCTGGTACGCCTACGGCCTGGCCAGCGTCGCCCTGACCGACCCGGCGATGCGCCCGGTGGCCGGTCACGCGATTGACATCGCGACCGCCAAGATGCATTGCAAGCAGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACGGTTTCGGCAGCGACCCGATCATCCGCCAGAACGTCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTACGGGCTCTACCAGTTGATCACCGGCGACCGCAAGTACGAGAAGGAAAACACCCGCCTGACCCGCATCATGCACAAGGAGATGAAGAGCAATCCGTACGCCGGCATCGTCTGCGAACCCGACAACTACTTCGTCCAGTGCAACTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTTTACGACCGGCTGCACGGCACCCAGTACAAGGCGGCAACCAGGGAGTGGCTGAAATTCATCGAGGACGAACTGATCGACCCGAAGACCGGCAGCTTCTATCTTTCCTACCACCCCGAAACCGGTGCCGTGAAGCCGTGGCAGTCGGCCTACACGACCGCCTGGACGCTGGCCATGGTGCATGGCATGGACCCGGCCTTCGCCGAACGCTATTACCCGAAATTCAAGGAAAGCTTCGTCGAGGTCTATGACGACGGCCGCAAGGCGCGCGTCCGCGAAATGACCGGCACCACCGACACCGACGGCGGCGTCGGCGCCGCGTCGGCGTTCATGCTGGTCCTGGCACGTGAAATGGGCGACAAGCAACTGTTCGACCAGCTGCTGAACCACCTCGAACCGCCAGCCGGACCGACGATCACTTCGGGCATCCTGCATTACGCGCAGCCGAGCAATCTGCTGTTCGACGAATTGCTGTTCGTCGGCAAGGTGCATGTCGGCTTCGCCAAGCTGCTCAATGCGCCGCCGGCACCGGCTCGCCCGGCCCTGCAAAAGAAGAAATGA
SEQ ID NO: 43: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-10, 包含信号肽
MKKPRPLTVLAGLASAVLLALGTPATAAEPMPGRLASTDDYFAQSEKHALTPDVMAQLRYMNYTDFISPFYSRGCAFDAWTMKKMPPRIIKYSLAWYAYGLASVALTDPAMRPVAGHAIDIATAKMHCKQVWGDWEEDGFGSDPIIRQNVMYKGHLNLMYGLYQLITGDRKYEKENTRLTRIMHKEMKSNPYAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTQYKAATREWLKFIEDELIDPKTGSFYLSYHPETGAVKPWQSAYTTAWTLAMVHGMDPAFAERYYPKFKESFVEVYDDGRKARVREMTGTTDTDGGVGAASAFMLVLAREMGDKQLFDQLLNHLEPPAGPTITSGILHYAQPSNLLFDELLFVGKVHVGFAKLLNAPPAPARPALQKKK
SEQ ID NO: 44: 编码加工（成熟）的LinD-10 LinD酶的核酸，无信号肽
GCCGAGCCGATGCCCGGCCGCCTGGCCTCGACCGACGACTACTTCGCCCAGAGCGAGAAGCACGCCCTGACGCCGGACGTGATGGCGCAACTGCGCTACATGAACTACACCGATTTCATTTCGCCGTTCTACAGCCGGGGCTGCGCCTTCGACGCCTGGACGATGAAGAAGATGCCGCCCCGCATCATCAAATATTCGCTCGCCTGGTACGCCTACGGCCTGGCCAGCGTCGCCCTGACCGACCCGGCGATGCGCCCGGTGGCCGGTCACGCGATTGACATCGCGACCGCCAAGATGCATTGCAAGCAGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACGGTTTCGGCAGCGACCCGATCATCCGCCAGAACGTCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTACGGGCTCTACCAGTTGATCACCGGCGACCGCAAGTACGAGAAGGAAAACACCCGCCTGACCCGCATCATGCACAAGGAGATGAAGAGCAATCCGTACGCCGGCATCGTCTGCGAACCCGACAACTACTTCGTCCAGTGCAACTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTTTACGACCGGCTGCACGGCACCCAGTACAAGGCGGCAACCAGGGAGTGGCTGAAATTCATCGAGGACGAACTGATCGACCCGAAGACCGGCAGCTTCTATCTTTCCTACCACCCCGAAACCGGTGCCGTGAAGCCGTGGCAGTCGGCCTACACGACCGCCTGGACGCTGGCCATGGTGCATGGCATGGACCCGGCCTTCGCCGAACGCTATTACCCGAAATTCAAGGAAAGCTTCGTCGAGGTCTATGACGACGGCCGCAAGGCGCGCGTCCGCGAAATGACCGGCACCACCGACACCGACGGCGGCGTCGGCGCCGCGTCGGCGTTCATGCTGGTCCTGGCACGTGAAATGGGCGACAAGCAACTGTTCGACCAGCTGCTGAACCACCTCGAACCGCCAGCCGGACCGACGATCACTTCGGGCATCCTGCATTACGCGCAGCCGAGCAATCTGCTGTTCGACGAATTGCTGTTCGTCGGCAAGGTGCATGTCGGCTTCGCCAAGCTGCTCAATGCGCCGCCGGCACCGGCTCGCCCGGCCCTGCAAAAGAAGAAATGA
SEQ ID NO: 45: 加工（成熟）的LinD-10 LinD酶，无信号肽
AEPMPGRLASTDDYFAQSEKHALTPDVMAQLRYMNYTDFISPFYSRGCAFDAWTMKKMPPRIIKYSLAWYAYGLASVALTDPAMRPVAGHAIDIATAKMHCKQVWGDWEEDGFGSDPIIRQNVMYKGHLNLMYGLYQLITGDRKYEKENTRLTRIMHKEMKSNPYAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTQYKAATREWLKFIEDELIDPKTGSFYLSYHPETGAVKPWQSAYTTAWTLAMVHGMDPAFAERYYPKFKESFVEVYDDGRKARVREMTGTTDTDGGVGAASAFMLVLAREMGDKQLFDQLLNHLEPPAGPTITSGILHYAQPSNLLFDELLFVGKVHVGFAKLLNAPPAPARPALQKKK
来自土壤样品上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为LinD-11
SEQ ID NO: 46: 编码SEQ ID NO: 47的天然核酸，未加工，包含其信号肽
ATGAAAAAAACACGCTTTTCCGTCGCACTGACCGGCCTGACTGCCGCCACCCTGATCGCATTCGGTTCGCCCGCCACGGCCGGCGAATTGCCACCCGGCCGACTGGCTTCGACCGACGACTACTTCACCCAGCGTGAAAAACAGGCACTGACGCCCGACGTCATGGCGCAACTGCGCTACATGAACTACACCGATTTCATTTCGCCGTTCTACAGCCGGGGCTGCGCCTTCGATGCCTGGACGATGAAGAAGATGCCGCCGCGCATCATCAAGTATTCGCTGGCCTTCTACGCCTACGGGCTGGCCAGCGTCGCCCAGACCGACCCGAAAATGCGTCCCCTCGCCGGCCACGCGATCGACATCGCCACCGCCAAGATGCACTGCAAGCAGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACGGTTTCGGCAAGGACCCGATCATCAAGGAAAACGTCATGTACAAGGGCCATCTGAACCTGATGTACGGGCTGTACCAGATGGTCACCGGCGACCGGAAATACGAGAAGGAAAATACCCGCCTGACCCAAATCATGCTCAAGGAGATCAAGGCCAATCCGTATGCCGGCATCGTCTGCGAGCCGGACAACTACTTCGTGCAATGCAATTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTATGACCGGCTGCACGGCACCAACCACAAGGCCGTGACCAAGGAATGGCTGAAGTTCATCGAGGACGAGCTGATCGACCCCAAGAGCGGCAGCTTCTACCTCTCCTACCATCCCGAGACCGGCGCCGTGAAGCCCTGGCAATCGGCCTACACGTCGGCCTGGGCGCTGGCGATGGTGCACGGCATGGACCCGGCGTTCACGGAGCGCCATTACCCGAAGTTCAAGGAAACCTTCGTCGAGGTTTATGACGGAGGCCACAAGGCCCGCGTCCGCGAAATGACCGGCACTCCGGACGCCGATGGCGGGGTCGGCCTGGCCTCGGCCTTCACGCTGCTGCTGGCCCGCGAAATGGGTGACAAGGAACTTTTCGACCAGCTGTTGAACCACCTCGAACCGCCAGCCAAGCCGACGATCACCTCCGGCATCCTGCATTACGGGCAGCCGAGCAGCCTGCTGTTCGACGAATTGCTGTTCGTCGGCAAGGTGCACGTCGGCTTCGCCAACCTGCTCAATGCGCCGCTGGCCCCGCCCCGCCCTGCCCTGCAAAAGAAGAAATGA
SEQ ID NO: 47: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-11，包含信号肽
MKKTRFSVALTGLTAATLIAFGSPATAGELPPGRLASTDDYFTQREKQALTPDVMAQLRYMNYTDFISPFYSRGCAFDAWTMKKMPPRIIKYSLAFYAYGLASVAQTDPKMRPLAGHAIDIATAKMHCKQVWGDWEEDGFGKDPIIKENVMYKGHLNLMYGLYQMVTGDRKYEKENTRLTQIMLKEIKANPYAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTNHKAVTKEWLKFIEDELIDPKSGSFYLSYHPETGAVKPWQSAYTSAWALAMVHGMDPAFTERHYPKFKETFVEVYDGGHKARVREMTGTPDADGGVGLASAFTLLLAREMGDKELFDQLLNHLEPPAKPTITSGILHYGQPSSLLFDELLFVGKVHVGFANLLNAPLAPPRPALQKKK
SEQ ID NO: 48: 编码加工（成熟）的LinD-11 LinD酶的核酸，无信号肽
GGCGAATTGCCACCCGGCCGACTGGCTTCGACCGACGACTACTTCACCCAGCGTGAAAAACAGGCACTGACGCCCGACGTCATGGCGCAACTGCGCTACATGAACTACACCGATTTCATTTCGCCGTTCTACAGCCGGGGCTGCGCCTTCGATGCCTGGACGATGAAGAAGATGCCGCCGCGCATCATCAAGTATTCGCTGGCCTTCTACGCCTACGGGCTGGCCAGCGTCGCCCAGACCGACCCGAAAATGCGTCCCCTCGCCGGCCACGCGATCGACATCGCCACCGCCAAGATGCACTGCAAGCAGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACGGTTTCGGCAAGGACCCGATCATCAAGGAAAACGTCATGTACAAGGGCCATCTGAACCTGATGTACGGGCTGTACCAGATGGTCACCGGCGACCGGAAATACGAGAAGGAAAATACCCGCCTGACCCAAATCATGCTCAAGGAGATCAAGGCCAATCCGTATGCCGGCATCGTCTGCGAGCCGGACAACTACTTCGTGCAATGCAATTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTATGACCGGCTGCACGGCACCAACCACAAGGCCGTGACCAAGGAATGGCTGAAGTTCATCGAGGACGAGCTGATCGACCCCAAGAGCGGCAGCTTCTACCTCTCCTACCATCCCGAGACCGGCGCCGTGAAGCCCTGGCAATCGGCCTACACGTCGGCCTGGGCGCTGGCGATGGTGCACGGCATGGACCCGGCGTTCACGGAGCGCCATTACCCGAAGTTCAAGGAAACCTTCGTCGAGGTTTATGACGGAGGCCACAAGGCCCGCGTCCGCGAAATGACCGGCACTCCGGACGCCGATGGCGGGGTCGGCCTGGCCTCGGCCTTCACGCTGCTGCTGGCCCGCGAAATGGGTGACAAGGAACTTTTCGACCAGCTGTTGAACCACCTCGAACCGCCAGCCAAGCCGACGATCACCTCCGGCATCCTGCATTACGGGCAGCCGAGCAGCCTGCTGTTCGACGAATTGCTGTTCGTCGGCAAGGTGCACGTCGGCTTCGCCAACCTGCTCAATGCGCCGCTGGCCCCGCCCCGCCCTGCCCTGCAAAAGAAGAAATGA
SEQ ID NO: 49: 加工（成熟）的LinD-11 LinD酶，无信号肽
GELPPGRLASTDDYFTQREKQALTPDVMAQLRYMNYTDFISPFYSRGCAFDAWTMKKMPPRIIKYSLAFYAYGLASVAQTDPKMRPLAGHAIDIATAKMHCKQVWGDWEEDGFGKDPIIKENVMYKGHLNLMYGLYQMVTGDRKYEKENTRLTQIMLKEIKANPYAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTNHKAVTKEWLKFIEDELIDPKSGSFYLSYHPETGAVKPWQSAYTSAWALAMVHGMDPAFTERHYPKFKETFVEVYDGGHKARVREMTGTPDADGGVGLASAFTLLLAREMGDKELFDQLLNHLEPPAKPTITSGILHYGQPSSLLFDELLFVGKVHVGFANLLNAPLAPPRPALQKKK
来自土壤样品（Cottonwood river）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为 LinD-12
SEQ ID NO: 50: 编码SEQ ID NO: 52的天然核酸，未加工，包含其信号肽
ATGAAGAAACCCCGCCCCTTGACCGTCCTGGCCGGCCTGGCCAGCGCCGTCCTGCTCGCCCTTGGCACGCCGGCCACGGCAGTCGAGCCGATGCCCGGCCGCCTGGCCTCGACCGACGACTACTTCGCCCAGAGCGAGAAGCACGCCCTGACGCCCGACGTGATGGCGCAACTGCGCTACATGAACTACACCGATTTCATCTCGCCGTTCTATAGCCGGGGCTGCGCCTTCGATGCCTGGACGATGAAGAAGATGCCGCCCCGCATCATCAAGTATTCGCTCGCCTGGTACGCCTACGGCCTGGCCAGCGTCGCCCTGACCGATCCGGCGATGCGGCCGGTGGCCGGCCATGCGATCGACATCGCGACCGCCAAGATGCATTGCAAGCAGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACGGCTTCGGCAGCGACCCGATCATCCGCGAAAACGTCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTACGGTCTCTACCAGCTGATCACCGGCGACCGCAAGTACGAGAAGGAAAACACCCGCCTGACCCGCATCATGCACAAGGAGATGAAGAGCAATCCGTACGCCGGCATCGTCTGCGAACCCGACAACTACTTCGTCCAGTGCAACTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTTTACGACCGGCTGCACGGCACCCAGTACAAGGCGGCAACCAGGGAGTGGCTGAAATTCATCGAGGACGAACTGATCGACCCGAAGACCGGCAGCTTCTATCTTTCCTACCATCCCGAAACCGGTGCCGTGAAGCCGTGGCAGTCGGCCTACACGACCGCCTGGACGCTGGCCATGGTGCATGGCATGGACCCGGCCTTCGCCGAACGCTATTACCCGAAATTCAAGGAAAGCTTCGTCGAGGTCTATGACGACGGCCGCAAGGCGCGCGTCCGCGAAATGACCGGCACCACCGACACCGACGGCGGCGTCGGCGCCGCGTCGGCGTTCATGCTGGTCCTGGCGCGTGAAATGGGCGACAAGCAACTGTTCGACCAGCTGCTGAACCACCTCGAACCGCCAGCCGGACCGACGATCACTTCGGGCATCCTGCATTACGCGCAGCCGAGCAATCTGCTGTTCGACGAATTGCTGTTCGTCGGCAAGGTGCATGTCGGCTTCGCCAAACTGCTCAATGCGCCGCCGGCACCGGCCCGCCCCGCCCTGCAAAAGAAGAAATGA
SEQ ID NO: 51: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-12，包含信号肽
MKKPRPLTVLAGLASAVLLALGTPATAVEPMPGRLASTDDYFAQSEKHALTPDVMAQLRYMNYTDFISPFYSRGCAFDAWTMKKMPPRIIKYSLAWYAYGLASVALTDPAMRPVAGHAIDIATAKMHCKQVWGDWEEDGFGSDPIIRENVMYKGHLNLMYGLYQLITGDRKYEKENTRLTRIMHKEMKSNPYAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTQYKAATREWLKFIEDELIDPKTGSFYLSYHPETGAVKPWQSAYTTAWTLAMVHGMDPAFAERYYPKFKESFVEVYDDGRKARVREMTGTTDTDGGVGAASAFMLVLAREMGDKQLFDQLLNHLEPPAGPTITSGILHYAQPSNLLFDELLFVGKVHVGFAKLLNAPPAPARPALQKKK
SEQ ID NO: 52: 编码加工（成熟）的LinD-12 LinD酶的核酸，无信号肽
GTCGAGCCGATGCCCGGCCGCCTGGCCTCGACCGACGACTACTTCGCCCAGAGCGAGAAGCACGCCCTGACGCCCGACGTGATGGCGCAACTGCGCTACATGAACTACACCGATTTCATCTCGCCGTTCTATAGCCGGGGCTGCGCCTTCGATGCCTGGACGATGAAGAAGATGCCGCCCCGCATCATCAAGTATTCGCTCGCCTGGTACGCCTACGGCCTGGCCAGCGTCGCCCTGACCGATCCGGCGATGCGGCCGGTGGCCGGCCATGCGATCGACATCGCGACCGCCAAGATGCATTGCAAGCAGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACGGCTTCGGCAGCGACCCGATCATCCGCGAAAACGTCATGTACAAGGGCCACCTGAACCTGATGTACGGTCTCTACCAGCTGATCACCGGCGACCGCAAGTACGAGAAGGAAAACACCCGCCTGACCCGCATCATGCACAAGGAGATGAAGAGCAATCCGTACGCCGGCATCGTCTGCGAACCCGACAACTACTTCGTCCAGTGCAACTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTTTACGACCGGCTGCACGGCACCCAGTACAAGGCGGCAACCAGGGAGTGGCTGAAATTCATCGAGGACGAACTGATCGACCCGAAGACCGGCAGCTTCTATCTTTCCTACCATCCCGAAACCGGTGCCGTGAAGCCGTGGCAGTCGGCCTACACGACCGCCTGGACGCTGGCCATGGTGCATGGCATGGACCCGGCCTTCGCCGAACGCTATTACCCGAAATTCAAGGAAAGCTTCGTCGAGGTCTATGACGACGGCCGCAAGGCGCGCGTCCGCGAAATGACCGGCACCACCGACACCGACGGCGGCGTCGGCGCCGCGTCGGCGTTCATGCTGGTCCTGGCGCGTGAAATGGGCGACAAGCAACTGTTCGACCAGCTGCTGAACCACCTCGAACCGCCAGCCGGACCGACGATCACTTCGGGCATCCTGCATTACGCGCAGCCGAGCAATCTGCTGTTCGACGAATTGCTGTTCGTCGGCAAGGTGCATGTCGGCTTCGCCAAACTGCTCAATGCGCCGCCGGCACCGGCCCGCCCCGCCCTGCAAAAGAAGAAATGA
SEQ ID NO: 53: 加工（成熟）的LinD-12 LinD酶，无信号肽
VEPMPGRLASTDDYFAQSEKHALTPDVMAQLRYMNYTDFISPFYSRGCAFDAWTMKKMPPRIIKYSLAWYAYGLASVALTDPAMRPVAGHAIDIATAKMHCKQVWGDWEEDGFGSDPIIRENVMYKGHLNLMYGLYQLITGDRKYEKENTRLTRIMHKEMKSNPYAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTQYKAATREWLKFIEDELIDPKTGSFYLSYHPETGAVKPWQSAYTTAWTLAMVHGMDPAFAERYYPKFKESFVEVYDDGRKARVREMTGTTDTDGGVGAASAFMLVLAREMGDKQLFDQLLNHLEPPAGPTITSGILHYAQPSNLLFDELLFVGKVHVGFAKLLNAPPAPARPALQKKK
来自活性污泥（Sierra Nevada）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为LinD-13
SEQ ID NO: 54: 编码SEQ ID NO: 55的天然核酸，未加工，包含其信号肽
ATGAAGAACATCCAAAAGGCAGCTGCCGCGCTGCCCGCCATCCTTGCCGCAGTGCTCGCGTTCAGTGCGCCGGCCCATTCGGCGGACCTGCCGCCCGGCCGCCTCGCCTCGACCGAGGCCTACTTCGCCCAGCGCGAAAGGCAGGCCGTCACGCCCGACGTGATGGCCCACCTCGCCTACATGAACTACACCGATTTCGTCTCCCCCTTCTACAGCCGGGGCTGCGCCTTCGATGCATGGACCATCAAGAAGACGCCGCAGCGGATCATCAAGTACTCGCTCGCCTTCTACGCCTACGGGCTGGCCAGCGTCGCGCTCACCGATCCGCAGCTGCGTCCGCTCGCCGGCCACGCGATCGACATCGCCACCGCCAAGATGCAATGCAAGCAGGTCTGGGGAGACTGGGAGGAAGACGGGTTCGGCGACGATCCGATCGAGAAAGAGAACATCATGTACAAGGGCCACTTGAACCTGATGTACGGCCTTTACCAGCTGGTCACCGGCAACCGCCGGTACGAGAAGGAGCACGCCCGCCTCACGCGGATCATCCACGACGAGATCAAGGCCAATCCCTACGCCGGCATCGTCTGCGAGCCGGACAACTATTTCGTCCAGTGCAACTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCCATGACCGCCTGCACGGCACCGACTACCGGGCGGCGACGGCGGAGTGGCTGAAATTCATCGAGCACGACCTGATCGACCCGAAACACGGCGCCTTCCACCTGTCCTACCATCCGGAATCCCACGCGGTGAAACCGTGGGTCTCCGCATACACCACGGCGTGGACGCTCGCCATGGTGCACGGCATGGATCCCGCTTTCGCCGAGCGCTACTACCCCCGCTTCAAGGAAACCTTCGTCGAGGTCTACGACGATGGCCGCAAGGCCCGGGTCCGCGAGACGACCGGCACCACCGACGCCGATGGCGGCGTCGGCGCGGCCTCCGCGTTCACCCTGCTGCTCGCCCGTGAGATGGGCGACCGGCAGCTCTTCGACCAGTTGCTGAACCACCTGGAGCCCCCGGCAAGACCGCGGATCACCTCGGGCATCCTGGAATACGAGGCGCCCAGCAACCTGCTGTTCGACGAGTTGCTGTTCCTCGCCAAGGTGCACGTCGGTTTCGGCCAGTTGCTGGAGGCCGGGTCGGCGCCACCTCGGCCGGGCCCCACCGGGGGGAAATGA
SEQ ID NO: 55: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-13，包含信号肽
MKNIQKAAAALPAILAAVLAFSAPAHSADLPPGRLASTEAYFAQRERQAVTPDVMAHLAYMNYTDFVSPFYSRGCAFDAWTIKKTPQRIIKYSLAFYAYGLASVALTDPQLRPLAGHAIDIATAKMQCKQVWGDWEEDGFGDDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGNRRYEKEHARLTRIIHDEIKANPYAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVHDRLHGTDYRAATAEWLKFIEHDLIDPKHGAFHLSYHPESHAVKPWVSAYTTAWTLAMVHGMDPAFAERYYPRFKETFVEVYDDGRKARVRETTGTTDADGGVGAASAFTLLLAREMGDRQLFDQLLNHLEPPARPRITSGILEYEAPSNLLFDELLFLAKVHVGFGQLLEAGSAPPRPGPTGGK
SEQ ID NO: 56: 编码加工（成熟）的LinD-13 LinD酶的核酸，无信号肽
GCGGACCTGCCGCCCGGCCGCCTCGCCTCGACCGAGGCCTACTTCGCCCAGCGCGAAAGGCAGGCCGTCACGCCCGACGTGATGGCCCACCTCGCCTACATGAACTACACCGATTTCGTCTCCCCCTTCTACAGCCGGGGCTGCGCCTTCGATGCATGGACCATCAAGAAGACGCCGCAGCGGATCATCAAGTACTCGCTCGCCTTCTACGCCTACGGGCTGGCCAGCGTCGCGCTCACCGATCCGCAGCTGCGTCCGCTCGCCGGCCACGCGATCGACATCGCCACCGCCAAGATGCAATGCAAGCAGGTCTGGGGAGACTGGGAGGAAGACGGGTTCGGCGACGATCCGATCGAGAAAGAGAACATCATGTACAAGGGCCACTTGAACCTGATGTACGGCCTTTACCAGCTGGTCACCGGCAACCGCCGGTACGAGAAGGAGCACGCCCGCCTCACGCGGATCATCCACGACGAGATCAAGGCCAATCCCTACGCCGGCATCGTCTGCGAGCCGGACAACTATTTCGTCCAGTGCAACTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCCATGACCGCCTGCACGGCACCGACTACCGGGCGGCGACGGCGGAGTGGCTGAAATTCATCGAGCACGACCTGATCGACCCGAAACACGGCGCCTTCCACCTGTCCTACCATCCGGAATCCCACGCGGTGAAACCGTGGGTCTCCGCATACACCACGGCGTGGACGCTCGCCATGGTGCACGGCATGGATCCCGCTTTCGCCGAGCGCTACTACCCCCGCTTCAAGGAAACCTTCGTCGAGGTCTACGACGATGGCCGCAAGGCCCGGGTCCGCGAGACGACCGGCACCACCGACGCCGATGGCGGCGTCGGCGCGGCCTCCGCGTTCACCCTGCTGCTCGCCCGTGAGATGGGCGACCGGCAGCTCTTCGACCAGTTGCTGAACCACCTGGAGCCCCCGGCAAGACCGCGGATCACCTCGGGCATCCTGGAATACGAGGCGCCCAGCAACCTGCTGTTCGACGAGTTGCTGTTCCTCGCCAAGGTGCACGTCGGTTTCGGCCAGTTGCTGGAGGCCGGGTCGGCGCCACCTCGGCCGGGCCCCACCGGGGGGAAATGA
SEQ ID NO: 57: 加工（成熟）的LinD-13 LinD酶，无信号肽
ADLPPGRLASTEAYFAQRERQAVTPDVMAHLAYMNYTDFVSPFYSRGCAFDAWTIKKTPQRIIKYSLAFYAYGLASVALTDPQLRPLAGHAIDIATAKMQCKQVWGDWEEDGFGDDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGNRRYEKEHARLTRIIHDEIKANPYAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVHDRLHGTDYRAATAEWLKFIEHDLIDPKHGAFHLSYHPESHAVKPWVSAYTTAWTLAMVHGMDPAFAERYYPRFKETFVEVYDDGRKARVRETTGTTDADGGVGAASAFTLLLAREMGDRQLFDQLLNHLEPPARPRITSGILEYEAPSNLLFDELLFLAKVHVGFGQLLEAGSAPPRPGPTGGK
来自土壤样品（Cottonwood river）上的宏基因组的芳樟醇脱水酶（LinD），命名为 LinD-14
SEQ ID NO: 58: 编码SEQ ID NO: 59的天然核酸，未加工，包含其信号肽
ATGAAAAAATTCCGCCCCTTCGCGCCGCTGGCTGCCGCGCTCGCCGGCCTGATCGCCTGCGCCACGCCGGCCGCTGCGGCCGAGCTGATGCCCGGCCGCCTGGCCTCGACCGAGGATTACTTCGCCCAGCGCGAAAAGCAGGCGCTGACGCCCGACGTCATGGCCCACCTGCGCTACATGAACTACACCGATTTCATTTCGCCGTTCTACAGCCGGGGCTGCGCCTTCGATGCCTGGGCGATGAAGAAGACGCCCAACCGCATCATCAAGTATTCGCTCGCCTGGTACGCCTACGGCCTGGCCAGCGTCGCCCAGACCGATCCGGCCATGCGCCAGGTGGCCGGCCACGCGATCGACATCGCGACCGCCAAGATGCACTGCAAGCAGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACCAGTTCGGCAGCGACCCGATCATCCGGGAAAACGTCATGTACAAGGGTCACCTGAACCTGATGTACGGGCTTTACCAGATGGTGACCGGCGACCGCAAGTACGAGAAGGAAAACGCCAGGCTCACCAAAATCATGGCCAGGGAGATCAAGGCCAACCCCTACGCCGGCATCGTCTGCGAACCGGACAACTACTTCGTGCAATGCAATTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTATGACCGCCTGCACGGCACCCATTACAAGGCGCTGACCAAGGACTGGCTGAAGTTCATCGAGGAAGAACTGATCGACCCGAAGACCGGCAGCTTCTATCTCTCCTACCACCCCGAATCGGGCGCGGTGAAGCCGTGGCAGTCGGCCTACACGACCGCCTGGGCGCTGGCCATGGTGCACGGCATGGACCCGGCCTTCTCCGAGCGCTATTACCCGAAGTTCAAGGAAAACTTCGTCGAGGTCTATGACGACGGCCGCAAGGCGCGCGTCCGCGAAACGACCGGCACGGCGGATACCGACGGCGGCGTCGGCGCAGCCTCGGCGTTCACGCTGGTGCTAGCCCGCGAAATGGGCGACCAGAAACTCTTCGACCAGTTGCTGAACCATCTCGAACCCCCGGCCGGACCGAAAATCACCTCGGGCATCCTGCATTACGCGCAGCCGAGCAACCTGCTGTTCGACGAATTGCTGTTCGTCGGCAAAGTGCATGTCGGCTTCGCCAATCTGCTCAATGCGCCGCCGGCACCGGCTCGCCCGGTCCTGCAAAAGAAGAAATGA
SEQ ID NO: 59: 天然或未加工的LinD酶，命名为LinD-14，包含信号肽
MKKFRPFAPLAAALAGLIACATPAAAAELMPGRLASTEDYFAQREKQALTPDVMAHLRYMNYTDFISPFYSRGCAFDAWAMKKTPNRIIKYSLAWYAYGLASVAQTDPAMRQVAGHAIDIATAKMHCKQVWGDWEEDQFGSDPIIRENVMYKGHLNLMYGLYQMVTGDRKYEKENARLTKIMAREIKANPYAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTHYKALTKDWLKFIEEELIDPKTGSFYLSYHPESGAVKPWQSAYTTAWALAMVHGMDPAFSERYYPKFKENFVEVYDDGRKARVRETTGTADTDGGVGAASAFTLVLAREMGDQKLFDQLLNHLEPPAGPKITSGILHYAQPSNLLFDELLFVGKVHVGFANLLNAPPAPARPVLQKKK
SEQ ID NO: 60: 编码加工（成熟）的LinD-14 LinD酶的核酸，无信号肽
GCCGAGCTGATGCCCGGCCGCCTGGCCTCGACCGAGGATTACTTCGCCCAGCGCGAAAAGCAGGCGCTGACGCCCGACGTCATGGCCCACCTGCGCTACATGAACTACACCGATTTCATTTCGCCGTTCTACAGCCGGGGCTGCGCCTTCGATGCCTGGGCGATGAAGAAGACGCCCAACCGCATCATCAAGTATTCGCTCGCCTGGTACGCCTACGGCCTGGCCAGCGTCGCCCAGACCGATCCGGCCATGCGCCAGGTGGCCGGCCACGCGATCGACATCGCGACCGCCAAGATGCACTGCAAGCAGGTCTGGGGCGACTGGGAGGAAGACCAGTTCGGCAGCGACCCGATCATCCGGGAAAACGTCATGTACAAGGGTCACCTGAACCTGATGTACGGGCTTTACCAGATGGTGACCGGCGACCGCAAGTACGAGAAGGAAAACGCCAGGCTCACCAAAATCATGGCCAGGGAGATCAAGGCCAACCCCTACGCCGGCATCGTCTGCGAACCGGACAACTACTTCGTGCAATGCAATTCGGTCGCCTACCTGAGCCTGTGGGTCTATGACCGCCTGCACGGCACCCATTACAAGGCGCTGACCAAGGACTGGCTGAAGTTCATCGAGGAAGAACTGATCGACCCGAAGACCGGCAGCTTCTATCTCTCCTACCACCCCGAATCGGGCGCGGTGAAGCCGTGGCAGTCGGCCTACACGACCGCCTGGGCGCTGGCCATGGTGCACGGCATGGACCCGGCCTTCTCCGAGCGCTATTACCCGAAGTTCAAGGAAAACTTCGTCGAGGTCTATGACGACGGCCGCAAGGCGCGCGTCCGCGAAACGACCGGCACGGCGGATACCGACGGCGGCGTCGGCGCAGCCTCGGCGTTCACGCTGGTGCTAGCCCGCGAAATGGGCGACCAGAAACTCTTCGACCAGTTGCTGAACCATCTCGAACCCCCGGCCGGACCGAAAATCACCTCGGGCATCCTGCATTACGCGCAGCCGAGCAACCTGCTGTTCGACGAATTGCTGTTCGTCGGCAAAGTGCATGTCGGCTTCGCCAATCTGCTCAATGCGCCGCCGGCACCGGCTCGCCCGGTCCTGCAAAAGAAGAAATGA
SEQ ID NO: 61: 加工（成熟）的LinD-14 LinD酶，无信号肽
AELMPGRLASTEDYFAQREKQALTPDVMAHLRYMNYTDFISPFYSRGCAFDAWAMKKTPNRIIKYSLAWYAYGLASVAQTDPAMRQVAGHAIDIATAKMHCKQVWGDWEEDQFGSDPIIRENVMYKGHLNLMYGLYQMVTGDRKYEKENARLTKIMAREIKANPYAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTHYKALTKDWLKFIEEELIDPKTGSFYLSYHPESGAVKPWQSAYTTAWALAMVHGMDPAFSERYYPKFKENFVEVYDDGRKARVRETTGTADTDGGVGAASAFTLVLAREMGDQKLFDQLLNHLEPPAGPKITSGILHYAQPSNLLFDELLFVGKVHVGFANLLNAPPAPARPVLQKKK
SEQ ID NO: 62: 编码具有N端His标签和接头的天然LinD-1 LinD酶（SEQ ID NO: 63） 的核酸
ATGGGCAGCAGCCATCATCATCATCATCACAGCAGCGGCCTGGTGCCGCGCGGCAGCCATATGCGCTTTACCCTGAAAACGACCGCCATTGTTAGTGCCGCCGCCCTGCTGGCTGGCTTTGGTCCGCCGCCGCGTGCTGCCGAACTGCCGCCGGGTCGCCTGGCAACCACGGAAGATTATTTTGCGCAGCAAGCCAAACAGGCAGTCACCCCGGATGTGATGGCTCAACTGGCGTATATGAACTACATTGACTTTATCAGTCCGTTCTATTCCCGTGGCTGCTCATTTGAAGCCTGGGAACTGAAACATACGCCGCAGCGCGTTATTAAATACTCCATCGCCTTCTATGCATACGGTCTGGCTTCAGTCGCGCTGATTGATCCGAAACTGCGTGCACTGGCAGGTCACGATCTGGACATCGCAGTGAGCAAAATGAAATGTAAACGCGTTTGGGGTGATTGGGAAGAAGACGGCTTCGGTACCGATCCGATCGAAAAAGAAAACATCATGTACAAAGGCCATCTGAATCTGATGTATGGTCTGTACCAGCTGGTGACCGGCTCTCGTCGCTACGAAGCCGAACATGCACACCTGACGCGTATTATCCACGATGAAATTGCGGCCAATCCGTTTGCGGGTATCGTCTGCGAACCGGACAACTATTTCGTTCAGTGTAATTCGGTCGCCTATCTGAGCCTGTGGGTTTACGATCGTCTGCATGGTACCGACTACCGTGCAGCTACGCGTGCATGGCTGGATTTTATTCAAAAAGATCTGATCGACCCGGAACGCGGTGCATTCTATCTGTCTTACCATCCGGAAAGTGGCGCTGTGAAACCGTGGATTTCTGCTTATACCACGGCGTGGACCCTGGCCATGGTTCACGGTATGGACCCGGCATTTAGTGAACGTTATTACCCGCGCTTTAAACAGACGTTCGTGGAAGTTTACGATGAAGGCCGTAAAGCTCGTGTCCGCGAAACCGCCGGTACGGATGACGCTGACGGCGGTGTGGGTCTGGCAAGCGCTTTTACCCTGCTGCTGGCCCGCGAAATGGGTGATCAGCAACTGTTCGACCAACTGCTGAACCACCTGGAACCGCCGGCAAAACCGTCGATCGTGAGCGCATCTCTGCGTTATGAACATCCGGGCAGCCTGCTGTTTGATGAACTGCTGTTCCTGGCGAAAGTTCACGCTGGCTTTGGTGCCCTGCTGCGTATGCCGCCGCCGGCTGCTAAACTGGCTGGTAAATAA
SEQ ID NO: 63: 具有N端His标签和接头的天然全长LinD-1 LinD酶
MGSSHHHHHHSSGLVPRGSHMRFTLKTTAIVSAAALLAGFGPPPRAAELPPGRLATTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYMNYIDFISPFYSRGCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPKLRALAGHDLDIAVSKMKCKRVWGDWEEDGFGTDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRRYEAEHAHLTRIIHDEIAANPFAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLIDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPRFKQTFVEVYDEGRKARVRETAGTDDADGGVGLASAFTLLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPAKPSIVSASLRYEHPGSLLFDELLFLAKVHAGFGALLRMPPPAAKLAGK
SEQ ID NO: 64
MMRFTLKTTAIVSAAALLAGFGPPPRAAELPPGRLATTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAY
MNYIDFISPFYSRGCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPKLRALAGHDLD
IAVSKMKCKRVWGDWEEDGFGTDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRRYEAEHAHLT
RIIHDEIAANPFAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDL
IDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPRFKQTFVEVYDE
GRKARVRETAGTDDADGGVGLASAFTLLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPAKPSIVSASLR
YEHPGSLLFDELLFLAKVHAGFGALLRMPPPAAKLAGK
SEQ ID NO: 65
MMRFTLKTTAIVSAAALLAGFGPPPRAAELPPGRLATTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAY
MNYIDFISPFYSRGCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPKLRALAGHDLD
IAVSKMKCKRVWGDWEEDGFGTDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRRYEAEHAHLT
RIIHDEIAANPFAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDL
IDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPRFKQTFVEVYDE
GRKARVRETAGTDDADGGVGLASAFTLLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPAKPSIVSASLR
YEHPGSLLFDELLFLAKVHAGFGALLRMPPPAAKLAGKGSLEHHHHHH
SEQ ID NO: 66
MAELPPGRLATTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYMNYIDFISPFYSRGCSFEAWELKHTP
QRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPKLRALAGHDLDIAVSKMKCKRVWGDWEEDGFGTDPIE
KENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRRYEAEHAHLTRIIHDEIAANPFAGIVCEPDNYFVQC
NSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLIDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAY
TTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPRFKQTFVEVYDEGRKARVRETAGTDDADGGVGLASAFT
LLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPAKPSIVSASLRYEHPGSLLFDELLFLAKVHAGFGALL
RMPPPAAKLAGKGSLEHHHHHH
SEQ ID NO: 67
MRFTLKTTAIVSAAALLAGFGPPPRAAELPPGRLATTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYM
NYIDFISPFYSRGCSFEAWELKHTPQRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPKLRALAGHDLDI
AVSKMKCKRVWGDWEEDGFGTDPIEKENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRRYEAEHAHLTR
IIHDEIAANPFAGIVCEPDNYFVQCNSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLI
DPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAYTTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPRFKQTFVEVYDEG
RKARVRETAGTDDADGGVGLASAFTLLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPAKPSIVSASLRY
EHPGSLLFDELLFLAKVHAGFGALLRMPPPAAKLAGK
SEQ ID NO: 68
MAELPPGRLATTEDYFAQQAKQAVTPDVMAQLAYMNYIDFISPFYSRGCSFEAWELKHTP
QRVIKYSIAFYAYGLASVALIDPKLRALAGHDLDIAVSKMKCKRVWGDWEEDGFGTDPIE
KENIMYKGHLNLMYGLYQLVTGSRRYEAEHAHLTRIIHDEIAANPFAGIVCEPDNYFVQC
NSVAYLSLWVYDRLHGTDYRAATRAWLDFIQKDLIDPERGAFYLSYHPESGAVKPWISAY
TTAWTLAMVHGMDPAFSERYYPRFKQTFVEVYDEGRKARVRETAGTDDADGGVGLASAFT
LLLAREMGDQQLFDQLLNHLEPPAKPSIVSASLRYEHPGSLLFDELLFLAKVHAGFGALL
RMPPPAAKLAGKGSLE
本公开内容的编号实施方式
本公开内容涉及的具体主题在下列编号实施方式中列出：
1. 一种重组微生物，所述重组微生物能够从一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生一种或多种伯烯，各伯烯具有结构B所示的结构，各伯醇或仲醇具有结构A所示的结构，
其中R1 = CnH2n+1，1≤n≤11；R2 = CmH2m+1，0≤m≤10，和n+m≤11；其中所述重组微生物表达编码一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶的一种或多种外源性核酸分子，所述芳樟醇脱水酶/异构酶催化一种或多种饱和的伯醇或仲醇转化为一种或多种相应的伯烯。
2. 根据实施方式1所述的重组微生物, 其中所述重组微生物还表达编码一种或多种酶的一种或多种外源性或内源性核酸分子，所述一种或多种酶用于从可再生原料生产一种或多种饱和的伯醇或仲醇。
3. 根据实施方式2所述的重组微生物，其中所述可再生原料是一种或多种糖。
4. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的D-塔格糖3-差向异构酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的D-核酮糖激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙醇醛转化为一乙二醇（MEG）的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（h）编码催化获自（g）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
5. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的D-木酮糖1-激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙醇醛转化为一乙二醇（MEG）的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（g）编码催化获自（f）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
6. 根据实施方式1-5任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（b）在编码催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；以及
（c）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
7. 根据实施方式1-6任一项所述的重组微生物，其中所述内源性D-木糖异构酶催化D-木糖转化为D-木酮糖。
8. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，并其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的木糖脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的木糖酸内酯酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的木糖酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种外源性核酸分子；和/或
（i）编码催化获自（h）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
9. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮转化为D-木糖酸的木糖脱氢酶的少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的木糖酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种外源性核酸分子；
（e）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种外源性核酸分子；和/或
（h）编码催化获自（g）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
10. 根据实施方式1-3或8-9任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木糖转化为D-木酮糖的D-木糖异构酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（b）在编码催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（c）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
11. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖和葡萄糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为木糖醇的木糖还原酶或醛糖还原酶的至少一种外源性核酸分子和编码催化木糖醇转化为D-木酮糖的木糖醇脱氢酶的至少一种外源性核酸分子；
（b）编码催化D-木糖转化为D-木酮糖的D-木糖异构酶的至少一种外源性核酸分子，
其中所述微生物还表达以下的一种或多种：
（c）编码催化获自（a）或（b）的D-木酮糖转化为D-核酮糖的D-塔格糖3-差向异构酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的D-核酮糖激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶或丙酮醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（i）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
12. 根据实施方式11所述的重组微生物，其中所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化D-木酮糖-5-磷酸转化为D-木酮糖的碱性磷酸酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
13. 根据实施方式1-12任一项所述的重组微生物，其中所述DHAP在微生物中通过内源性糖酵解途径转化为乙酰-CoA。
14. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够生产异丙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（d）编码催化获自（c）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
15. 根据实施方式14所述的重组微生物，所述重组微生物还包含在编码催化丙酮转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
16. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够共生产正丙醇和异丙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化二羟基丙酮磷酸（DHAP）转化为丙酮醛的丙酮醛合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为丙酮醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为乳醛的乙醛酸还原酶、丙酮醛脱氢酶或醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（b）的丙酮醇转化为1,2-丙二醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（c）的乳醛转化为1,2-丙二醇的醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（d）或（e）的1,2-丙二醇转化为丙醛的二醇脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的丙醛转化为正丙醇的脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸甲酸裂解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（j）编码催化获自（i）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（k）编码催化获自（j）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（l）编码催化获自（k）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中DHAP和丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
17. 根据实施方式16所述的重组微生物，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化乳醛转化为乳酸的乙醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
18. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够共生产丙酮、丁醇以及乙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
19. 根据实施方式18所述的重组微生物，所述重组微生物还包含在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
20. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够共生产异丙醇、丁醇以及乙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（d）的丙酮转化为异丙醇、（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
21. 根据实施方式20所述的重组微生物，所述重组微生物还包含在编码催化酰磷酸转化为丁酸的丁酸激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
22. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够生产异丁醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰乳酸的乙酰羟酸合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）乙酰乳酸转化为2,3-二羟基-异戊酸的乙酰羟酸异构还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2,3-二羟基-异戊酸转化为α-酮-异戊酸的二羟酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的α-酮-异戊酸转化为异丁醛的2-酮-酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（e）编码催化获自（d）的异丁醛转化为异丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
23. 根据实施方式22所述的重组微生物，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化乙醛转化为乙醇的乙醇脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
24. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物, 其中所述相应的伯烯是丙烯，所述伯醇是1-丙醇。
25. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物, 其中所述相应的伯烯是丙烯，所述仲醇是2-丙醇。
26. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述相应的伯烯是丁烯，所述伯醇是1-丁醇。
27. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述相应的伯烯是丁烯，所述仲醇是2-丁醇。
28. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述一种或多种伯烯经单个酶促步骤由一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生。
29. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述由一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产一种或多种相应的伯烯包括脱水步骤。
30. 根据实施方式所述的重组微生物29, 其中所述脱水步骤具有底物活化非依赖性。
31. 根据实施方式所述的重组微生物29, 其中所述脱水步骤具有辅因子非依赖性。
32. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶由选自解芳烃卡斯特兰尼氏菌物种的微生物获得。
33. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶包含选自 SEQ ID NO: 2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61以及63的氨基酸序列。
34. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶由选自SEQ ID NO: 1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60 以及62的核酸序列编码。
35. 根据实施方式1-3任一项所述的重组微生物，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶是LinD。
36. 从一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产一种或多种伯烯的方法，各伯烯具有结构B所示的结构，各伯醇或仲醇具有结构A所示的结构，
其中R1 = CnH2n+1，1≤n≤11；R2 = CmH2m+1，0≤m≤10，和n+m≤11；其中所述方法包括在重组微生物中表达编码一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶的外源性核酸分子，所述一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶催化一种或多种饱和的伯醇或仲醇转化为一种或多种相应的伯烯。
37. 根据实施方式36所述的方法，所述方法还包括在所述重组微生物中表达一种或多种内源性或外源性核酸分子，所述一种或多种内源性或外源性核酸分子编码用于从可再生原料生产一种或多种饱和的伯醇或仲醇的一种或多种酶。
38. 根据实施方式37所述的方法，其中所述可再生原料是一种或多种糖。
39. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，其中表达编码一种或多种酶的一种或多种内源性或外源性核酸分子包括表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的D-塔格糖3-差向异构酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的D-核酮糖激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙醇醛转化为一乙二醇（MEG）的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（h）编码催化获自（g）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
40. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，其中表达编码一种或多种酶的一种或多种内源性或外源性核酸分子包括表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的D-木酮糖1-激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙醇醛转化为一乙二醇（MEG）的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（g）编码催化获自（f）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
41. 根据实施方式36-40任一项所述的方法，其中所述方法还包括向所述重组微生物中引入一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（b）在编码催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（c）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
42. 根据实施方式36-41任一项所述的方法，其中所述内源性D-木糖异构酶催化D-木糖转化为D-木酮糖。
43. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，其中表达编码一种或多种酶的一种或多种内源性或外源性核酸分子包括表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的木糖脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木酮转化为D-木糖酸的木糖酸内酯酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的木糖酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种外源性核酸分子；和/或
（i）编码催化获自（h）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
44. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，其中表达编码一种或多种酶的一种或多种内源性或外源性核酸分子包括表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为D-木糖酸的木糖脱氢酶的少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的木糖酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种外源性核酸分子；
（e）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种外源性核酸分子；和/或
（h）编码催化获自（g）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
45. 根据实施方式36-38或43-44任一项所述的方法，其中所述方法还包括向所述重组微生物中引入一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木糖转化为D-木酮糖的D-木糖异构酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（b）在编码催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（c）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
46. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖和葡萄糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为木糖醇的木糖还原酶或醛糖还原酶的至少一种外源性核酸分子和编码催化木糖醇转化为D-木酮糖的木糖醇脱氢酶的至少一种外源性核酸分子；
（b）编码催化D-木糖转化为D-木酮糖的D-木糖异构酶的至少一种外源性核酸分子，
其中所述微生物还表达以下的一种或多种：
（c）编码催化获自（a）或（b）的D-木酮糖转化为D-核酮糖的D-塔格糖3-差向异构酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的D-核酮糖激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶或丙酮醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（i）编码催化获自（h）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（i）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
47. 根据实施方式46所述的方法，其中所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化D-木酮糖-5-磷酸转化为D-木酮糖的碱性磷酸酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
48. 根据实施方式36-47任一项所述的方法，其中所述DHAP在所述微生物中通过内源性酵解途径转化为乙酰-CoA。
49. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够生产异丙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（d）编码催化获自（c）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
50. 根据实施方式49所述的方法，所述方法还包括在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
51. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够共生产正丙醇和异丙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化二羟基丙酮磷酸（DHAP）转化为丙酮醛的丙酮醛合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为丙酮醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为乳醛的乙醛酸还原酶、丙酮醛脱氢酶或醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（b）的丙酮醇转化为1,2-丙二醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（c）的乳醛转化为1,2-丙二醇的醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（d）或（e）的1,2-丙二醇转化为丙醛的二醇脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的丙醛转化为正丙醇的脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸甲酸裂解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（j）编码催化获自（i）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（k）编码催化获自（j）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（l）编码催化获自（k）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中DHAP和丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
52. 根据实施方式51所述的方法，所述方法还包括一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化乳醛转化为乳酸的乙醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
53. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够共生产丙酮、丁醇以及乙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
54. 根据实施方式53所述的方法，所述方法还包括在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
55. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够共生产异丙醇、丁醇以及乙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（d）的丙酮转化为异丙醇、（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
56. 根据实施方式55所述的方法，所述方法还包括在编码催化丁酰磷酸转化为丁酸的丁酸激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
57. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够生产异丁醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰乳酸的乙酰羟酸合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）乙酰乳酸转化为2,3-二羟基-异戊酸的乙酰羟酸异构还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2,3-二羟基-异戊酸转化为α-酮-异戊酸的二羟酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的α-酮-异戊酸转化为异丁醛的2-酮-酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（e）编码催化获自（d）的异丁醛转化为异丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
58. 根据实施方式57所述的方法，所述方法还包括一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化乙醛转化为乙醇的乙醇脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
59. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述相应的伯烯是丙烯，所述伯醇是1-丙醇。
60. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述相应的伯烯是丙烯，所述仲醇是2-丙醇。
61. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述相应的伯烯是丁烯，所述伯醇是1-丁醇。
62. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述相应的伯烯是丁烯，所述仲醇是2-丁醇。
63. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述一种或多种伯烯经单个酶促步骤由一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生。
64. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述由一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产一种或多种相应的伯烯包括脱水步骤。
65. 根据实施方式64所述的方法，其中述脱水步骤具有底物活化非依赖性。
66. 根据实施方式64所述的方法，其中所述脱水步骤具有辅因子非依赖性。
67. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶由选自解芳烃卡斯特兰尼氏菌物种的微生物获得。
68. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶包含选自SEQ ID NO: 2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61以及63的氨基酸序列。
69. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶由选自SEQ ID NO: 1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60 以及62的核酸序列编码。
70. 根据实施方式36-38任一项所述的方法，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶是LinD。
71. 一种产生重组微生物的方法，所述重组微生物从一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产或累积一种或多种伯烯，各伯烯具有结构B所示的结构，各伯醇或仲醇具有结构A所示的结构，
其中R1 = CnH2n+1，1≤n≤11；R2 = CmH2m+1，0≤m≤10，和n+m≤11；并且其中所述方法包括在重组微生物中引入一种或多种编码芳樟醇脱水酶/异构酶的外源性核酸分子，所述芳樟醇脱水酶/异构酶催化一种或多种饱和的伯醇或仲醇转化为一种或多种相应的伯烯。
72. 根据实施方式73所述的方法，所述方法还包括在所述重组微生物中引入和/或表达一种或多种内源性或外源性核酸分子，所述一种或多种内源性或外源性核酸分子编码用于从可再生原料生产一种或多种饱和的伯醇或仲醇的一种或多种酶。
73. 根据实施方式72所述的方法，其中所述可再生原料是一种或多种糖。
74. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，其中表达编码一种或多种酶的一种或多种内源性或外源性核酸分子包括表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的D-塔格糖3-差向异构酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的D-核酮糖激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙醇醛转化为一乙二醇（MEG）的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（h）编码催化获自（g）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
75. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，其中表达编码一种或多种酶的一种或多种内源性或外源性核酸分子包括表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的D-木酮糖1-激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙醇醛转化为一乙二醇（MEG）的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（g）编码催化获自（f）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
76. 根据实施方式71-75任一项所述的方法，其中所述方法还包括向所述重组微生物中引入一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（b）在编码催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（c）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
77. 根据实施方式71-76任一项所述的方法，其中所述内源性D-木糖异构酶催化D-木糖转化为D-木酮糖。
78. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，其中表达编码一种或多种酶的一种或多种内源性或外源性核酸分子包括表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的木糖脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木酮转化为D-木糖酸的木糖酸内酯酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的木糖酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种外源性核酸分子；和/或
（i）编码催化获自（h）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
79. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，其中表达编码一种或多种酶的一种或多种内源性或外源性核酸分子包括表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮转化为D-木糖酸的木糖脱氢酶的少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的木糖酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种外源性核酸分子；
（e）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种外源性核酸分子；和/或
（h）编码催化获自（g）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
80. 根据实施方式71-73或78-79任一项所述的方法，所述方法还包括向所述重组微生物中引入一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木糖转化为D-木酮糖的D-木糖异构酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（b）在编码催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（c）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
81. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖和葡萄糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为木糖醇的木糖还原酶或醛糖还原酶的至少一种外源性核酸分子和编码催化木糖醇转化为D-木酮糖的木糖醇脱氢酶的至少一种外源性核酸分子；
（b）编码催化D-木糖转化为D-木酮糖的D-木糖异构酶的至少一种外源性核酸分子，
其中所述微生物还表达以下的一种或多种：
（c）编码催化获自（a）或（b）的D-木酮糖转化为D-核酮糖的D-塔格糖3-差向异构酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的D-核酮糖激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶或丙酮醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（i）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
82. 根据实施方式81所述的方法，其中所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化D-木酮糖-5-磷酸转化为D-木酮糖的碱性磷酸酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
83. 根据实施方式71-82任一项所述的方法，其中所述DHAP在所述微生物中通过内源性酵解途径转化为乙酰-CoA。
84. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够生产异丙醇，并且其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（d）编码催化获自（c）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
85. 根据实施方式84所述的方法，所述方法还包括在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
86. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够共生产正丙醇和异丙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化二羟基丙酮磷酸（DHAP）转化为丙酮醛的丙酮醛合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为丙酮醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为乳醛的乙醛酸还原酶、丙酮醛脱氢酶或醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（b）的丙酮醇转化为1,2-丙二醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（c）的乳醛转化为1,2-丙二醇的醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（d）或（e）的1,2-丙二醇转化为丙醛的二醇脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的丙醛转化为正丙醇的脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸甲酸裂解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（j）编码催化获自（i）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（k）编码催化获自（j）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（l）编码催化获自（k）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中DHAP和丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
87. 根据实施方式86所述的方法，所述方法还包括一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化乳醛转化为乳酸的乙醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
88. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够共生产丙酮、丁醇以及乙醇，并表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
89. 根据实施方式88所述的方法，所述方法还包括在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
90. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够共生产异丙醇、丁醇以及乙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（d）的丙酮转化为异丙醇、（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
91. 根据实施方式90所述的方法，所述方法还包括在编码催化丁酰磷酸转化为丁酸的丁酸激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
92. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够生产异丁醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰乳酸的乙酰羟酸合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）乙酰乳酸转化为2,3-二羟基-异戊酸的乙酰羟酸异构还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2,3-二羟基-异戊酸转化为α-酮-异戊酸的二羟酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的α-酮-异戊酸转化为异丁醛的2-酮-酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（e）编码催化获自（d）的异丁醛转化为异丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
93. 根据实施方式92所述的方法，所述方法还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化乙醛转化为乙醇的乙醇脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（b）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
94. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述相应的伯烯是丙烯，所述伯醇是1-丙醇。
95. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述相应的伯烯是丙烯，所述仲醇是2-丙醇。
96. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述相应的伯烯是丁烯，所述伯醇是1-丁醇。
97. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述相应的伯烯是丁烯，所述仲醇是2-丁醇。
98. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述一种或多种伯烯经单个酶促步骤由一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生。
99. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述由一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产一种或多种相应的伯烯包括脱水步骤。
100. 根据实施方式99所述的方法，其中述脱水步骤具有底物活化非依赖性。
101. 根据实施方式99所述的方法，其中所述脱水步骤具有辅因子非依赖性。
102. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶由选自解芳烃卡斯特兰尼氏菌物种的微生物获得。
103. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶包含选自 SEQ ID NO: 2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61以及63的氨基酸序列。
104. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶由选自SEQ ID NO: 1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60 以及62的核酸序列编码。
105. 根据实施方式71-73任一项所述的方法，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶是LinD。
前面详细的描述仅出于清楚理解的目的给出，而不应理解为不必要的限制，因为修饰对于本领域技术人员来说是显而易见的。
虽然本公开内容已联系其特定实施方式进行了描述，应该理解它能够被进一步修饰，并且本申请意欲覆盖本公开内容的任何变化、使用或修改，其一般来说遵循本公开内容的原理并包括从本公开内容的此类偏离，它们都落入本公开内容所属领域已知或惯常实践范围内，并且可适用于前面所述和在所附权利要求书的范围内遵循的基本特征。
本文引用的各个和每个专利、专利申请和出版物的公开内容，包括权利要求书、图示和/或附图，通过引用以它们的整体并入本文。

Claims (57)

1.一种重组微生物，所述重组微生物能够从一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产一种或多种伯烯，各伯烯具有结构B所示的结构，各伯醇或仲醇具有结构A所示的结构，
其中R1 = CnH2n+1，1≤n≤11；R2 = CmH2m+1，0≤m≤10，和n+m≤11；并且其中所述重组微生物表达编码一种或多种芳樟醇脱水酶/异构酶的一种或多种外源性核酸分子，所述芳樟醇脱水酶/异构酶催化所述一种或多种饱和的伯醇或仲醇转化为一种或多种相应的伯烯。
2.根据权利要求1所述的重组微生物，其中所述重组微生物还表达编码一种或多种酶的一种或多种内源性或外源性核酸分子，所述一种或多种酶用于从可再生原料生产一种或多种饱和的伯醇或仲醇。
3.根据权利要求2所述的重组微生物，其中所述可再生原料是一种或多种糖。
4.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，和其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的D-塔格糖3-差向异构酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的D-核酮糖激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙醇醛转化为一乙二醇（MEG）的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（h）编码催化获自（g）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子，
其中DHAP在所述微生物中通过内源性糖酵解途径转化为乙酰-CoA，和其中MEG和异丙醇被共生产。
5.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，和其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的D-木酮糖1-激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（g）编码催化获自（f）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子，
其中DHAP在所述微生物中通过内源性糖酵解途径转化为乙酰-CoA，和其中MEG和异丙醇被共生产。
6.根据权利要求1-5任一项所述的重组微生物，其中内源性D-木糖异构酶催化D-木糖转化为D-木酮糖。
7.根据权利要求1-6任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物表达编码催化D-木糖转化为木糖醇的木糖还原酶或醛糖还原酶的至少一种外源性核酸分子和编码催化木糖醇转化为D-木酮糖的木糖醇脱氢酶的至少一种外源性核酸分子。
8.根据权利要求7所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖和葡萄糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇。
9.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，和其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的木糖脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的木糖酸内酯酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码具有木糖脱氢酶活性的酶的至少一种内源性或外源性核酸分子，所述具有木糖脱氢酶活性的酶催化获自（a）的D-木糖转化为D-木糖酸；
其中所述重组微生物还表达以下（d）至（j）中的一种或多种：
（d）编码催化获自（b）或（c）的D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的木糖酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（i）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中MEG和异丙醇被共生产。
10.根据权利要求1-9任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（a）在编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（b）在编码催化D-木糖转化为D-木酮糖的D-木糖异构酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（c）在编码催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；和
（d）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
11.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够生产异丙醇，和其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（d）编码催化获自（c）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
12.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够共生产正丙醇和异丙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化二羟基丙酮磷酸（DHAP）转化为丙酮醛的丙酮醛合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为丙酮醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为乳醛的乙醛酸还原酶、丙酮醛脱氢酶或醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（b）的丙酮醇转化为1,2-丙二醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（c）的乳醛转化为1,2-丙二醇的醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（d）或（e）的1,2-丙二醇转化为丙醛的二醇脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的丙醛转化为正丙醇的脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸甲酸裂解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（j）编码催化获自（i）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（k）编码催化获自（j）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（l）编码催化获自（k）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
和其中DHAP和丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
13.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够共生产丙酮、丁醇以及乙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
和其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
14.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够共生产异丙醇、丁醇以及乙醇，并且所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（d）的丙酮转化为异丙醇、获自（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
和其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
15.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够生产异丁醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰乳酸的乙酰羟酸合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）乙酰乳酸转化为2,3-二羟基-异戊酸的乙酰羟酸异构还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2,3-二羟基-异戊酸转化为α-酮-异戊酸的二羟酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的α-酮-异戊酸转化为异丁醛的2-酮-酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（e）编码催化获自（d）的异丁醛转化为异丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
和其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
16.根据权利要求11-15任一项所述的重组微生物，所述重组微生物还包含一种或多种选自以下的修饰：
（i）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（ii）在编码催化乳醛转化为乳酸的乙醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（iii）在编码催化丁酰磷酸转化为丁酸的丁酸激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；以及
（iv）在编码催化乙醛转化为乙醇的乙醇脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
17.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述相应的伯烯是丙烯，所述伯醇是1-丙醇。
18.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述相应的伯烯是丙烯，所述仲醇是2-丙醇。
19.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述相应的伯烯是丁烯，所述伯醇是1-丁醇。
20.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述相应的伯烯是丁烯，所述仲醇是2-丁醇。
21.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述一种或多种伯烯经单个酶促步骤由一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生。
22.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述从一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产一种或多种相应的伯烯包括脱水步骤。
23.根据权利要求22所述的重组微生物，其中所述脱水步骤具有底物活化非依赖性。
24.根据权利要求22所述的重组微生物，其中所述脱水步骤具有辅因子非依赖性。
25. 根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶从选自解芳烃卡斯特兰尼氏菌(Castellaniella defragrans)物种的微生物获得。
26. 根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶包含选自SEQ ID NO: 2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61以及63的氨基酸序列。
27. 根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶由选自SEQ ID NO: 1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60以及62的核酸序列编码。
28.根据权利要求1-3任一项所述的重组微生物，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶是LinD。
29.生产一种或多种伯烯、一种或多种饱和的伯醇或仲醇或者它们的组合的方法，其中所述方法包括在包含提供碳源的原料的培养基中培养前述权利要求任一项所述的重组微生物，直至产生一种或多种伯烯、一种或多种饱和的伯醇或仲醇或者它们的组合。
30.一种产生重组微生物的方法，所述重组微生物从一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产或累积一种或多种伯烯，各伯烯具有结构B所示的结构，各伯醇或仲醇具有结构A所示的结构，
其中R1 = CnH2n+1，1≤n≤11；R2 = CmH2m+1，0≤m≤10，和n+m≤11；并且其中所述方法包括在重组微生物中引入和/或表达编码芳樟醇脱水酶/异构酶的一种或多种外源性核酸分子，所述芳樟醇脱水酶/异构酶催化一种或多种饱和的伯醇或仲醇转化为一种或多种相应的伯烯。
31.根据权利要求30所述的方法，所述方法还包括在所述重组微生物中引入和/或表达一种或多种内源性或外源性核酸分子，所述一种或多种内源性或外源性核酸分子编码用于从可再生原料生产一种或多种饱和的伯醇或仲醇的一种或多种酶。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述可再生原料是一种或多种糖。
33.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，和其中在所述重组微生物中引入和/或表达编码一种或多种酶的一种或多种内源性或外源性核酸分子包括表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-核酮糖的D-塔格糖3-差向异构酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-核酮糖转化为D-核酮糖-1-磷酸的D-核酮糖激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的D-核酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-核酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙醇醛转化为一乙二醇（MEG）的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（h）编码催化获自（g）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
34.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，和其中在所述重组微生物中引入和/或表达编码一种或多种酶的一种或多种内源性或外源性核酸分子包括表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-1-磷酸的D-木酮糖1-激酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木酮糖-1-磷酸转化为乙醇醛和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的D-木酮糖-1-磷酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（g）编码催化获自（f）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子，
其中DHAP在所述微生物中通过内源性糖酵解途径转化为乙酰-CoA，和其中MEG和异丙醇被共生产。
35.根据权利要求30-34任一项所述的方法，其中所述内源性D-木糖异构酶催化D-木糖转化为D-木酮糖。
36.根据权利要求30-35任一项所述的方法，其中所述方法还包括在所述重组微生物中引入和/或表达编码催化D-木糖转化为木糖醇的木糖还原酶或醛糖还原酶的至少一种外源性核酸分子和编码催化木糖醇转化为D-木酮糖的木糖醇脱氢酶的至少一种外源性核酸分子。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖和葡萄糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇。
38.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够从外源性D-木糖共生产一乙二醇（MEG）和异丙醇，和其中在所述重组微生物中引入和/或表达编码一种或多种酶的一种或多种内源性或外源性核酸分子包括表达以下的一种或多种：
（a）编码催化D-木糖转化为D-木糖酸内酯的木糖脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的D-木糖酸内酯转化为D-木糖酸的木糖酸内酯酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码具有木糖脱氢酶活性的酶的至少一种内源性或外源性核酸分子，所述具有木糖脱氢酶活性的酶催化获自（a）的D-木糖转化为D-木糖酸；
其中所述方法还包括表达以下（d）至（j）中的一种或多种：
（d）编码催化获自（b）或（c）的D-木糖酸转化为2-酮-3-脱氧-木糖酸的木糖酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（d）的2-酮-3-脱氧-木糖酸转化为乙醇醛和丙酮酸的2-酮-3-脱氧-D-戊糖酸醛缩酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（e）的乙醇醛转化为MEG的乙醇醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（i）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子，
其中MEG和异丙醇被共生产。
39.根据权利要求30-38任一项所述的方法，其中所述方法还包括在所述重组微生物中引入和/或表达一种或多种选自以下的修饰：
（i）在编码催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸的D-木酮糖-5-激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（ii）在编码催化D-木糖转化为D-木酮糖的D-木糖异构酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（iii）在编码催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；以及
（iv）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
40.根据权利要求30-32任一项所述的重组微生物，其中所述重组微生物能够生产异丙醇，和其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（d）编码催化获自（c）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子。
41.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够共生产正丙醇和异丙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化二羟基丙酮磷酸（DHAP）转化为丙酮醛的丙酮醛合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为丙酮醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（a）的丙酮醛转化为乳醛的乙醛酸还原酶、丙酮醛脱氢酶或醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（b）的丙酮醇转化为1,2-丙二醇的醛-酮还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（c）的乳醛转化为1,2-丙二醇的醛还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（d）或（e）的1,2-丙二醇转化为丙醛的二醇脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的丙醛转化为正丙醇的脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸甲酸裂解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（j）编码催化获自（i）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（k）编码催化获自（j）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（l）编码催化获自（k）的丙酮转化为异丙醇的仲醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子，
其中DHAP和丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
42.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够共生产丙酮、丁醇以及乙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
43.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够共生产异丙醇、丁醇以及乙醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰-CoA的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA的硫解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为乙酰乙酸的乙酸:乙酰乙酰-CoA转移酶或水解酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的乙酰乙酸转化为丙酮的乙酰乙酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（e）编码催化获自（a）的乙酰-CoA转化为乙醛的乙醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（f）编码催化获自（b）的乙酰乙酰-CoA转化为3-羟丁酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（g）编码催化获自（f）的3-羟丁酰-CoA转化为2-丁烯酰-CoA的3-羟丁酰-CoA脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（h）编码催化获自（g）的2-丁烯酰-CoA转化为丁酰-CoA的丁酰-CoA脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（i）编码催化获自（h）的丁酰-CoA转化为丁醛的丁醛脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（j）编码催化获自（d）的丙酮转化为异丙醇、获自（e）的乙醛转化为乙醇或获自（i）的丁醛转化为丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
44.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述重组微生物能够生产异丁醇，其中所述重组微生物表达以下的一种或多种：
（a）编码催化丙酮酸转化为乙酰乳酸的乙酰羟酸合酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（b）编码催化获自（a）的乙酰乳酸转化为2,3-二羟基-异戊酸的乙酰羟酸异构还原酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（c）编码催化获自（b）的2,3-二羟基-异戊酸转化为α-酮-异戊酸的二羟酸脱水酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
（d）编码催化获自（c）的α-酮-异戊酸转化为异丁醛的2-酮-酸脱羧酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；和/或
（e）编码催化获自（d）的异丁醛转化为异丁醇的醇脱氢酶的至少一种内源性或外源性核酸分子；
其中丙酮酸在所述微生物中由糖酵解产生。
45.根据权利要求40-44任一项所述的方法，所述方法还包括一种或多种选自以下的修饰：
（i）在编码催化丙酮酸转化为乳酸的乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（ii）在编码催化乳醛转化为乳酸的乙醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；
（iii）在编码催化丁酰磷酸转化为丁酸的丁酸激酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变；以及
（iv）在编码催化乙醛转化为乙醇的乙醇脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能丢失突变。
46.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述相应的伯烯是丙烯，所述伯醇是1-丙醇。
47.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述相应的伯烯是丙烯，所述仲醇是2-丙醇。
48.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述相应的伯烯是丁烯，所述伯醇是1-丁醇。
49.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述相应的伯烯是丁烯，所述仲醇是2-丁醇。
50.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述一种或多种伯烯经单个酶促步骤由一种或多种饱和的伯醇或仲醇产生。
51.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述由一种或多种饱和的伯醇或仲醇生产一种或多种相应的伯烯包括脱水步骤。
52.根据权利要求51所述的方法，其中所述脱水步骤具有底物活化非依赖性。
53.根据权利要求51所述的方法，其中所述脱水步骤具有辅因子非依赖性。
54.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶从选自解芳烃卡斯特兰尼氏菌物种的微生物获得。
55. 根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶包含选自SEQ ID NO: 2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61以及63的氨基酸序列。
56. 根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶由选自SEQ ID NO: 1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60以及62的核酸序列编码。
57.根据权利要求30-32任一项所述的方法，其中所述芳樟醇脱水酶/异构酶是LinD。
CN201780055991.5A 2016-07-12 2017-07-12 通过烷醇的酶促脱水形成烯烃 Active CN109996865B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662361109P 2016-07-12 2016-07-12
US62/361109 2016-07-12
PCT/US2017/041732 WO2018013701A1 (en) 2016-07-12 2017-07-12 Formation of alkenes through enzymatic dehydration of alkanols

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109996865A true CN109996865A (zh) 2019-07-09
CN109996865B CN109996865B (zh) 2023-02-03

Family

ID=60951892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780055991.5A Active CN109996865B (zh) 2016-07-12 2017-07-12 通过烷醇的酶促脱水形成烯烃

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11286490B2 (zh)
EP (1) EP3484998A4 (zh)
JP (1) JP7015825B2 (zh)
CN (1) CN109996865B (zh)
BR (1) BR112019000633A2 (zh)
WO (1) WO2018013701A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111593014A (zh) * 2020-06-24 2020-08-28 江南大学 联产1,3-丙二醇和d-1,2,4-丁三醇的方法
CN111650292A (zh) * 2020-04-20 2020-09-11 广东省测试分析研究所（中国广州分析测试中心） 一种致病性大肠杆菌非靶向挥发性代谢物的富集和检测方法及其应用
CN112795596A (zh) * 2021-01-29 2021-05-14 生帆 一种利用生物质材料制备烃类化合物的方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019178135A1 (en) * 2018-03-12 2019-09-19 Braskem S.A. Methods for the co-production of ethylene glycol and three carbon compounds
CA3114233A1 (en) * 2018-09-19 2020-03-26 Fermentationexperts A/S Process for controlling a fermentation process
US20220282265A1 (en) * 2019-08-12 2022-09-08 Zymergen Inc. Engineered biosynthetic pathways for production of 3-amino-4-hydroxybenzoic acid by fermentation
US20210261987A1 (en) * 2020-02-21 2021-08-26 Braskem S.A. Production of ethanol with one or more co-products in yeast

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009103026A1 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Gevo, Inc. Engineered microorganisms for producing isopropanol
US20090246842A1 (en) * 2008-02-15 2009-10-01 Gevo, Inc. Engineered microorganisms for producing propanol
WO2011076691A1 (en) * 2009-12-21 2011-06-30 Philippe Marliere Method for producing an alkene comprising the step of converting an alcohol by an enzymatic dehydration step
US20140065686A1 (en) * 2012-08-29 2014-03-06 Scientist of Fortune, S.A. Production of Volatile Dienes by Enzymatic Dehydration of Light Alkenols
US20140141482A1 (en) * 2011-06-17 2014-05-22 INVISTA North America S.á r.l. Methods for biosynthesizing 1,3 butadiene
CN103890185A (zh) * 2011-08-19 2014-06-25 基因组股份公司 用于生产2,4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1,3-丁二醇和相关醇的微生物和方法
CN103946383A (zh) * 2011-09-16 2014-07-23 基因组股份公司 用于生产烯烃的微生物和方法
WO2014184345A1 (en) * 2013-05-17 2014-11-20 Global Bioenergies Alkenol dehydratase variants
WO2015002977A1 (en) * 2013-07-01 2015-01-08 Braskem S/A Ap 09 Modified microorganisms and methods of using same for anaerobic coproduction of isoprene and acetic acid

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ZA200803755B (en) 2005-10-26 2009-12-30 Du Pont Fermentive production of four carbon alcohols
BRPI0605173A (pt) 2006-12-05 2008-07-22 Braskem Sa processo de produção de uma ou mais olefinas, olefina, e, polìmero
BRPI0807235A2 (pt) 2007-02-09 2015-05-26 Univ California Microorganismo recombinante, e, métodos para produzir um microorganismo recombinante, e para produzir um álcool
EP2184354B1 (en) 2007-07-11 2018-08-22 Mitsui Chemicals, Inc. Isopropyl alcohol-producing bacterium and method of producing isopropyl alcohol using the same
US9909146B2 (en) 2008-07-04 2018-03-06 Scientist Of Fortune S.A. Production of alkenes by enzymatic decarboxylation of 3-hydroxyalkanoic acids
US20100216958A1 (en) 2009-02-24 2010-08-26 Peters Matthew W Methods of Preparing Renewable Butadiene and Renewable Isoprene
NZ598374A (en) 2009-08-21 2014-10-31 Mascoma Corp Production of propanols, alcohols, and polyols in consolidated bioprocessing organisms
EP2785848A2 (en) 2011-12-02 2014-10-08 INVISTA Technologies S.à.r.l. Methods for biosynthesizing 1,3butadiene
RU2639564C2 (ru) 2011-12-16 2017-12-21 Браскем С.А. Модифицированные микроорганизмы и способы получения бутадиена с их применением
JP2015519083A (ja) * 2012-06-15 2015-07-09 インビスタ テクノロジーズ エス．アー．エール．エル． １，３−ブタジエンを生合成するための方法
CN104769119A (zh) 2012-06-15 2015-07-08 英威达技术有限责任公司 生物合成1,3丁二烯的方法
EP2912184B1 (en) 2012-10-25 2017-01-18 Scientist of Fortune S.A. Production of alkenes from 3-hydroxy-1-carboxylic acids via 3-sulfonyloxy-1-carboxylic acids
BR112016006321B1 (pt) 2013-09-23 2022-11-16 Braskem S.A Enzima engenheirada tendo especificidade de substrato aceto acetil-coa e atividade aceto acetil-coa específica de hidrolase, micro-organismo modificado, e, processo de produção de um ou mais produtos a partir de uma fonte de carbono fermentável
WO2015082447A1 (en) 2013-12-03 2015-06-11 Global Bioenergies Production of alkenes from 3-hydroxycarboxylic acids via 3-hydroxycarboxyl-nucleotidylic acids

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009103026A1 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Gevo, Inc. Engineered microorganisms for producing isopropanol
US20090246842A1 (en) * 2008-02-15 2009-10-01 Gevo, Inc. Engineered microorganisms for producing propanol
WO2011076691A1 (en) * 2009-12-21 2011-06-30 Philippe Marliere Method for producing an alkene comprising the step of converting an alcohol by an enzymatic dehydration step
US20140141482A1 (en) * 2011-06-17 2014-05-22 INVISTA North America S.á r.l. Methods for biosynthesizing 1,3 butadiene
CN103890185A (zh) * 2011-08-19 2014-06-25 基因组股份公司 用于生产2,4-戊二烯酸、丁二烯、丙烯、1,3-丁二醇和相关醇的微生物和方法
CN103946383A (zh) * 2011-09-16 2014-07-23 基因组股份公司 用于生产烯烃的微生物和方法
US20140065686A1 (en) * 2012-08-29 2014-03-06 Scientist of Fortune, S.A. Production of Volatile Dienes by Enzymatic Dehydration of Light Alkenols
WO2014184345A1 (en) * 2013-05-17 2014-11-20 Global Bioenergies Alkenol dehydratase variants
CN105209615A (zh) * 2013-05-17 2015-12-30 环球生物能源公司 烯醇脱水酶变体
WO2015002977A1 (en) * 2013-07-01 2015-01-08 Braskem S/A Ap 09 Modified microorganisms and methods of using same for anaerobic coproduction of isoprene and acetic acid

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YU-SIN JANG等: "Bio-based production of C2-C6 platform chemicals", 《BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111650292A (zh) * 2020-04-20 2020-09-11 广东省测试分析研究所（中国广州分析测试中心） 一种致病性大肠杆菌非靶向挥发性代谢物的富集和检测方法及其应用
CN111593014A (zh) * 2020-06-24 2020-08-28 江南大学 联产1,3-丙二醇和d-1,2,4-丁三醇的方法
CN112795596A (zh) * 2021-01-29 2021-05-14 生帆 一种利用生物质材料制备烃类化合物的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109996865B (zh) 2023-02-03
US20190323016A1 (en) 2019-10-24
BR112019000633A2 (pt) 2019-07-09
EP3484998A4 (en) 2020-02-26
WO2018013701A1 (en) 2018-01-18
JP7015825B2 (ja) 2022-02-03
JP2019520832A (ja) 2019-07-25
EP3484998A1 (en) 2019-05-22
US11286490B2 (en) 2022-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7050691B2 (ja) エチレングリコールおよび３炭素化合物の同時生成のための微生物および方法
CA3051235C (en) Genetically engineered bacterium comprising energy-generating fermentation pathway
CN109996865B (zh) 通过烷醇的酶促脱水形成烯烃
US20180179557A1 (en) Yeast organism producing isobutanol at a high yield
CN103502435B (zh) 重组微生物及其用途
AU2010284110B2 (en) Production of propanols, alcohols, and polyols in consolidated bioprocessing organisms
US20130095542A1 (en) Engineered microorganisms and integrated process for producing n-propanol, propylene and polypropylene
US20200208160A1 (en) Modulation of carbon flux through the meg and c3 pathways for the improved production of monoethylene glycol and c3 compounds
US20200048662A1 (en) Microorganisms and methods for the co-production of ethylene glycol and isobutene
EP4208541A1 (en) Methods and cells for production of volatile compounds
Kim Solvent production by the hyperthermophilic archaeon Hyperthermus butylicus
Lan Redesign of metabolic pathways for photosynthetic production of n-butanol using cyanobacteria
Jain Establishing synthetic pathways in Escherichia coli for biosynthesis of C3 and C4 high value commodity chemicals

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant