一种生产5-碳化合物或其聚合物的方法

本发明涉及微生物合成生物学、发酵工程的领域。具体涉及一种生产5-碳化合物和5-羟基戊酸相关pha的方法。

背景技术：

1、五碳化合物包括高附加值且昂贵的5- 氨基戊酸（5-ava）和 5-羟基戊酸（5hv）等。5-氨基戊酸是合成新型生物基尼龙 5 的重要单体，尼龙 5 表现出最高的剩余极化率，是铁电聚合物等许多应用中理想的材料，如用于传感器和介电储能介质。并且 5-氨基戊酸作为一种添加剂可以增强混合过氧化物薄膜的机械完整性。在医疗、机械、食品和化工行业中也会有广泛的应用前景。5-氨基戊酸除了本身的功能，还是很多五碳化合物的前体物质，是构建高附加五碳平台化合物的中间枢纽，为下游衍生物应用开拓了重要的工业价值和广阔的发展空间。5-氨基戊酸能够用于合成5-羟基戊酸（5-hydroxyvaleric acid）、戊二酸（glutarate）、δ-戊内酰胺（δ-valerolactone）和 1,5-戊二醇（1,5-pentanediol）等五碳化合物。5-羟基戊酸能够作为药物合成中间体，合成过程中可作为碳骨架或者增加药物的生物相容性等。含有 5-羟基戊酸单体的聚羟基脂肪酸酯（pha）具有优越的材料性能和生物可降解性。

2、聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoate,pha）是一类可以由多种细菌发酵生产的环境友好型生物聚酯，是极具潜力的传统石油基替代品之一。同时，pha在医疗保健、可降解材料、包装涂层和动物饲料等领域也有着广泛的应用前景。截至目前，组成pha的单体结构逾160种，在赋予pha材料较大性能差异的同时也可以更好地满足不同的应用场景。聚3-羟基丁酸-5-羟基戊酸共聚酯即poly(3-hydroxybutyrate- co-5-hydroxyvalerate)，简称p(3hb- co-5hv)，是四碳和五碳单体聚合的pha，可以提供更为灵活的材料特性，以适应更多的应用，是目前较为新型和高性能的pha之一，具有极强的商业化前景。该生物合成途径分模块精细优化，将 l-赖氨酸转化为 5-氨基戊酸，在此基础上分别依次实现了 5-羟基戊酸和 p（5hv- co-3hb）的生成。

3、传统的发酵工业技术灭菌复杂，需消耗大量的淡水资源，容易染菌，严重制约现代工业生物技术的发展。清华大学陈国强课题组在新疆艾丁湖分离出的一株耐盐、耐碱的嗜盐菌。野生型 h. bluephagenesis可以在无灭菌条件下以葡萄糖为唯一碳源积累超过80%的p3hb。被称为下一代工业生物技术（next generation industrial biotechnology, ngib）的重要底盘菌。

4、因此，面对日益增加的市场需求，基于嗜盐菌底盘和ngib工艺开发更加经济、可持续和高效益生产五碳化合物、5-羟基戊酸相关pha的方法，对进一步降低生产成本，提高可持续发展方面具有重要的作用。

技术实现思路

1、本技术将原本不产生5-氨基戊酸、5-羟基戊酸等化合物的盐单胞菌经过改造生产5-氨基戊酸、5-羟基戊酸以及5-羟基戊酸相关的pha。对工业生产高附加值5-碳化合物和高性能pha具有重要意义。

2、本发明的第一方面，提供了一种生产5-碳化合物的重组菌，所述的重组菌为盐单胞菌。

3、优选的，所述的重组菌的基因组中包含5-碳化合物的合成基因，所述5-碳化合物的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因（ davb）、5-氨基戊酰胺酶编码基因（ dava）或乙醇脱氢酶编码基因（ yqhd）中的一种或两种以上。

4、优选的，所述的5-碳化合物为被氨基、羟基和/或羧基取代的5-碳烷基，或者，所述的5-碳化合物为被氨基、羟基和/或羧基取代的5-碳环，或者，1位或5位分别被氨基或羧基取代后成环。

5、优选的，所述的5-碳化合物包括但不限于5-氨基戊酸或5-羟基戊酸。

6、优选的，所述的重组菌缺失戊二酸半醛脱氢酶编码基因（ gabd），进一步优选的，所述的重组菌缺失 gabd2和/或 gabd3。

7、优选的，所述的重组菌缺失4-氨基丁酸转氨酶编码基因（ gabt），进一步优选的，所述的重组菌缺失 gabt1和/或 gabt2。

8、优选的，所述的重组菌缺失 gabd2、 gabd3、 gabt1或 gabt2中的一种或两种以上。

9、优选的，所述的 l-赖氨酸单氧酶编码基因和5-氨基戊酰胺酶编码基因来源于恶臭假单胞菌（ pseudomonas putida）。

10、优选的，所述的乙醇脱氢酶编码基因来源于盐单胞菌（ halomonas）或大肠杆菌（ escherichia coli）。

11、优选的，所述的重组菌包含l-赖氨酸至5氨基戊酸途径；

12、所述的重组菌包括：

13、a）缺失 gabd2和 gabd3，且，所述5-碳化合物的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因和5-氨基戊酰胺酶编码基因；或，

14、b）缺失 gabt1和 gabt2，且，所述5-碳化合物的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因和5-氨基戊酰胺酶编码基因；或，

15、c）缺失 gabd2、 gabd3、 gabt1和 gabt2，且，所述5-碳化合物的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因和5-氨基戊酰胺酶编码基因。

16、优选的，所述的重组菌包含5-氨基戊酸至5-羟基戊酸途径，所述的重组菌包括：

17、a）缺失 gabd2和 gabd3，且，所述5-碳化合物的合成基因包含乙醇脱氢酶编码基因；或，

18、b）缺失 gabt1和 gabt2，且，所述5-碳化合物的合成基因包含乙醇脱氢酶编码基因；或，

19、c）缺失 gabd2、 gabd3、 gabt1和 gabt2，且，所述5-碳化合物的合成基因包含乙醇脱氢酶编码基因。

20、优选的，所述的重组菌包含l-赖氨酸至5羟基戊酸途径；

21、所述的重组菌包括：

22、a）缺失 gabd2和 gabd3，且，所述5-碳化合物的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因、5-氨基戊酰胺酶编码基因和乙醇脱氢酶编码基因；或，

23、b）缺失 gabt1和 gabt2，且，所述5-碳化合物的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因、5-氨基戊酰胺酶编码基因和乙醇脱氢酶编码基因；或，

24、c）缺失 gabd2、 gabd3、 gabt1和 gabt2，且，所述5-碳化合物的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因、5-氨基戊酰胺酶编码基因和乙醇脱氢酶编码基因。

25、优选的，所述的合成基因插入基因组的拷贝数为一个或两个以上。

26、优选的，所述的合成基因可以整合至染色体基因组上也可以包含在所携带的一个或多个重组质粒载体上游离在重组菌中。

27、所述的合成基因在重组菌中过表达。

28、在本发明的一个具体实施方式中，所述的合成基因在染色体上不同位置表达。

29、优选的，所述的合成基因由启动子调控表达。所述的启动子可以为组成型和/或诱导型。

30、在本发明的一个具体实施方式中，所述的组成型启动子可以为组成型孔蛋白基因porin启动子或其突变体。所述的组成型启动子可以为低强度启动子、中等强度启动子或高强度启动子。例如 pporin 、pporin29 、pporin88 、pporin221 、pporin194 、pporin251 、pporin278 、pporin68 、pporin42 、 pporin58 、pporin226 、pporin183 、pporin140或 pporin141。

31、在本发明的一个具体实施方式中，所述的诱导型启动子可以为iptg（异丙基-β-d-硫代半乳糖苷）诱导型t7启动子，或者ahl（高丝氨酸内酯）诱导型启动子。

32、优选的，所述的诱导型启动子包括但不限于ptac启动子、plux启动子和/或plac启动子。

33、优选的，所述的诱导剂包括但不限于iptg或者ahl。

34、优选的，所述的ahl诱导浓度为0-2mm，例如0、5×10-6、10-5、5×10-5、10-4、5×10-4、10-3、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、1.5、2 mm，优选为5×10-6-10-3mm中任一数值。

35、优选的，所述的iptg诱导浓度为0-5 g/l，例如0、0.0005、0.001、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、1.5、2g/l，优选为0.02-2 g/l中任一数值。

36、优选的，所述的合成基因在一个或多个启动子的控制下表达，也可以组合为一个操纵子由一个启动子控制表达。

37、优选的，所述的合成基因中每个基因可以在一个质粒或几个基因组合在一个或多个质粒上。

38、所述的盐单胞菌属（ halomonas）包括 halomonas bluephagenesis、 halomonas  campaniensis或 halomonas aydingkolgenesis及其这些盐单胞菌的任何衍生菌，尤其是基因工程改造的和物理化学诱变的。

39、优选的，所述的合成基因在重组菌基因组中g4、g7位点中的任一个或两个导入。

40、优选的，所述的各合成基因为单拷贝或双拷贝。

41、根据具体实施方式的需要，所述的单拷贝或多拷贝可以通过将合成基因导入基因组中的一个或多个位点实现。例如，将合成基因导入基因组中g4或g7位点中的任一个，实现单拷贝；将合成基因导入基因组中g4和g7位点，实现双拷贝。

42、优选的，所述的g4位点上游序列包括seq id no：14，下游序列包括seq id no：15。

43、优选的，所述的g7位点上序列包括seq id no：16，下游序列包括seq id no：17。

44、本发明的第二方面，提供了一种生产包含5-碳化合物单体的聚合物的重组菌，所述的重组菌为盐单胞菌。

45、优选的，所述的重组菌的基因组中包括包含5-碳化合物单体的聚合物的合成基因，所述的5-碳化合物单体的聚合物的合成基因包括pha合成酶编码基因（ phac）和/或5-羟基戊酸辅酶a转移酶编码基因（ abft）。

46、优选的，所述的重组菌包括包含l-赖氨酸的底物生产包含5-羟基戊酸单体的pha的途径，所述的重组菌包括上述的重组菌进一步导入pha合成酶编码基因和5-羟基戊酸辅酶a转移酶编码基因。

47、所述的重组菌包括以下任一组中进一步导入pha合成酶编码基因和5-羟基戊酸辅酶a转移酶编码基因：

48、a）缺失 gabd2和 gabd3，且，所述5-碳化合物的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因和5-氨基戊酰胺酶编码基因；或，

49、b）缺失 gabt1和 gabt2，且，所述5-碳化合物的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因和5-氨基戊酰胺酶编码基因；或，

50、c）缺失 gabd2、 gabd3、 gabt1和 gabt2，且，所述5-碳化合物的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因和5-氨基戊酰胺酶编码基因。

51、所述的重组菌包括以下任一组中进一步导入pha合成酶编码基因和5-羟基戊酸辅酶a转移酶编码基因：

52、a）缺失 gabd2和 gabd3，且，所述5-碳化合物的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因、5-氨基戊酰胺酶编码基因和乙醇脱氢酶编码基因；或，

53、b）缺失 gabt1和 gabt2，且，所述5-碳化合物的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因、5-氨基戊酰胺酶编码基因和乙醇脱氢酶编码基因；或，

54、c）缺失 gabd2、 gabd3、 gabt1和 gabt2，且，所述5-碳化合物的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因、5-氨基戊酰胺酶编码基因和乙醇脱氢酶编码基因。

55、优选的，所述的重组菌包括包含5-氨基戊酸的底物生产包含5-羟基戊酸单体的pha途径，所述的重组菌包括上述的重组菌进一步导入pha合成酶编码基因和5-羟基戊酸辅酶a转移酶编码基因。

56、优选的，所述的重组菌包括以下任一组中进一步导入pha合成酶编码基因和5-羟基戊酸辅酶a转移酶编码基因：

57、a）缺失 gabd2和 gabd3，且，所述5-碳化合物的合成基因包含乙醇脱氢酶编码基因；或，

58、b）缺失 gabt1和 gabt2，且，所述5-碳化合物的合成基因包含乙醇脱氢酶编码基因；或，

59、c）缺失 gabd2、 gabd3、 gabt1和 gabt2，且，所述5-碳化合物的合成基因包含乙醇脱氢酶编码基因。

60、优选的，所述的pha合成酶编码基因来源于 aeromonas caviae fa440或富养罗尔斯通氏菌（ ralstonia eutropha），5-羟基戊酸辅酶a转移酶编码基因来源于大肠杆菌（ escherichia coli）。

61、优选的，所述的5-碳化合物为被氨基、羟基和/或羧基取代的5-碳烷基，或者，所述的5-碳化合物为被氨基、羟基和/或羧基取代的5-碳环，或者，1位或5位分别被氨基或羧基取代后成环的。

62、优选的，所述的5-碳化合物包括但不限于5-氨基戊酸或5-羟基戊酸。

63、优选的，所述的聚合物为5-羟基戊酸均聚物，或，5-羟基戊酸与其他单体的共聚物。

64、优选的，所述的共聚物包括无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物。

65、优选的，所述的单体包括但不限于3-羟基丙酸、3-羟基丁酸、4-羟基丁酸、3-羟基戊酸、5-羟基戊酸、3-羟基己酸、3-羟基庚酸、3-羟基辛酸、3-羟基壬酸、3-羟基癸酸、3-羟基十一酸或3-羟基十二酸中的一种或两种以上。

66、优选的，所述的合成基因插入基因组的拷贝数为一个或两个以上。

67、优选的，所述的合成基因可以整合至染色体基因组上也可以包含在所携带的一个或多个重组质粒载体上游离在重组菌中。

68、所述的合成基因在重组菌中过表达。

69、在本发明的一个具体实施方式中，所述的合成基因在染色体上不同位置表达。

70、优选的，所述的合成基因由启动子调控表达。所述的启动子可以为组成型和/或诱导型。

71、在本发明的一个具体实施方式中，所述的组成型启动子可以为组成型孔蛋白基因porin启动子或其突变体。所述的组成型启动子可以为低强度启动子、中等强度启动子或高强度启动子。例如 pporin 、pporin29 、pporin88 、pporin221 、pporin194 、pporin251 、pporin278 、pporin68 、pporin42 、 pporin58 、pporin226 、pporin183 、pporin140或 pporin141。

72、在本发明的一个具体实施方式中，所述的诱导型启动子可以为iptg（异丙基-β-d-硫代半乳糖苷）诱导型t7启动子，或者ahl（高丝氨酸内酯）诱导型启动子。

73、优选的，所述的诱导型启动子包括但不限于ptac启动子、plux启动子和/或plac启动子。

74、优选的，所述的诱导剂包括但不限于iptg或者ahl。

75、优选的，所述的ahl诱导浓度为0-2mm，例如0、5×10-6、10-5、5×10-5、10-4、5×10-4、10-3、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、1.5、2 mm，优选为5×10-6-10-3mm，优选为0.0005-0.001mm中任一数值。

76、优选的，所述的iptg诱导浓度为0-5 g/l，例如0、0.0005、0.001、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、1.5、2g/l，优选为0.02-2 g/l中任一数值。

77、优选的，所述的合成基因在一个或多个启动子的控制下表达，也可以组合为一个操纵子由一个启动子控制表达。

78、优选的，所述的合成基因中每个基因可以在一个质粒或几个基因组合在一个或多个质粒上。

79、所述的盐单胞菌属（ halomonas）包括 halomonas bluephagenesis、 halomonas  campaniensis或 halomonas aydingkolgenesis及其这些盐单胞菌的任何衍生菌，尤其是基因工程改造的和物理化学诱变的。

80、优选的，所述的各合成基因为单拷贝或双拷贝。

81、本发明的第三方面，提供了一种表达载体，所述的表达载体包含5-碳化合物的合成基因，所述5-碳化合物的合成基因至少包含l-赖氨酸单氧酶编码基因（ davb）、5-氨基戊酰胺酶编码基因（ dava）、或乙醇脱氢酶编码基因（ yqhd）中的一种或两种以上。

82、优选的，所述的l-赖氨酸单氧酶的氨基酸序列包括seq id no：1，或者包含与seqid no：1具有80%以上同源性的氨基酸序列。

83、优选的，所述的5-氨基戊酰胺酶的氨基酸序列包括seq id no：2，或者包含与seqid no：2具有80%以上同源性的氨基酸序列。

84、优选的，所述的乙醇脱氢酶的氨基酸序列包括seq id no：3，或者包含与seq idno：3具有80%以上同源性的氨基酸序列。

85、优选的，所述的载体包含启动子，所述的启动子可以为组成型和/或诱导型。

86、在本发明的一个具体实施方式中，所述的组成型启动子可以为组成型孔蛋白基因porin启动子或其突变体。所述的组成型启动子可以为低强度启动子、中等强度启动子或高强度启动子。例如 pporin 、pporin29 、pporin88 、pporin221 、pporin194 、pporin251 、pporin278 、pporin68 、pporin42 、 pporin58 、pporin226 、pporin183 、pporin140或 pporin141。

87、在本发明的一个具体实施方式中，所述的诱导型启动子可以为iptg（异丙基-β-d-硫代半乳糖苷）诱导型t7启动子，或者ahl（高丝氨酸内酯）诱导型启动子。

88、优选的，所述的诱导剂包括但不限于iptg或者ahl。

89、优选的，所述的诱导型启动子包括但不限于ptac启动子、plux启动子和/或plac启动子。

90、优选的，所述的表达载体能够在宿主细胞中复制、转录及翻译。因此，其还包含常规的其他表达元件，例如核糖体结合位点、终止子、酶切位点等等。

91、优选的，所述的表达载体可以为原核表达载体或真核表达载体，优选为原核表达载体。

92、优选的，所述的表达载体为质粒。

93、本发明的第四方面，提供了一种表达载体，所述的表达载体包括包含5-碳化合物单体的聚合物的合成基因，所述的合成基因包括pha合成酶编码基因（ phac）和/或5-羟基戊酸辅酶a转移酶编码基因（ abft）。

94、优选的，所述的pha合成酶的氨基酸序列包括seq id no：5，或者包含与seq idno：5具有80%以上同源性的氨基酸序列。

95、优选的，所述的5-羟基戊酸辅酶a转移酶的氨基酸序列包括seq id no：4，或者包含与seq id no：4具有80%以上同源性的氨基酸序列。

96、优选的，所述的表达载体还包含l-赖氨酸单氧酶编码基因（ davb）、5-氨基戊酰胺酶编码基因（ dava）、或乙醇脱氢酶编码基因（ yqhd）中的一种或两种以上。

97、优选的，所述的l-赖氨酸单氧酶的氨基酸序列包括seq id no：1，或者包含与seqid no：1具有80%以上同源性的氨基酸序列。

98、优选的，所述的5-氨基戊酰胺酶的氨基酸序列包括seq id no：2，或者包含与seqid no：2具有80%以上同源性的氨基酸序列。

99、优选的，所述的乙醇脱氢酶的氨基酸序列包括seq id no：3，或者包含与seq idno：3具有80%以上同源性的氨基酸序列。

100、优选的，所述的载体包含启动子，所述的启动子可以为组成型和/或诱导型。

101、在本发明的一个具体实施方式中，所述的组成型启动子可以为组成型孔蛋白基因porin启动子或其突变体。所述的组成型启动子可以为低强度启动子、中等强度启动子或高强度启动子。例如 pporin 、pporin29 、pporin88 、pporin221 、pporin194 、pporin251 、pporin278 、pporin68 、pporin42 、 pporin58 、pporin226 、pporin183 、pporin140或 pporin141。

102、在本发明的一个具体实施方式中，所述的诱导型启动子可以为iptg（异丙基-β-d-硫代半乳糖苷）诱导型t7启动子，或者ahl（高丝氨酸内酯）诱导型启动子。

103、优选的，所述的诱导剂包括但不限于iptg或者ahl。

104、优选的，所述的诱导型启动子包括但不限于ptac启动子、plux启动子和/或plac启动子。

105、优选的，所述的表达载体能够在宿主细胞中复制、转录及翻译。因此，其还包含常规的其他表达元件，例如核糖体结合位点、终止子、酶切位点等等。

106、优选的，所述的表达载体可以为原核表达载体或真核表达载体，优选为原核表达载体。

107、优选的，所述的表达载体为质粒。

108、本发明的第五方面，提供了一种包含上述表达载体的重组菌。

109、本发明的第六方面，提供了一种上述的重组菌的制备方法，所述的制备方法包括将5-碳化合物的合成基因和/或包含5-碳化合物单体的聚合物的合成基因导入重组菌。

110、优选的，所述的制备方法包括将上述的表达载体导入重组菌。

111、优选的，所述的合成基因可以整合至染色体基因组上也可以包含在所携带的重组质粒载体上游离在重组菌中。

112、所述的导入可以为将合成基因插入到重组菌的非功能区域。

113、所述的构建方法包括合成基因在重组菌中过表达。

114、优选的，采用质粒将合成基因导入重组菌，使得重组菌中过表达合成基因。

115、优选的，所述的质粒中包含5-碳化合物的合成基因和/或包含5-碳化合物单体的聚合物的合成基因。

116、优选的，所述的制备方法优选为基因编辑技术，例如crispr-cas9或者loxp-cre系统。在本发明的一个具体实施方式中，采用与大肠杆菌接合转化的方式将导入基因导入盐单胞菌。

117、优选的，所述的导入为将5-碳化合物的合成基因和/或包含5-碳化合物单体的聚合物的合成基因插入盐单胞菌的基因组中。

118、本发明的第七方面，提供了一种生产5-碳化合物或包含5-碳化合物单体的聚合物的方法，所述的方法包括发酵培养上述的重组菌。

119、所述培养使用的培养基可以为液体、固体或半固体。

120、所述培养基可以为自然培养基、合成培养基和/或半合成培养基。优选的，所述的培养基可以采用现有技术常规的培养基，也可以采用含有营养成分的其他物质。所述的常规的培养基包含无机盐培养基（mmg）、luria-bertani培养基（lb）等等。

121、优选的，所述培养基中包含碳源和/或氮源等等。所述的氮源包含无机氮源和/或有机氮源。进一步优选的，所述的发酵的培养基中还包含维生素和/或生长因子。

122、优选的，所述的碳源包括但不限于葡萄糖或能够分解为葡萄糖的糖、脂肪或蛋白质；或者，l-赖氨酸或能够分解为l-赖氨酸的蛋白质；或者，5-氨基戊酸或5-羟基戊酸。

123、优选的，所述的碳源为葡萄糖和/或l-赖氨酸。

124、优选的，所述的无机氮源包括但不限于硫酸铵、硝酸盐、氨水或尿素；

125、所述的有机氮源包括但不限于黄豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉、玉米浆、蛋白胨、酵母提取物或鱼粉。

126、优选的，所述培养基中包含无机盐，所述的无机盐包括但不限于可以提供na+、k+、ca2+、mg2+、cl－、po43—、so42—、hco3－等成分的无机盐。

127、优选的，所述的培养基包括尿素（urea）和/或酵母提取物（yeast）。

128、优选的，培养基中尿素浓度为0.5 g/l-2 g/l，如0.5 g/l、0.6 g/l、0.8 g/l、1.0g/l、1.2 g/l、1.5 g/l 、1.6 g/l或2 g/l等浓度。

129、优选的，培养基中酵母提取物浓度为0.5 g/l-2 g/l，如0.5 g/l、0.6 g/l、0.8 g/l、1.0 g/l、1.2 g/l、1.5 g/l 、1.6 g/l或2 g/l等浓度。

130、优选的，所述的培养基中盐浓度为10 g/l-50 g/l，如10 g/l、20 g/l、30 g/l、40g/l或50 g/l。

131、优选的碳源浓度为5 g/l-50 g/l，如5 g/l、10 g/l、20 g/l、30 g/l、40 g/l或50g/l。

132、优选的，所述的发酵方法为开放式发酵。

133、优选的，所述的发酵方法为全细胞催化法。

134、优选的，全细胞催化法包括加入l-赖氨酸、triton-x100和/或乙醇等改善细胞膜的通透性。

135、优选的，所述发酵的设备可以为摇瓶、小试发酵罐、中试发酵罐或者工业大量生产的大型发酵罐。

136、本发明的第八方面，提供了一种生产5-氨基戊酸的方法，所述的方法包括发酵培养重组菌。

137、在本发明的一个具体实施方式中，所述的重组菌包含5-氨基戊酸的合成基因，所述的5-氨基戊酸的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因和/或5-氨基戊酰胺酶编码基因。

138、优选的，所述的重组菌缺失 gabd2、 gabd3、 gabt1或 gabt2中的一种或两种以上。

139、优选的，所述的发酵方法为开放式发酵。

140、优选的，所述的发酵方法为全细胞催化法。

141、优选的，全细胞催化法为不同时间点加入不同浓度的l-赖氨酸和triton-x100和/或乙醇等改善细胞膜的通透性。

142、优选的，所述的发酵过程中的碳源包括但不限于葡萄糖或能够分解为葡萄糖的糖、脂肪或蛋白质；或者，l-赖氨酸或能够分解为l-赖氨酸的蛋白质。

143、优选的，所述发酵的产物还包含pha。

144、优选的，所述发酵的培养基为常规培养基或者为了适应微生物的生存和产生产物适当的调整培养基的成分。

145、优选的，所述发酵的设备可以为摇瓶、小试发酵罐、中试发酵罐或者工业大量生产的大型发酵罐。

146、本发明的第九方面，提供了一种生产5-羟基戊酸的方法，所述的方法包括发酵培养重组菌。

147、优选的，发酵的培养基中包含葡萄糖或能够分解为葡萄糖的糖、脂肪或蛋白质；l-赖氨酸或能够分解为l-赖氨酸的蛋白质，或者，5-氨基戊酸。

148、在本发明的一个具体实施方式中，所述的重组菌包含5-羟基戊酸的合成基因，所述的合成基因包含l-赖氨酸单氧酶编码基因、5-氨基戊酰胺酶编码基因或乙醇脱氢酶编码基因中的一种或两种以上的组合。

149、优选的，所述的重组菌缺失 gabd2、 gabd3、 gabt1或 gabt2中的一种或两种以上。

150、优选的，所述的发酵在开放的条件下进行。

151、优选的，所述发酵的产物还包含pha。

152、优选的，所述的生产方法为全细胞催化法

153、优选的，所述的发酵培养基中包含不同浓度的tritonx-100。

154、本发明的第十方面，提供了一种生产5-羟基戊酸相关pha的方法，所述的方法包括发酵培养重组菌。

155、优选的，发酵的培养基中包含葡萄糖或能够分解为葡萄糖的糖、脂肪或蛋白质；或者，l-赖氨酸或能够分解为l-赖氨酸的蛋白质，或者，5-氨基戊酸或5-羟基戊酸。

156、优选的，所述的重组菌包含合成基因，所述的合成基因包含5-羟基戊酸辅酶a转移酶编码基因和/或pha合成酶编码基因。

157、在本发明的一个具体实施方式中，所述的合成基因还包含乙醇脱氢酶编码基因。

158、在本发明的一个具体实施方式中，所述的合成基因还包含l-赖氨酸单氧酶编码基因、5-氨基戊酰胺酶编码基因和乙醇脱氢酶编码基因。

159、优选的，所述的重组菌缺失 gabd2、 gabd3、 gabt1或 gabt2中的一种或两种以上。

160、优选的，所述发酵的产物还包含pha。

161、优选的，所述的合成基因还包含β-酮硫解酶编码基因和/或nadph/nadh依赖型乙酰乙酰基还原酶编码基因。

162、优选的，所述的发酵培养基中包含不同浓度的triton-x100。

163、本发明的第十一方面，提供了一种上述的重组菌、上述的表达载体、上述的制备方法或上述的生产方法获得的5-碳化合物或包含5-碳化合物单体的聚合物在制备可降解的生物新材料或药物中的应用。优选在开发医用器械、医用微球、手术缝合线、补片、一次性包装材料或纺织纤维等中的应用。

164、本发明所述的“聚合物”包括5-羟基戊酸相关pha，所述的pha为均聚pha和/或共聚pha。优选的，所述的pha选自3-羟基丁酸（3hb）均聚物phb。3-羟基丁酸（3hb）和5-羟基戊酸（5hv）二元共聚物p3hb5hv。3-羟基丁酸（3hb）、5-羟基戊酸（5hv）和4-羟基丁酸（4hb），或3-羟基戊酸（3hv），或3-羟基己酸（3hhx）或3-羟基丙酸（3hp）构成的三元共聚物，简称为p(3hb- co-5hv- co-4hb)，p(3hb- co-5hv- co-3hv)，p(3hb- co-5hv- co-3hhx)，p(3hb- co-5hv- co-3hp)。四元共聚物包括3-羟基丁酸（3hb），5-羟基戊酸（5hv），4-羟基丁酸（4hb）和3羟基戊酸（3hv）组成的pha，或3-羟基丁酸（3hb），5-羟基戊酸（5hv）4-羟基丁酸（4hb）和3-羟基己酸（3hhx）组成对的四聚物，或3-羟基丁酸（3hb），5-羟基戊酸（5hv）4-羟基丁酸（4hb），3-羟基丙酸（3hp）组成的聚合物，或3-羟基丁酸（3hb），5-羟基戊酸（5hv），3-羟基戊酸（3hv），3-羟基己酸（3hhx）组成的四聚物，或3-羟基丁酸（3hb），5-羟基戊酸（5hv），3羟基戊酸（3hv），3-羟基丙酸（3hp）组成的聚合物，或3-羟基丁酸（3hb），5-羟基戊酸（5hv），3-羟基己酸（3hhx），3-羟基丙酸（3hp）组成的四聚物，分别简称为p(3hb- co-5hv- co-4hb- co-3hv),p(3hb- co-5hv- co-4hb- co-3hhx),p(3hb- co-5hv- co-4hb- co-3hp),p(3hb- co-5hv- co-3hv- co-hhx),p(3hb- co-5hv- co-3hv- co-3hp),p(3hb- co-5hv- co-3hhx- co-3hp)。五元共聚物如3-羟基丁酸（3hb），5-羟基戊酸（5hv），4-羟基丁酸（4hb），3-羟基戊酸（3hv）和3-羟基己酸（3hhx）组成的pha，或3-羟基丁酸（3hb），5-羟基戊酸（5hv），4-羟基丁酸（4hb），3-羟基戊酸（3hv），3-羟基丙酸（3hp）组成的pha，3-羟基丁酸（3hb），5-羟基戊酸（5hv），3-羟基戊酸（3hv），3-羟基己酸（3hhx），3-羟基丙酸（3hp）组成的pha，分别简称为p(3hb- co-5hv- co-4hb- co-3hv- co-3hhx), p(3hb- co-5hv- co-4hb- co-3hv- co-3hp), p(3hb- co-5hv- co-3hv- co-3hhx-3hp)。六元共聚物如3-羟基丁酸（3hb），5-羟基戊酸（5hv），4-羟基丁酸（4hb），3-羟基戊酸（3hv），3-羟基己酸（3hhx）和3-羟基丙酸（3hp）组成的pha，简称为 (3hb- co-5hv- co-4hb- co-3hv- co-3hhx-3hp)等。以上pha不代表种类的pha，如有其他新的单体也包括在内。

165、本发明所述的“合成基因”可以通过一定的方式导入细胞中，其可以是细胞中原本含有的基因种类也可以是细胞中原本不含有的基因种类。当然，其根据实际需要可以调整其具体序列，例如如果是来源于其他种属或者分别来源于革兰氏阴性菌或革兰氏阳性菌，则可以进行密码子优化，更适合盐单胞菌。例如， davba经过密码子优化后更适合盐单胞菌 halomonas bluephagenesis。

166、本发明术语“包括”或“包含”是开放式的描述，含有所描述的指定成分或步骤，以及不会实质上影响的其他指定成分或步骤；当用于描述蛋白质或核酸的序列时，所述蛋白质或核酸可以是由所述序列组成，或者在所述蛋白质或核酸的一端或两端可以具有额外的氨基酸或核苷酸，但仍然具有本发明所述的活性。

167、本发明所述的“和/或”包含该术语所连接的项目的所有组合，应视为各个组合已经单独地在本问列出。例如，“a和/或b”包含了“a”、“a和b”以及“b”。又例如，“a、b和/或c”包含了“a”、“b”、“c”、“a和b”、“a和c”、“b和c”以及“a和b和c”。

168、本发明所述的“过表达”为将基因上调表达，高于原本天然的表达量或使得原本不表达变为表达。

169、本技术简写与全称对照:

170、davb: l-赖氨酸单氧酶，

171、dava: 5-氨基戊酰胺酶，

172、gabd:戊二酸半醛脱氢酶,

173、gabt: 4-氨基丁酸转氨酶,

174、abft: 5-羟基戊酸辅酶a转移酶,

175、phaa：β-酮硫解酶编码基因,

176、phab：nadph/nadh依赖型乙酰乙酰基还原酶编码基因,

177、phac： pha合成酶,

178、yqhd：乙醇脱氢酶。