本申请要求于2019年2月20日提交的题为“DEGRADATIONPATHWAYFORPENTOSEANDHEXOSESUGARS”的美国临时申请号62/808,258的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
技术领域：
本申请涉及可用于由一种或多种戊糖和/或己糖生物合成单乙二醇或单乙二醇和一种或多种联产品(co-product)的重组微生物。本申请另外涉及用于由一种或多种戊糖和/或己糖生物合成乙醇酸或乙醇酸和一种或多种联产品的重组微生物。本申请还涉及使用重组微生物由一种或多种戊糖和/或己糖生产单乙二醇或单乙二醇和一种或多种联产品的方法，以及使用重组微生物由一种或多种戊糖和/或己糖生产乙醇酸或乙醇酸和一种或多种联产品的方法。本申请进一步涉及包含一种或多种这些化合物和/或重组微生物的组合物。关于序列表的声明与本申请相关的序列表以文本格式代替纸质副本提供，并在此通过引用并入说明书。包含序列表的文本文件的名称是BRSK-007_02WO_ST25.txt。该文本文件大约641KB，创建于2020年2月18日，通过EFS-Web以电子方式提交。
背景技术：
目前，大量的化合物来源于石油化工产品。化合物如单乙二醇(MEG)、乙醇酸、丙酮、异丙醇(IPA)、丙烯、丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺和乙二胺，是生产产品的有价值的原料，所述产品如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂(由MEG生产)、聚丙烯塑料(由丙烯生产)、聚乙醇酸和其他生物相容性共聚物(由乙醇酸生产)和聚氨酯纤维(由乙二胺生产)。烯烃(例如乙烯、丙烯、不同的丁烯和戊烯)用于塑料工业、燃料和化学工业的其他领域。例如，异丁烯是一种小而高反应性的分子，广泛用作平台化合物(platformchemical)以制造各种产品，所述产品包括燃料添加剂、橡胶和橡胶添加剂以及专用化学品。然而，这些化合物目前是由源自化石燃料的前体生产的，这会导致气候变化。为了开发更环保的MEG生产工艺，研究人员已经工程化了具有生产MEG的生物合成途径的微生物。然而，这些途径的实施具有挑战性，一些主要的待克服的障碍有产品产率的损失、氧化还原平衡和过量的生物质形成。因此，需要改进的生物合成途径，其用于生产MEG和其他可用于工业和制药应用的化合物。技术实现要素：本公开主要依赖于天然的、经过验证的反应，仅通过引入一种戊糖磷酸醛缩酶催化的新反应，允许多种C5和C6糖在没有碳损失的情况下转化为广泛可用的关键中间体甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛。在一些实施方案中，本公开内容的酶反应允许由葡萄糖、木糖或可进入磷酸戊糖途径的其他各种糖高产率生产MEG(或乙醇酸)或MEG(或GA)和一种或多种联产品。在其他实施方案中，本公开内容的酶反应允许由各种可以容易地分解为相应单体的糖低聚物高产率生产MEG(或乙醇酸)或MEG(或GA)和联产品。在进一步的实施方案中，本公开内容的酶反应允许由C5和/或C6糖单体和/或低聚物的混合物高产率生产MEG(或乙醇酸)或MEG(或GA)和联产品。在一些实施方案中，与其他基于葡萄糖的MEG(或乙醇酸)生产方法相比，本方法解决或减少了以下问题：ATP短缺；NADH大幅过量；整体产物产率潜力低。在进一步的实施方案中，与其他基于葡萄糖的MEG或乙醇酸生产方法相比，本方法进一步允许利用D-葡萄糖、D-木糖和/或各种其他糖或混合物，并具有相同的MEG或乙醇酸的高产率。在一些实施方案中，与其他基于D-木糖的MEG(或乙醇酸)生产方法以及其他基于D-木糖的MEG和联产品生产方法相比，本方法解决了以下挑战和问题：依赖于木糖的工艺(可得性/市场限制、高价格或低纯度、比D-葡萄糖更慢且效率更低的摄入)；葡萄糖诱导的D-木糖利用抑制。在进一步的实施方案中，与其他基于D-木糖的MEG(或乙醇酸)生产方法以及其他基于D-木糖的MEG和联产品生产方法相比，本方法进一步允许利用D-葡萄糖、D-木糖和/或各种其他糖或混合物，并具有相同的MEG或乙醇酸或MEG和一种或多种联产品的高产率。一方面，本公开提供了包含一种或多种生化途径的重组微生物，所述生化途径由一种或多种戊糖和/或己糖通过戊糖磷酸中间体生产一种或多种衍生自D-甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛的产物。在一些实施方案中，戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-5-磷酸，其中的酶具有D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-5-磷酸醛缩酶活性。在一些实施方案中，核酮糖激酶催化D-核酮糖磷酸化为D-核酮糖-5-磷酸。在一些实施方案中，核酮糖激酶由大肠杆菌(E.coli)AraB编码。在一些实施方案中，核酮糖激酶由与来自大肠杆菌的AraB(SEQIDNO：288)具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的核酸序列编码。在一些实施方案中，核糖激酶催化D-核糖磷酸化为D-核糖-5-磷酸。在一些实施方案中，核糖激酶由大肠杆菌rbsK编码。在一些实施方案中，核酮糖激酶由与来自大肠杆菌的rbsK(SEQIDNO：290)具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的核酸序列编码。在一些实施方案中，木酮糖激酶催化D-木酮糖磷酸化为D-木酮糖-5-磷酸。在一些实施方案中，核糖激酶由海栖热袍菌(T.maritima)XuK编码。在一些实施方案中，核酮糖激酶由与来自海栖热袍菌的XuK(SEQIDNO：291)具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的核酸序列编码。在一个实施方案中，重组微生物联产(co-produce)单乙二醇(MEG)和一种或多种联产品。在另一个实施方案中，一种或多种联产品选自丙酮、异丙醇、丙烯、L-丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)、乙二胺或其组合。在一个仍进一步的实施方案中，一种或多种产物选自单乙二醇(MEG)和乙醇酸(GA)。因此，在一个实施方案中，本申请涉及包含一种或多种生化途径的重组微生物，所述生化途径包含至少一种具有将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖磷酸中间体的活性的酶，并且包含至少一种具有戊糖磷酸醛缩酶活性的酶，其将戊糖磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)。在一个实施方案中，本申请涉及包含一种或多种生化途径的重组微生物，所述生化途径包含至少一种具有将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体的活性的酶，该并且包含至少一种具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶(DERA)活性的酶，该酶将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)。在一些实施方案中，重组微生物包括至少一种具有转酮醇酶活性的酶的表达和至少一种具有戊糖磷酸醛缩酶活性的酶的表达。在一些实施方案中，重组微生物包含至少一种具有转酮醇酶活性的酶的表达和至少一种具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶(DERA)活性的酶的表达。在一些实施方案中，具有转酮醇酶活性的酶由与来自大肠杆菌的tktA具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有转酮醇酶活性的酶是来自大肠杆菌的tktA。在一些实施方案中，具有转酮醇酶活性的酶由与来自大肠杆菌的tktB具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有转酮醇酶活性的酶是来自大肠杆菌的tktB。在另一个实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：148和150的氨基酸序列。在一些实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子是tktA，或其同源物。在一些实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子是tktB，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：147和149的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性的酶由与来自大肠杆菌的deoC具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，所述具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性的酶是来自大肠杆菌的deoC。在一些实施方案中，热容芽孢杆菌B.Caldolyticus戊糖磷酸醛缩酶由与以下序列具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的核酸序列编码：在一些实施方案中，热容芽孢杆菌戊糖磷酸醛缩酶由cDNA优化序列编码，所述序列包含与以下序列具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的核酸序列：在一些实施方案中，大肠杆菌戊糖磷酸醛缩酶是与以下序列具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列：在一些实施方案中，热容芽孢杆菌戊糖磷酸醛缩酶是与以下序列具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列：在一些实施方案中，热容芽孢杆菌戊糖磷酸醛缩酶包含C37N突变，并由与以下序列具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的核酸序列编码：在一些实施方案中，热容芽孢杆菌戊糖磷酸醛缩酶包含C37N突变，并是与以下序列具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列：在一些实施方案中，重组微生物包含至少一种具有转醛醇酶活性的酶的表达。在一些实施方案中，具有转醛醇酶活性的酶由与来自大肠杆菌的talA或talB具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有转醛醇酶活性的酶是来自大肠杆菌的talA。在其他实施方案中，具有转醛醇酶活性的酶是来自大肠杆菌的talB。在另一个实施方案中，编码具有转醛醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：152和154的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有转醛醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：151和153的核酸序列编码。在一些实施方案中，重组微生物包含至少一种具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶(epimerase)活性的酶的表达。在一些实施方案中，具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌的rpe具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶是来自大肠杆菌的rpe。在另一个实施方案中，编码具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：158中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：157中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，重组微生物包含至少一种具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的表达。在一些实施方案中，具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌的rpiA具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶是来自大肠杆菌的rpiA。在其他实施方案中，具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌的rpiB具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶是来自大肠杆菌的rpiB。在另一个实施方案中，编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：156中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：155中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，重组微生物包含至少一种具有选自以下的活性的酶的表达：转酮醇酶活性、转醛醇酶活性、核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性、核糖-5-磷酸异构酶活性和D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性，重组微生物进一步包含一种或多种内源性酶的缺失或降低的活性，所述内源性酶选自甘油醛3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶和磷酸甘油酸变位酶。在一些实施方案中，内源性的甘油醛3-磷酸脱氢酶是gapA，磷酸甘油酸激酶是pgk，磷酸甘油酸变位酶是gpmA或gpmM。在一些实施方案中，重组微生物包含至少一种具有果糖6-磷酸磷酸酮醇酶(phosphoketolase)活性的酶的表达。在一些实施方案中，具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶由与选自以下的具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：齿双歧杆菌(Bifidobacteriumdentium)BDP_1006、乳双歧杆菌(Bifidobacteriumlactis)xfp、类植物乳杆菌(Lactobacillusparaplantarum)xpkA和短双歧杆菌(Bifidobacteriumbreve)xfp。在一个优选的实施方案中，具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶选自齿双歧杆菌BDP_1006、乳双歧杆菌xfp、类植物乳杆菌xpkA和短双歧杆菌xfp。在另一个实施方案中，编码具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：212、214、216和218的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：211、213、215和217的核酸序列编码。在一些实施方案中，重组微生物包含至少一种具有磷酸乙酰转移酶活性的酶的表达。在一些实施方案中，具有磷酸乙酰转移酶活性的酶由与选自以下的具有磷酸乙酰转移酶活性的酶具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌pta和丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutylicum)pta。在一个优选的实施方案中，具有磷酸乙酰转移酶活性的酶选自大肠杆菌pta和丙酮丁醇梭菌pta。在另一个实施方案中，编码具有磷酸乙酰转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：220和222的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有磷酸乙酰转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：219和221的核酸序列编码。在一些实施方案中，重组微生物包含至少一种具有选自以下的活性的酶的表达：果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性、磷酸乙酰转移酶活性、转酮醇酶活性、转醛醇酶活性、核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性、核糖-5-磷酸异构酶活性和D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性，重组微生物进一步包含内源性酶6-磷酸果糖激酶的缺失或降低的活性。在一些实施方案中，内源性6-磷酸果糖激酶是pfkA和/或pfkB。在一些实施方案中，一种或多种戊糖和/或己糖包含D-木糖，并且重组微生物进一步包含至少一种具有木糖异构酶活性的酶的表达和至少一种具有木酮糖5-激酶活性的酶的表达。在一些实施方案中，至少一种具有木糖异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌或Pyromycessp.的xylA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个优选的实施方案中，具有木糖异构酶活性的酶选自大肠杆菌xylA和PyromycesspxylA。在又一个实施方案中，编码木糖异构酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：95和144的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码木糖异构酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：93、94和143的核酸序列编码。在一些实施方案中，至少一种具有木酮糖5-激酶活性的酶由与来自大肠杆菌的xylB具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个优选的实施方案中，具有木酮糖5-激酶活性的酶是大肠杆菌xylB。在另一个实施方案中，编码D-木酮糖5-激酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：146中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码D-木酮糖5-激酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：145中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，一种或多种戊糖和/或己糖包含D-果糖，并且重组微生物进一步包含至少一种具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶的表达。在一个实施方案中，至少一种具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶由与来自大肠杆菌的fbp具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个优选的实施方案中，具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶是大肠杆菌fbp。在一些实施方案中，具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶将D-果糖1,6-二磷酸转化为D-果糖6-磷酸。在其他实施方案中，重组微生物中的内源性酶将D-果糖转化为果糖1,6-二磷酸。在上述任何重组微生物的一些实施方案中，所述重组微生物进一步包含一种或多种内源性酶中缺失的或降低的活性，所述内源性酶选自葡萄糖6-磷酸-1-脱氢酶、6-磷酸葡萄糖酸内酯酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶。在进一步的实施方案中，葡萄糖6-磷酸-1-脱氢酶是zwf，6-磷酸葡萄糖酸内酯酶是pgl，6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是gnd。在一些实施方案中，一种或多种戊糖和/或己糖能够在重组微生物的非氧化磷酸戊糖途径中转化为一种或多种中间体。在其他实施方案中，一种或多种戊糖和/或己糖由单体、低聚物或其组合组成。在一些实施方案中，至少一种具有转酮醇酶活性和/或果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的表达和至少一种具有D-核糖5-磷酸醛缩酶活性的酶的表达，使得能够实现一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体以及随后D-核糖-5-磷酸转化为G3P和乙醇醛。在一些实施方案中，重组微生物通过C2途径中乙醇醛的转化和通过一种或多种C3途径中G3P的转化，生产MEG或乙醇酸(GA)。在一些实施方案中，通过C2途径中具有乙醇醛还原酶活性的酶还原乙醇醛来生产MEG。在其他实施方案中，通过C2途径中具有乙醇醛脱氢酶活性的酶氧化乙醇醛来生产GA。在一些实施方案中，用于生产MEG或GA的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸还原酶活性、乙醇醛还原酶活性、乙醇醛脱氢酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性、甘油酸脱羧酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性和乙醛酸还原酶活性。在一些实施方案中，重组微生物通过C2途径中乙醇醛的转化生产MEG，并通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品。在其他实施方案中，一种或多种联产品选自丙酮、异丙醇、丙烯、异丁烯和一种或多种丝氨酸途径化合物。在一些优选的实施方案中，一种或多种丝氨酸途径化合物选自丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)和乙二胺(EDA)。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自至少一种具有选自以下的活性的酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性和乙酰乙酸脱羧酶活性，并且一种或多种联产品包括丙酮。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性和仲醇脱氢酶活性，并且一种或多种联产品包含异丙醇。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性、仲醇脱氢酶活性和脱水酶活性，并且一种或多种联产品包含丙烯。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性、3-羟基异戊酸(3HIV)合酶活性、羟甲基戊二酰辅酶A合酶活性、甲基戊烯二酰辅酶A水合酶活性、甲基巴豆酰辅酶A羧化酶活性、甲基巴豆酰辅酶A水合酶活性、3-羟基异戊酰辅酶A硫酯酶活性、3HIV激酶活性、3HIV-3-磷酸脱羧酶活性和3HIV脱羧酶活性，并且一种或多种联产品包含异丁烯。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性和甘油酸2-激酶活性，并且一种或多种联产品包含L-丝氨酸。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：丝氨酸羟甲基转移酶活性、转移酶活性、甲醛脱氢酶活性、甲酸脱氢酶活性、与甘氨酸裂解系统相关的活性、3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、丝氨酸转氨酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性、乙醇醛脱氢酶活性、乙醇酸脱氢酶活性、丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性、丙氨酸转氨酶活性和NAD(P)H依赖性谷氨酸脱氢酶活性，并且一种或多种联产品包含甘氨酸。在另一个实施方案中，与甘氨酸裂解系统相关的活性包含选自以下的酶或蛋白：甘氨酸脱羧酶(P蛋白)、氨甲基转移酶(T蛋白)、二氢硫辛酰胺脱氢酶(L蛋白)和H蛋白。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、3-磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、转氨酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性、乙醛脱氢酶活性和乙醇胺解氨酶活性，并且一种或多种联产品包含单乙醇胺(MEA)。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：丝氨酸脱氢酶活性、2-氨基丙二酸半醛脱羧酶活性、氨基乙醛转氨酶活性、2-氨基丙二酸半醛转氨酶活性、2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺脱氢酶活性、丝氨酸羟甲基转移酶活性、醛氧化酶活性、N-乙酰转移酶或O-乙酰转移酶活性、N-乙酰丝氨酸脱氢酶活性、转氨酶活性、脱乙酰酶活性、丝氨酸氨基酶活性和2,3-二氨基丙酸解氨酶活性，并且一种或多种联产品包含乙二胺(EDA)。在上述任何重组微生物的一些实施方案中，所述重组微生物进一步包含一种或多种修饰，以减少或缺失乙醇醛还原酶、乙醇醛脱氢酶、乳酸脱氢酶或其组合的活性。在一个实施方案中，至少一部分在C3途径中生产的过量NADH用作C2途径中还原当量的来源。在另一个实施方案中，至少一部分在C3途径中生产的过量NADH用于生产ATP。在一个实施方案中，最小化过量的生物质形成，并且最大化MEG(或乙醇酸)或MEG(或GA)和一种或多种联产品的生产。在另一方面，本申请提供了一种使用上述实施方案中任一项的重组微生物生产一种或多种衍生自甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛的产物的方法，其中所述方法包括在含有提供碳源的一种或多种戊糖和/或己糖的培养介质中培养重组微生物，直至生产一种或多种衍生自甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛的产物。在一些实施方案中，重组微生物联产单乙二醇(MEG)和一种或多种联产品。在进一步的实施方案中，一种或多种联产品选自丙酮、异丙醇、丙烯、L-丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)、乙二胺(EDA)或其组合。在仍进一步的实施方案中，一种或多种产物选自单乙二醇(MEG)和乙醇酸(GA)。在又一方面，本申请提供了一种生产重组微生物的方法，所述微生物由一种或多种戊糖和/或己糖通过D-核糖-5-磷酸中间体生产或积累一种或多种衍生自甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛的产物，所述方法包括：向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种酶，其用于将一种或多种戊糖和/或己糖转化为D-核糖-5-磷酸中间体；向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种酶，其用于将D-核糖-5-磷酸中间体转化为G3P和乙醇醛；向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种酶，其用于在C2途径中由乙醇醛生产一种或多种产物；向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种酶，其用于在一种或多种C3途径中由G3P生产一种或多种产物；在含有一种或多种戊糖和/或己糖的培养介质中培养重组微生物，以生产或积累一种或多种产物。在一些实施方案中，重组微生物联产单乙二醇(MEG)和一种或多种联产品。在进一步的实施方案中，一种或多种联产品选自丙酮、异丙醇、丙烯、L-丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)、乙二胺(EDA)或其组合。在仍进一步的实施方案中，一种或多种产物选自单乙二醇(MEG)和乙醇酸(GA)。附图说明附图中说明了本公开的说明性实施方案，其中：图1说明了戊糖或己糖的降解途径。符号表示可能被下调或失活/消除的酶，即相应的基因可能减弱或缺失。图2说明了戊糖或己糖的降解途径的变体，其包含果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶(Fpk)和磷酸乙酰转移酶(pta)。符号表示可能被下调或失活/消除的酶，即相应的基因可能减弱或缺失。图3说明了各种糖无损转化为乙醇醛和甘油醛3-磷酸。图4说明了通过戊糖磷酸(D-核糖5-磷酸、D-核酮糖5-磷酸和D-木酮糖5-磷酸)高产率生产MEG和可能的联产途径。图5说明了通过戊糖磷酸(D-核糖5-磷酸、D-核酮糖5-磷酸和D-木酮糖5-磷酸)高产率生产乙醇酸的途径。图6说明了MEG和Ser、Gly、MEA、EDA联产途径的概述。图7说明了已公开的EDA生产途径。来自WO2014/049382。反应F：通过L-丝氨酸氨基酶，直接氨基化L-丝氨酸。反应G：通过2,3-二氨基丙酸解氨酶，直接氨基化丙酮酸。图8描绘了来自大肠杆菌和热容芽孢杆菌的DERA的比对，其中突出显示了突变。图9是显示用于测量戊糖激酶活性的测定的反应示意图。图10是重组rbsK酶对戊糖底物的Michaelis-Menten曲线图。将初始速率绘制为底物浓度的函数。图11是重组木酮糖激酶对戊糖底物的Michaelis-Menten曲线图。将初始速率绘制为底物浓度的函数。图12是重组AraB酶对戊糖底物的Michaelis-Menten曲线图。将初始速率绘制为底物浓度的函数。图13是显示用于测量重组DERA活性的测定的反应示意图，其使用天然底物2-脱氧-核糖-5P。图14是显示用于由戊糖底物测量重组DERA活性的测定的反应示意图。图15是市售大肠杆菌衍生DERA酶使用天然底物脱氧-核糖-5P的Michaelis-Menten曲线图。将初始速率绘制为底物浓度的函数。图16是重组大肠杆菌衍生野生型DERA酶使用天然底物脱氧-核糖-5P的Michaelis-Menten曲线图。将初始速率绘制为底物浓度的函数。图17是重组热容芽孢杆菌衍生野生型DERA酶使用天然底物脱氧-核糖-5P的Michaelis-Menten曲线图。将初始速率绘制为底物浓度的函数。图18是重组大肠杆菌衍生C47N突变DERA酶变体使用天然底物脱氧-核糖-5P的Michaelis-Menten曲线图。将初始速率绘制为底物浓度的函数。图19是重组大肠杆菌衍生C47N突变DERA酶变体使用天然底物脱氧-核糖-5P的Michaelis-Menten曲线图。将初始速率绘制为底物浓度的函数。图20是重组大肠杆菌衍生K201N突变DERA酶变体使用天然底物脱氧-核糖-5P的的Michaelis-Menten曲线图。将初始速率绘制为底物浓度的函数。图21是显示用于测量aldA活性的测定的反应示意图，其使用乙醇醛底物。图22是aldA使用乙醇醛作为底物的Michaelis-Menten曲线图。将初始速率绘制为底物浓度的函数。图23是显示用于由戊糖测量乙醇酸产量的测定的反应示意图。图24是DERA活性的示意图，其使用表达DERA蛋白的MG1655-ΔtktA-ΔtktB株，并以木糖生长。图25是以木糖基础介质生长的大肠杆菌株的生长曲线图。具体实施方式定义以下定义和缩写将用于解释本公开。如本文和所附权利要求中使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“所述……(the)”包括复数所指对象，除非上下文另有明确规定。因此，例如，提及“一种酶”包括多种这样的酶，提及“所述微生物”包括提及一种或多种微生物，等等。如本文所用，术语“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括(includes)”、“包括(including)”、“具有(has)”、“具有(having)”、“含有(contains)”、“含有(containing)”或其任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含。包含元素列表的组合物、混合物、过程、方法、物品或装置不必须仅限于那些元素，而是可以包括其他未明确列出的元素或此类组合物、混合物、过程、方法、物品或装置所固有的其他元素。此外，除非另有明确说明，否则“或”是指包含性的“或”，而不是排他性的“或”。如本文所用，修饰数值的术语“约”和“左右”表示围绕该明确值的近距离范围。如果“X”是该值，则“约X”或“X左右”将指示0.9X至1.1X的值，或在一些实施方案中，0.95X至1.05X的值。对“约X”或“X左右”的任何提及具体表示至少以下值：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“X左右”旨在为权利要求的限定(例如“0.98X”)提供教导和书面描述支持。如本文所用，术语“微生物的(microbial)”和“微生物(microbialorganism,microorganism)”包括在古细菌、细菌或真核生物界内作为微观细胞存在的任何生物体，所述真核生物包括酵母和丝状真菌、原生动物、藻类或高等原生生物。因此，该术语旨在涵盖具有微观尺寸的原核或真核细胞或生物体，并且包括所有物种的细菌、古细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品的任何物种的细胞培养物。如本文所述，在一些实施方案中，所述重组微生物是原核微生物。在一些实施方案中，所述原核微生物是细菌。“细菌”或“真细菌”是指原核生物的界。细菌包括至少十一个不同的组，如下：(1)革兰氏阳性(gram )菌，其中有两大主要分支：(1)高G C组(放线菌属(Actinomycetes)、分枝杆菌属(Mycobacteria)、微球菌属(Micrococcus)和其他)(2)低G C组(芽孢杆菌属(Bacillus)、梭菌属(Clostridia)、乳杆菌属(Lactobacillus)、葡萄球菌属(Staphylococci)、链球菌属(Streptococci)和支原体属(Mycoplasmas))；(2)变形菌(Proteobacteria)，例如紫色光合 非光合革兰氏阴性菌(包括大多数“常见”革兰氏阴性菌)；(3)蓝细菌(Cyanobacteria)，例如产氧光养菌(oxygenicphototroph)；(4)螺旋体(Spirochetes)及相关物种；(5)浮霉状菌属(Planctomyces)；(6)拟杆菌属(Bacteroides)、黄杆菌属(Flavobacteria)；(7)衣原体属(Chlamydia)；(8)绿色硫细菌(Greensulfurbacteria)；(9)绿色非硫细菌(Greennon-sulfurbacteria，也是厌氧光养菌(anaerobicphototroph))；(10)抗辐射微球菌及其相关；(11)栖热袍菌(Thermotoga)和栖热腔菌(Thermosipho)嗜热菌。“革兰氏阴性菌”包括球菌、非肠杆菌(nonentericrods)和肠杆菌(entericrods)。革兰氏阴性菌的属包括例如：奈瑟氏菌属(Neisseria)、螺旋菌属(Spirillum)、巴氏杆菌属(Pasteurella)、布鲁氏菌属(Brucella)、耶尔森氏菌属(Yersinia)、弗朗西斯氏菌属(Francisella)、嗜血杆菌属(Haemophilus)、博德特氏菌属(Bordetella)、埃希氏菌属(Escherichia)、沙门氏菌属(Salmonella)、志贺氏菌属(Shigella)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、变形杆菌属(Proteus)、弧菌属(Vibrio)、假单胞菌属(Pseudomonas)、拟杆菌属(Bacteroides)、醋杆菌属(Acetobacter)、气杆菌属(Aerobacter)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、固氮菌属(Azotobacter)、螺旋菌属(Spirilla)、沙雷氏菌属(Serratia)、弧菌属(Vibrio)、根瘤菌属(Rhizobium)、衣原体属(Chlamydia)、立克次氏体属(Rickettsia)、密螺旋体属(Treponema)和梭杆菌属(Fusobacterium)。“革兰氏阳性菌”包括球菌、非孢子杆菌(nonsporulatingrods)和孢子杆菌(sporulatingrods)。革兰氏阳性菌的属包括例如：放线菌属(Actinomyces)、芽孢杆菌属(Bacillus)、梭菌属(Clostridium)、棒杆菌属(Corynebacterium)、丹毒丝菌属(Erysipelothrix)、乳杆菌属(Lactobacillus)、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”在本文中可互换使用，是指已被遗传修饰以表达或过表达内源性酶、表达异源酶(如包括在载体中、在整合构建体中的那些酶)、或内源基因的表达发生改变的微生物。“改变(alteration)”意为基因的表达、或编码一种或多种多肽或多肽亚基的RNA分子或等效RNA分子的水平、或一种或多种多肽或多肽亚基的活性被上调或下调，使得表达、水平或活性大于或小于在没有改变的情况下观察到的表达、水平或活性。例如，术语“改变(alter)”可以表示“抑制”，但“改变”一词的使用不限于此定义。应理解，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，而且指此类微生物的后代或潜在后代。因为由于突变或环境影响，某些修饰可能在后代中发生，所以这样的后代实际上可能与亲本细胞不同，但仍包括在本文所用的术语的范围内。与基因序列相关的术语“表达”是指基因的转录，以及在适当情况下，指所得mRNA转录物翻译成蛋白质。因此，如从上下文可以清楚看出的，蛋白质的表达是由开放阅读框序列的转录和翻译引起的。可以基于细胞中存在的相应mRNA的量或由选定序列编码的所需产物的量，来确定宿主细胞中所需产物的表达水平。例如，可以通过qRT-PCR或Northern杂交定量由选定序列转录的mRNA(参见Sambrook等人，MolecularCloning：ALaboratoryManual,ColdSpringHarborLaboratoryPress(1989))。可以通过各种方法定量由所选择的序列编码的蛋白质，例如通过ELISA，通过测定该蛋白质的生物活性，或通过使用独立于这种活性的测定，如蛋白质印迹或放射免疫测定(使用识别并结合该蛋白质的抗体)。参见Sambrook等人，1989，同上。在本文中，术语“多核苷酸”可与术语“核酸”互换使用，是指由两种或多种单体组成的有机聚合物，其包括核苷酸、核苷或其类似物，包括但不限于单链或双链、有义或反义的任何长度的脱氧核糖核酸(DNA)，以及在适当情况下，包括单链或双链、有义或反义的任何长度的核糖核酸(RNA)(包括siRNA)。术语“核苷酸”是指由连接到嘌呤或嘧啶碱基和磷酸基团的核糖或脱氧核糖组成的几种化合物中的任一种，并且是核酸的基本结构单元。术语“核苷”是指由嘌呤或嘧啶碱基与脱氧核糖或核糖组合组成的化合物(如鸟苷或腺苷)，尤其见于核酸中。术语“核苷酸类似物”或“核苷类似物”分别是指一种核苷酸或核苷，其中一个或多个单个原子被不同的原子或不同的官能团替换。相应地，术语多核苷酸包括任何长度的核酸、DNA、RNA、其类似物及其片段。三个或更多核苷酸的多核苷酸也称为核苷酸低聚物或寡核苷酸。应理解，本文所述的多核苷酸包括“基因”，本文所述的核酸分子包括“载体”或“质粒”。相应地，术语“基因”，也称为“结构基因”，是指编码特定氨基酸序列的多核苷酸，其包含一种或多种蛋白质或酶的全部或部分，并且可以包括调节性(非转录)DNA序列，如启动子序列，其决定例如基因表达的条件。基因的转录区可以包括非翻译区，包括内含子、5'-非翻译区(UTR)和3'-UTR，以及编码序列。如本文所用，术语“酶”是指催化或促进一种或多种化学或生化反应的任何物质，其通常包括完全或部分由一种或多种多肽组成的酶，但也可以包括由包括多核苷酸的不同分子组成的酶。如本文所用，术语“非天然存在的”，当用于提及本公开的微生物或酶活性时，旨在表示该微生物或酶具有至少一种在参考物种的天然存在的株(包括参考物种的野生型株)中通常不存在的基因改变。基因改变包括例如，引入编码代谢多肽的可表达核酸的修饰、其他核酸添加、核酸缺失和/或微生物遗传物质的其他功能破坏。这类修饰包括，例如，参考物种的异源、同源或异源和同源多肽的编码区及其功能片段。其他修饰包括例如，其中的修饰改变基因或操纵子的表达的非编码调控区。示例性的非天然存在的微生物或酶活性包括上述羟基化活性。如本文所用，关于各种分子(例如多核苷酸、多肽、酶等)的术语“外源的”是指在自然界中给定的酵母、细菌、生物体、微生物或细胞中通常或天然不存在和/或由其生产的分子。另一方面，如本文所用，关于各种分子(例如多核苷酸、多肽、酶等)的术语“内源的”或“天然的(native)”是指在自然界中给定的酵母、细菌、生物体、微生物或细胞中通常或天然存在和/或由其生产的分子。如本文的上下文中使用的，修饰的宿主细胞的术语“异源的”是指各种分子(例如多核苷酸、多肽、酶等)，其中以下至少一项为真：(a)该分子对于宿主细胞是外来的(“外源的”)(即，不是天然存在于宿主细胞中的)；(b)该分子天然存在于(例如，是“内源的”)给定的宿主微生物或宿主细胞中，但在细胞中的非天然位置或以非天然的量生产；和/或(c)该分子在核苷酸或氨基酸序列上与内源性核苷酸或氨基酸序列不同，使得在核苷酸或氨基酸序列上与内源性存在的内源性核苷酸或氨基酸不同的该分子在细胞中以非天然的(例如，大于天然存在的)量生产。如本文所用，关于第一家族或物种的原始酶或基因的术语“同源物”是指第二家族或物种的不同酶或基因，其通过功能、结构或基因组分析确定为对应于第一家族或物种的原始酶或基因的第二家族或物种的酶或基因。同源物通常具有功能、结构或基因组相似性。已知技术可以容易地使用遗传探针和PCR克隆酶或基因的同源物。可以使用功能测定和/或通过基因的基因组作图来确认克隆序列作为同源物的特性。如果基因编码的氨基酸序列与第二基因的氨基酸序列相似，则该蛋白质与第二蛋白质具有“同源性”或为“同源的”。或者，如果两个蛋白质具有“相似”的氨基酸序列，则该蛋白质与第二蛋白质具有同源性。因此，术语“同源蛋白质”旨在表示两种蛋白质具有相似的氨基酸序列。在某些情况下，两种蛋白质之间的同源性表明其与进化相关的共有祖先。认为、相信或已知术语“同源序列”或“同源物”在功能上相关。可以通过多种方式中的任何一种来表示函数关系，所述方式包括但不限于：(a)序列同一性的程度和/或(b)相同或相似的生物学功能。优选地，同时表明(a)和(b)。序列同一性的程度可以变化，但在一个实施方案中，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％。可以使用本领域中容易获得的软件程序来确定同源性，例如在CurrentProtocolsinMolecularBiology(F.M.Ausubel等人,eds.,1987)附录30，7.718节，表7.71中讨论的那些程序。MacVector(OxfordMolecularLtd,Oxford,U.K)和ALIGNPlus(ScientificandEducationalSoftware,Pennsylvania)是一些比对程序。其他非限制性比对程序包括Sequencher(GeneCodes,AnnArbor,Michigan)、AlignX和VectorNTI(Invitrogen,Carlsbad,CA)。相似的生物学功能可以包括但不限于：催化相同或相似的酶促反应；对底物或辅因子具有相同或相似的选择性；具有相同或相似的稳定性；对各种发酵条件(温度、pH值等)具有相同或相似的耐受性；和/或对各种代谢底物、产物、副产物、中间体等具有相同或相似的耐受性。生物功能的相似程度可以变化，但在一个实施方案中，为至少1％、至少2％、至少3％、至少4％、至少5％、至少6％、至少7％、至少8％、至少9％、至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、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％，根据本领域技术人员已知的一种或多种测定来确定给定的生物学功能。术语“变体”是指本文所述的任何多肽或酶。变体还涵盖多聚体(multimer)的一种或多种组分、包含单个组分的多聚体、包含多个单个组分的多聚体(例如参考分子的多聚体)、化学分解产物和生物分解产物。特别地，在非限制性实施方案中，由于编码参考酶的多肽序列的任何部分的改变，该酶可以是相对于参考酶的“变体”。在用于测量参考酶制剂的酶活性的标准测定中，参考酶的变体可以具有至少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％或更高的酶活性。在一些实施方案中，变体还可以指与本公开的全长或未加工的酶具有至少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％的序列同一性的多肽。在一些实施方案中，变体还可以指与本公开的成熟或加工的酶具有至少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％的序列同一性的多肽。如本文所用，术语“信号序列”是指将肽和多肽靶向至细胞位置或细胞外环境的氨基酸序列。信号序列通常位于多肽的N-末端部分，并且通常被酶促去除。具有其信号序列的多肽称为全长的和/或未加工的。已去除其信号序列的多肽称为成熟的和/或加工的。如本文所用，术语“产率潜力(yieldpotential)”是指来自生物合成途径的产物的产率。在一个实施方案中，产率潜力可以表示为每重量起始化合物的最终产物的重量百分比。如本文所用，术语“热力学最大产率(thermodynamicmaximumyield)”是指基于产物与原料相比的能量值，由给定原料(如葡萄糖)的发酵获得的产物的最大产率。例如，在正常发酵中，如果不使用额外的能源(如光、氢气或甲烷或电力)，则产物不能比原料含有更多能量。热力学最大产率表示来自原料的所有能量和质量都转化为产物的产物产率。该产率可以计算，并且与特定途径无关。如果通向产物的特定途径的产率低于热力学最大产率，则其损失质量，并且很可能可以改进为或以更有效的通向该产物的途径取代。术语“氧化还原平衡的(redoxbalanced)”是指一组反应，其总体生产与消耗一样多的氧化还原辅因子。设计代谢途径和工程化生物体，使得氧化还原辅因子平衡或接近平衡，通常会导致所需化合物的生产效率更高、产率更高。氧化还原反应总是同时发生，因为一个氧化反应和另一个还原反应这两个半反应同时发生。在氧化还原过程中，还原剂将电子转移至氧化剂。因此，在该反应中，还原剂(reductant,reducingagent)失去电子并被氧化，氧化剂(oxidant,oxidizingagent)获得电子并被还原。在一个实施方案中，氧化还原反应发生在生物系统中。经常通过氧化还原反应储存和释放生物能量。光合作用涉及将二氧化碳还原为糖类和将水氧化为分子氧。逆反应呼吸作用将糖类氧化以生产二氧化碳和水。作为中间步骤，还原的碳化合物用于还原烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD )，其随后促进产生质子梯度，所述质子梯度驱动三磷酸腺苷(ATP)的合成并由氧的还原维持。术语氧化还原状态通常用于描述生物系统(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(例如乳酸盐和丙酮酸盐、β-羟基丁酸盐和乙酰乙酸盐)的平衡中，其互变取决于这些比率。异常氧化还原状态可以在各种有害情况(如缺氧、休克和败血症)下发展。如本文所用，术语“C2途径”、“C2分支途径”、“C2生化途径”或“C2流”是指其中可以通过乙醇醛生产MEG的生化途径。如本文所用，术语“C3途径”、“C3分支途径”、“C3生化途径”或“C3流”是指其中可以通过丙酮酸、乙酰辅酶A或磷酸二羟丙酮(DHAP)生产MEG和/或一种或多种联产品(如丙酮、异丙醇、丙烯、异丁烯和/或丝氨酸途径化合物)的生化途径。术语“C5糖”和“戊糖”可互换使用，是指由5个碳原子组成的糖分子。类似地，术语“C6糖”和“己糖”可互换使用，是指由6个碳原子组成的糖分子。糖可以是单体、低聚物或其组合。在一个进一步的示例性实施方案中，所述糖是葡萄糖或葡萄糖的低聚物。在其他实施方案中，葡萄糖的低聚物选自果糖、蔗糖、淀粉、纤维二糖、麦芽糖、乳糖和纤维素。在仍进一步的实施方案中，糖包括D-木糖、D-半乳糖、D-甘露糖、D-阿拉伯糖、L-阿拉伯糖、D-果糖或其组合。简介本公开主要依赖于天然的、经过验证的反应，仅通过引入一种戊糖磷酸醛缩酶催化的新反应，允许由多种C5(戊糖)和C6(己糖)糖在没有碳损失的情况下获取广泛可用的关键中间体甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛。在一些实施方案中，己糖可以选自D-阿洛糖、D-阿卓糖、D-葡萄糖、D-甘露糖、D-古洛糖、D-艾杜糖、D-半乳糖、D-塔洛糖、D-塔格糖、D-山梨糖、D-果糖、D-阿洛酮糖和本领域已知的其他己糖。在一些实施方案中，戊糖可以选自D-木糖、D-核糖、D-阿拉伯糖、D-来苏糖、D-木酮糖、D-核酮糖和本领域已知的其他戊糖。在一些实施方案中，己糖和戊糖可以选自本文公开的任何己糖和戊糖的左旋或右旋对映异构体。本公开所述的酶反应允许例如由葡萄糖、木糖、或可以进入磷酸戊糖途径的各种其他糖、或可以容易地分解为上述单体的各种糖低聚物、或其混合物高产率生产MEG(或乙醇酸)或MEG(或GA)和联产品。与其他基于葡萄糖的MEG(或乙醇酸)生产方法相比，本方法解决或减少了以下问题：ATP短缺；NADH大幅过量；整体产物产率潜力低。与其他基于葡萄糖的MEG或乙醇酸生产方法相比，本方法进一步允许以相同的高产率利用D-葡萄糖、D-木糖和/或各种其他糖或混合物。与其他基于D-木糖的MEG(或乙醇酸)生产方法以及其他基于D-木糖的MEG和联产品生产方法相比，本方法解决了以下挑战和问题：依赖于木糖的工艺(可得性/市场限制、高价格或低纯度、比D-葡萄糖更慢且效率更低的摄入)；葡萄糖诱导的D-木糖利用抑制。与其他基于D-木糖的MEG(或乙醇酸)生产方法以及其他基于D-木糖的MEG和联产品生产方法相比，本方法进一步允许以相同的高产率利用D-葡萄糖、D-木糖和/或各种其他糖或混合物。所有目前已知的使用葡萄糖作为原料的MEG(或乙醇酸)生产方法均具有低产率潜力。这是葡萄糖被降解为MEG的生物化学的固有缺点，对于所有建议的和已知的途径，每个生产的MEG(或乙醇酸)分子发生一次脱羧。然而，每个MEG一次脱羧过多，不能达到氧化还原中性，因此也不能达到最佳产率。本公开通过建立迄今未描述的戊糖磷酸醛缩酶反应，描述了一种全新的通过磷酸戊糖途径和/或其关键戊糖磷酸中间体的戊糖或己糖降解方式，所述关键戊糖磷酸中间体包括D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸和D-木酮糖-5-磷酸盐，其中所述醛缩酶具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性、D-核酮糖-5-磷酸醛缩酶活性或D-木酮糖-5-磷酸醛缩酶活性，并生产关键前体乙醇醛和甘油醛3-磷酸(G3P)(图1)。依赖于进入磷酸戊糖途径，这种转化不会损失碳，即使由己糖转化也是如此。因此，本公开允许基于己糖和/或戊糖高产率生产各种G3P或乙醇醛衍生物。利用非氧化进入磷酸戊糖途径该技术可用于通过非氧化磷酸戊糖途径将葡萄糖无损转化为戊糖磷酸中间体。其中，戊糖磷酸中间体包括D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-5-磷酸。将转酮醇酶(如由来自大肠杆菌的tktA或tktB编码)用作非氧化进入磷酸戊糖途径，将糖酵解中间体D-果糖6-磷酸和D-甘油醛3-磷酸转化为D-木酮糖5-磷酸和D-赤藓糖4-磷酸。D-赤藓糖4-磷酸和另一个D-果糖6-磷酸被转醛醇酶(如来自大肠杆菌的talA或talB)进一步加工，然后被转酮醇酶加工为D-核糖5-磷酸和D-木酮糖5-磷酸。D-木酮糖5-磷酸分子可以容易地通过D-核酮糖5-磷酸3-差向异构酶(rpe)和D-核糖5-磷酸异构酶(rpi)转化为D-核糖5-磷酸(图1)。最终等式是：2.5D-葡萄糖 2.5ATP 0.5磷酸→3D-核糖5-磷酸 2.5ADP如果使用D-木糖作为碳源，简单的异构化(大肠杆菌中的xylA)和活化(大肠杆菌中的xylB，木酮糖5-激酶)生成D-木酮糖5-磷酸，其可以通过rpe和rpi的作用转化为D-核糖5-磷酸。这已是许多生物体(如大肠杆菌)中利用木糖的天然途径。最终等式是：2D-木糖 2ATP→2D-核糖5-磷酸 2ADP非氧化进入磷酸戊糖途径的流的优化为避免丢失一个碳，不应利用大肠杆菌中的常见途径，即通过6-磷酸D-葡萄糖酸-1,5-内酯氧化进入磷酸戊糖途径和氧化脱羧为D-核酮糖5-磷酸。通过缺失或抑制一个或多个负责的基因(在大肠杆菌中：zwf、pgl、gnd)来有利地抑制至少一个或多个合适的反应，即葡萄糖6-磷酸1-脱氢酶、6-磷酸葡萄糖酸内酯酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶。利用可选的非氧化进入磷酸戊糖途径可选地，可以将特异性的D-果糖6-磷酸磷酸酮醇酶(Fpk)和磷酸乙酰转移酶(PTA)用作无损进入磷酸戊糖途径，由D-果糖6-磷酸制备一个D-赤藓糖4-磷酸和一个乙酰辅酶A。如上所述，将D-赤藓糖4-磷酸和一个另外的D-果糖6-磷酸加工为两个D-核糖5-磷酸(图2)。最终等式是：2D-葡萄糖 2ATP 1辅酶A→2D-核糖5-磷酸 1乙酰辅酶A 2ADP下调糖酵解下游反应需要糖酵解的上部，将2.5D-葡萄糖或D-果糖转化为关键中间体2xD-果糖6-磷酸和1xD-甘油醛3-磷酸。为了减少或消除进一步流向糖酵解的下游，即D-甘油醛3-磷酸氧化磷酸化为1,3-双磷酸D-甘油酸并随后转化为3-磷酸-D-甘油酸和2-磷酸-D-甘油酸，可以在大肠杆菌中降低D-甘油醛3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶和磷酸甘油酸变位酶(分别由gapA、pgk和gpmA/gpmM编码)的活性。如果利用了通过Fpk可选进入磷酸戊糖途径，则不需要D-甘油醛3-磷酸，并且可以减少或使适当的6-磷酸果糖激酶活性缺失(在大肠杆菌中的pfkA和/或pfkB基因)。利用另外的糖如果生物体具有或被赋予消耗以下的能力：淀粉、或蔗糖、或纤维素、或麦芽糖、或C5或C6糖(如葡萄糖或木糖)的低聚物(例如通过表达蔗糖转化酶或纤维二糖向内转运蛋白(importer)和纤维二糖水解酶)、或任何其他可以通过磷酸戊糖途径降解的糖，则该生物体可以生成本公开的关键中间体D-核糖5-磷酸，从而使其能够以相同的方式、以相同的程度利用本公开的组合物和方法产生相同的益处。例如，L-或D-阿拉伯糖均可以在大肠杆菌中通过已知的降解途径在没有碳损失的情况下自然加工，分别加工为磷酸戊糖途径中间体D-木酮糖5-磷酸或D-核酮糖5-磷酸(图3)。然后，这些物质可以通过rpe和rpi介导的活性容易地转化为D-核糖5-磷酸。例如在大肠杆菌中，D-甘露糖或D-半乳糖也自然降解为磷酸戊糖途径进入分子D-果糖6-磷酸。在大肠杆菌中，D-果糖不是通过D-果糖6-磷酸降解，而是通过D-果糖1-磷酸和D-果糖1,6-二磷酸降解。然而，固有的果糖1,6-二磷酸酶的简单过表达将导致产生D-果糖6-磷酸，因此本发明能够利用D-果糖或D-果糖产生的低聚物(如蔗糖)。对反应产物的可能利用G3P是糖酵解的早期关键中间体，因此可以用于合成大多数可以源自葡萄糖的化学品，如但不限于丙酮、2-丙醇、丙烯、异丁烯、单乙二醇(MEG)、乙醇酸(GA)和丝氨酸途径化合物。丝氨酸途径化合物可以包括L-丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)和乙二胺(EDA)。乙醇醛可以容易地通过还原转化为MEG或通过氧化转化为GA(图4和图5)。大多数生物也可以自然地将乙醇醛氧化为乙醛酸，并进一步将其转化为常见的中间体草酰乙酸、苹果酸或2-磷酸甘油酸(通过酒石酸半醛)。这些中间体可以转化为生物质或各种化合物。如果应该避免这些反应，例如为了提高MEG生产，可以通过使适当基因的活性减少或缺失来减少或消除这些反应。高产率生产MEG该技术为利用相同的核心降解途径由葡萄糖或木糖或甚至两种糖的混合物生产MEG提供了新型有利高产途径(图4)。如果利用葡萄糖用于MEG生产，则迄今为止描述的所有方法都教导了通过糖酵解降解为3-磷酸甘油酸，并进一步通过L-丝氨酸途径反应降解为MEG。然而，通过这种方式，该3碳化合物将被降解为2碳化合物(MEG)，每个MEG损失一个CO2，这对于所有描述的途径变化都为真。过量的CO2生产伴随着还原当量(NADH)的过度生产，并导致产率潜力的显著损失(每克糖仅0.69g_MEG，对比热力学最大产率潜力为0.82g_MEG)：1D-葡萄糖→2MEG 2CO2 2NADH,y＝0.69g/gWO2010/076324(或US2011/0294178；MetabolicExplorer)中描述了发酵性MEG生产，其全文并入本文。该申请建议通过2-酮酸脱羧和还原生产二醇，包括基于丝氨酸生物合成的途径生产中间体羟基丙酮酸并进一步生产乙二醇。然而，该公开的途径具有降低的总产率潜力，其为0.69g_MEG/g_葡萄糖，而葡萄糖→MEG转化的热力学最大产率为0.82g/g。该途径也不是氧化还原平衡的，并且具有高度过量的NADH，消耗的每mol葡萄糖对应2mol过量的NADH，需要重新氧化所有NADH以使细胞存活。在有氧发酵中，这种NADH可以用于生成ATP，但ATP会大量过量(2NADH→6ATP)，导致在生产阶段形成过量的生物质，从而降低产物形成和产率。因此，WO2010/076324中公开的发酵性MEG生产途径具有ATP短缺(每个MEG对应-1ATP)、过量NADH(每个MEG对应 1NADH)、低产率潜力(ymax＝0.69g_MEG/g_葡萄糖)，并且是尚未被证明具有高效率/生产率的具有挑战性的途径。WO2011/130378A1(或US2011/0312049；Genomatica)的公开内容提出了一种类似于WO2010/076324的方法，其通过羟基丙酮酸由葡萄糖生产MEG，但也提到了具有可选的但相关的关键中间体甘油酸或乙醇胺的途径变化。除ATP短缺之外，WO2011/130378A1的公开与WO2010/076324具有相同的缺点。每个MEG可以对应 0ATP或 1ATP，取决于所利用的酶。如果使用非氧化磷酸戊糖途径将D-葡萄糖转化为D-核糖5-磷酸，则本公开允许由D-葡萄糖产生氧化还原中性MEG，产率为0.827g/g(图4)。5/6D-葡萄糖或1D-木糖→2MEG 1CO2 0NADH,y＝0.827g/g关于使用D-木糖，其他最近的公开已证明D-木糖至MEG的途径的产率为0.827g/g。已证实通过核酮糖-1-磷酸由木糖发酵生产MEG(WO2013/126721)具有高产率潜力(0.82g_MEG/g_木糖)，其等于热力学最大产率。其通过2-碳流(通过乙醇醛)和3-碳流(通过磷酸二羟丙酮)这两种不同的并行活性途径生产MEG。C2流易于实施，但C3流难以通过代谢工程化高效实施。C3流利用WO2010/076324或WO2011/130378中所示的途径。假设典型地由ATP驱动木糖输入，则整个过程至少是ATP中性的。因此，为了获得细胞生长和维持所需的一些多余ATP，将损失一些木糖并因此损失产率。然而，葡萄糖是大多数微生物的首选碳源，木糖的摄入不像葡萄糖的摄入那样有效和快速。此外，培养介质中葡萄糖的存在通常会抑制其他糖类(如木糖)的利用。为了更有效的过程，需要破坏导致这种优先消耗的生物体调节，并使株适应木糖优先或糖的共同消耗。然而，关键的挑战是获得作为负担得起的清洁原料的木糖。作为纯化学品的木糖价格昂贵且不能大量供应。半纤维素水解物中的木糖的量较多且成本可能低于葡萄糖，但伴随着许多杂质和抑制发酵的物质。因此，由木糖发酵生产MEG(或乙醇酸)(WO2013/126721)对使用木糖作为原料(可得性、价格、纯度、葡萄糖对木糖利用的抑制)和使用C3途径提出了挑战，其尚未在高效率/生产力方面得到证明。此外，存在ATP短缺， 0ATP(如果不使用甘油酸激酶，则为-1ATP)，其不足以维持细胞。已进一步证实的通过木酮糖-1-磷酸由木糖发酵生产MEG(Alkim等人，MicrobCellFact(2015)14：127)，与WO2013/126721描述的途径非常相似。其具有相同的高产率潜力(0.82g/g)，难以通过DHAP实施MEG生产的C3流，ATP短缺和原料的挑战。另外的已证实的通过木糖酸由木糖发酵生产MEG(WO2013/119020)，与WO2013/126721描述的途径有相似之处。其生产乙醇醛和丙酮酸作为关键中间体，以允许以0.41g/g的产率潜力由乙醇醛生产MEG。这代表了高相对产率，因为它的实现仅用了一半的流。然而，WO2013/119020或别处没有介绍将剩余的丙酮酸转化为MEG的途径。目前，没有已知的现实和有效的途径将丙酮酸转化为MEG。虽然丙酮酸本身作为联产品使得整个过程是氧化还原中性的( 0NADH)，但其不是经济上令人关注的产物，并且该过程将缺乏1ATP(对于丙酮酸输出可能还多约2ATP)。因此，理想情况下，需要丙酮酸衍生的、经济上令人关注的高产率联产品，以递送多余ATP。因此，通过木糖酸由木糖发酵生产MEG(WO2013/119020)对以下方面提出了挑战：使用木糖作为原料(可得性、价格、纯度、葡萄糖对木糖利用的抑制)、MEG的绝对产率低、ATP短缺(其可能是-1至有丙酮酸时-3ATP，取决于联产品)、并且需要具有高产率潜力和多余ATP的丙酮酸衍生的联产品。本公开提供了用于由D-木糖高产率生产MEG的进一步解决方案。然而，与以前的解决方案不同，该解决方案还允许使用相同的核心降解途径由D-葡萄糖高产率生产MEG。MEG和DHAP衍生化合物的高产率联产本公开还允许用于联产MEG的有利高产率途径，该途径需要还原当量，具有其生物合成途径生成还原当量的化合物，所述化合物如丙酮、2-丙醇、丙烯、异丁烯和/或丝氨酸途径化合物。在一些实施方案中，丝氨酸途径化合物包括L-丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)和/或乙二胺(EDA)。虽然之前已经描述了MEG与其他化合物的协同联产(参见美国申请No.62/305,814、美国申请No.62/430,742和美国申请No.62/406,684，其各自在此全文并入)，该解决方案不仅允许利用D-木糖，还允许利用D-葡萄糖和甚至D-葡萄糖和D-木糖的混合物，其具有相同的高产率和协同联产优势。高产率生产乙醇酸(GA)所描述的由D-葡萄糖至GA的途径也通过3-磷酸甘油酸和丝氨酸途径的反应，或通过乙醛酸旁路。在这两种情况下，每个乙醇酸再次过量损失一个CO2，导致最大产率仅为0.84g/g，远低于热力学最大产率潜力(1.7g/g)：1D-葡萄糖→2GA 2CO2 6NADH,y＝0.84g/g已描述了用于生产GA的产率提高的新途径(WO2016079440、WO2013126721、WO2013119020)。然而，其只有在使用D-木糖作为碳源时才有效，D-木糖目前尚无法作为商品获得：1D-木糖→2GA 1CO2 4NADH,y＝1.01g/g使用本公开的组合物和方法，由D-葡萄糖(具有非氧化磷酸戊糖途径)的产率显著增加。其也对D-木糖有效，具有相同产率(图5)：5/6D-葡萄糖或1D-木糖->2GA 1CO2 4NADH,y＝1.01g/g以下针对通过使用D-葡萄糖或D-木糖的标准途径与通过使用D-葡萄糖或D-木糖的本公开的途径生产MEG(或乙醇酸，GA)，给出了化学计量。与用于MEG或GA生产的标准D-葡萄糖途径(如WO2010/076324或WO2011/130378A1中公开的)相关的化学计量：1D-葡萄糖→2GA 6NADH 0ATP；y＝0.844g/g或1D-葡萄糖→2MEG 4NADH 0ATP；y＝0.689g/g与本公开使用D-葡萄糖用于MEG或GA生产的途径相关的化学计量：2.5D-葡萄糖 2.5ATP 0.5磷酸→3R5P→3GA 3DHAP 3NADH→6GA 12NADH 3ATP1D-葡萄糖→2.4GA 4.8NADH 1.2ATP；y＝1.01g/g或1D-葡萄糖→2.4MEG 0NADH 1.2ATP,y＝0.827g/g与用于MEG或GA生产的标准D-木糖途径(如WO2013/126721或Alkim等人,MicrobCellFact(2015)14：127中公开的途径)相关的化学计量：1D-木糖→2GA 4NADH-1ATP*；y＝1.01g/g或1D-木糖→2MEG 0NADH-1ATP*；y＝0.827g/g*当使用XylE同向转运蛋白(symporter)而不是XylFGH木糖主动向内转运蛋白(importer)时，约-0.1ATP与本公开使用D-木糖用于MEG或GA生产的途径相关的化学计量：1D-木糖 2ATP→D-木酮糖5-P→D-核糖5-P→GA 1NADH DHAP→2GA 4NADH 1ATP1D-木糖→2GA 4NADH-1ATP*；y＝1.01g/g或1D-木糖→2MEG 0NADH-1ATP*；y＝0.827g/g*当使用XylE同向转运蛋白(symporter)而不是XylFGH木糖主动向内转运蛋白(importer)时，约-0.1ATP。单乙二醇(MEG)单乙二醇(MEG)是工业应用的重要原料。MEG的主要用途是制造聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、膜和纤维。此外，MEG在防冻剂、冷却剂、飞行器防冰剂、除冰剂和溶剂的生产中也很重要。MEG也称为乙烷-1,2-二醇。乙二醇还用作对流热传递的介质，例如在汽车和液冷计算机中。由于其高沸点和对水的亲和力，乙二醇是有用的干燥剂。乙二醇广泛用于抑制将天然气从偏远气田输送至天然气加工设施的多相长管道中天然气包合物(水合物)的形成。可以从天然气中回收乙二醇，并在去除水和无机盐的净化处理后将其作为抑制剂再利用。乙二醇的次要用途包括：用于电容器制造，作为制造1,4-二恶烷的化学中间体，以及作为防止个人计算机液体冷却系统腐蚀的添加剂。乙二醇也用于制造一些疫苗；作为鞋油、油墨和染料的次要成分；用于处理木材腐烂和真菌；以及作为生物标本的防腐剂。乙醇酸乙醇酸在纺织工业中用作染色剂和鞣剂，在食品加工中用作调味剂和防腐剂，在制药工业中用作护肤剂。其还用于粘合剂和塑料中。乙醇酸通常包含于用于油墨和涂料的乳液聚合物、溶剂和添加剂中，以改善流动性能并赋予光泽。其用于增加瓷砖地板摩擦系数的表面处理产物中。由于其优异的渗透皮肤的能力，乙醇酸在护肤产物中得到应用，以改善皮肤的外观和质地。其可以以20％至70％的浓度用作由皮肤科医生进行的化学换肤，或以介于10％至20％之间的较低浓度用于家用试剂盒。除浓度之外，pH在决定溶液中乙醇酸的效力中也起着很大的作用。可以通过多种方式合成乙醇酸。主要方法使用甲醛与合成气的催化反应(甲醛的羰基化)，因为其成本低。也可以通过氯乙酸与氢氧化钠反应，随后重新酸化来制备乙醇酸。其他未明显在使用中的方法包括草酸的氢化和由甲醛衍生的氰醇的水解。今天的一些乙醇酸不含甲酸。可以从天然来源(如甘蔗、甜菜、菠萝、哈密瓜和未成熟的葡萄)中分离乙醇酸。乙醇酸是可用于一系列反应的有机合成中间体，所述反应包括：氧化还原、酯化和长链聚合。其用作制备聚乙醇酸和其他生物相容性共聚物(例如PLGA)的单体。商业上，重要的衍生物包括易于蒸馏的甲基(CAS#96-35-5)和乙基(CAS#623-50-7)酯。丁酯是一些漆的成分，因为其不挥发并具有良好的溶解性能而受欢迎。丙酮丙酮(acetone，也称为propanone)是具有分子式(CH3)2CO的有机化合物。其是无色、易挥发、易燃的液体，是最简单的酮。丙酮与水混溶，是重要的溶剂，通常在实验室中用于清洁目的。全球产量超过670万吨，主要用作溶剂以及甲基丙烯酸甲酯和双酚A的生产。其是有机化学中的常见组成部分。丙酮的常见家庭用途是作为指甲油去除剂的活性成分和作为涂料稀释剂。异丙醇异丙醇(isopropylalcohol，IUPAC名称为2-丙醇，也称为isopropanol)是具有化学式C3H8O或C3H7OH或CH3CHOHCH3的化合物。其是无色、易燃的化合物，具有强烈的气味。其是仲醇的最简单示例，其中醇碳原子连接至其他两个碳原子，有时示为(CH3)2CHOH。其是丙醇的结构异构体。其具有广泛的工业和家庭用途。丙烯(propene，propylene)也称为甲基乙烯，是具有化学式C3H6的不饱和有机化合物。其具有一个双键，是烯烃类的烃中第二简单的成员。丙烯由化石燃料(石油、天然气，以及在小得多的程度上由煤炭)生产。丙烯是炼油和天然气加工的副产物。异丁烯异丁烯(isobutene，isobutylene，也称为2-甲基丙烯)是具有工业意义的碳氢化合物。其是四碳支链烯烃(alkene，olefin)，是丁烯(butylene，butene)的四种异构体之一。其在标准温度和压力下是无色可燃气体。异丁烯用作生产各种产物的中间体。其分别在汽油含氧化合物甲基叔丁基醚(MTBE)和乙基叔丁基醚(ETBE)的制造中与甲醇和乙醇反应。与丁烷的烷基化生产另一种燃料添加剂异辛烷。异丁烯也用于生产甲基丙烯醛。异丁烯的聚合生产丁基橡胶(聚异丁烯)。通过使用异丁烯对苯酚进行Friedel-Crafts烷基化，生产抗氧化剂如丁基羟基甲苯(BHT)和丁基羟基茴香醚(BHA)。通常通过叔丁醇脱水或异丁烷催化脱氢获得聚合物和化学级的异丁烯。通常通过将甲醇或乙醇与来自烯烃蒸汽裂解装置或炼油厂的丁烯流中含有的异丁烯反应，来生产汽油含氧化合物MTBE和ETBE。因为将醚与剩余的丁烯分离更简单，所以不在反应前分离异丁烯。丝氨酸途径化合物可以与MEG(或乙醇酸)联产的化合物包括丝氨酸途径化合物，例如丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)和乙二胺(EDA)。丝氨酸是非必需氨基酸，其可以在人体内合成。由于高度水溶性，丝氨酸在制药和化妆品工业的乳液中用作保湿剂。此外，丝氨酸在化学工业中有着巨大的市场，因为其可以转化为其他化学品，如塑料、清洁剂、膳食补充剂和各种其他产物。事实上，丝氨酸被提及为30种最有希望替代石油工业化学品的生物物质之一。丝氨酸的α-脱羧产生乙醇胺，其是工业产物，用作除草剂、纺织、金属、清洁剂、塑料和个人护理产物工业的中间体，具有高达每年数百千吨的产量(Scott,E.等人(2007)Biomassinthemanufactureofindustrialproducts—theuseofproteinsandaminoacids.ApplMicrobiolBiotechnol.75(4)：751-762)。甘氨酸是最简单的氨基酸，对制药和工业应用很有价值。其作为添加剂包含在宠物食品和动物饲料中。对于人，甘氨酸作为甜味剂/增味剂出售。某些食品补充剂和蛋白质饮料含有甘氨酸。某些药物制剂包含甘氨酸，以改善药物的胃吸收。甘氨酸在抗酸剂、镇痛剂、止汗剂、化妆品和洗漱用品中用作缓冲剂。许多杂项产物使用甘氨酸或其衍生物，如生产橡胶海绵制品、肥料和金属络合剂。甘氨酸在合成各种化学产物中作为中间体也很有价值。其用于制造除草剂草甘膦。甘氨酸可以转化为草酸，其在纺织和纸浆工业以及废水处理中用作漂白剂。甘氨酸还广泛用于实验室研究中，例如凝胶电泳中。乙二胺(EDA)(1,2-二氨基乙烷，C2H4(NH2)2)被大量用于生产许多工业化学品。其与羧酸(包括脂肪酸)、腈、醇(在高温下)、烷化剂、二硫化碳以及醛和酮形成衍生物。由于其具有两个胺的双功能性质，其容易形成杂环如咪唑烷。乙二胺最突出的衍生物是螯合剂EDTA，其通过涉及氰化物和甲醛的Strecker合成由乙二胺衍生而来。羟乙基乙二胺是另一种商业上重要的螯合剂。许多生物活性化合物和药物含有N-CH2-CH2-N键，包括一些抗组胺药。亚乙基双二硫代氨基甲酸盐是商业上重要的杀菌剂，商品名为代森锰(Maneb)、代森锰锌(Mancozeb)、代森锌(Zineb)和代森联(Metiram)。一些含有咪唑啉的杀菌剂衍生自乙二胺。乙二胺是常见的支气管扩张药氨茶碱中的成分，其用于溶解活性成分茶碱。乙二胺也已用于皮肤病制剂。当用作药物赋形剂时，由于显著的首过效应，口服给药后其生物利用度约为0.34。小于20％通过小便排泄消除。由于乙二胺含有两个胺基团，其是广泛使用的各种聚合物的前体。衍生自甲醛的缩合物是增塑剂。其广泛用于生产聚氨酯纤维。PAMAM类树枝状聚合物衍生自乙二胺。漂白活化剂四乙酰乙二胺由乙二胺生成。衍生物N,N-亚乙基双(硬脂酰胺)(EBS)是一种商业上有意义的脱模剂，以及汽油和机油中的表面活性剂。乙二胺还用作：溶解蛋白质(如白蛋白和酪蛋白)的溶剂；某些电镀浴；涂料和冷却剂中的腐蚀抑制剂；用于彩色摄影显影的化学品、粘合剂(binder)、粘着剂(adhesive)、织物柔软剂、环氧树脂固化剂和染料。乙二胺二氢碘化物(EDDI)被加入动物饲料中作为碘化物的来源。酶示例性的酶列于表1中，其可以用于本文公开的MEG或乙醇酸、或MEG和一种或多种联产品的生物合成途径中。表1乙醇醛还原酶(EC1.1.1.77)本公开描述了可以催化以下可逆反应的酶：乙醇醛还原酶也可以称为乳醛还原酶、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，在一些实施方案中，本公开提供了在乙二醇降解途径、乙二醇代谢和降解的超级途径、厌氧L-乳醛降解途径和/或岩藻糖和鼠李糖降解的超级途径中起作用的酶。在一个实施方案中，该酶可以使用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。其将L-乳醛(L-岩藻糖和L-鼠李糖分解代谢途径的产物)厌氧还原为L-1,2-丙二醇，然后其从细胞中排出。已解析了该酶的晶体结构，表明结构域交换的二聚体，金属、辅因子和底物结合位点可以位于其中。需要一个天冬氨酸和三个保守的组氨酸残基实现Fe2 的结合和酶促活性。在体外，高浓度的NAD 可以重新活化该酶，Fe3 和抗坏血酸或Fe2 和H2O2的混合物可以有效失活该酶。保守的His277残基的金属催化氧化被认为是失活的原因。FucO的表达能够实现工程化的β-氧化循环的单转逆转(one-turnreversal)。FucO活性有助于在工程化株中将异丁醛转化为异丁醇。在具体的实施方案中，该酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方案中，乙醇醛还原酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，乙醇醛还原酶由fucO基因编码。在一个实施方案中，乙醇醛还原酶由获自微生物的一种或多种核酸分子编码，所述微生物选自大肠杆菌和酿酒酵母。在另一个实施方案中，一种或多种核酸分子选自gldA、GRE2、GRE3、yqhD、ydjG、fucO、yafB(dkgB)和/或yqhE(dkgA)，或其同源物。在另一个实施方案中，一种或多种核酸分子是yqhD。在一些实施方案中，yqhD包含G149E突变。在进一步的实施方案中，乙醇醛还原酶包含选自SEQIDNO：13、15、17、20、23、25、28、30和32的氨基酸序列。在一个仍进一步的实施方案中，乙醇醛还原酶由选自SEQIDNO：12、14、16、18、19、21、22、24、26、27、29和31的核酸序列编码。在一些实施方案中，产生乙醇酸的重组微生物在编码具有乙醇醛还原酶活性的酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，以防止乙醇醛转化为单乙二醇(MEG)，而是使反应分流至乙醇醛转化为乙醇酸(GA)。在一些实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶由fucO基因或其同源物编码。醛还原酶许多醛还原酶可以用于将乙醇醛转化为MEG。NADPH依赖性醛还原酶(YqhD)可以催化以下反应：醛 NADP H2O→羧酸酯 NADPH 2H (EC1.2.1.4)YqhD是NADPH依赖性醛还原酶，其可能参与乙二醛解毒和/或是对脂质过氧化的非谷胱甘肽依赖性反应的一部分。据报道，各种醇、醛、氨基酸、糖类和α-羟基酸已被测试为YqhD的底物。纯化的蛋白质仅显示了NADP依赖性的醇脱氢酶活性，具有对长于C(3)的醇的偏好，但具有毫摩尔范围内的Km值，表明其不是生理底物。相比之下，YqhD的确对底物如丙醛、乙醛和丁醛以及丙烯醛和丙二醛表现出短链醛还原酶活性。在代谢工程化株中，内源性醛还原酶YqhD、YjgB和YahK将苯乙醛和4-羟基苯乙醛被还原为2-苯乙醇和2-(4-羟苯基)乙醇。YqhD的过表达增加了细胞的1,3-丙二醇氧化还原酶活性。已将大肠杆菌工程化以表达YqhD，用于1,3-丙二醇的工业生产。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的突变能够实现通过工程化的β-氧化循环的单转逆转来生产丁醇。YqhD具有糠醛还原酶活性，其表现出导致生长抑制，是由于从木质纤维素生物质生产乙醇的代谢工程化株中NADPH的消耗。已以的分辨率解析了YqhD的晶体结构。YqhD是二聚体的不对称二聚体，活性位点含有Zn2 离子。NADPH辅因子在烟酰胺环中的5和6位被羟基基团修饰。yqhD的过表达导致对活性氧生成化合物(如过氧化氢、百草枯、铬酸盐和亚碲酸钾)的抗性增加。yqhD缺失突变体显示出对这些化合物和乙二醛的敏感性增加，并且含有的在脂质过氧化过程中生成的活性醛水平增加。相反，yqhD缺失导致糠醛耐受性增加。在具体的实施方案中，NADPH依赖性醛还原酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方案中，NADPH依赖性醛还原酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，NADPH依赖性醛还原酶由yqhD基因编码。多功能甲基乙二醛还原酶(DkgA)可以催化以下反应：2-酮-L-古洛糖酸 NADP ←2,5-双脱氢-D-葡萄糖酸 NADPH H (该反应有利于相反的方向，EC1.1.1.346)DkgA(YqhE)属于醛酮还原酶(AKR)家族，已表明具有甲基乙二醛还原酶和β-酮酯还原酶活性。已报道了dkgA编码大肠杆菌中两种25DKG还原酶之一的2,5-二酮-D-葡萄糖酸还原酶(25DKGR)A。该酶使用NADPH作为优选的电子供体，并被认为参与酮葡萄糖酸代谢。据报道，该酶对2,5-二酮-D-葡萄糖酸的比活性比其对甲基乙二醛的活性低近1000倍。由于其对NADPH的Km低，DkgA还原呋喃可能耗尽NADPH库，从而限制细胞生物合成。对醛还原酶的广泛调查表明，DkgA是几种内源性醛还原酶之一，其有助于降解代谢工程所需的醛终产物。已以的分辨率解析了DkgA的晶体结构。在具体的实施方案中，多功能甲基乙二醛还原酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方案中，多功能甲基乙二醛还原酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，多功能甲基乙二醛还原酶由dkgA基因编码。多功能甲基乙二醛还原酶(DkgB)可以催化以下反应：2-酮-L-古洛糖酸 NADP ←2,5-双脱氢-D-葡萄糖酸 NADPH H (该反应有利于相反的方向，EC1.1.1.346)DkgB(YafB)是醛酮还原酶(AKR)亚家族3F的成员。已表明DkgB具有2,5-二酮-D-葡萄糖酸还原酶、甲基乙二醛还原酶和4-硝基苯甲醛还原酶活性。据报道，dkgB编码2,5-二酮-D-葡萄糖酸还原酶(25DKGR)B，是大肠杆菌中两种25DKG还原酶之一。该酶使用NADPH作为优选的电子供体，并被认为涉及酮葡萄糖酸代谢。然而，据报道，该酶对2,5-二酮-D-葡萄糖酸的比活性比其对甲基乙二醛的活性低近1000倍。在具体的实施方案中，多功能甲基乙二醛还原酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方案中，多功能甲基乙二醛还原酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，多功能甲基乙二醛还原酶由dkgB基因编码。甲基乙二醛还原酶(YeaE)可以催化以下反应：已表明YeaE具有甲基乙二醛还原酶活性。YeaE的亚基结构尚未确定，但其氨基酸序列与醛酮还原酶DkgA(YqhE)和DkgB(YafB)的相似性表明其可能是单体的。在具体的实施方案中，甲基乙二醛还原酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方案中，甲基乙二醛还原酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，甲基乙二醛还原酶由yeaE基因编码。L-甘油醛3-磷酸还原酶(yghZ)可以催化以下反应：L-甘油醛3-磷酸 NADPH H →sn-甘油3-磷酸 NADP (EC1.1.1.-)YghZ是L-甘油醛3-磷酸(L-GAP)还原酶。该酶还能够以低速率解毒甲基乙二醛。YghZ界定了AKR14(醛酮还原酶14)蛋白家族。L-GAP不是天然代谢物，并对大肠杆菌有毒。L-GAP是大肠杆菌K-12的甘油-3-磷酸和己糖磷酸转运系统的底物。据推测，YghZ的生理作用是L-GAP的解毒作用，其可能由GAP的非酶促消旋化或由未知的细胞过程形成。已确定大肠杆菌酶的晶体结构，认为是四聚体。然而，其他人已发现，基于凝胶过滤和电子显微镜研究，该蛋白质形成八聚体。在具体的实施方案中，L-甘油醛3-磷酸还原酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方案中，L-甘油醛3-磷酸还原酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，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)可以催化以下反应：氨基丙酮 NADH H →(R)-1-氨基丙-2-醇 NAD (EC1.1.1.75)GldA酶的生理功能长期以来一直不清楚。该酶作为甘油脱氢酶和D-1-氨基-2-丙醇：NAD 氧化还原酶被独立地分离。当时，认为D-1-氨基-2-丙醇是维生素B12生物合成的中间体，虽然大肠杆菌不能够从头合成维生素B12，但一直在寻找催化该化合物合成的酶。后来发现GldA负责这两项活性。最近提出GldA的主要体内作用是通过将二羟基丙酮转化为甘油来去除二羟基丙酮。然而，最近还建立了在甘油发酵中的双重作用。可以通过两种不同的途径完成大肠杆菌中的甘油异化。甘油和甘油磷酸二酯降解途径需要末端电子受体的存在，并利用Glp系统的ATP依赖性激酶，该激酶将甘油磷酸化为甘油-3-磷酸。然而，在使激酶失活并选择以甘油生长后，发现连接NAD 的脱氢酶GldA能够支持甘油发酵。最近表明GldA既作为甘油脱氢酶参与甘油发酵，生产二羟基丙酮，也作为1,2-丙二醇脱氢酶参与甘油发酵，通过由丙酮生产1,2-丙二醇来再生NAD 。该酶以两种催化活性形式存在，一种八个亚基的大型形式和一种两个亚基的小型形式。大型形式表现为主要类别。在具体的实施方案中，L-1,2-丙二醇脱氢酶/甘油脱氢酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方案中，L-1,2-丙二醇脱氢酶/甘油脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，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依赖性甲基乙二醛还原酶(GRE2)可以催化以下反应：Gre2是一种多功能酶，其使用NADPH作为辅因子，催化广泛的底物的立体选择性还原，所述底物包括脂肪族和芳香族酮、二酮以及醛。已以的分辨率解析了apo形式的来自酿酒酵母的Gre2晶体结构，并以的分辨率解析了NADPH复合形式的来自酿酒酵母的Gre2晶体结构。Gre2形成同源二聚体，其每个亚基含有参与底物识别的N-末端罗斯曼折叠(Rossmann-fold)结构域和可变C-末端结构域。与辅因子NADPH结合后诱导契合(fit)使该两个结构域向彼此移动，产生更适合底物的结构域间裂缝。计算模拟与定点诱变和酶活性分析相组合，能够表征潜在的底物结合口袋，其决定催化的严格底物立体选择性。Gre2催化细胞毒性化合物甲基乙二醛(MG)不可逆地还原为(S)-乳醛，作为乙二醛酶IGLO1对MG解毒的替代方法。通过糖酵解旁路由磷酸二羟丙酮合成MG，据信MG在细胞周期调节和应激适应中发挥作用。GRE2还催化异戊醛还原为异戊醇。该酶通过调节异戊醛的水平来抑制异戊醇诱导的丝状形成(filamentation)，细胞通过丝状形成来响应异戊醛信号。GRE2也参与麦角甾醇代谢。在具体的实施方案中，NADPH依赖性甲基乙二醛还原酶将乙醇醛转化为MEG。在一些实施方案中，NADPH依赖性甲基乙二醛还原酶来自酿酒酵母。在一些实施方案中，NADPH依赖性甲基乙二醛还原酶由GRE2基因编码。硫解酶/乙酰辅酶A乙酰转移酶(EC2.3.1.9)本公开描述了可以催化以下反应的酶：硫解酶/乙酰辅酶A乙酰转移酶也可以称为乙酰辅酶A-C-乙酰转移酶、乙酰乙酰辅酶A硫解酶、乙酰辅酶A：乙酰辅酶AC-乙酰转移酶或硫解酶II。因此，在一些实施方案中，本公开提供了在乙酰乙酸降解(至乙酰辅酶A)中起作用的酶。在一个实施方案中，该酶的抑制剂可以是乙酰乙酰辅酶A。在具体的实施方案中，该酶将乙酰辅酶A转化为乙酰乙酰辅酶A。在一个实施方案中，硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自梭菌属物种、芽孢杆菌属物种、大肠杆菌、酵母属物种和海杆菌属物种(Marinobactersp.)。在一些实施方案中，硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自丙酮丁醇梭菌、热解糖梭菌(Clostridiumthermosaccharolyticum)、蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)、大肠杆菌、酿酒酵母和除烃海杆菌(Marinobacterhydrocarbonoclasticus)。在一些实施方案中，所述一种或多种核酸分子是thlA、atoB和/或ERG10，或其同源物。在进一步的实施方案中，硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶包含选自SEQIDNO：35、37和40的氨基酸序列。在一个仍进一步的实施方案中，硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶由选自SEQIDNO：33、34、36、38和39的核酸序列编码。乙酰辅酶A：乙酰乙酰辅酶A转移酶(EC2.8.3.-)本公开描述了可以催化以下反应的酶：乙酰辅酶A：乙酰乙酰辅酶A转移酶也可以称为乙酸：乙酰乙酰辅酶A转移酶或乙酰乙酰辅酶A转移酶。因此，在一些实施方案中，本公开提供了在乙酰乙酸降解(至乙酰辅酶A)中起作用的酶。在一个实施方案中，该酶的抑制剂可以包括乙酰辅酶A和辅酶A。大肠杆菌以短链脂肪酸(C3-C6)生长，需要将这些酸活化成各自的硫酯。乙酰乙酰辅酶A转移酶催化该活化。该反应发生在两个半反应中，其中涉及共价酶-辅酶A。该酶在反应过程中经历了两个可检测的构象变化。认为该反应可能通过乒乓机制(ping-pongmechanism)进行。该酶可以利用多种短链酰基辅酶A和羧酸底物，但对正常的和3-酮底物表现出最大活性。在具体的实施方案中，该酶将乙酰乙酰辅酶A转化为乙酰乙酸。在一些实施方案中，乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶来自梭菌属物种。在一些实施方案中，乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶来自丙酮丁醇梭菌。在一些实施方案中，乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶由atoA和atoD基因编码。在另一个实施方案中，乙酰乙酰辅酶A转移酶的亚基组成是[(AtoA)2][(AtoD)2]，其中(AtoA)2是β复合物，(AtoD)2是α复合物。在一个实施方案中，乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶是融合的乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶：α亚基/β亚基。在另一个实施方案中，乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶由ydiF基因编码。乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶(EC3.1.2.11)本公开描述了可以催化以下反应的酶：乙酰乙酰辅酶A水解酶(acetoacetyl-CoAhydrolase)也可以称为乙酰乙酰辅酶A水解酶(acetoacetylcoenzymeAhydrolase)或乙酰乙酰辅酶A脱酰酶(acetoacetylCoAdeacylase或acetoacetylcoenzymeAdeacylase)。该酶属于水解酶家族，具体为那些作用于硫酯键的酶。在具体的实施方案中，该酶将乙酰乙酰辅酶A转化为乙酰乙酸。在一些实施方案中，乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶来自梭菌属物种。在一些实施方案中，乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶来自丙酮丁醇梭菌。在另一个实施方案中，乙酰乙酰辅酶A水解酶由ctfA(亚基A)和/或ctfB(亚基B)基因编码。在进一步的实施方案中，乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶包含选自SEQIDNO：43、46、97、99、101和103的氨基酸序列。在一个仍进一步的实施方案中，乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶由选自SEQIDNO：41、42、44、45、96、98、100和102的核酸序列编码。乙酰乙酸脱羧酶(EC4.1.1.4)本公开描述了可以催化以下反应的酶：乙酰乙酸 H →丙酮 CO2乙酰乙酸脱羧酶也可以称为ADC、AADC或乙酰乙酸羧基裂解酶。因此，在一些实施方案中，本公开提供了在异丙醇生物合成、丙酮酸发酵为丙酮、丙酮丁醇梭菌产酸和产溶剂发酵的超级途径和/或丙酮丁醇梭菌产溶剂发酵的超级途径中起作用的酶。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。在生长的产酸阶段，酸积累导致代谢转变为溶剂生产。在这个阶段，酸被重新吸收和代谢以生产丙酮、丁醇和乙醇。该酶的初步纯化和结晶揭示了活性位点中涉及赖氨酸残基。该酶是由单一类型亚基的12个拷贝组成的大型复合物。已纯化了丙酮丁醇梭菌ATCC824的该酶，并克隆了编码其的adc基因。也已从相关株丙酮丁醇梭菌DSM792中纯化该酶，并对基因进行了克隆和测序。脱羧反应通过形成席夫碱(Schiffbase)中间体进行。ADC是酸摄入的关键酶，其有效地将辅酶A转移酶反应拉向乙酰乙酸形成的方向。在具体的实施方案中，该酶将乙酰乙酸转化为丙酮。在一个实施方案中，乙酰乙酸脱羧酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自梭菌属物种、芽孢杆菌属物种、色杆菌属物种(Chromobacteriumsp.)和假单胞菌属物种。在另一个实施方案中，乙酰乙酸脱羧酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自丙酮丁醇梭菌、拜氏梭菌(Clostridiumbeijerinckii)、解纤维素梭菌(Clostridiumcellulolyticum)、多粘芽孢杆菌(Bacilluspolymyxa)、紫色色杆菌(Chromobacteriumviolaceum)和恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)。在一些实施方案中，编码乙酰乙酸脱羧酶的一种或多种核酸分子是adc，或其同源物。在进一步的实施方案中，乙酰乙酸脱羧酶包含选自SEQIDNO：49和52的氨基酸序列。在一个仍进一步的实施方案中，乙酰乙酸脱羧酶由选自SEQIDNO：47、48、50和51的核酸序列编码。醇脱氢酶(EC1.1.1.-)本公开描述了可以分别催化伯醇或仲醇可逆氧化为醛或酮的酶。在一个实施方案中，该酶是仲醇脱氢酶(S-ADH)并且催化酮(如丙酮)还原为仲醇(如2-丙醇(异丙醇))。在一些实施方案中，S-ADH来自伯克霍尔德氏菌属物种(Burkholderiasp.)。在一些实施方案中，S-ADH来自伯克霍尔德氏菌属物种(Burkholderiasp.)AIU652。在一些实施方案中，S-ADH来自产碱杆菌属物种(Alcaligenessp.)。在一些实施方案中，S-ADH来自真养产碱杆菌(Alcaligeneseutrophus)。在一些实施方案中，S-ADH来自梭菌属物种。在一些实施方案中，S-ADH来自拉格利梭菌(Clostridiumragsdalei)。在一些实施方案中，S-ADH来自拜氏梭菌。在一些实施方案中，S-ADH来自嗜热厌氧杆菌属物种(Thermoanaerobactersp.)。在一些实施方案中，S-ADH来自布氏嗜热厌氧杆菌(Thermoanaerobacterbrockii)。在一些实施方案中，S-ADH来自嗜热厌氧乙醇杆菌(Thermoanaerobacterethanolicus)(热氢硫酸梭菌Clostridiumthermohydrosulfuricum)。在一些实施方案中，S-ADH由adhB基因编码。在一些实施方案中，S-ADH来自锥虫植生滴虫属物种(Phytomonassp.)。在一些实施方案中，S-ADH来自红球菌属物种(Rhodococcussp.)。在一些实施方案中，S-ADH来自赤红球菌(Rhodococcusruber)。在一些实施方案中，S-ADH来自沼泽产甲烷菌(Methanobacteriumpalustre)。在一些实施方案中，S-ADH来自产甲烷古细菌泥游产甲烷菌(Methanogeniumliminatans)。在一些实施方案中，S-ADH来自寄生原生生物溶组织内阿米巴(Entamoebahistolytica，EhAdh1)。在一些实施方案中，S-ADH来自寄生原生动物猫毛滴虫(Tritrichomonasfoetus)。在一些实施方案中，S-ADH来自人寄生虫阴道毛滴虫(Trichomonasvaginalis)。在一些实施方案中，根据同源性预测S-ADH，并且S-ADH可以来自马瑞氏热厌氧杆菌(Thermoanaerobactermathranii)、藤黄微球菌(Micrococcusluteus)、白色拟诺卡氏菌(Nocardiopsisalba)、黑森分枝杆菌(Mycobacteriumhassiacum)、猪螺杆菌(Helicobactersuis)、白色念珠菌、近平滑念珠菌(Candidaparapsilosis)、拟平滑念珠菌(Candidaorthopsilosis)、似平滑念珠菌(Candidametapsilosis)、长喙壳菌(Grosmanniaclavigera)和Scheffersomycesstipitis。在一些实施方案中，醇脱氢酶与来自梭菌的醇脱氢酶具有至少70％的序列同一性、至少80％的序列同一性或至少90％的序列同一性。在其他实施方案中，醇脱氢酶是选自拜氏梭菌(Clostridiumbeijerinckii)adh和食碳梭菌(Clostridiumcarboxidivorans)adh的醇脱氢酶。在进一步的实施方案中，醇脱氢酶包含选自SEQIDNO：138和140的氨基酸序列。在一个仍进一步的实施方案中，醇脱氢酶由选自SEQIDNO：136、137和139的核酸序列编码。脱水酶(EC4.2.1.-)本公开描述了可以催化以下反应的酶：D-木糖异构酶(EC5.3.1.5)本公开描述了可以催化以下可逆反应的酶：D-木糖异构酶也可以称为木糖异构酶或D-木糖酮醇异构酶。因此，在一些实施方案中，本公开提供了在木糖降解中起作用的酶。木糖异构酶催化D-木糖分解代谢的第一个反应。已表明两个保守的组氨酸残基H101和H271是催化活性所必需的。在木糖结合期间，两个保守的色氨酸残基W49和W188的荧光被淬灭，并且已表明W49是催化活性所必需的。Mg2 、Mn2 或Co2 的存在保护酶免于热变性。亚基组成尚未通过实验确定。在具体的实施方案中，该酶将D-木糖转化为D-木酮糖。在一个实施方案中，重组微生物进一步包含内源性或外源性木糖异构酶，其催化D-木糖转化为D-木酮糖。在一个实施方案中，木糖异构酶是外源的。在另一个实施方案中，木糖异构酶由获自Pyromycessp.或大肠杆菌的一种或多种核酸分子编码。在另一个实施方案中，编码木糖异构酶的一种或多种核酸分子是xylA或其同源物。在又一个实施方案中，编码木糖异构酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：95和144的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码木糖异构酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：93、94和143的核酸序列编码。在一些实施方案中，生产MEG或GA或任选MEG或GA和一种或多种联产品的重组微生物，在编码D-木糖异构酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，以防止D-木糖转化为D-木酮糖，而将反应分流至D-木糖转化为D-木糖酸。D-木酮糖5-激酶/木酮糖激酶本公开描述了可以催化以下反应的酶：D-木酮糖 ATP→D-木酮糖5-磷酸 ADP H (EC2.7.1.17)ATP 1-脱氧-D-木酮糖→1-脱氧-D-木酮糖5-磷酸 ADP H (EC2.7.1.-)D-木酮糖5-激酶也可以称为木酮糖激酶(xylulosekinase或xylulokinase)。木酮糖激酶催化D-木酮糖的磷酸化，这是木糖降解途径的第二步，生产磷酸戊糖途径的中间体D-木酮糖-5-磷酸。在没有底物的情况下，木酮糖激酶的ATPase活性很弱。木酮糖激酶还可以催化1-脱氧-D-木酮糖的磷酸化。这将允许潜在的补救途径用于生成1-脱氧-D-木酮糖5-磷酸，其用于萜类、硫胺素和吡哆醛的生物合成。1-脱氧-D-木酮糖的磷酸化速率比D-木酮糖的磷酸化速率低32倍。已经研究了该细菌酶的动力学机制，表明主要是有序的反应机制。该酶在与底物和ATP结合后发生显著的构象变化。已证明两个保守的天冬氨酸残基D6和D233是催化活性所必需的，并提出了催化机制。已分别以和的分辨率确定了apo形式的和与D-木酮糖结合的细菌木酮糖激酶的晶体结构。在具体的实施方案中，该酶将D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸。在一些实施方案中，D-木酮糖5-激酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，D-木酮糖5-激酶由xylB基因编码。在一些实施方案中，D-木酮糖5-激酶来自酿酒酵母。在一些实施方案中，D-木酮糖5-激酶由XKS1基因编码。在一些实施方案中，D-木酮糖5-激酶来自树干毕赤酵母(Pichiastipitis)。在一些实施方案中，D-木酮糖5-激酶由XYL3基因编码。在一些实施方案中，D-木酮糖5-激酶由与来自大肠杆菌的xylB具有至少70％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个进一步的实施方案中，D-木酮糖5-激酶由与来自大肠杆菌的xylB具有至少80％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个仍进一步的实施方案中，D-木酮糖5-激酶由与来自大肠杆菌的xylB具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，D-木酮糖5-激酶是来自大肠杆菌的xylB。在一个实施方案中，D-木酮糖5-激酶由一种或多种获自大肠杆菌的核酸分子编码。在一些实施方案中，编码D-木酮糖5-激酶的一种或多种核酸分子是xylB或其同源物。在另一个实施方案中，编码D-木酮糖5-激酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：146中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码D-木酮糖5-激酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：145中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，核酮糖激酶催化D-核酮糖磷酸化为D-核酮糖-5-磷酸。在一些实施方案中，核酮糖激酶由大肠杆菌AraB编码。在一些实施方案中，核酮糖激酶由与来自大肠杆菌的AraB(SEQIDNO：288)具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的核酸序列编码。在一些实施方案中，核糖激酶催化D-核糖磷酸化为D-核糖-5-磷酸。在一些实施方案中，核糖激酶由大肠杆菌rbsK编码。在一些实施方案中，核酮糖激酶由与来自大肠杆菌的rbsK(SEQIDNO：290)具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的核酸序列编码。在一些实施方案中，木酮糖激酶催化D-木酮糖磷酸化为D-木酮糖-5-磷酸。在一些实施方案中，核糖激酶由海栖热袍菌(T.maritima)XuK编码。在一些实施方案中，核酮糖激酶由与来自海栖热袍菌的XuK(SEQIDNO：291)具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的核酸序列编码。乙醇醛脱氢酶(1.2.1.21)本公开描述了可以催化以下反应的酶：该酶属于氧化还原酶家族，具体为那些以NAD 或NADP 作为受体作用于供体的醛或氧代基团的酶。该酶参与乙醛酸和二羧酸代谢。乙醇醛脱氢酶(glycolaldehydedehydrogenase)也可以称为乙醇醛：NAD 氧化还原酶或乙醇醛脱氢酶(glycolaldehydedehydrogenase)。在大肠杆菌中，醛脱氢酶A(AldA)是一种对小α-羟基醛底物具有相对广泛底物特异性的酶。其因此在多种代谢途径中被利用。L-岩藻糖和L-鼠李糖通过平行途径代谢，所述途径在其相应的醛缩酶反应后汇聚，产生相同的产物：磷酸二羟丙酮和L-乳醛。有氧地，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-木糖可以代谢为磷酸二羟丙酮和乙醇醛，醛脱氢酶A将乙醇醛氧化为乙醇酸。已解析了单独的酶以及三元和二元复合物的晶体结构。醛脱氢酶A仅在有氧条件下存在，并且在岩藻糖、鼠李糖或谷氨酸的存在下被最高度地诱导。NADH抑制该酶，NADH可以作为开关，从氧化乳醛转变为通过丙二醇氧化还原酶还原乳醛。在对葡萄糖限制的短期适应期间，AldA被上调。基于序列相似性，预测AldA为琥珀酸半醛脱氢酶。已研究了aldA表达的调节。该基因受以下调节：分解代谢物的抑制、在厌氧条件下通过ArcA的抑制和碳源的诱导。在具体的实施方案中，该酶将乙醇醛转化为乙醇酸。在一些实施方案中，乙醇醛脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，乙醇醛脱氢酶由aldA基因编码。在一些实施方案中，生产MEG或乙醇酸、或MEG和一种或多种联产品的重组微生物，在编码乙醇醛脱氢酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，以防止由乙醇醛生产乙醇酸，而将反应分流至乙醇醛转化为MEG。在一些实施方案中，催化乙醇醛转化为乙醇酸的乙醇醛脱氢酶活性是部分缺失、破坏、突变和/或降低的，其中仍然生产一定量的乙醇酸。在其他实施方案中，生产乙醇酸的重组微生物包含或表达至少一种编码乙醇醛脱氢酶的核酸分子。乳酸脱氢酶(1.1.1.28)本公开描述了可以催化以下反应的酶：(R)-乳酸 NAD ←丙酮酸 NADH H 乳酸脱氢酶(LDH)是存在于几乎所有活细胞中的酶，如存在于动物、植物和原核生物中。LDH催化乳酸转化为丙酮酸和反向，以及催化NADH转化为NAD 和反向。脱氢酶是将氢化物从一个分子转移至另一个分子的酶。存在四种不同酶类的LDH。最常见的一种是NAD(P)依赖性L-乳酸脱氢酶。其他LDH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具有医学意义，因为其广泛存在于身体组织中，如血细胞和心肌。因为其在组织损伤期间释放，所以其是常见损伤和疾病(如心力衰竭)的标志。乳酸脱氢酶(lactatedehydrogenase)也可以称为乳酸脱氢酶(lacticaciddehydrogenase)、(R)-乳酸：NAD 氧化还原酶或发酵D-乳酸脱氢酶。在大肠杆菌中，乳酸脱氢酶(LdhA)是可溶性的连接NAD的乳酸脱氢酶(LDH)，其特异性生产D-乳酸。LdhA是同源四聚体，在较高pH条件下显示正同向协同性。大肠杆菌含有另外两种乳酸脱氢酶：D-乳酸脱氢酶和L-乳酸脱氢酶。两者都是以乳酸有氧生长所需的膜相关黄素蛋白。LdhA在有氧条件下存在，但当大肠杆菌在酸性pH和厌氧条件下以各种糖生长时被诱导。与大多数参与厌氧呼吸的基因不同，ldhA不受Fnr激活；相反，ArcAB系统和数个参与控制碳水化合物代谢的基因(csrAB和mlc)显示出调节表达。ldhA的表达受到转录调节因子ArcA的负向影响。ldhA属于σ32调节子。ldhA基因是代谢工程中突变的常见靶点，最常是为了消除不需要的发酵副产物的生产，但也是为了特别生产D-乳酸。在具体的实施方案中，该酶将丙酮酸转化为乳酸。在一些实施方案中，乳酸脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，乳酸脱氢酶由ldhA基因编码。在一些实施方案中，生产MEG或GA、或MEG和一种或多种联产品的重组微生物，在编码乳酸脱氢酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，以防止由丙酮酸生产乳酸，而将反应分流至生产一种或多种联产品。可溶性吡啶核苷酸转氢酶(EC1.6.1.1.)本公开描述了可以催化以下反应的酶：可溶性吡啶核苷酸转氢酶也可以称为NAD(P) 转氢酶(B-特异性)、STH、吡啶核苷酸转氢酶或转氢酶。大肠杆菌含有可溶性和膜结合吡啶核苷酸转氢酶。可溶性吡啶核苷酸转氢酶是sthA或udhA基因的产物；其主要生理作用表现为NADPH的再氧化。膜结合质子转运转氢酶是pntAB基因的产物；PntAB是NADPH的主要来源。UdhA含有非共价结合的FAD，并以由七个或八个单体组成的形式存在。UdhA(SthA)的适度过表达允许磷酸葡萄糖异构酶突变体的最大生长速率增加，而pgisthA双突变体不能存活。这些表型可能是由于UdhA在NADPH形成过多的条件下恢复细胞氧化还原平衡的能力。sthA中的突变出现在pgi突变株适应以葡萄糖基础介质生长的过程中。以甘油生长下调sthA的转录。在一些实施方案中，转氢酶的表达可以增加NADPH依赖性醇脱氢酶的活性，导致丙酮转化为2-丙醇提高。在一个实施方案中，可溶性吡啶核苷酸转氢酶由一种或多种获自大肠杆菌的核酸分子编码。在另一个实施方案中，编码可溶性吡啶核苷酸转氢酶的一种或多种核酸分子是udhA，或其同源物。在一些实施方案中，编码可溶性吡啶核苷酸转氢酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：142中列出的氨基酸序列。在一些实施方案中，编码可溶性吡啶核苷酸转氢酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：141中列出的核酸序列编码。羟甲基戊二酰辅酶A合酶(EC2.3.3.-)本公开描述了可以催化以下反应的酶：羟甲基戊二酰辅酶A合酶也可以称为(S)-3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A乙酰乙酰辅酶A-裂解酶(辅酶A-乙酰化)、3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合成酶(3-hydroxy-3-methylglutarylCoAsynthetase，3-hydroxy-3-methylglutarylcoenzymeAsynthetase)、3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合酶(3-hydroxy-3-methylglutarylcoenzymeAsynthase，3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoAsynthase，3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzymeAsynthase)、β-羟基-β-甲基戊二酰辅酶A合酶、HMG-辅酶A合酶、乙酰乙酰辅酶A转乙酰酶、羟甲基戊二酰辅酶A合酶和羟甲基戊二酰辅酶A缩合酶。羟甲基戊二酰辅酶A合酶催化乙酰辅酶A与乙酰乙酰辅酶A缩合形成(S)-3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A，这是胆固醇前体(R)-甲羟戊酸合成的早期阶段。该酶催化可以分为四个步骤的复杂反应。第一步涉及酶-乙酰辅酶A二元复合物的形成，随后乙酰基团从辅酶A硫酯转移至酶上的半胱氨酸残基，形成硫酯酰基-酶中间体。在下一步中，现在已还原的辅酶A解离，第二底物乙酰乙酰辅酶A与酶结合。第三步涉及通过从乙酰半胱氨酸的甲基中去除质子来形成碳负离子。然后，活化的乙酰半胱氨酸与乙酰乙酰辅酶A配体的γ-碳进行类克莱森(Claisen-like)缩合，形成HMG-辅酶A，同时保留与酶的硫酯键。最后一步包括该键的水解，产生游离的HMG-辅酶A。已克隆和测序了来自人的HMGCS1基因(RussAP等人(1992)AmplificationanddirectsequencingofacDNAencodinghumancytosolic3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzymeAsynthase.BiochimBiophysActa1132(3)：329-31)。该基因在大肠杆菌中表达，并已纯化和表征该重组蛋白(RokoszLL等人(1994)Humancytoplasmic3-hydroxy-3-methylglutarylcoenzymeAsynthase：expression,purification,andcharacterizationofrecombinantwild-typeandCys129mutantenzymes.ArchBiochemBiophys312(1)：1-13)。该酶是120kDa的同源二聚体。通过形成共价乙酰-酶中间体进行催化。动力学数据表明两种底物(乙酰辅酶A和乙酰乙酰辅酶A)竞争结合同一位点。在一个实施方案中，羟甲基戊二酰辅酶A合酶可以具有3-羟基异戊酸(3HIV)合酶活性，并且可以催化以下反应：在一个实施方案中，3HIV合酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自鼠属物种(Mussp.)、酵母属物种、乳杆菌属物种和单胞菌属物种(Polaromonassp.)。在另一个实施方案中，3HIV合酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自小鼠、酿酒酵母、卷曲乳杆菌(Lactobacilluscrispatus)和食萘极地单胞菌(Polaromonasnaphthalenivorans)。在一些实施方案中，编码3HIV合酶的一种或多种核酸分子选自Hmgcs1、ERG13、PksG和/或Pnap_0477，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码3HIV合酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：105、107、109和111的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码3HIV合酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：104、106、108和110的核酸序列编码。在一些实施方案中，编码羟甲基戊二酰辅酶A合酶的一种或多种核酸分子是hmgS，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码羟甲基戊二酰辅酶A合酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：123中列出的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码羟甲基戊二酰辅酶A合酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：122中列出的核酸序列编码。甲基戊烯二酰辅酶A水合酶(EC4.2.1.18)本公开描述了可以催化以下反应的酶：该酶在亮氨酸降解途径中催化3-甲基戊烯二酰辅酶A顺式水合(syn-hydration)为(S)-3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A。已在恶臭假单胞菌中表征该细菌酶。其与哺乳动物酶的不同之处在于，其活性位点只具有一个谷氨酰残基而不是两个，从而导致不同的反应机制。这些酶是巴豆酸酶(crotonase)超家族的成员(WongBJ和GerltJA(2004)Evolutionoffunctioninthecrotonasesuperfamily：(3S)-methylglutaconyl-CoAhydratasefromPseudomonasputida.Biochemistry43(16)：4646-4654)，并综述于(HamedRB等人(2008)Mechanismsandstructuresofcrotonasesuperfamilyenzymes--hownaturecontrolsenolateandoxyanionreactivity.CellMolLifeSci65(16)：2507-2527)中。在大肠杆菌中表达、纯化和表征了该重组酶。通过ESI-MS确定10-His标记多肽的表观分子量为32.251kDa。随后在对酶进行表征之前去除10-His标签(Wong和Gerlt，2004)。在一个实施方案中，甲基戊烯二酰辅酶A水合酶由获自假单胞菌属物种的一种或多种核酸分子编码。在另一个实施方案中，甲基戊烯二酰辅酶A水合酶由获自恶臭假单胞菌的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方案中，编码甲基戊烯二酰辅酶A水合酶的一种或多种核酸分子是liuC，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码甲基戊烯二酰辅酶A水合酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：125中列出的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码甲基戊烯二酰辅酶A水合酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：124中列出的核酸序列编码。甲基巴豆酰辅酶A羧化酶(EC6.4.1.4)本公开描述了可以催化以下反应的酶：该酶活性与3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶复合物有关。该酶是含有生物素的生物素依赖性羧化酶，其参与铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)PAO1的L-亮氨酸(和异戊酸)降解途径。该途径也是无环萜烯利用途径(香茅醇降解和顺式-香叶辅酶A降解途径)的最后阶段。该酶不在以香茅醇或香茅酸生长的细胞中表达，但在以异戊酸生长的细胞中表达。基因liuB和liuD编码3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶的两个亚基。这些亚基编码于该生物体的liuRABCDE基因簇中(HoschleB等人(2005)Methylcrotonyl-CoAandgeranyl-CoAcarboxylasesareinvolvedinleucine/isovalerateutilization(Liu)andacyclicterpeneutilization(Atu),andareencodedbyliuB/liuDandatuC/atuF,inPseudomonasaeruginosa.Microbiology151(Pt11)：3649-3656；Forster-FrommeK和JendrossekD(2010).Catabolismofcitronellolandrelatedacyclicterpenoidsinpseudomonads.ApplMicrobiolBiotechnol87(3)：859-869)。通过亲和素亲和层析从细胞提取物中纯化该酶，并对SDS凝胶分离的亚基进行胰蛋白酶指纹分析和ESI-MS，使得可以鉴定其相应的基因(Hoschle等人，2005)。更早的工作中表征了香茅醇假单胞菌(Pseudomonascitronellolis)的3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶(HectorML和FallRR(1976)Multipleacyl-coenzymeAcarboxylasesinPseudomonascitronellolis.Biochemistry15(16)：3465-3472；FallRR和HectorML(1977)Acyl-coenzymeAcarboxylases.Homologous3-methylcrotonyl-CoAandgeranyl-CoAcarboxylasesfromPseudomonascitronellolis.Biochemistry16(18)：4000-4005；FallRR(1981)3-Methylcrotonyl-CoAandgeranyl-CoAcarboxylasesfromPseudomonascitronellolis.MethodsEnzymol71PtC：791-799)。在一个实施方案中，甲基巴豆酰辅酶A羧化酶由获自假单胞菌属物种的一种或多种核酸分子编码。在另一个实施方案中，甲基巴豆酰辅酶A羧化酶由获自铜绿假单胞菌的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方案中，编码甲基巴豆酰辅酶A羧化酶的一种或多种核酸分子选自liuB和/或liuD，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码甲基巴豆酰辅酶A羧化酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：127和129的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码甲基巴豆酰辅酶A羧化酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：126和128的核酸序列编码。甲基巴豆酰辅酶A水合酶(EC4.2.1.17)本公开描述了可以催化以下反应的酶：示例性酶是3-酮酰辅酶A硫解酶。其通过β-氧化循环参与脂肪酸的降解。其对底物具有广泛的链长特异性，尽管其对中链底物表现出最高的活性。其是多酶复合物的一部分，由fadA基因编码(YangSY等人(1990)NucleotidesequenceofthefadAgene.Primarystructureof3-ketoacyl-coenzymeAthiolasefromEscherichiacoliandthestructuralorganizationofthefadABoperon.JBiolChem265(18)：10424-10429；http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7024730；BinstockJF和SchulzH(1981)FattyacidoxidationcomplexfromEscherichiacoli.MethodsEnzymol71PtC：403-11)。3-酮酰辅酶A硫解酶也可以称为乙酰辅酶AC-酰基转移酶、β-酮硫解酶、乙酰辅酶A酰基转移酶和酰基辅酶A：乙酰辅酶AC-酰基转移酶。另一种示例性酶是烯酰辅酶A水合酶。α亚基有四种与之相关的酶活性。其是多酶复合物的一部分。其中两种活性，烯酰辅酶A水合酶(EC4.2.1.17)和3-OH酰基辅酶A差向异构酶(EC5.1.2.3)由相同的N末端活性位点进行(YangSY和ElzingaM(1993)AssociationofbothenoylcoenzymeAhydrataseand3-hydroxyacylcoenzymeAepimerasewithanactivesiteintheamino-terminaldomainofthemultifunctionalfattyacidoxidationproteinfromEscherichiacoli.JBiolChem268(9)：6588-6592)。在一个实施方案中，甲基巴豆酰辅酶A水合酶是3-酮酰辅酶A硫解酶。在另一个实施方案中，甲基巴豆酰辅酶A水合酶由获自大肠杆菌的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方案中，编码甲基巴豆酰辅酶A水合酶的一种或多种核酸分子是fadA，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码甲基巴豆酰辅酶A水合酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：131中列出的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码甲基巴豆酰辅酶A水合酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：130中列出的核酸序列编码。在一个实施方案中，甲基巴豆酰辅酶A水合酶是烯酰辅酶A水合酶。在另一个实施方案中，甲基巴豆酰辅酶A水合酶由获自大肠杆菌的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方案中，编码甲基巴豆酰辅酶A水合酶的一种或多种核酸分子是fadB，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码甲基巴豆酰辅酶A水合酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：133中列出的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码甲基巴豆酰辅酶A水合酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：132中列出的核酸序列编码。3-羟基-异戊酰辅酶A硫酯酶(EC3.1.2.-)本公开描述了可以催化以下反应的酶：酰基辅酶A H2O→羧酸 辅酶A H 示例性的酰基辅酶A硫酯酶是TesB。硫酯酶II(TesB)是大肠杆菌中存在的多种硫酯酶之一。该酶具有相对广泛的底物特异性，其裂解中链和长链酰基辅酶A底物；测试的最好底物是3,5-十四二烯酰辅酶A(NieL等人(2008)Anovelparadigmoffattyacidbeta-oxidationexemplifiedbythethioesterase-dependentpartialdegradationofconjugatedlinoleicacidthatfullysupportsgrowthofEscherichiacoli.Biochemistry47(36)：9618-9626)。硫酯酶II是支持以油酸或共轭亚油酸为唯一碳源生长的硫酯酶之一(Nie等人，2008)。已以的分辨率解析了该酶的晶体结构。预测D204残基位于活性位点中；突变体的动力学分析证实了其重要性(LiJ等人(2000)CrystalstructureoftheEscherichiacolithioesteraseII,ahomologofthehumanNefbindingenzyme.NatStructBiol7(7)：555-559)。缺乏或过度生产tesB的株不具有明显的缺陷(NarasimhanML等人(1986)GeneticandbiochemicalcharacterizationofanEscherichiacoliK-12mutantdeficientinacyl-coenzymeAthioesteraseII.JBacteriol165(3)：911-917；NaggertJ等人(1991)Cloning,sequencing,andcharacterizationofEscherichiacolithioesteraseII.JBiolChem266(17)：11044-11050)。TesB的过量生产减轻了在甘油饥饿时积累的长链酰基-ACP分子对脂肪酸合成的抑制(JiangP和CronanJE(1994)InhibitionoffattyacidsynthesisinEscherichiacoliintheabsenceofphospholipidsynthesisandreleaseofinhibitionbythioesteraseaction.JBacteriol176(10)：2814-2821)。在一个实施方案中，3-羟基-异戊酰辅酶A硫酯酶由获自大肠杆菌的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方案中，编码3-羟基-异戊酰辅酶A硫酯酶的一种或多种核酸分子是tesB，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码3-羟基-异戊酰辅酶A硫酯酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：135中列出的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码3-羟基-异戊酰辅酶A硫酯酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：134中列出的核酸序列编码。甲羟戊酸-3-激酶(EC2.7.1.-)本公开描述了可以催化以下反应的酶：(R)-甲羟戊酸 ATP→(R)-甲羟戊酸3-磷酸 ADP H 甲羟戊酸-3-激酶也可以称为(R)-MVA3-磷酸转移酶或3-羟基异戊酸(3HIV)激酶。尚未报道来自嗜酸热原体(Thermoplasmaacidophilum)的这种酶的亚基结构。认为来自嗜热古菌嗜酸热原体的甲羟戊酸-3-激酶参与了古细菌中发现的甲羟戊酸途径的变体(AzamiY等人(2014)(R)-Mevalonate3-PhosphateIsanIntermediateoftheMevalonatePathwayinThermoplasmaacidophilum.JBiolChem289(23)：15957-15967；http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24914732；VinokurJM等人(2014)EvidenceofaNovelMevalonatePathwayinArchaea.Biochemistry53(25)：4161-4168)。在大肠杆菌中表达、纯化和表征了重组的His标记的酶。尽管其与二磷酸甲羟戊酸脱羧酶具有同源性，但其表现为无脱羧酶活性(Azami等人，2014；Vinokur等人，2014)。该酶显示出弱的磷酸甲羟戊酸激酶活性，生产少量的(R)-甲羟戊酸二磷酸(Azami等人，2014)。其不具有甲羟戊酸-5-激酶活性(Vinokur等人，2014)。在一个实施方案中，3HIV激酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自热原体属物种(Thermoplasmasp.)和嗜酸古菌属物种(Picrophilussp.)。在另一个实施方案中，3HIV激酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自嗜酸热原体和托氏嗜酸古菌(Picrophilustorridus)。在一些实施方案中，编码3HIV激酶的一种或多种核酸分子是TA1305和/或PTO1356，或其同源物。在一些实施方案中，TA1305包含L200E突变。在一个进一步的实施方案中，编码3HIV激酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：113、115和117的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码3HIV激酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：112、114和116的核酸序列编码。甲羟戊酸二磷酸脱羧酶(EC4.1.1.-)本公开描述了可以催化以下反应的酶：(R)-甲羟戊酸二磷酸 ATP→异戊烯二磷酸 CO2 ADP 磷酸3-膦氧基异戊酸→CO2 异丁烯3-羟基异戊酸→CO2 异丁烯甲羟戊酸二磷酸脱羧酶也可以称为焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶(pyrophosphomevalonatedecarboxylase)、甲羟戊酸-5-焦磷酸脱羧酶、焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶(pyrophosphomevalonicaciddecarboxylase)、5-焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶、甲羟戊酸5-二磷酸脱羧酶和ATP：(R)-5-二磷酸甲羟戊酸羧基裂解酶(脱水)、3-膦氧基异戊酸脱羧酶、3-羟基异戊酸-3-磷酸脱羧酶、3HIV-3-磷酸脱羧酶、3-羟基异戊酸脱羧酶和3HIV脱羧酶。该酶通过ATP依赖性脱羧作用将甲羟戊酸5-二磷酸(MVAPP)转化为异戊烯二磷酸(IPP)。该酶的两种底物是ATP和甲羟戊酸5-二磷酸，而其四种产物是ADP、磷酸、异戊烯二磷酸和CO2。甲羟戊酸二磷酸脱羧酶催化甲羟戊酸途径的最后一步。甲羟戊酸途径负责由乙酸生物合成类异戊二烯。该途径通过合成甾醇类异戊二烯(如胆固醇)和非甾醇类异戊二烯(如多萜醇、血红素A、tRNA异戊烯基转移酶和泛醌)，在多个细胞过程中发挥关键作用。该酶属于裂解酶家族，具体为羧基裂解酶，其裂解碳-碳键。甲羟戊酸二磷酸脱羧酶识别并结合两种底物：ATP和甲羟戊酸5-二磷酸。结合后，该酶进行三类反应，其可以分为两个主要阶段。首先，发生磷酸化。这产生了一种反应性中间体，其在第二阶段进行协同脱磷酸和脱羧。在一个实施方案中，催化3-膦氧基异戊酸→CO2 异丁烯反应的酶是3HIV-3-磷酸脱羧酶。在另一个实施方案中，3HIV-3-磷酸脱羧酶由获自链球菌属物种的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方案中，所述微生物选自缓症链球菌(Streptococcusmitis)和/或戈登氏链球菌(Streptococcusgordonii)。在一些实施方案中，编码3HIV-3-磷酸脱羧酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：119和121的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码3HIV-3-磷酸脱羧酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：118和120的核酸序列编码。在一个实施方案中，催化反应3-羟基异戊酸→CO2 异丁烯的酶是3HIV脱羧酶。在另一个实施方案中，3HIV脱羧酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自链球菌属物种、热原体属物种和嗜酸古菌属物种。在另一个实施方案中，3HIV脱羧酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自戈登氏链球菌、嗜酸热原体和托氏嗜酸古菌(Picrophilustorridus)。在一些实施方案中，编码3HIV脱羧酶的一种或多种核酸分子包括mvaD、TA1305和/或PTO1356，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码3HIV脱羧酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：113、117和121的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码3HIV脱羧酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：112、116和120的核酸序列编码。转酮醇酶(EC2.2.1.1)本公开描述了可以催化以下反应的酶：转酮醇酶催化酮醇基团在几个供体和受体底物之间的可逆转移。该关键酶是糖酵解和磷酸戊糖途径之间的可逆联系。该酶参与戊糖的分解代谢、D-核糖5-磷酸的形成以及D-赤藓糖4-磷酸(芳香族氨基酸和PLP的前体)的提供。大肠杆菌含有TktA和TktB两种转酮醇酶同工酶。TktA负责主要的转酮醇酶活性。除了其在中心碳代谢中的功能之外，转酮醇酶在染色体结构中也表现出具有意想不到的作用；tktA突变体影响染色体拓扑。已解析了与供体和受体底物复合的TktA的晶体结构，阐明了转酮醇酶的反应机制和作用方式。已提出了使用量子力学/分子力学方法的转酮醇酶活性计算模型，定义了硫胺素二磷酸活化的新途径。转酮醇酶I(TktA)是同源二聚体。已研究了TktA野生型和活性位点突变体的尿素变性途径，并确定了温度和pH对转酮醇酶的结构、稳定性、聚集和活性的影响。已研究了TktA的受体特异性。TktA的丰度受SOS诱导剂和诱变剂7-甲氧基-2-硝基萘[2,1-b]呋喃(R7000)的影响。tktA在进入稳定期期间受到负调节。RpoS的影响可能是间接的，并且可能由其本身受RpoS直接调节的中间调节因子介导。尚未明确确定转酮醇酶II(TktB)的亚基结构。TktB的过度生产抑制tktA突变表型。在苯丙氨酸存在下，tyrR突变体中tktB的表达增加。tktB表达在稳定期增加，并受RpoS和ppGpp的正调控。在有氧而不是厌氧生长条件下，渗透应激期间TktB蛋白的水平增加。TktB表现出与降解体有关，并可能将碳代谢与复制联系起来。tktA和tktB的表达是互补的，导致在整个生长过程中转酮醇酶表达水平大致恒定。在一些实施方案中，转酮醇酶由与来自大肠杆菌的tktA具有至少70％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个进一步的实施方案中，转酮醇酶由与来自大肠杆菌的tktA具有至少80％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个仍进一步的实施方案中，转酮醇酶由与来自大肠杆菌的tktA具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，转酮醇酶是来自大肠杆菌的tktA。在一些实施方案中，转酮醇酶由与来自大肠杆菌的tktB具有至少70％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个进一步的实施方案中，转酮醇酶由与来自大肠杆菌的tktB具有至少80％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个仍进一步的实施方案中，转酮醇酶由与来自大肠杆菌的tktB具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，转酮醇酶是来自大肠杆菌的tktB。在一些实施方案中，编码转酮醇酶的一种或多种核酸分子是tktA，或其同源物。在一些实施方案中，编码转酮醇酶的一种或多种核酸分子是tktB，或其同源物。在另一个实施方案中，编码转酮醇酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：148和150的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码转酮醇酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：147和149的核酸序列编码。转醛醇酶(EC2.2.1.2)本公开描述了可以催化以下反应的酶：转醛醇酶也可以称为二羟基丙酮转移酶；二羟基丙酮合酶；甲醛转酮醇酶。转醛醇酶B是磷酸戊糖途径非氧化分支的酶。转醛醇酶与转酮醇酶一起，在磷酸戊糖途径和糖酵解之间建立可逆的联系。其催化甘油醛-3-磷酸和景天庚酮糖-7-磷酸互变为果糖-6-磷酸和赤藓糖-4-磷酸。已在实验和理论上解决了该反应的可逆性和通过磷酸戊糖途径的碳流。大肠杆菌中有两种密切相关的转醛醇酶，由talA和talB编码。只有转醛醇酶B已被生物化学表征。TalB在溶液和晶体结构中是二聚体。R300残基的突变导致催化活性单体的形成。通过定点诱变鉴定了对催化重要的活性位点残基。已确定了转醛醇酶B的晶体结构，证实了在活性位点存在席夫碱中间体，并导致了建议的反应机制。talB无效突变体在以葡萄糖为碳源的基础介质上不具有生长缺陷。在一些实施方案中，转醛醇酶由与来自大肠杆菌的talA或talB具有至少70％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个进一步的实施方案中，转醛醇酶由与来自大肠杆菌的talA或talB具有至少80％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个仍进一步的实施方案中，转醛醇酶由与来自大肠杆菌的talA或talB具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，转醛醇酶是来自大肠杆菌的talA。在仍进一步的实施方案中，转醛醇酶是来自大肠杆菌的talB。在一些实施方案中，编码转醛醇酶的一种或多种核酸分子是talA，或其同源物。在一些实施方案中，编码转醛醇酶的一种或多种核酸分子是talB，或其同源物。在另一个实施方案中，编码转醛醇酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：152和154的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码转醛醇酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：151和153的核酸序列编码。核糖-5-磷酸异构酶(EC5.3.1.6)本公开描述了可以催化以下反应的酶：核糖-5-磷酸异构酶也可以称为磷酸戊糖异构酶；磷酸核糖异构酶；核糖磷酸异构酶；5-磷酸核糖异构酶；D-核糖5-磷酸异构酶；D-核糖-5-磷酸酮醇异构酶。在大肠杆菌中存在两种物理上和遗传上不同的核糖-5-磷酸异构酶。组成型核糖-5-磷酸异构酶A(rpiA)通常占细胞中99％以上的核糖-5-磷酸异构酶活性，并在磷酸戊糖途径(非氧化分支)中发挥作用。如果其表达被诱导，诱导型核糖-5-磷酸异构酶B(rpiB)可以替代rpiA的功能。两种酶之间没有序列相似性。已解析了RpiA的晶体结构，并预测了活性位点残基和酸碱催化机制。rpiA突变体需要核糖以生长。在一些实施方案中，核糖-5-磷酸异构酶由与来自大肠杆菌的rpiA具有至少70％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个进一步的实施方案中，核糖-5-磷酸异构酶由与来自大肠杆菌的rpiA具有至少80％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个仍进一步的实施方案中，核糖-5-磷酸异构酶由与来自大肠杆菌的rpiA具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，核糖-5-磷酸异构酶是来自大肠杆菌的rpiA。在一些实施方案中，编码核糖-5-磷酸异构酶的一种或多种核酸分子是rpiA，或其同源物。在另一个实施方案中，编码核糖-5-磷酸异构酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：156中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码核糖-5-磷酸异构酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：155中列出的核酸序列编码。核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶(EC5.1.3.1)本公开描述了可以催化以下反应的酶：核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶也可以称为核酮糖-磷酸3-差向异构酶；磷酸核酮糖差向异构酶；赤藓糖-4-磷酸异构酶；磷酸酮戊糖3-差向异构酶；木酮糖磷酸3-差向异构酶；磷酸酮戊糖差向异构酶；D-核酮糖磷酸-3-差向异构酶；D-核酮糖5-磷酸差向异构酶；D-核酮糖-5-P3-差向异构酶；D-木酮糖-5-磷酸3-差向异构酶；戊糖-5-磷酸3-差向异构酶。核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶(Rpe)是磷酸戊糖途径非氧化分支的酶。Rpe的活性需要亚铁，并且由于芬顿化学(Fentonchemistry)而容易受到H2O2的攻击而损坏。Mn2 、Co2 和Zn2 可以不同程度地取代Fe2 ，并且含有这些替代阳离子的Rpe不易受到H2O2的攻击。诱导锰转运蛋白可以保护Rpe免受H2O2的损害。在一些实施方案中，核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶由与来自大肠杆菌的rpe具有至少70％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个进一步的实施方案中，核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶由与来自大肠杆菌的rpe具有至少80％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个仍进一步的实施方案中，核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶由与来自大肠杆菌的rpe具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶是来自大肠杆菌的rpe。在一些实施方案中，编码核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶的一种或多种核酸分子是rpe，或其同源物。在另一个实施方案中，编码核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：158中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：157中列出的核酸序列编码。果糖6-磷酸磷酸酮醇酶(Fpk，EC4.1.2.22)本公开描述了可以催化以下反应的酶：β-D-呋喃果糖6-磷酸转化为D-赤藓糖4-磷酸和乙酰磷酸的磷酸酮醇酶反应是双歧杆菌(Bifidobacterium)旁路中的关键反应之一。有证据表明双歧杆菌中存在两种不同的F6P-磷酸酮醇酶。一种仅对F6P具有特异性，而另一种能够利用F6P和D-木酮糖5-磷酸(EC：4.1.2.9)，该反应在双歧杆菌旁路中随后出现。由xfp基因编码的酶最初发现于动物双歧杆菌乳酸亚种(Bifidobacteriumanimalislactis)中，其是双特异性酶。也从肠系膜明串珠菌(Leuconostocmesenteroides)(LEUM_1961)中纯化了磷酸酮醇酶。在一些实施方案中，具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶由与选自以下的具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：齿双歧杆菌(Bifidobacteriumdentium)BDP_1006、乳双歧杆菌(Bifidobacteriumlactis)xfp、类植物乳杆菌(Lactobacillusparaplantarum)xpkA和短双歧杆菌(Bifidobacteriumbreve)xfp。在一个优选的实施方案中，具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶选自齿双歧杆菌BDP_1006、乳双歧杆菌xfp、类植物乳杆菌xpkA和短双歧杆菌xfp。在另一个实施方案中，编码所述果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：212、214、216和218的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码所述果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：211、213、215和217的核酸序列编码。磷酸乙酰转移酶(EC2.3.1.8)本公开描述了可以催化以下反应的酶：磷酸乙酰转移酶(Pta)催化乙酰辅酶A和乙酰磷酸之间的可逆转化，这是乙酸代谢中的一个步骤。丙酮酸和磷酸烯醇丙酮酸都在乙酰磷酸合成方向上激活该酶，并在乙酰辅酶A合成方向上抑制该酶。从乙酰辅酶AI途径形成乙酸一直是代谢工程的目标，以减少流向乙酸的流并增加商业所需终产物的产量。还使用系统生物学方法(如代谢建模和流平衡分析)对其进行了研究。Pta由三个结构域组成；磷酸乙酰转移酶活性只需要C-末端结构域。N-末端结构域参与天然四级结构的稳定和代谢调节。Pta可能能够利用乙酰辅酶A和丙酰辅酶A。ackpta双突变体具有降低的来自L-苏氨酸的丙酸水平，表明该酶是将L-苏氨酸代谢为丙酸的厌氧途径的一部分。pta突变体不能以乙酸作为唯一的碳源生长。pta和ptaackA突变体在葡萄糖饥饿中存活的能力均受损。pta突变体的生长缺陷表现为由于乙酰辅酶A的流的扰动。pta突变体在微需氧条件下以葡萄糖作为碳源生长时生产大量乳酸。最近已彻底研究了pta突变对代谢、酶活性和基因表达的影响。pta和recBC突变体被合成地生长抑制。以乙酸生长和低pH条件下生长降低Pta的水平。pta属于CreBC调节子。FNR对pta表达具有轻微的积极影响。测量了pta-ackA的生长速率依赖性表达模式。已从丙酮丁醇梭菌中克隆编码该酶的pta基因，并在大肠杆菌中进行测序和表达。该基因与ackA基因相邻，ackA基因编码催化第二步的酶——乙酸激酶。对来自含有亚克隆的大肠杆菌和丙酮丁醇梭菌的细胞提取物进行的酶活性测定表明活性升高。当生物体达到溶剂形成阶段时，该酶表现出比活性的降低。也已从以下之中鉴定或测量了具有磷酸乙酰转移酶活性或磷酸乙酰转移酶基因的酶：大肠杆菌(eutD、pta)、抑云玫瑰变色菌(Roseovariusnubinhibens)ISM、克氏梭菌(Clostridiumkluyveri)、莱因衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)(PAT2)、Dasytricharuminantium、Pelobacteracetylenicus、Gottschalkiaacidurici、旧金山乳酸菌(Lactobacillussanfranciscensis)、脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)NKNIS、氧化还原真杆菌(Eubacteriumoxidoreducens)G41、肺炎支原体(Mycoplasmapneumoniae)M129、海栖热袍菌(Thermotogamaritima)、Moorellathermoacetica、Methanosarcinathermophile、丙酸梭菌(Clostridiumpropionicum)和具核梭杆菌(Fusobacteriumnucleatum)。在一些实施方案中，具有磷酸乙酰转移酶活性的酶由与选自以下的具有磷酸乙酰转移酶活性的酶具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌pta和丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutylicum)pta。在一个优选的实施方案中，具有磷酸乙酰转移酶活性的酶选自大肠杆菌pta和丙酮丁醇梭菌pta。在另一个实施方案中，编码磷酸乙酰转移酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：220和222的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码磷酸乙酰转移酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：219和221的核酸序列编码。葡萄糖-6-磷酸1-脱氢酶(EC1.1.1.49)本公开描述了可以催化以下反应的酶：葡萄糖-6-磷酸1-脱氢酶也可以称为葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(NADP )；NADP-葡萄糖-6-磷酸脱氢酶；中间发酵(Zwischenferment)；D-葡萄糖6-磷酸脱氢酶；葡萄糖6-磷酸脱氢酶(NADP)；NADP依赖性葡萄糖6-磷酸脱氢酶；6-磷酸葡萄糖脱氢酶；Entner-Doudoroff酶；G6PDH；GPD；葡萄糖-6-磷酸脱氢酶。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)是磷酸戊糖途径的第一种酶，提供合成代谢所需的大部分NADPH。大肠杆菌G6PDH显示出对NADP 的强烈偏好，而不是NAD 。使用分子模拟、定点突变体的动力学表征和系统发育分析，研究了这种偏好的结构基础。使用GC-MS和13C标记和2DNMR光谱，测量了通过中心碳代谢途径的代谢流。在不同生长条件下，在酶表达和活性水平上测量了对这些途径的调节。用生产NADH的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶取代天然的生产NADPH的酶，降低了野生型细胞的生长速度，同时增加了Δpgi突变体的生长速度。这表明由G6PDH生产NADH在体内是有益还是有害取决于上游Embden-Meyerhof通路的运行。除了在中心碳代谢中的作用之外，还发现G6PDH是具有氨基酸序列Asn-Asn-Trp-Asn-Asn(NNWNN)的线性肽的来源，其作为“细胞外死亡因子”(EDF)用于MazEF介导的细胞死亡。该肽通过增加毒素MazF和ChpBK的内切核糖核酸酶活性发挥作用。应激条件下的EDF产生是由于MazF在特定ACA位点切割zwfmRNA，生成无前导的截短的mRNA。EDF编码区相对于MazF切割位点的位置很重要，并且需要反式翻译系统(trans-translationsystem)。zwf是最一致的流-耦合(flux-coupled)基因之一，这些基因在扰动时的表达转换模式与其相应的流量值相关。zwf的表达在转录水平上受生长速率调节。G6PDH活性在快速生长的细胞中更高，并且与碳限制生长条件相比，在氮限制条件下更高。zwf是响应超氧化物应激的SoxRS调节子的一部分。已证明其他调节因子可以激活zwf的转录。接触亚碲酸盐激活zwf的转录，从而增加NADPH的合成。zwf无效突变不会显著影响生长速率。然而，中心碳代谢和代谢流发生了变化。pgizwf双突变体不能以葡萄糖作为唯一碳源生长。在葡萄糖存在下，其积累高水平的6-磷酸葡萄糖而抑制果糖-1,6-双磷酸酶I的活性。缺失zwf降低大肠杆菌JM109的有机溶剂耐受性。在一些实施方案中，生产MEG或乙醇酸、或MEG和一种或多种联产品的重组微生物在编码葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，以防止葡萄糖-6-磷酸通过磷酸戊糖途径的氧化分支的流，而是通过磷酸戊糖途径的非氧化分支分流葡萄糖-6-磷酸，以生产D-核糖-5-磷酸中间体。6-磷酸葡萄糖酸内酯酶(EC3.1.1.31)本公开描述了可以催化以下反应的酶：6-磷酸D-葡萄糖酸-1,5-内酯 H2O→D-葡萄糖酸6-磷酸 H 6-磷酸葡萄糖酸内酯酶也可以称为磷酸葡萄糖酸内酯酶；6-PGL。6-磷酸葡萄糖酸内酯酶是氧化磷酸戊糖途径的酶。pgl突变株以葡萄糖作为唯一碳源生长仅比野生型稍慢。以葡萄糖生长可能是由于6-磷酸D-葡萄糖酸-1,5-内酯的非酶水解或旁路途径，其涉及去磷酸化和葡萄糖酸内酯的输出，水解为葡萄糖酸，随后是葡萄糖酸的重新输入和磷酸化。当以麦芽糖培养介质生长时，缺乏Pgl活性的株在碘处理后变成蓝色。可以通过来自恶臭假单胞菌的pgl基因的表达来补偿pgl缺失株的表型，尽管这两个基因之间没有可检测到的相似性。用于生产核黄素的大肠杆菌代谢工程策略包括过表达pgl，导致核黄素滴度增加。pgl是在大肠杆菌B株BL21中缺失的基因组区域的一部分，但存在于K-12株MG1655中。在一些实施方案中，生产MEG或乙醇酸、或MEG和一种或多种联产品的重组微生物在编码6-磷酸葡萄糖酸内酯酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，以防止葡萄糖-6-磷酸通过磷酸戊糖途径的氧化分支的流，而是通过磷酸戊糖途径的非氧化分支分流葡萄糖-6-磷酸，以生产D-核糖-5-磷酸中间体。6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶，脱羧(EC1.1.1.44)本公开描述了可以催化以下反应的酶：D-葡萄糖酸6-磷酸 NADP →D-核酮糖5-磷酸 CO2 NADPH6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6-phosphogluconatedehydrogenase)也可以称为磷酸葡萄糖酸脱氢酶(NADP 依赖性，脱羧)；磷酸葡萄糖酸脱氢酶；6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6-phosphogluconicdehydrogenase)；6-磷酸葡萄糖酸羧化酶；6-磷酸-D-葡萄糖酸脱氢酶；甘油醛3-磷酸脱氢酶。6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是磷酸戊糖途径氧化分支的酶。已解析了该酶与底物和共底物化合物复合的三种晶体结构。结合NADP 可以诱导该酶的构象变化。已经提出了催化机制。gnd是大肠杆菌种群中高度多态性的基因，可能是由于株间转移和重组所致。这可能是因为其靠近决定O抗原结构的rfb区。6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的表达受生长速率调节。大部分生长速率依赖性的Gnd水平增加是由于转录增加，导致更高的mRNA水平。转录后调控涉及gndmRNA密码子67和78之间的二级结构元件。该区可能通过将翻译起始区隔离到mRNA二级结构中而发挥作用，从而降低翻译起始的效率。然而，显然尚未确定这种调节机制的效应子。truA(hisT)突变体通过转录后调控降低生长速率依赖性的Gnd表达增加。在酸性条件下生长上调gnd的表达。gnd是最一致的流-耦合基因(FCG)之一，这些基因在扰动时的表达转换模式与其相应的流量值相关。为启动子区域中的缺失突变选择的某些生长条件导致gnd转录增加和酶活性增加。eddgnd双突变体不能以葡萄糖酸生长。gnd中的无效突变不会显著改变生长速率。然而，细胞代谢和代谢流发生了变化；以葡萄糖或甘油生长的过程中琥珀酸产量增加。与野生型相比，gnd缺失突变体在以甘油厌氧生长期间表现出增强的乙醇和H2产量，而在不同的高度工程化的株中，过表达gnd增加乙醇和H2的产量。在一些实施方案中，生产MEG或乙醇酸、或MEG和一种或多种联产品的重组微生物在编码6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，以防止葡萄糖-6-磷酸通过磷酸戊糖途径的氧化分支的流，而是通过磷酸戊糖途径的非氧化分支分流葡萄糖-6-磷酸，以生产D-核糖-5-磷酸中间体。甘油醛3-磷酸脱氢酶，磷酸化(EC1.2.1.12)本公开描述了可以催化以下反应的酶：甘油醛3-磷酸脱氢酶也可以称为甘油醛-3-磷酸脱氢酶(磷酸化)；磷酸丙糖脱氢酶；脱氢酶，磷酸甘油醛；磷酸甘油醛脱氢酶；3-磷酸甘油醛脱氢酶；NAD 依赖性甘油醛磷酸脱氢酶；甘油醛磷酸脱氢酶(NAD )；甘油醛-3-磷酸脱氢酶(NAD )；NADH-甘油醛磷酸脱氢酶；甘油醛-3-P-脱氢酶。在大肠杆菌糖酵解和糖异生过程中，在NAD 和磷酸存在下，甘油醛3-磷酸脱氢酶A催化D-甘油醛-3-磷酸可逆氧化磷酸化为1,3-双磷酸-D-甘油酸。该酶还存在于许多其他生物体中，其特性已得到广泛研究。大肠杆菌不寻常地具有由gapA和epd(gapB)编码的两种甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)活性。然而，gapA编码的酶具有高效的磷酸化的甘油醛-3-磷酸脱氢酶活性和低的磷酸化的赤藓糖4-磷酸脱氢酶活性，而epd编码的酶具有有效的非磷酸化的赤藓糖-4-磷酸脱氢酶活性和非常低的磷酸化的甘油醛-3-磷酸脱氢酶活性。GapA蛋白具有的序列与真核序列的相似度高于与嗜热细菌酶的相似度，并且通常高于与原核酶的相似度。糖酵解需要gapA产物，而不需要epd产物。这两种酶都可以参与吡哆醛5'-磷酸(PLP)的生产。对来自大肠杆菌K-10的gapA突变体的早期研究表明了其在糖酵解中的作用并证明了其一些催化特性。gapA突变体表现出生长缺陷，并且还表现出增加的聚集和裂解表型，这些表型可被高盐介质挽救。已研究了gapA基因表达的调节。fkpA、gapA和hslT基因的调节受慢性热应激条件下进化的影响。大肠杆菌序列含有几个在所有GAPDH中都保守且假定参与NAD 结合或催化机制的氨基酸。已以的分辨率确定了在NAD 存在下野生型酶的晶体结构，其与其他GAPDH的晶体结构相似。已以的分辨率解析了N313T突变体的晶体结构。已报道了其他几种有和没有结合的NAD ，以及处于半缩醛中间状态的大肠杆菌GAPDH的晶体结构。已使用定点诱变研究了负责NAD 辅因子立体特异性的分子因子。该酶是一种B-特异性脱氢酶，其催化pro-S氢的转移并以顺烟酰胺方向结合NAD(H)。已研究了在伴侣蛋白Tig存在下，变性的大肠杆菌GAPDH的重折叠的触发因素。ADP-核糖基化GAPDH是一些真菌和革兰氏阳性病原体以及大肠杆菌致病株中的分泌毒力因子。非致病性大肠杆菌不分泌GAPDH。证据表明大肠杆菌GAPDH也参与DNA修复。构建了一系列可诱导表达末端配对反义RNA的载体，以沉默宿主大肠杆菌K-12MG1655中的中心碳代谢。以93％的效率沉默gapA的载体导致了严重的生长抑制。已证明通过温度变化调节工程化大肠杆菌gapA的表达可以控制糖酵解。在一些实施方案中，生产MEG或乙醇酸、或MEG和一种或多种联产品的重组微生物在编码甘油醛3-磷酸脱氢酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，以防止甘油醛3-磷酸转化为1,3-二磷酸-D-甘油酸，而是允许甘油醛3-磷酸通过转酮醇酶转化为木酮糖-5-磷酸(同时将果糖-6-磷酸转化为赤藓糖-4-磷酸)，其可以进一步转化为非氧化磷酸戊糖途径中的中间体D-核糖5-磷酸，该中间体可以通过D-核糖5-磷酸醛缩酶转化为中间体乙醇醛和D-甘油醛3-磷酸(G3P)用于生产MEG或乙醇酸、或MEG和一种或多种联产品。戊糖磷酸醛缩酶戊糖-磷酸醛缩酶催化可逆的醛缩反应，将戊糖磷酸转化为甘油醛-3-磷酸和乙醇醛。在一些实施方案中，戊糖磷酸醛缩酶是D-核糖-5-磷酸醛缩酶(DERA)、D-核酮糖-5-磷酸醛缩酶或D-木酮糖-5-磷酸醛缩酶。在一些实施方案中，D-核糖-5-磷酸醛缩酶催化D-核糖-5-磷酸转化为乙醛和甘油醛-3-磷酸。在一些实施方案中，D-核酮糖-5-磷酸醛缩酶催化D-核酮糖-5-磷酸转化为乙醇醛和甘油醛-3-磷酸。在一些实施方案中，D-木酮糖-5-磷酸醛缩酶催化D-木酮糖-5-磷酸转化为乙醇醛和甘油醛-3-磷酸。在一些实施方案中，戊糖磷酸醛缩酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，戊糖磷酸醛缩酶来自热容芽孢杆菌。在一些实施方案中，大肠杆菌戊糖磷酸醛缩酶由包含以下的核酸序列编码：在一些实施方案中，大肠杆菌戊糖磷酸醛缩酶是包含以下的氨基酸序列：在一些实施方案中，大肠杆菌戊糖磷酸醛缩酶包含突变C47N，并由包含以下的核酸序列编码：在一些实施方案中，热容芽孢杆菌戊糖磷酸醛缩酶由与以下序列具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：在一些实施方案中，热容芽孢杆菌戊糖磷酸醛缩酶由cDNA优化序列编码，所述序列包含与以下序列具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的核酸序列：在一些实施方案中，大肠杆菌戊糖磷酸醛缩酶是与以下序列具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列：在一些实施方案中，大肠杆菌戊糖磷酸醛缩酶是包含C47N突变并包含以下的氨基酸序列：在一些实施方案中，热容芽孢杆菌戊糖磷酸醛缩酶是与以下序列具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列：在一些实施方案中，热容芽孢杆菌戊糖磷酸醛缩酶包含C37N突变，并由与以下序列具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的核酸序列编码：在一些实施方案中，热容芽孢杆菌戊糖磷酸醛缩酶包含C37N突变，并是与以下序列具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列：6-磷酸果糖激酶(EC2.7.1.11)磷酸果糖激酶(Pfk)在糖酵解过程中催化果糖-6-磷酸在C1碳上的磷酸化。大肠杆菌含有Pfk-1(pfkA)和Pfk-2(pfkB)两种Pfk同工酶，其不具有序列相似性。野生型大肠杆菌中90％以上的磷酸果糖激酶活性可以归因于Pfk-1。PfkA催化果糖-6-磷酸的磷酸化，是调节糖酵解途径的关键酶。该酶不能在体内催化逆反应。该酶显示出与底物果糖-6-磷酸的协同动力学，但与另一底物ATP不显示协同动力学。最近表明了PfkA还催化景天庚酮糖-7-磷酸的磷酸化，作为二磷酸景天庚酮糖旁路的一部分。已在有和没有激活剂和抑制剂的情况下解析了PfkA的晶体结构。基于序列相似性，预测PfkA是NAD 激酶。PfkB是糖激酶的核糖激酶家族的成员。与PfkA不同，PfkB不显示与果糖-6-磷酸的协同相互作用、PEP的抑制或ADP的激活。MgATP2-是该酶的真正底物。PfkB还可以使用塔格糖-6-磷酸作为底物。该反应是半乳糖醇分解代谢途径的一部分。已以的分辨率解析了MgATP抑制的四聚体形式的PfkB晶体结构。将此结构与PfkB与果糖-6-磷酸复合物的晶体结构进行比较，表明了果糖-6-磷酸结合和MgATP结合之间存在负相互作用。在一些实施方案中，生产MEG或乙醇酸、或MEG和一种或多种联产品的重组微生物在编码6-磷酸果糖激酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，以防止果糖-6-磷酸转化为1,6-二磷酸，而是允许通过6-磷酸果糖磷酸酮醇酶将果糖-6-磷酸转化为赤藓糖-4-磷酸和乙酰磷酸，并为磷酸戊糖途径的非氧化分支提供更多的赤藓糖-4-磷酸，以进一步产生D-核糖5-磷酸中间体，该中间体可被D-核糖5-磷酸醛缩酶转化为生产MEG或乙醇酸、或MEG和一种或多种联产品所需的中间体乙醛和D-甘油醛3-磷酸(G3P)。在一些实施方案中，6-磷酸果糖激酶是pfkA和/或pfkB。羟基丙酮酸脱羧酶、2-氧代戊二酸脱羧酶、2-酮酸脱羧酶(EC4.1.1.-)本公开描述了可以催化以下反应的酶：2-氧代戊二酸 辅酶A NAD →琥珀酰辅酶A CO2 NADH4-甲基-2-氧代戊酸 H →3-甲基丁醛 CO23-甲基-2-氧代丁酸 H →异丁醛 CO2羟基丙酮酸脱羧酶也可以称为羟基丙酮酸羧基裂解酶。2-氧代戊二酸脱羧酶也可以称为氧代戊二酸脱羧酶；α-酮戊二酸脱羧酶(alpha-ketoglutaratedecarboxylase，alpha-ketoglutaricdecarboxylase)；前-2-氧代戊二酸脱羧酶；2-氧代戊二酸羧基裂解酶。大肠杆菌SucA负责2-氧代戊二酸脱氢酶多酶复合物(OGDHC)的2-氧代戊二酸脱羧酶活性，该复合物催化2-氧代戊二酸(2-酮戊二酸)转化为琥珀酰辅酶A和CO2，并产生NADH。OGDHC是2-氧代酸脱氢酶家族的成员。该家族的成员含有三种酶组分的多个拷贝：2-氧代戊二酸脱羧酶(E1)、硫辛酰胺酰基转移酶(E2)和硫辛酰胺脱氢酶(E3)。在大多数革兰氏阳性细菌和线粒体中，E1组分是由两个亚基组成的异源二聚体，而在大多数(但不是全部)革兰氏阴性细菌中，其由单一类型的亚基组成。在这两种情况下，E1组分的多个拷贝以及E3组分的多个拷贝围绕具有八面体对称性的24个亚基的E2核心或具有二十面体对称性的60个亚基的E2核心(取决于复合物和物种)组装。在大肠杆菌中，丙酮酸脱氢酶和甘氨酸裂解多酶复合物共享E3组分。2-氧代戊二酸和丙酮酸脱氢酶复合物的E1和E2略有不同，将其指定为(o)和(p)以进行区分。大肠杆菌OGDHC含有12个单位的E1(o)组分2-氧代戊二酸脱羧酶，其需要硫胺素并由sucA编码，24个单位的E2(o)组分二氢硫辛基转琥珀酰酶，其由sucB编码，以及2个单位的E3组分硫胺脱氢酶，其由lpd编码。24个E2(o)单元形成复合物的八面体核心。其含有硫辛酰赖氨酸以及E1(o)和E3亚基二聚体的结合位点。电子冷冻断层扫描表明其灵活地连接至E2核心。在OGDHC反应循环中，SucA结合2-氧代戊二酸并使其脱羧，SucA是含有硫胺二磷酸辅因子的酶。已以的分辨率测定了缺乏N-末端77个残基的截短的apo形式的SucA的晶体结构。以的分辨率测定了具有硫胺二磷酸和Mg2 的holo形式的结构。截短的形式保留了脱羧酶活性，但没有与E2(o)组装成OGDH复合物。数据还表明存在AMP结合位点。证明了在OGDHC中通过与O2的副反应生成氧依赖性的硫胺自由基。对通过His260和His298饱和诱变制备的工程化SucA的研究表明，底物识别需要His260，但His298可以被类似大小的疏水残基替换。数据还表明E2(o)在特异性方面发挥作用。在早期工作中克隆和测序了sucA基因，并研究了sucABCD的调控。表明了sucAB和sucCD基因是相互必需的，任一对都足以生产琥珀酰辅酶A，但同时缺失sucAB和sucCD不能存活。α-酮异戊酸脱羧酶催化3-甲基-2-氧代丁酸脱羧为异丁醛。该酶对3-甲基-2-氧代丁酸具有高度特异性，但也对其他支链2-酮酸显示出活性(4-甲基-2-氧代戊酸，相对活性22.7％；(S)-3-甲基-2-氧代戊酸，16.7％，2-氧代-3-苯基丙酸，7.1％，以及4-(甲硫基)-2-氧代丁酸，5.8％)。该酶是同源四聚体，由已测序和克隆的kivd基因编码。推导出的蛋白质序列与由ipd基因(该基因因插入IS983元件而在L439位置中断)编码的乳酸乳球菌IL1403株蛋白质具有98.6％的同一性(在其前438个氨基酸上)。kivd基因与乳酸乳球菌MG1363和SK11株的测序基因组中的任何基因都没有任何同源性。对156株乳酸菌(乳球菌(Lactococcus)、乳杆菌(Lactobacillus)、明串珠菌(Leuconostoc))的Kivd活性检测研究表明，只有乳酸乳球菌的株具有该活性，即使在乳球菌株中，45株中也只有7株具有该活性。将来自乳酸乳球菌B1157株的同源蛋白质描述为支链α-酮酸脱羧酶。该蛋白质与Kivd具有89.8％的同一性，并且还具有对2-酮异戊酸的偏好。在一些实施方案中，具有2-酮酸脱羧酶活性的酶、具有羟基丙酮酸脱羧酶活性的酶或具有2-氧代戊二酸脱羧酶活性的酶将羟基丙酮酸转化为乙醇醛。在一些实施方案中，将羟基丙酮酸转化为乙醇醛的酶由与Kivd或SucA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有2-酮酸脱羧酶活性的酶是Kivd。在一些实施方案中，具有2-氧代戊二酸脱羧酶活性的酶是SucA。在一些实施方案中，编码具有2-氧代戊二酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子是sucA，或其同源物。在一些实施方案中，编码具有2-酮酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子是Kivd，或其同源物。在另一个实施方案中，编码具有2-酮酸脱羧酶活性的酶、具有羟基丙酮酸脱羧酶活性的酶或具有2-氧代戊二酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：224和226的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有2-酮酸脱羧酶活性的酶、具有羟基丙酮酸脱羧酶活性的酶或具有2-氧代戊二酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：223和225的核酸序列编码。2-氧代戊二酸还原酶、3-磷酸-羟基丙酮酸还原酶、3-磷酸甘油酸脱氢酶(EC1.1.1.-)本公开描述了可以催化以下反应的酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶也可以称为磷酸甘油酸脱氢酶(phosphoglyceratedehydrogenase)；PHGDH(基因名称)；D-3-磷酸甘油酸：NAD 氧化还原酶；α-磷酸甘油酸脱氢酶；3-磷酸甘油酸脱氢酶；D-3-磷酸甘油酸脱氢酶；甘油酸3-磷酸脱氢酶；甘油酸-1,3-磷酸脱氢酶；磷酸甘油酸氧化还原酶；磷酸甘油酸脱氢酶(phosphoglycericaciddehydrogenase)；SerA；3-磷酸甘油酸：NAD 2-氧化还原酶；SerA3PG脱氢酶；3PHP还原酶。3-磷酸甘油酸脱氢酶催化L-丝氨酸生物合成的第一个关键步。该酶受显示出协同作用的变构终产物抑制作用的调节。丝氨酸的抑制主要通过降低催化速度起作用，对底物的Km影响很小；因此，SerA被归类为V型变构酶。已广泛研究了丝氨酸变构和协同抑制的基础。在同源四聚体中占据四个丝氨酸结合位点中的两个导致85％的活性抑制。丝氨酸的进一步结合显示出负协同性。磷酸能够减少对丝氨酸结合的位点协同效应；该效应主要是由于存在固有结合的NADH。Trp139Gly突变导致同型二聚酶在丝氨酸结合和变构抑制方面失去协同作用。效应子结合位点内残基的定点诱变、亚基之间的调节界面和灵活的铰链区支持一个模型，该模型中相邻结构域的移动参与抑制酶活性。瞬时动力学分析表明，抑制催化活性的协同作用是由于丝氨酸结合引起的构象变化。缺少调节结构域的酶不再受丝氨酸抑制，但其他动力学参数保持不变。杂合四聚体提供了对变构抑制机制的进一步了解。定点诱变已允许鉴定活性位点内有助于底物结合和催化的残基。底物和核苷酸结合结构域之间铰链区的突变影响酶的kcat；某些突变使丝氨酸结合和催化抑制解耦合。广泛的定点诱变和结构研究有助于详细了解变构调节、协同性和催化活性之间的相互作用。停流动力学分析(stopped-flowkineticanalysis)提供了对催化途径的进一步了解，表明两个催化方向的限速步骤都是酶的构象变化。丝氨酸结合表现为导致酶、辅酶、底物和效应子之间形成无活性-端(dead-end)四元复合物，消除了底物结合后的构象变化。该酶还具有α-酮戊二酸还原酶活性，生成2-羟基戊二酸。虽然该反应的代谢作用尚不清楚，但认为其可能在调节丝氨酸生物合成和将NADH再循环回NAD 方面发挥作用，尤其是在厌氧过程中。已解析了野生型酶和许多点突变体的晶体结构。该结构表明该同源四聚体的每个亚基由三个不同的结构域组成，一个核苷酸结合结构域、一个底物结合结构域和一个调节/丝氨酸结合结构域。serA是以甘油基础介质生长所必需的；加入丝氨酸可以挽救生长缺陷。在一些实施方案中，具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶可以是具有3-磷酸-羟基丙酮酸还原酶活性的酶或具有2-氧代戊二酸还原酶活性的酶。在一些实施方案中，具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶、具有3-磷酸-羟基丙酮酸还原酶活性的酶或具有2-氧代戊二酸还原酶活性的酶催化甘油酸3-磷酸转化为3-磷酸羟基丙酮酸。在一些实施方案中，具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶、具有3-磷酸-羟基丙酮酸还原酶活性的酶或具有2-氧代戊二酸还原酶活性的酶由与serA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性、或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶、具有3-磷酸-羟基丙酮酸还原酶活性的酶或具有2-氧代戊二酸还原酶活性的酶是serA。在一些实施方案中，编码具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子是serA，或其同源物。在另一个实施方案中，编码具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶、具有3-磷酸-羟基丙酮酸还原酶活性的酶或具有2-氧代戊二酸还原酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：228中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶、具有3-磷酸-羟基丙酮酸还原酶活性的酶或具有2-氧代戊二酸还原酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：227中列出的核酸序列编码。3-磷酸丝氨酸转氨酶、丝氨酸转氨酶、L-丝氨酸转氨酶(EC2.6.1.52)本公开描述了可以催化以下反应的酶：3-磷酸丝氨酸转氨酶(3-phosphoserineaminotransferase)也可以称为磷酸丝氨酸转氨酶(phosphoserinetransaminase)；PSAT；磷酸丝氨酸转氨酶；羟基丙酮酸磷酸-谷氨酸转氨酶；L-磷酸丝氨酸转氨酶；磷酸羟基丙酮酸转氨酶；磷酸羟基丙酮酸-谷氨酸转氨酶；3-O-磷酸-L-丝氨酸：2-氧代戊二酸转氨酶；SerC；PdxC；3PHP转氨酶。serC编码的酶是磷酸丝氨酸/磷酸羟基苏氨酸转氨酶，其通过使用不同的底物在丝氨酸和吡哆醇的生物合成中起作用。吡哆醛5'-磷酸是这两种酶活性的辅因子，表明其可以以自催化方式起作用，刺激其自身的生物合成。已研究了转氨酶之间的冗余和混杂。没有观察到对非磷酸化底物的活性；然而，3-羟基丙酮酸能够用作SerC酶活性测定的底物。此外，遗传实验表明SerC是一种次要的丙氨酸转氨酶。ArgD和SerC两种酶的正常活性足以生物合成琥珀酰二氨基庚二酸(SDAP)和赖氨酸；第三种酶AstC足以生物合成SDAP，但单独时不能满足细胞对赖氨酸的需求。其他酶(包括GabT和PuuE)可能有助于SDAP的生物合成。从质粒表达argD、astC、serC、aspC、gabT、hisC、ilvE、patA、puuE或tyrB允许三重ΔargDserCastC突变体以基础介质生长。已解析了未连接形式的和与底物类似物α-甲基-L-谷氨酸复合的该酶的晶体结构，并提出了分子反应机制。serC是以甘油基础介质生长所必需的；加入丝氨酸和吡哆醇(pyridoxol)/吡哆素(pyridoxine)可以挽救生长缺陷。在一些实施方案中，具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶可以是具有L-丝氨酸转氨酶活性的酶或具有丝氨酸转氨酶活性的酶。在一些实施方案中，具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶、具有L-丝氨酸转氨酶活性的酶或具有丝氨酸转氨酶活性的酶催化L-丝氨酸转化为羟基丙酮酸。在一些实施方案中，具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶、具有L-丝氨酸转氨酶活性的酶或具有丝氨酸转氨酶活性的酶由与serC具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性、或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶、具有L-丝氨酸转氨酶活性的酶或具有丝氨酸转氨酶活性的酶是serC。在一些实施方案中，编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子是serC，或其同源物。在另一个实施方案中，编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶、具有L-丝氨酸转氨酶活性的酶或具有丝氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：230中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶、具有L-丝氨酸转氨酶活性的酶或具有丝氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：229中列出的核酸序列编码。3-磷酸-羟基丙酮酸磷酸酶本公开描述了可以催化以下反应的酶：3-磷酸-羟基丙酮酸 H2O→羟基丙酮酸 磷酸YeaB(NudL)属于Nudix水解酶家族，预测其具有辅酶A焦磷酸水解酶活性。yeaB(nudL)作为pgsA突变体中flhDC转录抑制的多拷贝抑制因子被分离。该抑制可能是由于过表达nudL的细胞中σS表达的减少。yeaB(nudL)也作为pdxB缺失株的PLP营养缺陷的多拷贝抑制因子被分离。发现NudL是偶然发现的代谢途径的一部分，该途径产生吡哆醛5'-磷酸生物合成I途径的中间体4-磷酸-羟基-L-苏氨酸，其位于PdxB的下游。该途径从丝氨酸生物合成中转移3-磷酸羟基丙酮酸。NudL是将3-磷酸羟基丙酮酸转化为羟基丙酮酸的低效催化剂(Kcat为5.7x10-5)，但其活性表现为足以生产PLP。在一些实施方案中，具有3-磷酸-羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶由与yeaB具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有3-磷酸-羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶是yeaB。在一些实施方案中，编码具有3-磷酸-羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子是yeaB，或其同源物。在另一个实施方案中，编码具有3-磷酸-羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：232中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有3-磷酸-羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：231中列出的核酸序列编码。磷酸丝氨酸磷酸酶(EC3.1.3.3)本公开描述了可以催化以下反应的酶：3-磷酸-L-丝氨酸 H2O→L-丝氨酸 磷酸磷酸丝氨酸磷酸酶催化丝氨酸生物合成的最后一步。该酶属于卤酸脱卤酶(HAD)样水解酶超家族。最初使用来自大肠杆菌W株的部分纯化的酶进行酶学研究；作为HAD酶超家族研究的一部分，对该纯化酶进行了分析。serB是以甘油基础介质生长所必需的；加入丝氨酸可以挽救生长缺陷。鉴定了Gph、HisB和YtjC为条件ΔserB表型的多拷贝抑制因子。定向进化实验鉴定了增加这些抑制因子的适应性和酶活性的突变。在一些实施方案中，具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶由与serB具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶是serB。在一些实施方案中，编码具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子是serB，或其同源物。在另一个实施方案中，编码具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：234中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：233中列出的核酸序列编码。丝氨酸-丙酮酸转氨酶(EC2.6.1.51)本公开描述了可以催化以下反应的酶：丝氨酸-丙酮酸转氨酶也可以称为丙氨酸-乙醛酸转氨酶。过氧化物酶体丝氨酸-丙酮酸转氨酶(AGXT1)和线粒体定位的丙氨酸-乙醛酸转氨酶2(AGXT2)均使用丙氨酸作为氨基供体催化乙醛酸转化为甘氨酸。与AGXT2不同，AGXT1不能利用非对称的二甲基精氨酸(ADMA)作为氨基供体。过氧化物酶体丝氨酸-丙酮酸转氨酶是磷酸吡哆醛依赖性的肝脏特异性的酶，其由同源二聚体组成。其在过氧化物酶体中的位置对于适当的酶活性至关重要。C-末端的过氧化物酶体靶向序列(PTS1)是易位至过氧化物酶体中所必需的。丝氨酸-丙酮酸转氨酶的功能障碍或错误靶向导致肝过氧化物酶体缺失，导致乙醛酸逃逸至细胞质中并在其中进一步代谢为草酸和乙醇酸。草酸不能在人体中进一步代谢，导致在肾脏和泌尿道中形成不溶性的草酸钙。AGXT1基因的突变导致过氧化物酶体靶向不当，并导致常染色体隐性代谢障碍(1型原发性高草酸尿症)，其导致不可逆的肾损伤。三分之一的1型原发性高草酸尿症患者具有独特的蛋白质分选缺陷，其中肝过氧化物酶体的酶误定位至线粒体。在一些实施方案中，具有丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性的酶由与人AGXT1具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性的酶是人AGXT1。在一些实施方案中，编码具有丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子是AGXT1，或其同源物。在一些实施方案中，编码具有丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：244中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：243中列出的核酸序列编码。丝氨酸脱羧酶(EC4.1.1.65)本公开描述了可以催化以下反应的酶：3-O-sn-磷脂酰-L-丝氨酸 H →L-1-磷脂酰乙醇胺 CO2丝氨酸脱羧酶也可以称为磷脂酰丝氨酸脱羧酶；PS脱羧酶；磷脂酰-L-丝氨酸羧基裂解酶。磷脂酰丝氨酸脱羧酶是使用共价结合的丙酮酰辅基的一小类酶之一。认为丙酮酰基团的作用方式类似于磷酸吡哆醛辅因子，通过与底物的氨基基团形成席夫碱，然后作为电子库(electronsink)促进脱羧作用。其中四种酶，组氨酸脱羧酶(E.C.4.1.1.22)、磷脂酰丝氨酸脱羧酶、天冬氨酸1-脱羧酶和S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶是形成重要生物胺的脱羧酶。已知所有这些酶都具有通过酰胺连接至α亚基的氨基末端的丙酮酰辅基。该组中的另外两种酶是D-脯氨酸还原酶和甘氨酸还原酶(E.C.1.21.4.2)。含有丙酮酰基的酶表达为酶原，通过称为丝氨酸分解(serinolysis)的自成熟裂解对酶原进行翻译后加工。在这个过程中，由丝氨酸残基形成丙酮酰基团，将前体蛋白分成两部分，成为α和β亚基。在某些情况下，可能涉及另外的亚基。该酶与其他由不同亚基组成的丙酮酰基依赖性脱羧酶的不同之处在于，丙酮酸辅基与较小的亚基相关联。该酶是数目未知的异源二聚体的多聚体。在一些实施方案中，具有丝氨酸脱羧酶活性的酶催化L-丝氨酸转化为乙醇胺。在一些实施方案中，具有丝氨酸脱羧酶活性的酶由与拟南芥SDC具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有丝氨酸脱羧酶活性的酶是拟南芥SDC。在一些实施方案中，编码具有丝氨酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子是SDC，或其同源物。在一些实施方案中，编码具有丝氨酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：236中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有丝氨酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：235中列出的核酸序列编码。乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)(EC1.4.3.8)、乙醇胺转氨酶(EC2.6.1.-)本公开描述了可以催化以下反应的酶：乙醇胺 氧 H2O→铵 过氧化氢 乙醇醛乙醇胺 2-氧代戊二酸→乙醇醛 L-谷氨酸乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)也可以称为乙醇胺氧化酶。该酶属于氧化还原酶家族，具体是那些以氧为受体作用于供体的CH-NH2基团的酶。在一些实施方案中，乙醇胺氧化酶或乙醇胺转氨酶催化乙醇胺转化为乙醇醛。在一些实施方案中，具有乙醇胺氧化酶活性的酶由与大肠杆菌tynA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有乙醇胺氧化酶活性的酶是大肠杆菌tynA。在一些实施方案中，编码具有乙醇胺氧化酶活性的酶的一种或多种核酸分子是tynA，或其同源物。在一些实施方案中，编码具有乙醇胺氧化酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：238中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有乙醇胺氧化酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：237中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有乙醇胺转氨酶活性的酶由与大肠杆菌alaA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有乙醇胺转氨酶活性的酶是大肠杆菌alaA。在一些实施方案中，编码具有乙醇胺转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子是alaA，或其同源物。在一些实施方案中，编码具有乙醇胺转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：240中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有乙醇胺转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：239中列出的核酸序列编码。羟基丙酮酸还原酶(EC1.1.1.-)本公开描述了可以催化以下反应的酶：羟基丙酮酸还原酶也可以称为β-羟基丙酮酸还原酶；NADH：羟基丙酮酸还原酶；D-甘油酸脱氢酶。羟基丙酮酸还原酶是存在于高等植物、藻类、哺乳动物组织和细菌中的酶。在大多数情况下，已假定其将羟基丙酮酸转化为甘油酸。然而，大多数酶也将乙醛酸还原为乙醇酸。在丝氨酸循环甲基营养菌中，羟基丙酮酸还原酶在碳的同化中起关键作用。其催化羟基丙酮酸转化为甘油酸，这是丝氨酸循环的关键步骤，但该酶也通过乙醛酸和乙醇酸的相互转化在C2化合物的代谢中发挥重要作用。在一些实施方案中，羟基丙酮酸还原酶催化甘油酸转化为羟基丙酮酸。在一些实施方案中，具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶由与大肠杆菌ghrB具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶是大肠杆菌ghrB。在一些实施方案中，编码羟基丙酮酸还原酶的一种或多种核酸分子是ghrB，或其同源物。在一些实施方案中，编码具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：242中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：241中列出的核酸序列编码。甘油酸脱羧酶本公开描述了可以催化以下反应的酶：D-甘油酸 H →乙二醇 CO2在一些实施方案中，甘油酸脱羧酶催化甘油酸转化为乙二醇。3-磷酸甘油酸磷酸酶(EC3.1.3.38)或2-磷酸甘油酸磷酸酶(EC3.1.3.20)本公开描述了可以催化以下反应的酶：3-磷酸-D-甘油酸 H2O→D-甘油酸 磷酸2-磷酸-D-甘油酸 H2O→D-甘油酸 磷酸3-磷酸甘油酸磷酸酶也可以称为D-3-磷酸甘油酸磷酸酶；3-PGA磷酸酶。2-磷酸甘油酸磷酸酶也可以称为D-2-磷酸甘油酸磷酸酶；2-PGA磷酸酶。这些酶属于水解酶家族，具体是那些作用于磷酸单酯键的酶。在一些实施方案中，具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶或具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶由与大肠杆菌phoA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶或具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶是大肠杆菌phoA。在一些实施方案中，编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶或具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子是phoA，或其同源物。在一些实施方案中，编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶或具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：246中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶或具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：245中列出的核酸序列编码。甘油酸激酶(EC2.7.1.31)本公开描述了可以催化以下反应的酶：甘油酸激酶也可以称为甘油酸3-激酶；甘油酸激酶(磷酸化)(双关(ambiguous))；D-甘油酸3-激酶；D-甘油酸激酶(双关)；甘油酸激酶(双关)；GK(双关)；D-甘油酸激酶(双关)；ATP：(R)-甘油酸3-磷酸转移酶。该酶属于转移酶家族，具体是那些以醇基团为受体转移含有磷的基团的酶(磷酸转移酶)。该酶参与3种代谢途径：丝氨酸/甘氨酸/苏氨酸代谢、甘油脂代谢和乙醛酸-二羧酸代谢。在一些实施方案中，具有甘油酸激酶活性的酶催化3-磷酸甘油酸转化为甘油酸。在其他实施方案中，具有甘油酸激酶活性的酶催化2-磷酸甘油酸转化为甘油酸。在一些实施方案中，具有甘油酸激酶活性的酶是甘油酸3-激酶。在一些实施方案中，具有甘油酸3-激酶活性的酶由与拟南芥GLYK具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，甘油酸3-激酶是拟南芥GLYK。在一些实施方案中，编码具有甘油酸3-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子是GLYK，或其同源物。在一些实施方案中，编码具有甘油酸3-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：248中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有甘油酸3-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：247中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有甘油酸激酶活性的酶是具有甘油酸2-激酶活性的酶。在一些实施方案中，具有甘油酸2-激酶活性的酶由与大肠杆菌glxK具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有甘油酸2-激酶活性的酶由与大肠杆菌garK具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有甘油酸2-激酶活性的酶是大肠杆菌glxK。在一些实施方案中，甘油酸2-激酶是大肠杆菌garK。在一些实施方案中，编码具有甘油酸2-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子是glxK，或其同源物。在一些实施方案中，编码具有甘油酸2-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子是garK，或其同源物。在一些实施方案中，编码具有甘油酸2-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：250和252的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有甘油酸2-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：249和251的核酸序列编码。转移一碳基团的转移酶(EC2.1.2.-)本公开描述了可以催化以下反应的酶：可以使用转移酶如羟甲基-、甲酰基-和相关转移酶。羟甲基-、甲酰基-和相关转移酶的示例包括甘氨酸羟甲基转移酶、磷酸核糖基甘氨酰胺甲酰基转移酶、磷酸核糖氨基咪唑甲酰胺甲酰基转移酶、甘氨酸亚氨代甲基(formimidoyl)转移酶、谷氨酸亚氨甲基(formimino)转移酶、D-丙氨酸2-羟甲基转移酶、脱氧胞苷酸5-羟甲基转移酶、甲硫氨酰基-tRNA甲酰基转移酶、氨甲基转移酶、3-甲基-2-氧代丁酸羟甲基转移酶和UDP-4-氨基-4-脱氧-L-阿拉伯糖甲酰基转移酶。丝氨酸羟甲基转移酶(EC2.1.2.1)本公开描述了可以催化以下反应的酶：丝氨酸羟甲基转移酶(GlyA)将丝氨酸转化为甘氨酸，同时将甲基基团转移至四氢叶酸，从而形成5,10-亚甲基四氢叶酸(M-THF)。M-THF是细胞中C1单位的主要来源，使GlyA成为嘌呤、胸苷、甲硫氨酸、胆碱和脂质的生物合成的关键酶。该酶还催化多种副反应，包括5,10-亚甲基THF水解为5-甲酰THF，以及3-羟基氨基酸(L-苏氨酸、别苏氨酸、3-苯基丝氨酸)可逆裂解为甘氨酸和醛。D-丙氨酸通过与磷酸吡哆醛辅基反应形成磷酸吡哆胺使酶失活。该酶保守区内的Thr226残基表现为与底物鉴别有关。His228残基在确定反应的特异性中起作用。Lys229表现为不起到催化作用。Arg363表现为是氨基酸底物的羧基基团的结合位点。Tyr65的羟基基团可能参与活性位点从封闭构象到开放构象的转化。Tyr55和Arg235都是转醛基反应所必需的。对酶重折叠的研究表明，吡哆醛5'-磷酸(PLP)仅在折叠途径的末尾与二聚脱辅基酶结合。已进一步研究了PLP加入的机制。在高浓度的PLP下，第二个PLP分子可以在Lys346处结合。PLP结合位点的稳定性涉及保守的疏水接触区。Tyr55是正确定位PLP辅因子所必需的。已解析了野生型和突变体丝氨酸羟甲基转移酶的晶体结构。glyA突变体不能使用甘氨酸作为唯一氮源。glyA突变体对甘氨酸是营养缺陷的；后来表明glyA是以甘油基础介质生长所必需的。glyAmRNA中结构基因的3'序列是mRNA稳定性所必需的。在一些实施方案中，具有丝氨酸羟甲基转移酶活性的酶由与大肠杆菌glyA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码具有丝氨酸羟甲基转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含UniProtIDP0A825中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有丝氨酸羟甲基转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子由GeneID947022中列出的核酸序列编码。甲醛脱氢酶(EC1.2.1.46和EC1.2.1.-)本公开描述了可以催化以下反应的酶：甲醛 NAD H2O→甲酸 NADH 2H 甲醛脱氢酶也可以称为连接NAD的甲醛脱氢酶、NAD依赖性甲醛脱氢酶或甲醛：NAD 氧化还原酶。在动物、植物和细菌中发现的大部分甲醛脱氢酶都属于III类醇脱氢酶组，需要加入谷胱甘肽才能发挥活性。事实上，表明了这些酶的真正底物不是甲醛，而是由甲醛和谷胱甘肽以非酶促方式形成的S-羟甲基谷胱甘肽。与那些酶不同，从恶臭假单胞菌中分离出的酶催化甲醛不可逆氧化为甲酸，而无需加入谷胱甘肽。由于其底物是甲醛，本质上这是“真正的”甲醛脱氢酶。与其他甲醛脱氢酶一样，恶臭假单胞菌FDH是含有锌的金属酶。其还需要NAD 作为电子受体。然而，与属于III类醇脱氢酶组的酶不同，其对4-甲基吡唑敏感。在一个实施方案中，甲醛脱氢酶来自恶臭假单胞菌。在一些实施方案中，甲醛脱氢酶由与恶臭假单胞菌fdhA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码甲醛脱氢酶的一种或多种核酸分子包含GenBank登录号BAA04743.1中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码甲醛脱氢酶的一种或多种核酸分子由GenBank登录号D21201.1中列出的核酸序列编码。在工业上重要的放线菌谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)ATCC13032中，有证据表明两种酶有助于降解有毒的甲醛，即由fadH基因编码的分枝硫醇(mycothiol)依赖性甲醛脱氢酶，和由ald(乙醛脱氢酶)基因编码的乙醛脱氢酶，后者在较小程度上起作用。缺乏这两种酶的突变体无法在含有甲醛的介质中生长。该突变体也不在含有香草酸的介质中生长，因为香草酸的氧化产生细胞内甲醛。当这种土壤细菌在其栖息地遇到甲醛时，或者当环境化合物(如香草酸)代谢过程中产生甲醛时，甲醛的解毒是必需的。FadH产生的甲酸可以被fdhF基因编码的甲酸脱氢酶进一步氧化为CO2。与野生型相比，ald突变体的甲醛降解减少了约30％。染色体ald基因的失活导致乙醛脱氢酶活性的丧失和该生物体以乙醇生长或利用乙醇的能力的丧失，表明乙醇经过两步氧化为乙酸。ald基因的表达依赖于转录调节因子RamA，而RamB对表达有轻微的负面影响。在一个实施方案中，甲醛脱氢酶来自谷氨酸棒杆菌ATCC13032。在一些实施方案中，甲醛脱氢酶由与谷氨酸棒杆菌ATCC13032的ald具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码甲醛脱氢酶的一种或多种核酸分子包含UniProtIDQ8NLZ0中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码甲醛脱氢酶的一种或多种核酸分子由GeneID1020739中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，甲醛脱氢酶由与食油假单胞菌(Pseudomonasoleovorans)alkH具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在酿酒酵母中，两个串联重复基因ALD2和ALD3编码醛脱氢酶的两种细胞质应激诱导亚型。这些同种型的表达依赖于一般应激转录因子Msn2和Msn4，但不依赖于HOGMAP激酶途径。两种形式都可以比使用NADP 更有效地使用辅因子NAD ，并且不被任何阳离子激活。虽然ALD3由多种压力诱导，包括渗透性休克、热休克、葡萄糖耗竭、氧化应激和药物，但ALD2仅由渗透应激和葡萄糖耗竭诱导。在一些实施方案中，甲醛脱氢酶由与酿酒酵母ALD2具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，甲醛脱氢酶由与酿酒酵母ALD3具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码甲醛脱氢酶的一种或多种核酸分子包含选自UniProtIDP47771和UniProtIDP54114的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码甲醛脱氢酶还原酶的一种或多种核酸分子由选自GeneID855206和GeneID855205的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有甲醛脱氢酶活性的酶由与人ALDH3A2具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有甲醛脱氢酶活性的酶由与人ALDH9A1具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码具有甲醛脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自UniProtIDP51648和UniProtIDP49189的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有甲醛脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自GeneID224和GeneID223的核酸序列编码。甲酸脱氢酶(EC1.2.1.-)本公开描述了可以催化以下反应的酶：甲酸 氧化的电子受体 H →CO2 还原的电子受体甲酸 H →CO2 H2(由复合物催化)甲酸 氧化的氢化酶3→CO2 还原的氢化酶3甲酸脱氢酶-H是大肠杆菌中三种膜相关甲酸脱氢酶同工酶之一。所有同工酶都在生物体的厌氧代谢中起作用。甲酸脱氢酶-H(FDH-H)位于细胞质中，FDH-H与氢化酶-3形成甲酸-氢裂解酶复合物。该酶对氧敏感，并且由于在FdhF开放阅读框中的框内UGA终止密码子位置共翻译掺入硒代半胱氨酸而含有硒。已以的分辨率解析了FDH-H的晶体结构，证实了[4Fe-4S]簇的存在、硒代半胱氨酸与Mo辅因子的配位以及抑制剂硝酸结合位点的位置。甲酸和外部电子受体的缺失诱导fdhF的表达，硝酸、亚硝酸、三甲胺N-氧化物和氧抑制fdhF的表达。甲酸可以克服硝酸的抑制，但不能克服氧的抑制。DNA促旋酶的抑制增强fdhF的表达。fdnGHI编码膜结合甲酸脱氢酶N(FDH-N)，FDH-N是呼吸酶，其催化甲酸氧化为二氧化碳，向醌池提供电子以减少厌氧呼吸底物(如硝酸盐和三甲胺N-氧化物)。FDH-N是复合铁硫钼酶(CISM)家族的成员。FDH-N氧化甲酸是生电的(H /e-＝1)；周质中甲酸的氧化伴随着内膜细胞质面的甲基萘醌还原。硝酸和厌氧菌诱导甲酸脱氢酶-N的表达，分别由NarL和Fnr介导。纯化的FDH-N含有三个亚基，分别称为α(FdnG)、β(FdnH)和γ(FdnI)。以解析的晶体结构表明，该亚复合物进一步组织为生理相关的三聚体，其中α和β亚基位置朝向内膜的周质面，而γ亚基位置朝向细胞质。电子从α亚基中的甲酸氧化位点跨膜转移至γ亚基中的甲基萘醌还原位点。在甲基萘醌还原位点，从细胞质中吸收质子。fdoGHI编码甲酸脱氢酶O(FDH-O)，FDH-O是呼吸性钼酶，其催化甲酸氧化为二氧化碳，向膜可溶性醌池提供电子以还原硝酸。FDH-O和硝酸还原酶Z参与从甲酸至硝酸的电子传递途径，该途径在细胞从需氧条件转变为厌氧条件时是活跃的。该途径通过甲基萘醌或泛醌运转。FDH-O表现为组成型表达的；与甲酸脱氢酶N(FDH-N)不同，其不受Fnr或NarL的调控。FDH-O的表达在有氧条件下增加；在厌氧条件下，硝酸轻微刺激表达；全局调节因子H-NS和CRP可能在FDH-O表达的调节中发挥作用。FDH-O可能有助于细胞快速适应厌氧环境的能力，同时FDH-N的水平仍然不足。FDH-O是由α(FdoG)、β(FdoH)和γ(FdoI)亚基组成的异源三聚体复合物，其与厌氧表达的FDH-N具有广泛的序列相似性和共同的免疫学特性。Candidaboidinii甲酸脱氢酶FDH1是NAD依赖性酶，其介导甲酸的解毒，并受Cu2 、Hg、对氯汞苯甲酸、氰化物、叠氮化物、硫氰酸和氰酸的强烈抑制。氰化物的抑制是可逆的，并与甲酸竞争。甲醇诱导蛋白质表达，葡萄糖抑制蛋白质表达。由于该甲酸脱氢酶催化的酶促反应可以再生NADH，因此已将该酶克隆至大肠杆菌中，以优化需要NADH的工程化途径。在工业上重要的放线菌谷氨酸棒杆菌ATCC13032中，有证据表明甲酸脱氢酶催化甲酸氧化为CO2。甲酸和有毒的甲醛都存在于环境中，并且可以被这种土壤细菌通过甲醛氧化为甲酸而异化。这可以通过FadH和Ald实现。然后甲酸通过FdhF转化为CO2。FdhF是钼辅因子依赖性甲酸脱氢酶，其在有氧条件下有活性，据推测与应激反应有关。尚未定义FdhF使用的确切电子受体。fdhF基因是含有相关基因fdhD和cg0617的基因簇的一部分，突变体分析显示这些基因是甲酸脱氢酶活性所必需的。在甲酸存在下，谷氨酸棒杆菌ATCC13032的生长受到一定程度的抑制，而缺乏甲酸脱氢酶活性的株则表现出更强的抑制作用。放射性示踪剂实验表明，当谷氨酸棒杆菌ATCC13032以葡萄糖和13C-甲酸生长时，甲酸被代谢为13C-二氧化碳。fdhF缺失突变体不能代谢甲酸。生长研究还表明需要Mo2 。蛋白质序列分析表明FdhF不是完整的膜蛋白，但可能是细胞溶质的或膜相关蛋白。已在多种其他土壤细菌中鉴定出推定的直系同源物。当Cupriavidusoxalaticus以甲酸为主要碳源和能源生长时，NAD 依赖性甲酸脱氢酶是生成NADH和CO2的关键酶。后者进入二磷酸核酮糖羧化酶反应。已从以甲酸生长的细胞中将该酶纯化至均质。该酶是复合黄素蛋白，含有2个FMN(黄素单核苷酸)、18-25个非血红素铁原子和15-20个酸不稳定硫化物。比活性为42单位/mg。该酶对其天然底物甲酸具有特异性，但可以接受多种非生理电子受体，包括甲基紫精、吩嗪硫酸甲酯、亚甲蓝、硝基蓝四唑盐、FMN、FAD、核黄素和氧。已经表明该酶也可以催化相反方向的反应。然而，在所采用的条件下，该酶催化甲酸氧化比CO2还原快约30倍。来自Gottschalkiaacidurici的NAD 依赖性甲酸脱氢酶催化可逆反应。在催化甲酸氧化为CO2的同时，其还催化后者还原为甲酸，然后甲酸转化为乙酸。该酶已部分纯化，发现其是大型酶复合物(分子量至少为200kDa)，对氧和光非常敏感。该酶含有L-硒代半胱氨酸。在通过铁氧还蛋白进行甲酸氧化的过程中，该酶的粗制品可以与NAD还原偶联。当使用人工电子受体甲基紫精而不是NAD时，则不需要铁氧还蛋白。氰化物抑制该酶90％。细胞提取物中的基础甲酸氧化活性为0.85μmol/min/mg蛋白质，但在加入钨酸和亚硒酸后增加12倍。有趣的是，来自相关生物体Clostridiumcylindrosporum的酶虽然对亚硒酸有类似的需求，但需要钼酸而不是钨酸，钨酸对其具有拮抗作用。来自扭脱甲基杆菌(Methylobacteriumextorquens)的含有钨的NAD 依赖性甲酸脱氢酶是异源二聚体，含有铁硫簇、FMN和钨。尽管已经发现了其他几个例子，但在需氧细菌中发现含有钨的酶是有些不寻常的。较小的β亚基表现为融合蛋白，其N-末端结构域与NueE样亚基相联系，其C-末端结构域与已知的NADH-泛醌氧化还原酶的NuoF样亚基相联系。两个小组独立地从MethylosinustrichosporiumOB3b中纯化出了两种不同形式的甲酸脱氢酶FDH，发现这两种蛋白质具有不同的特性。该蛋白质由两类亚基组成，亚基呈明显的α2β2排列，总大小为315kDa。该蛋白质含有非血红素铁和硫化物，不含其他金属，表现为需要FMN。莫拉氏菌属物种(Moraxellasp.)的NAD 依赖性甲酸脱氢酶fdh是相对简单的二聚体蛋白质，没有辅基基团。在一些实施方案中，具有甲酸脱氢酶活性的酶由与选自以下的甲酸脱氢酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌fdhF(chlF，FDH-H)、大肠杆菌FDH-N、大肠杆菌FDH-O、CandidaboidiniiFDH1、谷氨酸棒杆菌fdhF、Cupriavidusoxalaticus的NAD 依赖性甲酸脱氢酶、Gottschalkiaacidurici的NAD 依赖性甲酸脱氢酶、扭脱甲基杆菌(Methylobacteriumextorquens)Fdh1、Methylosinustrichosporium的甲酸脱氢酶和莫拉氏菌属物种的NAD 依赖性甲酸脱氢酶fdh。在一些实施方案中，编码甲酸脱氢酶或甲酸脱氢酶亚基的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP07658、UniProtIDP0AEK7、UniProtIDP0AAJ3、UniProtIDP24183、UniProtIDP32176、UniProtIDP0AAJ5、UniProtIDP0AEL0、UniProtIDO13437、UniProtIDQ8NSY6、UniProtIDQ8KTI7、UniProtIDQ8KTI8和UniProtIDO08375。在一个进一步的实施方案中，编码甲酸脱氢酶或甲酸脱氢酶亚基的一种或多种核酸分子由选自以下的核酸序列编码：GeneID948584、GeneID946038、GeneID948794、GeneID946035、GeneID948394、GeneID948395、GeneID948383、GenBank登录号AJ011046.2、GeneID1021531、GenBank登录号AF489516和GenBank登录号Y13245.1。甘氨酸裂解系统甘氨酸裂解系统由四种蛋白质组成：三种酶和一种载体蛋白。在动物中，该系统与线粒体内膜松散结合。这些酶是i)P-蛋白(含有磷酸吡哆醛的蛋白质)或甘氨酸脱氢酶(脱羧)(EC1.4.4.2)，ii)T-蛋白或氨甲基转移酶(EC2.1.2.10)，以及iii)L-蛋白或二氢硫辛酰胺脱氢酶(EC1.8.1.4)。该载体蛋白称为H-蛋白(含有硫辛酸的蛋白质)。甘氨酸裂解反应催化以下可逆反应：该系统分为三个部分反应。该反应是完全可逆的，在甘氨酸裂解和甘氨酸合成中，与H-蛋白的硫辛酸结合的氨甲基部分代表一种中间体，通过T-蛋白的作用，该中间体随后降解为亚甲基四氢叶酸(M-THF)和氨，或可以由M-THF和氨形成该中间体。可能地，该反应可能涉及P-蛋白、甘氨酸的氨甲基部分和H-蛋白的三元复合物，将其作为关键中间状态。P-蛋白催化的反应甘氨酸降解的第一个部分反应是由P蛋白(甘氨酸脱羧酶)催化的脱羧反应。H-蛋白作为共底物。甘氨酸裂解反应最典型的特性之一是，虽然P-蛋白应该属于一类磷酸吡哆醛依赖性的氨基酸脱羧酶，但P-蛋白需要H-蛋白来显著催化甘氨酸的脱羧。该反应通过顺序随机机制进行，其中甘氨酸的羧基碳转化为二氧化碳。甘氨酸分子的残余部分被转移至巯基基团之一，巯基基团通过还原裂解与H蛋白相连的硫辛酸中的二硫键而形成。P-蛋白是约200kDa的含有磷酸吡哆醛的蛋白质，是同源二聚体或异源二聚体的二聚体。前者每个亚基具有一分子磷酸吡哆醛，后者在β亚基上每个二聚体具有一分子该辅因子。吡哆醛辅因子连接于特定的赖氨酸残基上。吡哆醛辅因子与活性位点口袋非共价相互作用。T.thermophilusP-蛋白的活性位点通过具有面向溶剂的宽入口的通道连接至分子表面。通道周围的分子表面由几个带正电的氨基酸残基组成，这些氨基酸残基可能涉及与H蛋白形成复合物。在一些实施方案中，具有甘氨酸脱羧酶活性的酶由与大肠杆菌gcvP具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码具有甘氨酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含UniProtIDP33195中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有甘氨酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子由GeneID947394中列出的核酸序列编码。T-蛋白催化的反应与H-蛋白相连的甘氨酸脱羧部分在T-蛋白(氨甲基转移酶)的催化下进一步降解。该反应需要THF并产生氨、M-THF和具有还原的硫辛酸的H-蛋白。在不存在THF的情况下，产生甲醛而不是M-THF，但反应速率小于在THF存在下测量的反应速率的0.05％。在逆反应中，T-蛋白通过有序的TerBi机制催化由M-THF、氨和具有还原的硫辛酸的H-蛋白形成H-蛋白结合的氨甲基硫辛酸中间体，其中H-蛋白是第一个结合的底物，随后是M-THF和氨。产物释放的顺序是THF和装载甲胺的H-蛋白。T-蛋白是约40kDa的单体，与H-蛋白形成1：1的复合物。一项使用大肠杆菌蛋白的交联研究表明，H-蛋白与T-蛋白的相互作用导致T-蛋白的构象变化。发现了T-蛋白的Lys-288和H-蛋白的Asp-43之间的分子间接触。T-蛋白的N-末端区是与H-蛋白的相互作用和将T-蛋白保持在紧凑的形式所必需的。已分析了游离形式的和与N5-甲基-四氢叶酸(M-THF的类似物)结合的人T-蛋白的晶体结构。整体结构由三个三叶草样的结构组成，在中央腔中THF辅因子与深埋在疏水口袋中的蝶啶环结合，谷氨酰基团指向C-末端侧表面。该结构类似于来自Termotoganaritima、大肠杆菌和PyrococcushorikoshiiOT3的细菌T-蛋白的结构。人T-蛋白的结构和突变分析表明，不变的Asp-101可能通过增加叶酸底物N10原子的亲核特性在催化起始中起关键作用。已通过交联和定点诱变鉴定了参与叶酸结合的残基。GvcT的N-末端区域对于GvcT的正确构象是重要的，使得能够与H-蛋白相互作用。在一些实施方案中，具有氨甲基转移酶活性的酶由与大肠杆菌gcvT具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码具有氨甲基转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含UniProtIDP27248中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有氨甲基转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子由GeneID947390中列出的核酸序列编码。L-蛋白催化的反应甘氨酸裂解反应的最后一步是在L-蛋白的催化下，连接至H-蛋白的还原硫辛酸的再氧化。L-蛋白是公知的二氢硫辛酰胺脱氢酶、硫辛酰胺脱氢酶、二氢硫辛酰基脱氢酶或2-含氧酸(丙酮酸、2-氧代戊二酸和支链2-含氧酸)脱氢酶多酶复合物的E3蛋白组分。其催化电子向最终受体NAD的转移。使用豌豆L-蛋白和H-蛋白的实验表明，二氢硫辛酰H-蛋白的氧化不受结构相关类似物(如apoH-蛋白或辛酰化H-蛋白)的存在的影响。L-蛋白和H-蛋白之间的结构相互作用对于氧化反应可能不是必需的。已经研究了该反应的动力学，并提出了改进的乒乓机制。将定点诱变用于鉴定和表征氧化还原活性二硫化物和影响FAD辅因子氧化还原电位的带电残基。FAD辅因子的插入对于二聚化和充分的活性至关重要。lpd无效突变体在有氧条件下产生更多的丙酮酸和L-谷氨酸。代谢通量分析显示Entner-Doudoroff途径I和乙醛酸旁路被激活。在大肠杆菌lpd突变体中检测到了另一种二氢硫辛酸脱氢酶活性；因此，可能存在同工酶。大肠杆菌中lpd基因的突变导致丙酮酸脱氢酶复合物对NADH抑制不太敏感，并在厌氧生长期间具有活性。Glu354的氨基酸替换降低了该酶对NADH抑制的敏感性，提出其通过限制NADH的移动来发挥作用。已表明lpd中的抑制子突变使缺乏硫氧还蛋白和谷胱甘肽/谷氧还蛋白还原途径的氧化还原缺陷突变体的生长恢复。抑制子突变降低了Lpd活性，导致二氢硫辛酰胺积累，然后二氢硫辛酰胺可以通过还原谷氧还蛋白作为电子供体。Lpd的再氧化使TCA循环的功能恢复。与专性厌氧微生物相比，在耐氧微生物中lpd显示出不同的密码子适应，导致不同的翻译效率特征。因此预测lpd在氧化应激反应中起作用。已表明lpd缺失突变体特别是对过氧化氢暴露(而不是对其他应激)比野生型更敏感。在一些实施方案中，具有二氢硫辛酰胺脱氢酶活性的酶由与大肠杆菌lpd(lpdA，E3亚基)具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码具有二氢硫辛酰胺脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含UniProtIDP0A9P0中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有二氢硫辛酰胺脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子由GeneID944854中列出的核酸序列编码。H-蛋白H-蛋白是约14kDa的单体热稳定蛋白质。脊椎动物H-蛋白由125个氨基酸残基组成，硫辛酸共价连接至Lys-59。硫辛酰化豌豆叶H-蛋白(131个残基)的X射线晶体结构揭示了硫辛酰赖氨酸位于该蛋白质表面。如上所述，H-蛋白上的硫辛酰赖氨酸臂在甘氨酸裂解系统组分的活性位点之间运送反应中间体和还原当量。该机制类似于在2-含氧酸脱氢酶复合物中发现的机制。大肠杆菌中的硫辛酸蛋白连接酶A(LplA)催化H-蛋白以及2-含氧酸脱氢酶复合物的酰基转移酶(E2)组分的硫辛酰化(lipoylation)。该酶催化由硫辛酸和ATP形成硫辛酰-AMP以及将硫辛酰-AMP的硫辛酰部分转移至H-蛋白和E2组分。X射线晶体学研究表明，LplA由一个大N-末端结构域和一个小C-末端结构域组成，在两个结构域之间的界面处有一个底物结合口袋。在哺乳动物中，硫辛酰化是线粒体内事件。硫辛酸首先被硫辛酸激活酶激活为硫辛酰-GMP，使用GTP作为高能化合物。硫辛酸激活酶与已知为异生素代谢中链脂肪酸：辅酶A连接酶III的蛋白质相同。然后通过硫辛酰转移酶的作用，将硫辛酸从硫辛酰-GMP转移至脱辅基蛋白。H-蛋白是由大肠杆菌中的gcvH基因编码的硫辛酰蛋白，该蛋白在将甘氨酸的甲胺基团从P-蛋白运送至T-蛋白时被还原，并被二氢硫辛酰胺脱氢酶重新氧化。GcvH作为gcv复合物的三种酶的底物发挥作用。根据残基61-65的保守性及其与豌豆(Pisumsativum)蛋白的硫辛酸附着位点的对应关系，预测这些残基含有硫辛酰修饰(在赖氨酸上)。已检查了GcvH和GcvT之间的相互作用。这两种蛋白质之间的相互作用可能是形成叶酸结合位点所必需的，其中叶酸聚谷氨酰区结合而暴露蝶啶环。GcvTN-末端对于与GcvH的相互作用很重要，可能是通过介导构象变化，并且GcvH的D43残基与GcvH-GcvT复合物中的GcvT接近。在一些实施方案中，H-蛋白由与大肠杆菌gcvH具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码H-蛋白的一种或多种核酸分子包含UniProtIDP0A6T9中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码H-蛋白的一种或多种核酸分子由GeneID947393中列出的核酸序列编码。乙醇酸脱氢酶或乙醇酸氧化酶(EC1.1.99.14)本公开描述了可以催化以下反应的酶：乙醇酸 氧化的电子受体→乙醛酸 还原的电子受体乙醇酸脱氢酶也可以称为乙醇酸氧化酶、乙醇酸氧化还原酶和乙醇酸：(受体)2-氧化还原酶。乙醇酸氧化酶催化利用乙醇酸作为唯一碳源的第一步。该酶可以是膜相关的。已分离了来自大肠杆菌ATCC11775(血清型O1：K1：H7)的细胞质膜相关乙醇酸氧化还原酶活性，并且GlcF亚基本身只能在膜部分中检测到。生理电子受体未知。从表达来自多拷贝质粒的glcDEF的大肠杆菌株中提取的粗提取物含有乙醇酸氧化酶活性。glcD、glcE或glcF中的插入突变体消除了这种活性，表明所有三种基因产物都是乙醇酸氧化酶复合物的亚基。以乙醇酸生长诱导glcDEFGB操纵子的表达。拟南芥中推定的乙醇酸氧化酶是线粒体同源二聚体蛋白，每个单体结合一个FAD，并在叶、茎、花和根中表达。氰化物离子抑制酶活性。其立体特异性地催化D-乳酸氧化为丙酮酸，介导甲基乙二醛和D-乳酸的解毒。在一些实施方案中，具有乙醇酸脱氢酶活性的酶由与选自以下的具有乙醇酸脱氢酶活性的酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌乙醇酸脱氢酶GLC和拟南芥乙醇酸脱氢酶。在一些实施方案中，编码乙醇酸脱氢酶或乙醇酸脱氢酶亚基的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP0AEP9、UniProtIDP52073、UniProtIDP52074和UniProtIDQ94AX4。在一个进一步的实施方案中，编码乙醇酸脱氢酶或乙醇酸脱氢酶亚基的一种或多种核酸分子由选自以下的核酸序列编码：GeneID947353、GeneID2847718、GeneID2847717和GenBank登录号Y13245.1。丙氨酸-乙醛酸转氨酶(EC2.6.1.44)本公开描述了可以催化以下反应的酶：在酿酒酵母中，丙氨酸-乙醛酸转氨酶亚基是用于甘氨酸合成的三种不同的酶之一。通过比较敲除株中的酶比活性，鉴定了编码该酶的AGX1基因。当置于缺乏其他负责甘氨酸合成的酶的背景中时，AGX1中的突变产生了完全的甘氨酸营养缺陷。随后纯化和表征了该酶。该酶含有吡哆醛5'-磷酸作为辅因子，是约80kDa的同源二聚体，对L-丙氨酸和乙醛酸具有高度特异性。线粒体定位的人丙氨酸-乙醛酸转氨酶2(AGXT2)和过氧化物酶体丝氨酸-丙酮酸转氨酶(AGXT1，见上文)均使用丙氨酸作为氨基供体催化乙醛酸转化为甘氨酸。然而，AGXT2也可以利用不对称二甲基精氨酸(ADMA)作为氨基供体，导致形成α-酮-δ-(NN-二甲基胍基)戊酸(DMGV)，而AGXT1不可以。ADMA是一氧化氮(NO)合酶的有效内源性抑制剂。ADMA水平也受细胞溶质二甲基精氨酸二甲氨基水解酶(DDAH)的控制，DDAH将ADMA水解为瓜氨酸和二甲胺。ADMA水平升高与糖尿病、高血压、充血性心力衰竭和动脉粥样硬化有关。AGXT2是磷酸吡哆醛依赖性酶，主要在肾脏中表达，其活性是肾脏调节血压的一种机制。在拟南芥中，已鉴定出具有四种转氨酶活性的丙氨酸转氨酶。AOAT1(GGAT1)位于过氧化物酶体。敲除植物具有降低的AOAT、GPAT(谷氨酸：丙酮酸转氨酶)、AGAT(丙氨酸：乙醛酸转氨酶)和GGAT(谷氨酸：乙醛酸转氨酶)活性。GGAT和AGAT活性的减少幅度最大。这表明AOAT1主要参与光呼吸。类似地，预测位于过氧化物酶体中的AOAT2(GGAT2)可能参与光呼吸。重组蛋白体外测定表明，GGAT1和GGAT2具有四种转氨酶活性，即GGAT、AGAT、GPAT和AOAT。这两种重组蛋白对氨基酸底物谷氨酸和丙氨酸以及含氧酸底物乙醛酸、丙酮酸和2-氧代戊二酸表现出非常相似的Km值。在一些实施方案中，具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶由与选自以下的具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：酿酒酵母AGX1、人AGXT2、拟南芥AOAT1和拟南芥AOAT2。在一些实施方案中，编码具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP43567、UniProtIDQ9BYV1、UniProtIDQ9LR30和UniProtIDQ9S7E9。在一个进一步的实施方案中，编码具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自以下的核酸序列编码：GeneID850514、GeneID64902、TAIR登录号AT1G23310和TAIR登录号AT1G70580。丙氨酸转氨酶(EC2.6.1.2)本公开描述了可以催化以下反应的酶：在一些实施方案中，丙氨酸转氨酶是谷氨酸-丙酮酸转氨酶。AlaA是大肠杆菌中三种主要的丙氨酸合成转氨酶之一。AlaA和AlaC占细胞中90％的谷氨酸-丙酮酸转氨酶(GPT)活性。已以的分辨率解析了AlaA的晶体结构。该结构显示了典型的折叠I型转氨酶的对称α2同源二聚体。alaA缺失株不具有生长缺陷，但alaAavtA双突变体在琼脂平板上形成小菌落。alaAavtAalaC三突变体具有在液体介质中生长缓慢的表型。可以通过加入丙氨酸来挽救双突变体和三突变体的缺陷。在不同的生长条件下进行了适应性和竞争性生长实验。特别是在限氧条件下，与在丰富介质中的生长相比，ΔalaA株在基础介质中的倍增时间增加。在竞争性生长条件下，即使在丰富介质中，ΔalaA突变与野生型相比也具有劣势。alaA在对减少应激的致命影响的基因的筛选中被鉴定。alaA插入突变体比野生型对丝裂霉素C和其他应激更敏感，对10％SDS更不敏感。alaA基因最初被鉴定为对丙氨酸或缬氨酸具有渗漏型需求的突变体。AlaB是大肠杆菌中三种主要的丙氨酸合成转氨酶之一。AlaB催化谷氨酸-丙酮酸转氨酶反应，以谷氨酸作为氨基供体，由丙酮酸生成丙氨酸。已在粗细胞提取物中测定了该活性，并已在质粒上分离出了编码AlaB的基因。从多拷贝质粒表达alaB部分抑制了ilvEalaA突变株的生长缺陷。AlaC是大肠杆菌中三种主要的丙氨酸合成转氨酶之一。已生成基于AlaA晶体结构的该酶的同源模型。alaC缺失株不具有生长缺陷，但alaAavtAalaC三突变体具有在液体介质中生长缓慢的表型。加入丙氨酸可以挽救该缺陷。在不同的生长条件下进行了适应性和竞争性生长实验。特别是在限氧条件下，与在丰富介质中的生长相比，ΔalaC株在基础介质中的倍增时间增加；与alaA和avtA突变体不同，加入L-丙氨酸使倍增时间恢复至在DMEM介质中观察到的倍增时间。在竞争性生长条件下，即使在丰富介质中，ΔalaC突变与野生型相比也具有劣势。转录调节因子SgrR激活alaC的表达。因此，AlaC可能在葡萄糖-磷酸应激中发挥作用。然而，alaC缺失突变体未显示出对诱导糖-磷酸应激的α-甲基葡萄糖苷的敏感性改变。在人中，丙氨酸转氨酶是细胞质酶，其催化L-丙氨酸和2-氧代戊二酸之间的可逆转氨作用以形成丙酮酸和L-谷氨酸。这四种主要代谢中间体的相互转化赋予该酶降解和生物合成的双重作用。该酶参与骨骼肌和肝脏的丙氨酸-葡萄糖循环、糖异生和大脑中的谷氨酸生成。丙氨酸转氨酶在肾脏、骨骼肌、脂肪组织和心脏中表达。该酶有两种同工型：丙氨酸转氨酶1(GPT)和丙氨酸转氨酶2(GPT2)。从肝脏中纯化了人丙氨酸转氨酶1(GPT)。来自脂肪组织的重组人丙氨酸转氨酶2(GPT2)在大肠杆菌中表达，通过SDS-PAGE测定了分子量。该酶在脂肪组织、肌肉、大脑和肾脏中的表达水平较高，而在乳房和肝脏中的表达水平较低。尚未报道来自海洋多毛类环节动物Arenicolamarina(沙躅，lugworm)的丙氨酸转氨酶的亚基结构。通过凝胶过滤色谱法确定其天然表观分子量为91kDa。尚未鉴定在该生物体中编码其的基因。在海洋环节动物和软体动物中，该反应参与在缺氧(hypoxia)或缺氧症(anoxia)期间运作的厌氧能量生成途径。已从体壁肌肉中部分纯化并表征了来自该生物体的丙氨酸转氨酶(谷氨酸丙酮酸转氨酶)。在该组织中发现了高丙氨酸转氨酶活性。也已在贻贝(Mytilusedulis)组织中证实了特定的、可逆的、L-谷氨酸依赖性的L-丙氨酸转氨酶和L-天冬氨酸转氨酶活性。拟南芥色氨酸转氨酶TAA1蛋白参与吲哚-3-丙酮酸的形成，吲哚-3-丙酮酸是吲哚-3-乙酸(IAA)的前体，IAA是生物学上重要的生长素，在许多植物物种中发挥植物激素作用。体外测定揭示了该吡哆醛5'-磷酸(PLP)依赖性转氨酶可以作用于多种不同的L-氨基酸，包括L-苯丙氨酸、L-酪氨酸、L-亮氨酸、L-丙氨酸、L-甲硫氨酸和L-谷氨酰胺，使用丙酮酸或2-氧代戊二酸作为共底物。然而，酶测定、计算机对接实验和突变体表型分析都表明L-色氨酸是该酶的体内底物。当用L-色氨酸和丙酮酸测试时，TAA1具有Km为0.29mM，Vmax为12.9μM/min。不清楚丙酮酸或2-氧代戊二酸哪一个是该酶的生物学上更相关的共底物。在避荫(shadeavoidance)突变体和具有弱乙烯不敏感性的突变体的筛选中鉴定了编码该蛋白质的基因，表明通过TAA1介导的途径合成的生长素对于对特定环境和激素刺激的反应特别重要。此外，当在拟南芥属植物中敲除TAA1和其一个或多个密切相关的家族成员(即TAR1和TAR2)时，需要适当生长素水平的正常发育过程(如胚胎发生)受到破坏。基于分布在16个科的30个不同物种的酶提取物在转氨酶反应中催化IPA形成的能力，该酶活性表现为广泛分布于植物界。三种藻类物种也具有该活性。在拟南芥中，已鉴定出具有四种转氨酶活性的丙氨酸转氨酶。AOAT1(GGAT1)位于过氧化物酶体。敲除植物具有降低的AOAT、GPAT(谷氨酸：丙酮酸转氨酶)、AGAT(丙氨酸：乙醛酸转氨酶)和GGAT(谷氨酸：乙醛酸转氨酶)活性。GGAT和AGAT活性的减少幅度最大。这表明AOAT1主要参与光呼吸。类似地，预测位于过氧化物酶体中的AOAT2(GGAT2)可能参与光呼吸。重组蛋白体外测定表明，GGAT1和GGAT2具有四种转氨酶活性，即GGAT、AGAT、GPAT和AOAT。这两种重组蛋白对氨基酸底物谷氨酸和丙氨酸以及含氧酸底物乙醛酸、丙酮酸和2-氧代戊二酸表现出非常相似的Km值。也已描述了来自Candidamaltosa、丙酸梭菌(Clostridiumpropionicum)、Pyrococcusfuriosus、Megathyrsusmaximus和黍(Panicummiliaceum)的丙氨酸转氨酶活性。从NAD-ME型C4植物黍中克隆了推定的丙氨酸转氨酶，发现该酶在叶肉和束鞘细胞中均表达，并且该基因表达是光诱导的。在两种细胞类型的绿化过程中，mRNA积累大幅增加，这与该酶在C4光合作用中的预测作用一致。在一些实施方案中，具有丙氨酸转氨酶活性的酶由与选自以下的具有丙氨酸转氨酶活性的酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌谷氨酸-丙酮酸转氨酶alaA、大肠杆菌谷氨酸-丙酮酸转氨酶alaB、大肠杆菌谷氨酸-丙酮酸转氨酶alaC、人丙氨酸转氨酶1(GPT)、人丙氨酸转氨酶2(GPT2)、Arenicolamarina丙氨酸转氨酶、拟南芥色氨酸转氨酶TAA1、拟南芥AOAT1、拟南芥AOAT2、Candidamaltosa丙氨酸转氨酶、丙酸梭菌丙氨酸转氨酶、Pyrococcusfuriosus丙氨酸转氨酶aat、Megathyrsusmaximus丙氨酸转氨酶和黍丙氨酸转氨酶AlaAT-2。在一些实施方案中，编码具有丙氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP0A959、UniProtIDP77434、UniProtIDP24298、UniProtIDQ8TD30、UniProtIDQ9S7N2、UniProtIDQ9LR30、UniProtIDQ9S7E9、UniProtIDQ9P9M8和UniProtIDP34106。在一个进一步的实施方案中，编码具有丙氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自以下的核酸序列编码：GeneID946772、GeneID946850、GeneID2875、GeneID84706、GeneID843393、TAIR登录号AT1G23310、TAIR登录号AT1G70580、GenBank登录号AF163769.1和GenBank登录号X69421.1。谷氨酸脱氢酶(EC1.4.1.2和EC1.4.1.3)本公开描述了可以催化以下反应的酶：在一些实施方案中，谷氨酸脱氢酶是来自酿酒酵母的NAD依赖性谷氨酸脱氢酶(GDH2)，其将谷氨酸降解为氨和α-酮戊二酸。GDH2的表达对氮分解代谢物的抑制和细胞内氨水平敏感。拟南芥中有两个NAD依赖性谷氨酸脱氢酶(GDH)基因GDH1和GDH2，分别编码α和β亚基。已检测到GDH的七种六聚体同种型，其由不同比例的α和β亚基组成。在不同的环境和生理条件下，不同的同种型分布在不同的组织中。GDH的酶活性部分在转录水平上部分受控制。来自不解糖嗜胨菌(Peptoniphilusasaccharolyticus)的谷氨酸脱氢酶催化L-谷氨酸NAD依赖性氧化脱氨基为2-氧代戊二酸。该反应具有高度的底物特异性。在存在D-谷氨酸、D-或L-天冬氨酸、谷氨酰胺或当NADP替换NAD时未观察到活性。使用蔗糖梯度密度离心，研究人员估计该天然酶的分子量在300-340kDa之间，表明该酶可能是同源六聚体。另一方面，其他研究人员使用凝胶过滤估计该天然酶的分子量约为226kDa。对L-谷氨酸和NAD 的KM值分别为1.3mM和0.25mM。Halobacteriumsalinarum是据报道具有多于一种GDH形式的生物体之一，不同形式的GDH利用不同的辅因子(NAD和NADP)。最终表明该生物体具有编码四种不同谷氨酸脱氢酶的四个基因。已纯化和生化表征了这些基因产物中的两个。最初预测其中一个基因gdhA1编码一种NADP特异性形式，但发现其编码一种NAD特异性酶。人谷氨酸脱氢酶(GDH)是同源六聚体线粒体基质酶，其催化L-谷氨酸可逆氧化脱氨基为2-氧代戊二酸和氨。哺乳动物GDH是不寻常的酶，因为其能够使用NAD或NADP作为辅因子。人表达两种GDH同工酶。谷氨酸脱氢酶1(GLUD1)在肝脏、大脑、胰腺和肾脏中高水平表达。谷氨酸脱氢酶2(GLUD2)由X染色体连锁的无内含子基因编码，在视网膜、睾丸和大脑中表达。导致酶活性过度的GLUD1突变导致高胰岛素血症。已经广泛研究了正效应子(如ADP和L-亮氨酸)和负效应子(如GTP)对哺乳动物GDH活性的变构控制。枯草芽孢杆菌PCI219具有单一的谷氨酸脱氢酶(GDH)，该酶对NAD(H)和NADP(H)具有双重辅酶特异性。通过凝胶过滤估计其分子量为250,000 /-20,000，通过蔗糖密度梯度区域离心估计为270,000 /-30,000。亚基大小约为57,000，表明其是同源四聚体。从番茄(Solanumlycopersicum)组织中分离出了cDNA克隆。该cDNA编码的蛋白质与植物的谷氨酸脱氢酶(GDH)具有相同的特性。该蛋白的表达分析表明其在茎、根和叶中表达，但在果实组织中不存在。该研究还表明，番茄GDH1的两个亚基由单个基因编码。该酶将2-氧代戊二酸转化为L-谷氨酸。也描述了来自丙酸梭菌和海栖热袍菌的谷氨酸脱氢酶活性。在一些实施方案中，具有谷氨酸脱氢酶活性的酶由与选自以下的谷氨酸脱氢酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：酿酒酵母NAD依赖性谷氨酸脱氢酶GDH2、拟南芥NAD依赖性谷氨酸脱氢酶GDH2、拟南芥NAD依赖性谷氨酸脱氢酶GDH1、不解糖嗜胨菌NAD依赖性谷氨酸脱氢酶gdhA、HalobacteriumsalinarumNAD依赖性谷氨酸脱氢酶gdhA、海栖热袍菌谷氨酸脱氢酶、人谷氨酸脱氢酶1(GLUD1)、人谷氨酸脱氢酶2(GLUD2)、枯草芽孢杆菌谷氨酸脱氢酶和番茄谷氨酸脱氢酶GDH1。在一些实施方案中，编码具有谷氨酸脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP33327、UniProtIDQ38946、UniProtIDQ38946、UniProtIDP28997、UniProtIDP29051、UniProtIDP00367、UniProtIDP49448和UniProtIDP93541。在一个进一步的实施方案中，编码具有谷氨酸脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自以下的核酸序列编码：GeneID461927、TAIR登录号AT5G07440、TAIR登录号AT5G18170、GenBank登录号M76403.1、GenBank登录号X63837.1、GeneID2746、GeneID2747和GenBank登录号U48695.1。乙醛脱氢酶(EC1.2.1.10)本公开描述了可以催化以下反应的酶：大肠杆菌mhpF编码酰化乙醛脱氢酶。MhpF作为单体具有活性；反应的限速步骤表现为转硫酯化。MhpF参与β-氧化途径的工程化逆转中正丁醇的合成。MhpE的表达在翻译上与MhpF偶联，这两种蛋白质之间的相互作用表现为MhpE溶解所必需的。大肠杆菌AdhE是同聚蛋白，具有三种Fe2 依赖性催化功能：醇脱氢酶、辅酶A依赖性乙醛脱氢酶和丙酮酸甲酸裂解酶失活酶。然而，AdhE是否存在丙酮酸甲酸裂解酶失活酶活性一直有争议。AdhE的同聚结构的不寻常之处在于，20-60个亚基呈螺旋状排列以形成棒状超微结构。在发酵条件下，AdhE催化乙酰辅酶A还原为乙醛，并将乙醛还原为乙醇。有氧地，在相反的方向上，AdhE可以催化乙醛氧化为乙酰辅酶A。adhE的表达表现为在转录和翻译水平上受到调节，并且可能在翻译后水平上受到调节。adhE的表达在厌氧生长期间比在有氧生长期间高约10倍。在早期工作中部分纯化和表征了来自大肠杆菌B的AdhE。后来从大肠杆菌B中将其纯化至同质，并对其连接辅酶A的醛脱氢酶活性进行了详细的动力学分析。提出了双-单-单-单乒乓机制(bi-uni-uni-uniping-pongmechanism)。来自肠道沙门氏菌(Salmonellaenterica)entericaserovarTyphimurium亚种的AdhE与大肠杆菌AdhE显示出70％氨基酸序列同一性。与大肠杆菌酶相比，该酶对醇底物具有较低的Km，并且具有一些底物特异性的差异。在代谢工程领域，adhE的缺失是生产化合物如琥珀酸、D-乳酸和聚羟基链烷酸的决定因素。莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)ADH1编码双功能乙醇脱氢酶/乙醛脱氢酶。其在缺氧条件下表现活跃，并参与衣藻中两种不同的厌氧乙醇生产途径。DmpF是来自假单胞菌属物种的酰化乙醛脱氢酶。在假单胞菌属物种CF600中，间位裂解(meta-cleavage)途径的最后两个步骤涉及通过酶4-羟基-2-氧代戊酸醛缩酶和乙醛脱氢酶(酰化)将(S)-4-羟基-2-氧代戊酸转化为丙酮酸和乙酰辅酶A。生化研究表明，这两种酶包含双功能醛缩酶-脱氢酶异二聚体，并表明醛缩酶反应的产物乙醛通过通道机制(channelingmechanism)转移至脱氢酶活性位点。这将有毒的乙醛对细胞造成的风险最小化。质粒构建体的蛋白质表达模式表明，在恶臭假单胞菌F1中存在todI基因产物。todI基因产物的预测氨基酸序列显示出与其他细菌酰化醛脱氢酶基因产物非常高的同一性。丙酮丁醇梭菌ATCC824的adhE基因编码具有乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶活性的多功能酶。在溶剂生成过程中，这两种活性对于正丁醇和乙醇的形成都是必要的。adhE基因是sol操纵子的一部分，位于pSOL1巨大质粒上。在丙酮丁醇梭菌ATCC824中从质粒表达该基因导致NADH依赖性丁醇脱氢酶、NAD依赖性乙醛脱氢酶和丁醛脱氢酶的活性升高，以及NADH依赖性乙醇脱氢酶的活性小幅增加。用adhE基因补充缺乏丁醛脱氢酶、乙酰乙酸脱羧酶和乙酰乙酰辅酶A：乙酸/丁酸：辅酶A转移酶活性的突变体(其既不产生丁醇也不产生丙酮)，导致丁醇的形成恢复，而没有任何丙酮形成或任何乙醇产量的显著增加，表明该酶的主要作用是形成丁醇，提供丁醛脱氢酶活性(将丁酰辅酶A转化为正丁醛)和丁醇脱氢酶活性。此外，该基因的失活大幅降低丁醇的产量(85％)，支持了这一作用。来自pSOL1质粒的另一个基因adhE2编码第二个参与丁醇生产的多功能醛/醇脱氢酶。然而，该酶仅在产醇条件下产生，在产溶剂条件下不表达。来自株ATCC824的基因最初称为aad。还描述了来自肠系膜明串珠菌(Leuconostocmesenteroides)、Pelobacteracetylenicus和恶臭假单胞菌的乙醛脱氢酶活性。部分纯化的肠系膜明串珠菌辅酶A依赖性醛脱氢酶无法与与其共纯化的连接NAD的醇脱氢酶分离。该酶对NAD具有特异性，不能使用NADP。虽然乙醛和1-丙醛是最好的底物，该酶也可以使用正丁醛(与乙醛的活性的31％)和异丁醛(14％)。在一些实施方案中，具有乙醛脱氢酶活性的酶由与选自以下的具有乙醛脱氢酶活性的酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌mhpF、大肠杆菌AdhE、莱因衣藻ADH1、肠系膜明串珠菌辅酶A依赖性乙醛脱氢酶、Pelobacteracetylenicus乙醛脱氢酶、假单胞菌属物种dmpF、恶臭假单胞菌酰化乙醛脱氢酶todl、恶臭假单胞菌乙醛脱氢酶cmtH和丙酮丁醇梭菌醇/醛脱氢酶AdhE。在一些实施方案中，编码具有乙醛脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP77580、UniProtP0A9Q7、UniProtIDA8JI07、UniProtIDQ52060、UniProtIDQ51949和UniProtIDP33744。在一个进一步的实施方案中，编码具有乙醛脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自以下的核酸序列编码：GeneID945008、GeneID945837、GeneID5729132、GenBank登录号X60835.1、GenBank登录号U09250.1和GeneID1116167。乙醇胺解氨酶(EC4.3.1.7)本公开描述了可以催化以下反应的酶：乙醇胺解氨酶(EAL)允许大肠杆菌在外部维生素B12存在的情况下利用乙醇胺作为唯一氮源和唯一碳源。EAL是腺苷钴胺素依赖性酶，其被其底物自发失活，并可以被EutA重新激活。最初在非K-12株NCIB8114中研究了该酶。已解析了N-末端截短但具有活性形式的、与辅因子和底物在二元和三元复合物中的该酶的晶体结构。该酶由(αβ)2二聚体的六聚体组成，α亚基保持着活性位点，钴胺素辅因子结合在α和β亚基之间的界面上。作者提出了与前述的腺苷钴胺素依赖性重排机制一致的反应机制。已在晶体结构的基础上对该反应的立体化学过程建模，对该酶明显缺乏立体特异性作出了解释。分解代谢物抑制EAL的产生，乙醇胺和腺苷钴胺素辅因子同时存在诱导EAL的产生。乙醇胺解氨酶包含两个亚基α(EutB)和β(EutC)。在一些实施方案中，具有乙醇胺解氨酶活性的酶由与具有乙醇胺解氨酶活性的大肠杆菌酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码乙醇胺解氨酶亚基的一种或多种核酸分子包含选自UniProtIDP0AEJ6和UniProtIDP19636的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码乙醇胺解氨酶亚基的一种或多种核酸分子由选自GeneID946924和GeneID946925的核酸序列编码。丝氨酸氨基酶(EC2.6.1.-)本公开描述了可以催化以下反应的酶：L-丝氨酸 NH4 →(S)-2,3-二氨基丙酸在一些实施方案中，具有丝氨酸氨基酶活性的酶可以是丝氨酸-乙醛酸转氨酶。在其他实施方案中，具有丝氨酸氨基酶活性的酶可以是丝氨酸-丙酮酸转氨酶(见上文)。丝氨酸-乙醛酸转氨酶催化L-丝氨酸的α-氨基转移至乙醛酸，形成甘氨酸和羟基丙酮酸。在丝氨酸循环甲基营养生物中，该酶发挥两个重要作用：形成一碳单元的受体(甘氨酸)，以及在同化途径中将L-丝氨酸转化为羟基丙酮酸。这是第一个纯化的微生物丝氨酸-乙醛酸转氨酶，几年后也鉴定出了编码该酶的基因。拟南芥AGT1编码的丝氨酸：乙醛酸转氨酶是同源二聚体。纯化的重组蛋白丝氨酸：乙醛酸转氨基的活性最高。该酶还催化比活性低得多的丙氨酸：乙醛酸转氨基和丝氨酸：丙酮酸转氨基。推测sgaA是编码扭脱甲基杆菌(Methylobacteriumextorquens)染色体上丝氨酸-乙醛酸转氨酶的基因。虽然尚未表达该克隆基因的产物，但使用了突变互补来研究其作用。该基因中的突变消除了以C1化合物生长的能力，并且向突变体补充该基因片段的克隆完整版本使活性恢复。此外，sgaA序列与许多转氨酶相似。在进一步的实施方案中，具有丝氨酸氨基酶活性的酶可以是具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶。在一些实施方案中，编码磷酸丝氨酸转氨酶的一种或多种核酸分子是serC，或其同源物。在另一个实施方案中，编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶、具有L-丝氨酸转氨酶活性的酶或具有丝氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：230中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶、具有L-丝氨酸转氨酶活性的酶或具有丝氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：229中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶是人PSAT1，或其同源物。在一个实施方案中，编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含UniProtIDQ9Y617中列出的氨基酸序列。在另一个实施方案中，编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子由GeneID29968中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有丝氨酸转氨酶活性的酶由与以下的酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：拟南芥丝氨酸-乙醛酸转氨酶AGT1、HyphomicrobiummethylovorumGM2丝氨酸-乙醛酸转氨酶sgaA和扭脱甲基杆菌sgaA。在一些实施方案中，编码具有丝氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自UniProtIDQ56YA5和UniProtIDO08374的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有丝氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自以下的核酸序列编码：TAIR登录号AT2G13360、GenBank登录号D86125.1和GenBank登录号L27235.1。在一些实施方案中，具有丝氨酸转氨酶活性的酶是丝氨酸-丙酮酸转氨酶。在一些实施方案中，丝氨酸-丙酮酸转氨酶由与人AGXT1具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，丝氨酸-丙酮酸转氨酶是人AGXT1。在一些实施方案中，编码丝氨酸-丙酮酸转氨酶的一种或多种核酸分子是AGXT1，或其同源物。在一些实施方案中，编码丝氨酸-丙酮酸转氨酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：244中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码丝氨酸-丙酮酸转氨酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：243中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有丝氨酸氨基酶活性的酶是具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶。在一些实施方案中，具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶由与选自以下的具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：酿酒酵母AGX1、人AGXT2、拟南芥AOAT1和拟南芥AOAT2。在一些实施方案中，编码具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP43567、UniProtIDQ9BYV1、UniProtIDQ9LR30和UniProtIDQ9S7E9。在一个进一步的实施方案中，编码具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自以下的核酸序列编码：GeneID850514、GeneID64902、TAIR登录号AT1G23310和TAIR登录号AT1G70580。在一些实施方案中，具有丝氨酸转氨酶活性的酶是具有丙氨酸转氨酶活性的酶。在一些实施方案中，具有丙氨酸转氨酶活性的酶由与选自以下的具有丙氨酸转氨酶活性的酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌谷氨酸-丙酮酸转氨酶alaA、大肠杆菌谷氨酸-丙酮酸转氨酶alaB、大肠杆菌谷氨酸-丙酮酸转氨酶alaC、人丙氨酸转氨酶1(GPT)、人丙氨酸转氨酶2(GPT2)、Arenicolamarina丙氨酸转氨酶、拟南芥色氨酸转氨酶TAA1、拟南芥AOAT1、拟南芥AOAT2、Candidamaltosa丙氨酸转氨酶、丙酸梭菌丙氨酸转氨酶、Pyrococcusfuriosus丙氨酸转氨酶aat、Megathyrsusmaximus丙氨酸转氨酶和黍丙氨酸转氨酶AlaAT-2。在一些实施方案中，编码具有丙氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP0A959、UniProtIDP77434、UniProtIDP24298、UniProtIDQ8TD30、UniProtIDQ9S7N2、UniProtIDQ9LR30、UniProtIDQ9S7E9、UniProtIDQ9P9M8和UniProtIDP34106。在一个进一步的实施方案中，编码具有丙氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自以下的核酸序列编码：GeneID946772、GeneID946850、GeneID2875、GeneID84706、GeneID843393、TAIR登录号AT1G23310、TAIR登录号AT1G70580、GenBank登录号AF163769.1和GenBank登录号X69421.1。2,3-二氨基丙酸解氨酶(EC4.3.1.15)本公开描述了可以催化以下反应的酶：2,3-二氨基丙酸解氨酶不是立体特异性的，其催化2,3-二氨基丙酸的D和L立体异构体的α,β-消除。该酶也表现出对D-丝氨酸的弱活性，对L-丝氨酸、D-β-Cl-丙氨酸或L-β-Cl-丙氨酸没有活性。该酶是同源二聚体，含有一个吡哆醛5'-磷酸辅基，属于含PLP的酶的折叠II型家族。已解析了脱辅基酶和全酶以及与反应中间体和底物复合的该酶的晶体结构。分析了活性位点残基突变体的动力学特性，提出了反应机理。在一些实施方案中，具有2,3-二氨基丙酸解氨酶活性的酶由与大肠杆菌2,3-二氨基丙酸解氨酶ygeX具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有2,3-二氨基丙酸解氨酶活性的酶是大肠杆菌ygeX。在一些实施方案中，编码具有2,3-二氨基丙酸解氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含UniProtIDP66899中列出的氨基酸序列。在进一步的实施方案中，编码具有2,3-二氨基丙酸解氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子由GeneID947012中列出的核酸序列编码。乙醛酸旁路乙醛酸循环是三羧酸循环的变体，是发生在植物、细菌、原生生物和真菌中的合成代谢途径。乙醛酸循环的核心是将乙酰辅酶A转化为琥珀酸以合成碳水化合物。在微生物中，当不能获得复杂来源如葡萄糖时，乙醛酸循环允许细胞利用简单的碳化合物作为碳源。通常认为该循环在动物中不存在，但胚胎发生早期阶段的线虫除外。然而近年来，在一些动物组织中检测到参与乙醛酸循环的关键酶苹果酸合酶和异柠檬酸裂解酶，对细菌和动物中酶的进化关系提出了质疑，并表明动物编码了该循环的替代酶，这些替代酶在功能上不同于非后生动物物种中已知的苹果酸合酶和异柠檬酸裂解酶。乙醛酸循环利用与三羧酸循环相关的八种酶中的五种：柠檬酸合酶、顺乌头酸酶、琥珀酸脱氢酶、延胡索酸酶和苹果酸脱氢酶。这两个循环的不同之处在于，在乙醛酸循环中，异柠檬酸裂解酶将异柠檬酸转化为乙醛酸和琥珀酸，而不是转化为α-酮戊二酸。这绕过了发生在TCA循环中的脱羧步骤，允许在随后的大分子(包括葡萄糖)合成中使用简单的碳化合物。乙醛酸随后与乙酰辅酶A结合产生苹果酸，由苹果酸合酶催化。也通过琥珀酸脱氢酶和延胡索酸酶的作用，从琥珀酸平行形成苹果酸。脊椎动物通常将来自脂质的脂肪酸用作能量来源，因为脂肪酸通过β氧化降解为乙酸分子。该乙酸与辅酶A的活性硫醇基团结合，进入柠檬酸循环(TCA循环)，在其中该乙酸被完全氧化为二氧化碳。因此，该途径允许细胞从脂肪中获得能量。为了利用来自脂肪的乙酸生物合成碳水化合物，使用乙醛酸循环，其初始反应与TCA循环相同。含有细胞壁的生物，如植物、真菌和细菌，在生长过程中需要非常大量的碳水化合物来生物合成复杂结构的多糖，如纤维素、葡聚糖和壳多糖。在这些生物体中，在没有可用碳水化合物的情况下(例如，在某些微生物环境中或在植物种子萌发期间)，乙醛酸循环允许由脂质通过脂肪酸β-氧化生成的乙酸合成葡萄糖。乙醛酸循环绕过了柠檬酸循环中碳以CO2形式损失的步骤。乙醛酸循环的两个初始步骤与柠檬酸循环中的相同：乙酸→柠檬酸→异柠檬酸。在下一步中，在第一个乙醛酸循环酶异柠檬酸裂解酶的催化下，异柠檬酸裂解为琥珀酸和乙醛酸(后者为该循环命名)。乙醛酸与乙酰辅酶A缩合(该步骤由苹果酸合酶催化)，产生苹果酸。苹果酸和草酰乙酸都可以转化为磷酸烯醇丙酮酸，其是磷酸烯醇丙酮酸羧激酶的产物，是糖异生的第一个酶。因此，乙醛酸循环的最终结果是由脂肪酸生产葡萄糖。第一步生成的琥珀酸可以进入柠檬酸循环，最终形成草酰乙酸。使用重组微生物生物合成MEG或乙醇酸、或MEG(或GA)和一种或多种联产品如上所述，一方面，本公开提供了包含一种或多种生化途径的重组微生物，所述生化途径由一种或多种戊糖和/或己糖通过戊糖磷酸中间体生产一种或多种衍生自D-甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛的产物。在一个实施方案中，重组微生物联产单乙二醇(MEG)和一种或多种联产品。在另一个实施方案中，一种或多种联产品选自丙酮、异丙醇、丙烯、L-丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)、乙二胺或其组合。在一个仍进一步的实施方案中，一种或多种产物选自单乙二醇(MEG)和乙醇酸(GA)。因此，在一个实施方案中，本申请涉及包含一种或多种生化途径的重组微生物，所述生化途径包含至少一种具有将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖磷酸中间体的活性的酶，并且包含至少一种具有戊糖磷酸醛缩酶活性的酶，其将戊糖磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)。在一些实施方案中，戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-5-磷酸。在一些实施方案中，至少一种具有戊糖磷酸醛缩酶活性的酶具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性、D-核酮糖-5-磷酸醛缩酶活性或D-木酮糖-5-磷酸醛缩酶活性。在一些实施方案中，重组微生物包括至少一种具有转酮醇酶活性的酶的表达和至少一种具有戊糖磷酸醛缩酶活性的酶的表达。在一些实施方案中，具有转酮醇酶活性的酶由与来自大肠杆菌的tktA具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有转酮醇酶活性的酶是来自大肠杆菌的tktA。在一些实施方案中，具有转酮醇酶活性的酶由与来自大肠杆菌的tktB具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有转酮醇酶活性的酶是来自大肠杆菌的tktB。在另一个实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：148和150的氨基酸序列。在一些实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子是tktA，或其同源物。在一些实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子是tktB，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：147和149的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有戊糖磷酸醛缩酶活性的酶由与来自大肠杆菌的deoC具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有戊糖磷酸醛缩酶活性的酶是来自大肠杆菌的deoC。在一些实施方案中，所述重组微生物包含至少一种具有转醛醇酶活性的酶的表达。在一些实施方案中，具有转醛醇酶活性的酶由与来自大肠杆菌的talA或talB具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有转醛醇酶活性的酶是来自大肠杆菌的talA。在其他实施方案中，具有转醛醇酶活性的酶是来自大肠杆菌的talB。在另一个实施方案中，编码具有转醛醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：152和154的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有转醛醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：151和153的核酸序列编码。在一些实施方案中，重组微生物包含至少一种具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶的表达。在一些实施方案中，具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌的rpe具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶是来自大肠杆菌的rpe。在另一个实施方案中，编码具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：158中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：157中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，重组微生物包含至少一种具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的表达。在一些实施方案中，所述具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌的rpiA具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，所述具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶是来自大肠杆菌的rpiA。在其他实施方案中，所述具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌的rpiB具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，所述具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶是来自大肠杆菌的rpiB。在另一个实施方案中，编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：156中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：155中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，重组微生物包含至少一种具有选自以下的活性的酶的表达：转酮醇酶活性、转醛醇酶活性、核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性、核糖-5-磷酸异构酶活性和D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性，重组微生物进一步包含一种或多种内源性酶的缺失或降低的活性，所述内源性酶选自甘油醛3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶和磷酸甘油酸变位酶。在一些实施方案中，内源性的甘油醛3-磷酸脱氢酶是gapA，磷酸甘油酸激酶是pgk，磷酸甘油酸变位酶是gpmA或gpmM。在一些实施方案中，重组微生物包含至少一种具有果糖6-磷酸磷酸酮醇酶(phosphoketolase)活性的酶的表达。在一些实施方案中，具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶由与选自以下的具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：齿双歧杆菌(Bifidobacteriumdentium)BDP_1006、乳双歧杆菌(Bifidobacteriumlactis)xfp、类植物乳杆菌(Lactobacillusparaplantarum)xpkA和短双歧杆菌(Bifidobacteriumbreve)xfp。在一个优选的实施方案中，具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶选自齿双歧杆菌BDP_1006、乳双歧杆菌xfp、类植物乳杆菌xpkA和短双歧杆菌xfp。在另一个实施方案中，编码具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：212、214、216和218的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：211、213、215和217的核酸序列编码。在一些实施方案中，重组微生物包含至少一种具有磷酸乙酰转移酶活性的酶的表达。在一些实施方案中，具有磷酸乙酰转移酶活性的酶由与选自以下的具有磷酸乙酰转移酶活性的酶具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌pta和丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutylicum)pta。在一个优选的实施方案中，具有磷酸乙酰转移酶活性的酶选自大肠杆菌pta和丙酮丁醇梭菌pta。在另一个实施方案中，编码具有磷酸乙酰转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：220和222的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有磷酸乙酰转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：219和221的核酸序列编码。在一些实施方案中，重组微生物包含至少一种具有选自以下的活性的酶的表达：果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性、磷酸乙酰转移酶活性、转酮醇酶活性、转醛醇酶活性、核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性、核糖-5-磷酸异构酶活性和D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性，重组微生物进一步包含内源性酶6-磷酸果糖激酶的缺失或降低的活性。在一些实施方案中，内源性6-磷酸果糖激酶是pfkA和/或pfkB。在一些实施方案中，一种或多种戊糖和/或己糖包含D-木糖，并且重组微生物进一步包含至少一种具有木糖异构酶活性的酶的表达和至少一种具有木酮糖5-激酶活性的酶的表达。在一些实施方案中，至少一种具有木糖异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌或Pyromycessp.的xylA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个优选的实施方案中，具有木糖异构酶活性的酶选自大肠杆菌xylA和PyromycesspxylA。在又一个实施方案中，编码木糖异构酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：95和144的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码木糖异构酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：93、94和143的核酸序列编码。在一些实施方案中，至少一种具有木酮糖5-激酶活性的酶由与来自大肠杆菌的xylB具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个优选的实施方案中，具有木酮糖5-激酶活性的酶是大肠杆菌xylB。在另一个实施方案中，编码D-木酮糖5-激酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：146中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码D-木酮糖5-激酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：145中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，一种或多种戊糖和/或己糖包含D-果糖，并且重组微生物进一步包含至少一种具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶的表达。在一些实施方案中，至少一种具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶由与来自大肠杆菌的fbp具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个优选的实施方案中，具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶是大肠杆菌fbp。在一些实施方案中，具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶将D-果糖1,6-二磷酸转化为D-果糖6-磷酸。在其他实施方案中，重组微生物中的内源性酶将D-果糖转化为果糖1,6-二磷酸。在上述任何重组微生物的一些实施方案中，所述重组微生物进一步包含一种或多种内源性酶中缺失的或降低的活性，所述内源性酶选自葡萄糖6-磷酸-1-脱氢酶、6-磷酸葡萄糖酸内酯酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶。在进一步的实施方案中，葡萄糖6-磷酸-1-脱氢酶是zwf，6-磷酸葡萄糖酸内酯酶是pgl，6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是gnd。在一些实施方案中，一种或多种戊糖和/或己糖能够在重组微生物的非氧化磷酸戊糖途径中转化为一种或多种中间体。在其他实施方案中，一种或多种戊糖和/或己糖由单体、低聚物或其组合组成。在一些实施方案中，至少一种具有转酮醇酶活性和/或果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的表达和至少一种具有D-核糖5-磷酸醛缩酶活性的酶的表达，使得能够实现一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体以及随后D-核糖-5-磷酸转化为G3P和乙醇醛。在一些实施方案中，重组微生物通过C2途径中乙醇醛的转化和通过一种或多种C3途径中G3P的转化，生产MEG或乙醇酸(GA)。在一些实施方案中，通过C2途径中具有乙醇醛还原酶活性的酶还原乙醇醛来生产MEG。在其他实施方案中，通过C2途径中具有乙醇醛脱氢酶活性的酶氧化乙醇醛来生产GA。在一些实施方案中，用于生产MEG或GA的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸还原酶活性、乙醇醛还原酶活性、乙醇醛脱氢酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性、甘油酸脱羧酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性和乙醛酸还原酶活性。在一些实施方案中，重组微生物通过C2途径中乙醇醛的转化生产MEG，并通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品。在其他实施方案中，一种或多种联产品选自丙酮、异丙醇、丙烯、异丁烯和一种或多种丝氨酸途径化合物。在一些优选的实施方案中，一种或多种丝氨酸途径化合物选自丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)和乙二胺(EDA)。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自至少一种具有选自以下的活性的酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性和乙酰乙酸脱羧酶活性，并且一种或多种联产品包括丙酮。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性和仲醇脱氢酶活性，并且一种或多种联产品包含异丙醇。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性、仲醇脱氢酶活性和脱水酶活性，并且一种或多种联产品包含丙烯。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性、3-羟基异戊酸(3HIV)合酶活性、羟甲基戊二酰辅酶A合酶活性、甲基戊烯二酰辅酶A水合酶活性、甲基巴豆酰辅酶A羧化酶活性、甲基巴豆酰辅酶A水合酶活性、3-羟基异戊酰辅酶A硫酯酶活性、3HIV激酶活性、3HIV-3-磷酸脱羧酶活性和3HIV脱羧酶活性，并且一种或多种联产品包含异丁烯。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性和甘油酸2-激酶活性，并且一种或多种联产品包含L-丝氨酸。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：丝氨酸羟甲基转移酶活性、转移酶活性、甲醛脱氢酶活性、甲酸脱氢酶活性、与甘氨酸裂解系统相关的活性、3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、丝氨酸转氨酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性、乙醇醛脱氢酶活性、乙醇酸脱氢酶活性、丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性、丙氨酸转氨酶活性和NAD(P)H依赖性谷氨酸脱氢酶活性，并且一种或多种联产品包含甘氨酸。在另一个实施方案中，与甘氨酸裂解系统相关的活性包含选自以下的酶或蛋白：甘氨酸脱羧酶(P蛋白)、氨甲基转移酶(T蛋白)、二氢硫辛酰胺脱氢酶(L蛋白)和H蛋白。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、3-磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、转氨酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性、乙醛脱氢酶活性和乙醇胺解氨酶活性，并且一种或多种联产品包含单乙醇胺(MEA)。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：丝氨酸脱氢酶活性、2-氨基丙二酸半醛脱羧酶活性、氨基乙醛转氨酶活性、2-氨基丙二酸半醛转氨酶活性、2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺脱氢酶活性、丝氨酸羟甲基转移酶活性、醛氧化酶活性、N-乙酰转移酶或O-乙酰转移酶活性、N-乙酰丝氨酸脱氢酶活性、转氨酶活性、脱乙酰酶活性、丝氨酸氨基酶活性和2,3-二氨基丙酸解氨酶活性，并且一种或多种联产品包含乙二胺(EDA)。在上述任何重组微生物的一些实施方案中，所述重组微生物进一步包含一种或多种修饰，以减少或缺失乙醇醛还原酶、乙醇醛脱氢酶、乳酸脱氢酶或其组合的活性。在一个实施方案中，至少一部分在C3途径中生产的过量NADH用作C2途径中还原当量的来源。在另一个实施方案中，至少一部分在C3途径中生产的过量NADH用于生产ATP。在一个实施方案中，最小化过量的生物质形成，并且最大化MEG或乙醇酸、或MEG和一种或多种联产品的生产。戊糖和/或己糖转化为D-核糖5-磷酸中间体，随后D-核糖5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛3-磷酸在本公开中，戊糖和/或己糖转化为戊糖磷酸中间体，其是非氧化磷酸戊糖途径的中间体。然后，戊糖磷酸中间体(D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-5-磷酸)作为D-戊糖-磷酸醛缩酶(具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性、D-核酮糖-5-磷酸醛缩酶活性或D-木酮糖-5-磷酸醛缩酶活性)的底物，以生产乙醇醛和D-甘油醛3-磷酸，这些化合物然后可以进一步转化为MEG或GA、或MEG和一种或多种联产品。在本公开中，戊糖和/或己糖转化为D-核糖5-磷酸，其是非氧化磷酸戊糖途径的中间体。然后，D-核糖5-磷酸中间体作为D-核糖5-磷酸醛缩酶的底物，产生乙醇醛和D-甘油醛3-磷酸，这些化合物然后可以进一步转化为MEG或GA、或MEG和一种或多种联产品。[A]因此，在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖通过戊糖磷酸中间体生产乙醇醛和D-甘油醛3-磷酸(G3P)的重组微生物，其中该重组微生物表达以下(a)至(h)的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转酮醇酶活性的酶，该酶催化D-果糖-6-磷酸和D-甘油醛-3-磷酸分别可逆转化为D-赤藓糖-4-磷酸和D-木酮糖-5-磷酸，和/或催化来自(b)的D-甘油醛-3-磷酸和来自(b)的D-景天庚酮糖-7-磷酸分别可逆转化为戊糖磷酸和D-木酮糖-5-磷酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转醛醇酶活性的酶，该酶催化来自(a)的D-果糖-6-磷酸和D-赤藓糖-4-磷酸分别可逆转化为D-甘油醛-3-磷酸和D-景天庚酮糖-7-磷酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶，该酶催化来自(a)和/或(f)的D-木酮糖-5-磷酸和D-核酮糖-5-磷酸的相互转化；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶，该酶催化来自(c)的D-核酮糖-5-磷酸和D-核糖-5-磷酸的相互转化；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有木糖异构酶活性的酶，该酶催化D-木糖转化为D-木酮糖；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有木酮糖5-激酶活性的酶，该酶催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶，该酶催化D-果糖1,6-二磷酸转化为D-果糖6-磷酸；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有戊糖-5-磷酸醛缩酶活性的酶，该酶催化来自(a)和/或(d)的戊糖-5-磷酸转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸；其中重组微生物任选地进一步在编码甘油醛3-磷酸脱氢酶和/或磷酸甘油酸激酶和/或磷酸甘油酸变位酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变；其中，一种或多种戊糖和/或己糖能够在重组微生物的非氧化磷酸戊糖途径中转化为一种或多种中间体，并且其中生产乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)。[B]因此，在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖通过D-核糖5-磷酸、核酮糖5-磷酸或木酮糖5-磷酸中间体生产乙醇醛和D-甘油醛3-磷酸(G3P)的重组微生物，其中该重组微生物表达以下(a)至(h)的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转酮醇酶活性的酶，该酶催化D-果糖-6-磷酸和D-甘油醛-3-磷酸分别可逆转化为D-赤藓糖-4-磷酸和D-木酮糖-5-磷酸，和/或催化来自(b)的D-甘油醛-3-磷酸和来自(b)的D-景天庚酮糖-7-磷酸分别可逆转化为D-核糖-5-磷酸和D-木酮糖-5-磷酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转醛醇酶活性的酶，该酶催化来自(a)的D-果糖-6-磷酸和D-赤藓糖-4-磷酸分别可逆转化为D-甘油醛-3-磷酸和D-景天庚酮糖-7-磷酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶，该酶催化来自(a)和/或(f)的D-木酮糖-5-磷酸和D-核酮糖-5-磷酸的相互转化；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶，该酶催化来自(c)的D-核酮糖-5-磷酸和D-核糖-5-磷酸的相互转化；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有木糖异构酶活性的酶，该酶催化D-木糖转化为D-木酮糖；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有木酮糖5-激酶活性的酶，该酶催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶，该酶催化D-果糖1,6-二磷酸转化为D-果糖6-磷酸；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有D-核糖-5-磷酸、核酮糖5-磷酸或木酮糖5-磷酸醛缩酶活性的酶，该酶催化来自(a)和/或(d)的D-核糖-5-磷酸、核酮糖5-磷酸或木酮糖5-磷酸转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸；其中重组微生物任选地进一步在编码甘油醛3-磷酸脱氢酶和/或磷酸甘油酸激酶和/或磷酸甘油酸变位酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变；其中，一种或多种戊糖和/或己糖能够在重组微生物的非氧化磷酸戊糖途径中转化为一种或多种中间体，并且其中生产乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)。[C]在另一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖通过D-核糖5-磷酸中间体生产乙醇醛和D-甘油醛3-磷酸(G3P)的重组微生物，其中该重组微生物表达以下(a)至(j)的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶，该酶催化D-果糖-6-磷酸可逆转化为D-赤藓糖-4-磷酸和乙酰磷酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸乙酰转移酶活性的酶，该酶催化来自(a)的乙酰磷酸可逆转化为乙酰辅酶A；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转醛醇酶活性的酶，该酶催化来自(a)的D-果糖-6-磷酸和D-赤藓糖-4-磷酸分别可逆转化为D-甘油醛-3-磷酸和D-景天庚酮糖-7-磷酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转酮醇酶活性的酶，该酶催化来自(c)的D-甘油醛-3-磷酸和来自(c)的D-景天庚酮糖-7-磷酸分别可逆转化为D-核糖-5-磷酸和D-木酮糖-5-磷酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶，该酶催化来自(d)和/或(h)的D-木酮糖-5-磷酸和D-核酮糖-5-磷酸的相互转化；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶，该酶催化来自(e)的D-核酮糖-5-磷酸和D-核糖-5-磷酸的相互转化；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有木糖异构酶活性的酶，该酶催化D-木糖转化为D-木酮糖；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有木酮糖5-激酶活性的酶，该酶催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸；(i)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶，该酶催化D-果糖1,6-二磷酸转化为D-果糖6-磷酸；(j)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有D-核糖5-磷酸醛缩酶活性的酶，该酶催化来自(d)和/或(f)的D-核糖-5-磷酸转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸；其中重组微生物任选地进一步在编码6-磷酸果糖激酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变；其中，一种或多种戊糖和/或己糖能够在重组微生物的非氧化磷酸戊糖途径中转化为一种或多种中间体，其中步骤(b)中产生的乙酰辅酶A可以用于生产一种或多种联产品，所述联产品选自乙醇酸、丙酮、异丙醇、丙烯、异丁烯和一种或多种丝氨酸途径化合物；并且其中生产乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)。在一些实施方案中，磷酸戊糖途径的氧化分支被删除或失活，以优化糖流向非氧化性进入磷酸戊糖途径。[D]因此，在一个实施方案中，实施方案[A]、实施方案[B]或实施方案[C]的重组微生物任选地进一步包含一种或多种选自以下的修饰：(i)编码葡萄糖6-磷酸-1-脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能缺失突变，该酶催化葡萄糖-6-磷酸转化为6-磷酸-D-葡萄糖酸-1,5-内酯；(ii)编码6-磷酸葡萄糖酸内酯酶的基因中的缺失、插入或功能缺失突变，该酶催化6-磷酸-D-葡萄糖酸-1,5-内酯转化为葡萄糖酸-6-磷酸；和(iii)编码6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能缺失突变，该酶催化葡萄糖酸-6-磷酸转化为D-核酮糖-5-磷酸。在一些实施方案中，具有转酮醇酶活性的酶由与大肠杆菌tktA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，转酮醇酶由与大肠杆菌tktB具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，转酮醇酶是来自大肠杆菌的tktA。在其他实施方案中，转酮醇酶是来自大肠杆菌的tktB。在一些实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子是tktA，或其同源物。在一些实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子是tktB或其同源物。在另一个实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：148和150的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：147和149的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有转醛醇酶活性的酶由与来自大肠杆菌的talA或talB具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有转醛醇酶活性的酶是来自大肠杆菌的talA。在其他实施方案中，具有转醛醇酶活性的酶是来自大肠杆菌的talB。在另一个实施方案中，编码具有转醛醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：152和154的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有转醛醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：151和153的核酸序列编码。在一个实施方案中，具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶由与大肠杆菌rpiA或rpiB具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶是大肠杆菌rpiA。在一些实施方案中，具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶是大肠杆菌rpiB。在一些实施方案中，编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子是rpiA，或其同源物。在另一个实施方案中，编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：156中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNo：155中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子是rpiB，或其同源物。在另一个实施方案中，编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：254中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：253中列出的核酸序列编码。在一个实施方案中，具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶由与大肠杆菌rpe具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶是大肠杆菌rpe。在一些实施方案中，编码具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子是rpe，或其同源物。在另一个实施方案中，编码具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：158中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：157中列出的核酸序列编码。在一个实施方案中，具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶由与选自以下的具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：齿双歧杆菌(Bifidobacteriumdentium)BDP_1006、乳双歧杆菌(Bifidobacteriumlactis)xfp、类植物乳杆菌(Lactobacillusparaplantarum)xpkA和短双歧杆菌(Bifidobacteriumbreve)xfp。在其他实施方案中，具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶选自齿双歧杆菌BDP_1006、乳双歧杆菌xfp、类植物乳杆菌xpkA和短双歧杆菌xfp。在一些实施方案中，编码具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子选自BDP_1006、xfp、xpkA，或其同源物。在另一个实施方案中，编码具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：212、214、216和218的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：211、213、215和217的核酸序列编码。在一个实施方案中，具有磷酸乙酰转移酶活性的酶由与选自以下的具有磷酸乙酰转移酶活性的酶具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌pta和丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutylicum)pta。在其他实施方案中，具有磷酸乙酰转移酶活性的酶选自大肠杆菌pta和丙酮丁醇梭菌pta。在一些实施方案中，编码具有磷酸乙酰转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子是pta，或其同源物。在另一个实施方案中，编码具有磷酸乙酰转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：220和222的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有磷酸乙酰转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：219和221的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有戊糖磷酸醛缩酶活性(包括D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性、D-核酮糖-5-磷酸醛缩酶活性或D-木酮糖-5-磷酸醛缩酶活性)的酶由与来自大肠杆菌的deoC具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，所述具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性的酶是来自大肠杆菌的deoC。在一些实施方案中，重组微生物进一步包含内源性或外源性的具有木糖异构酶活性的酶，该酶催化D-木糖转化为D-木酮糖。在一个实施方案中，具有木糖异构酶活性的酶是外源的。在另一个实施方案中，具有木糖异构酶活性的酶由获自Pyromycessp.的一种或多种核酸分子编码。在一个进一步的实施方案中，具有木糖异构酶活性的酶由获自大肠杆菌的一种或多种核酸分子编码。在另一个实施方案中，编码具有木糖异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子是xylA，或其同源物。在又一个实施方案中，编码具有木糖异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：95和144的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有木糖异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：93、94和143的核酸序列。在一些实施方案中，具有木酮糖5-激酶活性的酶由与来自大肠杆菌的xylB具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个优选的实施方案中，具有木酮糖5-激酶活性的酶是大肠杆菌xylB。在另一个实施方案中，编码D-木酮糖5-激酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：146中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码D-木酮糖5-激酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：145中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶由与来自大肠杆菌的fbp具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个优选的实施方案中，具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶是大肠杆菌fbp。在一些实施方案中，具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶将D-果糖1,6-二磷酸转化为D-果糖6-磷酸。在其他实施方案中，重组微生物中的内源性酶将D-果糖转化为果糖1,6-二磷酸。MEG或乙醇酸、或MEG和联产品的生产途径在一些实施方案中，由实施方案[A]、由实施方案[B]或由实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])生产的乙醇醛和甘油醛-3-磷酸中间体用于已知的MEG(或乙醇酸)C2生产途径，该途径与C3途径偶联，如下所述，以联产额外的MEG(或乙醇酸)和/或一种或多种联产品。在一些实施方案中，通过C2途径生产MEG，该途径使用具有乙醇醛还原酶活性的酶将乙醇醛转化为MEG。在另一个实施方案中，通过C2途径生产乙醇酸(GA)，该途径使用具有乙醇醛脱氢酶活性的酶将乙醇醛氧化为GA。[E]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖生产单乙二醇(MEG)的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])的重组微生物进一步表达：至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛还原酶活性的酶，该酶催化乙醇醛转化为MEG，其中所述重组微生物任选地进一步在编码乙醇醛脱氢酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，并且其中生产MEG。[F]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖生产乙醇酸(GA)的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])的重组微生物进一步表达：至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛脱氢酶活性的酶，该酶催化乙醇醛转化为GA，其中所述重组微生物任选地进一步在编码乙醇醛还原酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，并且其中生产GA。在一些实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶由获自微生物的一种或多种核酸分子编码，所述微生物选自大肠杆菌和酿酒酵母。在另一个实施方案中，一种或多种核酸分子选自gldA、GRE2、GRE3、yqhD、ydjG、fucO、yafB(dkgB)和/或yqhE(dkgA)，或其同源物。在另一个实施方案中，一种或多种核酸分子是yqhD。在一些实施方案中，yqhD包含G149E突变。在一个进一步的实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶包含选自SEQIDNO：13、15、17、20、23、25、28、30和32的氨基酸序列。在一个仍进一步的实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶由选自SEQIDNO：12、14、16、18、19、21、22、24、26、27、29和31的核酸序列编码。在一个实施方案中，具有乙醇醛脱氢酶活性的酶由与来自大肠杆菌的aldA(SEQIDNO：289)具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个优选的实施方案中，具有乙醇醛脱氢酶活性的酶是大肠杆菌aldA。通过C2途径生产MEG(或乙醇酸)和通过C3途径生产MEG(或乙醇酸)一方面，由一种或多种戊糖和/或己糖生产MEG(或乙醇酸)如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，然后将戊糖磷酸中间体转化为乙醇醛和G3P中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG(或乙醇酸)，以及通过C3途径，将G3P转化为MEG(或乙醇酸)。其中，戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-磷酸。在一些实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖生产MEG(或乙醇酸)的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG(或乙醇酸)的实施方案[E]或实施方案[F]的重组微生物进一步包含一种或多种生产MEG(或乙醇酸)的C3生物合成途径。用于生产MEG的C3生物合成途径例如如WO2010/076324(MetabolicExplorer)中所述，其通过引用整体并入本文。在一些实施方案中，用于生产MEG的C3生物合成途径包括三个酶促反应，从3-磷酸羟基丙酮酸前体(丝氨酸的前体)的转化开始。首先，磷酸酶活性允许磷酸羟基丙酮酸转化为羟基丙酮酸。然后在2-酮酸脱羧酶活性的作用下，羟基丙酮酸转化为乙醇醛。最后，羟基醛还原酶活性允许乙醇醛转化为乙二醇。另一种生产乙二醇的途径从L-丝氨酸作为前体开始。首先，转氨酶或氨基酸氧化酶活性允许丝氨酸转化为羟基丙酮酸。接下来的两步将羟基丙酮酸转化为乙醇醛，然后转化为MEG，这两步与上述第一个途径相似。在一个优选的实施方案中，本公开提供重组微生物，其包含一种或多种用于生产MEG的C3生物合成途径。在一些实施方案中，重组微生物(特别是细菌)含有至少一种编码具有2-酮酸脱羧酶活性的多肽的基因和一种编码具有羟基醛还原酶活性的多肽的基因。这些基因可以是外源的或内源的，并且可以在染色体或染色体外表达。在本公开的一个进一步的实施方案中，重组微生物(特别是细菌)包含其中中间体3-磷酸甘油酸的可得性增加的修饰。优选地，通过减弱编码磷酸甘油酸变位酶的基因(特别是基因gpmA和pgml之一或两者)的表达水平来实现该增加。这可以通过用较弱的启动子替换这些基因的野生型启动子来实现，或者通过使用使相应信使RNA或蛋白质不稳定的元件来实现。如果需要，也可以通过删除相应的DNA序列来实现基因的完全衰减。在另一个实施方案中，重组微生物(特别是细菌)包含这样的修饰，其刺激进入丝氨酸生物合成途径的流。这可以通过增加分别由serA和serC基因编码的3-磷酸甘油酸脱氢酶和/或磷酸丝氨酸转氨酶的表达水平来实现。可以通过引入驱动serA和/或serC基因表达的人工启动子、通过增加细胞中的拷贝数或通过将增加相应蛋白质活性的突变引入serA和/或serC基因，来增加3-磷酸甘油酸脱氢酶和/或磷酸丝氨酸转氨酶的表达水平。也可以通过用lrp突变等位基因(如lrp-1等位基因对应于lrp蛋白中的GLU114ASP替代)替换野生型lrp基因(编码亮氨酸反应性调节蛋白)导致serA基因转录的组成型激活，来增加serA基因的表达。在本公开的一个具体实施方案中，可以将突变引入serA基因中，该突变降低SerA蛋白对反馈抑制剂丝氨酸(反馈脱敏等位基因)的敏感性，因此允许在丝氨酸存在下增加活性。EP0931833(Ajinomoto)或EP0620853(Wacker)中描述了脱敏等位基因(即反馈不敏感等位基因)的例子。在另一个实施方案中，重组微生物(特别是细菌)包含这样的修饰，其刺激进入羟基丙酮酸生物合成途径的流。可以通过增加丝氨酸转氨酶或丝氨酸氧化酶(对于从丝氨酸作为前体开始的途径)的表达水平，或通过增加3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶的表达来实现这个结果。可以通过引入和过表达来自R.opacus的编码L-氨基酸氧化酶的基因，或通过将增加相应蛋白质活性的突变引入基因，来增加丝氨酸氧化酶的表达水平。可以通过引入驱动大肠杆菌serC基因表达的人工启动子、通过增加细胞中的拷贝数或通过将增加相应蛋白质活性的突变引入serC基因中，来增加丝氨酸转氨酶的表达。可以通过引入驱动大肠杆菌yeaB基因或serB基因表达的人工启动子、通过增加细胞中的拷贝数或通过将增加相应蛋白质活性的突变引入yeaB基因或serB基因中，来增加3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶的表达。可以通过引入和过表达来自酿酒酵母的GPP2基因，或通过将增加相应蛋白质活性的突变引入GPP2基因，来增加3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶的表达。在本公开的一个进一步的实施方案中，重组微生物(特别是细菌)包含修饰，以呈现减弱的水平将乙醇醛转化为除乙二醇之外的其他化合物。这可以通过降低消耗乙醇醛的酶如羟基苏氨酸醛缩酶(由UaE编码)或乙醇醛脱氢酶(由aldA、aldB编码)的水平来实现。可以通过用较低强度的启动子替换天然启动子或通过使相应的信使RNA或蛋白质不稳定的元件，来减弱这些基因。如果需要，也可以通过删除相应的DNA序列来实现基因的完全衰减。在本公开的一个进一步的实施方案中，通过使用不依赖于磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)作为磷供体的糖输入系统，如已知转运葡萄糖的galP，或通过向糖-磷酸转移酶系统提供更多的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，来提高糖输入的效率。存在多种可用于增加微生物中PEP的可得性的方法。特别地，这可以通过减弱反应PEP→丙酮酸来实现。优选地，在所述株中至少减弱一个选自pykA和pykF的编码丙酮酸激酶的基因，以获得该结果。增加PEP可得性的另一种方法是有利于反应丙酮酸→PEP。这可以通过增加催化上述反应的磷酸烯醇式丙酮酸合酶的活性来实现。该酶由ppsA基因编码。因此，在微生物中，优先增加ppsA基因的表达。两种修饰可以同时存在于微生物中。在本公开的一个进一步的实施方案中，重组微生物(特别是细菌)包含修饰，以呈现减弱的水平将丝氨酸转化为除乙二醇之外的其他化合物。可以通过减弱消耗丝氨酸的酶的水平，如丝氨酸脱氨酶(由sdaA、sdaB和/或tdcG编码)、丝氨酸转乙酰酶(由cysE编码)、色氨酸合酶(由trpAB编码)或丝氨酸羟甲基转移酶(由glyA编码)，来实现该结果。可以通过用较低强度的启动子替换天然启动子或通过使相应的信使RNA或蛋白质不稳定的元件，来减弱这些基因。如果需要，也可以通过删除相应的DNA序列来实现基因的完全衰减。在本公开的一个进一步的实施方案中，重组微生物(特别是细菌)包含修饰，以呈现减弱的水平将羟基丙酮酸转化为除乙醇醛之外的其他化合物。可以通过减弱消耗羟基丙酮酸的酶的水平，如羟基丙酮酸还原酶(由ghrA编码)或羟基丙酮酸异构酶(由hyi编码)，来实现该结果。可以通过用较低强度的启动子替换天然启动子或通过使相应的信使RNA或蛋白质不稳定的元件，来减弱这些基因。如果需要，也可以通过删除相应的DNA序列来实现基因的完全衰减。在一些实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖生产MEG(或乙醇酸)的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG(或乙醇酸)的实施方案[E]或实施方案[F]的重组微生物进一步包含一种或多种生产MEG(或乙醇酸)的C3生物合成途径。用于生产MEG的C3生物合成途径例如如WO2011/130378(Genomatica)中所述，其通过引用整体并入本文。在一些实施方案中，本公开提供重组微生物，其包含具有至少一种编码乙二醇途径酶的外源核酸的乙二醇途径，所述外源核酸以足以产生乙二醇的量表达，所述乙二醇途径包括丝氨酸转氨酶、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)、羟基丙酮酸脱羧酶、乙醇醛还原酶、丝氨酸脱羧酶、乙醇胺转氨酶、乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)、羟基丙酮酸还原酶或甘油酸脱羧酶。在一些实施方案中，重组微生物包含具有至少一种编码乙二醇途径酶的外源核酸的乙二醇途径，所述外源核酸以足以产生乙二醇的量表达，所述乙二醇途径包括丝氨酸转氨酶或丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)；羟基丙酮酸脱羧酶和乙醇醛还原酶。在一些实施方案中，重组微生物包含具有至少一种编码乙二醇途径酶的外源核酸的乙二醇途径，所述外源核酸以足以产生乙二醇的量表达，所述乙二醇途径包括丝氨酸转氨酶或丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)；羟基丙酮酸还原酶和甘油酸脱羧酶。在一些实施方案中，重组微生物包含具有至少一种编码乙二醇途径酶的外源核酸的乙二醇途径，所述外源核酸以足以产生乙二醇的量表达，所述乙二醇途径包括丝氨酸脱羧酶；乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)和乙醇醛还原酶。在一些实施方案中，本公开提供重组微生物，其包含具有至少一种编码乙二醇途径酶的外源核酸的乙二醇途径，所述外源核酸以足以产生乙二醇的量表达，所述乙二醇途径包括羟基丙酮酸脱羧酶、乙醇醛还原酶、羟基丙酮酸还原酶、甘油酸脱羧酶、3-磷酸甘油酸磷酸酶和甘油酸激酶。在一些实施方案中，重组微生物包含具有至少一种编码乙二醇途径酶的外源核酸的乙二醇途径，所述外源核酸以足以产生乙二醇的量表达，所述乙二醇途径包括羟基丙酮酸还原酶；羟基丙酮酸脱羧酶和乙醇醛还原酶。在一些实施方案中，重组微生物包含具有至少一种编码乙二醇途径酶的外源核酸的乙二醇途径，所述外源核酸以足以产生乙二醇的量表达，所述乙二醇途径包括3-磷酸甘油酸磷酸酶或甘油酸激酶；羟基丙酮酸还原酶；羟基丙酮酸脱羧酶和乙醇醛还原酶。在一些实施方案中，重组微生物包含具有至少一种编码乙二醇途径酶的外源核酸的乙二醇途径，所述外源核酸以足以产生乙二醇的量表达，所述乙二醇途径包括甘油酸脱羧酶。在一些实施方案中，重组微生物包含具有至少一种编码乙二醇途径酶的外源核酸的乙二醇途径，所述外源核酸以足以产生乙二醇的量表达，所述乙二醇途径包括3-磷酸甘油酸磷酸酶或甘油酸激酶和甘油酸脱羧酶。在一些实施方案中，本公开提供了包含乙二醇途径的重组微生物，其中所述重组微生物包含至少一种编码酶或蛋白质的外源核酸，所述酶或蛋白质将底物转化为产物，选自以下：丝氨酸转化为羟基丙酮酸、羟基丙酮酸转化为乙醇醛、乙醇醛转化为乙二醇、丝氨酸转化为乙醇胺、乙醇胺转化为乙醇醛、3-磷酸甘油酸转化为甘油酸、甘油酸转化为羟基丙酮酸、羟基丙酮酸转化为甘油酸以及甘油酸转化为乙二醇。本领域技术人员将理解，这些仅是示例性的，本领域技术人员基于本文的教导，可以容易地确定适用于生产所需产物并且可获得用于将底物转化为产物的适当活性的本文公开的任何底物-产物对。因此，本公开内容提供了重组微生物，其含有至少一种编码酶或蛋白质的外源核酸，其中所述酶或蛋白质转化乙二醇途径的底物和产物。虽然在本文中笼统地描述为含有乙二醇途径的重组微生物，但应理解，本公开另外提供了包含至少一种编码乙二醇途径酶的外源核酸的重组微生物，所述外源核酸以足以产生乙二醇途径的中间体的量表达。因此，除了含有产生乙二醇的乙二醇途径的重组微生物之外，本公开还提供了包含至少一种编码乙二醇途径酶的外源核酸的重组微生物，其中所述微生物产生乙二醇途径中间体，例如羟基丙酮酸、乙醇胺、乙醇醛或甘油酸。在一些实施方案中，丝氨酸转氨酶或丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)催化丝氨酸转化为羟基丙酮酸。在一些实施方案中，羟基丙酮酸脱羧酶催化羟基丙酮酸转化为乙醇醛。在一些实施方案中，乙醇醛还原酶催化乙醇醛转化为乙二醇。在一些实施方案中，丝氨酸脱羧酶催化丝氨酸转化为乙醇胺。在一些实施方案中，乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)催化乙醇胺转化为乙醇醛。在一些实施方案中，羟基丙酮酸还原酶催化甘油酸转化为羟基丙酮酸。在一些实施方案中，甘油酸脱羧酶催化甘油酸转化为乙二醇。在一些实施方案中，3-磷酸甘油酸磷酸酶或甘油酸激酶催化3-磷酸甘油酸转化为甘油酸。在一些实施方案中，生产MEG(或乙醇酸)如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，然后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和G3P中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG(或乙醇酸)，以及通过C3途径，将G3P中间体转化为MEG(或乙醇酸)。[K]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源生产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)的重组微生物，其中来自实施方案[A]、或来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG(或乙醇酸)的实施方案[E]或实施方案[F]的重组微生物进一步表达以下(a)至(h)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为3-磷酸羟基丙酮酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为磷酸-L-丝氨酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为羟基丙酮酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(b)的磷酸-L-丝氨酸转化为L-丝氨酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有L-丝氨酸转氨酶或丝氨酸氧化酶活性的酶，该酶催化来自(d)的L-丝氨酸转化为羟基丙酮酸；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(c)或(e)的羟基丙酮酸转化为乙醇醛；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛还原酶活性的酶，该酶催化来自(f)的乙醇醛转化为MEG；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(f)的乙醇醛转化为乙醇酸；其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C]的产生的中间体G3P通过重组微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸甘油酸，并且其中生产MEG(或乙醇酸)。[L]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源生产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG(或乙醇酸)的实施方案[E]或实施方案[F]的重组微生物进一步表达以下(a)至(j)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸-2-激酶活性的酶，该酶催化2-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶或具有甘油酸-3-激酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶，该酶催化来自(a)和/或(b)的甘油酸转化为羟基丙酮酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸转氨酶活性的酶或具有丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为羟基丙酮酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有L-丝氨酸脱羧酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为乙醇胺；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(c)和/或(d)的羟基丙酮酸转化为乙醇醛；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性的酶，该酶催化来自(e)的乙醇胺转化为乙醇醛；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有甘油酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(a)和/或(b)的甘油酸转化为MEG；(i)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛还原酶活性的酶，该酶催化来自(f)和/或(g)的乙醇醛转化为MEG；(j)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(f)和/或(g)的乙醇醛转化为乙醇酸；其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C]的产生的中间体G3P通过重组微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸甘油酸和/或2-磷酸甘油酸，并且其中生产MEG(或乙醇酸)。在一些实施方案中，2-酮酸脱羧酶、羟基丙酮酸脱羧酶或2-氧代戊二酸脱羧酶将羟基丙酮酸转化为乙醇醛。在一些实施方案中，将羟基丙酮酸转化为乙醇醛的酶由与Kivd、dxs或SucA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，2-酮酸脱羧酶是来自乳酸乳球菌的Kivd。在又一个实施方案中，编码2-酮酸脱羧酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：224中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码2-酮酸脱羧酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：223中列出的核酸序列。在一些实施方案中，2-氧代戊二酸脱羧酶是来自大肠杆菌的SucA。在又一个实施方案中，编码2-氧代戊二酸脱羧酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：226中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码2-氧代戊二酸脱羧酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：225中列出的核酸序列。在一些实施方案中，羟基醛还原酶可以是乙醇醛还原酶。在一些实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶由与yqhD或FucO具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶由获自微生物的一种或多种核酸分子编码，所述微生物选自大肠杆菌和酿酒酵母。在另一个实施方案中，一种或多种核酸分子选自gldA、GRE2、GRE3、yqhD、ydjG、fucO、yafB(dkgB)和/或yqhE(dkgA)，或其同源物。在另一个实施方案中，一种或多种核酸分子是yqhD。在一些实施方案中，yqhD包含G149E突变。在一个进一步的实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶包含选自SEQIDNO：13、15、17、20、23、25、28、30和32的氨基酸序列。在一个仍进一步的实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶由选自SEQIDNO：12、14、16、18、19、21、22、24、26、27、29和31的核酸序列编码。在一些实施方案中，3-磷酸甘油酸脱氢酶可以是3-磷酸-羟基丙酮酸还原酶或2-氧代戊二酸还原酶。在一些实施方案中，具有3-磷酸-羟基丙酮酸还原酶活性的酶由与serA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有3-磷酸-羟基丙酮酸还原酶活性的酶是来自大肠杆菌的serA。在又一个实施方案中，编码具有3-磷酸-羟基丙酮酸还原酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：228中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有3-磷酸-羟基丙酮酸还原酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：227中列出的核酸序列。在一些实施方案中，3-磷酸丝氨酸转氨酶可以是L-丝氨酸转氨酶、丝氨酸转氨酶或丝氨酸-丙酮酸转氨酶。在一些实施方案中，具有3-磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶由与serC具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有3-磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶是来自大肠杆菌的serC。在又一个实施方案中，编码具有3-磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：230中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有3-磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：229中列出的核酸序列。在一些实施方案中，具有丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性的酶是来自人的AGXT1。在又一个实施方案中，编码具有丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：244中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：243中列出的核酸序列。在一些实施方案中，具有3-磷酸-羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶由与yeaB(nudL)具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有3-磷酸-羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶是来自大肠杆菌的yeaB(nudL)。在又一个实施方案中，编码具有3-磷酸-羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：232中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有3-磷酸-羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：231中列出的核酸序列。在一些实施方案中，具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶由与serB具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶是来自大肠杆菌的serB。在又一个实施方案中，编码具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：234中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：233中列出的核酸序列。在一些实施方案中，具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶或具有甘油酸-2-激酶活性的酶将2-磷酸甘油酸转化为甘油酸。在一些实施方案中，将2-磷酸甘油酸转化为甘油酸的酶由与phoA、glxK或garK具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶是来自大肠杆菌的phoA。在又一个实施方案中，编码具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：246中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：245中列出的核酸序列。在一些实施方案中，具有甘油酸-2-激酶活性的酶是来自大肠杆菌的glxK。在又一个实施方案中，编码具有甘油酸-2-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：250中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有甘油酸-2-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：249中列出的核酸序列。在一些实施方案中，具有甘油酸-2-激酶活性的酶是来自大肠杆菌的garK。在又一个实施方案中，编码具有甘油酸-2-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：252中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有甘油酸-2-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：251中列出的核酸序列。在一些实施方案中，具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶或具有甘油酸-3-激酶活性的酶将3-磷酸甘油酸转化为甘油酸。在一些实施方案中，将3-磷酸甘油酸转化为甘油酸的酶由与phoA或GLYK具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶是来自大肠杆菌的phoA。在又一个实施方案中，编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：246中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：245中列出的核酸序列。在一些实施方案中，具有甘油酸-3-激酶活性的酶是来自拟南芥的GLYK。在又一个实施方案中，编码具有甘油酸-3-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：248中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有甘油酸-3-激酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：247中列出的核酸序列。在一些实施方案中，具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶将甘油酸转化为羟基丙酮酸。在一些实施方案中，将甘油酸转化为羟基丙酮酸的酶由与ghrB具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶是来自大肠杆菌的ghrB。在又一个实施方案中，编码具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：242中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：241中列出的核酸序列。在一些实施方案中，具有丝氨酸脱羧酶活性的酶将L-丝氨酸转化为乙醇胺。在一些实施方案中，将L-丝氨酸转化为乙醇胺的酶由与SDC具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有丝氨酸脱羧酶活性的酶是来自拟南芥的SDC。在又一个实施方案中，编码具有丝氨酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：236中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有丝氨酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：235中列出的核酸序列。在一些实施方案中，具有乙醇胺转氨酶活性的酶或具有乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性的酶将乙醇胺转化为乙醇醛。在一些实施方案中，将乙醇胺转化为乙醇醛的酶由与alaA或tynA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有乙醇胺转氨酶活性的酶是来自大肠杆菌的alaA。在又一个实施方案中，编码具有乙醇胺转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：240中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有乙醇胺转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：239中列出的核酸序列。在一些实施方案中，具有乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性的酶是来自大肠杆菌的tynA。在又一个实施方案中，编码具有乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：238中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：237中列出的核酸序列。另一方面，生产MEG如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，然后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过C3途径，将G3P中间体转化为一种或多种联产品。通过C2途径联产MEG和通过C3途径联产丙酮、异丙醇、丙烯和/或异丁烯在一些实施方案中，生产MEG如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，然后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过C3途径，将G3P中间体转化为丙酮。[M]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖联产单乙二醇(MEG)和丙酮的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(c)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性的酶，该酶催化乙酰辅酶A转化为乙酰乙酰辅酶A；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶活性的酶或具有乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性的酶，该酶催化来自(a)的乙酰乙酰辅酶A转化为乙酰乙酸；和/或(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(b)的乙酰乙酸转化为丙酮；其中来自实施方案[A]和/或实施方案[B]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为乙酰辅酶A，并且其中联产MEG(或乙醇酸)和丙酮。在一些实施方案中，生产MEG如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，然后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过C3途径，将G3P中间体转化为异丁烯。[N]在一些实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖联产单乙二醇(MEG)和异丁烯的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(d)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性的酶，该酶催化乙酰辅酶A转化为乙酰乙酰辅酶A；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶活性的酶或具有乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性的酶，该酶催化来自(a)的乙酰乙酰辅酶A转化为乙酰乙酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(b)的乙酰乙酸转化为丙酮；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-羟基异戊酸合酶活性的酶，该酶催化来自(c)的丙酮和乙酰辅酶A转化为3-羟基异戊酸(3HIV)；或其中所述重组微生物表达以下(e)至(j)中的一种或多种：(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性的酶，该酶催化乙酰辅酶A转化为乙酰乙酰辅酶A；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟甲基戊二酰辅酶A合酶活性的酶，该酶催化来自(e)的乙酰乙酰辅酶A和乙酰辅酶A转化为3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有甲基戊烯二酰辅酶A水合酶活性的酶，该酶催化来自(f)的HMG-CoA转化为3-甲基戊烯二酰辅酶A；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有甲基巴豆酰辅酶A羧化酶活性的酶，该酶催化来自(g)的3-甲基戊烯二酰辅酶A转化为3-甲基巴豆酰辅酶A；(i)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有甲基巴豆酰辅酶A水合酶活性的酶，该酶催化来自(h)的3-甲基巴豆酰辅酶A转化为3-羟基异戊酰辅酶A；(j)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-羟基异戊酰辅酶A硫酯酶活性的酶，该酶催化来自(i)的3-羟基异戊酰辅酶A转化为3HIV；其中所述重组微生物进一步表达(a1)和(a2)和/或(b1)，选自：(a1)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3HIV激酶活性的酶，该酶催化来自(d)或(j)的3HIV转化为3HIV-3-磷酸；(a2)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3HIV-3-磷酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(a1)的3HIV-3-磷酸转化为异丁烯；(b1)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3HIV脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(d)或(j)的3HIV转化为异丁烯；其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为乙酰辅酶A，并且其中联产MEG和异丁烯。在一些实施方案中，生产MEG如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，然后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过C3途径，将G3P中间体转化为异丙醇。[O]在一个实施方案中，来自实施方案[M]和/或[N](任选地包括实施方案[EE])的重组微生物任选地进一步表达至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有仲醇脱氢酶活性的酶，该酶催化丙酮转化为异丙醇。在一些实施方案中，醇脱氢酶与来自梭菌的醇脱氢酶具有至少70％的序列同一性、至少80％的序列同一性或至少90％的序列同一性。在其他实施方案中，醇脱氢酶是选自拜氏梭菌(Clostridiumbeijerinckii)adh和食碳梭菌(Clostridiumcarboxidivorans)adh的醇脱氢酶。在进一步的实施方案中，醇脱氢酶包含选自SEQIDNO：138和140的氨基酸序列。在一个仍进一步的实施方案中，醇脱氢酶由选自SEQIDNO：136、137和139的核酸序列编码。在一些实施方案中，生产MEG如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，然后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过C3途径，将G3P中间体转化为丙烯。[P]在另一个实施方案中，来自实施方案[O](任选地包括实施方案[EE])的重组微生物任选地进一步包含至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有脱水酶活性的酶，该酶催化异丙醇转化为丙烯。在上文公开的用于联产异丁烯的任何途径的一个实施方案中，具有3-羟基异戊酸合酶活性的酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自鼠属物种(Mussp.)、酵母属物种、乳杆菌属物种和单胞菌属物种(Polaromonassp.)。在另一个实施方案中，具有3-羟基异戊酸合酶活性的酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自小鼠、酿酒酵母、卷曲乳杆菌(Lactobacilluscrispatus)和食萘极地单胞菌(Polaromonasnaphthalenivorans)。在一些实施方案中，编码具有3-羟基异戊酸合酶活性的酶的一种或多种核酸分子选自Hmgcs1、ERG13、PksG和/或Pnap_0477，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码具有3-羟基异戊酸合酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：105、107、109和111的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码具有3-羟基异戊酸合酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：104、106、108和110的核酸序列。在上文公开的用于联产异丁烯的任何途径的一个实施方案中，具有羟甲基戊二酰辅酶A合酶活性的酶由一种或多种获自酵母属物种的核酸分子编码。在另一个实施方案中，具有羟甲基戊二酰辅酶A合酶活性的酶由获自酿酒酵母的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方案中，编码具有羟甲基戊二酰辅酶A合酶活性的酶的一种或多种核酸分子是HmgS，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码具有羟甲基戊二酰辅酶A合酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：123中列出的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码具有羟甲基戊二酰辅酶A合酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：122中列出的核酸序列。在上文公开的用于联产异丁烯的任何途径的一个实施方案中，具有甲基戊烯二酰辅酶A水合酶活性的酶由一种或多种获自假单胞菌属物种的核酸分子编码。在另一个实施方案中，具有甲基戊烯二酰辅酶A水合酶活性的酶由获自恶臭假单胞菌的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方案中，编码具有甲基戊烯二酰辅酶A水合酶活性的酶的一种或多种核酸分子是liuC，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码具有甲基戊烯二酰辅酶A水合酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：125中列出的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码具有甲基戊烯二酰辅酶A水合酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：124中列出的核酸序列。在上文公开的用于联产异丁烯的任何途径的一个实施方案中，具有甲基巴豆酰辅酶A羧化酶活性的酶由一种或多种获自假单胞菌属物种的核酸分子编码。在另一个实施方案中，具有甲基巴豆酰辅酶A羧化酶活性的酶由获自铜绿假单胞菌的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方案中，编码具有甲基巴豆酰辅酶A羧化酶活性的酶的一种或多种核酸分子是liuB和/或liuD，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码具有甲基巴豆酰辅酶A羧化酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：127和129的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码具有甲基巴豆酰辅酶A羧化酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：126和128的核酸序列。在上文公开的用于联产异丁烯的任何途径的一个实施方案中，具有甲基巴豆酰辅酶A水合酶活性的酶是3-酮酰基辅酶A硫解酶。在另一个实施方案中，具有甲基巴豆酰辅酶A水合酶活性的酶是烯酰辅酶A水合酶。在另一个实施方案中，具有甲基巴豆酰辅酶A水合酶活性的酶由获自大肠杆菌的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方案中，编码具有甲基巴豆酰辅酶A水合酶活性的酶的一种或多种核酸分子是fadA和/或fadB，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码具有甲基巴豆酰辅酶A水合酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：131和133的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码具有甲基巴豆酰辅酶A水合酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：130和132的核酸序列。在上文公开的用于联产异丁烯的任何途径的一个实施方案中，具有3-羟基异戊酰辅酶A硫酯酶活性的酶由一种或多种获自大肠杆菌的核酸分子编码。在一些实施方案中，编码具有3-羟基异戊酰辅酶A硫酯酶活性的酶的一种或多种核酸分子是tesB，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码具有3-羟基异戊酰辅酶A硫酯酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：135中列出的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码具有3-羟基异戊酰辅酶A硫酯酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：134中列出的核酸序列。在上文公开的用于联产异丁烯的任何途径的一个实施方案中，具有3HIV激酶活性的酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自热原体属物种(Thermoplasmasp.)和嗜酸古菌属物种。在另一个实施方案中，具有3HIV激酶活性的酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自嗜酸热原体(Thermoplasmaacidophilum)和托氏嗜酸古菌(Picrophilustorridus)。在一些实施方案中，编码具有3HIV激酶活性的酶的一种或多种核酸分子是TA1305和/或PTO1356，或其同源物。在一些实施方案中，TA1305包含L200E突变。在一个进一步的实施方案中，编码具有3HIV激酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：113、115和117的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码具有3HIV激酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：112、114和116的核酸序列。在上文公开的用于联产异丁烯的任何途径的一个实施方案中，具有3HIV-3-磷酸脱羧酶活性的酶由一种或多种获自链球菌属物种的核酸分子编码。在另一个实施方案中，具有3HIV-3-磷酸脱羧酶活性的酶由获自微生物的一种或多种核酸分子编码，所述微生物选自缓症链球菌(Streptococcusmitis)和/或戈登氏链球菌(Streptococcusgordonii)。在一些实施方案中，编码具有3HIV-3-磷酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子是smi_1746和/或mvaD，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码具有3HIV-3-磷酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：119和121的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码具有3HIV-3-磷酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：118和120的核酸序列。在上文公开的用于联产异丁烯的任何途径的一个实施方案中，具有3HIV脱羧酶活性的酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自链球菌属物种、热原体属物种(Thermoplasmasp.)和嗜酸古菌属物种。在另一个实施方案中，具有3HIV脱羧酶活性的酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自戈登氏链球菌、嗜酸热原体和托氏嗜酸古菌(Picrophilustorridus)。在一些实施方案中，编码具有3HIV脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含mvaD、TA1305和/或PTO1356，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码具有3HIV脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：113、117和121的氨基酸序列。在又一个实施方案中，编码具有3HIV脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：112、116和120的核酸序列。通过C2途径联产MEG和通过C3途径联产一种或多种丝氨酸途径化合物在一些实施方案中，通过C2途径生产MEG与通过C3途径生产一种或多种丝氨酸途径化合物相偶联。在一个实施方案中，一种或多种丝氨酸途径化合物涉及L-丝氨酸生物合成途径。在另一个实施方案中，一种或多种丝氨酸途径化合物是L-丝氨酸(Ser)、甘氨酸(Gly)、单乙醇胺(MEA)和/或乙二胺(EDA)(图6)。通过C2途径生产单乙二醇(MEG)或乙醇酸如上所述，所有目前已知的使用葡萄糖作为原料的MEG(或乙醇酸)生产方法均具有低产率潜力。这是葡萄糖被降解为MEG的生物化学的固有缺点，对于所有建议的和已知的途径，每个生产的MEG(或乙醇酸)分子发生一次脱羧。然而，每个MEG一次脱羧过多，不能达到氧化还原中性，因此也不能达到最佳产率。为了生产本公开中的MEG，如上所述，一种或多种戊糖和/或己糖通过非氧化进入磷酸戊糖途径，以保持产率潜力的方式转化为戊糖磷酸中间体。然后戊糖磷酸中间体通过具有戊糖磷酸醛缩酶活性的酶转化为乙醇醛和G3P，其中所述戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-5-磷酸，其中所述醛缩酶具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性、D-核酮糖-5-磷酸醛缩酶活性或D-木酮糖-5-磷酸醛缩酶活性。乙醇醛中间体被还原为MEG，消耗一个NADH。可选地，乙醇醛可以被乙醇醛脱氢酶氧化为乙醇酸。C3化合物G3P被进一步氧化为L-丝氨酸途径化合物Ser、Gly、MEA或EDA中的一种或多种，产生NADH。为了减少ATP需求并优化产率潜力，优选通过H /木糖同向转运蛋白(如来自大肠杆菌的XylE)或被动的、不依赖于能量的协同蛋白(facilitator)来向内转运D-木糖，而不是通过主动的ABC型转运蛋白(如来自大肠杆菌的XylFGH)，其每转运一个分子利用1个ATP。虽然同向转运蛋白不直接消耗ATP，但其对质子梯度的降低(degradation)相当于利用了大约0.1个ATP。以下所有方程式中都没有考虑这种间接ATP消耗以及维持细胞所需的ATP。氨(NH3)氨是分子式为NH3的氮和氢的化合物，其用作食品和肥料的前体，也用作合成医药产品和商业清洁产品的基础材料。氨在带正电荷时以铵阳离子形式存在，其化学式为NH4 。本公开教导利用氨或类似化合物作为氮源。当氨或类似化合物用作氮源时，其被固定在有机物质中，例如谷氨酸。在一个实施方案中，当2-氧代戊二酸通常地形成谷氨酸时，氨被固定，并且该过程消耗一个NADH。L-丝氨酸(Ser)的生产Ser通过天然途径由3-磷酸丝氨酸或其变体生产。在一个实施方案中，由D-核糖5-磷酸醛缩酶转化D-核糖5-磷酸产生的G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸-D-甘油酸(3-磷酸甘油酸)。3-磷酸甘油酸通过D-3-磷酸甘油酸脱氢酶(EC1.1.1.95)转化为3-磷酸羟基丙酮酸。然后3-磷酸羟基丙酮酸通过3-磷酸丝氨酸转氨酶(EC2.6.1.52)转化为3-磷酸丝氨酸。然后3-磷酸丝氨酸通过磷酸丝氨酸磷酸酶(EC3.1.3.3)转化为L-丝氨酸。在一些实施方案中，3-磷酸甘油酸至L-丝氨酸的反应如下：3-磷酸-D-甘油酸 NAD L-谷氨酸 H2O→L-丝氨酸 NADH 2-氧代戊二酸 磷酸考虑到从G3P至3-磷酸羟基丙酮酸产生两个NADH，和NH3固定需要一个NADH，生产Ser正好产生一个过量的NADH，这是等摩尔联产一个MEG(或乙醇酸)所需要的。在一些实施方案中，生产MEG和L-丝氨酸非常接近于热力学最大产率潜力，即使用一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖-5-磷酸中间体，随后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过乙醇醛的还原联产MEG，并通过一种或多种C3途径由G3P中间体联产L-丝氨酸。在一些实施方案中，与通过天然、标准的C3途径由葡萄糖制造L-丝氨酸的生产相比，通过本申请中公开的途径联产MEG和L-丝氨酸的热力学产率潜力高14％。联产：(戊糖或己糖) NH3→MEG Ser 0ATP*Y(途径)＝(0.371 0.629)g/g＝1.00g(MEG Ser)/g((戊糖或己糖) NH3)，96％的Y(最大)(燃烧热)＝1.044g/g标准途径：葡萄糖 2NH3→2Ser 2NADH 0ATPY(途径)＝0.981g(Ser)/g((戊糖或己糖) 2NH3)，84％的Y(最大)(燃烧热)＝1.164g/g*假设被动或H 同向转运D-木糖(戊糖)。不考虑H 同向转运蛋白的间接ATP消耗或维持细胞所需的ATP。在一些实施方案中，联产MEG和L-丝氨酸如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖磷酸中间体，然后将戊糖磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过一种或多种C3途径，将G3P中间体转化为丝氨酸。[Q]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和L-丝氨酸的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(h)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为3-磷酸羟基丙酮酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸3-激酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸2-激酶活性的酶，该酶催化2-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为磷酸-L-丝氨酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为羟基丙酮酸；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(d)的磷酸-L-丝氨酸转化为L-丝氨酸；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶，该酶催化来自(b)和/或(c)的甘油酸转化为羟基丙酮酸；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(e)和/或(g)的羟基丙酮酸转化为L-丝氨酸；其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸甘油酸和/或2-磷酸甘油酸，并且其中生产MEG和L-丝氨酸。甘氨酸(Gly)的生产Gly通过天然途径生产，例如由Ser或其变体。在一个实施方案中，Gly通过基于Ser的途径生产。在该基于Ser的途径中，由THF产生5,10-亚甲基四氢叶酸(M-THF)，L-丝氨酸通过丝氨酸羟甲基转移酶转化为甘氨酸。M-THF用于各种细胞化合物的生物合成，例如在甲基化反应中。在一个优选的实施方案中，M-THF也可以用于生产多两个NADH或一个NADH和一个H2：(EC2.1.2.-；转移酶，如羟甲基-、甲酰基-和相关的转移一个碳基团的转移酶)，随后将甲醛氧化(EC1.2.1.46；甲醛脱氢酶)为甲酸和NADH，并进一步将甲酸氧化为CO2和NADH(甲酸脱氢酶，FDH)或CO2和H2(甲酸氢解酶复合物)。在一些实施方案中，如果部分进行这种THF的重构，则可以用于生成刚好足够的NADH以进行另一条不同的甘氨酸生物合成途径。在一个实施方案中，通过甘氨酸裂解系统的途径(其利用M-THF、NH3、CO2和NADH直接合成甘氨酸)，可以与基于丝氨酸的甘氨酸生产一起使用，以利用产生的过量M-THF生产更多的甘氨酸。甘氨酸裂解系统(GCV)是多酶复合物，其催化甘氨酸的可逆氧化，产生二氧化碳、氨、5,10-亚甲基四氢叶酸(M-THF)和还原的吡啶核苷酸：四氢叶酸用作甘氨酸裂解形成亚甲基基团期间产生的一碳单元的受体。GCV系统由P蛋白、H蛋白、T蛋白和L蛋白四种蛋白质组分组成。P蛋白(EC1.4.4.2，甘氨酸脱氢酶(脱羧))催化从甘氨酸中磷酸吡哆醛依赖性释放CO2，留下甲胺部分。甲胺部分转移至H蛋白的硫辛酸基团，H蛋白在甘氨酸脱羧之前与P蛋白结合。T蛋白(EC2.1.2.10，氨甲基转移酶)催化从甲胺基团中释放NH3，并将剩余的C1单元转移至THF形成5,10-mTHF。然后L蛋白(EC1.8.1.4，二氢硫辛酰脱氢酶)氧化H蛋白的硫辛酸成分，并将电子转移至NAD 形成NADH。有时当同一组酶以相反方向运行以形成甘氨酸时，称为甘氨酸合酶。在厌氧菌尿酸发酵梭菌(Clostridiumacidiurici)中，甘氨酸裂解系统主要在甘氨酸合成方向运行。可选地，在另一个实施方案中，也可以通过丙氨酸-乙醛酸转氨酶(EC2.6.1.44)的乙醛酸转氨作用生产甘氨酸。尽管在生物体(如酿酒酵母)中，该途径仅在以不可发酵碳源(如乙醇或醋酸)生长期间表达，但该途径很容易在任何微生物中过表达。氨基基团供体丙氨酸通过与谷氨酸的转氨作用(丙氨酸转氨酶，EC2.6.1.2)重构，而谷氨酸又通过NADH或NADPH依赖性谷氨酸脱氢酶(EC1.4.1.2或EC1.4.1.3)固定氨而重构。在一个实施方案中，该甘氨酸途径避免了中间体L-丝氨酸，并且不会导致产生M-THF，而是直接产生两个还原当量(如NADH)。在一些实施方案中，生产MEG和甘氨酸非常接近于热力学最大产率潜力，即使用一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，随后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过乙醇醛的还原联产MEG，并通过一种或多种C3途径由G3P中间体联产甘氨酸。在一些实施方案中，与通过天然、标准的C3途径由葡萄糖制造甘氨酸的生产相比，通过本申请中公开的途径联产MEG(或乙醇酸)和甘氨酸的热力学产率潜力高37％。联产，丝氨酸途径：(戊糖或己糖) NH3 THF->MEG Gly M-THF 0ATP*联产，丝氨酸途径，假设通过甲酸使用FDH重构THF：(戊糖或己糖) NH3->MEG Gly 2NADH 0ATP*联产，乙醛酸途径：(戊糖或己糖) NH3->MEG Gly 2NAD(P)H 0ATP*Y(途径)＝(0.371 0.449)g/g＝0.820g(MEG Gly)/g((戊糖或己糖) NH3),81％的Y(最大)(燃烧热)＝1.013g/g联产，丝氨酸途径，假设通过甲酸和FDH部分重构THF，加上通过甘氨酸裂解系统合成甘氨酸：通过NADH生产部分重构THF：M-THF->2/3M-THF 1/3THF 2/3NADH为甘氨酸裂解系统利用剩余的M-THF和生成的NADH：2/3M-THF 2/3NADH 2/3NH3 2/3CO2->2/3Gly(戊糖或己糖) 5/3NH3 2/3CO2->MEG 5/3Gly 0ATP*y(途径)＝(0.348 0.698)g/g＝1.046g/g,97％的y(最大)＝1.076g/g标准途径：葡萄糖 2NH3 2THF->2Gly 2M-THF 2NADH 0ATPY(途径)＝0.701g(Gly)/g(葡萄糖 2NH3),59％的Y(最大)(燃烧热)＝1.197g/g*假设被动或H 同向转运D-木糖(戊糖)。不考虑H 同向转运蛋白的间接ATP消耗或维持细胞所需的ATP。在一些实施方案中，联产MEG和甘氨酸如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，然后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过一种或多种C3途径，将G3P中间体转化为甘氨酸。[R]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和甘氨酸的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(e)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸羟甲基转移酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸和四氢叶酸(THF)转化为甘氨酸和5,10-亚甲基四氢叶酸(M-THF)；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转移酶活性的酶，该酶催化来自(a)的M-THF转化为甲醛；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有甲醛脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(b)的甲醛转化为甲酸和NADH；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有甲酸脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(c)的甲酸转化为CO2和NADH；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码甘氨酸裂解系统的蛋白质，该蛋白质催化来自(a)的M-THF、CO2、NH3和来自(c)或(d)的NADH转化为甘氨酸和THF；其中THF由步骤(b)至(e)重构，其中任选地来自(c)的甲酸被甲酸氢解酶复合物进一步氧化为CO2和H2，并且其中生产MEG和甘氨酸。[S]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和甘氨酸的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(k)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为3-磷酸羟基丙酮酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为磷酸-L-丝氨酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为羟基丙酮酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(b)的磷酸-L-丝氨酸转化为L-丝氨酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有L-丝氨酸转氨酶或丝氨酸氧化酶活性的酶，该酶催化来自(d)的L-丝氨酸转化为羟基丙酮酸；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(c)或(e)的羟基丙酮酸转化为乙醇醛；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(f)的乙醇醛转化为乙醇酸；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇酸脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(g)的乙醇酸转化为乙醛酸；(i)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(h)的乙醛酸和丙氨酸转化为甘氨酸和丙酮酸；(j)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丙氨酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(i)的丙酮酸和谷氨酸转化为丙氨酸和2-氧代戊二酸；(k)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有NAD(P)H依赖性谷氨酸脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(j)的2-氧代戊二酸和氨转化为谷氨酸；其中来自实施方案[A]或来自实施方案[B]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸甘油酸和/或2-磷酸甘油酸，其中用于步骤(i)的乙醛酸任选地来自该微生物中的乙醛酸旁路，其中丙氨酸和谷氨酸由步骤(j)和(k)重构，并且其中联产MEG和甘氨酸。[T]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和甘氨酸的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(l)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸-2-激酶活性的酶，该酶催化2-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸-3-激酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶，该酶催化来自(a)和/或(b)的甘油酸转化为羟基丙酮酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸转氨酶或丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为羟基丙酮酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有L-丝氨酸脱羧酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为乙醇胺；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(c)和/或(d)的羟基丙酮酸转化为乙醇醛；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇胺转氨酶活性的酶或具有乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性的酶，该酶催化来自(e)的乙醇胺转化为乙醇醛；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(f)和/或(g)的乙醇醛转化为乙醇酸；(i)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇酸脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(g)的乙醇酸转化为乙醛酸；(j)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(i)的乙醛酸和丙氨酸转化为甘氨酸和丙酮酸；(k)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丙氨酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(j)的丙酮酸和谷氨酸转化为丙氨酸和2-氧代戊二酸；(l)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有NAD(P)H依赖性谷氨酸脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(k)的2-氧代戊二酸和氨转化为谷氨酸；其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸甘油酸和/或2-磷酸甘油酸，其中用于步骤(j)的乙醛酸任选地来自该微生物中的乙醛酸旁路，其中丙氨酸和谷氨酸由步骤(k)和(l)重构，并且其中联产MEG和甘氨酸。在一些实施方案中，具有丝氨酸羟甲基转移酶活性的酶将L-丝氨酸转化为甘氨酸。在一些实施方案中，将L-丝氨酸转化为甘氨酸的酶由与大肠杆菌glyA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码具有丝氨酸羟甲基转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含UniProtIDP0A825中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有丝氨酸羟甲基转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子由GeneID947022中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有转移一碳基团的转移酶活性的酶用于将M-THF转化为甲醛。可以使用转移酶如羟甲基-、甲酰基-和相关转移酶。羟甲基-、甲酰基-和相关转移酶的示例包括甘氨酸羟甲基转移酶、磷酸核糖基甘氨酰胺甲酰基转移酶、磷酸核糖氨基咪唑甲酰胺甲酰基转移酶、甘氨酸亚氨代甲基转移酶、谷氨酸亚氨甲基转移酶、D-丙氨酸2-羟甲基转移酶、脱氧胞苷酸5-羟甲基转移酶、甲硫氨酰基-tRNA甲酰基转移酶、氨甲基转移酶、3-甲基-2-氧代丁酸羟甲基转移酶和UDP-4-氨基-4-脱氧-L-阿拉伯糖甲酰基转移酶。在一些实施方案中，具有甲醛脱氢酶活性的酶用于将甲醛转化为甲酸和NADH。在一些实施方案中，具有甲醛脱氢酶活性的酶由与选自以下的甲醛脱氢酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：酿酒酵母ALD2、酿酒酵母ALD3、人ALDH3A2和人ALDH9A1。在一些实施方案中，编码具有甲醛脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP47771、UniProtIDP54114、UniProtIDP51648和UniProtIDP49189。在一个进一步的实施方案中，编码具有甲醛脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自GeneID855206、GeneID855205、GeneID224和GeneID223的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有甲酸脱氢酶活性的酶用于将甲酸转化为CO2和NADH。在一些实施方案中，具有甲酸脱氢酶活性的酶由与选自以下的具有甲酸脱氢酶活性的酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌fdhF(chlF，FDH-H)、大肠杆菌FDH-N、大肠杆菌FDH-O、CandidaboidiniiFDH1、谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)fdhF、Cupriavidusoxalaticus的NAD 依赖性甲酸脱氢酶、Gottschalkiaacidurici的NAD 依赖性甲酸脱氢酶、扭脱甲基杆菌(Methylobacteriumextorquens)Fdh1、Methylosinustrichosporium的甲酸脱氢酶和莫拉氏菌属物种(Moraxellasp.)的NAD 依赖性甲酸脱氢酶fdh。在一些实施方案中，编码与甲酸脱氢酶活性相关的酶或酶的亚基的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP07658、UniProtIDP0AEK7、UniProtIDP0AAJ3、UniProtIDP24183、UniProtIDP32176、UniProtIDP0AAJ5、UniProtIDP0AEL0、UniProtIDO13437、UniProtIDQ8NSY6、UniProtIDQ8KTI7、UniProtIDQ8KTI8和UniProtIDO08375。在一个进一步的实施方案中，编码与甲酸脱氢酶活性相关的酶或酶的亚基的一种或多种核酸分子包含选自以下的核酸序列：GeneID948584、GeneID946038、GeneID948794、GeneID946035、GeneID948394、GeneID948395、GeneID948383、GenBank登录号AJ011046.2、GeneID1021531、GenBank登录号AF489516和GenBank登录号Y13245.1。在一些实施方案中，甘氨酸裂解系统的一种或多种蛋白质用于由M-THF、CO2、NH3和NADH生产甘氨酸。在一些实施方案中，甘氨酸裂解系统的蛋白质包含：i)P-蛋白(含有磷酸吡哆醛的蛋白)或甘氨酸脱羧酶(EC1.4.4.2)，ii)T-蛋白或氨甲基转移酶(EC2.1.2.10)，iii)L-蛋白或二氢硫辛酰胺脱氢酶(EC1.8.1.4)和iv)称为H-蛋白的载体蛋白(含有硫辛酸的蛋白)。在一些实施方案中，具有甘氨酸脱羧酶活性的酶由与大肠杆菌gcvP具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码具有甘氨酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含UniProtIDP33195中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有甘氨酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含GeneID947394中列出的核酸序列。在一些实施方案中，具有氨甲基转移酶活性的酶由与大肠杆菌gcvT具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码具有氨甲基转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含UniProtIDP27248中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有氨甲基转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含GeneID947390中列出的核酸序列。在一些实施方案中，具有二氢硫辛酰胺脱氢酶活性的酶由与大肠杆菌lpd(lpdA，E3亚基)具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码具有二氢硫辛酰胺脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含UniProtIDP0A9P0中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有二氢硫辛酰胺脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含GeneID944854中列出的核酸序列。在一些实施方案中，H-蛋白由与大肠杆菌gcvH具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码H-蛋白的一种或多种核酸分子包含UniProtIDP0A6T9中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码H-蛋白的一种或多种核酸分子由GeneID947393中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有乙醇酸脱氢酶活性的酶用于将乙醇酸转化为乙醛酸。在一些实施方案中，具有乙醇酸脱氢酶活性的酶由与选自以下的具有乙醇酸脱氢酶活性的酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌乙醇酸脱氢酶GLC和拟南芥乙醇酸脱氢酶。在一些实施方案中，编码与乙醇酸脱氢酶活性相关的酶或酶亚基的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP0AEP9、UniProtIDP52073、UniProtIDP52074和UniProtIDQ94AX4。在一个进一步的实施方案中，编码与乙醇酸脱氢酶活性相关的酶或酶亚基的一种或多种核酸分子包含选自以下的核酸序列：GeneID947353、GeneID2847718、GeneID2847717和GenBank登录号Y13245.1。在一些实施方案中，具有丙氨酸-乙醛酸脱氢酶活性的酶用于将乙醛酸转化为甘氨酸。在一些实施方案中，具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶由与选自以下的具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：酿酒酵母AGX1、人AGXT2、拟南芥AOAT1和拟南芥AOAT2。在一些实施方案中，编码具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP43567、UniProtIDQ9BYV1、UniProtIDQ9LR30和UniProtIDQ9S7E9。在一个进一步的实施方案中，编码具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自以下的核酸序列：GeneID850514、GeneID64902、TAIR登录号AT1G23310和TAIR登录号AT1G70580。在一些实施方案中，具有丙氨酸转氨酶活性的酶用于由丙酮酸和谷氨酸重构丙氨酸。在一些实施方案中，具有丙氨酸转氨酶活性的酶由与选自以下的具有丙氨酸转氨酶活性的酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌谷氨酸-丙酮酸转氨酶alaA、大肠杆菌谷氨酸-丙酮酸转氨酶alaB、大肠杆菌谷氨酸-丙酮酸转氨酶alaC、人丙氨酸转氨酶1(GPT)、人丙氨酸转氨酶2(GPT2)、Arenicolamarina丙氨酸转氨酶、拟南芥色氨酸转氨酶TAA1、拟南芥AOAT1、拟南芥AOAT2、Candidamaltosa丙氨酸转氨酶、丙酸梭菌丙氨酸转氨酶、Pyrococcusfuriosus丙氨酸转氨酶aat、Megathyrsusmaximus丙氨酸转氨酶和黍丙氨酸转氨酶AlaAT-2。在一些实施方案中，编码具有丙氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP0A959、UniProtIDP77434、UniProtIDP24298、UniProtIDQ8TD30、UniProtIDQ9S7N2、UniProtIDQ9LR30、UniProtIDQ9S7E9、UniProtIDQ9P9M8和UniProtIDP34106。在一个进一步的实施方案中，编码具有丙氨酸转氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自以下的核酸序列：GeneID946772、GeneID946850、GeneID2875、GeneID84706、GeneID843393、TAIR登录号AT1G23310、TAIR登录号AT1G70580、GenBank登录号AF163769.1和GenBank登录号X69421.1。在一些实施方案中，具有谷氨酸脱氢酶活性的酶用于由氨和2-氧代戊二酸重构谷氨酸。在一些实施方案中，具有谷氨酸脱氢酶活性的酶由与选自以下的具有谷氨酸脱氢酶活性的酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：酿酒酵母NAD依赖性谷氨酸脱氢酶GDH2、拟南芥NAD依赖性谷氨酸脱氢酶GDH2、拟南芥NAD依赖性谷氨酸脱氢酶GDH1、不解糖嗜胨菌NAD依赖性谷氨酸脱氢酶gdhA、HalobacteriumsalinarumNAD依赖性谷氨酸脱氢酶gdhA、海栖热袍菌谷氨酸脱氢酶、人谷氨酸脱氢酶1(GLUD1)、人谷氨酸脱氢酶2(GLUD2)、枯草芽孢杆菌谷氨酸脱氢酶和番茄谷氨酸脱氢酶GDH1。在一些实施方案中，编码具有谷氨酸脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP33327、UniProtIDQ38946、UniProtIDQ38946、UniProtIDP28997、UniProtIDP29051、UniProtIDP00367、UniProtIDP49448和UniProtIDP93541。在一个进一步的实施方案中，编码具有谷氨酸脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自以下的核酸序列编码：GeneID461927、TAIR登录号AT5G07440、TAIR登录号AT5G18170、GenBank登录号M76403.1、GenBank登录号X63837.1、GeneID2746、GeneID2747和GenBank登录号U48695.1。单乙醇胺(MEA)的生产可以通过Ser的脱羧或乙醇醛的氨基转移来生产MEA。在一些优选的实施方案中，利用丝氨酸脱羧酶，因为该酶是天然存在的(即在植物的胆碱生物合成途径中)，并且乙醇醛中间体的转氨基使得MEG和MEA途径之间产生交流(crosstalk)。可选地，在另一个实施方案中，可以由乙醛和氨通过乙醇胺解氨酶(EC4.3.1.7)形成MEA：在这种情况下，MEA不通过Ser生物合成途径形成，而是由乙酰辅酶A及其通过乙醛脱氢酶还原为乙醛形成。虽然氧化还原情况没有改变，但与基于Ser的途径相比，该途径产生 1ATP。该途径也避免了有毒的中间体Ser，但具有有毒且易挥发的中间体乙醛。在一些实施方案中，生产MEG和MEA非常接近于热力学最大产率潜力，即使用一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，随后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过乙醇醛的还原联产MEG，并通过一种或多种C3途径由G3P中间体联产MEA。在一些实施方案中，与通过天然的或公开的类似途径由葡萄糖制造MEA的生产相比，通过本申请中公开的途径联产MEG和MEA的热力学产率潜力高15％。联产，Ser途径：(戊糖或己糖) NH3->MEG MEA 0ATP*联产，乙醛途径：(戊糖或己糖) NH3->MEG MEA 1ATP*Y(途径)＝(0.371 0.365)g/g＝0.736g(MEG MEA)/g((戊糖或己糖) NH3),98％的Y(最大)(燃烧热)＝0.749g/g标准途径：葡萄糖 2NH3->2MEA 2NADH 0ATPY(途径)＝0.570g(MEA)/g(葡萄糖 2NH3),85％的Y(最大)(燃烧热)＝0.669g/g*假设被动或H 同向转运D-木糖(戊糖)。不考虑H 同向转运蛋白的间接ATP消耗或维持细胞所需的ATP。在一些实施方案中，联产MEG和MEA如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，然后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过一种或多种C3途径，将G3P中间体转化为MEA。[U]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和MEA的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(i)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为3-磷酸羟基丙酮酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸3-激酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸2-激酶活性的酶，该酶催化2-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为磷酸-L-丝氨酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为羟基丙酮酸；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(d)的磷酸-L-丝氨酸转化为L-丝氨酸；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶，该酶催化来自(b)和/或(c)的甘油酸转化为羟基丙酮酸；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(e)和/或(g)的羟基丙酮酸转化为L-丝氨酸；(i)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(f)和/或(h)的L-丝氨酸转化为MEA；其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸甘油酸和/或2-磷酸甘油酸，并且其中联产MEG和MEA。[V]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和MEA的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(f)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸-2-激酶活性的酶，该酶催化2-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸-3-激酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶，该酶催化来自(a)和/或(b)的甘油酸转化为羟基丙酮酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸-丙酮酸转氨酶或丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为羟基丙酮酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(c)和/或(d)的羟基丙酮酸转化为乙醇醛；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转氨酶活性的酶，该酶催化来自(e)的乙醇醛转化为MEA；其中来自实施方案[A]或来自实施方案[B]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸甘油酸和/或2-磷酸甘油酸，并且其中联产MEG和MEA。[W]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和MEA的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(b)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醛脱氢酶活性的酶，该酶催化乙酰辅酶A转化为乙醛；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇胺解氨酶活性的酶，该酶催化乙醛和氨转化为MEA；其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为乙酰辅酶A，并且其中联产MEG和MEA。在一些实施方案中，具有乙醛脱氢酶活性的酶用于将乙酰辅酶A还原为乙醛。在一些实施方案中，具有乙醛脱氢酶活性的酶由与选自以下的具有乙醛脱氢酶活性的酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌mhpF、大肠杆菌AdhE、莱因衣藻ADH1、肠系膜明串珠菌辅酶A依赖性乙醛脱氢酶、Pelobacteracetylenicus乙醛脱氢酶、假单胞菌属物种dmpF、恶臭假单胞菌酰化乙醛脱氢酶todl、恶臭假单胞菌乙醛脱氢酶cmtH和丙酮丁醇梭菌醇/醛脱氢酶AdhE。在一些实施方案中，编码具有乙醛脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自以下的氨基酸序列：UniProtIDP77580、UniProtP0A9Q7、UniProtIDA8JI07、UniProtIDQ52060、UniProtIDQ51949和UniProtIDP33744。在一个进一步的实施方案中，编码具有乙醛脱氢酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自以下的核酸序列：GeneID945008、GeneID945837、GeneID5729132、GenBank登录号X60835.1、GenBank登录号U09250.1和GeneID1116167。在一些实施方案中，具有乙醇胺解氨酶活性的酶用于将乙醛和氨转化为MEA。在一些实施方案中，具有乙醇胺解氨酶活性的酶由与大肠杆菌乙醇胺解氨酶具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，编码乙醇胺解氨酶亚基的一种或多种核酸分子包含选自UniProtIDP0AEJ6和UniProtIDP19636的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码乙醇胺解氨酶亚基的一种或多种核酸分子由选自GeneID946924和GeneID946925的核酸序列编码。乙二胺(EDA)的生产可以通过WO2014/049382中描述的任何途径A至E生产EDA，WO2014/049382整体并入本文(图7)。在一些实施方案中，联产MEG和EDA如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，然后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过一种或多种C3途径，将G3P中间体转化为EDA。[X]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和乙二胺(EDA)的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(c)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸脱氢酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为2-氨基丙二酸半醛；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2-氨基丙二酸半醛脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(a)的2-氨基丙二酸半醛转化为氨基乙醛；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有氨基乙醛转氨酶活性的酶，该酶催化来自(b)的氨基乙醛转化为EDA；其中2-氨基丙二酸半醛可以任选地通过自发反应转化为氨基乙醛，并且其中联产MEG和EDA。根据本公开的这一方面，重组微生物过表达至少一种基因，其编码显示出丝氨酸脱氢酶和氨基乙醛转氨酶活性的酶。这些基因可以是内源性基因或外源性基因。丝氨酸脱氢酶催化L-丝氨酸转化为2-氨基丙二酸半醛的第一反应。该酶属于醇脱氢酶的大型酶家族，醇脱氢酶也称为醛还原酶。已知数种酶表现出丝氨酸脱氢酶活性。在本公开的一个实施方案中，这些酶由选自本领域公知的基因列表中的基因编码(Chowdhury等人,1996,Yao等人,2010,Tchigvintsev等人,2012,Fujisawa等人,2003,Hawes等人,1996和Lokanath等人,2005)，包括但不限于此处列出的基因：来自恶臭假单胞菌、来自聚球藻(Synechococcus)PCC6301或来自蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)的mmsB；来自恶臭假单胞菌E23的hibdh；来自铜绿假单胞菌的PA0743；来自大肠杆菌或来自短芽孢杆菌(Bacillusbrevis)或来自枯草芽孢杆菌的ydfG；来自根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)的sdh；来自大鼠(Rattusnorvegicus)或来自嗜热栖热菌(Thermusthermophilus)HB8的hibadh；来自大肠杆菌的yiaY。在本公开的一个优选的实施方案中，丝氨酸脱氢酶由来自大肠杆菌的ydfG、或来自恶臭假单胞菌的mmsB、或来自大肠杆菌的yiaY编码。优选地，通过突变编码基因来优化这些酶，以提高其将L-丝氨酸转化为2-氨基丙二酸半醛的催化效率。在本公开的另一个实施方案中，通过进化酶获得丝氨酸脱氢酶，该进化是为了改变酶的底物特异性和/或其催化效率，以获得表现出对丝氨酸的特异性和丝氨酸脱氢酶的活性的酶。这些酶选自对化学性质与L-丝氨酸相似的底物具有相同类型催化活性的酶。优选地，这些酶可以选自3-羟基异丁酸脱氢酶和丝氨酸脱氢酶。更优选地，这些酶由选自本领域公知的基因列表中的基因编码，包括但不限于此处的基因：来自大肠杆菌或来自柠檬明串珠菌(Leuconostoccitreum)或来自Symbiobacteriumthermophilum的gldA；来自大肠杆菌的yqhE；来自大肠杆菌的yafB；来自杜氏利什曼原虫(Leishmaniadonovani)的alr；来自聚球藻属物种(Synechococcussp.)的sakR1；来自枯草芽孢杆菌的yhdN；来自枯草芽孢杆菌的ytbE；来自拟南芥的AKR4C9；来自大肠杆菌的fucO。可以使用与由这些基因编码的任何多肽具有至少90％序列同一性的任何多肽。通过本领域技术人员熟知的手段和方法进行这些酶的进化，以获得对底物L-丝氨酸具有改进的特异性和/或能够以改进的活性将其转化为2-氨基丙二酸半醛的酶。通过在本公开的微生物中或体外表达进化酶，以L-丝氨酸为底物，并通过检测产物2-氨基丙二酸半醛来选择进化的酶。2-氨基丙二酸半醛转化为氨基乙醛的第二反应在细胞中自发进行(Fujisawa等人,2003)。在本公开的另一个实施方案中，具有2-氨基丙二酸半醛脱羧酶活性的酶催化2-氨基丙二酸半醛转化为氨基乙醛的第二反应。这种酶不是自然遇到的。因此通过已知酶的进化或通过筛选宏基因组文库获得该酶。用进化的氨基酸脱羧酶或进化的酮酸脱羧酶行使2-氨基丙二酸半醛脱羧酶活性，该酶催化氨基酸或酮酸的脱羧。优选地，选择进化的氨基酸脱羧酶。更优选地，所述进化的氨基酸脱羧酶选自组氨酸脱羧酶、丝氨酸脱羧酶、天冬氨酸脱羧酶、二氨基丁酸脱羧酶和鸟氨酸脱羧酶。这些酶由从本领域众所周知的基因列表中选择的基因编码，包括但不限于此处列出的基因：来自拟南芥的sdc；来自Aquifexaeolicus或来自枯草芽孢杆菌的panD；来自拟南芥的GAD或GAD2或GAD3或GAD4或GAD5；来自牛(BosTaurus)的GAD或GAD2或OAZ1或ODC1；来自大肠杆菌的gadA或gadB或panD或speC或speF；来自天蓝色链霉菌(Streptomycescoelicolor)的SCC105.13；来自Mannheimiasucciniciproducens的gadB；来自沃氏富盐菌(Haloferaxvolcanii)的bdb；来自乳杆菌属物种(Lactobacillussp.)的odc1；来自乳酸乳球菌乳酸亚种(Lactococcuslactissubsp.Lactis)的kivD；来自乳酸乳球菌的kdcA；来自牛的OAZ1或ODC1；来自大肠杆菌的speC或speF；来自酿酒酵母的SPE1。可以使用与由这些基因编码的任何多肽具有至少90％序列同一性的任何多肽。优选地，来自拟南芥的sdc基因用于获得2-氨基丙二酸半醛脱羧酶活性。通过本领域技术人员熟知的手段和方法进行这些酶的进化，以获得对底物2-氨基丙二酸半醛具有特异性并能够将其转化为氨基乙醛的酶。通过在本发明的微生物中或体外表达进化酶，以2-氨基丙二酸半醛作为底物并通过定量产物氨基乙醛来选择进化酶。氨基乙醛转氨酶催化氨基乙醛转化为乙二胺的最后一个反应。这种酶不是自然遇到的。因此通过已知酶的进化或通过筛选宏基因组文库获得该酶。在本发明的一个实施方案中，用进化的转氨酶(transaminase)或转氨酶(aminotransferase)行使氨基乙醛转氨酶活性，该酶催化一个分子的氨基基团与另一个分子上的氧代基团的交换。优选地，进化的转氨酶选自磷酸丝氨酸转氨酶或天冬氨酸转氨酶或谷氨酸转氨酶。更优选地，进化的转氨酶选自使用谷氨酸作为氨基基团供体的转氨酶。这些酶由从本领域众所周知的基因列表中选择的基因编码，包括但不限于此处列出的基因：来自大肠杆菌或来自枯草芽孢杆菌或来自谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)的serC；来自野猪(Susscrofa)的GOT1；来自大肠杆菌的patA；来自犬布鲁氏菌(Brucellacanis)的ygjG；来自根瘤菌(Rhizobium)NGR234或来自阿维链霉菌(Streptomycesavermitilis)的rocD；来自天蓝色链霉菌(Streptomycescoelicolor)的SCO1284；来自拟南芥的AGT或AGT2或AGT3或GGT1；来自牛的AGXT。可以使用与由这些基因编码的任何多肽具有至少90％序列同一性的任何多肽。优选地，来自大肠杆菌的serC或来自野猪的GOT1基因用于获得氨基乙醛转氨酶活性。通过本领域技术人员熟知的手段和方法进行这些酶的进化，以获得对底物氨基乙醛具有特异性并能够将其转化为乙二胺的酶。通过在本发明的微生物中或体外表达进化酶，以氨基乙醛作为底物并通过检测产物乙二胺来选择进化酶。在本公开的另一个实施方案中，可以从以乙二胺作为唯一碳源和氮源生长的株中分离氨基乙醛转氨酶。为此目的，在以乙二胺作为唯一氮源和碳源的基础介质上培养来自环境样品的乙二胺富集培养物。从这些培养物中生成宏基因组文库，并针对氨基乙醛转氨酶的存在进行筛选。这种方法允许分离对应于酶活性的基因，并且是本领域专业人员所熟知的。根据本公开的一个具体方面，工程化来自实施方案[X]的微生物以过表达至少一种以下基因：ydfG基因或mmsB基因或yiaY基因，编码丝氨酸脱氢酶；和/或进化的serC基因或GOT1基因，编码氨基乙醛转氨酶活性。[Y]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)和乙二胺(EDA)的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(c)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸脱氢酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为2-氨基丙二酸半醛；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2-氨基丙二酸半醛转氨酶活性的酶，该酶催化来自(a)的2-氨基丙二酸半醛转化为2,3-二氨基丙酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(b)的2,3-二氨基丙酸转化为EDA；其中联产MEG和EDA。根据本公开的这一方面，重组微生物过表达至少一种基因，其编码显示出丝氨酸脱氢酶、2-氨基丙二酸半醛转氨酶和2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性的酶。这些基因可以是内源性基因或外源性基因。丝氨酸脱氢酶催化L-丝氨酸转化为2-氨基丙二酸半醛的第一反应。该酶属于醇脱氢酶的大型酶家族，醇脱氢酶也称为醛还原酶。已知数种酶表现出丝氨酸脱氢酶活性。在本公开的一个实施方案中，丝氨酸脱氢酶选自这些已知的酶。这些酶由选自本领域公知的基因列表中的基因编码(Chowdhury等人,1996,Yao等人,2010,Tchigvintsev等人,2012,Fujisawa等人,2003,Hawes等人,1996和Lokanath等人,2005)，包括但不限于此处列出的基因：来自恶臭假单胞菌、来自聚球藻(Synechococcus)PCC6301或来自蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)的mmsB；来自恶臭假单胞菌E23的hibdh；来自铜绿假单胞菌的PA0743；来自大肠杆菌或来自短芽孢杆菌(Bacillusbrevis)或来自枯草芽孢杆菌的ydfG；来自根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)的sdh；来自大鼠(Rattusnorvegicus)或来自嗜热栖热菌(Thermusthermophilus)HB8的hibadh；来自大肠杆菌的yiaY。在本公开的一个优选的实施方案中，丝氨酸脱氢酶由来自大肠杆菌的ydfG、或来自恶臭假单胞菌的mmsB、或来自大肠杆菌的yiaY编码。优选地，通过突变编码基因来优化这些酶，以提高其将L-丝氨酸转化为2-氨基丙二酸半醛的催化效率。在本公开的另一个实施方案中，通过进化酶获得丝氨酸脱氢酶，该进化是为了改变酶的底物特异性和/或其催化效率，以获得表现出对丝氨酸的特异性和丝氨酸脱氢酶的活性的酶。这些酶选自对化学性质与L-丝氨酸相似的底物具有相同类型催化活性的酶。优选地，这些酶可以选自3-羟基异丁酸脱氢酶和丝氨酸脱氢酶。更优选地，这些酶由选自本领域公知的基因列表中的基因编码，包括但不限于此处的基因：来自大肠杆菌或来自柠檬明串珠菌(Leuconostoccitreum)或来自Symbiobacteriumthermophilum的gldA；来自大肠杆菌的yqhE；来自大肠杆菌的yafB；来自杜氏利什曼原虫(Leishmaniadonovani)的alr；来自聚球藻属物种(Synechococcussp.)的sakR1；来自枯草芽孢杆菌的yhdN；来自枯草芽孢杆菌的ytbE；来自拟南芥的AKR4C9；来自大肠杆菌的fucO。可以使用与由这些基因编码的任何多肽具有至少90％序列同一性的任何多肽。通过本领域技术人员熟知的手段和方法进行这些酶的进化，以获得对底物L-丝氨酸具有改进的特异性和/或能够以改进的活性将其转化为2-氨基丙二酸半醛的酶。通过在本公开的微生物中或体外表达进化酶，以L-丝氨酸为底物，并通过检测产物2-氨基丙二酸半醛来选择进化的酶。2-氨基丙二酸半醛转氨酶催化2-氨基丙二酸半醛转化为2,3-二氨基丙酸的第二反应。这种酶不是自然遇到的。因此通过已知酶的进化或通过筛选宏基因组文库获得该酶。用进化的转氨酶(transaminase)或转氨酶(aminotransferase)行使2-氨基丙二酸半醛转氨酶活性，该酶催化一个分子的氨基基团与另一个分子上的氧代基团的交换。优选地，进化的转氨酶选自磷酸丝氨酸转氨酶或天冬氨酸转氨酶或谷氨酸转氨酶。更优选地，进化的转氨酶选自使用谷氨酸作为氨基基团供体的转氨酶。这些酶由从本领域众所周知的基因列表中选择的基因编码，包括但不限于此处列出的基因：来自大肠杆菌或来自枯草芽孢杆菌或来自谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)的serC；来自野猪(Susscrofa)的GOT1；来自大肠杆菌的patA；来自犬布鲁氏菌(Brucellacanis)的ygjG；来自根瘤菌(Rhizobium)NGR234或来自阿维链霉菌(Streptomycesavermitilis)的rocD；来自天蓝色链霉菌(Streptomycescoelicolor)的SCO1284；来自拟南芥的AGT或AGT2或AGT3或GGT1；来自牛的AGXT。可以使用与由这些基因编码的任何多肽具有至少90％序列同一性的任何多肽。优选地，来自大肠杆菌的serC或来自野猪的GOT1基因用于获得2-氨基丙二酸半醛转氨酶活性。通过本领域技术人员熟知的手段和方法进行这些酶的进化，以获得对底物2-氨基丙二酸半醛具有改进的特异性和/或能够以改进的活性将其转化为2,3-二氨基丙酸的酶。通过在本发明的微生物中或体外表达进化酶，以2-氨基丙二酸半醛作为底物并通过定量产物2,3-二氨基丙酸来选择进化酶。具有2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性的酶催化2,3-二氨基丙酸转化为乙二胺的第三反应。这种酶不是自然遇到的。因此通过已知酶的进化或通过筛选宏基因组文库获得该酶。用进化的氨基酸脱羧酶或进化的酮酸脱羧酶行使2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性，该酶催化氨基酸或酮酸的脱羧。优选地，选择进化的氨基酸脱羧酶。更优选地，所述进化的氨基酸脱羧酶选自组氨酸脱羧酶、丝氨酸脱羧酶、天冬氨酸脱羧酶、二氨基丁酸脱羧酶和鸟氨酸脱羧酶。这些酶由从本领域众所周知的基因列表中选择的基因编码，包括但不限于此处列出的基因：来自拟南芥的sdc；来自枯草芽孢杆菌的padC或yclB；来自空肠弯曲杆菌(Campylobacterjejuni)或大肠杆菌的ubiD；来自酿酒酵母的PAD1或GAD1或SPE1；来自Aquifexaeolicus或来自枯草芽孢杆菌的panD；来自拟南芥的GAD或GAD2或GAD3或GAD4或GAD5；来自牛(BosTaurus)的GAD或GAD2或OAZ1或ODC1；来自大肠杆菌的gadA或gadB或panD或speC或speF；来自天蓝色链霉菌(Streptomycescoelicolor)的SCC105.13；来自Mannheimiasucciniciproducens的gadB；来自沃氏富盐菌(Haloferaxvolcanii)的bdb；来自乳杆菌属物种(Lactobacillussp.)的odc1；来自乳酸乳球菌乳酸亚种(Lactococcuslactissubsp.Lactis)的kivD；来自乳酸乳球菌的kdcA；来自牛的OAZ1或ODC1；来自大肠杆菌的speC或speF；来自酿酒酵母的SPE1。可以使用与由这些基因编码的任何多肽具有至少90％序列同一性的任何多肽。优选地，来自拟南芥的sdc基因用于获得2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性。通过本领域技术人员熟知的手段和方法进行这些酶的进化，以获得对底物2,3-二氨基丙酸具有改进的特异性和/或能够以改进的活性将其转化为乙二胺的酶。通过在本发明的微生物中或体外表达进化酶，以2,3-二氨基丙酸作为底物并通过定量产物乙二胺来选择进化酶。根据本公开的一个具体方面，工程化来自实施方案[Y]的微生物以过表达：ydfG基因、yiaY基因或mmsB基因，编码丝氨酸脱氢酶；和/或进化的serC基因或GOT1基因，编码2-氨基丙二酸半醛转氨酶活性；和/或进化的来自拟南芥的sdc基因，编码2,3-二氨基丙酸脱羧酶。[Z]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)和乙二胺(EDA)的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(c)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸脱羧酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为乙醇胺；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇胺脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(a)的乙醇胺转化为氨基乙醛；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有氨基乙醛转氨酶活性的酶，该酶催化来自(b)的氨基乙醛转化为EDA；其中联产MEG和EDA。根据本公开的这一方面，重组微生物过表达至少一种基因，其编码显示出丝氨酸脱羧酶、乙醇胺脱氢酶和氨基乙醛转氨酶活性的酶。这些基因可以是内源性基因或外源性基因。具有丝氨酸脱羧酶活性的酶催化L-丝氨酸转化为乙醇胺的第一反应。这组酶催化L-丝氨酸脱羧为乙醇胺。在本发明的一个优选的实施方案中，丝氨酸脱羧酶由来自拟南芥的sdc编码(Rontein等人,2001,W02007/144346)。由来自拟南芥的sdc编码的丝氨酸脱羧酶将L-丝氨酸转化为乙醇胺具体公开于专利申请WO2007/144364中，该专利申请通过引用并入本文。优选地，通过突变编码基因来优化这些酶，以提高其将L-丝氨酸转化为乙醇胺的转化效率。在本公开的一个实施方案中，通过进化酶获得丝氨酸脱羧酶活性，该进化是为了改变酶的底物特异性和/或其催化效率，以获得表现出对丝氨酸的特异性和改进的丝氨酸脱羧酶活性的酶。这些酶选自对化学性质与乙醇胺相似的底物具有相同类型催化活性的酶。这些酶由从本领域众所周知的基因列表中选择的基因编码，包括但不限于此处列出的基因：来自酿酒酵母的GAD1或SPE1；来自Aquifexaeolicus或枯草芽孢杆菌的panD；来自拟南芥的GAD或GAD2或GAD3或GAD4或GAD5；来自牛(BosTaurus)的GAD或GAD2或OAZ1或ODC1；来自大肠杆菌的gadA或gadB或panD或speC或speF；来自天蓝色链霉菌(Streptomycescoelicolor)的SCC105.13；来自Mannheimiasucciniciproducens的gadB；来自沃氏富盐菌(Haloferaxvolcanii)的bdb；来自乳杆菌属物种(Lactobacillussp.)的odc1；来自牛的OAZ1或ODC1；来自大肠杆菌的speC或speF；来自酿酒酵母的SPE1。可以使用与由这些基因编码的任何多肽具有至少90％序列同一性的任何多肽。通过本领域技术人员熟知的手段和方法进行这些酶的进化，以获得对底物L-丝氨酸具有改进的特异性和能够以改进的活性将其转化为乙醇胺的酶。通过在本发明的微生物中或体外表达进化酶，以L-丝氨酸作为底物并通过定量产物乙醇胺来选择进化酶。乙醇胺脱氢酶催化乙醇胺转化为氨基乙醛的第二反应。在现有技术中没有公开具有这种活性的天然酶；然而，有些酶具有低催化活性。因此，有利地将这些具有低催化活性的酶进化为具有改进活性的进化酶。也可以通过筛选宏基因组文库获得有用的酶。在本公开的一个实施方案中，通过进化酶获得乙醇胺脱氢酶活性，该进化是为了改变酶的底物特异性和/或其催化效率，以获得表现出对乙醇胺的特异性和乙醇胺脱氢酶的活性的酶。这些酶选自对化学性质与乙醇胺相似的底物具有相同类型催化活性的酶。这些酶由从本领域众所周知的基因列表中选择的基因编码，包括但不限于此处列出的基因：来自恶臭假单胞菌、或来自聚球藻(Synechococcus)PCC6301、或来自蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)的mmsB；来自恶臭假单胞菌E23的hibdh；来自铜绿假单胞菌的PA0743；来自大肠杆菌或来自短芽孢杆菌(Bacillusbrevis)或来自枯草芽孢杆菌的ydfG；来自根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)的sdh；来自大鼠(Rattusnorvegicus)或来自嗜热栖热菌(Thermusthermophilus)HB8的hibadh；来自大肠杆菌或来自柠檬明串珠菌(Leuconostoccitreum)或来自Symbiobacteriumthermophilum的gldA；来自大肠杆菌的yqhE；来自大肠杆菌的yafB；来自产气肠杆菌(Enterobacteraerogenes)的aladh；来自杜氏利什曼原虫(Leishmaniadonovani)的alr；来自聚球藻属物种(Synechococcussp.)的sakR1；来自枯草芽孢杆菌的yhdN；来自枯草芽孢杆菌的ytbE；来自大肠杆菌的yiaY；来自拟南芥的AKR4C9；来自大肠杆菌的fucO。可以使用与由这些基因编码的任何多肽具有至少90％序列同一性的任何多肽。优选地，来自大肠杆菌的fucO或来自大肠杆菌的yiaY基因用于获得乙醇胺脱氢酶活性。通过本领域技术人员熟知的手段和方法进行这些酶的进化，以获得对底物乙醇胺具有改进的特异性和/或能够以改进的活性将其转化为氨基乙醛的酶。通过在本发明的微生物中或体外表达进化酶，以乙醇胺作为底物并通过定量产物氨基乙醛来选择进化酶。氨基乙醛转氨酶催化氨基乙醛转化为乙二胺的最后反应。这种酶不是自然遇到的。因此通过已知酶的进化或通过筛选宏基因组文库获得该酶。在本公开的一个实施方案中，用进化的转氨酶(transaminase)或转氨酶(aminotransferase)行使氨基乙醛转氨酶活性，该酶催化一个分子的氨基基团与另一个分子上的氧代基团的交换。优选地，进化的转氨酶选自磷酸丝氨酸转氨酶或天冬氨酸转氨酶或谷氨酸转氨酶。更优选地，进化的转氨酶选自使用谷氨酸作为氨基基团供体的转氨酶。这些酶由从本领域众所周知的基因列表中选择的基因编码，包括但不限于此处列出的基因：来自大肠杆菌或来自枯草芽孢杆菌或来自谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)的serC；来自野猪(Susscrofa)的GOT1；来自大肠杆菌的patA；来自犬布鲁氏菌(Brucellacanis)的ygjG；来自根瘤菌(Rhizobium)NGR234或来自阿维链霉菌(Streptomycesavermitilis)的rocD；来自天蓝色链霉菌(Streptomycescoelicolor)的SCO1284；来自拟南芥的AGT或AGT2或AGT3或GGT1；来自牛的AGXT。可以使用与由这些基因编码的任何多肽具有至少90％序列同一性的任何多肽。优选地，使用来自大肠杆菌的serC或来自野猪的GOT1基因。通过本领域技术人员熟知的手段和方法进行这些酶的进化，以获得对底物氨基乙醛具有改进的特异性和/或能够以改进的活性将其转化为乙二胺的酶。通过在本发明的微生物中或体外表达进化酶，以氨基乙醛作为底物并通过检测产物乙二胺来选择进化酶。在本公开的另一个实施方案中，可以从以乙二胺作为唯一碳源和氮源生长的株中分离氨基乙醛转氨酶。为此目的，在以乙二胺作为唯一氮源和碳源的基础介质上培养来自环境样品的乙二胺富集培养物。从这些培养物中生成宏基因组文库，并针对氨基乙醛转氨酶的存在进行筛选。这种方法允许分离对应于酶活性的基因，并且是本领域专业人员所熟知的。根据本公开的一个具体方面，工程化来自实施方案[Z]的微生物以过表达：来自拟南芥的sdc基因，编码丝氨酸脱羧酶；和/或来自大肠杆菌的fucO或yiaY基因，编码乙醇胺脱氢酶活性；和/或进化的serC基因或GOT1基因，编码氨基乙醛转氨酶活性。[AA]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)和乙二胺(EDA)的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(c)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸羟甲基转移酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为甘氨酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有醛氧化酶活性的酶，该酶催化来自(a)的甘氨酸转化为氨基乙醛；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有氨基乙醛转氨酶活性的酶，该酶催化来自(b)的氨基乙醛转化为EDA；其中联产MEG和EDA。优选地，使用来自大肠杆菌的glyA基因以获得丝氨酸羟甲基转移酶活性。通过进化酶获得醛氧化酶，该进化是为了改变酶的底物特异性和/或其催化效率，以获得表现出对甘氨酸的特异性和醛氧化酶的活性的酶。这些酶选自对化学性质与甘氨酸相似的底物具有相同类型催化活性的酶。这些酶由从本领域众所周知的基因列表中选择的基因编码，包括但不限于此处列出的基因：来自Aquifexaeolicus的aldH1；来自Anoxybacillusflavithermus的dhaS；来自西方蜜蜂(Apismellifera)的Aldh；来自枯草芽孢杆菌的aldX、aldY、dhaS、ycbD、yfmT或ywdH；来自大肠杆菌的prr；来自酿酒酵母的ALD2、ALD3、ALD4、ALD5、ALD6；来自Roseobacterdenitrificans的betB；来自金黄节杆菌(Arthrobacteraurescens)的AAur_0650。可以使用与由这些基因编码的任何多肽具有至少90％序列同一性的任何多肽。通过具有氨基乙醛转氨酶活性的酶将氨基乙醛转化为乙二胺。通过进化酶获得该酶，该进化是为了改变酶的底物特异性和/或其催化效率，以获得表现出对氨基乙醛的特异性和转氨酶活性的酶。这些酶选自对化学性质与氨基乙醛相似的底物具有相同类型催化活性的酶。这些酶由从本领域众所周知的基因列表中选择的基因编码，包括但不限于此处列出的基因：来自大肠杆菌或来自枯草芽孢杆菌或来自谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)的serC；来自野猪(Susscrofa)的GOT1；来自大肠杆菌的patA；来自犬布鲁氏菌(Brucellacanis)的ygjG；来自根瘤菌(Rhizobium)NGR234或来自阿维链霉菌(Streptomycesavermitilis)的rocD；来自天蓝色链霉菌(Streptomycescoelicolor)的SCO1284；来自拟南芥的AGT或AGT2或AGT3或GGT1；来自牛的AGXT。可以使用与由这些基因编码的任何多肽具有至少90％序列同一性的任何多肽。根据本公开的一个具体的方面，工程化来自实施方案[AA]的微生物，以过表达进化的serC基因或GOT1基因，该基因编码氨基乙醛转氨酶活性。[BB]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)和乙二胺(EDA)的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(e)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有氨基酸N-乙酰转移酶活性或O-乙酰转移酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为N-乙酰丝氨酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有N-乙酰丝氨酸脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(a)的N-乙酰丝氨酸转化为N-乙酰丙二酸半醛；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转氨酶活性的酶，该酶催化来自(b)的N-乙酰丙二酸半醛转化为乙酰氨基丙酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有脱乙酰酶活性的酶，该酶催化来自(c)的乙酰氨基丙酸转化为2,3-二氨基丙酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(d)的2,3-二氨基丙酸转化为EDA；其中联产MEG和EDA。实施方案[BB]的第一转化步骤可以是氨基酸N-乙酰转移酶活性或O-乙酰转移酶活性，因为O向N的转化是自发的。优选地，使用来自大肠杆菌的argA基因以获得氨基酸N-乙酰转移酶活性。通过进化酶获得具有N-乙酰丝氨酸脱氢酶活性的酶，该进化是为了改变酶的底物特异性和/或其催化效率，以获得表现出对N-乙酰丝氨酸的特异性和N-乙酰丝氨酸脱氢酶活性的酶。这些酶选自对化学性质与N-乙酰丝氨酸相似的底物具有相同类型催化活性的酶。这些酶由从本领域众所周知的基因列表中选择的基因编码，包括但不限于此处列出的基因：来自恶臭假单胞菌、或来自聚球藻(Synechococcus)PCC6301、或来自蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)的mmsB；来自恶臭假单胞菌E23的hibdh；来自铜绿假单胞菌的PA0743；来自大肠杆菌或来自短芽孢杆菌(Bacillusbrevis)或来自枯草芽孢杆菌的ydfG；来自根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)的sdh；来自大鼠(Rattusnorvegicus)或来自嗜热栖热菌(Thermusthermophilus)HB8的hibadh；来自大肠杆菌或来自柠檬明串珠菌(Leuconostoccitreum)或来自Symbiobacteriumthermophilum的gldA；来自大肠杆菌的yqhE；来自大肠杆菌的yafB；来自产气肠杆菌(Enterobacteraerogenes)的aladh；来自杜氏利什曼原虫(Leishmaniadonovani)的alr；来自聚球藻属物种(Synechococcussp.)的sakR1；来自枯草芽孢杆菌的yhdN；来自枯草芽孢杆菌的ytbE；来自大肠杆菌的yiaY；来自拟南芥的AKR4C9；来自大肠杆菌的fucO。可以使用与由这些基因编码的任何多肽具有至少90％序列同一性的任何多肽。可以通过进化酶获得具有转氨酶活性、将N-乙酰丙二酸半醛转化为乙酰氨基丙酸的酶，该进化是为了改变酶的底物特异性和/或其催化效率，以获得表现出对N-乙酰丙二酸半醛的特异性和N-乙酰丙二酸半醛转氨酶的活性的酶。这些酶选自对化学性质与N-乙酰丙二酸半醛相似的底物具有相同类型催化活性的酶。这些酶由从本领域众所周知的基因列表中选择的基因编码，包括但不限于此处列出的基因：来自大肠杆菌或来自枯草芽孢杆菌或来自谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)的serC；来自野猪(Susscrofa)的GOT1；来自大肠杆菌的patA；来自犬布鲁氏菌(Brucellacanis)的ygjG；来自根瘤菌(Rhizobium)NGR234或来自阿维链霉菌(Streptomycesavermitilis)的rocD；来自天蓝色链霉菌(Streptomycescoelicolor)的2SCG18.31c；来自拟南芥的AGT或AGT2或AGT3或GGT1；来自牛的AGXT。可以使用与由这些基因编码的任何多肽具有至少90％序列同一性的任何多肽。优选地，使用来自大肠杆菌的基因argE以获得将乙酰氨基丙酸转化为2,3-二氨基丙酸的脱乙酰酶活性。可以通过进化酶来获得具有氨基酸脱羧酶活性或酮酸脱羧酶活性、以将2,3-二氨基丙酸转化为乙二胺的酶，该进化是为了改变其底物特异性和/或其催化效率，以获得表现出对2,3-二氨基丙酸的特异性和氨基酸脱羧酶或酮酸脱羧酶的活性的酶。这些酶选自对化学性质与2,3-二氨基丙酸相似的底物具有相同类型催化活性的酶。这些酶由从本领域众所周知的基因列表中选择的基因编码，包括但不限于此处列出的基因：来自拟南芥的sdc；来自枯草芽孢杆菌的padC或yclB；来自空肠弯曲杆菌(Campylobacterjejuni)或大肠杆菌的ubiD；来自酿酒酵母的PAD1或GAD1或SPE1；来自Aquifexaeolicus或来自枯草芽孢杆菌的panD；来自拟南芥的GAD或GAD2或GAD3或GAD4或GAD5；来自牛(BosTaurus)的GAD或GAD2或OAZ1或ODC1；来自大肠杆菌的gadA或gadB或panD或speC或speF；来自天蓝色链霉菌(Streptomycescoelicolor)的SCC105.13；来自Mannheimiasucciniciproducens的gadB；来自沃氏富盐菌(Haloferaxvolcanii)的bdb；来自乳杆菌属物种(Lactobacillussp.)的odc1；来自乳酸乳球菌乳酸亚种(Lactococcuslactissubsp.Lactis)的kivD；来自乳酸乳球菌的kdcA；来自牛的OAZ1或ODC1；来自大肠杆菌的speC或speF；来自酿酒酵母的SPE1。可以使用与由这些基因编码的任何多肽具有至少90％序列同一性的任何多肽。在本公开的一个进一步的实施方案中，用其中优化了丝氨酸生物合成的微生物执行该方法。专利申请WO2007/144346中特别公开了这种优化，该申请通过引用并入本文。可选地，在另一个实施方案中，可以通过以下过程生产EDA：可以通过丝氨酸氨基酶(EC2.6.1.-)将Ser直接胺化为(S)-2,3-二氨基丙酸，然后例如通过来自L-2,4-二氨基丁酸或鸟氨酸脱羧酶家族的酶脱羧为EDA(图7)。然而，如果这种具有(S)-2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性的酶不是特异性的，该酶也可能作用于其他氨基酸或丝氨酸本身。在一些实施方案中，可以通过以下方法生产EDA：也可以通过使用(S)-2,3-二氨基丙酸解氨酶(EC4.3.1.15)直接胺化丙酮酸来产生中间体(S)-2,3-二氨基丙酸(图7)：在一些实施方案中，生产MEG和EDA非常接近于热力学最大产率潜力，即使用一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，随后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过乙醇醛的还原联产MEG，并通过一种或多种C3途径由G3P中间体联产EDA。在一些实施方案中，与通过天然的或公开的类似途径由葡萄糖制造EDA的生产相比，通过本申请中公开的途径联产MEG和EDA的热力学产率潜力高14％。联产：(戊糖或己糖) 2NH3->MEG EDA 0ATP*Y(途径)＝(0.337 0.326)g/g＝0.663g(MEG EDA)/g((戊糖或己糖) 2NH3),97％的Y(最大)(燃烧热)＝0.687g/g标准途径：葡萄糖 4NH3->2EDA 2NADH 0ATPY(途径)＝0.484g(EDA)/g(葡萄糖 4NH3),85％的Y(最大)(燃烧热)＝0.571g/g*假设被动或H 同向转运D-木糖(戊糖)。不考虑H 同向转运蛋白的间接ATP消耗或维持细胞所需的ATP。[CC]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)和乙二胺(EDA)的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(b)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸氨基酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为(S)-2,3-二氨基丙酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有(S)-2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(a)的(S)-2,3-二氨基丙酸转化为EDA；其中联产MEG和EDA。[DD]在一个实施方案中，本申请涉及一种能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)和乙二胺(EDA)的重组微生物，其中来自实施方案[A]、来自实施方案[B]或来自实施方案[C](并且任选地包括实施方案[D])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[E]的重组微生物进一步表达以下(a)至(b)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有(S)-2,3-二氨基丙酸解氨酶活性的酶，该酶催化丙酮酸和氨转化为(S)-2,3-二氨基丙酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有(S)-2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(a)的(S)-2,3-二氨基丙酸转化为EDA；其中G3P通过重组微生物中的内源性糖酵解转化为丙酮酸，并且其中联产MEG和EDA。在一些实施方案中，具有2,3-二氨基丙酸解氨酶活性的酶用于将丙酮酸和铵转化为(S)-2,3-二氨基丙酸。在一些实施方案中，具有2,3-二氨基丙酸解氨酶活性的酶由与大肠杆菌2,3-二氨基丙酸解氨酶ygeX具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有2,3-二氨基丙酸解氨酶活性的酶是大肠杆菌ygeX。在一些实施方案中，编码具有2,3-二氨基丙酸解氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含UniProtIDP66899中列出的氨基酸序列。在进一步的实施方案中，编码具有2,3-二氨基丙酸解氨酶活性的酶的一种或多种核酸分子由GeneID947012中列出的核酸序列编码。在以上公开的任何方面的一个实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶由获自微生物的一种或多种核酸分子编码，所述微生物选自大肠杆菌和酿酒酵母。在另一个实施方案中，一种或多种核酸分子选自gldA、GRE2、GRE3、yqhD、ydjG、fucO、yafB(dkgB)和/或yqhE(dkgA)，或其同源物。在另一个实施方案中，一种或多种核酸分子是yqhD。在一些实施方案中，yqhD包含G149E突变。在一个进一步的实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶包含选自SEQIDNO：13、15、17、20、23、25、28、30和32的氨基酸序列。在一个仍进一步的实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶由选自SEQIDNO：12、14、16、18、19、21、22、24、26、27、29和31的核酸序列编码。在上述公开的任一个方面的一个实施方案中，具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性的酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自梭菌属物种、芽孢杆菌属物种、大肠杆菌、酵母属物种和海杆菌属物种。在一些实施方案中，具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性的酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自丙酮丁醇梭菌、热解糖梭菌(Clostridiumthermosaccharolyticum)、蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)、大肠杆菌、酿酒酵母和除烃海杆菌(Marinobacterhydrocarbonoclasticus)。在一些实施方案中，所述一种或多种核酸分子是thlA、atoB和/或ERG10，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性的酶包含选自SEQIDNO：35、37和40的氨基酸序列。在一个仍进一步的实施方案中，具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性的酶由选自SEQIDNO：33、34、36、38和39的核酸序列编码。在以上公开的任何方面的一个实施方案中，具有乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性的酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自梭菌属物种(Clostridiumsp.)和大肠杆菌。在另一个实施方案中，具有乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性的酶由获自大肠杆菌的一种或多种核酸分子编码。在一些实施方案中，编码具有乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子是atoA和/或atoD，或其同源物。在另一个实施方案中，具有乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性的酶由一种或多种获自丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutylicum)的核酸分子编码。在一些实施方案中，编码具有乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性的酶的一种或多种核酸分子是ctfA和/或ctfB，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，具有乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性的酶包含选自SEQIDNO：43、46、97、99、101和103的氨基酸序列。在一个仍进一步的实施方案中，具有乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性的酶由选自SEQIDNO：41、42、44、45、96、98、100和102的核酸序列编码。在以上公开的任何方面的一个实施方案中，具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自梭菌属物种、芽孢杆菌属物种、色杆菌属物种(Chromobacteriumsp.)和假单胞菌属物种。在另一个实施方案中，具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶由一种或多种获自微生物的核酸分子编码，所述微生物选自丙酮丁醇梭菌、拜氏梭菌(Clostridiumbeijerinckii)、解纤维素梭菌(Clostridiumcellulolyticum)、多粘芽孢杆菌(Bacilluspolymyxa)、紫色色杆菌(Chromobacteriumviolaceum)和恶臭假单胞菌。在一些实施方案中，编码具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶的一种或多种核酸分子是adc，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶包含选自SEQIDNO：49和52的氨基酸序列。在一个仍进一步的实施方案中，具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶由选自SEQIDNO：47、48、50和51的核酸序列编码。[EE]在另一个实施方案中，选自实施方案[D]或实施方案[E]的重组微生物任选地进一步包含一种或多种选自以下的修饰：(i)编码乙醇醛还原酶的基因中的缺失、插入或功能缺失突变，该酶催化乙醇醛转化为单乙二醇(MEG)；(ii)编码乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能缺失突变，该酶催化乙醇醛转化为乙醇酸；和(iii)编码乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能缺失突变，该酶催化丙酮酸转化为乳酸。在一些实施方案中，产生乙醇酸的重组微生物在编码具有乙醇醛还原酶活性的酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，以防止乙醇醛转化为单乙二醇(MEG)，而是使反应分流至乙醇醛转化为乙醇酸(GA)。在一些实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶由fucO基因或其同源物编码。在一些实施方案中，生产MEG(或乙醇酸)、或MEG和一种或多种联产品的重组微生物，在编码乙醇醛脱氢酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，以防止由乙醇醛生产乙醇酸，而将反应分流至乙醇醛转化为MEG。在一些实施方案中，乙醇醛脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，乙醇醛脱氢酶由aldA基因或其同源物编码。在一些实施方案中，编码乙醇醛脱氢酶的基因是部分缺失、插入或功能缺失突变的，其中仍然存在一些乙醇醛脱氢酶功能并且仍然生产一定量的乙醇酸。在一些实施方案中，生产MEG(或乙醇酸)或任选MEG(或乙醇酸)和一种或多种联产品的重组微生物，在编码乳酸脱氢酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，以防止由丙酮酸生产乳酸，而将反应分流至生产一种或多种联产品。在一些实施方案中，乳酸脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，乳酸脱氢酶由ldhA基因或其同源物编码。本文描述的任何重组微生物和方法实施方案的非限制性组合被包括作为本公开的一部分。重组微生物本公开提供了可以工程化以表达各种内源性或外源性酶的微生物。在本文所述的各种实施方案中，重组微生物是真核微生物。在一些实施方案中，所述真核微生物是酵母。在示例性的实施方案中，所述酵母是选自以下的属的成员：耶氏酵母属(Yarrowia)、念珠菌属(Candida)、酵母属(Saccharomyces)、毕赤酵母属(Pichia)、汉逊酵母属(Hansenula)、克鲁维酵母属(Kluyveromyces)、伊萨酵母属(Issatchenkia)、接合酵母属(Zygosaccharomyces)、德巴利酵母属(Debaryomyces)、裂殖酵母属(Schizosaccharomyces)、管囊酵母属(Pachysolen)、隐球菌属(Cryptococcus)、毛孢子菌属(Trichosporon)、红酵母属(Rhodotorula)和Myxozyma属。在一些实施方案中，重组微生物是原核微生物。在示例性的实施方案中，所述原核微生物是选自以下的属的成员：埃希氏菌属(Escherichia)、梭菌属(Clostridium)、发酵单胞菌属(Zymomonas)、沙门氏菌属(Salmonella)、红球菌属(Rhodococcus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、乳杆菌属(Lactobacillus)、肠球菌属(Enterococcus)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、节杆菌属(Arthrobacter)、棒杆菌属(Corynebacterium)和短杆菌属(Brevibacterium)。在一些实施方案中，重组微生物用于生产单乙二醇(MEG)或乙醇酸(GA)、或MEG和一种或多种本文公开的联产品。因此，在另一方面，本发明提供了使用本文所述的重组微生物生产MEG或GA、或MEG和一种或多种联产品的方法。在一个实施方案中，该方法包括在含有提供碳源的原料的培养介质中培养重组微生物，直至产生MEG或GA、或MEG和一种或多种联产品。在一个进一步的实施方案中，回收MEG或GA、或MEG和一种或多种联产品。可以通过本领域已知的方法回收，如蒸馏、基于膜的分离气提(gasstripping)、溶剂萃取和膨胀床吸附(expandedbedadsorption)。在一些实施方案中，所述原料包含碳源。在本文所述的各种实施方案中，所述碳源可以选自糖、甘油、醇、有机酸、烷烃、脂肪酸、木质纤维素、蛋白质、二氧化碳和一氧化碳。在一个示例性实施方案中，所述碳源是糖。在一些实施方案中，所述糖包括一种或多种戊糖和/或己糖。在其他实施方案中，一种或多种戊糖和/或己糖由单体、低聚物或其组合组成。在一个进一步的示例性实施方案中，所述糖是葡萄糖或葡萄糖的低聚物。在其他实施方案中，葡萄糖的低聚物选自果糖、蔗糖、淀粉、纤维二糖、麦芽糖、乳糖和纤维素。在仍进一步的实施方案中，糖包括D-木糖、D-半乳糖、D-甘露糖、D-阿拉伯糖、L-阿拉伯糖、D-果糖或其组合。生产或积累MEG(或乙醇酸)、或MEG和一种或多种联产品的重组微生物的生产方法在另一方面，本申请提供了一种使用上述实施方案中任一项的重组微生物生产一种或多种衍生自甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛的产物的方法，其中所述方法包括在含有提供碳源的一种或多种戊糖和/或己糖的培养介质中培养重组微生物，直至生产一种或多种衍生自甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛的产物。在一些实施方案中，重组微生物联产单乙二醇(MEG)和一种或多种联产品。在进一步的实施方案中，一种或多种联产品选自丙酮、异丙醇、丙烯、L-丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)、乙二胺(EDA)或其组合。在仍进一步的实施方案中，一种或多种产物选自单乙二醇(MEG)和乙醇酸(GA)。在又一方面，本申请提供了一种生产重组微生物的方法，所述微生物由一种或多种戊糖和/或己糖通过戊糖磷酸中间体生产或积累一种或多种衍生自甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛的产物，所述戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-5-磷酸，所述方法包括：向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种酶，其用于将一种或多种戊糖和/或己糖转化为戊糖磷酸中间体；向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种酶，其用于将D-核糖-5-磷酸中间体转化为G3P和乙醇醛；向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种酶，其用于在C2途径中由乙醇醛生产一种或多种产物；向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种酶，其用于在一种或多种C3途径中由G3P生产一种或多种产物；在含有一种或多种戊糖和/或己糖的培养介质中培养重组微生物，以生产或积累一种或多种产物。在一些实施方案中，重组微生物联产单乙二醇(MEG)和一种或多种联产品。在进一步的实施方案中，一种或多种联产品选自丙酮、异丙醇、丙烯、L-丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)、乙二胺(EDA)或其组合。在仍进一步的实施方案中，一种或多种产物选自单乙二醇(MEG)和乙醇酸(GA)。在一些实施方案中，乙醇醛由乙醇醛脱氢酶氧化为GA。在一个实施方案中，本申请涉及一种生产重组微生物的方法，所述微生物由一种或多种戊糖和/或己糖通过磷酸戊糖中间体生产或积累一种或多种衍生自甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛的产物，所述方法包括：向重组微生物中引入或在重组微生物中表达至少一种酶，该酶具有将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖磷酸中间体的活性，并且包含至少一种具有戊糖磷酸醛缩酶活性的酶，其中所述酶具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性、D-核酮糖-5-磷酸醛缩酶活性或D-木酮糖-5-磷酸醛缩酶活性，将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)。在一些实施方案中，该方法包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达至少一种具有转酮醇酶活性的酶，并表达至少一种具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性的酶。在一些实施方案中，具有转酮醇酶活性的酶由与来自大肠杆菌的tktA具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有转酮醇酶活性的酶是来自大肠杆菌的tktA。在一些实施方案中，具有转酮醇酶活性的酶由与来自大肠杆菌的tktB具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有转酮醇酶活性的酶是来自大肠杆菌的tktB。在另一个实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：148和150的氨基酸序列。在一些实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子是tktA，或其同源物。在一些实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子是tktB，或其同源物。在一个进一步的实施方案中，编码具有转酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：147和149的核酸序列编码。在一些实施方案中，具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性的酶由与来自大肠杆菌的deoC具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性的酶是来自大肠杆菌的deoC。在一些实施方案中，该方法包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达至少一种具有转醛醇酶活性的酶。在一些实施方案中，具有转醛醇酶活性的酶由与来自大肠杆菌的talA或talB具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一些实施方案中，具有转醛醇酶活性的酶是来自大肠杆菌的talA。在其他实施方案中，具有转醛醇酶活性的酶是来自大肠杆菌的talB。在另一个实施方案中，编码具有转醛醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：152和154的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有转醛醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：151和153的核酸序列编码。在一些实施方案中，该方法包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达至少一种具有核糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶。在一些实施方案中，具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌的rpe具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶是来自大肠杆菌的rpe。在另一个实施方案中，编码具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：158中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：157中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，该方法包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达至少一种具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶。在一些实施方案中，具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌的rpiA具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶是来自大肠杆菌的rpiA。在其他实施方案中，具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌的rpiB具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在其他实施方案中，具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶是来自大肠杆菌的rpiB。在另一个实施方案中，编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：156中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：155中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，该方法包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达至少一种具有选自以下的活性的酶：转酮醇酶活性、转醛醇酶活性、核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性、核糖-5-磷酸异构酶活性和D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性。在其他实施方案中，该方法进一步包括向重组微生物中引入一种或多种修饰，以降低或缺失一种或多种内源性酶的活性，所述内源性酶选自甘油醛3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸激酶和磷酸甘油酸变位酶。在一些实施方案中，内源性的甘油醛3-磷酸脱氢酶是gapA，磷酸甘油酸激酶是pgk，磷酸甘油酸变位酶是gpmA或gpmM。在一些实施方案中，所述方法包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达至少一种具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶。在一些实施方案中，具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶由与选自以下的具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：齿双歧杆菌(Bifidobacteriumdentium)BDP_1006、乳双歧杆菌(Bifidobacteriumlactis)xfp、类植物乳杆菌(Lactobacillusparaplantarum)xpkA和短双歧杆菌(Bifidobacteriumbreve)xfp。在一个优选的实施方案中，具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶选自齿双歧杆菌BDP_1006、乳双歧杆菌xfp、类植物乳杆菌xpkA和短双歧杆菌xfp。在另一个实施方案中，编码具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：212、214、216和218的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：211、213、215和217的核酸序列编码。在一些实施方案中，该方法包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达至少一种具有磷酸乙酰转移酶活性的酶。在一些实施方案中，具有磷酸乙酰转移酶活性的酶由与选自以下的具有磷酸乙酰转移酶活性的酶具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌pta和丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutylicum)pta。在一个优选的实施方案中，具有磷酸乙酰转移酶活性的酶选自大肠杆菌pta和丙酮丁醇梭菌pta。在另一个实施方案中，编码具有磷酸乙酰转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：220和222的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码具有磷酸乙酰转移酶活性的酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：219和221的核酸序列编码。在一些实施方案中，该方法包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达至少一种具有选自以下的活性的酶：果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性、磷酸乙酰转移酶活性、转酮醇酶活性、转醛醇酶活性、核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性、核糖-5-磷酸异构酶活性和D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性。在其他实施方案中，该方法进一步包括将一种或多种修饰引入重组微生物中，以减少或缺失内源性6-磷酸果糖激酶的活性。在一些实施方案中，内源性6-磷酸果糖激酶是pfkA和/或pfkB。在一些实施方案中，一种或多种戊糖和/或己糖包含D-木糖，并且该方法进一步包含向重组微生物中引入或在重组微生物中表达至少一种具有木糖异构酶活性的酶和至少一种具有木酮糖5-激酶活性的酶的表达。在一些实施方案中，至少一种具有木糖异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌或Pyromycessp.的xylA具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个优选的实施方案中，具有木糖异构酶活性的酶选自大肠杆菌xylA和PyromycesspxylA。在又一个实施方案中，编码木糖异构酶的一种或多种核酸分子包含选自SEQIDNO：95和144的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码木糖异构酶的一种或多种核酸分子由选自SEQIDNO：93、94和143的核酸序列编码。在一些实施方案中，至少一种具有木酮糖5-激酶活性的酶由与来自大肠杆菌的xylB具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个优选的实施方案中，具有木酮糖5-激酶活性的酶是大肠杆菌xylB。在另一个实施方案中，编码D-木酮糖5-激酶的一种或多种核酸分子包含SEQIDNO：146中列出的氨基酸序列。在一个进一步的实施方案中，编码D-木酮糖5-激酶的一种或多种核酸分子由SEQIDNO：145中列出的核酸序列编码。在一些实施方案中，一种或多种戊糖和/或己糖包含D-果糖，并且该方法进一步包含向重组微生物中引入或在重组微生物中表达至少一种具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶。在一些实施方案中，至少一种具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶由与来自大肠杆菌的fbp具有至少70％序列同一性、具有至少80％序列同一性或具有至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。在一个优选的实施方案中，具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶是大肠杆菌fbp。在一些实施方案中，具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶将D-果糖1,6-二磷酸转化为D-果糖6-磷酸。在其他实施方案中，重组微生物中的内源性酶将D-果糖转化为果糖1,6-二磷酸。在上述任何方法的一些实施方案中，所述方法进一步包括：将一种或多种修饰引入重组微生物中，以减少或缺失一种或多种内源性酶的活性，所述内源性酶选自葡萄糖6-磷酸-1-脱氢酶、6-磷酸葡萄糖酸内酯酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶。在进一步的实施方案中，葡萄糖6-磷酸-1-脱氢酶是zwf，6-磷酸葡萄糖酸内酯酶是pgl，6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是gnd。在一些实施方案中，一种或多种戊糖和/或己糖能够在重组微生物的非氧化磷酸戊糖途径中转化为一种或多种中间体。在其他实施方案中，一种或多种戊糖和/或己糖由单体、低聚物或其组合组成。在一些实施方案中，至少一种具有转酮醇酶活性和/或果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的表达和至少一种具有戊糖磷酸醛缩酶活性的酶的表达，使得能够实现一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖磷酸中间体以及随后戊糖磷酸转化为G3P和乙醇醛。在一些实施方案中，该方法允许通过C2途径中乙醇醛的转化和通过一种或多种C3途径中G3P的转化，生产MEG或乙醇酸(GA)。在一些实施方案中，通过C2途径中具有乙醇醛还原酶活性的酶还原乙醇醛来生产MEG。在其他实施方案中，通过C2途径中具有乙醇醛脱氢酶活性的酶氧化乙醇醛来生产GA。在一些实施方案中，用于生产MEG或GA的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸还原酶活性、乙醇醛还原酶活性、乙醇醛脱氢酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性、甘油酸脱羧酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性和乙醛酸还原酶活性。在一些实施方案中，该方法允许通过C2途径中乙醇醛的转化生产MEG，并通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品。在其他实施方案中，一种或多种联产品选自丙酮、异丙醇、丙烯、异丁烯和一种或多种丝氨酸途径化合物。在一些优选的实施方案中，一种或多种丝氨酸途径化合物选自丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)和乙二胺(EDA)。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自至少一种具有选自以下的活性的酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性和乙酰乙酸脱羧酶活性，并且一种或多种联产品包括丙酮。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性和仲醇脱氢酶活性，并且一种或多种联产品包含异丙醇。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性、仲醇脱氢酶活性和脱水酶活性，并且一种或多种联产品包含丙烯。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性、3-羟基异戊酸(3HIV)合酶活性、羟甲基戊二酰辅酶A合酶活性、甲基戊烯二酰辅酶A水合酶活性、甲基巴豆酰辅酶A羧化酶活性、甲基巴豆酰辅酶A水合酶活性、3-羟基异戊酰辅酶A硫酯酶活性、3HIV激酶活性、3HIV-3-磷酸脱羧酶活性和3HIV脱羧酶活性，并且一种或多种联产品包含异丁烯。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性和甘油酸2-激酶活性，并且一种或多种联产品包含L-丝氨酸。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：丝氨酸羟甲基转移酶活性、转移酶活性、甲醛脱氢酶活性、甲酸脱氢酶活性、与甘氨酸裂解系统相关的活性、3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、丝氨酸转氨酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性、乙醇醛脱氢酶活性、乙醇酸脱氢酶活性、丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性、丙氨酸转氨酶活性和NAD(P)H依赖性谷氨酸脱氢酶活性，并且一种或多种联产品包含甘氨酸。在另一个实施方案中，与甘氨酸裂解系统相关的活性包含选自以下的酶或蛋白：甘氨酸脱羧酶(P蛋白)、氨甲基转移酶(T蛋白)、二氢硫辛酰胺脱氢酶(L蛋白)和H蛋白。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、3-磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、转氨酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性、乙醛脱氢酶活性和乙醇胺解氨酶活性，并且一种或多种联产品包含单乙醇胺(MEA)。在一些实施方案中，用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：丝氨酸脱氢酶活性、2-氨基丙二酸半醛脱羧酶活性、氨基乙醛转氨酶活性、2-氨基丙二酸半醛转氨酶活性、2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺脱氢酶活性、丝氨酸羟甲基转移酶活性、醛氧化酶活性、N-乙酰转移酶或O-乙酰转移酶活性、N-乙酰丝氨酸脱氢酶活性、转氨酶活性、脱乙酰酶活性、丝氨酸氨基酶活性和2,3-二氨基丙酸解氨酶活性，并且一种或多种联产品包含乙二胺(EDA)。在上述任何方法的一些实施方案中，所述方法进一步包含向重组微生物中引入一种或多种修饰，以减少或缺失乙醇醛还原酶、乙醇醛脱氢酶、乳酸脱氢酶或其组合的活性。在一个实施方案中，至少一部分在C3途径中生产的过量NADH用作C2途径中还原当量的来源。在另一个实施方案中，至少一部分在C3途径中生产的过量NADH用于生产ATP。在一个实施方案中，最小化过量的生物质形成，并且最大化MEG或乙醇酸、或MEG和一种或多种联产品的生产。戊糖和/或己糖转化为戊糖磷酸中间体，随后戊糖磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛3-磷酸在本公开中，戊糖和/或己糖转化为非氧化磷酸戊糖途径的中间体戊糖磷酸，其中所述戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-5-磷酸。然后，戊糖磷酸中间体作为戊糖磷酸醛缩酶的底物，其中所述醛缩酶具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性、D-核酮糖-5-磷酸醛缩酶活性或D-木酮糖-5-磷酸醛缩酶活性，以生产乙醇醛和D-甘油醛3-磷酸，这些化合物然后可以进一步转化为MEG或GA、或MEG和一种或多种联产品。[mA]因此，在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖通过戊糖磷酸中间体生产乙醇醛和D-甘油醛3-磷酸(G3P)的重组微生物的生产方法，其中所述方法包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(h)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转酮醇酶活性的酶，该酶催化D-果糖-6-磷酸和D-甘油醛-3-磷酸分别可逆转化为D-赤藓糖-4-磷酸和D-木酮糖-5-磷酸，和/或催化来自(b)的D-甘油醛-3-磷酸和来自(b)的D-景天庚酮糖-7-磷酸分别可逆转化为D-核糖-5-磷酸和D-木酮糖-5-磷酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转醛醇酶活性的酶，该酶催化来自(a)的D-果糖-6-磷酸和D-赤藓糖-4-磷酸分别可逆转化为D-甘油醛-3-磷酸和D-景天庚酮糖-7-磷酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶，该酶催化来自(a)和/或(f)的D-木酮糖-5-磷酸和D-核酮糖-5-磷酸的相互转化；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶，该酶催化来自(c)的D-核酮糖-5-磷酸和D-核糖-5-磷酸的相互转化；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有木糖异构酶活性的酶，该酶催化D-木糖转化为D-木酮糖；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有木酮糖5-激酶活性的酶，该酶催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶，该酶催化D-果糖1,6-二磷酸转化为D-果糖6-磷酸；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有D-核糖5-磷酸醛缩酶活性的酶，该酶催化来自(a)和/或(d)的D-核糖-5-磷酸转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸；其中该方法任选地进一步包括向编码甘油醛3-磷酸脱氢酶和/或磷酸甘油酸激酶和/或磷酸甘油酸变位酶的基因中引入缺失、插入或功能缺失突变；其中，一种或多种戊糖和/或己糖能够在重组微生物的非氧化磷酸戊糖途径中转化为一种或多种中间体，并且其中生产乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)。[mB]在另一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖通过戊糖磷酸中间体生产乙醇醛和D-甘油醛3-磷酸(G3P)的重组微生物的生产方法，其中所述方法包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(j)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶，该酶催化D-果糖-6-磷酸可逆转化为D-赤藓糖-4-磷酸和乙酰磷酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸乙酰转移酶活性的酶，该酶催化来自(a)的乙酰磷酸可逆转化为乙酰辅酶A；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转醛醇酶活性的酶，该酶催化来自(a)的D-果糖-6-磷酸和D-赤藓糖-4-磷酸分别可逆转化为D-甘油醛-3-磷酸和D-景天庚酮糖-7-磷酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转酮醇酶活性的酶，该酶催化来自(c)的D-甘油醛-3-磷酸和来自(c)的D-景天庚酮糖-7-磷酸分别可逆转化为D-核糖-5-磷酸和D-木酮糖-5-磷酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶，该酶催化来自(d)和/或(h)的D-木酮糖-5-磷酸和D-核酮糖-5-磷酸的相互转化；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶，该酶催化来自(e)的D-核酮糖-5-磷酸和D-核糖-5-磷酸的相互转化；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有木糖异构酶活性的酶，该酶催化D-木糖转化为D-木酮糖；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有木酮糖5-激酶活性的酶，该酶催化D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸；(i)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶，该酶催化D-果糖1,6-二磷酸转化为D-果糖6-磷酸；(j)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有D-核糖5-磷酸醛缩酶活性的酶，该酶催化来自(d)和/或(f)的D-核糖-5-磷酸转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸；其中所述方法任选地进一步包括向编码6-磷酸果糖激酶的基因中引入缺失、插入或功能缺失突变；其中，一种或多种戊糖和/或己糖能够在重组微生物的非氧化磷酸戊糖途径中转化为一种或多种中间体，其中步骤(b)中产生的乙酰辅酶A可以用于生产一种或多种联产品，所述联产品选自乙醇酸、丙酮、异丙醇、丙烯、异丁烯和一种或多种丝氨酸途径化合物；并且其中生产乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)。在一些实施方案中，磷酸戊糖途径的氧化分支被删除或失活，以优化糖流向非氧化性进入磷酸戊糖途径。[mC]因此，在一个实施方案中，实施方案[mA]或实施方案[mB]的方法任选地进一步包含引入一种或多种选自以下的修饰：(i)编码葡萄糖6-磷酸-1-脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能缺失突变，该酶催化葡萄糖-6-磷酸转化为6-磷酸-D-葡萄糖酸-1,5-内酯；(ii)编码6-磷酸葡萄糖酸内酯酶的基因中的缺失、插入或功能缺失突变，该酶催化6-磷酸-D-葡萄糖酸-1,5-内酯转化为葡萄糖酸-6-磷酸；和(iii)编码6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能缺失突变，该酶催化葡萄糖酸-6-磷酸转化为D-核酮糖-5-磷酸。MEG或乙醇酸、或MEG和联产品的生产途径在一些实施方案中，由实施方案[mA]或由实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])生产的乙醇醛和甘油醛-3-磷酸中间体用于已知的MEG(或乙醇酸)C2生产途径，该途径与C3途径偶联，如下所述，以联产额外的MEG(或乙醇酸)和/或一种或多种联产品。在一些实施方案中，通过C2途径生产MEG，该途径使用具有乙醇醛还原酶活性的酶将乙醇醛转化为MEG。在另一个实施方案中，通过C2途径生产乙醇酸(GA)，该途径使用具有乙醇醛脱氢酶活性的酶将乙醇醛氧化为GA。[mD]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖生产单乙二醇(MEG)的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达：至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛还原酶活性的酶，该酶催化乙醇醛转化为MEG，其中所述重组微生物任选地进一步在编码乙醇醛脱氢酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，并且其中生产MEG。[mE]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖生产乙醇酸(GA)的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达：至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛脱氢酶活性的酶，该酶催化乙醇醛转化为GA，其中所述重组微生物任选地进一步在编码乙醇醛还原酶的基因中包含缺失、插入或功能缺失突变，并且其中生产GA。通过C2途径生产MEG(或乙醇酸)和通过C3途径生产MEG(或乙醇酸)一方面，由一种或多种戊糖和/或己糖生产MEG(或乙醇酸)如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖磷酸中间体，然后将戊糖磷酸中间体转化为乙醇醛和G3P中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG(或乙醇酸)，以及通过C3途径，将G3P转化为MEG(或乙醇酸)。其中，戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-磷酸。在一些实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖生产MEG(或乙醇酸)的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG(或乙醇酸)的实施方案[mD]或实施方案[mE]的方法进一步包含一种或多种生产MEG(或乙醇酸)的C3生物合成途径。[mK]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源生产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG(或乙醇酸)的实施方案[mD]或实施方案[mE]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(h)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为3-磷酸羟基丙酮酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为磷酸-L-丝氨酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为羟基丙酮酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(b)的磷酸-L-丝氨酸转化为L-丝氨酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有L-丝氨酸转氨酶或丝氨酸氧化酶活性的酶，该酶催化来自(d)的L-丝氨酸转化为羟基丙酮酸；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(c)或(e)的羟基丙酮酸转化为乙醇醛；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛还原酶活性的酶，该酶催化来自(f)的乙醇醛转化为MEG；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(f)的乙醇醛转化为乙醇酸；其中来自实施方案[mA]或来自实施方案[mB]的产生的中间体G3P通过重组微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸甘油酸，并且其中生产MEG(或乙醇酸)。[mL]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源生产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG(或乙醇酸)的实施方案[mD]或实施方案[mE]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(j)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸-2-激酶活性的酶，该酶催化2-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶或具有甘油酸-3-激酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶，该酶催化来自(a)和/或(b)的甘油酸转化为羟基丙酮酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸转氨酶活性的酶或具有丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为羟基丙酮酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有L-丝氨酸脱羧酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为乙醇胺；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(c)和/或(d)的羟基丙酮酸转化为乙醇醛；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性的酶，该酶催化来自(e)的乙醇胺转化为乙醇醛；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有甘油酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(a)和/或(b)的甘油酸转化为MEG；(i)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛还原酶活性的酶，该酶催化来自(f)和/或(g)的乙醇醛转化为MEG；(j)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(f)和/或(g)的乙醇醛转化为乙醇酸；其中来自实施方案[mA]或来自实施方案[mB]的产生的中间体G3P通过重组微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸甘油酸和/或2-磷酸甘油酸，并且其中生产MEG(或乙醇酸)。另一方面，生产MEG如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，然后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过C3途径，将G3P中间体转化为一种或多种联产品。通过C2途径联产MEG和通过C3途径联产丙酮、异丙醇、丙烯和/或异丁烯在一些实施方案中，生产MEG如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖磷酸中间体，然后将戊糖磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过C3途径，将G3P中间体转化为丙酮。其中，戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-磷酸。[mM]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖联产单乙二醇(MEG)和丙酮的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(c)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性的酶，该酶催化乙酰辅酶A转化为乙酰乙酰辅酶A；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶活性的酶或具有乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性的酶，该酶催化来自(a)的乙酰乙酰辅酶A转化为乙酰乙酸；和/或(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(b)的乙酰乙酸转化为丙酮；其中来自实施方案[mA]和/或实施方案[mB]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为乙酰辅酶A，并且其中联产MEG(或乙醇酸)和丙酮。在一些实施方案中，生产MEG如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖磷酸中间体，然后将戊糖磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过C3途径，将G3P中间体转化为异丁烯，其中戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-5-磷酸。[mN]在一些实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖联产单乙二醇(MEG)和异丁烯的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(d)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性的酶，该酶催化乙酰辅酶A转化为乙酰乙酰辅酶A；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙酰辅酶A：乙酰乙酸辅酶A转移酶活性的酶或具有乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性的酶，该酶催化来自(a)的乙酰乙酰辅酶A转化为乙酰乙酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙酰乙酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(b)的乙酰乙酸转化为丙酮；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-羟基异戊酸合酶活性的酶，该酶催化来自(c)的丙酮和乙酰辅酶A转化为3-羟基异戊酸(3HIV)；或其中所述方法包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(e)至(j)中的一种或多种：(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性的酶，该酶催化乙酰辅酶A转化为乙酰乙酰辅酶A；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟甲基戊二酰辅酶A合酶活性的酶，该酶催化来自(e)的乙酰乙酰辅酶A和乙酰辅酶A转化为3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有甲基戊烯二酰辅酶A水合酶活性的酶，该酶催化来自(f)的HMG-CoA转化为3-甲基戊烯二酰辅酶A；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有甲基巴豆酰辅酶A羧化酶活性的酶，该酶催化来自(g)的3-甲基戊烯二酰辅酶A转化为3-甲基巴豆酰辅酶A；(i)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有甲基巴豆酰辅酶A水合酶活性的酶，该酶催化来自(h)的3-甲基巴豆酰辅酶A转化为3-羟基异戊酰辅酶A；(j)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-羟基异戊酰辅酶A硫酯酶活性的酶，该酶催化来自(i)的3-羟基异戊酰辅酶A转化为3HIV；其中所述方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达(a1)和(a2)和/或(b1)，选自：(a1)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3HIV激酶活性的酶，该酶催化来自(d)或(j)的3HIV转化为3HIV-3-磷酸；(a2)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3HIV-3-磷酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(a1)的3HIV-3-磷酸转化为异丁烯；(b1)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3HIV脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(d)或(j)的3HIV转化为乙醇醛；其中来自实施方案[mA]和/或实施方案[mB]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为乙酰辅酶A，并且其中联产MEG和异丁烯。在一些实施方案中，生产MEG如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体，然后将D-核糖-5-磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过C3途径，将G3P中间体转化为异丙醇。[mO]在一个实施方案中，实施方案[mM]和/或[mN](任选地包括实施方案[mEE])的方法任选地进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有仲醇脱氢酶活性的酶，该酶催化丙酮转化为异丙醇。在一些实施方案中，生产MEG如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖磷酸中间体，然后将戊糖磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过C3途径，将G3P中间体转化为丙烯。其中，戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-磷酸。[mP]在另一个实施方案中，实施方案[mO](任选地包括实施方案[mEE])的方法任选地进一步包含至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有脱水酶活性的酶，该酶催化异丙醇转化为丙烯。通过C2途径联产MEG和通过C3途径联产一种或多种丝氨酸途径化合物在一些实施方案中，联产MEG和L-丝氨酸如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖磷酸中间体，然后将戊糖磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过一个或多个C3途径，将G3P中间体转化为L-丝氨酸。其中，戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-磷酸。[mQ]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和L-丝氨酸的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(h)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为3-磷酸羟基丙酮酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸3-激酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸2-激酶活性的酶，该酶催化2-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为磷酸-L-丝氨酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为羟基丙酮酸；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(d)的磷酸-L-丝氨酸转化为L-丝氨酸；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶，该酶催化来自(b)和/或(c)的甘油酸转化为羟基丙酮酸；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(e)和/或(g)的羟基丙酮酸转化为L-丝氨酸；其中来自实施方案[mA]或来自实施方案[mB]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸甘油酸和/或2-磷酸甘油酸，并且其中生产MEG和L-丝氨酸。在一些实施方案中，联产MEG和甘氨酸如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖磷酸中间体，然后将戊糖磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过一种或多种C3途径，将G3P中间体转化为甘氨酸。其中，戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-磷酸。[mR]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和甘氨酸的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(e)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸羟甲基转移酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸和四氢叶酸(THF)转化为甘氨酸和5,10-亚甲基四氢叶酸(M-THF)；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转移酶活性的酶，该酶催化来自(a)的M-THF转化为甲醛；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有甲醛脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(b)的甲醛转化为甲酸和NADH；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有甲酸脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(c)的甲酸转化为CO2和NADH；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码甘氨酸裂解系统的蛋白质，该蛋白质催化来自(a)的M-THF、CO2、NH3和来自(c)或(d)的NADH转化为甘氨酸和THF；其中THF由步骤(b)至(e)重构，其中任选地来自(c)的甲酸被甲酸氢解酶复合物进一步氧化为CO2和H2，并且其中生产MEG和甘氨酸。[mS]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和甘氨酸的重组微生物的生产方法，其中来自实施方案[mA]或来自实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的重组微生物进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(k)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为3-磷酸羟基丙酮酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为磷酸-L-丝氨酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为羟基丙酮酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(b)的磷酸-L-丝氨酸转化为L-丝氨酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有L-丝氨酸转氨酶或丝氨酸氧化酶活性的酶，该酶催化来自(d)的L-丝氨酸转化为羟基丙酮酸；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(c)或(e)的羟基丙酮酸转化为乙醇醛；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(f)的乙醇醛转化为乙醇酸；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇酸脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(g)的乙醇酸转化为乙醛酸；(i)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(h)的乙醛酸和丙氨酸转化为甘氨酸和丙酮酸；(j)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丙氨酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(i)的丙酮酸和谷氨酸转化为丙氨酸和2-氧代戊二酸；(k)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有NAD(P)H依赖性谷氨酸脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(j)的2-氧代戊二酸和氨转化为谷氨酸；其中来自实施方案[mA]或来自实施方案[mB]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸甘油酸和/或2-磷酸甘油酸，其中丙氨酸和谷氨酸由步骤(j)和(k)重构，并且其中联产MEG和甘氨酸。[mT]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和甘氨酸的重组微生物的生产方法，其中来自实施方案[mA]或来自实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的重组微生物进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(l)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸-2-激酶活性的酶，该酶催化2-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸-3-激酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶，该酶催化来自(a)和/或(b)的甘油酸转化为羟基丙酮酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸转氨酶或丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为羟基丙酮酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有L-丝氨酸脱羧酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为乙醇胺；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(c)和/或(d)的羟基丙酮酸转化为乙醇醛；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇胺转氨酶活性的酶或具有乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性的酶，该酶催化来自(e)的乙醇胺转化为乙醇醛；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇醛脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(f)和/或(g)的乙醇醛转化为乙醇酸；(i)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇酸脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(g)的乙醇酸转化为乙醛酸；(j)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(i)的乙醛酸和丙氨酸转化为甘氨酸和丙酮酸；(k)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丙氨酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(j)的丙酮酸和谷氨酸转化为丙氨酸和2-氧代戊二酸；(l)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有NAD(P)H依赖性谷氨酸脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(k)的2-氧代戊二酸和氨转化为谷氨酸；其中来自实施方案[mA]或来自实施方案[mB]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸甘油酸和/或2-磷酸甘油酸，其中丙氨酸和谷氨酸由步骤(k)和(l)重构，并且其中联产MEG和甘氨酸。在一些实施方案中，联产MEG和MEA如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖磷酸中间体，然后将戊糖磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过一种或多种C3途径，将G3P中间体转化为MEA。其中，戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-磷酸。[mU]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和MEA的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(i)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸脱氢酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为3-磷酸羟基丙酮酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸3-激酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸2-激酶活性的酶，该酶催化2-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为磷酸-L-丝氨酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(a)的3-磷酸羟基丙酮酸转化为羟基丙酮酸；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有磷酸丝氨酸磷酸酶活性的酶，该酶催化来自(d)的磷酸-L-丝氨酸转化为L-丝氨酸；(g)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶，该酶催化来自(b)和/或(c)的甘油酸转化为羟基丙酮酸；(h)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性的酶，该酶催化来自(e)和/或(g)的羟基丙酮酸转化为L-丝氨酸；(i)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(f)和/或(h)的L-丝氨酸转化为MEA；其中来自实施方案[mA]或来自实施方案[mB]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸甘油酸和/或2-磷酸甘油酸，并且其中联产MEG和MEA。[mV]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和MEA的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(f)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸-2-激酶活性的酶，该酶催化2-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有3-磷酸甘油酸磷酸酶活性的酶和/或具有甘油酸-3-激酶活性的酶，该酶催化3-磷酸甘油酸转化为甘油酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸还原酶活性的酶，该酶催化来自(a)和/或(b)的甘油酸转化为羟基丙酮酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸-丙酮酸转氨酶或丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为羟基丙酮酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有羟基丙酮酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(c)和/或(d)的羟基丙酮酸转化为乙醇醛；(f)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转氨酶活性的酶，该酶催化来自(e)的乙醇醛转化为MEA；其中来自实施方案[mA]或来自实施方案[mB]的产生的中间体G3P通过微生物中的内源性糖酵解转化为3-磷酸甘油酸和/或2-磷酸甘油酸，并且其中联产MEG和MEA。[mW]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和MEA的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案m[B](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(b)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醛脱氢酶活性的酶，该酶催化乙酰辅酶A转化为乙醛；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇胺解氨酶活性的酶，该酶催化乙醛和氨转化为MEA；其中来自实施方案[mA]和/或实施方案[mB]的产生的中间体G3P通过重组微生物中的内源性糖酵解转化为乙酰辅酶A，并且其中联产MEG和MEA。在一些实施方案中，联产MEG和EDA如下：将一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖磷酸中间体，然后将戊糖磷酸中间体转化为乙醇醛和D-甘油醛-3-磷酸(G3P)中间体，然后通过C2途径，将乙醇醛中间体转化为MEG，以及通过一种或多种C3途径，将G3P中间体转化为EDA。其中，戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-磷酸。[mX]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)和乙二胺(EDA)的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(c)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸脱氢酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为2-氨基丙二酸半醛；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2-氨基丙二酸半醛脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(a)的2-氨基丙二酸半醛转化为氨基乙醛；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有氨基乙醛转氨酶活性的酶，该酶催化来自(b)的氨基乙醛转化为EDA；其中2-氨基丙二酸半醛可以任选地通过自发反应转化为氨基乙醛，并且其中联产MEG和EDA。[mY]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)和乙二胺(EDA)的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(c)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸脱氢酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为2-氨基丙二酸半醛；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2-氨基丙二酸半醛转氨酶活性的酶，该酶催化来自(a)的2-氨基丙二酸半醛转化为2,3-二氨基丙酸；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(b)的2,3-二氨基丙酸转化为EDA；其中联产MEG和EDA。[mZ]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)和乙二胺(EDA)的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(c)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸脱羧酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为乙醇胺；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有乙醇胺脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(a)的乙醇胺转化为氨基乙醛；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有氨基乙醛转氨酶活性的酶，该酶催化来自(b)的氨基乙醛转化为EDA；其中联产MEG和EDA。[mAA]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)和乙二胺(EDA)的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(c)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸羟甲基转移酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为甘氨酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有醛氧化酶活性的酶，该酶催化来自(a)的甘氨酸转化为氨基乙醛；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有氨基乙醛转氨酶活性的酶，该酶催化来自(b)的氨基乙醛转化为EDA；其中联产MEG和EDA。[mBB]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)和乙二胺(EDA)的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(e)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有氨基酸N-乙酰转移酶活性或O-乙酰转移酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为N-乙酰丝氨酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有N-乙酰丝氨酸脱氢酶活性的酶，该酶催化来自(a)的N-乙酰丝氨酸转化为N-乙酰丙二酸半醛；(c)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有转氨酶活性的酶，该酶催化来自(b)的N-乙酰丙二酸半醛转化为乙酰氨基丙酸；(d)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有脱乙酰酶活性的酶，该酶催化来自(c)的乙酰氨基丙酸转化为2,3-二氨基丙酸；(e)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(d)的2,3-二氨基丙酸转化为EDA；其中联产MEG和EDA。[mCC]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)和乙二胺(EDA)的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(b)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有丝氨酸氨基酶活性的酶，该酶催化L-丝氨酸转化为(S)-2,3-二氨基丙酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有(S)-2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(a)的(S)-2,3-二氨基丙酸转化为EDA；其中联产MEG和EDA。[mDD]在一个实施方案中，本申请涉及能够由一种或多种戊糖和/或己糖和一种氮源联产单乙二醇(MEG)(或乙醇酸)和乙二胺(EDA)的重组微生物的生产方法，其中实施方案[mA]或实施方案[mB](并且任选地包括实施方案[mC])的、并另外具有在C2途径中生产MEG的实施方案[mD]的方法进一步包括向重组微生物中引入或在重组微生物中表达以下(a)至(b)中的一种或多种：(a)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有(S)-2,3-二氨基丙酸解氨酶活性的酶，该酶催化丙酮酸和氨转化为(S)-2,3-二氨基丙酸；(b)至少一种内源性或外源性核酸分子，其编码具有(S)-2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性的酶，该酶催化来自(a)的(S)-2,3-二氨基丙酸转化为EDA；其中G3P通过重组微生物中的内源性糖酵解转化为丙酮酸，并且其中联产MEG和EDA。[mEE]在另一个实施方案中，实施方案[mD]或实施方案[mE]的方法任选地进一步包含引入一种或多种选自以下的修饰：(i)编码乙醇醛还原酶的基因中的缺失、插入或功能缺失突变，该酶催化乙醇醛转化为单乙二醇(MEG)；(ii)编码乙醇醛脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能缺失突变，该酶催化乙醇醛转化为乙醇酸；和(iii)编码乳酸脱氢酶的基因中的缺失、插入或功能缺失突变，该酶催化丙酮酸转化为乳酸。酶的工程化可以工程化重组微生物中的酶，以改进底物到产物转化的一个或多个方面。可以进一步工程化以用于本公开的方法的酶的非限制性实例包括：D-核糖-5-磷酸醛缩酶、转酮醇酶、转醛醇酶、醛还原酶、乙酰乙酰辅酶A水解酶、木糖异构酶、3-磷酸甘油酸脱氢酶、磷酸丝氨酸转氨酶、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶、磷酸丝氨酸磷酸酶、丝氨酸转氨酶、羟基丙酮酸脱羧酶、3-磷酸羟基丙酮酸还原酶、乙醇醛脱氢酶、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶、丝氨酸脱羧酶、乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)、甘油酸脱羧酶、羟基丙酮酸还原酶、3-磷酸甘油酸磷酸酶、2-磷酸甘油酸磷酸酶、甘油酸3-激酶、甘油酸2-激酶、甲羟戊酸二磷酸脱羧酶，及其组合。可以工程化这些酶以提高催化活性、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活性的术语“改进的催化活性”是指比相对于可比较的非工程化酶测量的酶活性水平更高的酶活性。定向进化是一个术语，用于描述允许在实验室中模拟自然进化过程的整个范围的分子生物学技术。对于酶，这通常涉及一个或多个起始基因的随机诱变，然后是筛选或选择步骤以分离或富集在一种或多种所需特性方面具有改进的酶变体。可以重复该过程，直到达到所需的变化水平，或者直到不会引发进一步的变化。二十多年来开发了各种工具和技术，将这一过程从自然界花费的数百万年缩短至实验室中的仅数周或数月。最常见的策略模仿自然界中发生的进化机制，如在DNA产物群体中引入随机点突变的易错PCR(error-pronePCR，epPCR)，以及允许通常在>70％同源性的亲本基因之间进行随机重组的DNA改组(DNAshuffling)技术。后来的技术通过针对预先选择的位点或随机分布的位点的饱和或盒式诱变，来接触更广泛的氨基酸，并使得非同源基因能够随机重组。进一步的技术可以创建密码子的随机插入和删除、改组结构域或外显子或环区域，并产生随机截短的库。例如，已将工程化方法用于改变醛缩酶的稳定性、底物特异性和立体特异性，以生产用于生物催化过程的优异的酶。使用来自大肠杆菌和爱德华氏菌(Edwardsiellaictaluri)的fda基因的家族DNA改组，提高了果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBP-醛缩酶)的热稳定性和溶剂耐受性。鉴定出了第四代变体，其显示出平均比任一亲本高280倍的在53℃的半衰期。相同的变体还在各种极性和非极性有机溶剂中显示出增强的活性(Hao和Berry2004ProteinEngDesSel17：689-697)。作为另一个例子，乙酰乙酰辅酶A水解酶可以将乙酰乙酰辅酶A转化为乙酰乙酸。然而，水解酶是非特异性的，因为其也与乙酰辅酶A发生相同数量级的反应，乙酰辅酶A是硫解酶形成乙酰乙酰辅酶A所需的底物。因此，为了创造更有效的乙酰乙酰辅酶A水解酶，已将这些酶工程化，以具有对乙酰乙酰辅酶A底物比对乙酰辅酶A底物高至少10倍的活性，方法是替换酶β亚基中的数个对催化重要的谷氨酸残基(WO2015/042588)。作为另一个例子，大肠杆菌YqhD酶是底物广泛的醛还原酶，对多于10种醛底物具有NADPH依赖性还原酶活性，并且是生产生物可再生燃料和化学品的有用的酶(Jarboe2010AppliedMicrobiologyandBiotechnology89：249)。虽然YqhD酶活性通过清除有毒的醛而有益，但该酶也是NADPH依赖性的，并促进NADPH的消耗和生物体的生长抑制。对YqhD进行了易错PCR，以提高由3-羟基丙醛(3-HPA)生产1,3-丙二醇的产量。该定向工程化产生了两个突变体D99QN147H和Q202A，对于某些醛(特别是3-HPA)的Km降低、kcat增加(Li等人2008Prog.Nat.Sci.18(12)：1519-1524)。D99QN147H突变体的这种改进的催化活性与关于YqhD的结构已知的内容相一致(Sulzenbacher等人2004J.Mol.Biol.342(2)：489-502)，因为Asp99和Asn147残基均与NADPH相互作用。使用D99QN147H突变体使由3-HPA生产1,3-丙二醇的产量增加了2倍。WO2011012697A2中还描述了对NADPH具有增加的催化效率(增加的Kcat/Km)的突变YqhD酶，该专利全文并入本文。作为另一个例子，木糖异构酶是金属依赖性酶，其催化醛糖和酮糖的相互转化，主要是在木糖至木酮糖和葡萄糖至果糖之间。该酶对来苏糖、阿拉伯糖和甘露糖的亲和力较低。糖的羟基基团可以定义糖异构酶的底物偏好。嗜热栖热菌(Thermusthermophilus)木糖异构酶残基256处的天冬氨酸被替换为精氨酸(Patel等人2012ProteinEngineering,Design&Selectionvol.25no.7pp.331–336)。该突变木糖异构酶表现出对D-来苏糖、L-阿拉伯糖和D-甘露糖的特异性增加。与野生型酶相比，D256R木糖异构酶突变体对这3种底物的催化效率也更高。假说是突变酶中残基256处的精氨酸可能在催化反应中起作用或影响底物取向的变化。作为另一个例子，木糖醇脱氢酶与木糖还原酶一起在木糖的利用中起作用。木糖还原酶(XR)将木糖还原为木糖醇，然后木糖醇脱氢酶(XDH)将木糖醇再氧化为木酮糖。然而，由于XR偏好NADPH作为共底物，而XDH只使用NAD 作为共底物，因此遇到了共底物回收问题。一种解决方案是工程化XDH，使其共底物特异性从NAD 改变为NADP (Ehrensberger等人2006Structure14：567-575)。氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacteroxydans)全酶的晶体结构表明，Asp38主要负责XDH的NAD 特异性。Asp38与腺苷核糖的羟基相互作用，而Met39堆积在嘌呤环下方，也位于2'羟基附近。构建了双突变体(D38S/M39R)XDH，其只使用NADP 而不会损失酶活性。作为另一个例子，甲羟戊酸二磷酸脱羧酶(MVD)是ATP依赖性酶，其在甲羟戊酸(MVA)途径中催化(R)-甲羟戊酸-5-二磷酸磷酸化/脱羧为异戊烯焦磷酸(IPP)。MVD催化经典MVA途径中的最后一步，在依赖于ATP的不可逆反应中，MVD由该步由(R)-甲羟戊酸-5-二磷酸(MVAPP)产生IPP。MVAPP首先被磷酸化，随后发生脱羧反应，同时释放无机磷酸。经典MVD也以相同的机制催化非磷酸化3-羟基异戊酸(3-HIV)转化为异丁烯。例如在WO2012052427和WO2015004211中公开了在将3-膦酰氧基异戊酸转化为异丁烯中具有改进活性的甲羟戊酸二磷酸(MDP)脱羧酶变体，这些专利各自以其全文并入本文。代谢工程-过度表达酶或下调/缺失酶以增加途径的流在本文所述的各种实施方案中，可以过表达参与本文所述生物合成途径的重组微生物中的外源性和内源性酶。术语“过表达(overexpressed)”或“过表达(overexpression)”是指与表达基础水平的mRNA或具有基础水平的蛋白质的类似的相应未修饰细胞相比，编码蛋白质的mRNA水平升高(例如，异常水平)和/或细胞中蛋白质水平升高。在具体的实施方案中，在工程化以表现出增加的基因mRNA、蛋白质和/或活性的微生物中，mRNA或蛋白质可以过表达至少2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、8倍、10倍、12倍、15倍或更多倍。在一些实施方案中，本公开的重组微生物生成自包含合成底物的酶活性的宿主，所述底物如D-核糖-5-磷酸、乙醇醛、D-甘油醛-3-磷酸、D-木酮糖、D-核酮糖、D-核酮糖-1-磷酸、D-木酮糖-1-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸、D-木酮糖-5-磷酸、D-木糖酸内酯、D-木糖酸、2-酮-3-脱氧-木糖酸、乙醇醛、DHAP、丙酮酸、乙酰乙酰辅酶A、乙酰乙酸或3-羟基异戊酸。在一些实施方案中，增加以下物质的合成或积累可用于增加MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品的产量：例如D-核糖-5-磷酸、乙醇醛、D-甘油醛-3-磷酸、D-木酮糖、D-核酮糖、D-核酮糖-1-磷酸、D-木酮糖-1-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸、D-木酮糖-5-磷酸、D-木糖酸内酯、D-木糖酸、2-酮-3-脱氧-木糖酸、乙醇醛、DHAP、丙酮酸、乙酰乙酰辅酶A、乙酰乙酸或3-羟基异戊酸。在一些实施方案中，增加涉及MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品的生物合成途径的内源性或外源性酶的表达，可用于增加来自以下物质的流：例如D-核糖-5-磷酸、乙醇醛、D-甘油醛-3-磷酸、D-木酮糖、D-核酮糖、D-核酮糖-1-磷酸、D-木酮糖-1-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸、D-木酮糖-5-磷酸、D-木糖酸内酯、D-木糖酸、2-酮-3-脱氧-木糖酸、乙醇醛、DHAP、丙酮酸、乙酰乙酰辅酶A、乙酰乙酸或3-羟基异戊酸，从而导致MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品的合成或积累增加。可以通过例如过表达编码一种或多种上述MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品的生物合成途径的酶的核酸，来增加合成或积累。可以例如通过增加内源基因的表达，或通过表达外源基因或增加外源基因的表达，使MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品的生物合成途径的酶发生过表达。因此，可以通过过表达一种或多种编码MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品的生物合成途径的酶的核酸分子，容易地修饰天然存在的生物体，以生成生产非天然的MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品的生物体。此外，可以通过内源基因的诱变生成非天然存在的生物体，该诱变导致MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品的生物合成途径的酶的活性增加。有了本公开，本领域技术人员将能够容易地构建本文所述的重组微生物，因为本公开内容的重组微生物可以使用本领域众所周知的方法构建，如上文示例，以外源表达至少一种编码MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品的生物合成途径的酶的核酸，其量足以生产MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品。可以通过例如本领域公知的重组和检测方法，实施构建和测试非天然存在的生产MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品的宿主的表达水平的方法。这样的方法例如描述于Sambrook等人,MolecularCloning：ALaboratoryManual,第三版,ColdSpringHarborLaboratory,NewYork(2001)；Ausubo等人,CurrentProtocolsinMolecularBiology,JohnWileyandSons,Baltimore,Md.(1999)中。本领域已知的多种机制可以用于表达或过表达外源性或内源性基因。例如，可以构建一个或多个表达载体以包含一种或多种如本文示例的编码MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品的生物合成途径的酶的核酸，其可操作连接至在宿主生物体中起作用的表达控制序列。适用于本发明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(episome)和人工染色体，包括可操作的用于稳定整合至宿主染色体中的载体和选择序列或标记。还可以包括可选择的标记基因，例如，提供对抗生素或毒素的抗性、补充营养缺陷或提供不在培养介质中的关键营养物。表达控制序列可以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。当共表达两种或多种外源编码核酸时，可以将两种核酸插入例如单个表达载体中或分开的表达载体中。对于单个载体表达，编码核酸可以与一种共同的表达控制序列可操作连接，或与不同的表达控制序列连接，如一种诱导型启动子和一种组成型启动子。可以使用本领域公知的方法来确认参与代谢或合成途径的外源性核酸序列的转化。本领域技术人员将理解，可以有利地修饰编码序列，以增强其在特定宿主中的表达。遗传密码是冗余的，有64个可能的密码子，但大多数生物体通常使用这些密码子的一个子集。一个物种中最常利用的密码子称为最佳密码子，那些不太经常利用的密码子分类为稀有或低使用(low-usage)密码子。可以替换密码子以反映宿主偏好的密码子使用，这一过程有时称为“密码子优化”或“物种密码子偏向性控制(controllingforspeciescodonbias)”。例如，可以制备包含特定原核或真核宿主偏好的密码子的优化编码序列(另见Murray等人(1989)Nucl.AcidsRes.17：477-508)，以(与由非优化序列产生的转录物相比)提高翻译速度或产生具有所需特性(如更长的半衰期)的重组RNA转录物。还可以修饰翻译终止密码子，以反映宿主偏好。例如，酿酒酵母和哺乳动物的典型终止密码子分别是UAA和UGA。单子叶植物的典型终止密码子是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.AcidsRes.24：216-218)。本领域技术人员将认识到，由于遗传密码的简并性质，多种核酸序列可用于编码本公开的给定酶。在本文中引用的编码生物合成酶的核酸序列仅用于说明本公开的实施方案，本公开包括编码本公开的酶的多肽和蛋白质的氨基酸序列的任何核酸序列。以类似方式，多肽通常可以耐受其氨基酸序列中的一个或多个氨基酸取代、缺失和插入，而不会损失或显著损失所需活性。本公开内容包括具有与本文所述的特定蛋白质不同的氨基酸序列的此类多肽，只要修饰的或变体的多肽具有参照多肽的酶促合成代谢或分解代谢活性。此外，由本文所示核酸序列编码的氨基酸序列仅是说明本公开的实施方案。表达控制序列是本领域已知的，包括例如启动子、增强子、聚腺苷酸化信号、转录终止子、内部核糖体进入位点(IRES)等，其为多核苷酸序列在宿主细胞中的表达作准备。表达控制序列与参与转录的细胞蛋白特异性地相互作用(Maniatis等人,Science,236：1237-1245(1987))。示例性表达控制序列描述于例如Goeddel,GeneExpressionTechnology：MethodsinEnzymology,Vol.185,AcademicPress,SanDiego,Calif.(1990)中。在各种实施方案中，表达控制序列可以与多核苷酸序列可操作连接。“可操作连接(operablylinked)”是指多核苷酸序列和表达控制序列以这样一种方式连接，即当适当的分子(例如，转录激活因子蛋白)与表达控制序列结合时允许基因表达。就转录和翻译方向而言，可操作连接的启动子位于所选多核苷酸序列的上游。可操作连接的增强子可以位于所选多核苷酸的上游、内部或下游。在一些实施方案中，操作重组微生物以缺失、破坏、突变和/或降低一种或多种内源性酶的活性，所述内源性酶催化与生物合成途径竞争生产MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品的途径中的反应。在一些实施方案中，操作重组微生物以缺失、破坏、突变和/或降低磷酸戊糖途径氧化分支中的一种或多种内源性酶的活性。在一些实施方案中，该操作阻止葡萄糖-6-磷酸通过磷酸戊糖途径的氧化分支转化，而是通过磷酸戊糖途径的非氧化分支分流葡萄糖-6-磷酸，以产生生产MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品所需的戊糖磷酸中间体。其中戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-5-磷酸。在一些这样的实施方案中，一种或多种内源性酶选自葡萄糖6-磷酸-1-脱氢酶、6-磷酸葡萄糖酸内酯酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶。在进一步的实施方案中，葡萄糖6-磷酸-1-脱氢酶是zwf，6-磷酸葡萄糖酸内酯酶是pgl，6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是gnd。在一些实施方案中，操作重组微生物以缺失、破坏、突变和/或降低甘油醛3-磷酸脱氢酶的活性。在一些实施方案中，该操作防止甘油醛3-磷酸转化为1,3-二磷酸-D-甘油酸，而是允许通过转酮醇酶将甘油醛3-磷酸转化为木酮糖-5-磷酸(同时果糖-6-磷酸转化为赤藓糖-4-磷酸)，从而产生生产MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品所需的戊糖磷酸中间体，并提供更多的赤藓糖-4-磷酸用于磷酸戊糖途径的非氧化分支，以进一步产生戊糖磷酸中间体。在一些实施方案中，甘油醛3-磷酸脱氢酶是gapA。其中，戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-5-磷酸。在一些实施方案中，操作重组微生物以缺失、破坏、突变和/或降低6-磷酸果糖激酶的活性。在一些实施方案中，该操作阻止果糖-6-磷酸转化为1,6-二磷酸，而是允许果糖-6-磷酸通过果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶转化为赤藓糖-4-磷酸和乙酰磷酸，并为磷酸戊糖途径的非氧化分支提供更多的赤藓糖-4-磷酸，以进一步产生生产MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品所需的戊糖磷酸中间体。在一些实施方案中，6-磷酸果糖激酶是pfkA和/或pfkB。在一些实施方案中，操作重组微生物以缺失、破坏、突变和/或降低一种或多种催化乙醇醛转化为乙醇酸的内源性酶的活性。在一些这类实施方案中，催化乙醇醛转化为乙醇酸的酶是乙醇醛脱氢酶。在一些实施方案中，乙醇醛脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，乙醇醛脱氢酶由aldA基因或其同源物编码。在一些实施方案中，该操作防止由乙醇醛产生乙醇酸，而是将反应分流向乙醇醛转化为MEG。在一些实施方案中，催化乙醇醛转化为乙醇酸的一种或多种内源性酶的活性是部分缺失、破坏、突变和/或降低的，其中仍然存在一些乙醇醛脱氢酶功能并且仍然生产一定量的乙醇酸。在一些实施方案中，操作重组微生物以缺失、破坏、突变和/或降低一种或多种催化丙酮酸转化为乳酸的内源性酶的活性。在一些这类实施方案中，催化丙酮酸转化为乳酸的酶是乳酸脱氢酶。在一些实施方案中，乳酸脱氢酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，乳酸脱氢酶由ldhA基因或其同源物编码。在一些实施方案中，该操作防止由丙酮酸产生乳酸，而是将反应分流向生产MEG(或GA)、或MEG和一种或多种联产品。在一些实施方案中，操作重组微生物以缺失、破坏、突变和/或降低一种或多种催化乙醇醛转化为单乙二醇(MEG)的内源性酶的活性，相反，将反应分流至乙醇醛转化为乙醇酸(GA)。在一些实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶来自大肠杆菌。在一些实施方案中，具有乙醇醛还原酶活性的酶由fucO基因或其同源物编码。给出上述详细描述只是为了清楚理解，不应由此理解不必要的限制，因为修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的。虽然已经结合其具体实施例描述了本公开，但将理解，本公开能够进一步修改，并且本申请旨在涵盖一般地遵循本公开的原理的本公开的任何变化、使用或改编，并包括此类对本公开的偏离：在本公开所属领域内的已知或惯常实践范围内，并且可应用上文所列出的和遵循所附权利要求的范围的基本特征。本文引用的每项专利、专利申请和出版物的公开内容，包括权利要求、附图(figures)和/或附图(drawings)，均通过引用整体并入本文。实施例实施例1生成DERA变体、戊糖激酶和醛脱氢酶的6-his标记构建体对于构建脱氧-核糖-5-磷酸醛缩酶(DERA)，编码来自大肠杆菌(EcDERA或EcdeoC，UniProt登录号P0A6L0)(SEQIDNO：255)和来自热容芽孢杆菌(BcDERA或BcdeoC，UniProt登录号A0A2H5KL15)(SEQIDNO：286)的DERA的野生型基因由GenScript(中国香港)合成，并基于大肠杆菌密码子对BcDERA进行了密码子优化(SEQIDNO：287)。将这两个DNA片段克隆至pET28质粒中。基于公开的DERA序列(Heine,A.等人(2001)Observationofcovalentintermediatesinanenzymemechanismatatomicresolution.Science294：369-374)[1]进行了定点诱变，在EcDERA氨基酸序列中将第47位的半胱氨酸替换为精氨酸(C47N)，或在BcDERA中通过蛋白质比对所确定的等效位置C37进行替换(以产生C37N)(图8)。选择这些位点以提高DERA活性，因为EcDERA的C47和BcDERA的C47位于活性位点附近。根据制造商的步骤，使用表2中的引物(下划线为突变密码子)和Phusion定点诱变试剂盒(来自ThermoScientific)进行定点诱变。作为阴性对照，使用表2中的引物，通过将EcDERA中第201位或BcDERA中的等效位置第181位的催化性赖氨酸突变为天冬酰胺(EcDERA的K201N或BcDERA的K181N突变)来构建无活性的DERA。通过测序(Eurogentec)分析和验证了所有野生型序列和特定突变的引入。通过使用来源生物体的基因组DNA和表2中的PCR引物获得戊糖激酶、核糖激酶(rbsK)(SEQIDNO：290)、木酮糖激酶(Xuk)(SEQIDNO：291)和核酮糖激酶(AraB)(SEQIDNO：288)。通过使用大肠杆菌的基因组DNA和表2中的引物获得醛脱氢酶。表2.用于获得目标基因的DNA来源和引物蛋白质表达和纯化新鲜制备的大肠杆菌细胞(DE3，NewEnglandBiolabs)用于蛋白质表达。在补充有50μg/mL卡那霉素的丰富介质LB(酵母提取物5g/L、胰蛋白胨10g/L、NaCl10g/L)上过夜预培养细菌后，以OD600nm0.05开始培养细菌。然后，当OD600nm达到0.6/0.8时，通过向培养介质中添加0.5mM异丙基β-D-1-硫代半乳糖吡喃糖苷(IPTG)来诱导蛋白质表达。在30℃进行培养并诱导表达4小时。表达后，通过离心收集大肠杆菌细胞，并将细胞沉淀保持在-20℃直至使用。为了回收和纯化表达的蛋白质，在冰上的结合缓冲液(HEPES50mM，pH7.4；NaCl300mM)中重新悬浮冷冻的沉淀，并超声处理(4个循环，30秒开/30秒关，探头(microtip)功率30％，FisherScientificFb505型)，然后在4℃、20000g离心15分钟。根据制造商的建议，将上清液与HisSpintrapTALON(Merck)浆液混合，以纯化标记的His-蛋白质。SDS-PAGE检查所有蛋白质的纯度，显示出预期大小的主要条带，表明蛋白质纯度>90％。使用10kDaAmiconUltraCentrifugalFilter(Merck)，将洗脱缓冲液中的纯化蛋白质交换为HEPES50mM，pH7；KCl100mM、MgCl25mM，用于DERA蛋白质酶促测定，或交换为HEPES60mM，pH7.5、KCl60mM、MgCl23mM，用于PGM3蛋白质酶促测定。体外戊糖激酶活性测定对于如上所述纯化的戊糖激酶(核糖激酶(rbsK)、核酮糖激酶(AraB)和木酮糖激酶(XuK))，以其各自的戊糖，通过使用丙酮酸激酶和乳酸脱氢酶将产生的ADP酶促偶联至NADH氧化进行了测定(图9和图14)。反应混合物含有HEPES50mM，pH7；KCl100mM、MgCl25mM、适量的糖激酶、ATP2mM、NADH0.25mM、戊糖浓度范围、磷酸-烯醇-丙酮酸2mM、浓度为2U/mL的市售丙酮酸激酶(PK)和乳酸脱氢酶(LDH)(所有产品均购自Merck)。测定结果显示了rbsK、木酮糖激酶(XuK)或AraB与戊糖底物的Michaelis-Menten曲线，分别示于图10、图11和图12中。将初始速率绘制为底物浓度的函数。结果表明，每种表达和纯化的激酶均显示出对其各自的戊糖底物的激酶活性。体外DERA变体活性测定通过酶促偶联方法进行DERA变体的体外酶促测定。图13显示了使用DERA的天然底物2-脱氧-核糖-5P进行的DERA测定的方案。图14显示了使用源自上游激酶反应的戊糖-5P底物进行的DERA测定的方案。通过测量甘油-3-P脱氢酶(GPDH)将二羟基丙酮3-P(DHAP)转化为甘油-3P时产生的NADH在OD340nm处的氧化，来监测该测定。在37℃通过分光光度跟踪反应。对于使用天然底物的反应，混合物含有HEPES50mM，pH7.0；KCl100mM、MgCl25mM、NADH0.25mM、2-脱氧核糖-5P5mM、2U/mL市售的磷酸丙糖异构酶(TPI)和甘油-3-P脱氢酶(GPDH)和适量的DERA变体蛋白。对于使用激酶衍生的戊糖-5P底物的反应，所述戊糖是核糖、核酮糖或木酮糖。根据图14中的方案进行该测定，混合物含有HEPES50mM，pH7.0：KCl100mM、MgCl25mM、NADH0.25mM、2U/mL市售的磷酸丙糖异构酶(TPI)和甘油-3-P脱氢酶(GPDH)、适量的DERA变体蛋白、5mM戊糖(核糖、核酮糖或木酮糖)、适量的特异性激酶(即rbsK、AraB或Xuk)和2.5-5mM的ATP。DERA变体的体外测定证明了DERA蛋白中的突变对针对天然底物2-脱氧核糖-5P的酶活性的影响。结果显示了每种DERA变体活性的Michaelis-Menten动力学，示于图15、图16、图17、图18、图19和图20中。确定了以下的比活性：来自市售来源的野生型DERA酶(图15)、合成的野生型EcDERA酶(图16)和合成的BcDERA酶(图17)。合成的EcDERAC47N变体(图18)保持了相对于野生型EcDERA酶的降低的活性。同样地，合成的BcDERAC47N变体(图19)保持了相对于WTBcDERA酶的降低的活性。正如预期的那样，阴性对照EcDERAK201N变体没有表现出活性(图20)。表3显示了DERA变体的体外测定结果，证明了DERA蛋白中的突变对上游戊糖激酶产生的核糖-5P、核酮糖-5P和木酮糖-5P底物酶促转化为甘油醛-3P以及随后转化为DHAP和甘油-3P的影响。结果表明，DERA的突变形式降低了产生甘油醛-3P以及随后转化为DHAP和甘油-3P的速率。表3.结果证明了对目标戊糖-5-P中间体的DERA活性以及DERA突变对戊糖-5P转化为乙醇醛和G3P的影响。DERA蛋白的DERA比活性。用5mM的初始底物浓度估算Vmax。aldA的体外酶促测定根据图21中的方案，通过直接监测NADH的形成，以其天然底物乙醇醛对AldA蛋白进行了测试。反应混合物含有HEPES50mM，pH7；KCl100mM、MgCl25mM、适量的aldA蛋白、NAD 2.5mM、乙醇醛5mM(NAD 购自Merck)。图22中的结果证明了重组aldA酶的比活性保留了将乙醇醛转化为乙醇酸的活性。使用DERA对由戊糖和戊糖-5P中间体生产GA进行体外验证该酶促测定旨在验证，通过使用和依赖DERA酶及其变体，由戊糖(核糖、核酮糖或木酮糖)和戊糖-5P中间体(核糖-5P、核酮糖-5P或木酮糖-5P)乙醇酸的体外生产(图23)。在HEPES缓冲液50mM，pH7.0；KCl100mM、MgCl25mM、NADH3mM、ATP*Mg15mM和戊糖(核糖、核酮糖或木酮糖)20mM的反应混合物中进行酶促测定。通过加入以下物质完成反应混合：纯化的核糖激酶(用于含有核糖的反应)、核酮糖激酶(用于含有核酮糖的反应)或木酮糖激酶(用于含有木酮糖的反应)各0.2mg/mL、纯化的醛脱氢酶(aldA)0.25mg/mL、2U/mLTPI和GPDH的混合物(TPI/GPDH来自Merck)和2.5mg/mL纯化的DERA蛋白。反应在37℃进行24小时。反应后，使用配备RI检测器的ThermoFisherScientific系统(Courtaboeuf，法国)，在205nm的UV检测器和Phenomenex柱(RezexH )，在50℃使用2.5mMH2SO4作为流动相，流速为0.5mL/min，通过高效液相色谱法测定戊糖和乙醇酸的浓度。表4、表5和表6中给出了体外验证实验的结果。对于根据图23中的方案由木酮糖或核酮糖生产乙醇酸而言，与EcDERAWT相比，EcDERAC47N变体增加了乙醇酸的产量。对于由木酮糖、核酮糖或核糖生产乙醇酸而言，与BcDERAWT相比，BcDERAC37N保留了减少的乙醇酸产量。正如预期的那样，阴性对照变体EcDERAK201N和BcDERAK181N没有保留由戊糖生产乙醇酸的显著能力。结果表明，通过使用DERA候选酶，可以由戊糖(即核糖、核酮糖和木酮糖)体外生产乙醇酸。因此，结果还证明了对目标戊糖-5P中间体(如D-核糖-5P、D-核酮糖-5P和D-木酮糖-5P)的DERA活性，验证了DERA将这类戊糖-5P中间体转化为乙醇醛和G3P的能力。表4.由木酮糖生产GA的体外验证测定结果酶木酮糖(mM)乙醇酸(mM)EcDERAWT6.272.54EcDERA(C47N)5.842.81EcDERA(K201N)1.670.18无DERA1.970.19无激酶15.460.21---BcDERAWT2.731.39BcDERA(C37N)2.720.62BcDERA(K181N)2.580.09无DERA2.840.00无激酶20.710.00表5.由核酮糖生产GA的体外验证测定结果酶核酮糖(mM)乙醇酸(mM)EcDERAWT3.366.37EcDERA(C47N)1.787.87EcDERA(K201N)1.670.18无DERA1.970.19无激酶9.060.29---BcDERAWT0.001.70BcDERA(C37N)0.000.53BcDERA(K181N)0.000.00无DERA0.000.00无激酶26.500.00表6.由核糖生产GA的体外验证测定结果酶核糖(mM)乙醇酸(mM)BcDERAWT0.200.90BcDERA(C37N)0.100.40BcDERA(K181N)0.10-实施例2在大肠杆菌中使用DERA生产乙醇酸的体内测定为了评估使用DERA进行体内乙醇酸(GA)生产的可行性，基于使用具有基因型MG1655ΔtktA-ΔtktB的大肠杆菌筛选株开发了一种测定方法。如图24所描述的，这类株由于缺失转酮醇酶基因tktA(GenBankGeneID：947420)和tktB(GenBankGeneID：945865)，本身不能以木糖生长。然而，表达活性DERA蛋白的株可以使用在碳5上磷酸化的戊糖(戊糖-5P)来生产乙醇醛和甘油醛-3-磷酸。乙醇醛和甘油醛-3-磷酸可以进入乙醛酸旁路和糖酵解，以支持株生长。因此，筛选株中的体内DERA活性与细胞生长直接相关。使tktA和tktB缺失在大肠杆菌MG1655野生型株中依次使tktA和tktB缺失。首先，根据标准程序进行转导，使tktA和tktB缺失(ThomasonLC等人(2007)E.ColigenomemanipulationbyP1transduction.CurrProtocMolBiol.第1章：单元117)，使用MG1655ΔtktA：：KanR株JW5478和MG1655ΔtktB：：KanR株JW2449，二者均获自Keio单基因缺失库(Keiosingle-genedeletioncollection)(BabaT等人(2006)ConstructionofE.ColiK-12in-frame,single-geneknockoutmutations：theKeiocollection.MolSysBiol.2：20060008)。在补充有100μg/ml卡那霉素的LB琼脂上选择转化体，并通过菌落PCR和测序进行鉴定。如前所述，使用Flp重组，通过FTR区域的特异性重组进一步去除抗生素标记物(DatsenkoKA和WannerBL(2000)One-stepinactivationofchromosomalgenesinEscherichiacoliK-12usingPCRproducts.ProcNatlAcadSciUSA97：6640-6645)。所得株命名为DERA_筛选_01：MG1655ΔtktA-ΔtktB。获得DERAC47N突变体来自大肠杆菌的DERA(UniProt登录号P0A6L0)由GenScript(中国香港)合成，并克隆至pET28载体中。然后根据制造商的步骤，使用PhusionSite-DirectedKit(ThermoScientificTM)，根据表7中描述的引物，使用定点诱变引入点突变。通过测序进一步确认了EcDERAC47N(SEQIDNO：294)突变体。表7：用于定点诱变的寡核苷酸。粗体为突变位点。用于在基于细胞生长的筛选株中表达DERA的质粒构建为了在筛选株中表达DERA，首先修饰了pZS21质粒(Expressys)，将PLtetO-1启动子替换为J23119(SEQIDNO：293)或J23101(SEQIDNO：292)组成型启动子(http://parts.igem.org/Promoters/Catalog/Anderson)。J23119和J23101启动子以合成基因片段的形式获得，由合成(Leipzig，德国)。使用表8中详述的引物，通过PCR扩增合成的启动子。随后根据制造商的方案，通过使用HiFiDNA组装克隆试剂盒(NewEnglandBiolabs)，将这些启动子克隆至通过AatII和KpnI限制性酶促线性化的pZS21质粒中。通过PCR和测序确认了构建情况。所得质粒分别称为pZS2-J23119和pZS2-J23101。为了表达更高拷贝数的DERA，用从pZA21质粒(Expressys)中回收的p15A复制起点修饰这两个质粒。使用表8中描述的引物，通过PCR扩增含有启动子和卡那霉素标记的来自pZS2-J23119(或pZS2-J23101)的片段，以及含有p15A起点和pZA21多克隆位点的片段。根据制造商的方案，使用HD克隆试剂盒(Clontech)将DNA片段重组为功能性质粒。所得质粒分别称为pZA2-J23119和pZA2-J23101。使用表8中描述的质粒，通过PCR扩增EcDERAC47N变体。随后根据制造商的方案，通过使用HD克隆试剂盒(Clontech)，将其克隆至通过KpnI的限制性酶促线性化的pZA2-J23119或pZA2-J23101中。通过PCR和测序确认了构建情况。所得质粒分别称为pZA2-J23119-DERA(SEQIDNO：295)和pZA2-J23101-DERA(SEQIDNO：296)。表8.用于构建质粒pZS2-J23119、pZS2-J23101、pZA2-J23119、pZA2-J23101、pZA2-J23119-DERA和pZA2-J23101-DERA的寡核苷酸。下划线为结合区。使用大肠杆菌DERAC47N变体进行MG1655ΔtktA-ΔtktB生长的体内测定使用pZA2-J23119-DERA或pZA2-J23101-DERA质粒，或单独使用空载体，使用标准步骤通过电穿孔转化筛选株DERA_筛选_01(MG1655ΔtktA-ΔtktB)(WoodallC.A.E.coliPlasmidVectors.MethodsinMolecularBiologyTM.2003.vol235.doi：10.1385/1-59259-409-3：55)。所得株在M9木糖介质(20g/L木糖)中生长50小时。加入终浓度为100μg/mL的卡那霉素。通过OD600监测生长。生长测定的结果示于图25中。与其相应对照相比，含有pZA2-J23119-DERA(J23119DERA)或pZA2-J23101-DERA(J23101DERA)的MG1655ΔtktA-ΔtktB株均显示出增强的生长。J23119DERA相比于J23101DERA显示出增强的生长。总而言之，结果表明MG1655ΔtktA-ΔtktB株中表达的EcDERAC47N变体可以使得在木糖基础介质中培养时生长。列举的实施方案实施方案1.包含一种或多种生化途径的重组微生物，所述生化途径由一种或多种戊糖和/或己糖通过戊糖磷酸中间体生产一种或多种衍生自甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛的产物；其中所述一种或多种生化途径包含至少一种具有戊糖磷酸醛缩酶活性的酶的表达。实施方案2.根据实施方案1所述的重组微生物，其中所述戊糖磷酸中间体是D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-5-磷酸，其中的酶具有D-核糖-5-磷酸、D-核酮糖-5-磷酸或D-木酮糖-5-磷酸醛缩酶活性。实施方案3.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述重组微生物联产单乙二醇(MEG)和一种或多种联产品。实施方案4.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述一种或多种联产品选自丙酮、异丙醇、丙烯、L-丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)、乙二胺或其组合。实施方案5.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述一种或多种产物选自单乙二醇(MEG)和乙醇酸(GA)。实施方案6.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述一种或多种生化途径包含至少一种具有转酮醇酶活性的酶的表达。实施方案7.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中至少一种具有转酮醇酶活性的酶由与来自大肠杆菌的tktA或tktB具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。实施方案8.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中至少一种具有戊糖磷酸醛缩酶活性的酶由与来自大肠杆菌的deoC具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。实施方案9.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述一种或多种生化途径包含至少一种具有转醛醇酶活性的酶的表达。实施方案10.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中至少一种具有转醛醇酶活性的酶由与来自大肠杆菌的talA或talB具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。实施方案11.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述一种或多种生化途径包含至少一种具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶的表达。实施方案12.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中至少一种具有核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌的rpe具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。实施方案13.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述一种或多种生化途径包含至少一种具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶的表达。实施方案14.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中至少一种具有核糖-5-磷酸异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌的rpiA或rpiB具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。实施方案15.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述重组微生物进一步包含一种或多种内源性酶的缺失或降低的活性，所述内源性酶选自甘油醛3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶和磷酸甘油酸变位酶。实施方案16.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述甘油醛3-磷酸脱氢酶是gapA，磷酸甘油酸激酶是pgk，磷酸甘油酸变位酶是gpmA和/或gpmM。实施方案17.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述一种或多种生化途径包含至少一种具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的表达。实施方案18.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中至少一种具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶由与选自以下的具有果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：齿双歧杆菌(Bifidobacteriumdentium)BDP_1006、乳双歧杆菌(Bifidobacteriumlactis)xfp、类植物乳杆菌(Lactobacillusparaplantarum)xpkA和短双歧杆菌(Bifidobacteriumbreve)xfp。实施方案19.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述一种或多种生化途径包含至少一种具有磷酸乙酰转移酶活性的酶的表达。实施方案20.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中至少一种具有磷酸乙酰转移酶活性的酶由与选自以下的具有磷酸乙酰转移酶活性的酶具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码：大肠杆菌pta和丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutylicum)pta。实施方案21.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述重组微生物进一步包含内源性酶6-磷酸果糖激酶的缺失或降低的活性。实施方案22.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中6-磷酸果糖激酶是pfkA和/或pfkB。实施方案23.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述重组微生物进一步包含一种或多种内源性酶的缺失或降低的活性，所述内源性酶选自葡萄糖6-磷酸-1-脱氢酶、6-磷酸葡萄糖酸内酯酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶。实施方案24.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中葡萄糖6-磷酸-1-脱氢酶是zwf，6-磷酸葡萄糖酸内酯酶是pgl，6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是gnd。实施方案25.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述一种或多种戊糖和/或己糖包含D-木糖，并且重组微生物进一步包含至少一种具有木糖异构酶活性的酶的表达和至少一种具有木酮糖5-激酶活性的酶的表达。实施方案26.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中至少一种具有木糖异构酶活性的酶由与来自大肠杆菌或Pyromycessp.的xylA具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。实施方案27.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中至少一种具有木酮糖5-激酶活性的酶由与来自大肠杆菌的xylB具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。实施方案28.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述一种或多种戊糖和/或己糖包含D-果糖，并且重组微生物进一步包含至少一种具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶的表达。实施方案29.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中至少一种具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶由与来自大肠杆菌的fbp具有至少70％序列同一性、至少80％序列同一性或至少90％序列同一性的氨基酸序列编码。实施方案30.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述一种或多种戊糖和/或己糖能够在重组微生物的非氧化磷酸戊糖途径中转化为一种或多种中间体。实施方案31.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述一种或多种戊糖和/或己糖由单体、低聚物或其组合组成。实施方案32.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中至少一种具有转酮醇酶活性和/或果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的表达和至少一种具有戊糖磷酸醛缩酶活性的酶的表达，使得能够实现一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为D-核糖-5-磷酸中间体以及随后D-核糖-5-磷酸转化为G3P和乙醇醛。实施方案33.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中通过C2途径中乙醇醛的转化和一种或多种C3途径中G3P的转化生产MEG或GA。实施方案34.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中通过C2途径中具有乙醇醛还原酶活性的酶还原乙醇醛来生产MEG。实施方案35.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中通过C2途径中具有乙醇醛脱氢酶活性的酶氧化乙醇醛来生产GA。实施方案36.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中用于生产MEG或GA的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸还原酶活性、乙醇醛还原酶活性、乙醇醛脱氢酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性、甘油酸脱羧酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性和乙醛酸还原酶活性。实施方案37.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中通过C2途径中乙醇醛的转化生产MEG，通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品。实施方案38.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自至少一种具有选自以下的活性的酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性和乙酰乙酸脱羧酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含丙酮。实施方案39.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性和仲醇脱氢酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含异丙醇。实施方案40.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性、仲醇脱氢酶活性和脱水酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含丙烯。实施方案41.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性、3-羟基异戊酸(3HIV)合酶活性、羟甲基戊二酰辅酶A合酶活性、甲基戊烯二酰辅酶A水合酶活性、甲基巴豆酰辅酶A羧化酶活性、甲基巴豆酰辅酶A水合酶活性、3-羟基异戊酰辅酶A硫酯酶活性、3HIV激酶活性、3HIV-3-磷酸脱羧酶活性和3HIV脱羧酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含异丁烯。实施方案42.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性和甘油酸2-激酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含L-丝氨酸。实施方案43.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：丝氨酸羟甲基转移酶活性、转移酶活性、甲醛脱氢酶活性、甲酸脱氢酶活性、与甘氨酸裂解系统相关的活性、3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、丝氨酸转氨酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性、乙醇醛脱氢酶活性、乙醇酸脱氢酶活性、丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性、丙氨酸转氨酶活性和NAD(P)H依赖性谷氨酸脱氢酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含甘氨酸。实施方案44.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中与甘氨酸裂解系统相关的活性包含选自以下的酶或蛋白：甘氨酸脱羧酶(P蛋白)、氨甲基转移酶(T蛋白)、二氢硫辛酰胺脱氢酶(L蛋白)和H蛋白。实施方案45.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、3-磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、转氨酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性、乙醛脱氢酶活性和乙醇胺解氨酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含单乙醇胺(MEA)。实施方案46.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的至少一种酶选自具有选自以下的活性的至少一种酶：丝氨酸脱氢酶活性、2-氨基丙二酸半醛脱羧酶活性、氨基乙醛转氨酶活性、2-氨基丙二酸半醛转氨酶活性、2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺脱氢酶活性、丝氨酸羟甲基转移酶活性、醛氧化酶活性、N-乙酰转移酶或O-乙酰转移酶活性、N-乙酰丝氨酸脱氢酶活性、转氨酶活性、脱乙酰酶活性、丝氨酸氨基酶活性和2,3-二氨基丙酸解氨酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含乙二胺(EDA)。实施方案47.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中所述重组微生物进一步包含一种或多种修饰，以减少或缺失乙醇醛还原酶、乙醇醛脱氢酶、乳酸脱氢酶或其组合的活性。实施方案48.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中至少一部分在C3途径中生产的过量NADH用作C2途径中还原当量的来源。实施方案49.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中至少一部分在C3途径中生产的过量NADH用于生产ATP。实施方案50.根据任何前述实施方案所述的重组微生物，其中最小化过量的生物质形成，并且最大化MEG或GA、或MEG和一种或多种联产品的生产。实施方案51.使用根据任何上述实施方案所述的重组微生物生产一种或多种衍生自甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛的产物的方法，其中所述方法包括在含有提供碳源的一种或多种戊糖和/或己糖的培养介质中培养重组微生物，直至生产一种或多种衍生自甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛的产物。实施方案52.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述重组微生物联产单乙二醇(MEG)和一种或多种联产品。实施方案53.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述一种或多种联产品选自丙酮、异丙醇、丙烯、L-丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)、乙二胺(EDA)，或其组合。实施方案54.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述一种或多种产物选自单乙二醇(MEG)和乙醇酸(GA)。实施方案55.生产重组微生物的方法，所述微生物由一种或多种戊糖和/或己糖通过D-核糖-5-磷酸中间体生产或积累一种或多种衍生自甘油醛-3-磷酸(G3P)和乙醇醛的产物，所述方法包括：向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种酶，所述酶用于将一种或多种戊糖和/或己糖转化为D-核糖-5-磷酸中间体；向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种酶，所述酶用于将戊糖磷酸中间体转化为G3P和乙醇醛；向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种酶，所述酶用于在C2途径中由乙醇醛生产一种或多种产物；和向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种酶，所述酶用于在一种或多种C3途径中由G3P生产一种或多种产物；和在含有一种或多种戊糖和/或己糖的培养介质中培养所述重组微生物，以生产或积累一种或多种产物。实施方案56.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述重组微生物联产单乙二醇(MEG)和一种或多种联产品。实施方案57.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述一种或多种联产品选自丙酮、异丙醇、丙烯、L-丝氨酸、甘氨酸、单乙醇胺(MEA)、乙二胺，或其组合。实施方案58.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述一种或多种产物选自单乙二醇(MEG)和乙醇酸(GA)。实施方案59.根据任何前述实施方案所述的方法，其中乙醇醛通过乙醇醛脱氢酶氧化为乙醇酸。实施方案60.根据任何前述实施方案所述的方法，其中用于将一种或多种戊糖和/或己糖转化为戊糖磷酸中间体的一种或多种酶选自一种或多种具有以下活性的酶：转酮醇酶活性、转醛醇酶活性、核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性和核糖-5-磷酸异构酶活性。实施方案61.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述方法进一步包括向重组微生物中引入一种或多种修饰，以降低或缺失一种或多种内源性酶的活性，所述内源性酶选自甘油醛3-磷酸脱氢酶(gapA)、磷酸甘油酸激酶(pgk)和磷酸甘油酸变位酶(gpmA和/或gpmM)。实施方案62.根据任何前述实施方案所述的方法，其中将一种或多种戊糖和/或己糖转化为戊糖磷酸中间体的一种或多种酶选自一种或多种具有以下活性的酶：果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性、磷酸乙酰转移酶活性、转酮醇酶活性、转醛醇酶活性、核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶活性和核糖-5-磷酸异构酶活性。实施方案63.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述方法进一步包括将一种或多种修饰引入重组微生物中，以减少或缺失内源性6-磷酸果糖激酶(pfkA和/或pfkB)酶的活性。实施方案64.根据实施方案54-62中任一项所述的方法，其中将戊糖磷酸中间体转化为G3P和乙醇醛的一种或多种酶是一种或多种具有D-核糖-5-磷酸醛缩酶活性的酶。实施方案65.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述方法进一步包括：将一种或多种修饰引入重组微生物中，以减少或缺失一种或多种内源性酶的活性，所述内源性酶选自葡萄糖6-磷酸-1-脱氢酶、6-磷酸葡萄糖酸内酯酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶。实施方案66.根据任何前述实施方案所述的方法，其中葡萄糖6-磷酸-1-脱氢酶是zwf，6-磷酸葡萄糖酸内酯酶是pgl，6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是gnd。实施方案67.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述一种或多种戊糖和/或己糖包含D-木糖，所述方法进一步包括：向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种具有木糖异构酶活性的酶，该酶用于将D-木糖转化为D-木酮糖；和向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种具有木酮糖5-激酶活性的酶，该酶用于将D-木酮糖转化为D-木酮糖-5-磷酸。实施方案68.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述一种或多种戊糖和/或己糖包含D-果糖，所述重组微生物进一步包括：向重组微生物中引入或在重组微生物中表达一种或多种具有果糖1,6-二磷酸酶活性的酶，该酶用于将D-果糖1,6-二磷酸转化为D-果糖6-磷酸，其中重组微生物中的内源性酶将D-果糖转化为果糖1,6-二磷酸。实施方案69.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述一种或多种戊糖和/或己糖能够在重组微生物的非氧化磷酸戊糖途径中转化为一种或多种中间体。实施方案70.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述一种或多种戊糖和/或己糖由单体、低聚物或其组合组成。实施方案71.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述一种或多种具有转酮醇酶活性和/或果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性的酶的表达和一种或多种具有戊糖磷酸醛缩酶活性的酶的表达，使得能够实现一种或多种戊糖和/或己糖无损转化为戊糖磷酸中间体以及随后D-核糖-5-磷酸转化为G3P和乙醇醛。实施方案72.根据任何前述实施方案所述的方法，其中通过C2途径中乙醇醛的转化和一种或多种C3途径中G3P的转化生产MEG或GA。实施方案73.根据任何前述实施方案所述的方法，其中具有乙醇醛还原酶活性的酶还原乙醇醛来生产MEG。实施方案74.根据任何前述实施方案所述的方法，其中具有乙醇醛脱氢酶活性的酶氧化乙醇醛来生产GA。实施方案75.根据任何前述实施方案所述的方法，其中用于生产MEG或GA的一种或多种酶选自具有选自以下的活性的一种或多种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸还原酶活性、乙醇醛还原酶活性、乙醇醛脱氢酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性、甘油酸脱羧酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性和乙醛酸还原酶活性。实施方案76.根据任何前述实施方案所述的方法，其中通过C2途径中乙醇醛的转化生产MEG，通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品。实施方案77.根据任何前述实施方案所述的方法，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的一种或多种酶选自一种或多种具有选自以下的活性的酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性和乙酰乙酸脱羧酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含丙酮。实施方案78.根据任何前述实施方案所述的方法，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的一种或多种酶选自具有选自以下的活性的一种或多种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性和仲醇脱氢酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含异丙醇。实施方案79.根据任何前述实施方案所述的方法，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的一种或多种酶选自具有选自以下的活性的一种或多种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性、仲醇脱氢酶活性和脱水酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含丙烯。实施方案80.根据任何前述实施方案所述的方法，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的一种或多种酶选自具有选自以下的活性的一种或多种酶：硫解酶或乙酰辅酶A乙酰转移酶活性、乙酰辅酶A：乙酰乙酸转移酶或乙酸：乙酰乙酰辅酶A水解酶活性、乙酰乙酸脱羧酶活性、3-羟基异戊酸(3HIV)合酶活性、羟甲基戊二酰辅酶A合酶活性、甲基戊烯二酰辅酶A水合酶活性、甲基巴豆酰辅酶A羧化酶活性、甲基巴豆酰辅酶A水合酶活性、3-羟基异戊酰辅酶A硫酯酶活性、3HIV激酶活性、3HIV-3-磷酸脱羧酶活性和3HIV脱羧酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含异丁烯。实施方案81.根据任何前述实施方案所述的方法，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的一种或多种酶选自具有选自以下的活性的一种或多种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性和甘油酸2-激酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含L-丝氨酸。实施方案82.根据任何前述实施方案所述的方法，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的一种或多种酶选自具有选自以下的活性的一种或多种酶：丝氨酸羟甲基转移酶活性、转移酶活性、甲醛脱氢酶活性、甲酸脱氢酶活性、与甘氨酸裂解系统相关的活性、3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、丝氨酸转氨酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺转氨酶或乙醇胺氧化还原酶(脱氨基)活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性、乙醇醛脱氢酶活性、乙醇酸脱氢酶活性、丙氨酸-乙醛酸转氨酶活性、丙氨酸转氨酶活性和NAD(P)H依赖性谷氨酸脱氢酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含甘氨酸。实施方案83.根据任何前述实施方案所述的方法，其中与甘氨酸裂解系统相关的活性包含选自以下的酶或蛋白：甘氨酸脱羧酶(P蛋白)、氨甲基转移酶(T蛋白)、二氢硫辛酰胺脱氢酶(L蛋白)和H蛋白。实施方案84.根据任何前述实施方案所述的方法，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的一种或多种酶选自具有选自以下的活性的一种或多种酶：3-磷酸甘油酸脱氢酶活性、3-磷酸丝氨酸转氨酶活性、3-磷酸羟基丙酮酸磷酸酶活性、磷酸丝氨酸磷酸酶活性、转氨酶活性、羟基丙酮酸脱羧酶活性、丝氨酸氧化还原酶(脱氨基)或丝氨酸-丙酮酸转氨酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、羟基丙酮酸还原酶活性、3-磷酸甘油酸磷酸酶活性、2-磷酸甘油酸磷酸酶活性、甘油酸3-激酶活性、甘油酸2-激酶活性、乙醛脱氢酶活性和乙醇胺解氨酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含单乙醇胺(MEA)。实施方案85.根据任何前述实施方案所述的方法，其中用于通过一种或多种C3途径中G3P的转化生产一种或多种联产品的一种或多种酶选自具有选自以下的活性的一种或多种酶：丝氨酸脱氢酶活性、2-氨基丙二酸半醛脱羧酶活性、氨基乙醛转氨酶活性、2-氨基丙二酸半醛转氨酶活性、2,3-二氨基丙酸脱羧酶活性、丝氨酸脱羧酶活性、乙醇胺脱氢酶活性、丝氨酸羟甲基转移酶活性、醛氧化酶活性、N-乙酰转移酶或O-乙酰转移酶活性、N-乙酰丝氨酸脱氢酶活性、转氨酶活性、脱乙酰酶活性、丝氨酸氨基酶活性和2,3-二氨基丙酸解氨酶活性，并且其中所述一种或多种联产品包含乙二胺(EDA)。实施方案86.根据任何前述实施方案所述的方法，其中所述方法进一步包含向重组微生物中引入一种或多种修饰，以减少或缺失乙醇醛还原酶、乙醇醛脱氢酶、乳酸脱氢酶或其组合的活性。实施方案87.根据任何前述实施方案所述的方法，其中至少一部分在C3途径中生产的过量NADH用作C2途径中还原当量的来源。实施方案88.根据任何前述实施方案所述的方法，其中至少一部分在C3途径中生产的过量NADH用于生产ATP。实施方案89.根据任何前述实施方案所述的方法，其中最小化过量的生物质形成，并且最大化MEG或GA、或MEG和一种或多种联产品的生产。序列表<110>布拉斯科公司<120>戊糖和己糖的降解途径<130>BRSK-007/02WO(331051-2061)<150>62/808,258<151>2019-02-20<160>299<170>PatentInversion3.5<210>1<211>873<212>DNA<213>菊苣假单胞菌（Pseudomonascichorii）<400>1gtgaacaaagttggcatgttctacacctactggtcgactgagtggatggtcgactttccg60gcgactgcgaagcgcattgccgggctcggcttcgacttaatggaaatctcgctcggcgag120tttcacaatctttccgacgcgaagaagcgtgagctaaaagccgtggctgatgatctgggg180ctcacggtgatgtgctgtatcggactgaagtctgagtacgactttgcctcgccggacaag240agcgttcgtgatgccggcacggaatatgtgaagcgcttgctcgacgactgtcacctcctc300ggcgcgccggtctttgctggccttacgttctgcgcgtggccccaatctccgccgctggac360atgaaggataagcgcccttacgtcgaccgtgcaatcgaaagcgttcgtcgtgttatcaag420gtagctgaagactacg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再多了解一些
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