[发明专利]生物合成途径、重组细胞和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2012年5月11日提交的美国临时专利申请系列号61/645,900的优先权，其通过引用并入文本。

概述

在一个方面中，本公开描述重组细胞，其经修饰以展示相比于野生型对照增加的戊酸的生物合成。在另一个方面中，本公开描述重组细胞，其经修饰以展示相比于野生型对照增加的2-甲基丁酸的生物合成。

在各方面中，重组细胞可以是真菌细胞或细菌细胞。在各方面中，重组细胞可以是光合的。在各方面中，重组细胞可以是分解纤维素的。

在其中重组细胞展示增加的戊酸的生物合成的方面中，增加的戊酸的生物合成可以包括相比于野生型对照L-天冬氨酸转化为L-苏氨酸中的增加，相比于野生型对照L-苏氨酸转化为2-酮丁酸中的增加，相比于野生型对照2-酮丁酸延长活性中的增加，相比于野生型对照2-酮戊酸延长活性中的增加，相比于野生型对照酮酸脱羧酶活性中的增加，相比于野生型对照对预定底物的酮酸脱羧酶选择性中的增加，或相比于野生型对照醛脱氢酶活性中的增加。

在其中重组细胞展示增加的2-甲基丁酸的生物合成的方面中，增加的2-甲基丁酸的生物合成可以包括相比于野生型对照L-天冬氨酸转化为L-苏氨酸中的增加，相比于野生型对照L-苏氨酸转化为2-酮丁酸中的增加，2-酮丁酸转化为2-酮-3-甲基戊酸中的增加，相比于野生型对照酮酸脱羧酶活性中的增加，相比于野生型对照对预定底物的酮酸脱羧酶选择性中的增加，或相比于野生型对照醛脱氢酶活性中的增加。

在另一个方面中，本公开描述方法，其通常包括在包含碳源的培养基中在对于重组细胞产生戊酸有效的条件下孵育展示增加的戊酸的生物合成的重组细胞。在一些实施方案中，碳源可以包含以下的一种或多种：葡萄糖、丙酮酸、L-天冬氨酸、L-苏氨酸、2-酮丁酸、2-酮戊酸、2-酮己酸、戊醛、CO₂、纤维素、木糖、蔗糖、阿拉伯糖或甘油。

在另一个方面中，本公开描述方法，其通常包括在包含碳源的培养基中在对于重组细胞产生2-甲基丁酸有效的条件下孵育展示增加的2-甲基丁酸的生物合成的重组细胞。在一些实施方案中，碳源可以包含以下的一种或多种：葡萄糖、丙酮酸、L-天冬氨酸、L-苏氨酸、2-酮丁酸、2-酮-3-甲基戊酸、2-甲基丁醛、CO₂、纤维素、木糖、蔗糖、阿拉伯糖或甘油。

在另一个方面中，本公开描述方法，其通常包括将编码至少一种催化碳源转化为戊酸的多肽的异源多核苷酸引入宿主细胞，其中至少一种多核苷酸可操作地连接于启动子，从而使得经修饰的宿主细胞催化碳源转化为戊酸。

在另一个方面中，本公开描述方法，其通常包括将编码至少一种催化碳源转化为2-甲基丁酸的多肽的异源多核苷酸引入宿主细胞，其中至少一种多核苷酸可操作地连接于启动子，从而使得经修饰的宿主细胞催化碳源转化为2-甲基丁酸。

本发明的上述概述不旨在描述本发明的各公开的实施方案或每种实施。随后更具体的描述示例说明性实施方案。在贯穿本申请的几处，通过实施例的列表提供教导，所述实施例可以以多种组合使用。在每种情况下，描述的列表只能作为代表性的组，并且不应当解释为排他性的列表。

附图简述

图1. 生产2-甲基丁酸（2MB）和戊酸（PA）的途径。（A）从1-丁烯和2-丁烯至2-甲基丁酸和戊酸的化学方法。（B）从葡萄糖合成2-甲基丁酸的代谢途径。（C）从葡萄糖合成戊酸的代谢途径。

图2. 用于（A）2-甲基丁酸（2MB）生产、（B）戊酸（PA）生产的合成操纵子。DC，2-酮酸脱羧酶；DH，醛脱氢酶。

图3. 使用不同醛脱氢酶的发酵实验的结果。（A）用于2-甲基丁酸生产的醛脱氢酶的比较。（B）用于戊酸生产的醛脱氢酶的比较。

图4. 使用不同酮酸脱羧酶的发酵实验的结果。（A）用于2-甲基丁酸生产的酮酸脱羧酶的比较。（B）用于戊酸生产的酮酸脱羧酶的比较。

图5. 酮酸脱羧酶和醛脱氢酶的组合的发酵实验的结果。（A）用于2-甲基丁酸生产的各种组合的比较。（B）用于戊酸生产的各种组合的比较。

说明性实施方案的详述