BE1021472B1 - METHOD OF MODIFYING SPECIES OF SPOROLACTBACILLUS BY GENETIC ENGINEERING - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur une méthode de modification de souches de Sporolactobacilles par génie génétique, comprenant l'introduction d'un ADN cloné dans un réplicon, à l'intérieur des cellules d'une souche de Sporolactobacilles. L'invention concerne en plus les souches génétiquement modifiées de Sporolactobacilles et les procédés utilisant les souches de Sporolactobacilles génétiquement modifiées.The invention relates to a method of modifying strains of Sporolactobacilli by genetic engineering, comprising introducing a cloned DNA into a replicon, inside cells of a strain of Sporolactobacilli. The invention further relates to genetically modified strains of Sporolactobacilli and methods using the genetically modified strains of Sporolactobacilli.
Description
METHODE DE MODIFICATION D’UNE ESPECE DE SPOROLACTBACILLUSPAR INGENIEURIE GENETIQUE DOMAINE DE L’INVENTIONMETHOD OF MODIFYING A SPECIES OF SPOROLACTBACILLUS BY GENETIC ENGINEERING FIELD OF THE INVENTION
La présente invention se rapporte à une méthode de modification génétique des espèces de Sporolactobacilles, aux espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles et aux processus utilisant les espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles.The present invention relates to a method of genetic modification of Sporolactobacillus species, genetically modified species of Sporolactobacilli and processes using genetically modified species of Sporolactobacilli.
ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
La demande mondiale en acide lactique et en ses produits dérivés augmente de façon constante. Cette demande croissante est justifiée par rutilisation de l’acide lactique dans une gamme d’applications de plus en plus larges dans les domaines de la nutrition, des cosmétiques, du pharmaceutique, ainsi que dans les industries chimique et du plastique.Global demand for lactic acid and its derivatives is steadily increasing. This growing demand is justified by the use of lactic acid in a wider and wider range of applications in the fields of nutrition, cosmetics, pharmaceuticals, as well as in the chemical and plastic industries.
Les bactéries lactiques sont connues pour produire l'acide lactique comme principal produit métabolique final de la fermentation des hydrates de carbone. Les bactéries lactiques consomment principalement du glucose ou du sucrose/saccharose comme matière première pour la fermentation. Toutefois, le coût de ces matières premières augmente sans cesse et devient un inconvénient majeur dans la production d'acide lactique par fermentation.Lactic acid bacteria are known to produce lactic acid as the main metabolic product of fermentation of carbohydrates. Lactic acid bacteria consume mainly glucose or sucrose / sucrose as raw material for fermentation. However, the cost of these raw materials is constantly increasing and becomes a major disadvantage in the production of lactic acid by fermentation.
En outre, certaines bactéries d'acide lactique ne sont pas entièrement stéréospécifiques dans la production d'acide lactique, ce qui peut aussi être un inconvénient, en particulier dans la production d'acide polylactique (PLA), puisqu'il est connu que les propriétés physiques du PLA dépendent de sa composition isomérique.In addition, some lactic acid bacteria are not fully stereospecific in the production of lactic acid, which may also be a disadvantage, particularly in the production of polylactic acid (PLA), since it is known that Physical properties of PLA depend on its isomeric composition.
En conséquence, il serait souhaitable d'avoir des bactéries lactique qui sont capables de produire de l'acide lactique ou l’un de ses stéréoisomères à partir de matières premières abondantes et donc peu coûteuses.Accordingly, it would be desirable to have lactic acid bacteria which are capable of producing lactic acid or one of its stereoisomers from abundant and therefore inexpensive raw materials.
RESUME DE L’INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION
Dans leur quête pour résoudre les problèmes susmentionnés, les présents inventeurs ont isolé une souche de Sporolactobacilles, LMG P-26831, qui, par l'analyse de son 16 RNA a été identifié comme étant phylogénétiquement proche des espèces Sporolactobacillus vineae (Chang et al., 2008, Journal International de la systématique et évolution microbiologie, 58, 2316-20). Les présents inventeurs ont trouvé, à travers des expériences et des tests approfondis, une méthode permettant de modifier la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 en introduisant un ADN cloné dans un réplicon, à l’intérieur des cellules de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831. En plus de ces constatations, les inventeurs ont observé que cette espèce deIn their quest to solve the aforementioned problems, the present inventors have isolated a strain of Sporolactobacillus, LMG P-26831, which by analysis of its 16 RNA has been identified as being phylogenetically close to Sporolactobacillus vineae species (Chang et al. , 2008, International Journal of Systematics and Evolution Microbiology, 58, 2316-20). The present inventors have found, through extensive experiments and tests, a method for modifying the strain Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 by introducing a DNA cloned into a replicon, inside the cells of the strain Sporolactobacillus vineae LMG P -26,831. In addition to these findings, the inventors observed that this species of
Sporolactobacilles peut être modifiée par génie génétique, ce qui répond ainsi à un ou plusieurs des problèmes mentionnés ci-dessus de l'état de la technique.Sporolactobacilli can be genetically engineered, thereby satisfying one or more of the above-mentioned problems of the state of the art.
Par conséquent, un premier aspect de la présente invention concerne un procédé de modification par génie génétique des espèces de Sporolactobacilles, comprenant l’étape d'introduction d’un ADN dans des cellules d'une espèce de Sporolactobacilles. Les méthodes appliquant les principes de la présente invention permettent avantageusement d’obtenir des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles.Accordingly, a first aspect of the present invention relates to a method of genetic engineering modification of Sporolactobacillus species, comprising the step of introducing DNA into cells of a Sporolactobacillus species. The methods applying the principles of the present invention advantageously make it possible to obtain genetically modified species of Sporolactobacilli.
Par exemple, ces méthodes présentent l'avantage de fournir des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles capables de consommer des substrats facilement disponibles et peu coûteux tels que les substrats lignocellulosiques ou des substrats provenant de l'amylase. Ces substrats peuvent être une alternative économiquement très intéressante à l'utilisation du sucrose/saccharose pour des procédés de fermentation industrielle.For example, these methods have the advantage of providing genetically modified species of Sporolactobacillus capable of consuming easily available and inexpensive substrates such as lignocellulosic substrates or substrates derived from amylase. These substrates can be an economically very attractive alternative to the use of sucrose / sucrose for industrial fermentation processes.
De plus, les inventeurs ont trouvé que les méthodes appliquant les principes de la présente invention fournissent des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles capables de produire des composés industriellement intéressants comme par exemple l'acide lactique ou un de ses stéréo-isomères.In addition, the inventors have found that the methods applying the principles of the present invention provide genetically modified species of Sporolactobacillus capable of producing industrially interesting compounds such as lactic acid or one of its stereoisomers.
En fait, les méthodes présentes permettent de fournir des espèces de Sporolactobacilles capables non seulement de consommer des substrats peu coûteux tels que, par exemple, du xylose et des substrats provenant de l'amylase, mais aussi de produire exclusivement de l’acide lactique L ou de l’acide lactique D. Par conséquent, les méthodes de la présente invention fournissent avantageusement des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles ayant une application industrielle améliorée.In fact, the present methods make it possible to provide Sporolactobacillus species capable not only of consuming inexpensive substrates such as, for example, xylose and substrates derived from amylase, but also of producing exclusively lactic acid L or lactic acid D. Therefore, the methods of the present invention advantageously provide genetically modified species of Sporolactobacilli having improved industrial application.
Aucun protocole de génie génétique des espèces de Sporolactobacilles n'a été décrit jusqu'à présent.No genetic engineering protocol for Sporolactobacillus species has been described so far.
Bien qu'il existe différentes méthodes pour la modification génétique de souches bactériennes, il est connu qu'afin d'effectuer une modification génétique réussie d'une souche de bactérie il est nécessaire d’avoir au moins trois outils : un réplicon, un marqueur de sélection et un protocole de transformation, et également que lorsque ces trois outils au moins sont efficaces pour une espèce bactérienne, il ne peut pas automatiquement être supposé que ces outils seront efficaces pour une autre espèce bactérienne. Lorsqu'une méthode de transformation ne donne pas de transformant, cela peut être causé par exemple par un réplicon inapproprié, et/ou par un marqueur de sélection inapproprié et/ou par l'utilisation d'un protocole de transformation inappropriée ou sous-optimal et/ou à d'autres facteurs. Aucun réplicon, aucun marqueur de sélection, ni aucune méthode de modification génétique spécifique n’a jusqu'à présent été décrite pour aucune souche de Sporolactobacilles.Although there are different methods for the genetic modification of bacterial strains, it is known that in order to perform a successful genetic modification of a strain of bacteria it is necessary to have at least three tools: a replicon, a marker selection and transformation protocol, and also that when these three tools at least are effective for one bacterial species, it can not automatically be assumed that these tools will be effective for another bacterial species. When a transformation method does not yield a transformant, this may be caused for example by an inappropriate replicon, and / or by an inappropriate selection marker and / or by the use of an inappropriate or suboptimal transformation protocol. and / or other factors. No replicon, selection marker, or specific genetic modification method has so far been described for any strain of Sporolactobacilli.
Comme mentionné ci-dessus, les présents inventeurs ont isolé une souche de Sporolactobacilles, qui, par l'analyse de son ARN 16 s, a été identifiée comme étant phylogénétiquement liée aux espèces Sporolactobacillus vineae. Par conséquent, un deuxième aspect de ce brevet porte sur une souche Sporolactobacillus vineae caractérisée par une séquence d'ARN 16 s telle qu'elle figure dans SEQ Ш No 1 ou une souche de Sporolactobacilles ayant au moins 96 % d’identité avec la séquence d'ARN 16 s telle qu'elle figure dans SEQ ID No 1. Une souche de Sporolactobacillus vineae comme décrite ci-dessus a été déposée sous le numéro d'accession LMG P-26831 à la Collection de bactéries BCCM-LMG le 18 janvier 2012. La souche de Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 est caractérisée par une séquence d'ARN 16 s telle qu'elle figure dans SEQ ID No 1.As mentioned above, the present inventors isolated a strain of Sporolactobacilli, which, by the analysis of its 16S RNA, was identified as being phylogenetically related to Sporolactobacillus vineae species. Therefore, a second aspect of this patent relates to a strain Sporolactobacillus vineae characterized by a sequence of 16S RNA as it appears in SEQ No. 1 or a strain of Sporolactobacillus having at least 96% identity with the sequence 16S RNA as set forth in SEQ ID No. 1. A strain of Sporolactobacillus vineae as described above was deposited under the accession number LMG P-26831 to the BCCM-LMG Collection of Bacteria on January 18th. 2012. The strain of Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 is characterized by a 16S RNA sequence as shown in SEQ ID No. 1.
Les présents inventeurs ont trouvé, grâce à une expérimentation intense, un procédé permettant de modifier par génie génétique la souche de Sporolactobacillus vineae LMG P-26831. Se basant sur ces constatations, les inventeurs ont observé que cette espèce de Sporolactobacilles peut être modifiée par génie génétique par les méthodes enseignées dans la présente invention. Dans certains modes de réalisation, les inventeurs ont ainsi envisagé les méthodes enseignées ici, dans le cas où les espèces de Sporolactobacilles peuvent être Sporolactobacillus vineae. Par conséquent, il est également divulgué ici un procédé de modification par génie génétique des espèces de Sporolactobacillus vineae, comprenant l'introduction d'un ADN cloné dans un réplicon, dans des cellules d'une espèce de Sporolactobacillus vineae.The present inventors have found, through intense experimentation, a method for genetically engineering the strain of Sporolactobacillus vineae LMG P-26831. Based on these findings, the inventors have observed that this species of Sporolactobacilli can be genetically engineered by the methods taught in the present invention. In some embodiments, the inventors have thus considered the methods taught herein, in the case where Sporolactobacillus species can be Sporolactobacillus vineae. Therefore, there is also disclosed herein a method of genetically engineered modification of Sporolactobacillus vineae species, including the introduction of DNA cloned into a replicon, into cells of a species of Sporolactobacillus vineae.
En outre, il est prévu dans certains modes de réalisation, les méthodes enseignées dans la présente invention dans lesquelles les espèces de Sporolactobacilles peuvent être une souche de Sporolactobacillus vineae caractérisée par une séquence d'ARN 16 s comme donnée dans SEQ ID No 1. Il est également inclus dans certains modes de réalisation, les méthodes telle qu'enseignée dans la présente invention où les espèces de Sporolactobacilles peuvent être une souche de Sporolactobacilles ayant au moins 95 % d’identité avec la séquence d'ARN 16 s telle qu'elle figure dans SEQ ID No 1. De plus, dans certains modes de réalisation, les espèces Sporolactobacilles peuvent être une souche de Sporolactobacillus vineae déposée sous le numéro d'accession LMG-P26831 à la Collection de bactéries BCCM-LMG.Further, in certain embodiments, the methods taught in the present invention in which the Sporolactobacillus species can be a strain of Sporolactobacillus vineae characterized by a 16S RNA sequence as given in SEQ ID No. 1 are provided. is also included in certain embodiments, the methods as taught in the present invention wherein the Sporolactobacillus species may be a strain of Sporolactobacillus having at least 95% identity with the 16S RNA sequence as it SEQ ID No. 1 In addition, in some embodiments, the Sporolactobacillus species may be a strain of Sporolactobacillus vineae deposited under accession number LMG-P26831 in the BCCM-LMG Collection of Bacteria.
Un autre aspect de la présente invention concerne des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles obtenues par les méthodes enseignées ici. Par conséquent, sont aussi révélées les espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles obtenus par une méthode de modification par génie génétique des espèces de Sporolactobacilles, comprenant l'introduction d'un ADN cloné dans un réplicon, à l’intérieur des cellules d'une espèce de Sporolactobacilles, comme par exemple les espèces de la souche vineae ou la souche déposée comme mentionné plus haut. Ces espèces de Sporolactobacilles génétiquement modifiées permettent de produire des composés ayant une valeur commerciale dans un procédé de faible coût.Another aspect of the present invention relates to genetically modified species of Sporolactobacilli obtained by the methods taught herein. Therefore, the genetically modified species of Sporolactobacilli obtained by a method of genetic modification of Sporolactobacillus species, including the introduction of DNA cloned into a replicon, into the cells of a species of Sporolactobacillus are also disclosed. Sporolactobacilli, as for example the species of the vineae strain or the strain deposited as mentioned above. These genetically modified Sporolactobacillus species make it possible to produce compounds of commercial value in a low cost process.
Sont aussi inclus certains modes de réalisation permettant d’obtenir des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles, selon les méthodes décrites ici, dans lesquels lesdites espèces de Sporolactobacilles telles que définies ci-dessus sont capables de produire au moins un composé choisi dans le groupe de composés suivants : 'acide lactique, acide lactique L, acide lactique D, acétolactate, diacétyle, acétoïne, 2,3-butènediol, 1, 2-propanediol, acétate, formate, acétaldéhyde, éthanol, L-alanine, l'oxaloacétate, S-malate, succinate, fumarate, 2-oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, glucose, fructose et pyruvate. De préférence, au moins un composé est l'acide lactique L ou l’acide lactique D. Par conséquent, sont également fournis dans certains modes de réalisation préférés, des espèces de Sporolactobacilles génétiquement modifiées obtenues par les méthodes enseignées ici, dans lesquels les espèces de Sporolactobacilles sont capables de produire de l'acide lactique L ou l’acide lactique D. Ces espèces de Sporolactobacilles permettent avantageusement la production de composés industriellement intéressants par fermentation à partir de substrats peu coûteux tels que la biomasse lignocellulosique comprenant l'arabinose et le xylose ou les substrats provenant de pomme de terre, de maïs ou de blé. Ces espèces de Sporolactobacilles permettent donc de diminuer les coûts de la fermentation.Also included are certain embodiments for obtaining genetically modified species of Sporolactobacilli, according to the methods described herein, wherein said species of Sporolactobacilli as defined above are capable of producing at least one compound selected from the group of compounds lactic acid, lactic acid L, lactic acid D, acetolactate, diacetyl, acetoin, 2,3-butenediol, 1,2-propanediol, acetate, formate, acetaldehyde, ethanol, L-alanine, oxaloacetate, S- malate, succinate, fumarate, 2-oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, glucose, fructose and pyruvate. Preferably, at least one compound is lactic acid L or lactic acid D. Therefore, in some preferred embodiments, genetically modified Sporolactobacillus species obtained by the methods taught herein, in which the species are also provided, are provided. Sporolactobacilli species are capable of producing lactic acid L or lactic acid D. These Sporolactobacillus species advantageously allow the production of industrially interesting compounds by fermentation from inexpensive substrates such as lignocellulosic biomass including arabinose and xylose or substrates from potato, corn or wheat. These species of Sporolactobacillus therefore reduce the costs of fermentation.
Sont expressément divulguée dans certains modes de réalisation de la présente méthode, des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles comme définies ci-après, dans lequel les espèces de Sporolactobacilles sont une souche génétiquement modifiée de Sporolactobacillus vineae. Sont plus expressément divulguée dans certains modes de réalisation des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles comme définies ci-après, dans lequel les espèces de Sporolactobacilles sont une souche génétiquement modifiée de Sporolactobacillus vineae caractérisée par une séquence d'ARN 16 s comme donnée dans SEQ Ш No 1. Dans certains modes de réalisation spécifiques sont également présentées des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles telles que définies ci-après, dans lesquelles les espèces de Sporolactobacilles sont une souche génétiquement modifiée de Sporolactobacilles ayant au moins 95 % identité avec la séquence d'ARN 16 s telle qu'elle figure dans SEQ Ш No 1. Sont fournies plus loin dans certains modes de réalisation spécifiques les espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles telles que définies ci-après, dans lesquels les espèces de Sporolactobacilles sont une souche génétiquement modifiée de Sporolactobacillus vineae déposée sous le numéro d’accession LMG P-26831 à la Collection de bactéries BCCM-LMG.Specifically disclosed in certain embodiments of the present method are genetically modified species of Sporolactobacilli as hereinafter defined wherein the Sporolactobacillus species are a genetically modified strain of Sporolactobacillus vineae. Are more expressly disclosed in certain embodiments of the genetically modified species of Sporolactobacillus as defined below, wherein the Sporolactobacillus species are a genetically modified strain of Sporolactobacillus vineae characterized by a 16S RNA sequence as given in SEQ ID NO. In certain specific embodiments are also presented genetically modified species of Sporolactobacillus as defined below, in which the Sporolactobacillus species are a genetically modified strain of Sporolactobacillus having at least 95% identity with the RNA sequence. SEQ ID No. 1 is provided in certain specific embodiments. The genetically modified species of Sporolactobacilli as defined below, in which the Sporolactobacillus species are a genetically modified strain of Sporolactobacillus vineae deposited under accession number LMG P-26831 to the BCCM-LMG Bacteria Collection.
Les présents inventeurs ont trouvé grâce à l'expérimentation que les espèces de Sporolactobacilles peuvent être considérées comme des bactéries modérément thermophiles.The present inventors have found through experimentation that Sporolactobacillus species can be considered as moderately thermophilic bacteria.
Par conséquent, dans certains modes de réalisation des présentes méthodes pour l'ingénierie génétique des espèces de Sporolactobacilles, le réplicon peut être un réplicon thermosensible. Un tel réplicon thermosensible peut avantageusement améliorer l'efficacité de la transformation des cellules de Sporolactobacilles. Un tel réplicon thermosensibles peut être ajouté à la souche de Sporolactobacilles à une température permissive, puis les conditions de croissance peuvent être modifiées, par exemple, à une température non permissive pour rendre le réplicon incapable de se répliquer lui-même. Cela, de préférence en combinaison avec une sélection antibiotique, pourra entraîner une pression de sélection en faveur des événements de l'intégration chromosomique causée par recombinaison homologue ou non homologue. Par conséquent, un réplicon thermosensible peut permettre l’intégration de l’ADN transformé dans le chromosome.Therefore, in some embodiments of the present methods for the genetic engineering of Sporolactobacillus species, the replicon may be a heat-sensitive replicon. Such a heat-sensitive replicon can advantageously improve the efficiency of the transformation of Sporolactobacillus cells. Such a heat-sensitive replicon may be added to the Sporolactobacillus strain at a permissive temperature, and then growth conditions may be modified, for example, at a non-permissive temperature to render the replicon incapable of replicating itself. This, preferably in combination with antibiotic selection, may result in selection pressure in favor of events of chromosomal integration caused by homologous or non-homologous recombination. Therefore, a heat-sensitive replicon may allow integration of the transformed DNA into the chromosome.
Dans certains modes de réalisation, le réplicon peut être un plasmide. Dans certains autres modes de réalisation, le réplicon thermosensible peut être le plasmide pNW33N. Ces plasmides peuvent améliorer l'efficacité de la transformation des cellules de Sporolactobacilles. Par exemple, comme illustré dans l'exemple 1 dans la section exemple, pNW33N a donné plus de colonies transformées par rapport aux autres plasmides. Dans certains modes de réalisation, le réplicon thermosensible dépend de la protéine RepB, un fragment fonctionnel ou une variante de celle-ci pour réaliser une réplication thermosensible.In some embodiments, the replicon may be a plasmid. In some other embodiments, the heat-sensitive replicon may be plasmid pNW33N. These plasmids can improve the efficiency of transformation of Sporolactobacillus cells. For example, as illustrated in Example 1 in the example section, pNW33N gave more transformed colonies than other plasmids. In some embodiments, the heat-sensitive replicon is dependent on the RepB protein, a functional fragment, or a variant thereof for performing thermosensitive replication.
Dans certains modes de réalisation, les méthodes de la présente invention peuvent, après l'introduction de l'ADN dans des cellules d'une espèce de Sporolactobacilles, comprendre des étapes de : mise en culture des cellules sur un milieu sélectif à une température permissive pour la réplication pour sélectionner des cellules transformées capables de croître sur ledit milieu sélectif à ladite température permissive, et puis la culture des dites cellules transformées à une température non permissive pour la réplication, pour sélectionner des cellules transformées capables de croître à la dite température non permissive. Dès lors, l’invention décrit un procédé permettant de modifier par génie génétique les espèces de Sporolactobacilles, comprenant les étapes suivantes: (a) introduire un ADN cloné dans un réplicon thermosensible, dans des cellules d'une espèce de Sporolactobacilles, (b) mise en culture des cellules sur un milieu sélectif à une température permissive pour la réplication pour sélectionner des cellules transformées capables de croître sur ledit milieu sélectif à ladite température permissive, et (c) culture des dites des cellules transformées à une température non permissive pour la réplication pour sélectionner des cellules transformées capables de se développer à ladite température non permissive. Ces étapes de culture peuvent permettre l'intégration de l'ADN dans le chromosome bactérien de l'espèce de Sporolactobacilles. Avantageusement, une telle intégration dans le chromosome garantit une modification stable du matériel génétique de l'espèce de Sporolactobacilles. Par exemple, une telle intégration dans le chromosome peut permettre une modification telle que l'introduction d'une fonctionnalité désirée qui puisse être transmise dans la descendance cellulaire. En outre, les méthodes enseignées ici peuvent contourner au moins en partie le besoin d'avoir une efficacité de transformation élevée.In some embodiments, the methods of the present invention may, after introduction of the DNA into cells of a Sporolactobacillus species, comprise steps of: culturing the cells on selective medium at a permissive temperature for replication to select transformed cells capable of growing on said selective medium at said permissive temperature, and then culturing said transformed cells at a non-permissive temperature for replication, to select transformed cells capable of growing at said non-permissive temperature permissive. Therefore, the invention describes a method for genetic modification of Sporolactobacillus species, comprising the steps of: (a) introducing cloned DNA into a heat-sensitive replicon into cells of a species of Sporolactobacilli, (b) culturing the cells on a selective medium at a permissive temperature for replication to select transformed cells capable of growing on said selective medium at said permissive temperature, and (c) culturing said transformed cells at a non-permissive temperature for the replication to select transformed cells capable of developing at said non-permissive temperature. These culture steps can allow the integration of DNA into the bacterial chromosome of the Sporolactobacillus species. Advantageously, such integration into the chromosome guarantees stable modification of the genetic material of the Sporolactobacillus species. For example, such integration into the chromosome may allow modification such as the introduction of a desired functionality that can be transmitted in the offspring. In addition, the methods taught here may at least partially circumvent the need for high transformation efficiency.
Dans certains modes de réalisation de la méthode de la présente invention, la mise en culture à la température non permissive pour la réplication peut permettre à l'ADN d’être introduit dans le chromosome du Sporolactobacille. Une telle intégration chromosomique permet d’obtenir des espèces de Sporolactobacilles génétiquement modifiées dans lesquelles la modification peut être transmise dans la descendance de cellulaire. Dans les modes de réalisation préférés, la mise en culture à la température non permissive pour la réplication peut permettre à l'ADN d’être introduits dans le chromosome des Sporolactobacilles par recombinaison homologue.In some embodiments of the method of the present invention, non-permissive temperature culture for replication may allow DNA to be introduced into the Sporolactobacillus chromosome. Such chromosomal integration makes it possible to obtain genetically modified Sporolactobacillus species in which the modification can be transmitted in cell progeny. In preferred embodiments, non-permissive temperature culture for replication may allow DNA to be introduced into the Sporolactobacillus chromosome by homologous recombination.
Certains modes de réalisation fournissent en plus les méthodes telles qu’enseignées ici, dans lesquelles l'ADN peut encoder une ou plusieurs fonctionnalités désirées. Dans certains modes de réalisation, l'ADN peut comporter une ou plusieurs séquences codant pour un ou plusieurs polypeptides capables de produire au moins un composé sélectionné dans le groupe comprenant : acide lactique, acide lactique L, acide lactique D, acétolactate, diacétyle, acétome, 2, 3-butènediol, 1, 2-propanediol, acétate, formate, acétaldéhyde, éthanol, L-alanine, oxaloacétate, S-malate, succinate, fumarate, 2-oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, glucose, fructose et pyruvate. Dans des modes de réalisation préférés, l'ADN peut comporter une ou plusieurs séquences codant pour un ou plusieurs polypeptides capables de produire de l'acide lactique L ou de l’acide lactique D. Ces méthodes permettent avantageusement d'obtenir des espèces de Sporolactobacilles ayant des possibilités d'application industrielle améliorées. Par exemple, une telle méthode peut permettre d'obtenir des espèces de Sporolactobacilles capables de produire un composé industriellement intéressant par exemple à partir de substrats bon marchés provenant de pomme de terre, de maïs ou de blé.Some embodiments further provide the methods as taught herein, wherein the DNA may encode one or more desired features. In some embodiments, the DNA may comprise one or more sequences encoding one or more polypeptides capable of producing at least one compound selected from the group consisting of: lactic acid, lactic acid L, lactic acid D, acetolactate, diacetyl, acetome , 2, 3-butenediol, 1,2-propanediol, acetate, formate, acetaldehyde, ethanol, L-alanine, oxaloacetate, S-malate, succinate, fumarate, 2-oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, glucose, fructose and pyruvate. In preferred embodiments, the DNA may comprise one or more sequences coding for one or more polypeptides capable of producing lactic acid L or lactic acid D. These methods advantageously make it possible to obtain Sporolactobacillus species. having improved industrial application possibilities. For example, such a method can make it possible to obtain species of Sporolactobacillus capable of producing an industrially interesting compound, for example from inexpensive substrates from potatoes, corn or wheat.
Comme mentionné ci-dessus, la mise en culture à la température non permissive pour la réplication peut permettre à l'ADN d’être introduit dans le chromosome du Sporolactobacilles. Dans certains modes de réalisation, l’introduction de l'ADN dans le chromosome du Sporolactobacilles peut inactiver une séquence codant pour une fonctionnalité indésirable du chromosome du Sporolactobacilles. La fonctionnalité indésirable peut être la D-lactate déshydrogénase, L-lactate déshydrogénase, D-2-hydroxisocaproate déshydrogénase ou L-2-hydroxisocaproate déshydrogénase. Ces méthodes présentent l'avantage que des espèces de Sporolactobacilles peuvent être obtenue avec des propriétés industrielles améliorées. Par exemple, ces méthodes peuvent permettre d'obtenir une souche de Sporolactobacilles qui est un producteur exclusif d'acide lactique L ou d’acide lactique D.As mentioned above, non-permissive temperature culture for replication may allow DNA to be introduced into the chromosome of Sporolactobacilli. In some embodiments, the introduction of DNA into the Sporolactobacillus chromosome may inactivate a sequence encoding an undesired functionality of the Sporolactobacillus chromosome. The undesirable functionality may be D-lactate dehydrogenase, L-lactate dehydrogenase, D-2-hydroxisocaproate dehydrogenase or L-2-hydroxisocaproate dehydrogenase. These methods have the advantage that Sporolactobacillus species can be obtained with improved industrial properties. For example, these methods can provide a strain of Sporolactobacillus that is an exclusive producer of lactic acid L or lactic acid D.
Un autre aspect concerne un procédé de préparation d'au moins un composé sélectionné dans le groupe composé d'acide lactique, acide lactique L, acide lactique D, acétolactate, diacétyle, acétoïne, 2,3-butènediol, 1, 2-propanediol, acétate, formate, acétaldéhyde, éthanol, L-alanine, oxaloacétate, S-malate, succinate, fumarate, 2-oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, glucose, fructose et pyruvate, dans lequel une espèce de Sporolactobacïlles génétiquement modifiée telle que définie est utilisée. De préférence, au moins un composé est l'acide lactique L ou l’acide lactique D. L’invention décrit également un procédé de préparation de l'acide lactique L ou de l’acide lactique D, dans lequel une espèce de Sporolactobacïlles génétiquement modifiée telle que définie ici est utilisée. Ces procédés permettent la production de composés industriellement intéressants par fermentation par exemple à partir de matières premières bon marchés. Par conséquent, ces composés intéressant industriellement peuvent être produits de manière naturelle et économique.Another aspect relates to a process for the preparation of at least one compound selected from the group consisting of lactic acid, lactic acid L, lactic acid D, acetolactate, diacetyl, acetoin, 2,3-butenediol, 1,2-propanediol, acetate, formate, acetaldehyde, ethanol, L-alanine, oxaloacetate, S-malate, succinate, fumarate, 2-oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, glucose, fructose and pyruvate, wherein a genetically modified Sporolactobacillus species such as defined is used. Preferably, at least one compound is lactic acid L or lactic acid D. The invention also describes a process for the preparation of lactic acid L or lactic acid D, in which a species of Sporolactobacillus genetically modified as defined here is used. These processes allow the production of industrially interesting compounds by fermentation for example from cheap raw materials. Therefore, these industrially valuable compounds can be produced naturally and economically.
Les aspects ci-dessus et ci-dessous et les modes de réalisation préférés de l'invention sont décrites dans les sections suivantes et dans les revendications annexées. L'objet des revendications annexées est par la présente expressément incorporé dans cette spécification.The aspects above and below and the preferred embodiments of the invention are described in the following sections and in the appended claims. The object of the appended claims is hereby expressly incorporated in this specification.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
La figure 1 présente un arbre phylogénétique qui compare les séquences d'ARN 16 s de différentes espèces de Sporolactobacïlles. La souche de Sporolactobacïlles LMG P-26831 est dénommé ‘Fidel’.Figure 1 shows a phylogenetic tree that compares 16S RNA sequences of different species of Sporolactobacillus. Sporolactobacillus strain LMG P-26831 is called Fidel.
La figure 2 présente une représentation schématique de la conversion métabolique du D-xylose en pyruvate.Figure 2 presents a schematic representation of the metabolic conversion of D-xylose to pyruvate.
La figure 3 présente une représentation schématique de la conversion métabolique de l'amylose ou d'amylopectine en pyruvate.Figure 3 presents a schematic representation of the metabolic conversion of amylose or amylopectin to pyruvate.
La figure 4 présente une représentation schématique de la conversion métabolique du pyruvate en acide lactique.Figure 4 presents a schematic representation of the metabolic conversion of pyruvate to lactic acid.
Les figures 5 a et 5 b présentent respectivement une représentation schématique de la conversion métabolique stéréo-spécifique du pyruvate respectivement en acide lactique L ou en acide lactique D.Figures 5a and 5b respectively show a schematic representation of the stereo-specific metabolic conversion of pyruvate respectively lactic acid L or lactic acid D.
La figure 6 présente un gel d'agarose illustrant (1) le plasmide pNW33N restreint par EcoRI avant la purification ; SL: Smart Ladder : marqueur de poids moléculaire commercial pour la détermination aisée de la taille de fragments d’ADN (Eurogentec, MW-1700-10).Figure 6 shows an agarose gel illustrating (1) the EcoRI-restricted plasmid pNW33N prior to purification; SL: Smart Ladder: commercial molecular weight marker for easy determination of DNA fragment size (Eurogentec, MW-1700-10).
La figure 7 présente un gel d'agarose illustrant (1) le plasmide pNW33N restreint par EcoRI après la purification ; SL: Smart Ladder : marqueur de poids moléculaire commercial pour la détermination aisée de la taille de fragments d’ADN (Eurogentec, MW-1700-10).Figure 7 shows an agarose gel illustrating (1) the EcoRI-restricted plasmid pNW33N after purification; SL: Smart Ladder: commercial molecular weight marker for easy determination of DNA fragment size (Eurogentec, MW-1700-10).
La figure 8 présente un gel d'agarose, illustrant des fragments internes de (1) L-LDH, (2) L-HicDH, (3) D-LDH62 et D-LDH65 (4) restreints par EcoRI.Figure 8 shows an agarose gel, illustrating internal fragments of (1) L-LDH, (2) L-HicDH, (3) D-LDH62 and D-LDH65 (4) restricted by EcoRI.
La figure 9 présente un aperçu schématique de la stratégie pour obtenir des espèces de Sporolactobacilles génétiquement modifiées avec une suppression propre et stable d'un gène.Figure 9 provides a schematic overview of the strategy for obtaining genetically modified Sporolactobacillus species with clean and stable deletion of a gene.
La figure 10 présente une boîte de Pétri colorée vapeurs de I2 DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONFigure 10 shows a colored Petri dish with vapors of I2 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Les termes « comprenant », « comprend » et « composé de » dans le présent document sont synonymes de « y compris », « consiste » ou « contenant », « contient » et sont inclus ou ouverts et n'excluent pas des membres supplémentaires, non-cités, des éléments ou des étapes de la méthode. Les termes englobent également « consistant en» et « consistant essentiellement en ». L’énumération de gammes de valeurs numériques par leurs points extrêmes inclut tous les nombres et les fractions subsumées dans les aires de répartition respectives, ainsi que les points extrêmes cités.The terms "comprising", "includes" and "consisting of" in this document are synonymous with "including", "consist" or "containing", "contains" and are included or opened and do not exclude additional members , not mentioned, elements or steps of the method. The terms also include "consisting of" and "consisting essentially of". The enumeration of ranges of numerical values by their extreme points includes all the numbers and fractions subsumed in the respective ranges, as well as the extreme points cited.
Le terme « environ » tels qu'utilisés ci-après, en se référant à une valeur mesurable comme un paramètre, un montant, une durée temporelle et d’autres choses similaires, vise à englober les variations de la valeur spécifiée, en particuliers des variations de +/-10 % ou moins, préférentiellement +/-5 % ou moins, plus préférentiellement +/-1 % ou moins et encore plus préférentiellement +/-0,1 % ou moins, dans la mesure où de telles variations sont appropriées dans l'invention divulguée ici. Il doit être entendu que la valeur à laquelle se réfère le terme « environ » est elle-même aussi précisément et de préférence, divulguée.The term "about" as used hereinafter, with reference to a measurable value such as a parameter, an amount, a time duration and the like, is intended to encompass variations in the specified value, in particular variations of +/- 10% or less, preferably +/- 5% or less, more preferably +/- 1% or less and even more preferably +/- 0.1% or less, insofar as such variations are in the invention disclosed herein. It must be understood that the value to which the term "about" refers is itself also precisely and preferably disclosed.
Considérant que le terme « un ou plusieurs », comme un ou plusieurs membres d'un groupe de membres, est évident en soi, par l’intermédiaire d’exemples, le terme englobe notamment une référence à l'un de ces membres, ou à deux ou plusieurs de ces membres, tels que, par exemple, toute >3, >4, >5, >6 ou >7 etc. de ces membres précités, et jusqu'à tous ces membres.Whereas the term "one or more", as one or more members of a group of members, is self-evident, by means of examples, the term includes in particular a reference to one of these members, or to two or more such members, such as, for example, all> 3,> 4,> 5,> 6 or> 7 etc. of these members, and up to all these members.
Tous les documents cités dans la présente spécification sont incorporées par référence dans leur intégralité.All documents cited in this specification are incorporated by reference in their entirety.
Sauf indication contraire, tous les termes utilisés dans la divulgation de l'invention, y compris les termes techniques et scientifiques, ont le sens tel que couramment compris par quelqu'un compétent dans l'art auquel appartient cette invention. Pour de plus amples renseignements, Les définitions de certaines expressions peuvent être incluses pour mieux apprécier les enseignements de la présente invention.Unless otherwise indicated, all terms used in the disclosure of the invention, including technical and scientific terms, have the meaning as commonly understood by one skilled in the art to which this invention belongs. For more information, the definitions of certain expressions may be included to better appreciate the teachings of the present invention.
Comme mentionné ci-dessus, les présents inventeurs ont trouvé, en accord avec le premier aspect de la présente invention, une méthode pour modifier par génie génétique des espèces de Sporolactobacillescomprenant l'introduction d'un ADN cloné dans un réplicon, puis à l’intérieur des cellules d'une espèce de Sporolactobacilles. Par conséquent, l'invention se rapporte largement à une telle méthode pour l'ingénierie génétique des espèces de Sporolactobacilles, aux espèces de Sporolactobacilles génétiquement modifiées et aux procédés utilisant les espèces de Sporolactobacilles génétiquement modifiées.As mentioned above, the present inventors have found, in accordance with the first aspect of the present invention, a method for genetic modification of Sporolactobacillus species including introduction of DNA cloned into a replicon, followed by inside cells of a Sporolactobacillus species. Therefore, the invention relates largely to such a method for the genetic engineering of Sporolactobacillus species, genetically modified Sporolactobacillus species and methods using genetically modified Sporolactobacillus species.
Le terme « réplicon », dans le présent document, désigne une séquence oligonucléotide telle qu’une séquence d'ADN ou d'ARN qui se réplique à partir d'une seule origine de réplication. Par exemple, le terme réplicon peut englober un plasmide, un transposon, un bactériophage ou un chromosome procaryote. De préférence, le réplicon utilisé dans les méthodes décrites ici est un plasmide.The term "replicon" in this document refers to an oligonucleotide sequence such as a DNA or RNA sequence that replicates from a single origin of replication. For example, the term replicon may include a plasmid, a transposon, a bacteriophage or a prokaryotic chromosome. Preferably, the replicon used in the methods described herein is a plasmid.
Le terme « ADN » de la syntaxe « présentant un ADN cloné dans un réplicon » se réfère ici à l’«ADN transformant » et se réfère à une molécule d'ADN qui doit être introduit dans les cellules d'une souche de Sporolactobacilles. L'ADN ou l'ADN transformant peut être introduit dans les cellules d'une souche de Sporolactobacilles sous la forme d’une séquence d'acide nucléique monocaténaire ou sous la forme d’une séquence d'acides nucléiques bicaténaires. L'ADN ou l'ADN transformant peut être introduit dans les cellules d'une souche de Sporolactobacilles sous une forme circulaire ou sous une forme linéaire. L'ADN ou l'ADN transformant peut être introduit dans les cellules d'une souche de Sporolactobacilles cloné dans un réplicon ou non.The term "DNA" of the syntax "having cloned DNA in a replicon" refers herein to "transforming DNA" and refers to a DNA molecule that is to be introduced into the cells of a strain of Sporolactobacilli. The DNA or transforming DNA may be introduced into the cells of a Sporolactobacillus strain as a single-stranded nucleic acid sequence or as a double-stranded nucleic acid sequence. The DNA or transforming DNA can be introduced into the cells of a Sporolactobacillus strain in a circular form or in a linear form. The DNA or transforming DNA can be introduced into the cells of a strain of Sporolactobacillus cloned in a replicon or not.
Le réplicon peut comprendre l'ADN transformant qui peut être homologue au chromosome du Sporolactobacilles et/ou qui peut coder une ou plusieurs fonctionnalités souhaitées. Il est entendu par l'homme du métier que le réplicon peut comporter un ou plusieurs, tels que deux, trois, quatre ou plus, séquences d'ADN qui peuvent être homologues au chromosome du Sporolactobacilles, et/ou que le réplicon peut coder pour une ou plusieurs fonctionnalités souhaitées, ou que plus d'un réplicon comme deux, trois, quatre ou plus de réplicons peuvent être introduits dans les cellules d'une espèce de Sporolactobacilles par exemple séquentiellement, c'est-à-dire un réplicon à la fois, ou plus d'un réplicon, tels que deux, trois, quatre ou plus de réplicons en même temps.The replicon may include transforming DNA that may be homologous to the Sporolactobacillus chromosome and / or that may encode one or more desired functionalities. It is understood by those skilled in the art that the replicon may include one or more, such as two, three, four or more DNA sequences that may be homologous to the chromosome of Sporolactobacilli, and / or that the replicon may encode one or more desired functionalities, or that more than one replicon such as two, three, four or more replicons can be introduced into the cells of a Sporolactobacillus species for example sequentially, i.e. a replicon to the times, or more than one replicon, such as two, three, four, or more replicons at the same time.
Dans certains modes de réalisation, on peut effectuer l'étape d'introduire l'ADN cloné dans un réplicon à l’intérieur des cellules d'une espèce de Sporolactobacilles par transformation ou conjugaison. La transformation peut être effectuée par électroporation ou transformation de cellules naturellement compétentes. Dans certains modes de réalisation préférés, l'introduction de l'ADN cloné dans un réplicon dans les cellules d'une espèce de Sporolactobacilles est réalisée par électroporation. L’électroporation améliore avantageusement l'efficacité de la transformation des cellules de Sporolactobacilles. La transformation de Sporolactobacilles par électroporation peut se dérouler en faisant passer une décharge électrique de tension élevée à travers une suspension de cellules comprenant un réplicon.In some embodiments, the step of introducing the cloned DNA into a replicon into the cells of a Sporolactobacillus species may be carried out by transformation or conjugation. The transformation can be carried out by electroporation or transformation of naturally competent cells. In certain preferred embodiments, the introduction of cloned DNA into a replicon into cells of a Sporolactobacillus species is accomplished by electroporation. Electroporation advantageously improves the efficiency of the transformation of Sporolactobacillus cells. Transformation of Sporolactobacilli by electroporation can be accomplished by passing a high voltage electrical discharge through a cell suspension comprising a replicon.
Le terme « transformation » désigne généralement le processus d'altération génétique d'une cellule résultant en l'entrée d'ADN exogène, provenant de son environnement, en son sein, à travers la membrane cellulaire et son incorporation. Dans le cadre de la présente invention, l'ADN exogène englobe les acides nucléiques qui sont introduits dans des Sporolactobacilles soit sous forme de simple brin, ou sous forme de double brin, sous une forme linéaire ou sous une forme circulaire, y compris l'ADN transformant cloné dans un réplicon.The term "transformation" generally refers to the process of genetic alteration of a cell resulting in the entry of exogenous DNA from its environment, within it, through the cell membrane and its incorporation. In the context of the present invention, the exogenous DNA includes nucleic acids that are introduced into Sporolactobacilli either as a single strand, or double stranded, in a linear form or in a circular form, including the Transforming DNA cloned into a replicon.
Dans les méthodes d'application des principes de la présente invention, le réplicon peut-être un réplicon thermosensible. Le terme « thermosensible » dans le présent document, désigne la capacité du réplicon à se répliquer à une température permissive et l'incapacité du réplicon à se répliquer à une température non permissive. Généralement, l'origine de réplication de la réplicon thermosensible est fonctionnelle à la température permissive, mais non fonctionnelle à la température non permissive.In methods of applying the principles of the present invention, the replicon may be a heat sensitive replicon. The term "heat sensitive" in this document refers to the ability of the replicon to replicate at a permissive temperature and the inability of the replicon to replicate at a non-permissive temperature. Generally, the origin of replication of the heat-sensitive replicon is functional at the permissive temperature, but not functional at the non-permissive temperature.
Dans certains modes de réalisation des présentes méthodes, le réplicon peut-être un plasmide. Des exemples de plasmides appropriés mais non limitatifs peuvent être PMSR10 (Rhee et al., 2007, Plasmid, 58(l):13-22); PMG36Cm (van de Guchte et al., 1989, Appl. Environ. Microbiol., 55(1): 224-8); PGK13 (Broadbent and Kondo, 1991, Appl. Environ. Microbiol., 57(2): 517-24); pHP13 (Haima et al., 1987, Mol Gen Genet., 209(2): 335-42); PAM401 (Ainley and Key, 1990, Plant Molecular Biology, 14(6): 949-967); pAMB22 (Zukowski and Miller, 1986, Gene, 46(2-3): 247-55); pGKV2 (Kok et al., 1985, Appl. Environ. Microbiol., 50(1): 94-101); PNZ8048 (Sanchez et al., 2008, Appl. Environ. Microbiol., 74(8): 2471-9); pBS42 (Wells et al., 1983, Nucleic Acids Res., 11(22):7911-25); pHPS9 (Haima et al., 1990, Mol Gen Genet., 223(2): 185-91); pNW33N (Kurt et al., 2005, Biotechnol. Lett., 27(15): 1117-21) and pG+host9 (Maguin et al., 1996, J. Bacteriol., 178(3): 931-935; Serror et al., 2003, Microbiology, 149: 1503-1511).In some embodiments of the present methods, the replicon may be a plasmid. Examples of suitable but non-limiting plasmids may be PMSR10 (Rhee et al., 2007, Plasmid, 58 (1): 13-22); PMG36Cm (van de Guchte et al., 1989, Appl., Environ., Microbiol., 55 (1): 224-8); PGK13 (Broadbent and Kondo, 1991, Appl., Microbiol., 57 (2): 517-24); pHP13 (Haima et al., 1987, Mol Gen Genet., 209 (2): 335-42); PAM401 (Ainley and Key, 1990, Plant Molecular Biology, 14 (6): 949-967); pAMB22 (Zukowski and Miller, 1986, Gene, 46 (2-3): 247-55); pGKV2 (Kok et al., 1985, Appl., Environ., Microbiol., 50 (1): 94-101); PNZ8048 (Sanchez et al., 2008, Appl., Environ., Microbiol., 74 (8): 2471-9); pBS42 (Wells et al., 1983, Nucleic Acids Res., 11 (22): 7911-25); pHPS9 (Haima et al., 1990, Mol Gen Genet., 223 (2): 185-91); pNW33N (Kurt et al., 2005, Biotechnol Lett., 27 (15): 1117-21) and pG + host9 (Maguin et al., 1996, J. Bacteriol., 178 (3): 931-935; et al., 2003, Microbiology, 149: 1503-1511).
Le réplicon thermosensible peut être n'importe quel plasmide capable de se répliquer dans une souche de Sporolactobacille à une température permissive et incapable de se répliquer dans une souche de Sporolactobacilles à une température non permissive. Le réplicon thermosensible peut être par exemple pNW33N ou pG+host9. De préférence, le réplicon thermosensible est le plasmide pNW33N.The heat-sensitive replicon may be any plasmid capable of replicating in a Sporolactobacillus strain at a permissive temperature and unable to replicate in a Sporolactobacillus strain at a non-permissive temperature. The heat-sensitive replicon may for example be pNW33N or pG + host9. Preferably, the heat-sensitive replicon is the plasmid pNW33N.
Dans certains modes de réalisation, les méthodes de la présente invention peuvent, après l'introduction de l'ADN dans des cellules d'une espèce de Sporolactobacilles, comprendre les étapes de : mise en culture des cellules sur un milieu sélectif à une température permissive pour la réplication pour sélectionner des cellules transformées capables de croître sur ledit milieu sélectif à ladite température permissive, et culture des dites cellules transformées à une température non permissive pour la réplication afin de sélectionner des cellules transformées capables de croître à la dite température non permissive. Est donc divulgué ici un procédé permettant de modifier par génie génétique les espèces de Sporolactobacilles, comprenant les étapes suivantes: (a) introduction d’un ADN cloné dans un réplicon thermosensible, dans des cellules d'une espèce de Sporolactobacilles, (b) mise en culture des cellules sur un milieu sélectif à une température permissive pour la réplication pour sélectionner des cellules transformées capables de croître sur ledit milieu sélectif à ladite température permissive, et (c) culture des dites cellules transformées à une température non permissive pour la réplication afin de sélectionner des cellules transformées capables de se développer à la dite température non permissive.In certain embodiments, the methods of the present invention may, after the introduction of DNA into cells of a Sporolactobacillus species, comprise the steps of: culturing the cells on a selective medium at a permissive temperature for replication to select transformed cells capable of growing on said selective medium at said permissive temperature, and culturing said transformed cells at a non-permissive temperature for replication to select transformed cells capable of growing at said non-permissive temperature. A method for genetic modification of Sporolactobacillus species, comprising the following steps: (a) introduction of a cloned DNA into a thermosensitive replicon into cells of a Sporolactobacillus species, is thus disclosed here; culturing the cells on a selective medium at a permissive temperature for replication to select transformed cells capable of growing on said selective medium at said permissive temperature, and (c) culturing said transformed cells at a non-permissive temperature for replication so as to to select transformed cells capable of developing at said non-permissive temperature.
Dans certains modes de réalisation, la mise en culture des cellules sur un milieu sélectif et à une température permissive permet la sélection des transformants, c'est-à-dire des cellules qui ont repris le réplicon comprenant l'ADN transformant. De préférence, les colonies de cellules transformées sont isolées avant de cultiver des cellules transformées à la température non permissive. Cette isolation peut avantageusement permettre de vérifier l’introduction de l'ADN transformant.In some embodiments, culturing the cells on a selective medium and at a permissive temperature allows the selection of transformants, i.e., cells that have taken up the replicon comprising the transforming DNA. Preferably, the transformed cell colonies are isolated before culturing transformed cells at the non-permissive temperature. This isolation can advantageously make it possible to check the introduction of the transforming DNA.
Dans certains modes de réalisation, les cellules transformées peuvent être cultivées à la température non permissive, afin de permettre la sélection d'intégrants, c'est-à-dire des cellules qui ont intégré le réplicon ou l'ADN transformant dans leur matériel génétique. L'étape de mise en culture des cellules transformées à une température non permissive pour la réplication peut être réalisée sur un milieu sélectif. Ainsi, certains modes de réalisation fournissent une méthode de modification des espèces de Sporolactobacilles par génie génétique, comprenant les étapes suivantes: (a) introduction d’un ADN cloné dans un réplicon thermosensible, dans des cellules d'une espèce de Sporolactobacilles, (b) mise en culture des cellules sur un milieu sélectif à une température permissive pour la réplication afin de sélectionner des cellules transformées capables de croître sur le dit milieu sélectif à ladite température permissive, et (c) culture des dites cellules transformées sur un milieu sélectif à une température non permissive pour la réplication afin de sélectionner des cellules transformées capables de croître à ladite température non permissive. L'espèce de Sporolactobacilles peut être une espèce de Sporolactobacilles modérément thermophile. Donc, certains modes de réalisation fournissent une méthode pour modifier les espèces modérément thermophiles de Sporolactobacilles par génie génétique, comprenant les étapes suivantes: (a) introduction d’un ADN cloné dans un réplicon thermosensible, dans des cellules d'une espèce de Sporolactobacille modérément thermophile, (b) mise en culture des cellules sur un milieu sélectif à une température permissive pour la réplication afin de sélectionner des cellules transformées capables de croître sur un milieu sélectif à ladite température permissive, et (c) culture des dites cellules transformées à une température non permissive pour la réplication afin de sélectionner des cellules transformées capables de croître à ladite température non permissive.In some embodiments, the transformed cells may be cultured at the non-permissive temperature to allow the selection of integrants, i.e., cells that have integrated the replicon or transforming DNA into their genetic material. . The step of culturing cells transformed at a non-permissive temperature for replication can be performed on a selective medium. Thus, some embodiments provide a method of genetically engineered modification of Sporolactobacilli species, comprising the steps of: (a) introducing a cloned DNA into a heat-sensitive replicon into cells of a Sporolactobacillus species, (b) ) culturing the cells on a selective medium at a permissive temperature for replication to select transformed cells capable of growing on said selective medium at said permissive temperature, and (c) culturing said transformed cells on a selective medium at a non-permissive temperature for replication to select transformed cells capable of growing at said non-permissive temperature. The Sporolactobacillus species may be a moderately thermophilic Sporolactobacillus species. Thus, certain embodiments provide a method for modifying moderately thermophilic Sporolactobacilli species by genetic engineering, comprising the steps of: (a) introducing cloned DNA into a heat-sensitive replicon into cells of a Sporolactobacillus species moderately thermophilic, (b) culturing the cells on a selective medium at a permissive temperature for replication to select transformed cells capable of growing on a selective medium at said permissive temperature, and (c) culturing said transformed cells at a specific temperature. non-permissive temperature for replication to select transformed cells capable of growing at said non-permissive temperature.
La température permissive pour cultiver les cellules de Sporolactobacilles à l'étape (b) peut varier de 20° C à 40° C, préférentiellement entre 34° C et 37° C. La température permissive pour cultiver les cellules de Sporolactobacilles à l'étape (b) est préférentiellement 37° C si le réplicon thermosensible est pNW33N. La température permissive pour cultiver les cellules de Sporolactobacilles à l'étape (b) est préférentiellement 34° C si le réplicon thermosensible est pG+host9.The permissive temperature for culturing Sporolactobacillus cells in step (b) can vary from 20 ° C to 40 ° C, preferably between 34 ° C and 37 ° C. The permissive temperature for culturing Sporolactobacillus cells in step (b) is preferably 37 ° C if the heat-sensitive replicon is pNW33N. The permissive temperature for culturing Sporolactobacillus cells in step (b) is preferably 34 ° C if the heat-sensitive replicon is pG + host9.
Les cellules de Sporolactobacilles peuvent être cultivées à une température permissive à l'étape (b) pour une période d'environ 4 jours, à environ 14 jours. Par exemple, les cellules peuvent être cultivées à l'étape (b) à une température permissive de 37° C pendant une période d'environ 4 jours à environ 8 jours, généralement environ 5 jours. Par exemple, les cellules peuvent être cultivées à l'étape (b) à une température permissive de 34° C pour une période d'environ 7 jours à 14 jours environ, habituellement environ 10 jours.Sporolactobacilli cells can be cultured at a permissive temperature in step (b) for a period of about 4 days to about 14 days. For example, cells can be cultured in step (b) at a permissive temperature of 37 ° C for a period of about 4 days to about 8 days, typically about 5 days. For example, cells can be cultured in step (b) at a permissive temperature of 34 ° C for a period of about 7 days to about 14 days, usually about 10 days.
Dans un mode de réalisation, après l’étape (b) les cellules de Sporolactobacilles peuvent être cultivées une ou plusieurs fois comme une, deux, trois, quatre, cinq, six, sept, huit, neuf, dix ou plusieurs fois dans un milieu de culture liquide ou solide. Dans un mode de réalisation préféré, à la suite de l'étape (b), la méthode comprend ainsi plusieurs cultures et sous-cultures des cellules telles que définies au point (b).In one embodiment, after step (b) the Sporolactobacillus cells may be cultured one or more times as one, two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more times in a medium. liquid or solid culture. In a preferred embodiment, following step (b), the method thus comprises several cultures and subcultures of the cells as defined in point (b).
Dans un mode de réalisation, après l'étape (b) la méthode peut comporter le prélèvement de cellules transformées. Dans une autre application, après l’étape (b) la méthode peut comporter le prélèvement de cellules transformées et la vérification de l’introduction de l’ADN transformant ou du réplicon dans les cellules de Sporolactobacilles. La vérification de l'incorporation de l'ADN transformant peut être effectuée par réaction de polymérisation en chaîne (polymerase chain reaction ; PCR).In one embodiment, after step (b) the method may comprise the collection of transformed cells. In another application, after step (b) the method may include harvesting transformed cells and verifying the introduction of the transformant DNA or replicon into Sporolactobacillus cells. The verification of the incorporation of the transforming DNA can be carried out by polymerase chain reaction (PCR).
La température non permissive pour cultiver les cellules de Sporolactobacilles à l'étape (c) peut varier de 30° C à 50° C. La température non permissive pour cultiver les cellules de Sporolactobacilles à l'étape (b) est préférentiellement 42 ° C si le réplicon thermosensible est pNW33N. La température non permissive pour cultiver les cellules de Sporolactobacilles à l'étape (b) est préférentiellement 37° C si le réplicon thermosensible est pG+host9.The non-permissive temperature for culturing Sporolactobacillus cells in step (c) may vary from 30 ° C. to 50 ° C. The non-permissive temperature for culturing Sporolactobacillus cells in step (b) is preferably 42 ° C. if the heat-sensitive replicon is pNW33N. The non-permissive temperature for culturing Sporolactobacillus cells in step (b) is preferably 37 ° C if the heat-sensitive replicon is pG + host9.
Dans un mode de réalisation, les cellules peuvent être cultivées à l'étape en (c) jusqu'à ce que le réplicon soit intégré dans le chromosome des Sporolactobacilles préférentiellement par recombinaison homologue. Les cellules peuvent être cultivées à l'étape en (c) pour une période d'environ 1 jour à une dizaine de jours ( ?). Par exemple, les cellules peuvent être cultivées à l'étape (c) pour une période d'environ 2 jours à environ 6 jours, généralement pendant 4 jours. Dans le cas contraire, les cellules peuvent être cultivées à l'étape (c) pour environ 2 à 8 générations, par exemple, pour environ 3 à 6 générations, généralement pour environ 4 générations. La terme « génération » désigne le temps nécessaire pour le doublement de la population cellulaire et est mesurée comme un doublement de la densité optique à 600nm.In one embodiment, the cells may be cultured in step (c) until the replicon is integrated into the Sporolactobacillus chromosome preferentially by homologous recombination. The cells may be cultured in step (c) for a period of about 1 day to about 10 days (?). For example, the cells can be cultured in step (c) for a period of about 2 days to about 6 days, usually for 4 days. If not, the cells can be cultured in step (c) for about 2 to 8 generations, for example, for about 3 to 6 generations, usually for about 4 generations. The term "generation" refers to the time required for doubling the cell population and is measured as a doubling of the optical density to 600nm.
Dans un mode de réalisation, après l'étape (c) les cellules peuvent être cultivées une ou plusieurs fois comme une, deux, trois, quatre, cinq, six, sept, huit, neuf, dix ou plusieurs fois dans un milieu de culture liquide ou solide. Dans un mode de réalisation préféré, après l'étape (c), la méthode comprend ainsi les sous cultures des cellules telles que définies au point (c).In one embodiment, after step (c) the cells may be cultured one or more times as one, two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more times in a culture medium. liquid or solid. In a preferred embodiment, after step (c), the method thus comprises cell subcultures as defined in (c).
Dans un mode de réalisation, après l'étape (c) la méthode peut comporter le prélèvement des cellules transformées. Dans un autre mode de réalisation, après l’étape (c) la méthode peut comporter le prélèvement de cellules transformées et la vérification de l'incorporation de l’ADN transformant dans les chromosomes des cellules de Sporolactobacilles. La vérification de l'incorporation de l'ADN transformant peut être effectuée par réaction de polymérisation en chaîne (polymerase chain reaction ; PCR).In one embodiment, after step (c) the method may comprise the collection of the transformed cells. In another embodiment, after step (c) the method may include harvesting transformed cells and verifying the incorporation of the transforming DNA into the chromosomes of Sporolactobacillus cells. The verification of the incorporation of the transforming DNA can be carried out by polymerase chain reaction (PCR).
Les méthodes appliquant les principes de la présente invention peuvent concerner la culture (par ex., maintenir et/ou multiplier) des cellules en présence de milieux de culture, comme par exemple l'utilisation de milieux de culture liquide ou solide. De tels milieux de culture peuvent avantageusement soutenir le maintien (par exemple : survie, stabilité génotypique, phénotypique et fonctionnelle) et la multiplication des cellules.The methods applying the principles of the present invention may relate to culturing (eg, maintaining and / or multiplying) cells in the presence of culture media, such as the use of liquid or solid culture media. Such culture media can advantageously support maintenance (eg, survival, genotypic, phenotypic and functional stability) and cell multiplication.
Un milieu de culture approprié peut être le Ml7 (Merck, Biokar), ou la gélose GYP avec du СаСОз (Chang et al., 2008, International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 58, 2316-20). Les milieux de culture peuvent comporterun ou plusieurs antibiotiques pour faciliter la sélection des cellules de Sporolactobacilles qui ont le réplicon parmi la majorité des cellules non transformées. Le terme « milieu sélectif », dans le présent document, désigne le milieu de culture, tel que défini ici comprenant un ou plusieurs antibiotiques.A suitable culture medium may be M17 (Merck, Biokar), or GYP agar with SOSOZ (Chang et al., 2008, International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 58, 2316-20). The culture media may include one or more antibiotics to facilitate the selection of Sporolactobacillus cells that have the replicon among the majority of the untransformed cells. The term "selective medium" in this document refers to the culture medium as defined herein comprising one or more antibiotics.
Le réplicon peut comporter un gène de résistance à un antibiotique. Le gène de résistance à un antibiotique peut être présent sur l'ADN transformant ou sur un autre fragment du réplicon. Alternativement, le gène de résistance à un antibiotique peut être présent sur un autre réplicon. Un tel gène de résistance à un antibiotique permet de sélectionner les cellules de Sporolactobacilles qui ont pris le réplicon parmi la majorité des cellules non transformées. Dans certains modes de réalisation de la présente méthode, le réplicon comprend un gène de résistance pour un ou plusieurs des antibiotiques suivants : chloramphénicol, kanamycine, l'érythromycine et lincomycine. Dans les modes de réalisation préférés, le réplicon comprend un gène de résistance au chloramphénicol. En outre dans les modes de réalisation préférés, le réplicon comprend un gène de résistance à l'érythromycine et la lincomycine. La combinaison de l'érythromycine et la lincomycine permet de diminuer avantageusement l'apparition de faux positifs, c'est-à-dire de cellules qui se développent sur le milieu sélectif, mais qui n'ont pas repris le réplicon.The replicon may include an antibiotic resistance gene. The antibiotic resistance gene may be present on the transforming DNA or another fragment of the replicon. Alternatively, the antibiotic resistance gene may be present on another replicon. Such an antibiotic resistance gene makes it possible to select Sporolactobacillus cells which have taken the replicon from the majority of the non-transformed cells. In some embodiments of the present method, the replicon comprises a resistance gene for one or more of the following antibiotics: chloramphenicol, kanamycin, erythromycin and lincomycin. In preferred embodiments, the replicon comprises a chloramphenicol resistance gene. In addition, in the preferred embodiments, the replicon comprises an erythromycin resistance gene and lincomycin. The combination of erythromycin and lincomycin advantageously decreases the appearance of false positives, that is to say cells that develop on the selective medium, but have not returned to the replicon.
Dans certains modes de réalisation de la présente méthode, le milieu sélectif comprend le milieu de culture, tel que défini ici et un ou plusieurs antibiotiques parmi le chloramphénicol, la kanamycine, l’érythromycine et la lincomycine. Dans les modes de réalisation préférés, le milieu sélectif se compose de chloramphénicol. En outre dans les modes de réalisation préférentiels, le milieu sélectif comprend l'érythromycine et la lincomycine. Le milieu sélectif peut comporter un ou plusieurs antibiotiques tels que chloramphénicol, kanamycine, l'érythromycine et la lincomycine à des concentrations suffisantes pour tuer ou nuire à la croissance des cellules de Sporolactobacilles qui n'ont pas repris le réplicon. En général, le chloramphénicol peut être inclus dans le milieu de culture à une concentration variant de 0,1 à 100 pg/ml, préférentiellement de 5 à 25 pg/ml, par exemple, à environ 20, 15, 12.5, 10, 7,5 ou 5 pg / ml. En règle générale, la kanamycine peut être inclue dans le milieu de culture à une concentration variant de 0,1 à 100 pg/ml, par exemple entre 1 et 50 pg/ml, par exemple, à environ 45, 40, 35, 30 ou 25 pg/ml, ou environ 20 pg/ml ou moins, par exemple, à environ 15, 10 ou 7.5 pg/ml. En outre, l'érythromycine peut être inclue dans le milieu de culture à une concentration variant de 0,1 à 100 pg/ml, par exemple allant de 1 à 50 pg/ml, par exemple, à environ 45, 40, 35, 30 ou 25 pg/ml, ou environ 20 pg/ml ou moins, par exemple, à environ 15, 12.5, 10, 7.5, 5 ou 2.5 pg/ml. La lincomycine peut être inclue dans le milieu de culture à une concentration variant de 0,1 à 100 pg/ml, par exemple allant de 5 à 50 pg/ml, par exemple, à environ 45, 40, 35, 30 ou 25 pg/ml, ou environ 20 pg/ml ou moins, par exemple, à environ 12.5, 15, 10, 7.5 ou 5 pg/ml. en règle générale, l'érythromycine peut être inclus dans le milieu de culture à une concentration variant de 0,1 à 100 pg/ml, par exemple entre 1 et 50 pg/ml, par exemple à environ 30, 20, 10 ou 5 pg/ml et la lincomycine peut être inclus dans le milieu de culture à une concentration variant de 0,1 à 100 pg/ml, par exemple allant de 5 à 50 pg/ml, par exemple, à environ 20, 12.5 ou 10 pg / ml. Les dites valeurs se réfèrent aux concentrations d'antibiotiques respectifs après leur introduction dans les milieux de culture.In some embodiments of the present method, the selective medium comprises the culture medium as defined herein and one or more antibiotics among chloramphenicol, kanamycin, erythromycin and lincomycin. In preferred embodiments, the selective medium is chloramphenicol. In addition, in preferred embodiments, the selective medium comprises erythromycin and lincomycin. The selective medium may include one or more antibiotics such as chloramphenicol, kanamycin, erythromycin and lincomycin at concentrations sufficient to kill or impair the growth of Sporolactobacillus cells that have not resumed replicon. In general, chloramphenicol may be included in the culture medium at a concentration ranging from 0.1 to 100 μg / ml, preferably from 5 to 25 μg / ml, for example, at about 20, 15, 12.5, 10, 7 , 5 or 5 μg / ml. As a general rule, kanamycin may be included in the culture medium at a concentration ranging from 0.1 to 100 μg / ml, for example between 1 and 50 μg / ml, for example, at approximately 45, 40, 35, 30 or 25 μg / ml, or about 20 μg / ml or less, for example, at about 15, 10 or 7.5 μg / ml. In addition, the erythromycin may be included in the culture medium at a concentration ranging from 0.1 to 100 μg / ml, for example ranging from 1 to 50 μg / ml, for example, at approximately 45, 40, 35, 30 or 25 μg / ml, or about 20 μg / ml or less, for example, at about 15, 12.5, 10, 7.5, 5 or 2.5 μg / ml. Lincomycin may be included in the culture medium at a concentration ranging from 0.1 to 100 μg / ml, for example from 5 to 50 μg / ml, for example, at approximately 45, 40, 35, 30 or 25 μg. / ml, or about 20 μg / ml or less, for example, at about 12.5, 15, 10, 7.5 or 5 μg / ml. as a general rule, erythromycin can be included in the culture medium at a concentration ranging from 0.1 to 100 μg / ml, for example between 1 and 50 μg / ml, for example at approximately 30, 20, 10 or 5 pg / ml and lincomycin can be included in the culture medium at a concentration ranging from 0.1 to 100 μg / ml, for example ranging from 5 to 50 μg / ml, for example, at approximately 20, 12.5 or 10 μg / ml. / ml. These values refer to the respective antibiotic concentrations after their introduction into the culture media.
Certains modes de réalisations fournissent les méthodes décrites ici dans lesquelles les espèces de Sporolactobacilles peuvent être une souche de Sporolactobacilles ayant au moins 95 % identité avec la séquence d'ARN 16 s telle qu'elle figure dans SEQ ID № 1. Par exemple, dans les méthodes appliquant les principes de la présente invention, les espèces de Sporolactobacilles pourront être une souche de Sporolactobacilles ayant au moins 96 %, au moins 97 %, au moins 98 %, au moins 99 %, au moins 99,5 %, au moins 99,9 % d'identité avec la séquence d'ARN 16 s telle qu'elle figure dans SEQ ID № 1.Some embodiments provide the methods described herein wherein the Sporolactobacillus species may be a strain of Sporolactobacillus having at least 95% identity with the 16S RNA sequence as set forth in SEQ ID No. 1. For example, in methods applying the principles of the present invention, the Sporolactobacillus species may be a strain of Sporolactobacillus having at least 96%, at least 97%, at least 98%, at least 99%, at least 99.5%, at least 99.9% identity with the 16S RNA sequence as shown in SEQ ID No. 1.
Les termes « ARN 16 s », « ARN ribosomique 16 s » ou « l'ARNr 16 s » peuvent être utilisés indifféremment et faire référence à un composant de la petite sous-unité 30 s des ribosomes procaryotes. Généralement, les séquences d'ARN 16 s peuvent être utilisées dans la construction des phylogénies. Un arbre phylogénétique comparant les séquences d'ARN 16 s d'espèces de Sporolactobacilles est représenté dans la Figure 1.The terms "16S RNA", "16S ribosomal RNA" or "16S rRNA" can be used interchangeably and refer to a component of the small subunit of prokaryotic ribosomes. Generally, 16S RNA sequences can be used in the construction of phylogenies. A phylogenetic tree comparing 16S RNA sequences of Sporolactobacillus species is shown in Figure 1.
Dans certains modes de réalisation, le réplicon thermosensible peut déprendre de la protéine RepB, d’un fragment fonctionnel ou d’une variante de celle-ci pour réaliser la réplication thermosensible. Dans certains autres modes de réalisation, le réplicon thermosensible peut contenir une séquence d'ADN codant pour un polypeptide ayant une fonctionnalité de réplication thermosensibles tels que RepB. L’origine de réplication prise en exemple RepB ou la protéine initiatrice RepB est une protéine d'initiation de la réplication en cercle roulant (ou cerlce tounant). Le RepB pris en exemple a été décrit comme provenant du plasmide ρΑΜαΙΔΙ qui n'est pas capable de se répliquer indépendamment chez Enterococcus faecalis, mais est capable de se répliquer chez Bacillus subtilis (Francia and Clewell, 2002, J. Bacteriol., 184(18), 5187-93; Perkins and Youngman, 1983, J. Bacteriol. 155(2): 607-15).In some embodiments, the heat-sensitive replicon may release from the RepB protein, a functional fragment, or a variant thereof to effect thermosensitive replication. In certain other embodiments, the heat-sensitive replicon may contain a DNA sequence encoding a polypeptide having a heat-sensitive replication functionality such as RepB. The origin of replication exemplified by RepB or the initiator protein RepB is a rolling circle replication initiation protein (or tounant). The exemplary RepB has been described as originating from the plasmid ρΑΜαΙΔΙ which is not capable of replicating independently in Enterococcus faecalis, but is capable of replicating in Bacillus subtilis (Francia and Clewell, 2002, J. Bacteriol., 184 ( 18), 5187-93, Perkins and Youngman, 1983, J. Bacteriol 155 (2): 607-15).
Le RepB pris en exemple comprend, sans s'y limiter, un RepB ayant la séquence primaire des acides aminés comme annoté sous les numéros d'accession Q7B6N7 ou C7WLN5 dans Uniprot/Swissprot (http://www.uniprot.org/uniprot/). La séquence protéique du RepB pris en exemple peut être aussi telle qu’annotée selon NCBI Genbank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/) au numéro d'accession NP 863351.1. La séquence protéique du RepB pris en exemple peut également être telle qu’annotée sous EMBL-Banque (http://www.ebi.ac.uk/ena/data/view/) EMBL-CDS AAN03827.1.The exemplary RepB includes, but is not limited to, a RepB having the primary amino acid sequence as annotated under accession numbers Q7B6N7 or C7WLN5 in Uniprot / Swissprot (http://www.uniprot.org/uniprot/ ). The exemplary RepB protein sequence may also be as annotated according to NCBI Genbank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/) accession number NP 863351.1. The exemplary RepB protein sequence can also be as annotated under EMBL-Bank (http://www.ebi.ac.uk/ena/data/view/) EMBL-CDS AAN03827.1.
La référence ci-après à toute protéine, polypeptide ou peptide en tant que RepB peut également englober des fragments de celui-ci. Le terme « fragment » de protéine, polypeptide ou peptide désigne généralement une forme tronquée en N-terminal et/ou en C-terminal de ladite protéine, polypeptide ou peptide. Sans s'y limiter, un fragment d'acides nucléiques, de protéines, de polypeptide ou de peptide peut présenter au moins 5 %, ou au moins environ 10 %, par exemple, > 20 %, > 30 % ou > 40 %, comme préférentiellement > 50 %, par exemple, > 60 %, > 70 % ou > 80 %, ou encore plus préférentiellement > 90 % ou > 95 % de la séquence nucléotidique du dit acide nucléique ou de ladite séquence d'acides aminés de cette protéine, polypeptide ou peptide.The reference hereinafter to any protein, polypeptide or peptide as RepB may also include fragments thereof. The term "fragment" of protein, polypeptide or peptide generally refers to an N-terminal and / or C-terminal truncated form of said protein, polypeptide or peptide. Without limitation, a nucleic acid, protein, polypeptide or peptide fragment may have at least 5%, or at least about 10%, for example,> 20%,> 30% or> 40%, as preferentially> 50%, for example,> 60%,> 70% or> 80%, or even more preferentially> 90% or> 95% of the nucleotide sequence of said nucleic acid or of said amino acid sequence of this protein, polypeptide or peptide.
La référence ci-après à toute protéine, polypeptide ou peptide en tant que RepB peut également englober ses variantes. Le terme « variante » d'acides nucléiques, protéines, polypeptide ou peptide désigne la séquence d'acide nucléique, polypeptides, protéines ou de peptides (c'est-à-dire, la séquence de nucléotides ou la séquence d'acides aminés, respectivement) qui est sensiblement identique (c'est-à-dire, en grande partie mais pas totalement identique) à la séquence des dits acides nucléiques, protéines ou polypeptide définis, par exemple, ayant environ au moins 80 % identique ou au moins environ 85 % identique, par exemple, préférentiellement, au moins 90 % identique, préférentiellement à 91 %, 92 % identique, plus préférentiellement au moins environ 93 % identiques, par exemple, au moins 94 % identique, encore plus préférentiellement au moins environ 95 % identique, par exemple, au moins 96 % identique, encore plus préférentiellement au moins environ 97 % identique, par exemple, au moins identique à 98 % et plus préférentiellement au moins 99 % identique. De préférence, une variante peut afficher ces degrés d'identité aux acides nucléiques, protéines, polypeptides ou peptides définis, lorsque la séquence entière des acides nucléiques, protéines, polypeptides ou peptides définis est analysée par alignement de séquences (p. ex., identité globale de la séquence). Sont aussi inclus parmi les fragments et les variants desdits acides nucléiques, protéines, polypeptides ou peptides, les produits de fusion des dits acides nucléiques, protéines, polypeptides ou peptides avec un autre acide nucléique, protéine, polypeptide ou peptide, généralement sans lien avec les dits acide nucléique, protéine, polypeptide ou peptide. L’identité de séquence peut être déterminée en utilisant des algorithmes appropriés pour effectuer des alignements de séquences.. Par exemple, mais sans s’y limiter, les algorithmes qui peuvent être utilisés incluent ceux qui sont basés sur l’outil de recherche d’alignement basiques locals (Basic Local Alignment Search Tool = BLAST) initialement décrit par Altschul et al., 1990 (J Mol Biol 215 : 403-10), tel que l'algorithme "Blast 2 séquences" décrite par Tatusova et Madden 1999 (FEMS Microbiol Lett 174: 247-250), par exemple en utilisant les paramètres par défaut publiées ou autres paramètres appropriés (tels que, par exemple, pour l'algorithme BLASTN : coût pour ouvrir une brèche = 5, coût pour étendre un écart = 2, la pénalité pour une incompatibilité = -2, récompense pour un match = 1, x_dropoff d'écart = 50, valeur attendue = 10.0, taille de mot = 28 ; ou pour le BLASTP algorithme : matrice = Blosum62, coût pour ouvrir une brèche =11, coût d'étendre un écart = 1, valeur attendue = 10.0, taille de mot = 3).The reference hereinafter to any protein, polypeptide or peptide as RepB may also encompass its variants. The term "variant" of nucleic acids, proteins, polypeptide or peptide refers to the nucleic acid sequence, polypeptides, proteins or peptides (i.e., the nucleotide sequence or amino acid sequence, respectively) which is substantially identical (i.e., largely but not totally identical) to the sequence of said defined nucleic acids, proteins or polypeptide, for example, having at least about 80% identical or at least about 85% identical, for example, preferably at least 90% identical, preferably at 91%, 92% identical, more preferably at least about 93% identical, for example at least 94% identical, even more preferably at least about 95% identical, for example, at least 96% identical, even more preferably at least about 97% identical, for example, at least identical to 98% and more preferably at least 99% identical. Preferably, a variant can display these degrees of identity to the defined nucleic acids, proteins, polypeptides or peptides, when the entire sequence of the defined nucleic acids, proteins, polypeptides or peptides is analyzed by sequence alignment (e.g., identity overall sequence). Also included among the fragments and variants of said nucleic acids, proteins, polypeptides or peptides, the fusion products of said nucleic acids, proteins, polypeptides or peptides with another nucleic acid, protein, polypeptide or peptide, generally unrelated to the so-called nucleic acid, protein, polypeptide or peptide. Sequence identity can be determined using appropriate algorithms to perform sequence alignments. For example, but not limited to, the algorithms that can be used include those that are based on the search tool. Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) initially described by Altschul et al., 1990 (J Mol Biol 215: 403-10), such as the "Blast 2 Sequence" algorithm described by Tatusova and Madden 1999 (FEMS Microbiol Lett 174: 247-250), for example using the published default parameters or other suitable parameters (such as, for example, for the BLASTN algorithm: cost to open a gap = 5, cost to extend a gap = 2 , the penalty for an incompatibility = -2, reward for a match = 1, deviation x_dropoff = 50, expected value = 10.0, word size = 28, or for the BLASTP algorithm: matrix = Blosum62, cost to open a breach = 11, cost of 'extend gap = 1, expected value = 10.0, word size = 3).
Le degré d'identité entre deux séquences d'acides aminés correspond au pourcentage d'acides aminés identiques entre ces deux séquences. Le degré d'identité est déterminé en utilisant l'algorithme BLAST qui est décrite dans Altschul, et al., 1990 (J. Mol. Biol. 215: 403-10). Le logiciel qui permet de réaliser des analyses de BLAST est disponible en accès libre sur le site Web du Centre National d'information sur la biotechnologie (National Centre for Biotechnology information : http://www.ncbi.nlm.nih.gov/). Les paramètres W, T et X de l'algorithme BLAST déterminent la sensibilité et la vitesse de l'alignement. Le programme BLAST utilisé par défaut possède les paramètres suivants: « Longueur de Mot » (W) égal à 11, matrice BLOSUM62 (voir Henikoff & Henikoff, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:10915 (1989)) alignement (B) de 50, attente (E) de 10, M = 5, N = 4 et une comparaison sur les deux brins.The degree of identity between two amino acid sequences corresponds to the percentage of identical amino acids between these two sequences. The degree of identity is determined using the BLAST algorithm which is described in Altschul, et al., 1990 (J. Mol Biol 215: 403-10). The BLAST analysis software is available for free access on the National Biotechnology Information Center Web site (National Center for Biotechnology Information: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/) . The parameters W, T and X of the BLAST algorithm determine the sensitivity and speed of the alignment. The default BLAST program has the following parameters: "Word Length" (W) equal to 11, matrix BLOSUM62 (see Henikoff & Henikoff, Proc Natl Acad Sci USA 89: 10915 (1989)) alignment ( B) of 50, expectation (E) of 10, M = 5, N = 4 and a comparison on both strands.
Une variante de polypeptide, protéine ou peptide peut être un homologue (p. ex., orthologue ou paralogue) du dit polypeptide, protéine ou un peptide. Dans le présent document, le terme « homologie » désigne généralement une similarité structurelle entre deux macromolécules, particulièrement entre deux protéines ou polypeptides, de taxons identiques ou différents, dans laquelle ladite similitude est due à une ascendance partagée. Là où la présente spécification se réfère à ou englobe des fragments ou des variantes de polypeptides, protéines ou des peptides, cette préférence dénote des variantes et/ou des fragments qui sont « fonctionnels », c'est-à-dire qui retiennent au moins partiellement l'activité biologique ou la fonctionnalité prévue des protéines, peptides ou polypeptides respectifs. Par exemple et de manière non limitative, un fragment fonctionnel et/ou un variant fonctionnel de RepB doit conserver au moins en partie de l'activité biologique de RepB. Préférentiellement, un fragment fonctionnel et/ou un variante fonctionnel peut garder au moins environ 20 %, par exemple, au moins 30 %, ou au moins environ 40 % ou au moins environ 50 %, par exemple, au moins 60 %, plus préférentiellement au moins environ 70 %, par exemple, au moins 80 %, encore plus préférentiellement au moins environ 85 %, encore plus préférentiellement au moins environ 90 % et encore plus préférentiellement au moins environ 95 % ou même environ 100 % ou plus de l'activité biologique envisagée ou des fonctionnalités par rapport à la protéine, polypeptide ou peptide correspondant.An alternative polypeptide, protein or peptide may be a homolog (e.g., orthologue or paralogue) of said polypeptide, protein or peptide. In the present document, the term "homology" generally refers to a structural similarity between two macromolecules, particularly between two proteins or polypeptides, of identical or different taxa, wherein said similarity is due to shared ancestry. Where the present specification refers to or encompasses fragments or variants of polypeptides, proteins or peptides, this preference denotes variants and / or fragments that are "functional", i.e., that retain at least partially the biological activity or the intended functionality of the respective proteins, peptides or polypeptides. For example and without limitation, a functional fragment and / or a functional variant of RepB must retain at least part of the biological activity of RepB. Preferably, a functional fragment and / or a functional variant may retain at least about 20%, for example at least 30%, or at least about 40% or at least about 50%, for example, at least 60%, more preferably at least about 70%, for example, at least 80%, even more preferably at least about 85%, still more preferably at least about 90% and even more preferably at least about 95% or even about 100% or more of the contemplated biological activity or functionalities relative to the corresponding protein, polypeptide or peptide.
Dans certains modes de réalisation, la mise en culture à la température non permissive pour la réplication peut permettre à l'ADN d’être introduit dans le chromosome des Sporolactobacilles. L'ADN peut être introduit dans le chromosome des Sporolactobacilles par recombinaison non homologue ou par recombinaison homologue. Le terme « recombinaison homologue » désigne généralement un type de recombinaison génétique dans lequel des séquences de nucléotides sont échangées entre deux molécules identiques, similaires ou homologues d'ADN. Le terme « recombinaison non homologue » désigne généralement un type de recombinaison génétique entre des molécules d'ADN qui ne contiennent aucune homologie de séquence. Le terme recombinaison non homologue peut englober la recombinaison ectopique. La recombinaison homologue peut être préférable, car dans une situation de recombinaison homologue, il est possible de savoir où se déroulera la recombinaison. La recombinaison homologue peut également être préférée, car la recombinaison permet de supprimer une fonctionnalité, ou d’ajouter et de supprimer une fonctionnalité en même temps.In some embodiments, non-permissive temperature culture for replication may allow DNA to be introduced into the Sporolactobacillus chromosome. DNA can be introduced into the Sporolactobacillus chromosome by non-homologous recombination or homologous recombination. The term "homologous recombination" generally refers to a type of genetic recombination in which nucleotide sequences are exchanged between two identical, similar or homologous DNA molecules. The term "non-homologous recombination" generally refers to a type of genetic recombination between DNA molecules that do not contain any sequence homology. The term non-homologous recombination may include ectopic recombination. Homologous recombination may be preferable because in a homologous recombination situation it is possible to know where the recombination will take place. Homologous recombination may also be preferred because recombination allows the removal of functionality, or the addition and deletion of functionality at the same time.
Dans certains modes de réalisation, lorsque la recombinaison homologue est souhaitée, l’ADN transformant comprend également une séquence d'ADN qui est homologue à une séquence cible présente dans le génome de la souche de Sporolactobacilles qui doit être génétiquement modifiée. L'homme du métier comprendra qu'il n'est pas nécessaire d'avoir 100 % identité afin d'obtenir la recombinaison homologue. Un pourcentage d’identité entre les acides nucléiques des séquences telles que l'ADN ou des séquences d'ARN d'environ 90 % sera suffisants. Par exemple, les séquences d'acides nucléiques peuvent être identique à au moins 91 %, par exemple identique à au moins 92 %, préférentiellement identique à au moins environ 93 %, par exemple identique à au moins 94 % , plus préférentiellement identique à au moins environ 95 %, par exemple identique à au moins 96 %, encore plus préférentiellement identique à au moins environ 97 %, par exemple, au moins identique à 98 % et encore plus préférentiellement identique à au moins 99 %. Dans certains modes de réalisation, l'ADN transformant est entouré de deux séquences homologues qui sont toutes deux d'une longueur suffisante pour permettre la recombinaison homologue. Cette longueur doit être au moins approximativement 200bp, par exemple, elle peut varier entre 200bp et 1500Pb, préférentiellement entre 200bp et lOOObp.In some embodiments, where homologous recombination is desired, the transforming DNA also includes a DNA sequence that is homologous to a target sequence present in the genome of the Sporolactobacillus strain that is to be genetically modified. Those skilled in the art will understand that it is not necessary to have 100% identity in order to obtain homologous recombination. A percentage identity between the nucleic acids of sequences such as DNA or RNA sequences of about 90% will be sufficient. For example, the nucleic acid sequences may be at least 91% identical, for example at least 92% identical, preferably at least about 93% identical, for example at least 94% identical, more preferably at least at least about 95%, for example at least 96% identical, more preferably at least about 97% identical, for example at least 98% identical and even more preferably at least 99% identical. In some embodiments, the transforming DNA is surrounded by two homologous sequences which are both of sufficient length to allow homologous recombination. This length must be at least approximately 200bp, for example, it may vary between 200bp and 1500Pb, preferably between 200bp and 1000bp.
Dans certains modes de réalisation, l'ADN peut comporter un ou plusieurs gènes ou séquences codants pour un ou plusieurs polypeptides. Les gènes codants peuvent être utilisés avec les séquences de régulation qui sont fonctionnelles dans les cellules, par exemple leur séquences promotrices. Les séquences de régulation peuvent être des séquences qui sont nativement associés avec les séquences codantes, ou peuvent être des séquences homologues de celles-ci. Le gène codant peut être fusioné à toute séquence promotrice ou régulatrice fonctionnelle chez les espèces de Sporolactobacilles. Les séquences promotrices appropriées peuvent inclure les séquences présentes dans l'espèce de Sporolactobacilles, des promoteurs hybrides provenant de différents promoteurs indigènes des espèces de Sporolactobacilles ou des promoteurs artificiels.In some embodiments, the DNA may include one or more genes or sequences encoding one or more polypeptides. The coding genes can be used with regulatory sequences that are functional in cells, for example their promoter sequences. The regulatory sequences may be sequences that are natively associated with the coding sequences, or may be homologous sequences thereof. The coding gene may be fused to any functional promoter or regulatory sequence in Sporolactobacillus species. Suitable promoter sequences may include the sequences present in the species of Sporolactobacilli, hybrid promoters from different native promoters of Sporolactobacillus species or artificial promoters.
Dans les méthodes d'application des principes de la présente invention, l'ADN peut coder une ou plusieurs fonctionnalités souhaitées. L'ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences codant pour un ou plusieurs polypeptides capables de convertir métaboliquement ou de dégrader un substrat en glucose, en fructose ou en pyruvate. Par exemple, l'ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences codant pour un ou plusieurs polypeptides choisis dans le groupe comprenant la glucoamylase, cellulase, fructosan degradases, hemicellulase, exoglucanases, D-cellodextranases, cellobiohydrolases, a-amylase, a-glucosidase, pullulanase, pullulanase helper, glucan 1,4-a-glucosidase, glucose kinase, sucrose phosphorylase, glucokinase, endoglucanase, β-glucosidase, cellobiose phosphorolase, endochitinase, chitodextrinase, endochitinase, exochitinase, N-acetylglucosaminidase, fructose-6P-transaminase, N-acetylglucoasmine deacetylase, β-1,3(4)- endoglucanase, P-l,3-endoglucanase, p-l,6-glucosidase, P-l,3-exoglucanase, mannanase, mannosidase, pectate lyase, rhamnogalacturon lyase, rhamnogalacturon hydorlase, exopectate lyase, endoxylanase, xylosidase, a-galactosidase, a-glucoronidase, β-glucoronidase, arabinofuranosidase, arabitan endo 1,5-a arabinosidase, arabinogalactan endo 1,4-p-galactosidase, acetoxylan esterase, β-galactosidase, carboxyl esterase, endocellulase, exocellulases, processive endocellulases, cellobiohydorlases, β-xylosidases, β-D-mannanases, β-D-mannosidases, endopolygalacturonases, exopolygalacturonases, rhamnogalacturonan hydrolases, pectin lyases, pectate lyases, rhamnogalacturonan lyases, polygalacturonases, exoplygalacturonases, rhamnogalacturonases, endoxylogalacturonan hydrolases, a-D-xylosidases, arabinofuranosidases, arabinoxylan, arabinofuranohydrolases, endoarabinases, exoarabinases, inulinase, exoinulinase, endoinulinase, dextransucrase, sucrose:l,6-a-D-glucan-6-a-D-glucosyltransferase, altemansucrase, sucrose: 1,6(1,3)-a-D-glucan-6(3)-a-D-glucosyltransferase, mutan-(sucrose: 1,3-a-D-glucan-3-a-D-glucosyltransferase), reuteransucrase, sucrose: 1,4(6)-a-D-glucan-4(6)-a-D-glucosyltransferase, destransucrase, inulosucrase, sucrose:2,1 -β-D-fructan-1 -β-D-fructosyltransferase, glucosyltransferase, fructosyltransferase, glycoside hydrolase, levansucrases. Par exemple, la l'ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences codant pour un ou plusieurs polypeptides choisis dans le groupe comprenant les invertases, ilulinases, levansucrases et fructosanes degradases. L'ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences codant pour un ou plusieurs polypeptides ayant la capacité de dégradation de xylose. Par exemple, l'ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences codant pour le xylose isomérase et/ou la xylulokinase, préférentiellement des xyloses isomérases et/ou xylulokinase résistantes à la chaleur. Une représentation schématique de la conversion métabolique du D-xylose en pyruvate est illustrée à la Figure 2. L’ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences codant pour un ou plusieurs polypeptides ayant la capacité de dégradation de l'amidon ou de ses dérivés partiellement hydrolysées. L’amidon est constitué de l'amylose, c'est-à-dire, un polymère de D-glucose avec des liaisons alpha-1, 4 et de l'amylopectine, c'est-à-dire, un polymère de glucose avec les liaisons alpha-1, 4 et des chaînes latérales d'alpha-1, 6. La dégradation complète de l'amidon exige l'action concertée de plusieurs enzymes : l’alpha-amylase (rupture des liaisons de l'alpha-1, 4), la pullulanase (rupture des liaisons de l'alpha-1, 6) et la glucoamylase (exoglucosidase de maltodextrines de faible poids moléculaire avec une activité maltase). Par conséquent, l'ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences codant pour un ou plusieurs polypeptides choisis dans le groupe comprenant glucoamylase, cellulase et pululanase. Par exemple, l'ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences codant une ou plusieurs enzymes hydrolytiques de type glucoamylase, de préférence, une enzymes hydrolytiques de type glucoamylase résistante à la chaleur. Par exemple, l’ADN transformant peut comporter une séquence codant pour la glucoamylase du Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum DSM571/LMG2811 (Ganghofner et al., 1998, Biosci. Biotechnol. Biochem., 62(2): 302-308; Ducki et al., 1998, J. Gen. Appl. Microbiol., 44(5): 327-335). Cette exoglucosidase présente une activité maximale sur le maltoheptaose (100 %), mais dégrade aussi les substrats suivants : amidon total (79 %), amylose (88 %), pullulane (5 %), maltotetraose (85 %), maltotriose (20 %), isomaltose (2 %) et le maltose (8 %). Une représentation schématique de la conversion métabolique de l'amylose ou de l'amylopectine en pyruvate est illustrée à la Figure 3. L’ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences codant pour un ou plusieurs polypeptides capables de produire au moins un composé à partir de glucose, de fructose ou de pyruvate.In methods of applying the principles of the present invention, the DNA may encode one or more desired functionalities. The transforming DNA may comprise one or more sequences encoding one or more polypeptides capable of metabolically converting or degrading a substrate to glucose, fructose or pyruvate. For example, the transforming DNA may comprise one or more sequences encoding one or more polypeptides selected from the group consisting of glucoamylase, cellulase, fructosan degradases, hemicellulase, exoglucanases, D-cellodextranases, cellobiohydrolases, α-amylase, α-glucosidase, pullulanase, pullulanase helper, glucan 1,4-α-glucosidase, glucose kinase, sucrose phosphorylase, glucokinase, endoglucanase, β-glucosidase, cellobiose phosphorolase, endochitinase, chitodextrinase, endochitinase, exochitinase, N-acetylglucosaminidase, fructose-6P-transaminase, N -acetylglucoasmine deacetylase, β-1,3 (4) -endoglucanase, P1, 3-endoglucanase, pI, 6-glucosidase, P1, 3-exoglucanase, mannanase, mannosidase, pectate lyase, rhamnogalacturon lyase, rhamnogalacturon hydrolase, exopectate lyase, endoxylanase , xylosidase, α-galactosidase, α-glucoronidase, β-glucoronidase, arabinofuranosidase, arabitan endo 1,5-a arabinosidase, arabinogalactan endo 1,4-β-galactosidase, acetoxylan esterase, β-galactosidase, carboxyl esterase, endocellulase, exocellulases, processive endocellulases, cellobiohydorases, β-xylosidases, β-D-mannanases, β-D-mannosidases, endopolygalacturonases, exopolygalacturonases, rhamnogalacturonan hydrolases, pectin lyases, pectate lyases, rhamnogalacturonan lyases, polygalacturonases, exoplygalacturonases, rhamnogalacturonases, endoxylogalacturonan hydrolases, αD-xylosidases, arabinofuranosidases, arabinoxylan, arabinofuranohydrolases, endoarabinases, exoarabinases, inulinase, exoinulinase, endoinulinase, dextransucrase, sucrose: 1,6-α-D-glucan-6-α-glucosyltransferase, altemansucrase, sucrose: 1 , 6 (1,3) -α-D-glucan-6 (3) -α-D-glucosyltransferase, mutan- (sucrose: 1,3-α-D-glucan-3-α-D-glucosyltransferase), reuteransucrase, sucrose: 1.4 (6 ) -α-D-glucan-4 (6) -α-D-glucosyltransferase, destransucrase, inulosucrase, sucrose: 2,1-beta-D-fructan-1-β-D-fructosyltransferase, glucosyltransferase, fructosyltransferase, glycoside hydrolase, levansucrases. For example, the transforming DNA may comprise one or more sequences encoding one or more polypeptides selected from the group consisting of invertases, ilulinases, levansucrases and fructosane degradases. The transforming DNA may comprise one or more sequences encoding one or more polypeptides having the xylose degradation capability. For example, the transforming DNA may comprise one or more sequences coding for xylose isomerase and / or xylulokinase, preferably xylose isomerases and / or xylulokinase, which are resistant to heat. A schematic representation of the metabolic conversion of D-xylose to pyruvate is illustrated in FIG. 2. The transforming DNA may comprise one or more sequences coding for one or more polypeptides having the ability to degrade starch or its derivatives partially. hydrolyzed. Starch consists of amylose, i.e., a D-glucose polymer with alpha-1,4 bonds and amylopectin, i.e., a glucose polymer with alpha-1, 4 and alpha-1, 6 side chains. Complete starch degradation requires the concerted action of several enzymes: alpha-amylase (disruption of alpha-1 1, 4), pullulanase (breakdown of alpha-1, 6 bonds) and glucoamylase (low molecular weight maltodextrin exoglucosidase with maltase activity). Therefore, the transforming DNA may comprise one or more sequences encoding one or more polypeptides selected from the group consisting of glucoamylase, cellulase and pululanase. For example, the transforming DNA may comprise one or more sequences encoding one or more glucoamylase-type hydrolytic enzymes, preferably a heat-resistant glucoamylase-type hydrolytic enzymes. For example, the transforming DNA may comprise a sequence coding for the glucoamylase of Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum DSM571 / LMG2811 (Ganghofner et al., 1998, Biosci Biotechnol Biochem., 62 (2): 302-308, Ducki et al. 1998, J. Gen. Appl Microbiol., 44 (5): 327-335). This exoglucosidase has a maximum activity on maltoheptaose (100%), but also degrades the following substrates: total starch (79%), amylose (88%), pullulan (5%), maltotetraose (85%), maltotriose (20% ), isomaltose (2%) and maltose (8%). A schematic representation of the metabolic conversion of amylose or amylopectin to pyruvate is illustrated in FIG. 3. The transforming DNA may comprise one or more sequences coding for one or more polypeptides capable of producing at least one compound from glucose, fructose or pyruvate.
La syntaxe « polypeptide capable de produire un composé », tels qu'utilisés ci-après, peut englober des polypeptides qui peuvent produire ledit composé ou polypeptide impliqué dans la production du dit composé, c'est-à-dire, en produisant un composé intermédiaire dans la voie métabolique pour la production de ce composé. L’ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences codant pour un ou plusieurs polypeptides capables de produire des composés métaboliques primaires, secondaires ou tertiaires provenant de la glycolyse ou du cycle de Krebs (cycle de l’acide citrique). L’ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences codant pour un ou plusieurs polypeptides capables de produire au moins un composé choisi dans le groupe composé de l'acide lactique, acide lactique-L, acide lactique-D, acétolactate, diacétyle, acétoïne, 2,3-butènediol, 1, 2-propanediol, acétate, formate, acétaldéhyde, éthanol, L-alanine, l'oxaloacétate, S-malate, succinate, fumarate, 2- oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, acide succinique, acide 3- hydroxypropanoic, acide glucarique, glycérol, 1, 3-propanediol, xylitol, manitol, acide fumarique, acide aspartique, acide glutamique, acide itaconinc, acide dicarboxylique 2,5-furan, acide lévulinique, 3-hydroxybutyrolactone, sorbitol, acide glucoruonic, xylulose, a-cétoglutarate, glutamate, succinyl-CoA, malate, acide oxalique, acide acrylique, acide 3-hydroxypropanoïque, butyrique, acide malique, acide adipique, acide ascorbique, acide glutarique, acide gluconique, 1,4-diaminobutane, succindiamide, 1, 4-butanediol, n-butanol, isobutanol, succinonitrile, diméthylsuccinate, N-méthyl-pyrrolidone, γ-butyrolactone, 2-pyrrolidone, tertrahydorfuran, glucose-6-phosphate, phosphoénolpyruvate, pyruvate, menaquinol, ubiquinol, 1, 4-dicarboxylique, phosphate d'acétyle, acétyl-CoA, cis-aconitate, acétaldéhyde, 2-oxaloglutarate, acide poly lactique (Poly Lactic Acid = PLA), lactyl-CoA, inuline, inulotriose, inulotetraose, inulopentaose, bioéthanol, inulooligosaccharides, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Méthionine,The "polypeptide capable of producing a compound" syntax, as used hereinafter, may include polypeptides that can produce said compound or polypeptide involved in the production of said compound, i.e., producing a compound intermediate in the metabolic pathway for the production of this compound. The transforming DNA may comprise one or more sequences encoding one or more polypeptides capable of producing primary, secondary or tertiary metabolic compounds derived from glycolysis or the Krebs cycle (citric acid cycle). The transforming DNA may comprise one or more sequences encoding one or more polypeptides capable of producing at least one compound selected from the group consisting of lactic acid, lactic acid-L, lactic acid-D, acetolactate, diacetyl, acetoin, 2,3-butenediol, 1,2-propanediol, acetate, formate, acetaldehyde, ethanol, L-alanine, oxaloacetate, S-malate, succinate, fumarate, 2-oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, succinic acid , 3-hydroxypropanoic acid, glucaric acid, glycerol, 1,3-propanediol, xylitol, manitol, fumaric acid, aspartic acid, glutamic acid, itaconinc acid, 2,5-furan dicarboxylic acid, levulinic acid, 3-hydroxybutyrolactone, sorbitol, glucuronic acid, xylulose, α-ketoglutarate, glutamate, succinyl-CoA, malate, oxalic acid, acrylic acid, 3-hydroxypropanoic acid, butyric acid, malic acid, adipic acid, ascorbic acid, glutaric acid, gluconic acid, 1,4-diaminobutane , succindiamide, 1,4-butanediol, n-butanol, isobutanol, succinonitrile, dimethylsuccinate, N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone, 2-pyrrolidone, tertrahydorfuran, glucose-6-phosphate, phosphoenolpyruvate, pyruvate, menaquinol, ubiquinol, 1 , 4-dicarboxylic acid, acetyl phosphate, acetyl-CoA, cis-aconitate, acetaldehyde, 2-oxaloglutarate, poly lactic acid (Poly Lactic Acid = PLA), lactyl-CoA, inulin, inulotriose, inulotetraose, inulopentaose, bioethanol, inulooligosaccharides , Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine,
Phénylalanine, Thréonine, Tryptophane, Valine, Alanine, Arginine, Asparagine, acide aspartique, Cystéine, acide glutamique, Glutamine, Glycine, Omithine, Proline, sélénocystéine, sérine, Taurine, Tyrosine, glucose, fructose et pyruvate.Phenylalanine, Threonine, Tryptophan, Valine, Alanine, Arginine, Asparagine, Aspartic Acid, Cysteine, Glutamic Acid, Glutamine, Glycine, Omithine, Proline, Selenocysteine, Serine, Taurine, Tyrosine, Glucose, Fructose and Pyruvate.
Par exemple, l'ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences codant pour un ou plusieurs polypeptides capables de produire au moins un composé choisi dans le groupe composé d'acide lactique, acide lactique-L, acide lactique-D, acétolactate, diacétyle, acétoïne, 2, 3-butènediol, 1, 2-propanediol, acétate, formate, acétaldéhyde, éthanol, L-alanine, oxaloacétate, S-malate, succinate, fumarate, 2-oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, glucose, fructose et pyruvate. De préférence, l'ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences codant pour un ou plusieurs polypeptides capables de produire de l'acide lactique-L ou l’acide lactique-D. Une représentation schématique de la conversion métabolique du pyruvate en acide lactique est illustrée à la Figure 4.For example, the transforming DNA may comprise one or more sequences encoding one or more polypeptides capable of producing at least one compound selected from the group consisting of lactic acid, lactic acid-L, lactic acid-D, acetolactate, diacetyl, acetoin, 2,3-butenediol, 1,2-propanediol, acetate, formate, acetaldehyde, ethanol, L-alanine, oxaloacetate, S-malate, succinate, fumarate, 2-oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, glucose, fructose and pyruvate. Preferably, the transforming DNA may comprise one or more sequences coding for one or more polypeptides capable of producing lactic acid-L or lactic acid-D. A schematic representation of the metabolic conversion of pyruvate to lactic acid is shown in Figure 4.
Dans certains modes de réalisation de la présente méthode, l'ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences de D-lactate déshydrogénase 62 (D-LDH62) de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 donnée dans SEQ Ш no 2 et D-lactate déshydrogénase 65 (D-LDH65) de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831telle qu'elle figure dans SEQ Ш no 4( ?). Les chiffres dans les appellations D-LDH62 ou D-LDH65 désignent le contig sur lequel se trouvent ces gènes. Dans certains modes de réalisation, l'ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences de L-lactate déshydrogénase (LDH-L) de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ Ш no 6 et de L-2-hydroxisocaproate déshydrogénase (L-HicDH) de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ Ш no 8.In some embodiments of the present method, the transforming DNA may comprise one or more D-lactate dehydrogenase 62 (D-LDH62) sequences of the strain Sporolactobacillus LMG P-26831 given in SEQ No. 2 and D-lactate dehydrogenase. 65 (D-LDH65) of Sporolactobacillus LMG P-26831 strain as shown in SEQ ID NO: 4 (?). The numbers in the names D-LDH62 or D-LDH65 denote the contig on which these genes are found. In some embodiments, the transforming DNA may comprise one or more L-lactate dehydrogenase (LDH-L) sequences of the strain Sporolactobacillus LMG P-26831 as shown in SEQ ID No. 6 and L-2- hydroxisocaproate dehydrogenase (L-HicDH) of the strain Sporolactobacillus LMG P-26831 as it appears in SEQ No. 8.
Dans certains modes de réalisation des méthodes actuelles, l'introduction de l'ADN dans le chromosome de Sporolactobacillus peut inactiver une séquence codant pour une fonctionnalité indésirable du chromosome de Sporolactobacillus. L'inactivation de la séquence codant pour une fonctionnalité indésirable peut résulter de la perturbation de ladite séquence par l'ADN transformant. Par ailleurs, l'inactivation de la séquence codant pour une fonctionnalité indésirable peut résulter du remplacement de ladite séquence par l'ADN transformant.In some embodiments of the present methods, the introduction of DNA into the Sporolactobacillus chromosome may inactivate a sequence encoding an undesirable functionality of the Sporolactobacillus chromosome. Inactivation of the coding sequence for undesirable functionality may result from disruption of said sequence by the transforming DNA. On the other hand, the inactivation of the coding sequence for undesirable functionality may result from the replacement of said sequence by the transforming DNA.
Dans certains modes de réalisation, la fonctionnalité indésirable peut être le D-lactate déshydrogénase (LDH-D). Dans les autres modes de réalisation, la fonctionnalité indésirable peut être le L-lactate déshydrogénase (LDH-L), D-2-hydroxisocaproate déshydrogénase (D-HicDH) ou L-2-hydroxisocaproate déshydrogénase (L-HicDH). Avantageusement, ces méthodes permettent d'obtenir des espèces de Sporolactobacilles capables de produire exclusivement l'acide lactique-L ou exclusivement de l'acide lactique-D.In some embodiments, the undesirable functionality may be D-lactate dehydrogenase (LDH-D). In other embodiments, the undesirable functionality may be L-lactate dehydrogenase (LDH-L), D-2-hydroxisocaproate dehydrogenase (D-HicDH) or L-2-hydroxisocaproate dehydrogenase (L-HicDH). Advantageously, these methods make it possible to obtain species of Sporolactobacillus capable of producing exclusively lactic acid-L or exclusively lactic acid-D.
Une représentation schématique de la conversion métabolique stéréo-spécifique du pyruvate en acide lactique-L ou en acide lactique-D par la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 est montré dans les Figures 5A et 5B respectivement.A schematic representation of the stereo-specific metabolic conversion of pyruvate to lactic acid-L or lactic acid-D by Sporolactobacillus LMG strain P-26831 is shown in Figures 5A and 5B respectively.
Dans certains modes de réalisation, la fonctionnalité indésirable peut être la D-lactate déshydrogénase 62 (D-LDH62) de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ ID no 2. Dans certains autres modes de réalisation, la fonctionnalité indésirable peut être la D-lactate déshydrogénase 65 (D-LDH65) de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ ID no 4. Dans certains modes de réalisation, la fonctionnalité indésirable peut être la L-lactate déshydrogénase (LDH-L) de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ ID no 6. Dans certains autres modes de réalisation, la fonctionnalité indésirable peut être L-2-hydroxisocaproate déshydrogénase (L-HicDH) de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ ID no 8.In some embodiments, the undesirable functionality may be D-lactate dehydrogenase 62 (D-LDH62) of Sporolactobacillus LMG strain P-26831 as set forth in SEQ ID No. 2. In certain other embodiments, the functionality of undesirable may be D-lactate dehydrogenase 65 (D-LDH65) of the strain Sporolactobacillus LMG P-26831 as shown in SEQ ID No. 4. In some embodiments, the undesirable functionality may be L-lactate dehydrogenase ( LDH-L) of the strain Sporolactobacillus LMG P-26831 as shown in SEQ ID No. 6. In certain other embodiments, the undesirable functionality may be L-2-hydroxisocaproate dehydrogenase (L-HicDH) of the Sporolactobacillus strain. LMG P-26831 as it appears in SEQ ID No. 8.
Dans certains modes de réalisation des présentes méthodes, l'introduction d'ADN dans le chromosome de Sporolactobacillus peut inactiver la séquence codant pour la D-LDH62 de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ ID no 2 et l'introduction de du même ou d’un autre ADN dans le chromosome de Sporolactobacillus peut inactiver la séquence codant pour la D-LDH65 de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ Ш no 4. Dans certains autres modes de réalisation des méthodes actuelles, l'introduction de l'ADN dans le chromosome de Sporolactobacillus peut inactiver la séquence codant pour L-LDH de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ ID no 6 et l'introduction de la même ou d’une autre séquence d’ADN dans le chromosome de Sporolactobacillus peut inactiver la séquence codant pour la L-HicDH de la souche de Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ ID no 8. Ces méthodes permettent d'obtenir une souche de Sporolactobacillus LMG P-26831 capable de produire exclusivement l'acide lactique-L ou exclusivement de l'acide lactique-D.In some embodiments of the present methods, the introduction of DNA into the Sporolactobacillus chromosome may inactivate the D-LDH62 coding sequence of Sporolactobacillus LMG P-26831 strain as shown in SEQ ID No. 2 and US Pat. introduction of the same or another DNA into the chromosome of Sporolactobacillus can inactivate the coding sequence for D-LDH65 of Sporolactobacillus LMG strain P-26831 as it appears in SEQ # 4. In some other modes of In carrying out the present methods, the introduction of DNA into the Sporolactobacillus chromosome can inactivate the L-LDH coding sequence of the strain Sporolactobacillus LMG P-26831 as shown in SEQ ID No. 6 and the introduction of same or another DNA sequence in the chromosome of Sporolactobacillus can inactivate the coding sequence for L-HicDH of Sporolactobacillus strain LMG P-26831 as it appears in SEQ ID No. 8. These methods allow to obtain a strain of Sporolactobacillus LMG P-26831 capable of producing exclusively lactic acid-L or exclusively lactic acid-D.
Dans certains modes de réalisation des présentes méthodes, l'introduction de l'ADN dans le chromosome de Sporolactobacilles peut inactiver une séquence codant pour une fonctionnalité indésirable du chromosome de ces Sporolactobacilles et simultanément l'ADN peut coder pour une ou plusieurs fonctionnalités souhaitées. Avantageusement, ces méthodes permettent d'obtenir des espèces de Sporolactobacilles produisant abondamment et exclusivement de l’acide lactique-L ou de l’acide lactique-D. D’autres types de modifications génétiques pourraient également être envisagées afin de satisfaire aux autres exigences industrielles. Par exemple, l'attaque par des phages des bactéries industrielles telles que les espèces de Sporolactobacilles est un problème majeur pour l'industrie. Par conséquent, il existe un besoin pour des méthodes qui rendent les souches industrielles moins sensible aux attaques de phages. Par conséquent, dans certains modes de réalisation des méthodes actuelles, l'ADN transformant peut comporter une ou plusieurs séquences capables d'augmenter la résistance des espèces de Sporolactobacilles aux bactériophages. Par exemple, l'ADN transformant peut comporter des séquences de courtes répétitions palindromique groupées et régulièrement espacées (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromie Repeats = CRISPR), des séquences associés à CRISPR (gènes Cas) et des gènes codant pour une ou plusieurs enzymes ayant une capacité de restriction ou de modification de l'ADN.In some embodiments of the present methods, the introduction of DNA into the Sporolactobacillus chromosome may inactivate a coding sequence for an undesirable chromosome functionality of these Sporolactobacilli and simultaneously the DNA may encode one or more desired functionalities. Advantageously, these methods make it possible to obtain species of Sporolactobacillus producing abundantly and exclusively lactic acid-L or lactic acid-D. Other types of genetic modification could also be considered to meet other industrial requirements. For example, phage attack of industrial bacteria such as Sporolactobacillus species is a major problem for the industry. Therefore, there is a need for methods that make industrial strains less susceptible to phage attack. Therefore, in some embodiments of the present methods, the transforming DNA may include one or more sequences capable of increasing the resistance of Sporolactobacillus species to bacteriophages. For example, the transforming DNA may comprise short, regularly spaced, clustered palindromic repeat (CRISPR) sequences, CRISPR-associated sequences (Cas genes), and genes encoding one or more enzymes having a ability to restrict or modify DNA.
Un autre aspect concerne une souche de Sporolactobacillus vineae caractérisée par une séquence d'ARN 16 s telle qu'elle figure dans SEQ ID No 1. Est aussi inclue dans certains modes de réalisation une souche de Sporolactobacilles ayant au moins 96 % d’identité avec la séquence d'ARN 16s telle qu'elle figure dans SEQ ID No 1. Par exemple, une souche de Sporolactobacilles ayant au moins 97 %, au moins 98 %, au moins 99 %, au moins 99,5, au moins 99,9 % d'identité avec la séquence d'ARN 16 s telle qu'elle figure dans SEQ ID No 1.Another aspect relates to a strain of Sporolactobacillus vineae characterized by a 16S RNA sequence as shown in SEQ ID No. 1. Also included in some embodiments is a strain of Sporolactobacillus having at least 96% identity with the 16s RNA sequence as shown in SEQ ID No. 1. For example, a Sporolactobacillus strain having at least 97%, at least 98%, at least 99%, at least 99.5, at least 99%, 9% identity with the 16S RNA sequence as it appears in SEQ ID No. 1.
Un autre aspect concerne une espèce génétiquement modifiée de Sporolactobacilles obtenue par les méthodes décrites ici. Certains modes de réalisation fournissent des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles obtenues par les méthodes de l’invention, dans lequel des espèces de Sporolactobacilles sont capables de produire au moins un composé choisi dans le groupe composés suivant : acide lactique, acide lactique-L, acide lactique-D, acétolactate, diacétyle, acétoïne, 2,3-butènediol, 1, 2-propanediol, acétate, formate, acétaldéhyde, éthanol, L-alanine, l'oxaloacétate, S-malate, succinate, fumarate, 2-oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, l'acide succinique, acide 3-hydroxypropanoic, acide glucarique, glycérol, 1, 3-propanediol, xylitol, manitol, acide fumarique, acide aspartique, acide glutamique, acide itaconinc, acide dicarboxylique 2,5-iuran, acide lévulinique, 3-hydroxybutyrolactone, sorbitol, acide glucoruonic, xylulose, a-cétoglutarate, glutamate, succinyl-CoA, malate, acide oxalique, acide acrylique, acide 3-hydroxypropanoïque, butyrique, acide malique, acide adipique, acide ascorbique, acide glutarique, acide gluconique, 1, 4-diaminobutane, succindiamide, 1, 4-butanediol, n-butanol, isobutanol, succinonitrile, diméthylsuccinate, N-méthyl-pyrrolidone, γ-butyrolactone, 2-pyrrolidone, tertrahydorfuran, glucose-6-phosphate, phosphoénolpyruvate, pyruvate, menaquinol, ubiquinol, 1, 4-dicarboxylique, phosphate d'acétyle, acétyl-CoA, cis-aconitate, acétaldéhyde, 2-oxaloglutarate, Poly acide lactique (PLA), lactyl-CoA, inuline, inulotriose, inulotetraose, inulopentaose, bioéthanol, inulooligosaccharides, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, méthionine, phénylalanine, thréonine, tryptophane, Valine, Alanine, Arginine, Asparagine, acide aspartique, cystéine, acide glutamique, Glutamine, Glycine, Omithine, Praline, sélénocystéine, sérine, Taurine, Tyrosine, glucose, fructose et pyruvate. De plus, certains modes de réalisation fournissent des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles obtenues par les méthodes enseignées dans les présentes, dans lequel des espèces de Sporolactobacilles sont capables de produire au moins un composé choisi dans le groupe composés suivant : acide lactique, acide lactique-L, acide lactique-D, acétolactate, diacétyle, acétoïne, 2,3-butènediol, 1, 2-propanediol, acétate, formate, acétaldéhyde, éthanol, L-alanine, l'oxaloacétate, S-malate, succinate, fumarate, 2-oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, glucose, fructose et pyruvate. Certains modes de réalisation préférés fournissent des espèces génétiquement modifiées deAnother aspect relates to a genetically modified species of Sporolactobacillus obtained by the methods described herein. Some embodiments provide genetically modified species of Sporolactobacilli obtained by the methods of the invention, wherein Sporolactobacillus species are capable of producing at least one compound selected from the group consisting of: lactic acid, lactic acid-L, acid lactic acid-D, acetolactate, diacetyl, acetoin, 2,3-butenediol, 1,2-propanediol, acetate, formate, acetaldehyde, ethanol, L-alanine, oxaloacetate, S-malate, succinate, fumarate, 2-oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, succinic acid, 3-hydroxypropanoic acid, glucaric acid, glycerol, 1,3-propanediol, xylitol, manitol, fumaric acid, aspartic acid, glutamic acid, itaconinc acid, 2,5-dicarboxylic acid iuran, levulinic acid, 3-hydroxybutyrolactone, sorbitol, glucuronic acid, xylulose, α-ketoglutarate, glutamate, succinyl-CoA, malate, oxalic acid, acrylic acid, 3-hydroxypropanoic acid, butyric acid, malic acid, adipic acid, ascorbic acid, glutaric acid, gluconic acid, 1,4-diaminobutane, succindiamide, 1,4-butanediol, n-butanol, isobutanol, succinonitrile, dimethylsuccinate, N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone, 2 pyrrolidone, tertrahydorfuran, glucose-6-phosphate, phosphoenolpyruvate, pyruvate, menaquinol, ubiquinol, 1,4-dicarboxylic acid, acetyl phosphate, acetyl-CoA, cis-aconitate, acetaldehyde, 2-oxaloglutarate, poly lactic acid (PLA) , lactyl-CoA, inulin, inulotriose, inulotetraose, inulopentaose, bioethanol, inulooligosaccharides, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, methionine, phenylalanine, threonine, tryptophan, Valine, Alanine, Arginine, Asparagine, aspartic acid, cysteine, glutamic acid, Glutamine , Glycine, Omithine, Praline, Selenocysteine, Serine, Taurine, Tyrosine, Glucose, Fructose and Pyruvate. In addition, some embodiments provide genetically modified species of Sporolactobacilli obtained by the methods taught herein, wherein Sporolactobacillus species are capable of producing at least one compound selected from the group consisting of: lactic acid, lactic acid, Lactic acid-D, acetolactate, diacetyl, acetoin, 2,3-butenediol, 1,2-propanediol, acetate, formate, acetaldehyde, ethanol, L-alanine, oxaloacetate, S-malate, succinate, fumarate, 2 -oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, glucose, fructose and pyruvate. Some preferred embodiments provide genetically engineered species of
Sporolactobacilles obtenues par les méthodes enseignées dans les présentes, dans lequel des espèces de Sporolactobacilles sont capables de produire de l’acide lactique-L ou de l’acide lactique-D.Sporolactobacilli obtained by the methods taught herein, wherein Sporolactobacillus species are capable of producing L-lactic acid or D-lactic acid.
Certains modes de réalisation fournissent des espèces génétiquement modifiées deSome embodiments provide genetically engineered species of
Sporolactobacilles obtenues par les méthodes décrites dans l’invention, dans lequel les espèces de Sporolactobacilles sont capable de produire un ou plusieurs polypeptides sélectionné parmi les suivants D-LDH62 de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ Ш no 3, D-LDH65 de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ ID no 5, L-LDH de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ ID no 7 et L-HicDH de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ ID no 9.Sporolactobacilli obtained by the methods described in the invention, in which the Sporolactobacillus species are capable of producing one or more polypeptides selected from the following D-LDH62 of the strain Sporolactobacillus LMG P-26831 as it appears in SEQ No. 3 , D-LDH65 of the strain Sporolactobacillus LMG P-26831 as shown in SEQ ID No. 5, L-LDH of the strain Sporolactobacillus LMG P-26831 as it appears in SEQ ID No. 7 and L-HicDH of strain Sporolactobacillus LMG P-26831 as shown in SEQ ID No. 9.
Certains modes de réalisation fournissent des espèces génétiquement modifiées deSome embodiments provide genetically engineered species of
Sporolactobacilles obtenues par les méthodes décrites ici, dans lesquelles une ou plusieurs séquences sélectionnées parmi la séquence codant pour la D-LDH62 de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ ID no 2 et la séquence codant pour la D-LDH65 de la souche souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ ID no 4 ont été inactivées de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 chromosome. Certains modes de réalisation plus fournissent des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles obtenues selon les méthodes de l’invention, dans lesquelles une ou plusieurs séquences sélectionnées parmi la séquence codant pour la L-LDH de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ Ш no 6 et la séquence codant pour la L-HicDH de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831 telle qu'elle figure dans SEQ Ш no 8 ont été inactivées du chromosome de la souche Sporolactobacillus LMG P-26831. Cette souche génétiquement modifiée de Sporolactobacillus LMG P-26831 peut être en mesure de produire exclusivement de l'acide lactique-L ou exclusivement de l'acide lactique-D.Sporolactobacilli obtained by the methods described herein, in which one or more sequences selected from the D-LDH62 coding sequence of the strain Sporolactobacillus LMG P-26831 as shown in SEQ ID No. 2 and the coding sequence for the D- LDH65 of strain strain Sporolactobacillus LMG P-26831 as shown in SEQ ID No. 4 were inactivated from Sporolactobacillus LMG strain P-26831 chromosome. Some more embodiments provide genetically modified species of Sporolactobacilli obtained according to the methods of the invention, in which one or more sequences selected from the sequence coding for L-LDH of the strain Sporolactobacillus LMG P-26831 as it appears. in SEQ # 6 and the coding sequence for L-HicDH of Sporolactobacillus LMG strain P-26831 as shown in SEQ ID No. 8 were inactivated from the chromosome of Sporolactobacillus LMG P-26831 strain. This genetically modified strain of Sporolactobacillus LMG P-26831 may be able to produce exclusively lactic acid-L or exclusively lactic acid-D.
Certains modes de réalisation fournissent des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles obtenues par les méthodes décrites ici, dans lesquelles les espèces de Sporolactobacilles sont capable de produire des xylose isomérase et/ou xylulokinase, de préférence, des xylose isomérase et/ou xylulokinase résistantes à la chaleur. Avantageusement, ces xylose isomérase et/ou xylulokinase résistantes à la chaleur sont fonctionnelles à un pH compatible avec les espèces de Sporolactobacillus.Some embodiments provide genetically modified species of Sporolactobacilli obtained by the methods described herein, wherein the Sporolactobacillus species are capable of producing xylose isomerase and / or xylulokinase, preferably heat resistant xylose isomerase and / or xylulokinase. . Advantageously, these heat-resistant xylose isomerase and / or xylulokinase are functional at a pH compatible with Sporolactobacillus species.
Certains modes de réalisation fournissent des espèces génétiquement modifiées deSome embodiments provide genetically engineered species of
Sporolactobacilles obtenues par les méthodes de l’invention, dans lesquelles les espèces de Sporolactobacilles sont en mesure de produire des enzymes hydrolytiques de type glucoamylase, préférentiellement, des enzymes hydrolytiques de type glucoamylase résistantes à la chaleur. Certains modes de réalisation fournissent des espèces génétiquement modifiées deSporolactobacilli obtained by the methods of the invention, in which the Sporolactobacillus species are able to produce hydrolytic enzymes of the glucoamylase type, preferentially hydrolytic enzymes of the glucoamylase type that are resistant to heat. Some embodiments provide genetically engineered species of
Sporolactobacilles obtenues par les méthodes décrites ici, dans lesquelles les espèces deSporolactobacilli obtained by the methods described herein, in which the species of
Sporolactobacilles sont capable de produire la glucoamylase de Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum DSM571/LMG2811. Avantageusement, ces enzymes hydrolytiques de type glucoamylase comme la glucoamylase de Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum DSM571/LMG2811 sont fonctionnelles à un pH compatible avec l'espèce Sporolactobacillus.Sporolactobacilli are able to produce the glucoamylase of Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum DSM571 / LMG2811. Advantageously, these hydrolytic enzymes of the glucoamylase type, such as the glucoamylase of Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum DSM571 / LMG2811, are functional at a pH compatible with the Sporolactobacillus species.
Des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles, telles que définies ici, sont en outre révélés dans certains modes de réalisation, dans lesquels les espèces de Sporolactobacilles sont une souche génétiquement modifiée de Sporolactobacilles ayant au moins 95 % identité avec la séquence d'ARN 16 s telle qu'elle figure dans SEQ ID no n°l. Par exemple, sont également décrites des espèces génétiquement modifiées de Sporolactobacilles telles que définies ici, dans lesquelles les espèces de Sporolactobacilles sont une souche génétiquement modifiée de Sporolactobacilles ayant au moins 96 %, au moins 97 %, au moins 98 %, au moins 99 %, au moins 99,5, au moins 99,9 % d’identité avec la séquence d'ARN 16 s telle qu'elle figure dans SEQ ID no n°l.Genetically modified species of Sporolactobacilli, as defined herein, are further disclosed in certain embodiments, wherein the Sporolactobacillus species are a genetically modified strain of Sporolactobacillus having at least 95% identity with the 16S RNA sequence as that it appears in SEQ ID No. 1. For example, also described are genetically modified species of Sporolactobacillus as defined herein, in which the Sporolactobacillus species are a genetically modified strain of Sporolactobacillus having at least 96%, at least 97%, at least 98%, at least 99% at least 99.5, at least 99.9% identity with the 16S RNA sequence as shown in SEQ ID NO: 1.
Un autre aspect concerne un procédé de préparation d'au moins un composé sélectionné dans le groupe comprenant : l’acide lactique, l’acide lactique-L, l’acide lactique-D, l’acétolactate, le diacétyle, l’acétoïne, le 2,3 butènediol, le 1,2-propanediol, l’acétate, le formate, l’acétaldéhyde, l’éthanol, la L-alanine, l’oxaloacétate, le S-malate, le succinate, le fumarate, le 2-oxoglutarate, l’oxalosuccinate, l’isocitrate, le citrate, le glyoxylate, le glucose, le fructose et le pyruvate, dans lequel une espèce de Sporolactobacilles génétiquement modifiée telle que définie ici est utilisée. La préparation d'un composé tel que défini dansl’invention, en utilisant une espèce de Sporolactobacilles génétiquement modifiée telle que décrite, peut-être être effectuée par la fermentation de matière première.Another aspect relates to a process for preparing at least one compound selected from the group consisting of: lactic acid, lactic acid-L, lactic acid-D, acetolactate, diacetyl, acetoin, 2,3-butenediol, 1,2-propanediol, acetate, formate, acetaldehyde, ethanol, L-alanine, oxaloacetate, S-malate, succinate, fumarate, 2 oxoglutarate, oxalosuccinate, isocitrate, citrate, glyoxylate, glucose, fructose and pyruvate, wherein a genetically modified Sporolactobacillus species as defined herein is used. The preparation of a compound as defined in the invention, using a genetically modified Sporolactobacillus species as described, may be carried out by the fermentation of raw material.
Le procédé peut être effectué dans des conditions qui permettent la production du composé désiré. Par exemple, le procédé peut être réalisé en batch ou en mode continu. Dans certains modes de réalisation, le procédé peut être mené à des températures supérieures à 40 0 C. Dans certains autres modes de réalisation, le procédé peut être effectué à un pH inférieur à 6,0. Dans certains modes de réalisation préférés, le procédé peut être effectué à des températures supérieures à 40 ° C et à pH inférieur à 6,0.The process can be carried out under conditions that allow the production of the desired compound. For example, the process can be performed in batch or in continuous mode. In some embodiments, the process may be conducted at temperatures above 40 ° C. In certain other embodiments, the process may be carried out at a pH below 6.0. In certain preferred embodiments, the process may be carried out at temperatures above 40 ° C and at pH below 6.0.
Ces procédés permettent avantageusement de cultiver des espèces de Sporolactobacillus telles que définies dans l’invention à des températures relativement élevée, qui diminuent le risque de contamination et donc le coût de la stérilisation. En outre, ces procédés permettent de cultiver des espèces de Sporolactobacilles telles que définies ici à un pH relativement faible qui permet la production de composés acides sans utiliser de grandes quantités d'agents ayant un effet tampon. Ces procédés utilisant des espèces de Sporolactobacilles telles que définies dans l’invention peuvent garantir des rendements élevés de composés ayant une valeur commerciale et de faibles pertes en carbone.These methods advantageously make it possible to cultivate Sporolactobacillus species as defined in the invention at relatively high temperatures, which reduce the risk of contamination and therefore the cost of sterilization. In addition, these methods make it possible to cultivate Sporolactobacillus species as defined herein at a relatively low pH which allows the production of acidic compounds without the use of large amounts of buffering agents. These methods using Sporolactobacillus species as defined in the invention can ensure high yields of commercially valuable compounds and low carbon losses.
Des espèces de Sporolactobacilles génétiquement modifiées telles que définies ici peuvent permettre une croissance vigoureuse dans des milieux de culture relativement simple aidant à garder les matières premières à leur niveau le plus bas et permettant donc un bon rapport coût-efficacité. Aussi, des espèces de Sporolactobacilles génétiquement modifiées telles que définies dans l’invention peuvent en outre aider à éviter le processus de fermentation dans des conditions strictement anaérobies ou aérobies, qui sont connues pour leurs coûts élevés en raison de la nécessité d'une dispersion de gaz.Genetically modified Sporolactobacillus species as defined herein can allow vigorous growth in relatively simple culture media helping to keep raw materials at their lowest level and therefore cost-effective. Also, genetically modified Sporolactobacillus species as defined in the invention can further help to avoid the fermentation process under strictly anaerobic or aerobic conditions, which are known for their high costs due to the need for a dispersion of gas.
Bien que l'invention ait été décrite conjointement avec des modes de réalisation spécifiques à celle-ci, il est évident que, à la lumière de la description qui précède, plusieurs alternatives, modifications et variantes apparaîtrontà l’homme de l’art. En conséquence, il est prévu d’inclure toutes ces alternatives, modifications et variantes qui en découlent dans l'esprit et la portée des revendications annexées.Although the invention has been described in conjunction with specific embodiments thereof, it is evident that, in light of the foregoing description, several alternatives, modifications, and variations will occur to those skilled in the art. Accordingly, it is intended to include all such alternatives, modifications and variations thereof in the spirit and scope of the appended claims.
Les aspects ci-dessus et les modes de réalisation sont étayés par les exemples non limitatifs suivants.The above aspects and embodiments are supported by the following non-limiting examples.
EXEMPLESEXAMPLES
Les aspects ci-dessus et les modes de réalisation sont étayés par les exemples non limitatifs suivants.The above aspects and embodiments are supported by the following non-limiting examples.
Exemple 1: Plasmides pour la modification des souches de SporolactobacillesExample 1: Plasmids for the modification of Sporolactobacillus strains
Plusieurs plasmides ont été testés pour la transformation par électroporation de la souche de Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 (tableau 1).Several plasmids were tested for electroporation transformation of the strain of Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 (Table 1).
Les plasmides suivants n’ont donné aucune colonie de cellules transformantes : pMSRIO (Rhee et al., 2007, Plasmid, 58(1):13-22), pGIZ906-pldh (Lorquet et al., 2004, J. Bacteriol., 186(12) : 3749-3759).The following plasmids gave no colony of transformant cells: pMSRIO (Rhee et al., 2007, Plasmid, 58 (1): 13-22), pGIZ906-pldh (Lorquet et al., 2004, J. Bacteriol. 186 (12): 3749-3759).
Les plasmides suivants ont donné quelques colonies : Kana-pMSRIO (= pMSRIO voir référence ci-dessus, auquel a été ajouté un gène de résistance à la kanamycine), pMG36Cm, pGK13, pHP13, pAM401, pAMB22, pGKV2, pNZ8048, pBS42 et pHPS9.The following plasmids gave some colonies: Kana-pMSRIO (= pMSRIO see reference above, to which was added a kanamycin resistance gene), pMG36Cm, pGK13, pHP13, pAM401, pAMB22, pGKV2, pNZ8048, pBS42 and pHPS9 .
Le plasmide pNW33N et le plasmide pNW33N comprenant le gène de résistance à l’érythromycine 5 ont donné le plus de colonies transformantes de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 comparé avec les plasmides mentionnés ci-dessus.Plasmid pNW33N and plasmid pNW33N comprising the erythromycin resistance gene gave the most transformant colonies of Sporolactobacillus vineae LMG strain P-26831 compared with the plasmids mentioned above.
Tableau 1: Plasmides utilisés pour la transformation de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831Table 1: Plasmids used for the transformation of the strain Sporolactobacillus vineae LMG P-26831
10 Exemple 2: Préparation d'un plasmide comprenant un réplicon thermosensible et un fragment interne de la L-lactate déshydrogénase (LDH-L), L-2-hydroxyisocaproate déshydrogénase (L-HicDH), D-lactate déshydrogénase 62 (D-LDH62) on D-lactate déshydrogénase 65 (D-LDII65).Example 2: Preparation of a plasmid comprising a heat-sensitive replicon and an internal fragment of L-lactate dehydrogenase (LDH-L), L-2-hydroxyisocaproate dehydrogenase (L-HicDH), D-lactate dehydrogenase 62 (D-LDH62) D-lactate dehydrogenase 65 (D-LDI65).
Quatre plasmides ont été construits pour la modification génétique des souches de Sporolactobacillus : pNW33N comprenant un fragment interne de la L-LDH ; pNW33N comprenant un fragment interne de la L-HicDH ; pNW33N comprenant un fragment interne de la D-LDH62 et pNW33N comprenant un fragment interne de la D-LDH65.Four plasmids were constructed for genetic modification of Sporolactobacillus strains: pNW33N comprising an internal fragment of L-LDH; pNW33N comprising an internal fragment of L-HicDH; pNW33N comprising an internal fragment of D-LDH62 and pNW33N comprising an internal fragment of D-LDH65.
Construction des plasmides L'amplification d'un fragment interne de la L-lactate déshydrogénase (LDH-L) de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 a été réalisée selon un protocole décrit par Platteeuw et coll. (1995, Appl.Environ. Microbiol., 61 : 3967-3971). La séquence de la L-LDH de L. lactis a été comparée à la séquence de la L-LDH de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 en utilisant les logiciels Clone Manager et Clustal. Les amorces ci-dessous ont été choisies comme indiqué dans le tableau 2.Construction of Plasmids The amplification of an internal fragment of L-lactate dehydrogenase (LDH-L) of the strain Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 was carried out according to a protocol described by Platteeuw et al. (1995, Appl.Environ.Microbiol., 61: 3967-3971). The L. lactis L-LDH sequence was compared to the L-LDH sequence of Sporolactobacillus vineae LMG strain P-26831 using Clone Manager and Clustal software. The primers below were chosen as shown in Table 2.
Tableau 2: Séquences des amorces pour la L-LDH de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 (queue flottante comportant le site de restriction BamHI (souligné))Table 2: Primer Sequences for L-LDH of Sporolactobacillus vineae strain LMG P-26831 (Floating tail with BamHI restriction site (underlined))
L’amplification d'un fragment interne de la L-2-hydroxyisocaproate déshydrogénase (L-HicDH) de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 repose sur la similitude des structures entre la L-HicDH et la L-LDH, et les séquences ont été alignées comme décrit ci-dessus. Les amorces ci-dessous ont été choisies comme indiqué dans le tableau 3.The amplification of an internal fragment of L-2-hydroxyisocaproate dehydrogenase (L-HicDH) of the strain Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 is based on the similarity of the structures between L-HicDH and L-LDH, and the sequences have been aligned as described above. The primers below were chosen as shown in Table 3.
Tableau 3: Séquences des amorces pour la L-HicDH de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 (queue flottante comportant le site de restriction BamHI (souligné)).Table 3: Primer sequences for L-HicDH of Sporolactobacillus vineae strain LMG P-26831 (floating tail with BamHI restriction site (underlined)).
L'amplification d'un fragment interne des D-lactate déshydrogénase D-LDH62 et D-LDH65 (par référence aux contigs sur lequel ils se trouvent) de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 a été réalisée selon un protocole décrit par Bernard et coll. (1994, EUR J. Biochem., 224, 439-446). Les amorces ci-dessous ont été choisies comme indiqué dans le tableau 4.The amplification of an internal fragment of D-lactate dehydrogenase D-LDH62 and D-LDH65 (with reference to the contigs on which they are found) of the strain Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 was carried out according to a protocol described by Bernard and al. (1994, J. Biochem., 224, 439-446). The primers below were chosen as shown in Table 4.
Tableau 4: Séquences des amorces pour les D-LDH62 et D-LDH65 de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 (queue flottante comportant le site de restriction BamHI (souligné)).Table 4: Primer sequences for D-LDH62 and D-LDH65 of Sporolactobacillus vineae strain LMG P-26831 (floating tail with BamHI restriction site (underlined)).
Amplification par PCRPCR amplification
La PCR a été réalisée avec l'enzyme Phusion (haute processivité) dans le mélange réactionnel suivant: 1 μΐ d’ADN chromosomique de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 (concentration : lOng/μΙ), 1 μΐ dNTP (20 mM) ; 0,5 μΐ amorce 1 (100 μΜ) ; 0,5 μΐ amorce 2 (100 μΜ) ; 10 μΐ tampon HF Phusion (5x) ; 0,5 μΐ enzyme Phusion (Finnzymes, F - 530 L) et de l'eau jusqu'à 50 μΐ.The PCR was carried out with the Phusion enzyme (high processivity) in the following reaction mixture: 1 μl of chromosomal DNA of the strain Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 (concentration: 10 ng / μl), 1 μl dNTP (20 mM) ; 0.5 μΐ primer 1 (100 μΜ); 0.5 μΐ primer 2 (100 μΜ); 10 μΐ HF Phusion buffer (5x); 0.5 μΐ Phusion enzyme (Finnzymes, F - 530 L) and water up to 50 μΐ.
Pour les PCR réalisées à partir de colonies, c'est-à-dire, sans extraction de l'ADN chromosomique, 1 colonie a été récupérée avec un cure-dent et déposée dans 50 μΐ d'eau. Les conditions de la PCR ont été les suivantes: 5 μΐ d’une colonie dilluée dans l’eau, 1 μΐ dNTP (20 mM) ; 5 μΐ amorce 1 (100 μΜ) ; 0,5 μΐ amorce 2 (100 μΜ) ; 10 μΐ tampon (x 5) ; 0,5 μΐ enzyme Phusion et de l'eau jusqu'à 50 μΐ. L'appareil était le GEN PERKIN-ELMER Amp ® PCR System. Le programme comportait une dénaturation de 5 minutes à 98 ° C, 25 cycles de 30 secondes à 96 °C, 30 secondes à x ° C (température d'hybridation choisie conformément au Tm) et 30 secondes à 72 °C et un allongement final de 5 minutes à 72 °C.For PCRs carried out from colonies, that is to say, without extraction of the chromosomal DNA, 1 colony was recovered with a toothpick and deposited in 50 μΐ of water. The conditions of the PCR were as follows: 5 μΐ of a colony dilluée in water, 1 μΐ dNTP (20 mM); 5 μΐ primer 1 (100 μΜ); 0.5 μΐ primer 2 (100 μΜ); 10 μΐ buffer (x 5); 0.5 μΐ Phusion enzyme and water up to 50 μΐ. The device was the PERKIN-ELMER Amp ® PCR System. The program had a denaturation of 5 minutes at 98 ° C, 25 cycles of 30 seconds at 96 ° C, 30 seconds at x ° C (hybridization temperature chosen according to Tm) and 30 seconds at 72 ° C and an ultimate elongation from 5 minutes to 72 ° C.
Amplification des inserts Étant donné qu'il doit y avoir une grande quantité d'insert afin de réaliser un clonage dans pNW33N, les fragments PCR obtenus ont été clonés pour amplification dans pGEMTeasy (Promega #A1360), conformément aux recommandations du fournisseur.Amplification of inserts Since there must be a large amount of insert in order to cleave into pNW33N, the PCR fragments obtained were cloned for amplification in pGEMTeasy (Promega # A1360), according to the supplier's recommendations.
Restrictions du vecteur pNW33N pNW33N est décrit comme étant un vecteur navette entre Escherichia coli, Bacillus subtilis et Geobacillus stearothermophilus et comprend un site multiple de clonage provenant du plasmide pUC19 ; une origine de réplication fonctionnelle chez E. coli provenant du plasmide pUC19 ; une origine de réplication en « rolling circle » dénommé RepB et provenant du plasmide pTHT15 de Geobacillus stearothermophilus ; et un gène de résistance au chloramphénicol qui est dérivé d'un plasmide de Staphylococcus aureus et qui est dénommé chloramphénicol acétyltransférase (Cat).Vector Restrictions pNW33N pNW33N is described as a shuttle vector between Escherichia coli, Bacillus subtilis and Geobacillus stearothermophilus and comprises a multiple cloning site derived from plasmid pUC19; an origin of functional replication in E. coli from plasmid pUC19; a "rolling circle" origin of replication named RepB and originating from the plasmid pTHT15 of Geobacillus stearothermophilus; and a chloramphenicol resistance gene which is derived from a plasmid of Staphylococcus aureus and which is referred to as chloramphenicol acetyltransferase (Cat).
Une restriction avec EcoRI du vecteur pNW33N a été réalisée pendant 2 heures à 37 ° C et selon les conditions suivantes : 1,5 μΐ de pNW33N, 2 μΐ BSA 10 x, 1,5 μΐ EcoRI, 2 μΐ de tampon et 13 μΐ d'eau. L'ADN de pNW33N restreint a été déposé sur gel pour récupération dans un volume final de 50 μΐ (Figure 6, piste 1) (kit QIAquick Qiagen). Après purification (kit QIAquick PPK Qiagen), une aliquote a été déposée sur gel pour quantification (Figure 7, piste 1).A restriction with EcoRI of the vector pNW33N was carried out for 2 hours at 37 ° C. and under the following conditions: 1.5 μΐ of pNW33N, 2 μΐ 10 x BSA, 1.5 μΐ EcoRI, 2 μl of buffer and 13 μl of 'water. Restricted pNW33N DNA was gel deposited for recovery in a final volume of 50 μΐ (Figure 6, lane 1) (QIAquick Qiagen Kit). After purification (QIAquick PPK Qiagen kit), an aliquot was deposited on a gel for quantification (Figure 7, lane 1).
Restriction des fragments PCR des fragments internes des gènes de L-LDH, L-HicDH, D-LDH62 et D-LDH65 de la souche LMG P-26831Restriction of PCR fragments of the internal fragments of the L-LDH, L-HicDH, D-LDH62 and D-LDH65 genes of LMG strain P-26831
Les amorces utilisées pour l'amplification PCR comportent un site BamHI à leur extrémité 5' qui pouvait être utilisée pour le clonage. Toutefois, ce sont les sites de restriction EcoRI de pGEMTeasy qui ont été utilisés pour le clonage.The primers used for PCR amplification have a BamHI site at their 5 'end which could be used for cloning. However, it is the EcoRI restriction sites of pGEMTeasy that have been used for cloning.
Le pGEMTeasy comprenant l'insert a été restreint par EcoRI pendant 2 heures à 37 ° C et selon les conditions suivantes : 1,5 μΐ de pGEMTeasy, 2 μΐ BSA 10 x, 1,5 μΐ EcoRI, 2 μΐ de tampon et 13 μΐ d’eau, puis les inserts ont été récupérés sur gel (Qiagen Qiaquick gel extraction kit Réf. 28706). Une aliquote a été déposée sur gel pour quantification. Les pistes 1, 2, 3 et 4 de la Figure 8 correspondent respectivement aux fragments internes restreints de LDH-L, L-HicDH, D-LDH62 et D-LDH65.The pGEMTeasy comprising the insert was restricted by EcoRI for 2 hours at 37 ° C. and under the following conditions: 1.5 μΐ of pGEMTeasy, 2 μΐ 10 x BSA, 1.5 μΐ EcoRI, 2 μl of buffer and 13 μl of water, then the inserts were recovered on gel (Qiagen Qiaquick gel extraction kit Ref 28706). An aliquot was deposited on a gel for quantification. Lanes 1, 2, 3 and 4 of Figure 8 correspond respectively to the restricted internal fragments of LDH-L, L-HicDH, D-LDH62 and D-LDH65.
Ligation du vecteur pNW33N avec les fragments internes des gènes de L-LDH, D-LDH62 et D LDH65 de la souche LMG P-26831Ligation of the vector pNW33N with the internal fragments of the L-LDH, D-LDH62 and D LDH65 genes of the LMG strain P-26831
La ligation du vecteur pNW33N restreint avec les fragments internes restreintes des gènes de la LDH-L, L-Hic-DH, D-LDH62 et D-LDH65 de la souche LMG P-26831 a été réalisée à 16 ° C pendant 16 h et dans un volume final de 12,2μ1: 5 μΐ de vecteur, 5 μΐ insert, 1,2 μΐ de tampon de ligase et 1 μΐ ligase (New England Biolabs, M0202).The ligation of the restricted pNW33N vector with the restricted internal fragments of the LDH-L, L-Hic-DH, D-LDH62 and D-LDH65 genes of the LMG P-26831 strain was carried out at 16 ° C for 16 h and in a final volume of 12.2 μl: 5 μl of vector, 5 μl insert, 1.2 μl of ligase buffer and 1 μl ligase (New England Biolabs, M0202).
TransformationTransformation
Une aliquote de 2 μΐ de chacune des 4 ligations décrites ci-dessus a été transformée par un protocole standard dans une aliquote de 50 μΐ de cellules d'Escherichia coli électrocompétentes (souche E. coli GM2173, (dam - dcm-)). La sélection s'est faite sur boîtes de gélose LB contenant 20 pg/ml chloramphénicol (Cm), correspondant au marqueur de résistance du pNW33N.An aliquot of 2 μl of each of the 4 ligations described above was transformed by a standard protocol into a 50 μl aliquot of electrocompetent Escherichia coli cells (E. coli strain GM2173, (dam-dcm-)). Selection was on LB agar plates containing 20 μg / ml chloramphenicol (Cm), corresponding to the resistance marker of pNW33N.
Les E. coli obtenus ont été cultivés, et leur plasmide a été extrait par la méthode de MiniPrep (PLN350-1KT, GenElute mini prep Kit, Sigma-Aldrich). Les plasmides ont été validés par des restrictions diagnostiques et par séquençage. Des midi préparations d'ADN ont été effectuées (740573.100, Plasmid DNA purification Nucleobond AX 100, Macherey-Nagel).The E. coli obtained were cultured, and their plasmid was extracted by the MiniPrep method (PLN350-1KT, GenElute mini prep Kit, Sigma-Aldrich). The plasmids were validated by diagnostic restrictions and sequencing. Noon DNA preparations were made (740573.100, DNA purification plasmid Nucleobond AX 100, Macherey-Nagel).
Dialyse des plasmides construits avant l'électroporationDialysis of plasmids constructed before electroporation
Afin de retirer les sels et diminuer les risques d'avoir un arc électrique au cours de l'électroporation, 50 μΐ de midi préparation a été dialysée pendant 30 minutes sur une membrane (VSWP02500, MF-membrane filtrante 0.025 pm) contre 30 ml de l'eau désionisée stérile.In order to remove the salts and reduce the risk of having an electric arc during electroporation, 50 μΐ of noon preparation was dialyzed for 30 minutes on a membrane (VSWP02500, MF-filtering membrane 0.025 μm) against 30 ml of sterile deionized water.
Les 4 plasmides construits étaient : pNW33N comprenant un fragment interne de L-LDH ; pNW33N comprenant un fragment interne de L-HicDH ; pNW33N comprenant un fragment interne de D-LDH62 et pNW33N comprenant un fragment interne de D-LDH65.The 4 plasmids constructed were: pNW33N comprising an internal fragment of L-LDH; pNW33N comprising an internal fragment of L-HicDH; pNW33N comprising an internal fragment of D-LDH62 and pNW33N comprising an internal fragment of D-LDH65.
Exemple 3: modification génétique de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831Example 3 Genetic Modification of the Strain Sporolactobacillus vineae LMG P-26831
Préparation du matérielPreparation of equipment
Milieu de culture Ml7 : 42,5 g de M17 (Merck Ref 1.15029.0500) a été ajouté à 800 ml d'eau. Le pH a été ajusté à 5,5 par addition de HCl. Le volume a ensuite été porté à 1 L et subdivisé en autant de bouteilles que nécessaire, puis filtré sur filtre 0.2pm. Juste avant utilisation, du glucose stérile a été ajouté à une concentration finale de 2 % (= 10 ml du stock de glucose à 40 % dans 200 ml M17). СаСЬ ( 1 M): 7.351 g a été ajouté à 50 ml d'eau, le mélange a ensuite été filtré sur filtre 0.2pm.Ml7 culture medium: 42.5 g of M17 (Merck Ref 1.15029.0500) was added to 800 ml of water. The pH was adjusted to 5.5 by the addition of HCl. The volume was then increased to 1 L and subdivided into as many bottles as needed, then filtered on 0.2pm filter. Just before use, sterile glucose was added at a final concentration of 2% (= 10 ml of the 40% glucose stock in 200 ml M17). СаСЬ (1 M): 7.351 g was added to 50 ml of water, the mixture was then filtered through a 0.2 μm filter.
MgCL (1 M): 10.165 g a été ajouté à 50 ml d'eau ; le mélange a ensuite été filtré sur filtre 0.2pm. PEG1000 (30 %): 60 g de PEG1000 a été porté à 200 ml avec de l'eau distillée. Le mélange est filtré et ensuite conservé à 4 ° C.MgCl (1 M): 10.165 g was added to 50 ml of water; the mixture was then filtered through a 0.2 μm filter. PEG1000 (30%): 60 g of PEG1000 was brought to 200 ml with distilled water. The mixture is filtered and then stored at 4 ° C.
Milieu de régénération : 2,1 g de M17 (Merck Ref 1.15029.0500) a été ajouté à 8,56 g de saccharose ; 0,5 g de glucose ; 1 ml de MgCl2 (1 M) et 50 μΐ CaCl2 (1 M) dans 40 ml d'eau. Le pH du mélange a été ajusté à 5.5 et la solution a été ensuite portée à 50 ml avec de l'eau distillée. Cette solution a été ensuite aliquotée par 1,5 ml dans le nombre requis d'Eppendorfs de 2 ml et préincubée à 37 ° C.Regeneration medium: 2.1 g of M17 (Merck Ref 1.15029.0500) was added to 8.56 g of sucrose; 0.5 g of glucose; 1 ml of MgCl 2 (1 M) and 50 μl of CaCl 2 (1 M) in 40 ml of water. The pH of the mixture was adjusted to 5.5 and the solution was then brought to 50 ml with distilled water. This solution was then aliquoted with 1.5 ml into the required number of 2 ml Eppendorfs and preincubated at 37 ° C.
Cellules compétentes de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831Competent cells of the strain Sporolactobacillus vineae LMG P-26831
Une pré-culture de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 a été réalisée par inoculation dans du milieu de culture contenant du CaC03 et cultivée pendant une nuit à 42 0 C.A preculture of the strain Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 was carried out by inoculation in culture medium containing CaCO 3 and cultivated overnight at 42 ° C.
La centrifugeuse a été refroidie à 4 °C. La densité optique de la pré-culture a été mesurée à une longueur d'onde de 600 nm (DO600) en solubilisant l’excès de CaC03 (dilution 10 x: 100 μΐ de culture dans le milieu de culture + 800μ1 du liquide physiologique (9 g/1 de NaCl dans l'eau) + 100 μΐ de HCl).The centrifuge was cooled to 4 ° C. The optical density of the preculture was measured at a wavelength of 600 nm (OD600) by solubilizing the excess of CaCO 3 (10 × dilution: 100 μl of culture in the culture medium + 800 μl of the physiological fluid ( 9 g / 1 of NaCl in water) + 100 μl of HCl).
Selon la densité optique de la pré-culture, le volume d’inoculum nécessaire peut être calculé pour que la culture ait un DO entre 0,15 et 0,17. Cette quantité de pré-culture a été inoculée dans un flacon préchauffé de 500 ml de M17 à pH 5,5 contenant 2 % de glucose. La culture a été réalisée à 37 °C.Depending on the optical density of the preculture, the required inoculum volume can be calculated for the culture to have an OD between 0.15 and 0.17. This amount of pre-culture was inoculated into a 500 ml pre-heated flask of M17 at pH 5.5 containing 2% glucose. The culture was carried out at 37 ° C.
Lorsque la culture atteint une DO600 d'environ 0,25-0,35 (doublement), les cellules ont été centrifugées pendant 5 min à 4000 tr/min et 4 0 C. Le culot cellulaire a été lavé trois fois avec de l’eau avec 1 volume de la culture initiale, trois fois avec de l'eau avec 1/2 x volume de la culture initiale (réunir les tubes) et trois fois avec du PEG1000 (30 %) avec 1/4 x volume de la culture initiale.When the culture reached an OD600 of approximately 0.25-0.35 (doubling), the cells were centrifuged for 5 min at 4000 rpm and 40 C. The cell pellet was washed three times with water with 1 volume of the initial culture, three times with water with 1/2 x volume of the initial culture (collect the tubes) and three times with PEG1000 (30%) with 1/4 x volume of the culture initial.
Le culot cellulaire a été ensuite remis doucement en suspension à 4 ° C. Les cellules ont été remises en suspension dans 1-1,5 ml (pour 400 ml de milieu de culture initial) de PEG1000 froid (30 %). Environ 5.109 -1010 UFC/ml ont été obtenus. Ces cellules compétentes peuvent être utilisés immédiatement ou être conservés à-80 ° C pendant au moins un an.The cell pellet was then gently resuspended at 4 ° C. The cells were resuspended in 1-1.5 ml (for 400 ml of initial culture medium) of cold PEG1000 (30%). About 5.109-1010 CFU / ml were obtained. These competent cells can be used immediately or stored at -80 ° C for at least one year.
Electro-transformation 75μ1 de cellules électrocompétentes ont été placées dans une cuvette d'électroporation de 1 mm maintenue sur glace. 7,5 μΐ du plasmide a été ajouté. Chacun des 4 plasmides construits (pNW33N comprenant un fragment interne de L-LDH ; pNW33N comprenant un fragment interne de L-HicDH ; pNW33N comprenant un fragment interne de D-LDH62 et pNW33N comprenant un fragment de D-LDH65) a été utilisé séparément. Les contrôles étaient : pas d'ADN + impulsion ; ADN + pas d'impulsion ; plasmide vide + impulsion. L’électroporation a été réalisée dans les conditions suivantes : 1.5KV (valeur fixe), 25pF et 400 Ω (constante de temps = 7 ou 8). Immédiatement après l'électroporation, les cellules ont été transférées dans 1,5 ml de milieu de régénération préchauffé à 37 °C et incubées à 37 ° C pendant 3 heures.Electro-transformation 75μ1 of electrocompetent cells were placed in a 1 mm electroporation cuvette kept on ice. 7.5 μl of the plasmid was added. Each of the 4 plasmids constructed (pNW33N comprising an internal fragment of L-LDH, pNW33N comprising an internal fragment of L-HicDH, pNW33N comprising an internal fragment of D-LDH62 and pNW33N comprising a fragment of D-LDH65) was used separately. The controls were: no DNA + pulse; DNA + no impulse; empty plasmid + pulse. Electroporation was performed under the following conditions: 1.5KV (fixed value), 25pF and 400Ω (time constant = 7 or 8). Immediately after electroporation, the cells were transferred to 1.5 ml of preheated regeneration medium at 37 ° C and incubated at 37 ° C for 3 hours.
Les cellules ont été centrifugés à température ambiante (2000 tr/min/10 min), le milieu de régénération a été ôté, le culot a été resuspendu dans le milieu resté au fond du tube (environ 100 μΐ) et étalé sur une boîte de Pétri M17 contenant du chloramphénicol à 10pg/ml.The cells were centrifuged at room temperature (2000 rpm / 10 min), the regeneration medium was removed, the pellet was resuspended in the medium remained at the bottom of the tube (about 100 μΐ) and spread on a box of Petri M17 containing chloramphenicol at 10 μg / ml.
Les boîtes ont été incubées dans des jarres anaérobies à 37 ° C pendant 5 jours ou plus. Sélection et validation des transformantsThe dishes were incubated in anaerobic jars at 37 ° C for 5 days or more. Selection and validation of transformants
Lorsque les colonies sont apparues sur les boîtes, elles ont été repiquées plusieurs fois sur une boîte contenant du chloramphénicol 10pg/ml (CmlO). Une PCR sur colonie a été ensuite réalisée avec des amorces qui s'hybrident à l'intérieur du plasmide (par exemple sur le gène conférant la résistance au chloramphénicol) pour vérifier si le plasmide se trouvait effectivement à l'intérieur des cellules. Il s'agissait d'un premier niveau de validation.When the colonies appeared on the plates, they were subcultured several times on a box containing chloramphenicol 10 μg / ml (CmlO). Colony PCR was then performed with primers that hybridize within the plasmid (eg on the chloramphenicol resistance conferring gene) to verify that the plasmid was indeed inside the cells. This was a first level of validation.
Le deuxième niveau de validation consistait en une culture liquide des transformants en milieu M17 pH5.5 avec 2 % de glucose et CmlO, suivie de l’extraction de l'ADN plasmidique (mini prep) et d’une PCR (identique à celui du premier niveau de validation).The second level of validation consisted of a liquid culture of the transformants in M17 pH5.5 medium with 2% glucose and CmlO, followed by the extraction of plasmid DNA (mini prep) and a PCR (identical to that of first level of validation).
Le troisième niveau de validation consistait en l’utilisation de l'ADN plasmidique extrait au deuxième niveau de validation pour effectuer une transformation retour dans E. coli, suivie d’une extraction d’ADN (mini prep). Cet ADN a été soumis à une restriction diagnostique afin de vérifier qu'il s’agissait en réalité du plasmide attendu.The third level of validation was the use of the plasmid DNA extracted at the second level of validation to perform a return transformation in E. coli, followed by a DNA extraction (mini prep). This DNA was subjected to a diagnostic restriction to verify that it was in fact the expected plasmid.
Obtention des intégrantsObtaining integrants
Des cultures liquides des transformants ont été déplacées de 37 ° C à 42 0 C (encore une fois en présence de l'antibiotique CmlO). À 42 0 C, l'origine de réplication RepB du plasmide pNW33N n’est plus fonctionnel, et la seule façon que les plasmides puissent être maintenus dans la cellule (et donc le seul moyen pour la cellule de conserver le marqueur de résistance à l’antibiotique) est que le plasmide s’intégre dans le génome bactérien : de préférence par recombinaison homologue au site du fragment « interne » du gène cible, ou plus rarement de façon ectopique. L'intégration du plasmide dans les gènes cibles eu pour conséquence de le désactiver ou en d'autres termes, faire un Knock Out (KO) de celui-ci. Après plusieurs cycles de culture à 42 ° C, la culture liquide a été déposée sur une boîte de Pétri afin d'obtenir des colonies isolées.Liquid cultures of the transformants were moved from 37 ° C to 42 ° C (again in the presence of the antibiotic CmlO). At 42 ° C., the RepB origin of replication of the plasmid pNW33N is no longer functional, and the only way that the plasmids can be maintained in the cell (and thus the only way for the cell to preserve the resistance marker at the same time). antibiotic) is that the plasmid integrates into the bacterial genome: preferably by homologous recombination at the site of the "internal" fragment of the target gene, or more rarely ectopically. The integration of the plasmid into the target genes has the consequence of disabling it or in other words, making a Knock Out (KO) thereof. After several culture cycles at 42 ° C, the liquid culture was plated on a petri dish to obtain isolated colonies.
Validation des intégrantsValidation of integrants
Les colonies isolées ont été soumises à une PCR sur colonie afin de vérifier, en amplifiant les fragments de bord que le plasmide s’est effectivement intégré à l'intérieur du génome bactérien et au site attendu. Les mutants obtenus sont appelés non-propres et non stables, car ils contiennent des séquences exogènes et si la sélection par antibiotique est levée, ils peuvent retourner au génotype sauvage par recombinaison homologue et ainsi perdre le plasmide.The isolated colonies were subjected to colony PCR to verify, by amplifying the edge fragments that the plasmid was indeed integrated within the bacterial genome and at the expected site. The resulting mutants are termed non-clean and unstable because they contain exogenous sequences and if antibiotic selection is lifted, they can return to the wild-type genotype by homologous recombination and thereby lose the plasmid.
Dans la méthode donnée en exemple, 8.Ю10 cellules (divisé en environ 25 aliquotes ; c'est-à-dire environ 3,2.109 cellules par aliquote) ont été engagés. La viabilité après toutes les étapes de préparation des cellules compétentes et électroporation a été de 3.107 (c'est-à-dire 1,2.106 cellules par aliquote). Le nombre de transformants obtenus est de l'ordre de 1 par aliquote, c'est-à-dire un taux de transformation de 1.10'6.In the exemplified method, 8.times.10.sup.6 cells (divided into about 25 aliquots, i.e., about 3.2.109 cells per aliquot) were engaged. The viability after all competent cell preparation and electroporation steps was 3.107 (i.e., 1.2 x 106 cells per aliquot). The number of transformants obtained is of the order of 1 per aliquot, that is to say a conversion rate of 1.10'6.
Ce taux de transformation est faible ; cependant, cette méthode a permis d'obtenir des transformants de façon reproductible. En outre, ces transformants ont été validés par les transformations retour dans E. coli.This transformation rate is low; however, this method made it possible to obtain transformants in a reproducible manner. In addition, these transformants were validated by the return transformations in E. coli.
Par conséquent, la méthode exemplaire a permis de transformer par électroporation des plasmides différents comprenant un fragment interne des différents gènes cibles de la souche Sporolactobacillus vineae LMG P-26831, obtenant ainsi des knock outs par recombinaison homologue de chacun de ces gènes cibles. Par conséquent, cette méthode a permis de modifier génétiquement la souche de Sporolactobacillus vineae LMG P-26831.Therefore, the exemplary method made it possible to transform by electroporation different plasmids comprising an internal fragment of the different target genes of the strain Sporolactobacillus vineae LMG P-26831, thus obtaining knock outs by homologous recombination of each of these target genes. Therefore, this method was able to genetically modify the strain of Sporolactobacillus vineae LMG P-26831.
Exemple 4: Modification génétique de la souche de Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 par knock-out propre et stable d'une fonctionnalité indésirable du chromosome deEXAMPLE 4 Genetic Modification of the Sporolactobacillus vineae LMG P-26831 Strain by Clean and Stable Knockout of an Undesirable Functionality of the Chromosome of
SporolactobacillusSporolactobacillus
La figure 9 représente un aperçu schématique de la stratégie mise en ouvre pour obtenir des souches Sporolactobacillus génétiquement modifiées avec une délétion propre et stable d'un gène cible.FIG. 9 is a schematic overview of the strategy implemented to obtain genetically modified Sporolactobacillus strains with a clean and stable deletion of a target gene.
Dans la Figure 9 a, un plasmide contenant la séquence « Amont-Cat-Aval », avec « Amont » étant la séquence de nucléotides correspondant aux 1500 pb en amont du codon start du gène cible ; avec « Cat » étant le gène de résistance au chloramphénicol sous le contrôle du promoteur P32 ; et avec « Aval » étant la séquence de nucléotides correspondant aux 1500 pb en aval du codon stop du gène cible, est introduit dans une cellule de Sporolactobacillus par électroporation. Une recombinaison homologue, par exemple dans la région en amont, permet au fragment Amont-Cat-Aval d'être intégré dans le génome bactérien (Figure 9(b)). Si une deuxième recombinaison homologue se déroule dans le même fragment, cela permet de revenir à la situation de départ (Figure 9(a)), ou si elle a lieu dans l'autre fragment (ici dans la région en aval), cela peut donner lieu à une situation dans laquelle le gène cible est sur le plasmide et le gène cat est dans le génome bactérien (Figure 9(c)). La sélection des bactéries sensibles à l’érythromycine et résistantes au chloramphénicol permet d'isoler des mutants dans laquelle le gène cible a été remplacé par le gène cat et le gène cible a été perdu avec le plasmide (Figure 9(d)).In FIG. 9a, a plasmid containing the "Amont-Cat-Aval" sequence, with "Upstream" being the nucleotide sequence corresponding to the 1500 bp upstream of the start codon of the target gene; with "Cat" being the chloramphenicol resistance gene under the control of the P32 promoter; and with "Aval" being the nucleotide sequence corresponding to 1500 bp downstream of the stop codon of the target gene, is introduced into a Sporolactobacillus cell by electroporation. Homologous recombination, for example in the upstream region, allows the Amont-Cat-Aval fragment to be integrated into the bacterial genome (Figure 9 (b)). If a second homologous recombination takes place in the same fragment, it allows to return to the starting situation (Figure 9 (a)), or if it takes place in the other fragment (here in the downstream region), this can give rise to a situation in which the target gene is on the plasmid and the cat gene is in the bacterial genome (Figure 9 (c)). The selection of erythromycin-sensitive and chloramphenicol-resistant bacteria isolates mutants in which the target gene has been replaced by the cat gene and the target gene has been lost with the plasmid (Figure 9 (d)).
Dans la Figure 9(e), un plasmide contenant la séquence « Amont-Aval » est introduit dans une cellule de Sporolactobacillus par électroporation et une recombinaison homologue, par exemple dans la région en amont, permet qu'il soit intégré dans le génome bactérien (Figure 9(f)). Si la deuxième la recombinaison se déroule dans la même région, cela permet de revenir à la situation de la Figure 9 (e), ou si elle a lieu dans les autres régions (ici dans la région en aval), cela donnera lieu à une situation dans laquelle le gène cat est sur le plasmide et où il n'y plus de séquence dans le génome de Sporolactobacillus où le gène cible se trouvait (Figure(g)).In Figure 9 (e), a plasmid containing the "Amont-Aval" sequence is introduced into a Sporolactobacillus cell by electroporation and homologous recombination, for example in the upstream region, allows it to be integrated into the bacterial genome (Figure 9 (f)). If the second recombination takes place in the same region, it returns to the situation in Figure 9 (e), or if it occurs in the other regions (here in the downstream region), this will result in a situation in which the cat gene is on the plasmid and there is no more sequence in the Sporolactobacillus genome where the target gene was (Figure (g)).
Dans la Figure 9(h), la sélection des bactéries sensibles à l'érythromycine et au chloramphénicol permet d'isoler des mutants dans laquelle le gène cible a été complètement supprimé et le gène cat a été perdu avec le plasmide. Ce mutant est appelé « propre et stable ».In Figure 9 (h), the selection of erythromycin and chloramphenicol sensitive bacteria isolates mutants in which the target gene has been completely deleted and the cat gene has been lost with the plasmid. This mutant is called "clean and stable".
Un knock-out du gène de la L-HicDH du génome de Sporolactobacillus a été réalisé. Pour ce gène cible, deux plasmides ont été construits selon la procédure décrite dans l'exemple 2: (i) pNW33N comprenant comme un insert "Amont-Cat-Aval" et (ii) pNW33N comprenant un insert "Amont-Aval".A knockout of the L-HicDH gene from the Sporolactobacillus genome has been achieved. For this target gene, two plasmids were constructed according to the procedure described in Example 2: (i) pNW33N comprising as an "Amont-Cat-Aval" insert and (ii) pNW33N comprising an "Amont-Aval" insert.
Les amorces de l'exemple 4 avec un nom qui contient le terme "lox" ont une séquence (soulignée) qui est homologue aux amorces lox utilisées pour amplifier la P32-Cat. Cette séquence a permis d'effectuer une PCR de recouvrement pour "joindre" les 3 fragments de PCR, à savoir, un fragment amont et P32-Cat et un fragment aval ensemble dans un seul grand fragment de PCR. La queue des amorces de l’Exemple 4 contenant un site de restriction pour le clonage est indiqué en caractères gras.The primers of Example 4 with a name that contains the term "lox" have an (underlined) sequence that is homologous to the lox primers used to amplify the P32-Cat. This sequence made it possible to carry out a recovery PCR to "join" the 3 PCR fragments, namely, an upstream and P32-Cat fragment and a downstream fragment together in a single large PCR fragment. The tail of the primers of Example 4 containing a restriction site for cloning is indicated in bold.
Table 5 : Séquences des amorces sens (Uplox66) et anti-sens (Dnlox71) utilisées pour amplifier P32-CatTable 5: Sequences of sense (Uplox66) and antisense (Dnlox71) primers used to amplify P32-Cat
Table 6 : Séquences des amorces sens (UP1) et anti-sens (UP2_lox) utilisées pour amplifier la région en amont de L-HicDHTable 6: Sequences of sense (UP1) and antisense (UP2_lox) primers used to amplify the upstream region of L-HicDH
Table 7 : Séquences des amorces sens (DNllox) et anti-sens (DN2) utilisées pour amplifier la région en aval de L-HicDHTable 7: Sequences of forward (DNllox) and antisense (DN2) primers used to amplify the downstream region of L-HicDH
5 La souche de Sporolactobacillus LMG P-26831 a été transformée par électroporation avec le plasmide pNW33N « Amont-Cat-Aval » conformément à la procédure décrite dans l'exemple 3 (Figure 9(a)). Des intégrants ont été obtenus en augmentant la température de 37°C à 42°C pendant 4 générations et environ 4 joins (Figure 9 (b)). Des excisants ont été obtenus en diminuant la température de 42°C à 37°C pendant 4 à 10 générations et environ 4 à 10 jours. Le site de l'excision 10 a été vérifié par amplification PCR des fragments de bord : la recombinaison peut soit donner lieu en retour à la situation avec le plasmide pNW33N « Amont-Aval » (Figure 9 (e)) ou donner lieu à une situation où le gène cible est sur le plasmide et le gène cat est dans le génome bactérien (Figure 9(c)). Ces événements ont été choisis en sélectionnant des bactéries ayant une résistance au chloramphénicol mais étant sensibles à l'érythromycine. Cette sélection a été réalisée par 15 l’étalement de cultures liquides contenant du chloramphénicol sur des boîtes de Pétri contenant du chloramphénicol dans le but d’obtenir des colonies isolées. Ces colonies ont été réinoculées sur les boîtes de Pétri contenant du chloramphénicol, avec ou sans érythromycine pour isoler des mutants dans lesquels le gène cible a été remplacé par le gène cat et le gène cible a été perdu avec le plasmide (Figure 9(d)). Les mutants dépourvu du gène cible de la L-HicDH ont été obtenus qui 20 sont stables mais non propres car ils contiennent une séquence exogène, à savoir le gène Cat (résistance au chloramphénicol).Sporolactobacillus strain LMG P-26831 was transformed by electroporation with plasmid pNW33N "Amont-Cat-Aval" according to the procedure described in Example 3 (Figure 9 (a)). Integrants were obtained by increasing the temperature from 37 ° C to 42 ° C for 4 generations and about 4 joins (Figure 9 (b)). Excisors were obtained by decreasing the temperature from 42 ° C to 37 ° C for 4 to 10 generations and about 4 to 10 days. The site of the excision was verified by PCR amplification of the edge fragments: the recombination can either give rise to the situation with the plasmid pNW33N "Amont-Aval" (Figure 9 (e)) or give rise to a situation where the target gene is on the plasmid and the cat gene is in the bacterial genome (Figure 9 (c)). These events were selected by selecting bacteria with resistance to chloramphenicol but being sensitive to erythromycin. This selection was carried out by plating chloramphenicol-containing liquid cultures on Petri dishes containing chloramphenicol in order to obtain isolated colonies. These colonies were reinoculated onto Petri dishes containing chloramphenicol, with or without erythromycin to isolate mutants in which the target gene was replaced by the cat gene and the target gene was lost with the plasmid (Figure 9 (d) ). Mutants lacking the target gene of L-HicDH were obtained which are stable but not clean because they contain an exogenous sequence, ie the Cat gene (chloramphenicol resistance).
Des mutant stables et propres ont été alors obtenus par transformation avec le plasmide pNW33N «Amont-aval » conformément à la procédure décrite dans l'exemple 3 (Figure 9(e)). Des intégrants 25 sont obtenus en augmentant la température de 37 ° C à 42 ° C (Figure 9(f)). Des excisants sont obtenus en diminuant la température de 42 0 C à 37 ° C. Le site de l'excision a été vérifié par amplification PCR des fragments de bord : la recombinaison homologue peut soit donner lieu en retour à la situation avec le plasmide pNW33N « amont-aval » (Figure 9(e)) ou donner lieu à une situation où le gène cat est sur le plasmide et la séquence « Amont-aval » est dans le génome bactérien (Figure 9(g)). Ces événements ont été sélectionnés en sélectionnant les bactéries sensibles à l'érythromycine et au chloramphénicol. Cette sélection a été réalisée en étalant des cultures liquides sur des boîtes de Pétri avec ou sans chloramphénicol et érythromycine pour dans le but 5 d’obtenir des colonies isolées. Ces colonies ont été réinoculées sur des boîtes de Pétri avec ou sans chloramphénicol et érythromycine pour isoler des mutants dans lesquels le gène cat a été perdu en même temps que le plasmide (Figure 9(h)). Des mutants sans le gène cible de la L-fficDH ont été obtenus qui sont stables et propres car ils ne contiennent aucune séquence exogène ; la séquence entre les codons start et stop du gène cible a été supprimée et le codon stop se trouve juste derrière 10 le codon start.Stable and clean mutants were then obtained by transformation with plasmid pNW33N "Upstream" according to the procedure described in Example 3 (Figure 9 (e)). Integrants are obtained by increasing the temperature from 37 ° C to 42 ° C (Figure 9 (f)). Excisors are obtained by decreasing the temperature from 42 ° C. to 37 ° C. The site of the excision was verified by PCR amplification of the edge fragments: the homologous recombination can either give rise to the situation with the plasmid pNW33N "Upstream-downstream" (Figure 9 (e)) or give rise to a situation where the cat gene is on the plasmid and the sequence "Downstream-Amont" is in the bacterial genome (Figure 9 (g)). These events were selected by selecting bacteria sensitive to erythromycin and chloramphenicol. This selection was performed by plating liquid cultures on petri dishes with or without chloramphenicol and erythromycin for the purpose of obtaining isolated colonies. These colonies were reinoculated on petri dishes with or without chloramphenicol and erythromycin to isolate mutants in which the cat gene was lost together with the plasmid (Figure 9 (h)). Mutants without the target L-fficDH gene were obtained that are stable and clean because they contain no exogenous sequences; the sequence between the start and stop codons of the target gene has been deleted and the stop codon is just behind the start codon.
Cette stratégie est répétée afin d'obtenir des souches de Sporolactobacillus avec un knock out propre et stable de la L-LDH, D-LDH62 ou D-LDH65. Pour la L-LDH, deux plasmides ont été construits avec les amorces données en Tables 5, 8 et 9. Pour la D-LDH62, deux plasmides ont été construits avec les amorces données en Tables 5, 10 et 11. Pour la D-LDH65, deux plasmides ont 15 été construits avec les amorces données en Tables 5,12 et 13.This strategy is repeated in order to obtain Sporolactobacillus strains with a clean and stable knockout of L-LDH, D-LDH62 or D-LDH65. For L-LDH, two plasmids were constructed with the primers given in Tables 5, 8 and 9. For D-LDH62, two plasmids were constructed with the primers given in Tables 5, 10 and 11. LDH65, two plasmids were constructed with the primers given in Tables 5,12 and 13.
Table 8 : Séquences des amorces sens (UP1) et anti-sens (UP2_lox) utilisées pour amplifier la région en amont de la L-LDHTable 8: Sequences of sense (UP1) and antisense (UP2_lox) primers used to amplify the upstream region of L-LDH
20 Table 9 : Séquences des amorces sens (DNl lox) et anti-sens (DN2) utilisées pour amplifier la région en aval de la L-LDHTable 9: Sequences of sense (DN1 lox) and antisense (DN2) primers used to amplify the region downstream of L-LDH
Table 10 : Séquences des amorces sens (UP1) et anti-sens (UP2_lox) utilisées pour amplifier la région en amont de la D-LDH62Table 10: Sequences of the forward (UP1) and antisense (UP2_lox) primers used to amplify the upstream region of the LDH62
Table 11 : Séquences des amorces sens (DNllox) et anti-sens (DN2) utilisées pour amplifier la 5 région en aval de la D-LDH62Table 11: Sequences of forward (DNllox) and antisense (DN2) primers used to amplify the region downstream of D-LDH62
Table 12 : Séquences des amorces sens (UP1) et anti-sens (UP2_lox) utilisées pour amplifier la région en amont de la D-LDH65Table 12: Sequences of the forward (UP1) and antisense (UP2_lox) primers used to amplify the upstream region of the D-LDH65
10 Table 13 : Séquences des amorces sens (DNl lox) et anti-sens (DN2) utilisées pour amplifier la région en aval de la D-LDH65Table 13: Sequences of sense (DN1 lox) and antisense (DN2) primers used to amplify the region downstream of D-LDH65
Exemple 5: Production d'acide lactique-L ou d’acide lactique-D énantiomériquement pursExample 5 Production of lactic acid-L or enantiomerically pure lactic acid-D
Comme schématiquement illustré à la Figure 5A, afin d'obtenir des espèces de Sporolactobacïllus capable de produire du L-lactate énantiopur, les gènes de D-lactate déshydrogénases comme la D-LDH62 et D-LDH65 sont supprimés du génome de Sporolactobacïllus.As schematically illustrated in Figure 5A, in order to obtain Sporolactobacillus species capable of producing L-lactate enantiopur, the D-lactate dehydrogenase genes such as D-LDH62 and D-LDH65 are deleted from the Sporolactobacillus genome.
La souche Sporolactobacïllus LMG P-26831 est génétiquement modifiée en supprimant les gènes de D-LDH62 et D-LDH65 du génome de Sporolactobacïllus avec le protocole décrit dans l'exemple 4. Cette souche de Sporolactobacïllus LMG P-26831 génétiquement modifiée est utilisée dans un procédé pour la préparation de l'acide lactique-L.The strain Sporolactobacillus LMG P-26831 is genetically modified by deleting the genes of D-LDH62 and D-LDH65 from the genome of Sporolactobacillus with the protocol described in Example 4. This strain of Sporolactobacillus LMG P-26831 genetically modified is used in a process for the preparation of lactic acid-L.
Comme schématiquement illustré à la Figure 5B, afin d'obtenir des espèces de Sporolactobacïllus capable de produire du D-lactate énantiomériquement pur, les gènes de la L-lactate déshydrogénase et/ou L-2-hydroxyisocaproate déshydrogénase sont supprimées du génome de Sporolactobacïllus.As schematically illustrated in FIG. 5B, in order to obtain Sporolactobacillus species capable of producing enantiomerically pure D-lactate, the L-lactate dehydrogenase and / or L-2-hydroxyisocaproate dehydrogenase genes are deleted from the Sporolactobacillus genome.
La souche Sporolactobacïllus LMG P-26831 est génétiquement modifiée en supprimant les gènes de L-LDH et L-HicDH du génome de Sporolactobacïllus avec le protocole décrit dans l'exemple 4.The strain Sporolactobacillus LMG P-26831 is genetically modified by removing the L-LDH and L-HicDH genes from the Sporolactobacillus genome with the protocol described in Example 4.
Cette souche de Sporolactobacïllus LMG P-26831 génétiquement modifiée est utilisée dans un procédé pour la préparation de l'acide lactique-D.This genetically modified strain of Sporolactobacillus LMG P-26831 is used in a process for the preparation of lactic acid-D.
La table 14 montre la diminution de production d’acide lactique-L par les 2 mutants delta L-HicDH, Delta-L-LDH : P32Cat 2A et 3B par rapport à la souche sauvage (WT=Wild type).Table 14 shows the decrease in l-lactic acid production by the 2 delta mutants L-HicDH, Delta-L-LDH: P32Cat 2A and 3B relative to the wild-type strain (WT = Wild type).
Table 14 : Diminution de production d’acide lactique-LTable 14: Decrease in lactic acid production-L
Exemple 6: Expression dans Sporolactobacïllus vineae d'une gluco-amylase hétérologueEXAMPLE 6 Expression in Sporolactobacillus vineae of a heterologous glucoamylase
Afin d'obtenir une souche de Sporolactobacïllus capable d'hydrolyser des polymères courts de glucose, l'expression d'une gluco-amylase hétérologue a été induite dans la souche LMG P-26831.In order to obtain a Sporolactobacillus strain capable of hydrolyzing short glucose polymers, expression of a heterologous glucoamylase was induced in LMG strain P-26831.
Un plasmide a été construit qui comporte pNW33N comme vecteur et a comme insert le promoteur du gène de la glucoamylase de Bacillus coagulons 36D1 + le gène de la glucoamylase de Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum.A plasmid was constructed which comprises pNW33N as a vector and has as insert the Bacillus coagulons glucosamylase gene promoter 36D1 + the Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum glucoamylase gene.
Ce plasmide a été introduit dans la souche de Sporolactobacïllus LMG P-26831 par le protocole d'electro-transformation décrit dans l'exemple 3.This plasmid was introduced into the strain of Sporolactobacillus LMG P-26831 by the electro-transformation protocol described in Example 3.
La présence du plasmide dans les transformants émergents a été vérifiée par PCR sur le plasmide. L’expression d'une glucoamylase active à partir du plasmide existant en multicopies dans le cytoplasme (aucune recombinaison homologue n’a été utilisée ici) a été vérifiée par la croissance des cellules sur des boîtes de Pétri contenant de l'amidon. Après croissance pendant plusieurs jours, l'amidon présent dans les boîtes de Pétri a été colorée par les vapeurs de I2. Comme on peut le voir sur la figure 10, il y a un anneau de dégradation autour des transformants (7,9 ; 8,6 ; 8,7 ; 8,8 ; 8,9 et contrôle positif), mais pas autour d'autres (les cinq premiers et 7,8 ; 8.2) indiquant que l’amidon a été partiellement hydrolysé.The presence of the plasmid in the emerging transformants was verified by PCR on the plasmid. Expression of active glucoamylase from the existing multicopy plasmid in the cytoplasm (no homologous recombination was used here) was verified by growth of the cells on Petri dishes containing starch. After growing for several days, the starch present in the petri dishes was stained by the I2 vapors. As can be seen in Figure 10, there is a ring of degradation around the transformants (7.9, 8.6, 8.7, 8.8, 8.9 and positive control), but not around others (the first five and 7.8, 8.2) indicating that the starch has been partially hydrolysed.
Exemple 7: Expression dans Sporolactobacillus vineae d'une alpha-amylase hétérologueEXAMPLE 7 Expression in Sporolactobacillus vineae of a heterologous alpha-amylase
Afin d'obtenir une souche de Sporolactobacillus capable d'hydrolyser l'amidon, l'expression d'une ALPHA-amylase hétérologue a été induite chez la souche LMG P-26831.In order to obtain a strain of Sporolactobacillus capable of hydrolyzing starch, expression of a heterologous ALPHA-amylase was induced in LMG strain P-26831.
Deux plasmides différents ont été utilisés : -pGIT008 qui contient un promoteur de L. plantarum + le gène alpha-amylase de B. licheniformis -pGIP312.4 qui contient un promoteur d'E. faecalis + le gène alpha-amylase de B. licheniformisTwo different plasmids were used: -pGIT008 which contains a L. plantarum promoter + the B. licheniformis alpha-amylase gene -pGIP312.4 which contains an E. coli promoter. faecalis + the B. licheniformis alpha-amylase gene
Ces plasmides ont été introduits dans la souche LMG P-26831 par le protocole d'electro-transformation décrit dans l'exemple 3.These plasmids were introduced into the LMG P-26831 strain by the electro-transformation protocol described in Example 3.
La présence d'un des plasmides chez les transformants émergents a été vérifiée par PCR sur le plasmide. L’expression d'une alpha-amylase active à partir du plasmide existant en multicopies dans le cytoplasme (aucune recombinaison homologue n’a été utilisée ici) a été vérifiée par la croissance des cellules sur des boîtes de Pétri contenant de l'amidon. Après la croissance pendant plusieurs jours, l'amidon présent dans les boîtes de Pétri a été colorée par des vapeurs de I2.The presence of one of the plasmids in the emerging transformants was verified by PCR on the plasmid. Expression of active alpha-amylase from the existing multicopy plasmid in the cytoplasm (no homologous recombination was used here) was verified by growth of the cells on Petri dishes containing starch. After growth for several days, the starch present in the Petri dishes was stained with I 2 vapors.
Conclusionsconclusions
Ensemble, les exemples ci-dessus montrent que la méthode de la présente invention permet de modifier génétiquement des souches de Sporolactobacilles. Cette méthode permet avantageusement de construire des souches de Sporolactobacilles génétiquement modifiées espèces comme par exemple les souches de Sporolactobacilles qui sont capables de produire de l'acide lactique ou un de ses stéréoisomères à partir de matières premières abondantes et donc peu coûteuses.Together, the above examples show that the method of the present invention makes it possible to genetically modify Sporolactobacillus strains. This method advantageously makes it possible to construct strains of Sporolactobacillus genetically modified species such as, for example, Sporolactobacillus strains which are capable of producing lactic acid or one of its stereoisomers from abundant and therefore inexpensive raw materials.
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