BR112016019081B1 - RECOMBINANT MICROBIAL HOST CELL AND METHOD FOR ANILINE PRODUCTION - Google Patents

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Gernot Jaeger
Jorgen Magnus
Amgad Salah Moussa
Günter Olf
Giulio Lolli
Swantje Behnken
Jung-Won Youn
Mohammad Yalfani
Georg Sprenger
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Covestro Deutschland Ag
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Abstract

CEPA RECOMBINANTE PRODUTORA DE O-AMINOBENZOATO E PRODUÇÃO FERMENTATIVA DE ANILINA A PARTIR DE RECURSOS RENOVÁVEIS VIA ÁCIDO 2- AMINOBENZOICO. A invenção proporciona uma célula hospedeira microbiana recombinante capaz de converter, biologicamente, uma matéria-prima compreendendo um substrato de carbono fermentável em o-aminobenzoato (oAB). A invenção proporciona ainda um método para a produção de anilina, compreendendo as etapas de: a) produção de o-aminobenzoato por fermentação de uma matéria-prima compreendendo, pelo menos, um substrato de carbono fermentável utilizando a célula hospedeira microbiana recombinante, capaz de converter biologicamente a dita matéria-prima compreendendo, pelo menos, um substrato de carbono fermentável em o-aminobenzoato, em que o dito o- aminobenzoato compreende o ânion antranilato, b) conversão do dito o-aminobenzoato a partir do dito ânion antranilato em ácido antranílico por protonação ácida, c) recuperação do dito ácido antranílico por precipitação ou por dissolução em um solvente orgânico e d) conversão do dito ácido antranílico em anilina por descarboxilação térmica em um solvente orgânico.RECOMBINANT STRAIN PRODUCING O-AMINOBENZOATE AND FERMENTATIVE PRODUCTION OF ANILINE FROM RENEWABLE RESOURCES VIA 2-AMINOBENZOIC ACID. The invention provides a recombinant microbial host cell capable of biologically converting a raw material comprising a fermentable carbon substrate into o-aminobenzoate (oAB). The invention further provides a method for the production of aniline, comprising the steps of: a) producing o-aminobenzoate by fermentation of a raw material comprising at least one fermentable carbon substrate using a recombinant microbial host cell capable of biologically converting said raw material comprising at least one fermentable carbon substrate into o-aminobenzoate, wherein said o-aminobenzoate comprises anthranilate anion, b) converting said o-aminobenzoate from said anthranilate anion to anthranilic acid by acid protonation, c) recovering said anthranilic acid by precipitation or by dissolution in an organic solvent and d) converting said anthranilic acid to aniline by thermal decarboxylation in an organic solvent.

Description

[001] A invenção se refere ao campo da produção de anilina a partir de matéria-prima de recursos renováveis tais como, por exemplo, biomassa, por meio de um hospedeiro microbiano adequado, seguida de conversão química de um produto intermediário em anilina.[001] The invention relates to the field of aniline production from raw material of renewable resources such as, for example, biomass, through a suitable microbial host, followed by chemical conversion of an intermediate product into aniline.

[002] Atualmente, a anilina é produzida em vários milhões de toneladas por ano a partir de matérias-primas fósseis, por exemplo, para a produção de poliuretanos. Uma fonte de anilina com base em recursos renováveis, também chamada de "bioanilina", é intensamente desejada pela indústria química, para se tornar independente dos recursos fósseis. Mais importante ainda, há um desejo forte de reduzir as emissões de dióxido de carbono (CO2), tanto para os processos químicos, como pelo aumento do uso de recursos renováveis nas matérias-primas. A bioanilina tem um elevado potencial de economizar emissões de CO2.[002] Currently, aniline is produced in several million tons per year from fossil raw materials, for example, for the production of polyurethanes. A source of aniline based on renewable resources, also called "bioaniline", is intensely desired by the chemical industry, to become independent of fossil resources. Most importantly, there is a strong desire to reduce carbon dioxide (CO2) emissions, both from chemical processes and by increasing the use of renewable resources in raw materials. Bioaniline has a high potential to save CO2 emissions.

[003] A invenção se refere ainda à engenharia de microrganismos e à produção de compostos aromáticos a partir destes. Em particular, a invenção se refere ao campo da produção de o-aminobenzoato (oAB) a partir de fontes renováveis tais como, por exemplo, biomassa, em um hospedeiro microbiano recombinante adequado. Tipicamente, é utilizada uma fonte que contém uma proporção significativa de açúcares fermentáveis. Estes açúcares podem incluir polissacarídeos, tais como dissacarídeos, por exemplo, sacarose, ou trissacarídeos, por exemplo, cetose, bem como monossacarídeos C-6, tais como a glicose, a frutose ou a manose e monossacarídeos C-5, tais como xilose e arabinose. Uma cepa microbiana recombinante capaz de converter açúcar em o-aminobenzoato (2-aminobenzoato, orto-aminobenzoato, o- aminobenzoato, oAB) permitiria a produção de o-aminobenzoato a partir de uma grande variedade de recursos renováveis, incluindo a beterraba-açucareira e a cana-de-açúcar, plantas contendo amido, tais como milho, trigo e centeio, como também, por exemplo, lignocelulose a partir de palha, madeira ou bagaço.[003] The invention also refers to the engineering of microorganisms and the production of aromatic compounds from them. In particular, the invention relates to the field of producing o-aminobenzoate (oAB) from renewable sources such as, for example, biomass, in a suitable recombinant microbial host. Typically, a source is used that contains a significant proportion of fermentable sugars. These sugars can include polysaccharides, such as disaccharides, for example, sucrose, or trisaccharides, for example, ketose, as well as C-6 monosaccharides, such as glucose, fructose or mannose, and C-5 monosaccharides, such as xylose and arabinose. A recombinant microbial strain capable of converting sugar into o-aminobenzoate (2-aminobenzoate, ortho-aminobenzoate, o-aminobenzoate, oAB) would allow the production of o-aminobenzoate from a wide variety of renewable resources, including sugar beet and sugar cane, starch-containing plants such as maize, wheat and rye, as well as, for example, lignocellulose from straw, wood or bagasse.

[004] Atualmente, não existe, disponível comercialmente, uma fonte renovável ou biologicamente derivada para o o-aminobenzoato ou para o ácido correspondente e nenhum exemplo conhecido para a produção biológica em larga escala de o-aminobenzoato foi descrito. O o-aminobenzoato é um intermediário natural da via do ácido chiquímico e um precursor para a biossíntese do aminoácido aromático L-triptofano. A via biossintética para o- aminobenzoato é relativamente bem compreendida, em ambos os procariontes e eucariontes. Pode ser obtida uma conversão química de o-aminobenzoato para anilina. Os métodos atuais de produção de anilina dependem de síntese química a partir de matérias-primas derivadas do petróleo. Tais matérias- primas derivadas de petróleo não são renováveis, em oposição às matérias-primas que são renováveis, tal como o recurso renovável "biomassa". Várias etapas químicas envolvidas na síntese química resultam em custos de produção elevados dos produtos químicos. A síntese química convencional da anilina pode ser associada com intermediários perigosos, solventes e produtos residuais, que podem ter um impacto substancial sobre o meio ambiente. Reações secundárias não específicas do anel aromático resultam na redução do rendimento do produto. Matérias-primas derivadas de petróleo são influenciadas por flutuações de custos, resultantes do preço global do petróleo.[004] Currently, there is no commercially available renewable or biologically derived source for o-aminobenzoate or the corresponding acid, and no known example for large-scale biological production of o-aminobenzoate has been described. O-Aminobenzoate is a natural intermediate in the shikimic acid pathway and a precursor for the biosynthesis of the aromatic amino acid L-tryptophan. The biosynthetic pathway for o-aminobenzoate is relatively well understood, in both prokaryotes and eukaryotes. A chemical conversion of o-aminobenzoate to aniline can be achieved. Current aniline production methods rely on chemical synthesis from petroleum-derived raw materials. Such petroleum-derived raw materials are non-renewable, as opposed to raw materials that are renewable, such as the renewable resource "biomass". Several chemical steps involved in chemical synthesis result in high production costs for chemicals. Conventional chemical synthesis of aniline can be associated with hazardous intermediates, solvents and waste products, which can have a substantial impact on the environment. Non-specific side reactions of the aromatic ring result in reduced product yield. Petroleum-derived raw materials are influenced by cost fluctuations resulting from the global price of petroleum.

[005] O documento WO 2013/103894 A1 divulga um método de produção de aminas aromáticas através de ácido p- aminobenzoico derivado biologicamente (4-aminobenzoato). No entanto, este documento divulga a produção do ácido p- aminobenzoico tanto em E. coli ou em S. cerevisiae e não reconhece as vantagens da Corynebacterium glutamicum como hospedeiro. Além disso, este documento também não divulga como combinar com sucesso o processo de fermentação com o processo químico, a jusante, de conversão do ácido p- aminobenzoico biologicamente derivado em aminas aromáticas.[005] WO 2013/103894 A1 discloses a method of producing aromatic amines through biologically derived p-aminobenzoic acid (4-aminobenzoate). However, this document discloses p-aminobenzoic acid production in either E. coli or S. cerevisiae and does not recognize the advantages of Corynebacterium glutamicum as a host. Furthermore, this document also does not disclose how to successfully combine the fermentation process with the downstream chemical process of converting the biologically derived p-aminobenzoic acid into aromatic amines.

[006] Acreditava-se que uma fermentação direta do açúcar em anilina, como uma conversão em etapa única, fosse mais eficiente em termos de custos, se baseada em uma via biossintética incluindo uma descarboxilação enzimática in vivo de antranilato em anilina, como a etapa final da reação. Visto que uma aminobenzoato descarboxilase não pode ser identificada ou desenvolvida com sucesso por meio de engenharia de proteínas, a reação de descarboxilação do antranilato em anilina não podia ser realizada por meios enzimáticos puros. Visto que tal processo em etapa única não era tecnicamente possível, foram consideradas alternativas de processo para a realização da etapa final da reação de descarboxilação do antranilato em anilina como a etapa final da reação, por exemplo, por uma etapa química, em oposição a uma etapa enzimática.[006] A direct fermentation of sugar to aniline, as a single-step conversion, was believed to be more cost-efficient if based on a biosynthetic pathway including an enzymatic in vivo decarboxylation of anthranilate to aniline as the final reaction step. Since an aminobenzoate decarboxylase could not be successfully identified or developed through protein engineering, the decarboxylation reaction of anthranilate to aniline could not be carried out by pure enzymatic means. Since such a one-step process was not technically possible, process alternatives for carrying out the final step of the decarboxylation reaction of anthranilate to aniline as the final step of the reaction, e.g. by a chemical step as opposed to an enzymatic step, were considered.

[007] Portanto, o problema técnico da invenção consiste em proporcionar um método de produção de anilina, com base em recursos renováveis, que é superior aos métodos de fermentação e químicos existentes e que alcance uma grande redução das emissões de dióxido de carbono, independência de recursos fósseis e similares ou menor custo de produção em comparação com os processos de produção estabelecidos, à base de petróleo.[007] Therefore, the technical problem of the invention is to provide an aniline production method, based on renewable resources, which is superior to existing fermentation and chemical methods and which achieves a great reduction in carbon dioxide emissions, independence from fossil and similar resources or lower production cost compared to established petroleum-based production processes.

[008] A invenção resolveu o dito problema proporcionando uma célula hospedeira microbiana recombinante capaz de converter, biologicamente, uma matéria prima compreendendo um substrato de carbono fermentável em o- aminobenzoato.[008] The invention solved said problem by providing a recombinant microbial host cell capable of biologically converting a raw material comprising a fermentable carbon substrate into o-aminobenzoate.

[009] A invenção resolveu adicionalmente o dito problema proporcionando um método para a produção de anilina, compreendendo as etapas de: a) produção de o-aminobenzoato por fermentação de uma matéria-prima compreendendo, pelo menos, um substrato de carbono fermentável, utilizando a célula hospedeira microbiana recombinante da invenção conforme descrita aqui e conforme reivindicada nas reivindicações, que seja capaz de converter biologicamente a dita matéria prima compreendendo, pelo menos, um substrato de carbono fermentável em o-aminobenzoato, em que o dito o- aminobenzoato compreende o ânion antranilato, b) conversão do dito o-aminobenzoato a partir do dito ânion antranilato em ácido antranílico por protonação ácida, c) recuperação do dito ácido antranílico por precipitação ou por dissolução em um solvente orgânico, e d) conversão do dito ácido antranílico em anilina por descarboxilação térmica em um solvente orgânico.[009] The invention further solved said problem by providing a method for the production of aniline, comprising the steps of: a) producing o-aminobenzoate by fermentation of a raw material comprising at least one fermentable carbon substrate, using the recombinant microbial host cell of the invention as described herein and as claimed in the claims, which is capable of biologically converting said raw material comprising at least one fermentable carbon substrate into o-aminobenzoate, wherein said o-aminobenzoate comprises the anthranilate anion, b) converting said o-aminobenzoate from said anthranilate anion to anthranilic acid by acid protonation, c) recovering said anthranilic acid by precipitation or by dissolution in an organic solvent, and d) converting said anthranilic acid to aniline by thermal decarboxylation in an organic solvent.

[010] A mudança para a produção de anilina baseada em recursos renováveis, por exemplo, biomassa ou fontes de carbono fermentáveis, oferece as vantagens de redução significativa das emissões de CO2, permite independência dos recursos fósseis e permite uma possível redução no custo de produção. Outra vantagem da invenção é que o uso de produtos químicos perigosos e os resíduos resultantes são mantidos a um nível mínimo. Além disso, o o-aminobenzoato derivado biologicamente pode ser produzido e convertido em anilina em um processo com muito menos impacto global no meio ambiente.[010] The switch to aniline production based on renewable resources, for example, biomass or fermentable carbon sources, offers the advantages of significantly reducing CO2 emissions, allows independence from fossil resources and allows for a possible reduction in production cost. Another advantage of the invention is that the use of hazardous chemicals and the resulting waste is kept to a minimum. Furthermore, biologically derived o-aminobenzoate can be produced and converted to aniline in a process with much less overall impact on the environment.

[011] Em particular, a invenção proporciona uma célula hospedeira microbiana recombinante capaz de converter, biologicamente, uma matéria prima compreendendo um substrato de carbono fermentável em o-aminobenzoato. Tal hospedeiro microbiano recombinante, de acordo com a invenção, pode ser um microrganismo geneticamente modificado para a produção fermentativa de o-aminobenzoato a partir de fontes renováveis tais como, por exemplo, biomassa. Por exemplo, a invenção proporciona cepas geneticamente modificadas de Corynebacterium glutamicum como biocatalisadores que são adequados para a produção fermentativa eficiente de o-aminobenzoato a partir de fontes de carbono fermentáveis.[011] In particular, the invention provides a recombinant microbial host cell capable of biologically converting a raw material comprising a fermentable carbon substrate into o-aminobenzoate. Such a recombinant microbial host according to the invention can be a microorganism genetically modified for the fermentative production of o-aminobenzoate from renewable sources such as, for example, biomass. For example, the invention provides genetically modified strains of Corynebacterium glutamicum as biocatalysts that are suitable for the efficient fermentative production of o-aminobenzoate from fermentable carbon sources.

[012] A Corynebacterium glutamicum é uma bactéria Gram-positiva que vive no solo. Ela pertence às actinobactérias Gram-positivas de alto teor de GC. A C. glutamicum é uma das espécies bacterianas mais importantes biotecnologicamente, com uma produção anual de mais de dois milhões de toneladas de aminoácidos, principalmente L- glutamato e L-lisina. Devido a esta grande importância industrial, a C. glutamicum tem sido estudada extensivamente desde logo após a sua descoberta, em 1956. O genoma da C. glutamicum foi sequenciado e publicado em 2003 (Ikeda M, Nakagawa S, Appl Microbiol Biotechnol, 2003, 62:99; Kalinowski J, Bathe B, Bartels D, Bischoff N, Bott M, Burkovski A, Dusch N, Eggeling L, Eikmanns BJ, Gaigalat L, Goesmann A, Hartmann M, et al., J Biotechnol, 2003, 104: 5). C. glutamicum apresenta inúmeros atributos intrínsecos ideais como uma fábrica microbiana, para produzir não apenas aminoácidos, mas também outros produtos químicos. Um conhecimento fundamental profundo da fisiologia das corinobactérias e as ferramentas pós-genômicas para modelar processos ou projetar vias sintéticas em abordagens combinatórias constituem uma base fundamental para projetar biorrefinarias de corinobactérias eficientes e versáteis. As vias biossintéticas da C. glutamicum que levam ao oAB têm sido extensivamente estudadas e podem ser divididas em três seções principais: metabolismo central, a via aromática comum e a via do ramal do L-triptofano. oAB é um intermediário da biossíntese do L-triptofano (Figura 1). No entanto, tentativas prévias de melhora de cepas para a produção de aminoácidos se baseou, principalmente, nos procedimentos de seleção e mutagênese aleatória clássicos, com o objetivo de eliminar as vias concorrentes e eliminar a regulação por feedback (retroalimentação) nas vias biossintéticas. A abordagem clássica tem utilidade limitada, uma vez que a desregulação completa das etapas de regulação e aprimoramento de uma atividade enzimática biossintética apropriada são difíceis de obter. Além disso, a mutagênese aleatória frequentemente produz mutações inesperadas em alguns locais do genoma, juntamente com as desejáveis. Como é difícil determinar a influência destas mutações não identificadas, uma melhora adicional da cepa seria afetada. Estes problemas existem amplamente em cepas industriais construídas por mutagênese aleatória. Com base na literatura relatada, principalmente, durante a última década, a produção atual com cepas geradas pela abordagem clássica tem rendimentos, em relação ao açúcar (% em peso) de, aproximadamente, 20-23 para L-triptofano e em torno de 25 para L-fenilalanina. Em contraste, foram relatados rendimentos de produção muito mais elevados com relação ao açúcar (% em peso) para muitos outros aminoácidos, por exemplo, L-lisina, 40-50; L-glutamato, 45-55; L-arginina, 30-40; L-treonina, 40-50; L-valina, 30-40; e L-alanina, 4555 (Leuchtenberger W, Huthmacher K, Drauz K, Appl Microbiol Biotechnol, 2005, 69:1.; Ikeda M, Nakagawa S, Appl Microbiol Biotechnol, 2003, 62:99).[012] Corynebacterium glutamicum is a Gram-positive bacterium that lives in the soil. It belongs to the high GC Gram-positive actinobacteria. C. glutamicum is one of the most biotechnologically important bacterial species, with an annual production of more than two million tons of amino acids, mainly L-glutamate and L-lysine. Due to this great industrial importance, C. glutamicum has been studied extensively since soon after its discovery, in 1956. The genome of C. glutamicum was sequenced and published in 2003 (Ikeda M, Nakagawa S, Appl Microbiol Biotechnol, 2003, 62:99; Kalinowski J, Bathe B, Bartels D, Bischoff N, Bott M, Burkovski A, Dusch N, Eggeling L, Eikmanns BJ, Gaigalat L, Goesmann A, Hartmann M, et al., J Biotechnol, 2003, 104: 5). C. glutamicum has a number of intrinsic attributes that are ideal as a microbial factory to produce not only amino acids but also other chemicals. A deep fundamental understanding of corinobacterial physiology and the post-genomic tools to model processes or design synthetic pathways in combinatorial approaches constitute a fundamental basis for designing efficient and versatile corinobacterial biorefineries. The C. glutamicum biosynthetic pathways leading to oAB have been extensively studied and can be divided into three main sections: central metabolism, the common aromatic pathway, and the L-tryptophan branch pathway. oAB is an intermediate in the biosynthesis of L-tryptophan (Figure 1). However, previous attempts to improve strains for amino acid production were based mainly on classical random selection and mutagenesis procedures, with the aim of eliminating competing pathways and eliminating feedback regulation (feedback) in biosynthetic pathways. The classical approach has limited utility, as complete downregulation of regulatory steps and enhancement of appropriate biosynthetic enzyme activity are difficult to obtain. Furthermore, random mutagenesis often produces unexpected mutations at some sites in the genome, along with desirable ones. As it is difficult to determine the influence of these unidentified mutations, further improvement of the strain would be affected. These problems exist largely in industrial strains constructed by random mutagenesis. Based on the reported literature, mainly during the last decade, current production with strains generated by the classical approach has yields, relative to sugar (% by weight), of approximately 20-23 for L-tryptophan and around 25 for L-phenylalanine. In contrast, much higher production yields relative to sugar (% by weight) have been reported for many other amino acids, eg L-lysine, 40-50; L-glutamate, 45-55; L-arginine, 30-40; L-threonine, 40-50; L-valine, 30-40; and L-alanine, 4555 ( Leuchtenberger W, Huthmacher K, Drauz K, Appl Microbiol Biotechnol, 2005, 69:1.; Ikeda M, Nakagawa S, Appl Microbiol Biotechnol, 2003, 62:99).

[013] Com base nos avanços recentes feitos em biologia molecular e na compreensão da funcionalidade das vias biossintéticas que levam ao L-triptofano (e oAB) a partir de açúcares, a invenção proporciona uma célula hospedeira microbiana recombinante capaz de converter, biologicamente, uma matéria prima compreendendo um substrato de carbono fermentável em o-aminobenzoato e, mais especificamente, um produtor de oAB a partir de Corynebacterium glutamicum ATCC13032, baseado na abordagem de mutagênese dirigida e de engenharia metabólica. Alguns genes alvos da engenharia metabólica para gerar um produtor de oAB estão localizados na via biossintética aromática que leva ao oAB e, subsequentemente, ao L-triptofano (Figura 1). Na C. glutamicum, a biossíntese do L-triptofano é estritamente controlada em várias etapas. Portanto, a superprodução de oAB necessitou da remoção genética dos controles metabólicos existentes, tanto na via aromática comum e no ramal do L-triptofano. Além disso, a amplificação da DAHP sintase, que inicia a via aromática, era uma estratégia importante para aumentar o fluxo líquido de carbono ao longo da via comum, como outra modalidade da invenção. Estas mutações foram combinadas com a geração de cepas braditróficas para aminoácidos aromáticos, para contornar a necessidade constante de suplementação de aminoácido aromático. Um fornecimento equilibrado de precursores foi dirigido para alcançar uma produção eficiente do produto, considerando-se que a biossíntese de 1 mol de oAB a partir de glicose necessita de 1 mol de eritrose-4-fosfato (E4P) e 2 mol de fosfoenolpiruvato (PEP) como precursores de partida e, além disso, consome 1 mol de L-glutamina e libera 1 mol de piruvato na sua via.[013] Based on recent advances made in molecular biology and understanding the functionality of the biosynthetic pathways that lead to L-tryptophan (and oAB) from sugars, the invention provides a recombinant microbial host cell capable of converting, biologically, a raw material comprising a fermentable carbon substrate into o-aminobenzoate and, more specifically, an oAB producer from Corynebacterium glutamicum ATCC13032, based on the approach of directed mutagenesis and engineering metabolic. Some genes targeted for metabolic engineering to generate an oAB producer are located in the aromatic biosynthetic pathway that leads to oAB and, subsequently, to L-tryptophan (Figure 1). In C. glutamicum, the biosynthesis of L-tryptophan is strictly controlled in several steps. Therefore, overproduction of oAB necessitated the genetic removal of existing metabolic controls, both in the common aromatic pathway and in the L-tryptophan branch. Furthermore, amplification of DAHP synthase, which initiates the aromatic pathway, was an important strategy to increase the net flux of carbon along the common pathway, as another embodiment of the invention. These mutations were combined with the generation of bradytrophic strains for aromatic amino acids, to circumvent the constant need for aromatic amino acid supplementation. A balanced supply of precursors was directed towards achieving efficient production of the product, considering that the biosynthesis of 1 mol of oAB from glucose requires 1 mol of erythrose-4-phosphate (E4P) and 2 mol of phosphoenolpyruvate (PEP) as starting precursors and, in addition, consumes 1 mol of L-glutamine and releases 1 mol of pyruvate in its pathway.

[014] Em seguida, os inventores focaram na Corynebacterium glutamicum como uma cepa microbiana recombinante para a produção biológica de o-aminobenzoato. Portanto, a invenção proporciona uma célula hospedeira microbiana recombinante capaz de converter, biologicamente, uma matéria prima compreendendo um substrato de carbono fermentável em o-aminobenzoato. A dita Corynebacterium glutamicum é, de preferência, Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, mais de preferência, uma Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 recombinante.[014] Next, the inventors focused on Corynebacterium glutamicum as a recombinant microbial strain for the biological production of o-aminobenzoate. Therefore, the invention provides a recombinant microbial host cell capable of biologically converting a raw material comprising a fermentable carbon substrate into o-aminobenzoate. Said Corynebacterium glutamicum is preferably Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, more preferably a recombinant Corynebacterium glutamicum ATCC 13032.

[015] De acordo com outras modalidades da invenção, a cepa de Corynebacterium glutamicum, de preferência, Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, pode compreender uma modificação genética do gene trpD (Cgl3032, SEQ ID NO: 1) que codifica a antranilato fosforribosil transferase, em que a dita modificação genética é, de preferência, selecionada do grupo que consiste nas sequências de SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7 e SEQ ID NO: 8, que têm o efeito de uma expressão reduzida do gene trpD, para a obtenção de uma cepa auxotrófica para triptofano. Uma única das modificações genéticas mencionadas acima já resulta em uma cepa de Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 recombinante que produz o-aminobenzoato (oAB).[015] According to other embodiments of the invention, the strain of Corynebacterium glutamicum, preferably Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, may comprise a genetic modification of the trpD gene (Cgl3032, SEQ ID NO: 1) encoding anthranilate phosphoribosyl transferase, wherein said genetic modification is preferably selected from the group consisting of the sequences of SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3 , SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8, which have the effect of a reduced expression of the trpD gene, to obtain an auxotrophic strain for tryptophan. A single of the genetic modifications mentioned above already results in a recombinant strain of Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 that produces o-aminobenzoate (oAB).

[016] A seguir são definidos alguns termos utilizados para descrever a invenção.[016] Below are defined some terms used to describe the invention.

[017] O termo "bioanilina", de acordo com a invenção, se refere à anilina que é baseada em matérias- primas de recursos renováveis, tais como beterraba- açucareira, cana-de-açúcar, plantas contendo amido, de preferência, milho, trigo e centeio e lignocelulose, de preferência, palha, madeira e bagaço, glicerol e compostos C1, de preferência CO, ou tais como açúcares fermentáveis, de preferência, monossacarídeos C-5, monossacarídeos C-6, dissacarídeos e trissacarídeos, em que os monossacarídeos C5 são, de preferência, xilose e arabinose e em que os monossacarídeos C-6 são, de preferência, glicose, frutose ou manose, e em que o dissacarídeo é, de preferência, sacarose, e em que o trissacarídeo é, de preferência, cetose.[017] The term "bioaniline", according to the invention, refers to aniline that is based on raw materials from renewable resources, such as sugar beet, sugar cane, plants containing starch, preferably corn, wheat and rye and lignocellulose, preferably straw, wood and bagasse, glycerol and C1 compounds, preferably CO, or such as fermentable sugars, preferably C-5 monosaccharides, monosaccharides C-6, disaccharides and trisaccharides, wherein the C5 monosaccharides are preferably xylose and arabinose and wherein the C-6 monosaccharides are preferably glucose, fructose or mannose, and wherein the disaccharide is preferably sucrose, and wherein the trisaccharide is preferably ketose.

[018] O "o-aminobenzoato", de acordo com a invenção, se refere a orto-aminobenzoato (o-aminobenzoato, "oAB"). O o-aminobenzoato pode estar presente na forma do sal de antranilato compreendendo o ânion antranilato, C6H4COO-, e um cátion adequado, tal como NH4+ ou Na+, ou como ácido antranílico, que é o íon zwitterion C6H4COO- NH3+ e C6H4COO- NH2. O "o-aminobenzoato" ("oAB") é diferente do "4- aminobenzoato" ("pAB"), no qual o grupo amino está ligado ao anel de benzeno na posição C4 (para), em oposição à posição C2 (orto), no caso do o-aminobenzoato ("oAB").[018] The "o-aminobenzoate", according to the invention, refers to ortho-aminobenzoate (o-aminobenzoate, "oAB"). The o-aminobenzoate can be present as the anthranilate salt comprising the anthranilate anion, C6H4COO-, and a suitable cation, such as NH4+ or Na+, or as anthranilic acid, which is the zwitterion ion C6H4COO-NH3+ and C6H4COO-NH2. "O-aminobenzoate" ("oAB") is different from "4-aminobenzoate" ("pAB") in that the amino group is attached to the benzene ring at the C4 (para) position, as opposed to the C2 (ortho) position in the case of o-aminobenzoate ("oAB").

[019] O termo "hospedeiro", na acepção da invenção, pode compreender qualquer hospedeiro que seja capaz de produzir o-aminobenzoato por fermentação, seja naturalmente ou somente após transformação como um "hospedeiro microbiano recombinante", ou em adição ao o-aminobenzoato presente naturalmente, quer na forma do ânion antranilato ou como ácido antranílico, após a transformação. Um "hospedeiro microbiano", de acordo com a invenção, pode ser selecionado do grupo que consiste em bactérias, leveduras e fungos. O dito hospedeiro pode ser selecionado do grupo que consiste em bactérias, leveduras e fungos, em que a dita bactéria é, de preferência, uma cepa de Escherichia coli, uma cepa de Corynebacterium, ou uma cepa de Pseudomonas, em que a dita cepa de Corynebacterium é, de preferência, Corynebacterium glutamicum e em que a dita cepa de Pseudomonas é, de preferência, Pseudomonas putida. De preferência, o dito hospedeiro microbiano pode ser um hospedeiro microbiano recombinante. Tal hospedeiro microbiano recombinante pode ser E. coli W3110 trpD9923, conforme mostrado no Exemplo 1. Tal hospedeiro recombinante pode ser uma Pseudomonas putida KT2440, conforme mostrado no Exemplo 4. Tal hospedeiro recombinante também pode ser uma Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, conforme mostrado no Exemplo 3.[019] The term "host", within the meaning of the invention, can comprise any host that is capable of producing o-aminobenzoate by fermentation, either naturally or only after transformation as a "recombinant microbial host", or in addition to the o-aminobenzoate naturally present, either in the form of anthranilate anion or as anthranilic acid, after transformation. A "microbial host" according to the invention can be selected from the group consisting of bacteria, yeasts and fungi. Said host may be selected from the group consisting of bacteria, yeasts and fungi, wherein said bacteria is preferably an Escherichia coli strain, a Corynebacterium strain, or a Pseudomonas strain, wherein said Corynebacterium strain is preferably Corynebacterium glutamicum and wherein said Pseudomonas strain is preferably Pseudomonas putida. Preferably, said microbial host may be a recombinant microbial host. Such a recombinant microbial host can be E. coli W3110 trpD9923, as shown in Example 1. Such a recombinant host can be a Pseudomonas putida KT2440, as shown in Example 4. Such a recombinant host can also be a Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, as shown in Example 3.

[020] O termo "modificação genética", na acepção da invenção, se refere a alterações na sequência de ácido nucleico de um determinado gene de um hospedeiro microbiano, em comparação com a sequência de tipo selvagem. Tal modificação genética pode compreender supressões, bem como inserções de um ou mais ácidos desoxirribonucleicos. Tal modificação genética pode compreender supressões parciais ou completas, bem como inserções introduzidas por transformações no genoma de um hospedeiro microbiano. Tal modificação genética pode produzir um hospedeiro microbiano recombinante, em que a dita modificação genética pode compreender mudanças de, pelo menos, um, dois, três, quatro ou mais nucleotídeos individuais, em comparação com a sequência de tipo selvagem do respectivo hospedeiro microbiano. Por exemplo, uma modificação genética pode ser uma supressão ou inserção de, pelo menos, um, dois, três, quatro ou mais nucleotídeos individuais ou uma transformação de, pelo menos, um, dois, três, quatro ou mais nucleotídeos individuais. A modificação genética, de acordo com a invenção, pode ter o efeito de, por exemplo, uma expressão reduzida do respectivo gene ou de, por exemplo, uma expressão aumentada do respectivo gene. Em um exemplo de tal modificação genética de acordo com a invenção, um hospedeiro microbiano recombinante, por exemplo, Corynebacterium glutamicum, pode compreender uma modificação genética do gene trpD (Cgl3032, SEQ ID NO: 1) que codifica a enzima antranilato fosforribosil transferase, em que a dita modificação genética pode ter o efeito de uma expressão reduzida do gene trpD modificado. Tal gene trpD modificado pode ser selecionado do grupo que consiste na SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7 e SEQ ID NO: 8. Uma única das modificações genéticas mencionadas acima já resulta em uma cepa de Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 recombinante apresentando uma expressão reduzida do gene trpD modificado, que produz o- aminobenzoato (oAB). Em outra modalidade da invenção, tal modificação genética também pode ser uma supressão do gene trpD, por exemplo, como na Corynebacterium glutamicum ΔtrpD.[020] The term "genetic modification", within the meaning of the invention, refers to changes in the nucleic acid sequence of a given gene of a microbial host, compared to the wild-type sequence. Such genetic modification may comprise deletions as well as insertions of one or more deoxyribonucleic acids. Such genetic modification may comprise partial or complete deletions as well as insertions introduced by transformations into the genome of a microbial host. Such genetic modification may produce a recombinant microbial host, wherein said genetic modification may comprise changes of at least one, two, three, four or more individual nucleotides compared to the wild-type sequence of the respective host microbial. For example, a genetic modification can be a deletion or insertion of at least one, two, three, four or more individual nucleotides or a transformation of at least one, two, three, four or more individual nucleotides. The genetic modification according to the invention can have the effect of, for example, a reduced expression of the respective gene or of, for example, an increased expression of the respective gene. In an example of such a genetic modification according to the invention, a recombinant microbial host, for example Corynebacterium glutamicum, may comprise a genetic modification of the trpD gene (Cgl3032, SEQ ID NO: 1) encoding the enzyme anthranilate phosphoribosyl transferase, wherein said genetic modification may have the effect of a reduced expression of the modified trpD gene. Such a modified trpD gene may be selected from the group consisting of SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8. A single of the genetic modifications mentioned above already results in a recombinant Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 strain having reduced expression of the modified trpD gene, which produces o-aminobenzoate (oAB). In another embodiment of the invention, such genetic modification may also be a deletion of the trpD gene, for example as in Corynebacterium glutamicum ΔtrpD.

[021] O termo "fermentação em batelada", na acepção da invenção, se refere a uma única reação de fermentação que possui um ponto de partida definido e um ponto final definido. A fermentação em batelada pode ser utilizada na etapa a) do método de acordo com a invenção, nos casos em que as taxas de produção dos microrganismos não podem ser mantidas a um valor elevado em modo de fermentação contínua.[021] The term "batch fermentation", within the meaning of the invention, refers to a single fermentation reaction that has a defined starting point and a defined end point. Batch fermentation can be used in step a) of the method according to the invention, in cases where the production rates of microorganisms cannot be maintained at a high value in continuous fermentation mode.

[022] O termo "fermentação em batelada alimentada (fed-batch)", na acepção da invenção, se refere a uma técnica operacional em processos biotecnológicos, onde um ou mais nutrientes (substratos) são alimentados (fornecidos) ao biorreator durante o cultivo e em que o(s) produto(s) permanece(m) no biorreator até o final da batelada. A "fermentação em batelada alimentada" pode ser utilizada na etapa a) do método de acordo com a invenção, nos casos em que as taxas de produção dos microrganismos não podem ser mantidas a um valor elevado em modo de fermentação contínua.[022] The term "fed-batch fermentation", within the meaning of the invention, refers to an operational technique in biotechnological processes, where one or more nutrients (substrates) are fed (supplied) to the bioreactor during cultivation and in which the product(s) remain(s) in the bioreactor until the end of the batch. "Fed-batch fermentation" can be used in step a) of the method according to the invention, in cases where the production rates of microorganisms cannot be maintained at a high value in continuous fermentation mode.

[023] O termo "fermentação contínua", na acepção da invenção, se refere a um método de fermentação em que substrato é adicionado e o produto (ou seja, o-aminobenzoato, oAB) é removido continuamente durante a fermentação na etapa a) do método de acordo com a invenção.[023] The term "continuous fermentation", within the meaning of the invention, refers to a fermentation method in which substrate is added and the product (i.e., o-aminobenzoate, oAB) is continuously removed during fermentation in step a) of the method according to the invention.

[024] A seguir, a invenção é descrita em mais detalhe.[024] In the following, the invention is described in more detail.

[025] A invenção proporciona uma célula hospedeira microbiana recombinante capaz de converter, biologicamente, uma matéria-prima compreendendo um substrato de carbono fermentável em o-aminobenzoato (oAB).[025] The invention provides a recombinant microbial host cell capable of biologically converting a raw material comprising a fermentable carbon substrate into o-aminobenzoate (oAB).

[026] A dita célula microbiana hospedeira pode ser selecionada do grupo que consiste em bactérias, leveduras e fungos, em que a dita bactéria é, de preferência, uma cepa de Escherichia coli, uma cepa de Corynebacterium, ou uma cepa de Pseudomonas e em que a dita cepa de Corynebacterium é, de preferência, Corynebacterium glutamicum, mais de preferência, Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, e em que a dita cepa de Pseudomonas é, de preferência, Pseudomonas putida, mais de preferência, Pseudomonas putida KT2440.[026] Said host microbial cell may be selected from the group consisting of bacteria, yeasts and fungi, wherein said bacteria is preferably an Escherichia coli strain, a Corynebacterium strain, or a Pseudomonas strain, and wherein said Corynebacterium strain is preferably Corynebacterium glutamicum, more preferably Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, and wherein the said Pseudomonas strain is preferably Pseudomonas putida, more preferably Pseudomonas putida KT2440.

[027] Em outra modalidade da célula hospedeira microbiana recombinante da invenção, a célula hospedeira microbiana recombinante pode ser Corynebacterium glutamicum. Em modalidades mais específicas da invenção, Corynebacterium glutamicum ATCC13032 é o hospedeiro microbiano recombinante preferido para a produção de o-aminobenzoato, visto que os inventores observaram que o organismo tem uma grande tolerância ao o-aminobenzoato, enquanto que para outros microrganismos, por exemplo, Escherichia coli K12, baixas concentrações de o-aminobenzoato já são tóxicas.[027] In another embodiment of the recombinant microbial host cell of the invention, the recombinant microbial host cell may be Corynebacterium glutamicum. In more specific embodiments of the invention, Corynebacterium glutamicum ATCC13032 is the preferred recombinant microbial host for o-aminobenzoate production, as the inventors have observed that the organism has a high tolerance for o-aminobenzoate, whereas for other microorganisms, for example Escherichia coli K12, low concentrations of o-aminobenzoate are already toxic.

[028] Em outra modalidade da célula hospedeira microbiana recombinante da invenção, a dita Corynebacterium glutamicum, de preferência, Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, pode compreender uma modificação genética do gene trpD que codifica a antranilato fosforribosil transferase (Figura 3).[028] In another embodiment of the recombinant microbial host cell of the invention, said Corynebacterium glutamicum, preferably Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, may comprise a genetic modification of the trpD gene that encodes anthranilate phosphoribosyl transferase (Figure 3).

[029] A dita modificação genética do gene trpD (Cgl3032, SEQ ID NO: 1), que codifica a antranilato fosforribosil transferase, pode ser selecionada do grupo que consiste nas sequências de SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7 e SEQ ID NO: 8 e em que a dita modificação genética tem o efeito de uma expressão reduzida do gene trpD. Mais especificamente, as mutações nas sequências mencionadas acima podem alterar a região do espaçador entre o local de ligação ao ribossoma e o códon de iniciação do gene trpD. Além disso, uma troca do códon de iniciação natural do gene trpD pode levar a uma tradução reduzida do trpD e, assim, a uma cepa braditrófica em relação ao L-triptofano, que produz o-aminobenzoato em uma escala multigrama, sem suplementação com L-triptofano. Segue que tal tipo de cepa é particularmente preferido como um hospedeiro microbiano recombinante de acordo com a invenção.[029] Said genetic modification of the trpD gene (Cgl3032, SEQ ID NO: 1), which encodes anthranilate phosphoribosyl transferase, can be selected from the group consisting of the sequences of SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8 and wherein said genetic modification has the effect of a reduced expression of the trpD gene. More specifically, mutations in the aforementioned sequences can alter the spacer region between the ribosome binding site and the start codon of the trpD gene. Furthermore, a shift of the natural initiation codon of the trpD gene can lead to reduced translation of trpD and thus to a bradytrophic strain relative to L-tryptophan, which produces o-aminobenzoate on a multigram scale without supplementation with L-tryptophan. It follows that such a strain type is particularly preferred as a recombinant microbial host according to the invention.

[030] De acordo com outras modalidades da célula hospedeira microbiana recombinante da invenção, a célula hospedeira microbiana pode ser Corynebacterium glutamicum, de preferência, Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, em que a dita Corynebacterium glutamicum ou Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 pode compreender uma modificação genética do gene csm (Cgl0853, SEQ ID NO: 9), que codifica a corismato mutase (Figura 3), em que a referida modificação genética é selecionada, de preferência, do grupo que consiste nas sequências de SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15 e SEQ ID NO: 16, e em que a dita modificação genética tem o efeito de uma expressão reduzida do gene csm. Em particular, o gene csm pode ser manipulado para melhorar ainda mais as taxas de produção de o-aminobenzoato, pela redução das taxas de produção de L-fenilalanina e L-tirosina a um mínimo.[030] According to other embodiments of the recombinant microbial host cell of the invention, the microbial host cell may be Corynebacterium glutamicum, preferably Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, wherein said Corynebacterium glutamicum or Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 may comprise a genetic modification of the csm gene (Cgl0853, SEQ ID NO: 9), which encodes chorismate mutase (Figure 3), wherein said genetic modification is preferably selected from the group consisting of sequences SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15 and SEQ ID NO: 16, and wherein said genetic modification has the effect of a reduced expression of the csm gene. In particular, the csm gene can be manipulated to further improve o-aminobenzoate production rates by reducing L-phenylalanine and L-tyrosine production rates to a minimum.

[031] O efeito de reduzir a expressão do gene csm resulta em uma cepa braditrófica em relação à L-tirosina e L-fenilalanina, que produz o-aminobenzoato em uma escala multigrama, sem suplementação com L-tirosina e L- fenilalanina. Isso evita a redução da produção de o- aminobenzoato devido à inibição por feedback de enzimas que catalisam reações na via do ácido aromático por L-tirosina e/ou L-fenilalanina, como é possível em cepas auxotróficas para L-tirosina e L-fenilalanina suplementadas com L- tirosina e/ou L-fenilalanina. Segue que tal tipo de cepa é particularmente preferido como um hospedeiro microbiano recombinante de acordo com a invenção. Este efeito pode resultar em uma maior produção de o-aminobenzoato.[031] The effect of reducing csm gene expression results in a bradytrophic strain with respect to L-tyrosine and L-phenylalanine, which produces o-aminobenzoate on a multigram scale without supplementation with L-tyrosine and L-phenylalanine. This avoids the reduction of o-aminobenzoate production due to feedback inhibition of enzymes that catalyze reactions in the aromatic acid pathway by L-tyrosine and/or L-phenylalanine, as is possible in auxotrophic strains for L-tyrosine and L-phenylalanine supplemented with L-tyrosine and/or L-phenylalanine. It follows that such a strain type is particularly preferred as a recombinant microbial host according to the invention. This effect may result in increased production of o-aminobenzoate.

[032] De acordo com outras modalidades da célula hospedeira microbiana recombinante da invenção, a célula hospedeira microbiana Corynebacterium glutamicum, de preferência, Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, pode ainda compreender uma ou mais supressões selecionadas do grupo que consiste em hpr (Cgl1937 - SEQ ID NO: 17 ou SEQ ID NO: 18), ptsG (Cgl1537 - SEQ ID NO: 19 ou SEQ ID NO: 20), pepco (Cgl1523 - SEQ ID NO: 21 ou SEQ ID NO: 22), pyk (Cgl2089 - SEQ ID NO: 23 ou SEQ ID NO: 24) e gpi (Cgl0851 - SEQ ID NO: 27 ou SEQ ID NO: 28).[032] According to other embodiments of the recombinant microbial host cell of the invention, the Corynebacterium glutamicum microbial host cell, preferably Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, may further comprise one or more deletions selected from the group consisting of hpr (Cgl1937 - SEQ ID NO: 17 or SEQ ID NO: 18), ptsG (Cgl1537 - SEQ ID NO: 19 or SEQ ID NO: 20), pepco (Cgl1523 - SEQ ID NO: 21 or SEQ ID NO: 22), pyk (Cgl2089 - SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24) and gpi (Cgl0851 - SEQ ID NO: 27 or SEQ ID NO: 28).

[033] O gene hpr (Cgl1937 - SEQ ID NO: 17 ou SEQ ID NO: 18) e o gene ptsG (SEQ ID NO: 19 ou SEQ ID NO: 20) codifica, cada um, uma unidade do sistema do complexo multienzimático PEP-fosfotransferase (PTS) (Figuras 1, 2). Ambas as unidades de PTS, Hpr e PtsG da C. glutamicum foram manipuladas e comparadas com relação aos efeitos sobre o crescimento, a viabilidade celular, bem como a produção de oAB, conforme mostrado no Exemplo 3.[033] The hpr gene (Cgl1937 - SEQ ID NO: 17 or SEQ ID NO: 18) and the ptsG gene (SEQ ID NO: 19 or SEQ ID NO: 20) each encode a unit of the PEP-phosphotransferase (PTS) multienzyme complex system (Figures 1, 2). Both C. glutamicum PTS, Hpr, and PtsG units were manipulated and compared for effects on growth, cell viability, as well as oAB production, as shown in Example 3.

[034] O gene pepco (Cgl1523 - SEQ ID NO: 21 ou SEQ ID NO: 22) codifica a enzima fosfoenolpiruvato carboxilase. A fosfoenolpiruvato carboxilase consome PEP (fosfoenolpiruvato), transformando-o em oxaloacetato (Figuras 1, 2). Esta reação é a principal reação anaplerótica com privação de oxigênio, ao passo que em condições padrão de suprimento oxigênio, a piruvato quinase consome a maior parte do PEP para gerar piruvato, com ganho de um ATP. O gene pepco da C. glutamicum foi manipulado e comparado com relação aos efeitos sobre o crescimento, viabilidade celular, bem como produção oAB, com outras cepas de C. glutamicum, conforme mostrado no Exemplo 3.[034] The pepco gene (Cgl1523 - SEQ ID NO: 21 or SEQ ID NO: 22) encodes the enzyme phosphoenolpyruvate carboxylase. Phosphoenolpyruvate carboxylase consumes PEP (phosphoenolpyruvate), transforming it into oxaloacetate (Figures 1, 2). This reaction is the main oxygen-starved anaplerotic reaction, whereas under standard conditions of oxygen supply, pyruvate kinase consumes most of the PEP to generate pyruvate, with a gain of one ATP. The C. glutamicum pepco gene was manipulated and compared for effects on growth, cell viability, as well as oAB production, with other C. glutamicum strains, as shown in Example 3.

[035] O gene pyk (Cgl2089 - SEQ ID NO: 23 ou SEQ ID NO: 24) codifica a enzima piruvato quinase. A piruvato quinase consome PEP (fosfoenolpiruvato) pela produção de piruvato e ATP (Figuras 1, 2). Esta reação é parte da glicólise na C. glutamicum. O gene que codifica Pyk, anotado no genoma da C. glutamicum, foi suprimido, conforme descrito no Exemplo 3.[035] The pyk gene (Cgl2089 - SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24) encodes the enzyme pyruvate kinase. Pyruvate kinase consumes PEP (phosphoenolpyruvate) by producing pyruvate and ATP (Figures 1, 2). This reaction is part of glycolysis in C. glutamicum. The gene encoding Pyk, noted in the C. glutamicum genome, has been deleted as described in Example 3.

[036] O gene gpi (Cgl0851 - SEQ ID NO: 27 ou SEQ ID NO: 28) codifica a enzima glicose-6-fosfato isomerase. A enzima catalisa a primeira etapa da glicólise de transformação da glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato (Figuras 1, 2).[036] The gpi gene (Cgl0851 - SEQ ID NO: 27 or SEQ ID NO: 28) encodes the enzyme glucose-6-phosphate isomerase. The enzyme catalyses the first step of glycolysis of transforming glucose-6-phosphate into fructose-6-phosphate (Figures 1, 2).

[037] Em modalidades mais específicas da célula hospedeira microbiana recombinante da invenção, a célula hospedeira microbiana Corynebacterium glutamicum, de preferência, Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, pode ainda superexpressar um ou mais dos genes selecionados dentre o grupo que consiste em galP (SEQ ID NO: 30), iolT2 (SEQ ID NO: 31), ppgk (SEQ ID NO: 32), pps (SEQ ID NO: 33-35), ppk (SEQ ID NO: 36), zwf1 (SEQ ID NO: 37), opcA (SEQ ID NO: 3839), tktCg (SEQ ID NO: 40), tktEc (SEQ ID NO: 41), talCg (SEQ ID NO: 42), talEc (SEQ ID NO: 43), um gene que codifica TrpEGS38F (trpEGS38F, SEQ ID NO: 50), um gene que codifica TrpEGS38R (trpEGS38R, SEQ ID NO: 51), um gene que codifica TrpEGS40R (trpEGS40R, SEQ ID NO: 52), um gene que codifica TrpEGS40F (trpEGS40F, SEQ ID NO: 53), o gene que codifica AroGD146N (aroGD146N, SEQ ID NO: 55), aroL de Escherichia coli LJ110 (SEQ ID NO: 93), aroK (SEQ ID NO: 94), glnA (SEQ ID NO: 95) e qsuA (SEQ ID NO: 96).[037] In more specific embodiments of the recombinant microbial host cell of the invention, the microbial host cell Corynebacterium glutamicum, preferably Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, may further overexpress one or more of the genes selected from the group consisting of galP (SEQ ID NO: 30), iolT2 (SEQ ID NO: 31), ppgk (SEQ ID NO: 32), pps (SEQ ID NO: 30), pps (SEQ ID NO: 33-35), ppk (SEQ ID NO: 36), zwf1 (SEQ ID NO: 37), opcA (SEQ ID NO: 3839), tktCg (SEQ ID NO: 40), tktEc (SEQ ID NO: 41), talCg (SEQ ID NO: 42), talEc (SEQ ID NO: 43), a gene encoding TrpEGS38F (trpEGS38 F, SEQ ID NO: 50), a gene encoding TrpEGS38R (trpEGS38R, SEQ ID NO: 51), a gene encoding TrpEGS40R (trpEGS40R, SEQ ID NO: 52), a gene encoding TrpEGS40F (trpEGS40F, SEQ ID NO: 53), the gene encoding AroGD146N (aroGD146N, SEQ ID NO: 55), Escherichia coli LJ110 aroL (SEQ ID NO: 93), aroK (SEQ ID NO: 94), glnA (SEQ ID NO: 95) and qsuA (SEQ ID NO: 96).

[038] A expressão de genes trpEG resistentes à retroalimentação (genes antranilato sintase), um gene que codifica TrpEGS38F (trpEGS38F - SEQ ID NO: 50), um TrpEGS38R gene que codifica (trpEGS38R - SEQ ID NO: 51), um gene que codifica TrpEGS40R (trpEGS40R - SEQ ID NO: 52), um gene que codifica trpEGS40F (trpEGS40F - ID SEQ NO: 53), no hospedeiro microbiano Corynebacterium glutamicum, de preferência, Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, é uma modalidade preferida da invenção, sozinha ou em combinação com qualquer uma das outras modificações genéticas da invenção. Todos os genes compartilham a característica comum de que codificam versões mutantes da unidade da antranilato sintase, que libera uma molécula de piruvato com a formação de o- aminobenzoato e L-glutamato (Figura 3). Estas são versões de TrpEG resistentes à retroalimentação, razão pela qual os genes mutantes correspondentes são referidos como trpEGfbr.A superexpressão do gene aroG resistente à retroalimentação (gene 3-desoxi-D-arabino-heptulosonato-7-fosfato sintase) no hospedeiro microbiano Corynebacterium glutamicum, de preferência, Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, tal como o gene que codifica AroGD146N (aroGD146N - ID SEQ NO: 55), é outra modalidade preferida da invenção, sozinha ou em combinação com qualquer uma das outras modificações genéticas da invenção. O gene que codifica AroGD146N (aroGD146N - SEQ ID NO: 55) codifica uma versão mutante do AroG, que é uma enzima que catalisa a reação da eritrose-4- fosfato (E4P) para 3-desoxi-D-arabino-heptulosonato-7- fosfato (DAHP) em Escherichia coli (Figura 3).[038] The expression of feedback-resistant trpEG genes (anthranilate synthase genes), a gene encoding TrpEGS38F (trpEGS38F - SEQ ID NO: 50), a gene encoding TrpEGS38R (trpEGS38R - SEQ ID NO: 51), a gene encoding TrpEGS40R (trpEGS40R - SEQ ID NO: 52), a gene encoding tr pEGS40F (trpEGS40F - SEQ ID NO: 53), in the microbial host Corynebacterium glutamicum, preferably Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, is a preferred embodiment of the invention, alone or in combination with any of the other genetic modifications of the invention. All genes share the common feature that they encode mutated versions of the anthranilate synthase unit, which releases a pyruvate molecule with the formation of o-aminobenzoate and L-glutamate (Figure 3). These are feedback-resistant versions of TrpEG, which is why the corresponding mutant genes are referred to as trpEGfbr. GD146N - SEQ ID NO: 55), is another preferred embodiment of the invention, alone or in combination with any of the other genetic modifications of the invention. The gene encoding AroGD146N (aroGD146N - SEQ ID NO: 55) encodes a mutated version of AroG, which is an enzyme that catalyzes the reaction from erythrose-4-phosphate (E4P) to 3-deoxy-D-arabinoheptulosonate-7-phosphate (DAHP) in Escherichia coli (Figure 3).

[039] O gene galP (Cgl2409 - SEQ ID NO: 30) que codifica a enzima galactopermease. A absorção de glicose pode ser restaurada após a ruptura do PTS através da expressão de uma galactopermease (Figuras 1, 2). Foi identificado um gene em C. glutamicum e anotado como galactopermease e, portanto, este é um bom candidato para tal expressão. O gene candidato é expresso em cepas de C. glutamicum com PTS rompido, conforme mostrado no Exemplo 3.[039] The galP gene (Cgl2409 - SEQ ID NO: 30) which encodes the galactopermease enzyme. Glucose uptake can be restored after PTS disruption through the expression of a galactopermease (Figures 1, 2). A gene has been identified in C. glutamicum and annotated as galactopermease and therefore this is a good candidate for such expression. The candidate gene is expressed in C. glutamicum strains with disrupted PTS, as shown in Example 3.

[040] O gene iolT2 (Cgl3058 - SEQ ID NO: 31) codifica a unidade inositolpermease T2. A absorção de glicose pode ser restaurada após a ruptura do PTS através da expressão de uma galactopermease (Figuras 1, 2). Como uma abordagem alternativa para a superexpressão de uma galactopermease, para restaurar a absorção de glicose após a ruptura de PTS em C. glutamicum, é realizada a superexpressão da unidade inositolpermease T2 do inositolpermease. As características da cepa resultante são comparadas com as de cepas que superexpressam uma galactopermease, conforme mostrado no Exemplo 3.[040] The iolT2 gene (Cgl3058 - SEQ ID NO: 31) encodes the T2 inositolpermease unit. Glucose uptake can be restored after PTS disruption through the expression of a galactopermease (Figures 1, 2). As an alternative approach to overexpression of a galactopermease, to restore glucose uptake after PTS breakdown in C. glutamicum, overexpression of the T2 inositolpermease unit of the inositolpermease is performed. Characteristics of the resulting strain are compared to those of strains that overexpress a galactopermease, as shown in Example 3.

[041] O gene ppgk (Cgl1910 - SEQ ID NO: 32) codifica a enzima polifosfoglicoquinase. A galactopermease, bem como a unidade de inositolpermease T2, só pode absorver glicose, mas não pode fosforilar a molécula de açúcar (Figuras 1, 2). Esta fosforilação, no entanto, é essencial para permitir o metabolismo da molécula de glicose. Portanto, a expressão das diferentes permeases é combinada com a expressão de uma enzima de fosforilação da glicose. Este Ppgk é coexpresso nas diferentes cepas da invenção deficientes em PTS que expressam permease, conforme descrito no Exemplo 3.[041] The ppgk gene (Cgl1910 - SEQ ID NO: 32) encodes the enzyme polyphosphoglucokinase. The galactopermease, as well as the T2 inositolpermease unit, can only absorb glucose but cannot phosphorylate the sugar molecule (Figures 1, 2). This phosphorylation, however, is essential to allow the metabolism of the glucose molecule. Therefore, the expression of the different permeases is combined with the expression of a glucose phosphorylating enzyme. This Ppgk is co-expressed in the different PTS-deficient strains of the invention that express permease, as described in Example 3.

[042] Os genes pps (Cgl0551 e Cgl0552 - SEQ ID NO: 33-35) codificam a enzima PEP (fosfoenolpiruvato) sintase. Além da ruptura das reações que consomem PEP, são promovidas etapas biossintéticas que levam à geração de PEP. A PEP sintase catalisa a formação de PEP através do reciclo de piruvato e consumo de ATP para AMP, como parte da gluconeogênese na C. glutamicum (Figuras 1, 2). A superexpressão do gene pps resulta em um aumento do grupo oAB em cepas de C. glutamicum, conforme descrito no Exemplo 3.[042] The pps genes (Cgl0551 and Cgl0552 - SEQ ID NO: 33-35) encode the enzyme PEP (phosphoenolpyruvate) synthase. In addition to disrupting the reactions that consume PEP, biosynthetic steps leading to the generation of PEP are promoted. PEP synthase catalyzes PEP formation through the recycling of pyruvate and consumption of ATP to AMP, as part of gluconeogenesis in C. glutamicum (Figures 1, 2). Overexpression of the pps gene results in an increase in the oAB group in C. glutamicum strains, as described in Example 3.

[043] O gene ppk (Cgl2862 - SEQ ID NO: 36) codifica a enzima PEP carboxiquinase. Como parte da via do glioxilato, o oxaloacetato pode ser reciclado em PEP por uma PEP carboxiquinase (Figuras 1, 2). A superexpressão do gene pode ser outra via para um maior grupo PEP disponível para a biossíntese de oAB, conforme descrito no Exemplo 3.[043] The ppk gene (Cgl2862 - SEQ ID NO: 36) encodes the enzyme PEP carboxykinase. As part of the glyoxylate pathway, oxaloacetate can be recycled to PEP by a PEP carboxykinase (Figures 1, 2). Overexpression of the gene may be another pathway to a larger PEP pool available for oAB biosynthesis, as described in Example 3.

[044] O gene zwf1 (Cgl1576 - SEQ ID NO: 37) e o gene opcA (Cg1577 - SEQ ID NO: 38-39) codificam a enzima de glicose-6-fosfato desidrogenase (Figuras 1, 2). A produção aumentada da enzima que catalisa a primeira reação da via da pentose fosfato (PPP) (formação de ribulose-5-fosfato a partir de glicoce-6-fosfato) (Figuras 1, 2) pode resultar em um aumento do fluxo para a PPP, levando à produção de maiores quantidades de E4P e produção via frutose-6-fosfato (Frc-6- P) e pode, além disso, aumentar as células no grupo PEP, resultando, finalmente, em um aumento do grupo oAB em cepas de C. glutamicum. Este efeito é alcançado quando esta manipulação é aplicada a cepas de C. glutamicum e é realizada uma expressão da enzima Zop, conforme descrito no Exemplo 3.[044] The zwf1 gene (Cgl1576 - SEQ ID NO: 37) and the opcA gene (Cg1577 - SEQ ID NO: 38-39) encode the enzyme glucose-6-phosphate dehydrogenase (Figures 1, 2). Increased production of the enzyme that catalyzes the first reaction of the pentose phosphate (PPP) pathway (formation of ribulose-5-phosphate from glucose-6-phosphate) (Figures 1, 2) may result in increased flux to the PPP, leading to the production of greater amounts of E4P and production via fructose-6-phosphate (Frc-6-P) and may, in addition, increase cells in the PEP group, ultimately resulting in an increase in the oAB group in C. glutamicum. This effect is achieved when this manipulation is applied to C. glutamicum strains and an expression of the Zop enzyme is performed, as described in Example 3.

[045] O gene tktCG (Cgl1574 - SEQ ID NO: 40) e o gene tktEC (ECDH10B_3110 - SEQ ID NO: 41) codificam a enzima transcetolase. É observado um fluxo aumentado através da PPP e um maior grupo E4P, e até mesmo um aumento da produção de oAB e aminoácidos aromáticos pela expressão de uma transcetolase em cepas de C. glutamicum (Figuras 1, 2). Um gene transcetolase de E. coli foi superexpresso, bem como a transcetolase codificada na C. glutamicum, conforme descrito no Exemplo 3.[045] The tktCG gene (Cgl1574 - SEQ ID NO: 40) and the tktEC gene (ECDH10B_3110 - SEQ ID NO: 41) encode the transketolase enzyme. Increased flux through PPP and a larger E4P group, and even increased production of oAB and aromatic amino acids by expression of a transketolase in C. glutamicum strains, are observed (Figures 1, 2). An E. coli transketolase gene was overexpressed, as well as the transketolase encoded in C. glutamicum, as described in Example 3.

[046] O gene talCG (Cgl1575 - SEQ ID NO: 42) e o gene talEC (ECDH10B_2629 - SEQ ID NO: 43) codificam a enzima transaldolase. Um efeito favorável comparável na produção de E4P, tal como por superexpressão da transcetolase, pode ser observado para a superexpressão das transaldolases em E. coli (Figuras 1, 2). Como as sequências das transaldolases de E. coli e C. glutamicum diferem significativamente, os inventores continuaram a expressar o gene descrito de E. coli e o gene natural da C. glutamicum em cepas de C. glutamicum da invenção, conforme descrito no Exemplo 3. Os genes que codificam a transaldolase e a transcetolase são combinados em um único vetor e coexpressos em cepas de C. glutamicum, para melhorar ainda mais as características das cepas produtoras de oAB, conforme descrito no Exemplo 3.[046] The talCG gene (Cgl1575 - SEQ ID NO: 42) and the talEC gene (ECDH10B_2629 - SEQ ID NO: 43) encode the transaldolase enzyme. A comparable favorable effect on E4P production, such as by overexpression of transketolase, can be seen for overexpression of transaldolases in E. coli (Figures 1, 2). As the sequences of the E. coli and C. glutamicum transaldolases differ significantly, the inventors continued to express the described E. coli gene and the natural C. glutamicum gene in C. glutamicum strains of the invention, as described in Example 3. The genes encoding the transaldolase and transketolase are combined into a single vector and co-expressed in C. glutamicum strains, to further improve the characteristics of the oAB-producing strains, as described in Example 3.

[047] O gene qsuA (Cgr0492 - SEQ ID NO: 96) codifica a proteína de transporte resistente à fármacos QsuA. A expressão do gene em cepas de C. glutamicum resulta em um transporte de oAB otimizado, conforme descrito no Exemplo 3.[047] The qsuA gene (Cgr0492 - SEQ ID NO: 96) encodes the drug-resistant transport protein QsuA. Gene expression in C. glutamicum strains results in optimized oAB transport, as described in Example 3.

[048] O gene aroL (B0388 - SEQ ID NO: 93) de Escherichia coli LJ110 codifica uma enzima que catalisa a reação de chiquimato (SHI) para chiquimato-3-fosfato (SHI3P)) em Escherichia coli. O gene aroL de E. coli é expresso nas cepas de C. glutamicum, conforme descrito no Exemplo 3.[048] The aroL gene (B0388 - SEQ ID NO: 93) from Escherichia coli LJ110 encodes an enzyme that catalyzes the reaction from shikimate (SHI) to shikimate-3-phosphate (SHI3P)) in Escherichia coli. The E. coli aroL gene is expressed in C. glutamicum strains as described in Example 3.

[049] O gene aroK (Cgl1622 - SEQ ID NO: 94) codifica uma enzima que catalisa a reação de chiquimato (SHI) para chiquimato-3-fosfato (SHI3P) em Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 (Figura 3). O gene aroK é expresso em cepas de C. glutamicum, conforme descrito no Exemplo 3.[049] The aroK gene (Cgl1622 - SEQ ID NO: 94) encodes an enzyme that catalyzes the reaction from shikimate (SHI) to shikimate-3-phosphate (SHI3P) in Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 (Figure 3). The aroK gene is expressed in C. glutamicum strains as described in Example 3.

[050] O gene glnA (Cgl2214 - SEQ ID NO: 95) codifica a enzima glutamina sintetase em Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 (Figura 3). O gene glnA é expresso nas cepas de C. glutamicum, conforme descrito no Exemplo 3.[050] The glnA gene (Cgl2214 - SEQ ID NO: 95) encodes the glutamine synthetase enzyme in Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 (Figure 3). The glnA gene is expressed in C. glutamicum strains as described in Example 3.

[051] Em modalidades particularmente preferidas da invenção, a célula hospedeira microbiana recombinante pode ser C. glutamicum ΔtrpD, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δpepco, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δgpi, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δpyk, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-trpEGS40F, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2- aroGD146N, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-aroGD146N-trpEGS40F, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-aroL, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB072, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB073, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB074, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB075, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB076, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB077, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB078, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB085, ou C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB096, conforme descrito, adicionalmente, no Exemplo 3 e na Tabela 4.[051] In particularly preferred embodiments of the invention, the recombinant microbial host cell can be C. glutamicum ΔtrpD, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δpepco, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δgpi, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δpyk, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-trpEGS40F, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-aroGD146N, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-aroGD146N-trpEGS40F, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/p EKEx2-aroL, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB072, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB073, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB074, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB075, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/ pSB076, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB077, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB078, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB085, or C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB096, as further described in Example 3 and Table 4.

[052] A seguir são descritos outros hospedeiros microbianos recombinantes da invenção.[052] Other recombinant microbial hosts of the invention are described below.

[053] Em ainda outra modalidade da célula hospedeira microbiana recombinante da invenção, a célula hospedeira microbiana pode ser Pseudomonas putida, de preferência, Pseudomonas putida KT2440.[053] In yet another embodiment of the recombinant microbial host cell of the invention, the microbial host cell may be Pseudomonas putida, preferably Pseudomonas putida KT2440.

[054] Em outra modalidade da célula hospedeira microbiana recombinante da invenção, a dita Pseudomonas putida, de preferência Pseudomonas putida KT2440, pode compreender uma supressão do gene trpDC que codifica a antranilato fosforribosil transferase e a indol-3-glicerol fosfato sintase (PP_0421 e PP_0422 - SEQ ID NO: 63-64), ou uma supressão do gene pheA que codifica a corismato mutase e a prefenato desidratase (PP_1769 -SEQ ID NO: 65-66), ou ambas, conforme descrito no Exemplo 4 (Figura 4).[054] In another embodiment of the recombinant microbial host cell of the invention, said Pseudomonas putida, preferably Pseudomonas putida KT2440, may comprise a deletion of the trpDC gene encoding anthranilate phosphoribosyl transferase and indole-3-glycerol phosphate synthase (PP_0421 and PP_0422 - SEQ ID NO: 63-64), or a deletion of the pheA gene encoding chorismate mutase and prephenate dehydratase (PP_1769 -SEQ ID NO: 65-66), or both, as described in Example 4 (Figure 4).

[055] Em outra modalidade da célula hospedeira microbiana recombinante da invenção, a dita Pseudomonas putida, de preferência Pseudomonas putida KT2440, em que a dita Pseudomonas putida ou Pseudomonas putida KT2440 pode expressar um ou mais dos genes selecionados do grupo que consiste no gene que codifica TrpEGS40F (trpEGS40F - SEQ ID NO: 53) e o gene que codifica AroGD146N (aroGD146N - SEQ ID NO: 55) (Figura 4). Em determinadas modalidades da célula hospedeira microbiana recombinante da invenção, o um ou mais genes expressos mencionados acima podem ser integrados nas ditas células microbianas hospedeiras de P. putida por transformação por plasmídeo ou por transformação cromossômica, conforme descrito no Exemplo 4.[055] In another embodiment of the recombinant microbial host cell of the invention, said Pseudomonas putida, preferably Pseudomonas putida KT2440, wherein said Pseudomonas putida or Pseudomonas putida KT2440 can express one or more of the genes selected from the group consisting of the gene encoding TrpEGS40F (trpEGS40F - SEQ ID NO: 53) and the gene encoding AroGD146N (aroGD146N - SEQ ID NO: 55) (Figure 4). In certain embodiments of the recombinant microbial host cell of the invention, the one or more expressed genes mentioned above can be integrated into said P. putida host microbial cells by plasmid transformation or by chromosomal transformation, as described in Example 4.

[056] A matéria-prima compreendendo um substrato de carbono fermentável, que é convertida biologicamente pela célula hospedeira microbiana recombinante em o-aminobenzoato (oAB), pode ser selecionada do grupo que consiste em beterraba-açucareira, cana-de-açúcar, plantas contendo amido, de preferência, milho, trigo e centeio e lignocelulose, de preferência, palha, madeira e bagaço, glicerol e compostos C1, de preferência CO.[056] The raw material comprising a fermentable carbon substrate, which is biologically converted by the recombinant microbial host cell into o-aminobenzoate (oAB), may be selected from the group consisting of sugar beet, sugar cane, plants containing starch, preferably corn, wheat and rye, and lignocellulose, preferably, straw, wood and bagasse, glycerol and C1 compounds, preferably CO.

[057] De acordo com outras modalidades da invenção, o substrato de carbono fermentável que está contido na matéria-prima, pode ser selecionado do grupo que consiste em monossacarídeos C-5, monossacarídeos C-6, dissacarídeos e trissacarídeos, em que os monossacarídeos C-5 são, de preferência, a xilose e a arabinose e em que os monossacarídeos C-6 são, de preferência, glicose, frutose ou manose e em que o dissacarídeo é, de preferência, sacarose e em que o trissacarídeo é, de preferência, cetose.[057] According to other embodiments of the invention, the fermentable carbon substrate that is contained in the raw material can be selected from the group consisting of C-5 monosaccharides, C-6 monosaccharides, disaccharides and trisaccharides, where the C-5 monosaccharides are preferably xylose and arabinose and where the C-6 monosaccharides are preferably glucose, fructose or mannose and where the disaccharide wherein the trisaccharide is preferably sucrose and wherein the trisaccharide is preferably ketose.

[058] A invenção resolveu adicionalmente o problema acima proporcionando um método para a produção de anilina, compreendendo as etapas de: a) produção de o-aminobenzoato por fermentação de uma matéria-prima compreendendo, pelo menos, um substrato de carbono fermentável utilizando a célula hospedeira microbiana recombinante, conforme descrita aqui e conforme reivindicada nas reivindicações, capaz de converter biologicamente a dita matéria prima compreendendo, pelo menos, um substrato de carbono fermentável em o- aminobenzoato, em que o dito o-aminobenzoato compreende o ânion antranilato, b) conversão do dito o-aminobenzoato a partir do dito ânion antranilato em ácido antranílico por protonação ácida, c) recuperação do dito ácido antranílico por precipitação ou por dissolução em um solvente orgânico e d) conversão do dito ácido antranílico em anilina por descarboxilação térmica em um solvente orgânico.[058] The invention further solved the above problem by providing a method for the production of aniline, comprising the steps of: a) producing o-aminobenzoate by fermentation of a raw material comprising at least one fermentable carbon substrate using the recombinant microbial host cell, as described herein and as claimed in the claims, capable of biologically converting said raw material comprising at least one fermentable carbon substrate into o-aminobenzoate, wherein said o-aminobenzoate comprises the anion an tranylate, b) converting said o-aminobenzoate from said anthranilate anion to anthranilic acid by acid protonation, c) recovering said anthranilic acid by precipitation or by dissolution in an organic solvent and d) converting said anthranilic acid to aniline by thermal decarboxylation in an organic solvent.

[059] O método de acordo com a invenção proporciona as vantagens técnicas de produção de anilina obtendo, simultaneamente, uma grande redução nas emissões de CO2 em comparação com métodos baseados em recursos fósseis, independência de tais recursos fósseis, bem como a obtenção de custos de produção semelhantes ou inferiores quando comparados com os processos de produção estabelecidos para a anilina à base de petróleo.[059] The method according to the invention provides the technical advantages of aniline production while simultaneously obtaining a large reduction in CO2 emissions compared to methods based on fossil resources, independence from such fossil resources, as well as obtaining similar or lower production costs when compared to established production processes for petroleum-based aniline.

[060] O método de acordo com a invenção compreende duas partes principais, em que a primeira parte, etapa a), se baseia na fermentação (biotecnológica) e compreende a conversão da matéria-prima compreendendo, pelo menos, um substrato de carbono fermentável em o-aminobenzoato por fermentação por um hospedeiro microbiano recombinante adequado, em que o dito o-aminobenzoato compreende o ânion antranilato (C6H4COO- NH2).[060] The method according to the invention comprises two main parts, wherein the first part, step a), is based on (biotechnological) fermentation and comprises converting the raw material comprising at least one fermentable carbon substrate into o-aminobenzoate by fermentation by a suitable recombinant microbial host, wherein said o-aminobenzoate comprises anthranilate anion (C6H4COO-NH2).

[061] A segunda parte é de natureza mais química e está a jusante da etapa a), compreendendo as seguintes etapas b) a d) e opcionalmente e): b) conversão do dito o-aminobenzoato a partir do dito ânion antranilato em ácido antranílico por protonação ácida, c) recuperação do dito ácido antranílico por precipitação ou por dissolução em um solvente orgânico e d) conversão do dito ácido antranílico em anilina por descarboxilação térmica em um solvente orgânico.[061] The second part is more chemical in nature and is downstream of step a), comprising the following steps b) to d) and optionally e): b) conversion of said o-aminobenzoate from said anthranilate anion into anthranilic acid by acid protonation, c) recovery of said anthranilic acid by precipitation or by dissolution in an organic solvent, and d) conversion of said anthranilic acid to aniline by thermal decarboxylation in an organic solvent.

[062] Em resumo, a invenção proporciona, portanto, um método para a produção de anilina que combina uma primeira etapa a), de fermentação biotecnológica, com um processo químico subsequente, a jusante, compreendendo, pelo menos, as etapas b), c) e d), com uma etapa e) opcional.[062] In summary, the invention therefore provides a method for the production of aniline that combines a first step a), of biotechnological fermentation, with a subsequent chemical process, downstream, comprising at least steps b), c) and d), with an optional step e).

[063] A seguir, a invenção é descrita em mais detalhe. O conceito geral do método de acordo com a invenção está representado na Figura 5 e uma descrição mais detalhada é apresentada na Figura 6.[063] In the following, the invention is described in more detail. The general concept of the method according to the invention is represented in Figure 5 and a more detailed description is presented in Figure 6.

[064] A invenção proporciona, adicionalmente, um método para a produção de anilina, compreendendo as etapas de: a) produção de o-aminobenzoato por fermentação de uma matéria-prima compreendendo, pelo menos, um substrato de carbono fermentável utilizando a célula hospedeira microbiana recombinante, conforme descrita aqui e conforme reivindicada nas reivindicações, capaz de converter biologicamente a dita matéria prima compreendendo, pelo menos, um substrato de carbono fermentável em o- aminobenzoato, em que o dito o-aminobenzoato compreende o ânion antranilato, b) conversão do dito o-aminobenzoato a partir do dito ânion antranilato em ácido antranílico por protonação ácida, c) recuperação do dito ácido antranílico por precipitação ou por dissolução em um solvente orgânico e d) conversão do dito ácido antranílico em anilina por descarboxilação térmica em um solvente orgânico.[064] The invention additionally provides a method for the production of aniline, comprising the steps of: a) producing o-aminobenzoate by fermentation of a raw material comprising at least one fermentable carbon substrate using the recombinant microbial host cell, as described herein and as claimed in the claims, capable of biologically converting said raw material comprising at least one fermentable carbon substrate into o-aminobenzoate, wherein said o-aminobenzoate comprises the anthranyl anion to, b) converting said o-aminobenzoate from said anthranilic acid to anthranilic acid by acid protonation, c) recovering said anthranilic acid by precipitation or by dissolution in an organic solvent, and d) converting said anthranilic acid to aniline by thermal decarboxylation in an organic solvent.

[065] A fermentação da etapa a) pode ser uma fermentação em batelada, uma fermentação em batelada alimentada ou uma fermentação contínua. No caso de uma fermentação contínua na etapa a), um dispositivo de retenção de células pode ser utilizado separar o hospedeiro de uma fase aquosa utilizada na etapa a) de fermentação e para reter o hospedeiro em um fermentador utilizado para realizar a etapa a). O dispositivo de retenção de células pode ser incorporado em tal fermentador ou, como uma opção preferida, pode estar localizado fora do fermentador, como um dispositivo separado. Tal separação pode ser realizada por centrifugação, por exemplo, em um separador de disco ou em um decantador, por ação da gravidade em um dispositivo de decantação, ou por uma técnica de filtração, tal como filtração de fluxo cruzado. A separação pode ser concebida com um tempo de retenção limitado, de modo que o hospedeiro, por exemplo, células de bactérias, leveduras e fungos, passe um tempo limitado do lado de fora do fermentador e não perca a sua capacidade de crescer ou produzir antranilato, enquanto está no dispositivo de separação. A fermentação contínua com retenção celular permite que a etapa a) de fermentação seja realizada com uma elevada densidade celular e, assim, com um rendimento espaço-tempo elevado. Mais importante ainda, a fermentação na etapa a) pode ser realizada com uma taxa de crescimento muito baixa. Isso resulta em um rendimento global do produto mais elevado (g de produto por g de matéria- prima), visto que menos de açúcar é utilizado para a produção de biomassa e mais para a produção de oAB.[065] The fermentation of step a) may be a batch fermentation, a fed-batch fermentation or a continuous fermentation. In the case of a continuous fermentation in step a), a cell retention device can be used to separate the host from an aqueous phase used in fermentation step a) and to retain the host in a fermenter used to carry out step a). The cell retention device can be incorporated into such a fermenter or, as a preferred option, it can be located outside the fermenter as a separate device. Such separation can be carried out by centrifugation, for example in a disk separator or in a decanter, by gravity in a decantation device, or by a filtration technique such as cross-flow filtration. The separation can be designed with a limited retention time, so that the host, for example bacteria, yeast and fungal cells, spends a limited time outside the fermenter and does not lose its ability to grow or produce anthranilate while in the separation device. Continuous fermentation with cell retention allows fermentation step a) to be carried out with a high cell density and thus with a high space-time yield. Most importantly, the fermentation in step a) can be carried out with a very low growth rate. This results in a higher overall product yield (g of product per g of raw material) as less sugar is used for biomass production and more for oAB production.

[066] Uma vantagem adicional da fermentação contínua em relação à fermentação em batelada é que o chamado “downtime” (tempo de inatividade) do fermentador pode ser reduzido a um mínimo. A fermentação contínua tem uma fase de produção muito mais longa do que uma fermentação em batelada, de modo que o tempo gasto com limpeza, esterilização, enchimento e coleta é proporcionalmente muito mais curto. Este aspecto contribui para o aumento do rendimento espaço- tempo e, portanto, reduz os custos de investimento para uma determinada capacidade da planta, que é utilizada para executar o método de acordo com a invenção.[066] An additional advantage of continuous fermentation over batch fermentation is that the so-called “downtime” of the fermentor can be reduced to a minimum. Continuous fermentation has a much longer production phase than batch fermentation, so the time spent cleaning, sterilizing, filling and collecting is proportionately much shorter. This aspect contributes to the increase of the space-time yield and, therefore, reduces the investment costs for a given capacity of the plant, which is used to execute the method according to the invention.

[067] Se a etapa a) do método é realizada como uma fermentação em batelada ou em batelada alimentada, a capacidade total de fermentação pode ser dividida entre vários fermentadores e podem ser utilizados tanques intermediários para permitir um fornecimento contínuo de material de fermentação da etapa a) para a seção a jusante, compreendendo as etapas b) a d), ou mesmo e). A fermentação em batelada ou em batelada alimentada pode ser utilizada na etapa a) do método de acordo com a invenção, em casos em que as taxas de produção dos microrganismos não podem ser mantidas a um valor elevado em modo de fermentação contínua.[067] If step a) of the method is carried out as a batch or fed-batch fermentation, the total fermentation capacity can be divided between several fermenters and intermediate tanks can be used to allow a continuous supply of fermentation material from step a) to the downstream section, comprising steps b) to d), or even e). Batch or fed-batch fermentation can be used in step a) of the method according to the invention, in cases where the production rates of microorganisms cannot be maintained at a high value in continuous fermentation mode.

[068] A etapa a) do método de acordo com a invenção proporciona o-aminobenzoato, compreendendo o ânion antranilato, por fermentação de uma matéria-prima compreendendo açúcares fermentáveis utilizando um hospedeiro, de preferência, um hospedeiro recombinante que é capaz de converter açúcares em o-aminobenzoato por fermentação. De preferência, um reator de fermentação, compreendendo tal hospedeiro, é cultivado com a adição de uma fonte de carbono, por exemplo, xarope de milho, caldo de cana-de-açúcar, melaço e semelhantes e uma fonte de nitrogênio, por exemplo, gás de amônia, solução de hidróxido de amônio, sulfato de amônio, nitrato de amônio, milhocina e semelhantes, bem como os respectivos micronutrientes necessários para a sobrevivência do microrganismo. O pH da fermentação na etapa a) pode estar na faixa de 3 a 9, de preferência, entre pH 4 a 8, mais de preferência, mantido a um valor entre 6,5 e 7,5. O pH na etapa a) pode ser ajustado, por exemplo, pela adição de uma base, por exemplo, gás de amônia, hidróxido de amônio ou hidróxido de sódio.[068] Step a) of the method according to the invention provides o-aminobenzoate, comprising the anthranilate anion, by fermentation of a raw material comprising fermentable sugars using a host, preferably a recombinant host, which is capable of converting sugars into o-aminobenzoate by fermentation. Preferably, a fermentation reactor comprising such a host is cultivated with the addition of a carbon source, for example, corn syrup, sugar cane juice, molasses and the like, and a nitrogen source, for example, ammonia gas, ammonium hydroxide solution, ammonium sulfate, ammonium nitrate, corncin and the like, as well as the respective micronutrients necessary for the survival of the microorganism. The fermentation pH in step a) can be in the range of 3 to 9, preferably between pH 4 to 8, more preferably maintained at a value between 6.5 and 7.5. The pH in step a) can be adjusted, for example, by adding a base, for example ammonia gas, ammonium hydroxide or sodium hydroxide.

[069] Em outra modalidade do método de acordo com a invenção, pelo menos, a etapa a), de produção de o- aminobenzoato por fermentação, e a etapa b) de conversão do dito o-aminobenzoato a partir do dito ânion antranilato em ácido antranílico por protonação ácida, podem ser realizadas continuamente. Nesta modalidade, um fermentador no qual a etapa a) é realizada é operado de forma contínua, em que um caldo de fermentação produzido na etapa a) pode ser retirado continuamente e processado através de um dispositivo para separar a biomassa, compreendendo o hospedeiro cultivado até uma certa densidade, por exemplo, um filtro, uma centrífuga, membranas, etc. Esta biomassa pode ser reciclada para o fermentador utilizado na fermentação da etapa a) após a purga de uma pequena porção da biomassa compreendendo o hospedeiro microbiano recombinante. Tal corrente de purga de biomassa pode ser útil pata evitar a acumulação de biomassa. Uma porção das células hospedeiras microbianas que se multiplicam no fermentador e as células mortas podem, assim, ser removidas, para manter a concentração de células hospedeiras vivas no reator da etapa a) de fermentação dentro de limites definidos, mais de preferência, constante. Isto pode ser diferente no caso da fermentação em batelada alimentada, em que as células hospedeiras recombinantes e o(s) produto(s) de fermentação permanece(m) no biorreator até o final da batelada, o que, portanto, não é uma fermentação contínua, mas uma fermentação em batelada alimentada. Pode ser adicionado oxigênio suficiente ao reator utilizado na etapa a), tanto como oxigênio puro, como ar, ou como ar enriquecido. O caldo de fermentação livre de células da etapa a) de fermentação pode, essencialmente, ser uma solução de um sal de antranilato compreendendo o ânion antranilato e um contra cátion adequado, tal como NH4+ ou Na+. A solução de antranilato, produzida na etapa a) de fermentação, pode ter uma concentração entre 5 g/l e 500 g/l, de preferência, entre 20 g/l e 200 g/l, mais de preferência, entre 50 g/l e 150 g/l de sal de antranilato.[069] In another embodiment of the method according to the invention, at least step a), of producing o-aminobenzoate by fermentation, and step b) of converting said o-aminobenzoate from said anthranilate anion into anthranilic acid by acid protonation, can be carried out continuously. In this embodiment, a fermenter in which step a) is carried out is operated continuously, in which a fermentation broth produced in step a) can be continuously withdrawn and processed through a device for separating the biomass, comprising the cultured host to a certain density, for example, a filter, a centrifuge, membranes, etc. This biomass can be recycled to the fermenter used in the fermentation of step a) after purging a small portion of the biomass comprising the recombinant microbial host. Such a biomass purge stream can be useful to prevent biomass accumulation. A portion of the microbial host cells that multiply in the fermenter and the dead cells can thus be removed, to keep the concentration of live host cells in the reactor of step a) of fermentation within defined limits, more preferably constant. This may be different in the case of fed-batch fermentation, where the recombinant host cells and the fermentation product(s) remains in the bioreactor until the end of the batch, which is therefore not a continuous fermentation, but a fed-batch fermentation. Sufficient oxygen can be added to the reactor used in step a), either as pure oxygen, as air, or as enriched air. The cell-free fermentation broth of fermentation step a) can essentially be a solution of an anthranilate salt comprising the anthranilate anion and a suitable counter cation such as NH4+ or Na+. The anthranilate solution produced in fermentation step a) can have a concentration of between 5 g/l and 500 g/l, preferably between 20 g/l and 200 g/l, more preferably between 50 g/l and 150 g/l of anthranilate salt.

[070] Em outra modalidade do método de acordo com a invenção, o hospedeiro microbiano recombinante utilizado na fermentação da etapa a) é removido antes de se realizar a etapa b) de conversão do dito o-aminobenzoato, a partir do dito ânion antranilato, em ácido antranílico. De preferência, o hospedeiro microbiano recombinante removido é realimentado à fermentação da etapa a). Esta técnica tem a vantagem de permitir um processo de fermentação contínuo, que pode ser particularmente eficiente e eficiente em termos de custo.[070] In another embodiment of the method according to the invention, the recombinant microbial host used in the fermentation of step a) is removed before carrying out step b) of converting said o-aminobenzoate from said anthranilate anion into anthranilic acid. Preferably, the removed recombinant microbial host is fed back to the fermentation of step a). This technique has the advantage of allowing a continuous fermentation process, which can be particularly efficient and cost-effective.

[071] O o-aminobenzoato (oAB) é um aminoácido; assim, o seu estado de ionização e a solubilidade em água são dependentes do pH, com o íon zwitterion sendo a forma menos solúvel. A pH 7, que prevalece no fermentador que pode ser utilizado na etapa a) de fermentação, o oAB existe como ânions tamponados com cátions, tais como Na+ ou NH4+. Portanto, a adição de um ácido, tal como HCl, até o pH cair para o ponto isoelétrico, provoca a precipitação de cristais de oAB. Por conseguinte, a etapa b), do método de acordo com a invenção, compreende a conversão do ânion de antranilato em ácido antranílico por protonação ácida formando, assim, um precipitado compreendendo cristais de ácido antranílico. Por esta razão, a etapa b) do método também pode ser referida como “cristalização”. Especificamente, a solução de antranilato da etapa a) pode ser misturada com um ácido, de preferência HCl. Assim, o pH pode ser reduzido para um valor entre 2 e 4, de preferência entre 3,2 e 3,6. Isso provoca uma mudança na solubilidade e resulta na precipitação dos cristais de antranilato. Os cristais de antranilato podem ser recuperados, de preferência, por filtração, na etapa c) subsequente (“recuperação”). Os teores de umidade residual e de sais inorgânicos nos cristais de antranilato precipitados (“torta”) dependem da operação de separação sólido-líquido.[071] The o-aminobenzoate (oAB) is an amino acid; thus, its ionization state and solubility in water are pH dependent, with the zwitterion ion being the least soluble form. At pH 7, which prevails in the fermenter that can be used in step a) of fermentation, oAB exists as anions buffered with cations such as Na+ or NH4+. Therefore, adding an acid such as HCl until the pH drops to the isoelectric point causes oAB crystals to precipitate. Therefore, step b), of the method according to the invention, comprises converting the anthranilate anion into anthranilic acid by acid protonation, thus forming a precipitate comprising crystals of anthranilic acid. For this reason, step b) of the method may also be referred to as "crystallization". Specifically, the anthranilate solution from step a) can be mixed with an acid, preferably HCl. Thus, the pH can be reduced to a value between 2 and 4, preferably between 3.2 and 3.6. This causes a change in solubility and results in precipitation of anthranilate crystals. The anthranilate crystals can be recovered, preferably by filtration, in the subsequent step c) ("recovery"). Residual moisture and inorganic salt contents in precipitated anthranilate crystals (“pie”) depend on the solid-liquid separation operation.

[072] Ao realizar a etapa b) do método, o sal de antranilato no caldo de fermentação aquoso livre de células produzido na etapa a) de fermentação é primeiro protonado para ácido antranílico por reação com o ácido forte, de preferência HCl, em que o ácido antranílico se precipita e é, subsequentemente, recuperado como um material sólido no método da etapa c) (“recuperação”). O ácido antranílico é, então, convertido em anilina em uma etapa d) subsequente do método, por descarboxilação térmica.[072] When carrying out step b) of the method, the anthranilate salt in the cell-free aqueous fermentation broth produced in step a) of fermentation is first protonated to anthranilic acid by reaction with strong acid, preferably HCl, in which anthranilic acid precipitates and is subsequently recovered as a solid material in the method of step c) (“recovery”). The anthranilic acid is then converted to aniline in a subsequent step d) of the method, by thermal decarboxylation.

[073] Em uma modalidade preferida do método de acordo com a invenção, a conversão de o-aminobenzoato a partir do ânion antranilato em ácido antranílico, por protonação ácida na etapa b) do método, pode ser realizada por adição de HCl, de preferência, a um pH de 2,5 a 4,5, mais de preferência, a um pH de 3-4, ainda mais de preferência entre 3,2 e 3,6.[073] In a preferred embodiment of the method according to the invention, the conversion of o-aminobenzoate from anthranilate anion to anthranilic acid, by acid protonation in step b) of the method, can be carried out by adding HCl, preferably at a pH of 2.5 to 4.5, more preferably at a pH of 3-4, even more preferably between 3.2 and 3.6.

[074] Em outra modalidade do método de acordo com a invenção, a recuperação do ácido antranílico por precipitação, na etapa c) do método, compreende filtração, gerando assim uma suspensão compreendendo o dito ácido antranílico recuperado, em que a dita suspensão compreendendo o dito ácido antranílico recuperado é, de preferência, dissolvida em um solvente orgânico. De preferência, o solvente orgânico utilizado nesta fase é anilina ou 1-dodecanol, ou uma mistura destes.[074] In another embodiment of the method according to the invention, the recovery of anthranilic acid by precipitation, in step c) of the method, comprises filtration, thus generating a suspension comprising said recovered anthranilic acid, wherein said suspension comprising said recovered anthranilic acid is preferably dissolved in an organic solvent. Preferably, the organic solvent used in this step is aniline or 1-dodecanol, or a mixture thereof.

[075] Em outra modalidade do método de acordo com a invenção, a recuperação do ácido antranílico pela dissolução do dito ácido antranílico em um solvente orgânico na etapa c) do método compreende a adição do dito solvente orgânico, de preferência anilina, ou 1-dodecanol, ou uma mistura destes ao dito ácido antranílico, de tal modo que o dito ácido antranílico é recuperado como um soluto no solvente orgânico.[075] In another embodiment of the method according to the invention, recovering anthranilic acid by dissolving said anthranilic acid in an organic solvent in step c) of the method comprises adding said organic solvent, preferably aniline, or 1-dodecanol, or a mixture thereof to said anthranilic acid, such that said anthranilic acid is recovered as a solute in the organic solvent.

[076] De preferência, a recuperação da etapa c) do método de acordo com a invenção pode ser seguida de lavagem e secagem do precipitado de ácido antranílico recuperado, antes da realização da descarboxilação térmica da etapa d).[076] Preferably, the recovery of step c) of the method according to the invention can be followed by washing and drying the anthranilic acid precipitate recovered, before carrying out the thermal decarboxylation of step d).

[077] Em outra modalidade do método de acordo com a invenção, a descarboxilação térmica da etapa d) pode ser realizada na presença de um catalisador. Tal catalisador preferido pode ser um catalisador de zeólita, em que o dito catalisador de zeólita é, de preferência, zeólita H-Y (por exemplo, fornecida por Zeolyst Internacional, número de catálogo CBV600). O catalisador ácido de zeólita H-Y (SiO2/Al2O3 pode estar entre 5 e 7, de preferência, é de 5,5) tem um caráter ácido particularmente elevado e tem um tamanho de poro maior (0,7-0,8 nm) do que, por exemplo, a zeólita ZSM5-27 (por exemplo, conforme fornecida por Clariant SuedChemie, número de catálogo MFI-27, SiO2/Al2O3 = 27), a qual também possui um caráter ácido forte, mas tem o tamanho de poro menor (0,5 nm), de modo que as moléculas de AA não podem efetivamente penetrar nesta e, consequentemente, não têm acesso fácil aos sítios ativos do catalisador ácido, reduzindo assim sua efetividade.[077] In another embodiment of the method according to the invention, the thermal decarboxylation of step d) can be carried out in the presence of a catalyst. Such a preferred catalyst may be a zeolite catalyst, wherein said zeolite catalyst is preferably H-Y zeolite (e.g. supplied by Zeolyst International, catalog number CBV600). Zeolite H-Y acid catalyst (SiO2/Al2O3 can be between 5 and 7, preferably 5.5) has a particularly high acid character and has a larger pore size (0.7-0.8 nm) than, for example, ZSM5-27 zeolite (e.g. as supplied by Clariant SuedChemie, catalog number MFI-27, SiO2/Al2O3 = 27), which also has a strong acidic character, but it has the smallest pore size (0.5 nm), so that AA molecules cannot effectively penetrate it and, consequently, do not have easy access to the active sites of the acid catalyst, thus reducing its effectiveness.

[078] A etapa d) do método compreende a conversão do dito ácido antranílico da etapa c) em anilina por descarboxilação térmica em um solvente orgânico. O ácido antranílico, por exemplo, na forma de cristais de antranilato com ou sem umidade residual, é descarboxilado termicamente, de preferência, pela alimentação do ácido antranílico em um reator de descarboxilação, no qual a etapa d) pode ser realizada. A descarboxilação térmica da etapa d) pode ser realizada a uma temperatura entre 150 °C e 250 °C, de preferência entre 160 °C e 220 °C, mais de preferência entre 180 °C e 200 °C. A descarboxilação térmica da etapa d) pode ser realizada durante um tempo suficiente para a reação do ácido antranílico em anilina. De preferência, a etapa d) pode ser realizada durante 0,5 horas a 3 horas.[078] Step d) of the method comprises converting said anthranilic acid from step c) into aniline by thermal decarboxylation in an organic solvent. Anthranilic acid, for example, in the form of anthranilate crystals with or without residual moisture, is thermally decarboxylated, preferably by feeding the anthranilic acid into a decarboxylation reactor, in which step d) can be carried out. The thermal decarboxylation of step d) can be carried out at a temperature between 150 °C and 250 °C, preferably between 160 °C and 220 °C, more preferably between 180 °C and 200 °C. The thermal decarboxylation of step d) can be carried out for a time sufficient for the anthranilic acid to react with aniline. Preferably, step d) can be carried out for 0.5 hours to 3 hours.

[079] A descarboxilação térmica da etapa d) pode ser realizada na presença de um catalisador ácido, de modo a acelerar a descarboxilação térmica.[079] The thermal decarboxylation of step d) can be performed in the presence of an acid catalyst, in order to accelerate the thermal decarboxylation.

[080] A descarboxilação térmica da etapa d) pode ser realizada em um solvente tal como água, anilina, ou em 1-dodecanol, de preferência, em 1-dodecanol, ou em uma mistura de 1-dodecanol e anilina.[080] The thermal decarboxylation of step d) can be carried out in a solvent such as water, aniline, or in 1-dodecanol, preferably in 1-dodecanol, or in a mixture of 1-dodecanol and aniline.

[081] Além disso, a descarboxilação térmica da etapa d) pode ser realizada em um reator, em que a pressão no reator pode ser selecionada como uma função da quantidade da fase líquida que é permitida evaporar durante a reação e sai do reator com o dióxido de carbono (CO2), que é um produto da descarboxilação.[081] Furthermore, the thermal decarboxylation of step d) can be carried out in a reactor, where the pressure in the reactor can be selected as a function of the amount of the liquid phase that is allowed to evaporate during the reaction and leaves the reactor with carbon dioxide (CO2), which is a product of the decarboxylation.

[082] Além disso, a descarboxilação térmica da etapa d) pode produzir uma mistura de solvente orgânico e anilina, que pode, então, ser destilada com anilina e qualquer água carreada ou dissolvida na mesma. Qualquer solvente orgânico utilizado na etapa c) de recuperação pode ser recuperado como “produto de topo”. O solvente pode então ser resfriado e ser reciclado para destilação. A corrente de topo contendo anilina pode, então, ser alimentada a uma etapa de destilação, por exemplo, uma destilação heteroazeotrópica.[082] In addition, the thermal decarboxylation of step d) can produce a mixture of organic solvent and aniline, which can then be distilled with aniline and any water carried or dissolved in it. Any organic solvent used in recovery step c) can be recovered as "top product". The solvent can then be cooled and recycled to distillation. The aniline-containing overhead stream can then be fed to a distillation step, for example a heteroazeotropic distillation.

[083] Em outra modalidade do método de acordo com a invenção, a descarboxilação térmica da etapa d) pode ser seguida por uma etapa e) adicional de purificação da anilina, de preferência por destilação.[083] In another embodiment of the method according to the invention, the thermal decarboxylation of step d) can be followed by an additional step e) of purifying the aniline, preferably by distillation.

[084] Em uma modalidade do método de acordo com a invenção, em seguida à etapa c) de recuperação, a solução (“licor mãe”) pode ainda ter até 3-10 g/l de antranilato. Assim, em outra modalidade do método de acordo com a invenção, em seguida à etapa c) de recuperação, o ânion residual antranilato pode ser recuperado por adsorção em uma resina de troca iônica ou em um material de carvão ativado ou uma zeólita, de preferência, uma zeólita modificada com Fe3+ ou Ca2+, de preferência uma zeólita Fe-Y, que pode ser produzida por troca iônica de zeólitas H-Y disponíveis comercialmente (por exemplo, como a fornecida por Zeolyst Internacional - CBV600), por exemplo, conforme descrito no Exemplo 6, tal como Fe-Y, seguido por dessorção do ânion antranilato recuperado e realimentação do dito ânion antranilato à etapa b) de conversão, para protonação ácida. A dessorção do ânion antranilato recuperado pode ser realizada, de preferência, a um pH de 5 a 10. Por exemplo, a dessorção pode ser realizada com água com um pH de 5 a 10 ou, por exemplo, pode ser utilizada água com um pH neutro ou alcalino. A solução após a dessorção pode ser reciclada a montante da adição de ácido na etapa b) de conversão e a jusante da remoção da biomassa após a etapa a) de fermentação.[084] In one embodiment of the method according to the invention, following step c) of recovery, the solution (“mother liquor”) may still have up to 3-10 g/l of anthranilate. Thus, in another embodiment of the method according to the invention, following step c) of recovery, the residual anthranilate anion can be recovered by adsorption on an ion exchange resin or on an activated carbon material or a zeolite, preferably a zeolite modified with Fe3+ or Ca2+, preferably an Fe-Y zeolite, which can be produced by ion exchange of commercially available H-Y zeolites (e.g. as supplied by Zeolyst International - CBV600), for example, as described in Example 6, such as Fe-Y, followed by desorption of the recovered anthranilate anion and feedback of said anthranilate anion to the conversion step b) for acid protonation. The desorption of the recovered anthranilate anion can preferably be carried out at a pH of 5 to 10. For example, the desorption can be carried out with water having a pH of 5 to 10 or, for example, water having a neutral or alkaline pH can be used. The solution after desorption can be recycled upstream of acid addition in conversion step b) and downstream of biomass removal after fermentation step a).

[085] Após a etapa c) de recuperação, o ânion antranilato residual pode ser recuperado por adsorção a uma resina de troca iônica ou a um material de carvão ativado ou zeólita. Uma zeólita preferida é modificada com Fe3+ ou Ca2+, de preferência, uma zeólita Fe-Y. Tal Fe-Y pode ser preparada conforme descrito no Exemplo 6. Após a adsorção do ânion antranilato residual, segue a dessorção do ânion antranilato recuperado em fase líquida. Tal dessorção do ânion antranilato recuperado pode ser em uma fase de solvente orgânico ou em uma fase aquosa. A Figura 7 mostra um perfil de massa da decomposição de AA adsorvido na zeólita Fe-Y. A Figura 8 mostra a dessorção de AA da zeólita Fe-Y para o solvente orgânico 1-dodecanol, que é o solvente orgânico preferido devido à elevada solubilidade de AA neste e devido a sua baixa miscibilidade em água (0,004 g/l). A Figura 9 mostra a dessorção do ácido antranílico (AA) do adsorvente para a fase líquida.[085] After recovery step c), the residual anthranilate anion can be recovered by adsorption to an ion exchange resin or to an activated carbon or zeolite material. A preferred zeolite is modified with Fe3+ or Ca2+, preferably an Fe-Y zeolite. Such Fe-Y can be prepared as described in Example 6. After adsorption of residual anthranilate anion, desorption of recovered anthranilate anion in liquid phase follows. Such desorption of the recovered anthranilate anion can be in an organic solvent phase or in an aqueous phase. Figure 7 shows a mass profile of the decomposition of AA adsorbed on Fe-Y zeolite. Figure 8 shows the desorption of AA from the Fe-Y zeolite into the organic solvent 1-dodecanol, which is the preferred organic solvent because of the high solubility of AA in it and because of its low miscibility in water (0.004 g/l). Figure 9 shows the desorption of anthranilic acid (AA) from the adsorbent into the liquid phase.

[086] É preferível que o ânion antranilato residual recuperado e dessorvido seja, pelo menos parcialmente, realimentado à etapa b) de conversão, para a conversão do dito ânion antranilato a ácido antranílico por protonação ácida. Isso tem a vantagem técnica de melhorar a eficiência do método ainda mais, levando ao benefício econômico associado.[086] It is preferable that the recovered and desorbed residual anthranilate anion is, at least partially, fed back to the conversion step b) for the conversion of said anthranilate anion to anthranilic acid by acid protonation. This has the technical advantage of improving the efficiency of the method even further, leading to the associated economic benefit.

[087] Em uma modalidade particularmente preferida do método de acordo com a invenção, após a recuperação do ânion antranilato residual por adsorção, em seguida à etapa c) de recuperação, uma corrente de água isenta do ânion antranilato adsorvido pode ser, pelo menos parcialmente, realimentada à etapa a) de fermentação. Novamente, isso tem a vantagem técnica de melhorar a eficiência do método ainda mais.[087] In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, after recovering the residual anthranilate anion by adsorption, following recovery step c) a stream of water free of the adsorbed anthranilate anion can be, at least partially, fed back to fermentation step a). Again, this has the technical advantage of improving the efficiency of the method even further.

[088] Em uma modalidade preferida da invenção, as etapas a) a d) podem ser realizadas continuamente, como um processo integrado. Em outra modalidade preferida da invenção, as etapas a) a e) podem ser realizadas continuamente, como um processo integrado. Em tal processo integrado e contínuo, a fermentação da etapa a) pode ser realizada de forma contínua, com retenção celular e remoção contínua de antranilato do caldo de fermentação, da fermentação da etapa a), seguido pelo processamento contínuo para anilina por descarboxilação térmica nas etapas b) a d), ou b) a e) subsequentes. Portanto, o método de acordo com a invenção pode ser um processo integrado e contínuo, que é otimizado em relação ao custo de produção. O método de acordo com a invenção oferece, portanto, vantagens técnicas significativas que levam a um maior rendimento de anilina com o correspondente benefício econômico, em comparação com os métodos mais tradicionais do estado da técnica, que funcionam de forma não contínua.[088] In a preferred embodiment of the invention, steps a) to d) can be carried out continuously, as an integrated process. In another preferred embodiment of the invention, steps a) to e) can be carried out continuously, as an integrated process. In such an integrated and continuous process, the fermentation of step a) can be carried out continuously, with cell retention and continuous removal of anthranilate from the fermentation broth, from the fermentation of step a), followed by continuous processing to aniline by thermal decarboxylation in subsequent steps b) to d), or b) to e). Therefore, the method according to the invention can be an integrated and continuous process, which is optimized with respect to production cost. The method according to the invention therefore offers significant technical advantages that lead to a higher aniline yield with the corresponding economic benefit, compared to the more traditional methods of the state of the art, which work non-continuously.

[089] Em outra modalidade do método de acordo com a invenção, a matéria-prima da etapa a) de fermentação pode ser selecionada do grupo que consiste em beterraba- açucareira, cana-de-açúcar, plantas contendo amido, de preferência, milho, trigo e centeio e lignocelulose, de preferência, palha, madeira e bagaço, glicerol e compostos C1, de preferência CO.[089] In another embodiment of the method according to the invention, the raw material of step a) of fermentation can be selected from the group consisting of sugar beet, sugar cane, starch-containing plants, preferably corn, wheat and rye and lignocellulose, preferably, straw, wood and bagasse, glycerol and C1 compounds, preferably CO.

[090] Em outra modalidade do método de acordo com a invenção, tal substrato de carbono fermentável da etapa a) de fermentação pode ser selecionado do grupo que consiste em monossacarídeos C-5, monossacarídeos C-6, dissacarídeos e trissacarídeos, em que os monossacarídeos C-5 são, de preferência, a xilose e a arabinose e em que os monossacarídeos C-6 são, de preferência, glicose, frutose ou manose e em que o dissacarídeo é, de preferência sacarose e em que o trissacarídeo é, de preferência, cetose.[090] In another embodiment of the method according to the invention, such fermentable carbon substrate from step a) of fermentation can be selected from the group consisting of C-5 monosaccharides, C-6 monosaccharides, disaccharides and trisaccharides, where the C-5 monosaccharides are preferably xylose and arabinose and where the C-6 monosaccharides are preferably glucose, fructose or mannose and where the disaccharide wherein the trisaccharide is preferably sucrose and wherein the trisaccharide is preferably ketose.

[091] Em outra modalidade do método de acordo com a invenção, tal hospedeiro microbiano recombinante da etapa a) de fermentação pode ser selecionado do grupo que consiste em bactérias, leveduras e fungos, em que a dita bactéria é, de preferência, uma cepa de Escherichia coli, uma cepa de Corynebacterium, ou uma cepa de Pseudomonas e em que a dita cepa de Corynebacterium é, de preferência, Corynebacterium glutamicum, mais de preferência, Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 e em que a dita cepa de Pseudomonas é, de preferência, Pseudomonas putida, mais de preferência, Pseudomonas putida KT2440. Essencialmente, qualquer uma das células hospedeiras microbianas recombinantes da invenção descritas acima podem ser utilizadas na etapa a) de fermentação do método de acordo com a invenção.[091] In another embodiment of the method according to the invention, such recombinant microbial host of step a) of fermentation can be selected from the group consisting of bacteria, yeasts and fungi, wherein said bacteria is preferably a strain of Escherichia coli, a strain of Corynebacterium, or a strain of Pseudomonas and wherein said strain of Corynebacterium is preferably Corynebacterium glutamicum, more preferably Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 and wherein said Pseudomonas strain is preferably Pseudomonas putida, more preferably Pseudomonas putida KT2440. Essentially, any of the recombinant microbial host cells of the invention described above can be used in fermentation step a) of the method according to the invention.

[092] Em uma modalidade diferente da invenção, é proporcionado um método adicional para a produção de anilina, compreendendo as etapas de: a) fornecimento do o-aminobenzoato, em que o dito o- aminobenzoato compreende o ânion antranilato e um cátion adequado, b) conversão do dito ânion antranilato em anilina, por descarboxilação térmica na presença ou ausência de um catalisador, c) extração da anilina produzida na etapa b) em um solvente orgânico, pelo menos uma vez, e d) purificação da anilina produzida nas etapas b) e c), por destilação, em que a dita destilação produz anilina e uma fase aquosa.[092] In a different embodiment of the invention, an additional method for the production of aniline is provided, comprising the steps of: a) supplying o-aminobenzoate, wherein said o-aminobenzoate comprises the anthranilate anion and a suitable cation, b) converting said anthranilate anion into aniline, by thermal decarboxylation in the presence or absence of a catalyst, c) extracting the aniline produced in step b) in an organic solvent, at least once, and d ) purification of the aniline produced in steps b) and c) by distillation, said distillation producing aniline and an aqueous phase.

[093] Nesta modalidade, o dito o-aminobenzoato na etapa a) pode ser fornecido quimicamente ou produzido biologicamente, de preferência, ele é produzido biologicamente por fermentação de uma matéria-prima compreendendo, pelo menos, um substrato de carbono fermentável, utilizando uma célula hospedeira microbiana recombinante capaz de converter a dita matéria-prima, que compreende um substrato de carbono fermentável, em o- aminobenzoato por fermentação, em que o dito o-aminobenzoato compreende o ânion antranilato e um cátion adequado.[093] In this embodiment, said o-aminobenzoate in step a) can be supplied chemically or biologically produced, preferably, it is produced biologically by fermentation of a raw material comprising at least one fermentable carbon substrate, using a recombinant microbial host cell capable of converting said raw material, which comprises a fermentable carbon substrate, into o-aminobenzoate by fermentation, wherein said o-aminobenzoate comprises anthranilate anion and a suitable cation.

[094] A dita etapa a) de fermentação pode ser uma fermentação em batelada, uma fermentação em batelada alimentada ou uma fermentação contínua. Em uma modalidade preferida, a etapa a) até a etapa d) pode ser realizada de forma contínua. O cátion adequado da etapa a) pode ser NH4+ ou Na+. O hospedeiro microbiano recombinante da etapa a) pode ser removido antes da conversão subsequente do dito ânion antranilato em anilina por descarboxilação térmica na etapa b), em que o dito hospedeiro microbiano recombinante removido, de preferência, pode ser realimentado à etapa a) de fermentação. O catalisador utilizado nesta modalidade da invenção pode ser um catalisador ácido heterogêneo, de preferência, uma zeólita, mais de preferência uma zeólita H- Y. No entanto, o dito catalisador também pode ser um catalisador básico heterogêneo, de preferência, um hidróxido de camada dupla, mais de preferência hidrotalcita Mg-Al.[094] Said fermentation step a) may be a batch fermentation, a fed-batch fermentation or a continuous fermentation. In a preferred embodiment, step a) through step d) can be carried out continuously. The suitable cation from step a) can be NH4+ or Na+. Recombinant microbial host from step a) may be removed prior to the subsequent conversion of said anthranilate anion to aniline by thermal decarboxylation in step b), wherein said removed recombinant microbial host may preferably be fed back to fermentation step a). The catalyst used in this embodiment of the invention may be a heterogeneous acid catalyst, preferably a zeolite, more preferably an H-Y zeolite. However, said catalyst may also be a heterogeneous basic catalyst, preferably a double-layer hydrotalcite, more preferably Mg-Al hydrotalcite.

[095] Em uma modalidade preferida do método adicional de acordo com a invenção, a extração da anilina em um solvente orgânico na etapa c) pode ser realizada mais de uma vez, para uma pré-concentração adicional da anilina, antes da destilação.[095] In a preferred embodiment of the additional method according to the invention, the extraction of aniline in an organic solvent in step c) can be carried out more than once, for an additional pre-concentration of the aniline, before distillation.

[096] Em uma modalidade preferida do método adicional de acordo com a invenção, o método pode compreender a recuperação do solvente orgânico utilizado na extração da etapa c), em que a dita recuperação pode ser realizada, de preferência, por destilação, em que o dito solvente orgânico recuperado, de preferência, pode ser realimentado à etapa c) para ser reutilizado novamente para a extração da anilina produzida na etapa b). O dito solvente orgânico pode ser selecionado do grupo que consiste em álcoois, fenóis, amidas, éteres e hidrocarbonetos aromáticos, em que o dito álcool é, de preferência, 1-dodecanol. Em outra modalidade, este método adicional da invenção pode compreender outra etapa e) de realimentação da fase aquosa da extração realizada na etapa c) e/ou de realimentação da fase aquosa da destilação realizada na etapa d), para a fermentação da etapa a). O cátion NH4+ pode ser recuperado na forma de NH3, subsequente à destilação da etapa d) e pode ser realimentado à fermentação da etapa a).[096] In a preferred embodiment of the additional method according to the invention, the method may comprise the recovery of the organic solvent used in the extraction of step c), in which said recovery can be carried out, preferably, by distillation, in which said recovered organic solvent, preferably, can be fed back to step c) to be reused again for the extraction of the aniline produced in step b). Said organic solvent may be selected from the group consisting of alcohols, phenols, amides, ethers and aromatic hydrocarbons, wherein said alcohol is preferably 1-dodecanol. In another embodiment, this additional method of the invention may comprise another step e) of feeding back the aqueous phase from the extraction carried out in step c) and/or feeding back the aqueous phase from the distillation carried out in step d), to the fermentation in step a). The NH4+ cation can be recovered in the form of NH3, subsequent to the distillation of step d) and can be fed back to the fermentation of step a).

[097] Finalmente, a invenção também proporciona o uso da anilina produzida de acordo com o método da invenção, em que a anilina produzida na etapa d) e/ou na etapa e) é adicionalmente convertida em metilenodianilina (MDA) com formaldeído na presença de água e catalisador. A MDA produzida desta forma pode ser adicionalmente convertida em metilenodiisocianato (MDI) com fosgênio.[097] Finally, the invention also provides the use of aniline produced according to the method of the invention, in which the aniline produced in step d) and/or in step e) is further converted into methylenedianiline (MDA) with formaldehyde in the presence of water and catalyst. The MDA produced in this way can be additionally converted to methylenediisocyanate (MDI) with phosgene.

[098] Será evidente para os técnicos no assunto que várias modificações podem ser feitas aos métodos e às cepas hospedeiras recombinantes da invenção. Assim, é pretendido que a presente invenção abranja as modificações e variações, desde que elas estejam dentro do âmbito das reivindicações anexas e suas equivalentes.[098] It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made to the methods and recombinant host strains of the invention. Thus, it is intended that the present invention cover modifications and variations, provided they are within the scope of the appended claims and their equivalents.

Figuras e TabelasFigures and Tables Lista de figurasList of Figures

[099] A Figura 1 mostra uma visão geral esquemática da via biossintética a partir de glicose para oAB (antranilato) em C. glutamicum, mostrando a estratégia para aumentar o fornecimento de precursor a partir do metabolismo central (PTS: sistema da fosfotransferase; PEP: fosfoenolpiruvato; TCA: ácido tricarbônico; IolT2: unidade de inositolpermease T2; PorA/H: complexo de PorA e PorH; MFS: superfamília facilitadora principal). Setas grossas mostram as etapas biossintéticas que são amplificadas e cruzes marcam as etapas biossintéticas que são interrompidas.[099] Figure 1 shows a schematic overview of the biosynthetic pathway from glucose to oAB (anthranilate) in C. glutamicum, showing the strategy to increase precursor supply from central metabolism (PTS: phosphotransferase system; PEP: phosphoenolpyruvate; TCA: tricarbonic acid; IolT2: T2 inositolpermease unit; PorA/H: PorA and PorH complex; MFS: superfamily lead facilitator). Thick arrows show the biosynthetic steps that are amplified and crosses mark the biosynthetic steps that are stopped.

[100] A Figura 2 é uma visão geral esquemática do metabolismo central de carbono em C. glutamicum. São mostrados o sistema da fosfotransferase (PTS) para a absorção de glicose, a glicólise, a via da pentose fosfato e reações anapleróticas relevantes. O ciclo do TCA (ácido tricarbônico) e a via do ácido chiquímico são indicados para explicar o posicionamento e transições para estas vias (GAPDH = gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase; G6PDH = glicose-6- fosfato desidrogenase; 6PGD = fosfogluconato desidrogenase; PEP = fosfoenolpiruvato).[100] Figure 2 is a schematic overview of central carbon metabolism in C. glutamicum. The phosphotransferase (PTS) system for glucose uptake, glycolysis, the pentose phosphate pathway and relevant anaplerotic reactions are shown. The TCA (tricarbonic acid) cycle and the shikimic acid pathway are indicated to explain the positioning and transitions for these pathways (GAPDH = glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase; G6PDH = glucose-6-phosphate dehydrogenase; 6PGD = phosphogluconate dehydrogenase; PEP = phosphoenolpyruvate).

[101] A Figura 3 é uma visão geral esquemática da via do ácido chiquímico em C. glutamicum, a partir de moléculas precursoras para os aminoácidos aromáticos. São apresentadas as fórmulas estruturais dos intermediários centrais.[101] Figure 3 is a schematic overview of the shikimic acid pathway in C. glutamicum, from precursor molecules to aromatic amino acids. Structural formulas of the central intermediates are presented.

[102] A Figura 4 mostra o antecedente genético da biossíntese de aminoácidos aromáticos em P. putida KT2440. As manipulações genéticas realizadas estão destacadas em cinza.[102] Figure 4 shows the genetic background of aromatic amino acid biosynthesis in P. putida KT2440. The genetic manipulations carried out are highlighted in grey.

[103] A Figura 5 mostra o conceito geral do método de acordo com a invenção, que compreende a conversão de matérias-primas em antranilato na etapa de fermentação, seguido por uma conversão química e purificação para anilina no processamento a jusante.[103] Figure 5 shows the general concept of the method according to the invention, which comprises the conversion of raw materials into anthranilate in the fermentation step, followed by a chemical conversion and purification to aniline in downstream processing.

[104] A Figura 6 mostra o conceito geral do método de acordo com a invenção em mais detalhe. Tanto NaOH e NH3 podem ser utilizados como tampão no fermentador.[104] Figure 6 shows the general concept of the method according to the invention in more detail. Both NaOH and NH3 can be used as a buffer in the fermenter.

[105] A Figura 7 mostra um perfil de massa da decomposição do ácido antranílico adsorvido sobre Fe-Y na faixa de temperatura de 100-550°C.[105] Figure 7 shows a mass profile of the decomposition of anthranilic acid adsorbed on Fe-Y in the temperature range 100-550°C.

[106] A Figura 8 mostra a dessorção do ácido antranílico em 1-dodecanol a partir da Fe-Y. A experiência foi realizada por suspensão de 0,2 g de Fe-Y contendo 10,8 mg de ácido antranílico em 2 ml de 1-dodecanol. A suspensão foi agitada durante 0,5 h no intervalo de temperatura de 25120 °C. Os resultados da dessorção são mostrados na Figura 2, em que um máximo de 27,8 % de ácido antranílico pode ser dessorvido para a fase de 1-dodecanol a 120°C.[106] Figure 8 shows the desorption of anthranilic acid to 1-dodecanol from Fe-Y. The experiment was carried out by suspending 0.2 g of Fe-Y containing 10.8 mg of anthranilic acid in 2 ml of 1-dodecanol. The suspension was stirred for 0.5 h in the temperature range of 25120 °C. The desorption results are shown in Figure 2, where a maximum of 27.8% anthranilic acid can be desorbed into the 1-dodecanol phase at 120°C.

[107] A Figura 9 mostra a dessorção do ácido antranílico (AA) do adsorvente para a fase líquida. O ensaio de dessorção do ácido antranílico em água, a partir de FeY, mostrou que a adsorção do ácido antranílico em zeólita substituída por metal em solução aquosa é reversível. Foi testada a dessorção do ácido antranílico em um solvente orgânico. Foi selecionado 1-dodecanol como solvente orgânico devido à elevada solubilidade do ácido antranílico neste e, também, devido a sua miscibilidade em água muito baixa (0,004 g/l).[107] Figure 9 shows the desorption of anthranilic acid (AA) from the adsorbent into the liquid phase. The desorption test of anthranilic acid in water, from FeY, showed that the adsorption of anthranilic acid on metal substituted zeolite in aqueous solution is reversible. The desorption of anthranilic acid in an organic solvent was tested. 1-dodecanol was selected as the organic solvent due to the high solubility of anthranilic acid in it and also due to its very low miscibility in water (0.004 g/l).

[108] A Figura 10 mostra a decomposição do ácido antranílico em meio orgânico com um catalisador. É mostrada a cinética da descarboxilação do ácido antranílico dissolvido a 3 % em peso em 1-dodecanol na presença de zeólita Y a 160 °C e 180 °C. Ácido antranílico (3 % em peso) foi dissolvido em 1-dodecanol. Nesta concentração o ácido era perfeitamente solúvel no solvente orgânico, mesmo à temperatura ambiente. 80 ml da solução acima foram então transferidos para uma autoclave de 160 ml, foram adicionados 1,5 g de catalisador de zeólita e a mistura foi aquecida a 160 °C ou 180 °C. Para comparação, também foram testados um ensaio em branco, sem catalisador (em branco), com uma hidrotalcita alcalina (HTC), H-ZSM5, com zeólita Y dopada com sódio (NaY), a forma amoniacal da zeólita Y (NH4-Y). As amostras foram coletadas em intervalos de tempo diferentes e analisadas por métodos de HPLC para determinar a taxa de formação de anilina.[108] Figure 10 shows the decomposition of anthranilic acid in organic medium with a catalyst. The kinetics of the decarboxylation of anthranilic acid dissolved at 3% by weight in 1-dodecanol in the presence of zeolite Y at 160 °C and 180 °C is shown. Anthranilic acid (3% by weight) was dissolved in 1-dodecanol. At this concentration, the acid was perfectly soluble in the organic solvent, even at room temperature. 80 ml of the above solution was then transferred to a 160 ml autoclave, 1.5 g of zeolite catalyst was added and the mixture was heated to 160°C or 180°C. For comparison, a blank test, without catalyst (blank), with an alkaline hydrotalcite (HTC), H-ZSM5, with sodium-doped zeolite Y (NaY), the ammoniacal form of zeolite Y (NH4-Y), was also tested. Samples were collected at different time intervals and analyzed by HPLC methods to determine the rate of aniline formation.

[109] A Figura 11 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 33 h (determinação tripla), de culturas em frascos de agitação de 100 ml, em pH 5 (com tampão MES) de cepas de Escherichia coli, Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, Pseudomonas putida e Saccharomyces cerevisiae. C. glutamicum foi adicionalmente cultivada em pH 7 (tampão suplementado com MOPS).[109] Figure 11 shows the optical density at 600 nm (OD600), followed for 33 h (triple determination), of cultures in 100 ml shake flasks, at pH 5 (with MES buffer) of strains of Escherichia coli, Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, Pseudomonas putida and Saccharomyces cerevisiae. C. glutamicum was further cultured at pH 7 (buffer supplemented with MOPS).

[110] A Figura 12 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 25 h (determinação dupla), de culturas em frascos de agitação de 100 ml, em pH 7 (com tampão MOPS) de cepas de Escherichia coli, Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, Pseudomonas putida e Saccharomyces cerevisiae.[110] Figure 12 shows the optical density at 600 nm (OD600), followed for 25 h (double determination), of cultures in 100 ml shake flasks, at pH 7 (with MOPS buffer) of strains of Escherichia coli, Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, Pseudomonas putida and Saccharomyces cerevisiae.

[111] A Figura 13 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 25 h (determinação dupla), de culturas em frascos de agitação de 100 ml, em pH 7 (com tampão MOPS) suplementado com 3 g/l de oAB de cepas de Escherichia coli, Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, Pseudomonas putida e Saccharomyces cerevisiae.[111] Figure 13 shows the optical density at 600 nm (OD600), accompanied for 25 h (double determination), 100 ml agitation vials, in pH 7 (with mops) supplemented with 3 g/l of oab of strains of Escherichia coli, Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, Pseudomonas Putido and Saccharomy cherry VISIAE.

[112] A Figura 14 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 25 h (determinação dupla), de culturas em frascos de agitação de 100 ml, em pH 7 (com tampão MOPS) não suplementado (preto) ou suplementado com 3 g/l de oAB (cinza) de cepa Corynebacterium glutamicum.[112] Figure 14 shows the optical density at 600 nm (OD600), followed for 25 h (double determination), of cultures in 100 ml shake flasks, at pH 7 (with MOPS buffer) unsupplemented (black) or supplemented with 3 g/l oAB (grey) of Corynebacterium glutamicum strain.

[113] A Figura 15 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 25 h (determinação dupla), de culturas em frascos de agitação de 100 ml, em pH 7 (com tampão MOPS) não suplementado (preto) ou suplementado com 3 g/l de oAB (cinza) de cepa Pseudomonas putida.[113] Figure 15 shows the optical density at 600 nm (OD600), followed for 25 h (double determination), of cultures in 100 ml shake flasks, at pH 7 (with MOPS buffer) unsupplemented (black) or supplemented with 3 g/l oAB (grey) of strain Pseudomonas putida.

[114] A Figura 16 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 27 h (determinação dupla), de culturas em frascos de agitação de 100 ml, em pH 7 (com tampão MOPS) suplementado com 3 g/l de oAB de cepas de Escherichia coli, Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, Pseudomonas putida e Saccharomyces cerevisiae.[114] Figure 16 shows the optical density at 600 nm (OD600), accompanied for 27 h (double determination), 100 ml agitation vials at pH 7 (with mops) supplemented with 3 g/l of Escherichia coli strains, bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, pseudomonas pitted and saccharomy cere VISIAE.

[115] A Figura 17 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 25 h (determinação dupla), de culturas em frascos de agitação de 100 ml, em pH 7 (com tampão MOPS) suplementado com 0,1 g/l de octanol (duplicatas em preto e cinza) de uma cepa de Corynebacterium glutamicum.[115] Figure 17 shows the optical density at 600 nm (OD600), followed for 25 h (double determination), of cultures in 100 ml shake flasks, at pH 7 (with MOPS buffer) supplemented with 0.1 g/l of octanol (black and gray duplicates) of a strain of Corynebacterium glutamicum.

[116] A Figura 18 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 25 h (determinação dupla), de culturas em frascos de agitação de 100 ml, em pH 7 (com tampão MOPS) suplementado com 0,1 g/l de octanol (duplicatas em preto e cinza) de uma cepa de Pseudomonas putida.[116] Figure 18 shows the optical density at 600 nm (OD600), followed for 25 h (double determination), of cultures in 100 ml shake flasks, at pH 7 (with MOPS buffer) supplemented with 0.1 g/l octanol (black and gray duplicates) of a strain of Pseudomonas putida.

[117] A Figura 19 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 25 h, de culturas em frascos de agitação de 100 ml, em pH 7 (com tampão MOPS) de Corynebacterium glutamicum (suplementado conforme indicado no gráfico; duplicatas).[117] Figure 19 shows the optical density at 600 nm (OD600), followed for 25 h, of cultures in 100 ml shake flasks, pH 7 (with MOPS buffer) of Corynebacterium glutamicum (supplemented as indicated in the graph; duplicates).

[118] A Figura 20 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 25 h, de culturas em frascos de agitação de 100 ml, em pH 5 de Corynebacterium glutamicum (suplementado conforme indicado no gráfico; duplicatas).[118] Figure 20 shows the optical density at 600 nm (OD600), followed for 25 h, of 100 ml shake flask cultures at pH 5 of Corynebacterium glutamicum (supplemented as indicated in the graph; duplicates).

[119] A Figura 21 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 28 h, de culturas em frascos de agitação de 100 ml, em pH 7 (MOPS) e pH 5 (MES) de Corynebacterium glutamicum (suplementado conforme indicado no gráfico; duplicatas).[119] Figure 21 shows the optical density at 600 nm (OD600), followed for 28 h, of cultures in 100 ml shake flasks, at pH 7 (MOPS) and pH 5 (MES) of Corynebacterium glutamicum (supplemented as indicated in the graph; duplicates).

[120] A Figura 22 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 50 h, de culturas de fermentação em pH 7 de Corynebacterium glutamicum suplementadas após 3, 4, e 5 h até uma concentração final de 0 g/l de suplemento (quadrado), 7 g/l de oAB (círculo), 7 g/l de pAB (cruz), 40 mg/l de dodecanol (triângulo).[120] Figure 22 shows the optical density at 600 nm (OD600), followed for 50 h, of pH 7 fermentation cultures of Corynebacterium glutamicum supplemented after 3, 4, and 5 h to a final concentration of 0 g/l supplement (square), 7 g/l oAB (circle), 7 g/l pAB (cross), 40 mg/l dodecanol (triangle ).

[121] A Figura 23 mostra o cromatograma de HPLC a 254 nm de sobrenadantes de cultura de fermentação de Corynebacterium glutamicum com 7 g/l de oAB após 2 h (antes da suplementação com oAB), 5 h (após a suplementação com 7 g/l de oAB), 25 h e 49,5 h. Mais padrão de oAB.[121] Figure 23 shows the HPLC chromatogram at 254 nm of Corynebacterium glutamicum fermentation culture supernatants with 7 g/l oAB after 2 h (before oAB supplementation), 5 h (after 7 g/l oAB supplementation), 25 h and 49.5 h. More oAB standard.

[122] A Figura 24 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 58 h, de culturas de fermentação em pH 7 de Corynebacterium glutamicum suplementadas após 3, 4, 5, 6 e 7 h até uma concentração final de 0 g/l de suplemento (quadrados), 15 g/l de oAB (triângulos), 35 g/l de oAB (cruzes) e 80 g/l de oAB (círculos).[122] Figure 24 shows the optical density at 600 nm (OD600), followed for 58 h, of pH 7 fermentation cultures of Corynebacterium glutamicum supplemented after 3, 4, 5, 6 and 7 h to a final concentration of 0 g/l supplement (squares), 15 g/l oAB (triangles), 35 g/l oAB (crosses) and 80 g/l of oAB (circles).

[123] A Figura 25 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 58 h, de culturas de fermentação em pH 7 de Corynebacterium glutamicum suplementadas após 3, 4, 5, 6 e 7 h até uma concentração final 35 g/l de oAB.[123] Figure 25 shows the optical density at 600 nm (OD600), followed for 58 h, of pH 7 fermentation cultures of Corynebacterium glutamicum supplemented after 3, 4, 5, 6 and 7 h to a final concentration of 35 g/l oAB.

[124] A Figura 26 mostra a densidade óptica a 600 nm (OD600), acompanhada durante 58 h, de culturas de fermentação em pH 7 de Corynebacterium glutamicum suplementadas após 3, 4, 5, 6 e 7 h até uma concentração final 80 g/l de oAB.[124] Figure 26 shows the optical density at 600 nm (OD600), followed for 58 h, of pH 7 fermentation cultures of Corynebacterium glutamicum supplemented after 3, 4, 5, 6 and 7 h to a final concentration of 80 g/l oAB.

[125] A Figura 27 mostra um esquema do processo de knockout com base no sistema do vetor pEMG.[125] Figure 27 shows a schematic of the knockout process based on the pEMG vector system.

[126] A Figura 28 mostra o mapa genético do aglomerado trpEGDC de P. putida KT2440 (em cima) e o mapa genético da supressão de trpDC de P. putida KT2440 (em baixo) (gph: fosfoglicolato fosfatase (parcial); trpE: componente I da antranilato sintase; GDSL: lipase da família GDSL (não relacionada com a biossíntese do L-triptofano); hyp: proteína hipotética; trpG: componente II da antranilato sintase; crg: proteína de regulação de cAMP (parcial); TS1: flanco de supressão 1; TS2: flanco de supressão 2).[126] Figure 28 shows the genetic map of the P. putida KT2440 trpEGDC cluster (top) and the P. putida KT2440 trpDC deletion genetic map (bottom) (gph: phosphoglycolate phosphatase (partial); trpE: anthranilate synthase component I; GDSL: lipase of the GDSL family (not related to L-tryptophan biosynthesis); hyp: hypothetical protein; trpG: anthranilate synthase component II; crg: cAMP regulatory protein (partial); TS1: suppression flank 1; TS2: suppression flank 2).

[127] A Figura 29 mostra o mapa genético do aglomerado serCpheAtyrA de P. putida KT2440 (em cima) e o mapa genético da supressão do pheA de P. putida KT2440 (em baixo) (gyrA: subunidade A da DNA girase (parcial); serC: fosfosserina aminotransferase; pheA: corismato mutase/prefenato desidratase; tyrA: prefenato desidrogenase/3-fosfochiquimato 1-carboxiviniltransferase; cmk: citidilato quinase; TS1: flanco de supressão 1; TS2: flanco de supressão 2).[127] Figure 29 shows the genetic map of the P. putida KT2440 serCpheAtyrA cluster (top) and the P. putida KT2440 pheA deletion genetic map (bottom) (gyrA: DNA gyrase subunit A (partial); serC: phosphoserine aminotransferase; pheA: chorismate mutase/prephenate dehydratase; tyrA: prephenate dehydrog enase/3-phosphoshikimate 1-carboxyvinyltransferase; cmk: cytidylate kinase; TS1: suppression flank 1; TS2: suppression flank 2).

[128] A Figura 30 mostra a integração de um módulo de ultrafiltração de fluxo cruzado (valor de corte de 750 kDa) para fermentações contínuas com retenção celular em um biorreator de escala de laboratório de 1l.[128] Figure 30 shows the integration of a cross-flow ultrafiltration module (750 kDa cut-off value) for continuous fermentations with cell retention in a 1L laboratory scale bioreactor.

[129] A Figura 31 mostra a integração de uma centrífuga (Centritech Lab III) para fermentações contínuas com retenção celular em um biorreator de escala de laboratório de 1l.[129] Figure 31 shows the integration of a centrifuge (Centritech Lab III) for continuous fermentations with cell retention in a 1L laboratory scale bioreactor.

[130] A Figura 32 mostra a fermentação de C. glutamicum ΔtrpD para a produção de oAB, durante modo em batelada e modo contínuo, utilizando um volume de cultura de 1 l, uma taxa de diluição de 0,05 l/h, temperatura da cultura de 30 °C a pH 7 controlado com NH4OH 1 M, vazão de ar de 0,2 l/min para aeração, pO2 controlado a 30 % de saturação do ar ajustando a velocidade de agitação entre 200 e 1200 rpm. Retenção celular obtida por ultrafiltração de fluxo cruzado.[130] Figure 32 shows the fermentation of C. glutamicum ΔtrpD for the production of oAB, during batch mode and continuous mode, using a culture volume of 1 l, a dilution rate of 0.05 l/h, culture temperature of 30 °C at pH 7 controlled with 1 M NH4OH, air flow of 0.2 l/min for aeration, pO2 controlled at 30% air saturation adjusting stirring speed between 200 and 1200 rpm. Cell retention obtained by cross-flow ultrafiltration.

[131] A Figura 33 mostra a fermentação de C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δgpi para a produção de oAB, durante modo em batelada e modo contínuo, utilizando um volume de cultura de 1 l, uma taxa de diluição de 0,01 l/h, temperatura da cultura de 30 °C a pH 7 controlado com NH4OH 1 M e HCl 1 M, vazão de ar de 0,2 l/min para aeração, pO2 controlado a 30 % de saturação do ar ajustando a velocidade de agitação entre 200 e 1400 rpm. Retenção celular obtida por centrifugação.[131] Figure 33 shows the fermentation of C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δgpi for the production of oAB, during batch mode and continuous mode, using a culture volume of 1 l, a dilution rate of 0.01 l/h, culture temperature of 30 °C at pH 7 controlled with 1 M NH4OH and 1 M HCl, air flow rate of 0.2 l/min for aeration, pO 2 controlled at 30% air saturation by adjusting the stirring speed between 200 and 1400 rpm. Cell retention obtained by centrifugation.

[132] A Figura 34 mostra a fermentação de C. glutamicum ΔtrpD para a produção contínua de oAB, utilizando um volume de cultura de 1 l, uma taxa de diluição de 0,025 l/h ou 0,05 l/h, conforme listado no diagrama, temperatura da cultura de 30 °C a pH 7 controlado com NH4OH 1 M, vazão de ar de 0,2 l/min para aeração, pO2 controlado a 30 % de saturação do ar ajustando a velocidade de agitação entre 200 e 1200 rpm. Retenção celular obtida por ultrafiltração de fluxo cruzado.[132] Figure 34 shows fermentation of C. glutamicum ΔtrpD for continuous production of oAB, using a culture volume of 1 L, a dilution rate of 0.025 L/hr or 0.05 L/hr as listed in the diagram, culture temperature 30 °C at pH 7 controlled with 1 M NH4OH, air flow rate 0.2 L/min for aeration, pO2 controlled at 30% air saturation by adjusting the stirring speed between 200 and 1200 rpm. Cell retention obtained by cross-flow ultrafiltration.

[133] A Figura 35 mostra a decomposição do ácido 2- aminobenzoico (ácido antranílico, AA) na anilina com um catalisador. É mostrada a cinética da descarboxilação do ácido antranílico (AA) dissolvido a 40 % em peso em anilina na presença de zeólita Y a 160°C, 180°C e 200°C.[133] Figure 35 shows the decomposition of 2-aminobenzoic acid (anthranilic acid, AA) to aniline with a catalyst. The decarboxylation kinetics of anthranilic acid (AA) dissolved at 40% by weight in aniline in the presence of zeolite Y at 160°C, 180°C and 200°C is shown.

[134] A Figura 36 mostra a decomposição do ácido 2- aminobenzoico (ácido antranílico, AA) na anilina com um catalisador. É mostrada a cinética da descarboxilação do ácido antranílico (AA) dissolvido a 40 % em peso em anilina e, em 10 % de água-90 % de anilina, na presença de zeólita Y a 200°C.[134] Figure 36 shows the decomposition of 2-aminobenzoic acid (anthranilic acid, AA) to aniline with a catalyst. The kinetics of the decarboxylation of anthranilic acid (AA) dissolved at 40% by weight in aniline and in 10% water-90% aniline in the presence of zeolite Y at 200°C is shown.

[135] A Figura 37 mostra a decomposição do ácido 2- aminobenzoico (ácido antranílico, AA) na anilina com um catalisador. É mostrada a cinética da descarboxilação do ácido antranílico (AA) dissolvido em 40 % em peso em anilina na presença de zeólita Y a 180°C.[135] Figure 37 shows the decomposition of 2-aminobenzoic acid (anthranilic acid, AA) to aniline with a catalyst. The kinetics of the decarboxylation of anthranilic acid (AA) dissolved in 40% by weight in aniline in the presence of zeolite Y at 180°C is shown.

[136] A Figura 38 mostra a decomposição do ácido 2- aminobenzoico (ácido antranílico, AA) na anilina com um catalisador. É mostrada a cinética da descarboxilação do ácido antranílico (AA) dissolvido em 40 % em peso em anilina na presença de zeólita Y a 180°C.[136] Figure 38 shows the decomposition of 2-aminobenzoic acid (anthranilic acid, AA) to aniline with a catalyst. The kinetics of the decarboxylation of anthranilic acid (AA) dissolved in 40% by weight in aniline in the presence of zeolite Y at 180°C is shown.

[137] A Figura 39 mostra o espectro de IV de um catalisador H-Y recém-preparado e de outro após a reação conforme descrito acima, utilizando AA isolado a partir de amido de milho hidrolisado. As bandas típicas para anilina estão marcadas. Ocorre a absorção desta espécie altamente básica. A região OH também está realçada. A redução do sinal de OH é compatível com alguma troca iônica parcial que poderia ocorrer com oligoelementos presentes, no entanto os grupos OH não parecem estar ativos na catálise, mas provavelmente a ponte AL-O-Si é a responsável.[137] Figure 39 shows the IR spectrum of a freshly prepared H-Y catalyst and another after the reaction as described above using AA isolated from hydrolyzed corn starch. Typical bands for aniline are marked. Absorption of this highly basic species occurs. The OH region is also highlighted. The reduction of the OH signal is compatible with some partial ion exchange that could occur with present trace elements, however the OH groups do not seem to be active in the catalysis, but the AL-O-Si bridge is probably responsible.

Lista de TabelasList of Tables

[138] A Tabela 1 mostra os vetores e plasmídeos utilizados e/ou gerados neste estudo.[138] Table 1 shows the vectors and plasmids used and/or generated in this study.

[139] A Tabela 2 mostra as cepas bacterianas utilizadas e/ou geradas neste estudo.[139] Table 2 shows the bacterial strains used and/or generated in this study.

[140] A Tabela 3 mostra os primers utilizados neste estudo.[140] Table 3 shows the primers used in this study.

[141] A Tabela 4 mostra as características em relação à produção de oAB de cepas bacterianas utilizadas e/ou geradas neste estudo (CDW: peso seco de células; Y: rendimento; μmax: taxa de crescimento máxima; STY: rendimento espaço-tempo).[141] Table 4 shows the characteristics regarding oAB production of bacterial strains used and/or generated in this study (CDW: dry weight of cells; Y: yield; μmax: maximum growth rate; STY: space-time yield).

[142] A Tabela 5 mostra as características bioquímicas de extratos brutos de C. glutamicum ΔtrpD produzindo diferentes variantes de TrpEG em relação à atividade de TrpEG.[142] Table 5 shows the biochemical characteristics of crude extracts of C. glutamicum ΔtrpD producing different TrpEG variants with respect to TrpEG activity.

[143] A Tabela 6 mostra a adsorção de AA a 0,5 % em água por HAP, zeólita Y (GO257 e GO55) e ZSM5 (ZSM5-27 e ZSM5-55), conforme descrito no Exemplo 6.[143] Table 6 shows the adsorption of 0.5% AA in water by HAP, zeolite Y (GO257 and GO55) and ZSM5 (ZSM5-27 and ZSM5-55), as described in Example 6.

[144] A Tabela 7 mostra as capacidades de adsorção de AA da zeólita substituída com metal GO257 em g de AA/kg de adsorvente, em água destilada e solução aquosa tamponada após 10 e 60 minutos, conforme descrito no Exemplo 6.[144] Table 7 shows the AA adsorption capacities of zeolite substituted with metal GO257 in g of AA/kg of adsorbent, in distilled water and buffered aqueous solution after 10 and 60 minutes, as described in Example 6.

ExemplosExamples Exemplo 1 - Produção de o-aminobenzoato com E. coliExample 1 - Production of o-aminobenzoate with E. coli

[145] A cepa de E. coli W3110 trpD9923 (Escherichia coli::trpD9923; Tabela 2) foi adquirida do Centro de Recursos Genéticos em E. coli na Universidade de Yale. A cepa foi criada por mutagênese aleatória e continha um gene mutante trpD chamado trpD9923. Uma inativação da enzima foi obtida por uma mutação pontual aleatória (G^T) no gene relacionado, resultando em uma mutação nonsense na região que codifica a atividade da transferase. Como resultado, apenas sete aminoácidos do domínio transferase original são traduzidos (Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615). A enzima truncada relacionada do gene trpD9923 perde a sua capacidade de catalisar a reação da antranilato fosforribosil transferase, mas mantém a sua atividade de antranilato sintase. Portanto, a cepa pode sintetizar antranilato, mas não pode metabolizá-lo além do L-triptofano e, portanto, é auxotrófica para L-triptofano. Isto leva a um acúmulo de antranilato.[145] E. coli strain W3110 trpD9923 (Escherichia coli::trpD9923; Table 2) was purchased from the Center for Genetic Resources in E. coli at Yale University. The strain was created by random mutagenesis and contained a mutant trpD gene called trpD9923. An inactivation of the enzyme was achieved by a random point mutation (G^T) in the related gene, resulting in a nonsense mutation in the region encoding the transferase activity. As a result, only seven amino acids of the original transferase domain are translated (Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615). The related truncated enzyme of the trpD9923 gene loses its ability to catalyze the anthranilate phosphoribosyl transferase reaction, but retains its anthranilate synthase activity. Therefore, the strain can synthesize anthranilate but cannot metabolize it beyond L-tryptophan and is therefore auxotrophic for L-tryptophan. This leads to anthranilate buildup.

[146] A cepa foi cultivada em frascos de agitação de 50 ml com um volume de cultura de 10 ml a 28 °C e a 140 rpm. O meio utilizado foi o meio mineral M9 (1 g/l de (NH4)2Cl, 0,5 g/l de NaCl, 0,05 g/l de tiamina, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,247 g/l de MgSO4 • 7H2O (Merck, Darmstadt), 0,015 g/l de CaCl2 e 10 g/l de glicose). O pH foi ajustado para 7 com solução de hidróxido de sódio 5 mol/l, com 20 mg/l de L-triptofano. A cepa produziu 60 mg/l de antranilato após 25,5 h, conforme medido por HPLC-DAD (254 nm) (Tabela 4 e Exemplo 3). A cepa foi adicionalmente otimizada pela inativação do sistema da fosfotransferase (PTS), utilizando supressão por knockout. Por conseguinte, a cepa Escherichia coli::trpD9923Δhpr deficiente em PTS resultante (Tabela 2) foi gerada e adaptada para crescimento em glicose e testada quanto à produção de antranilato, utilizando um frasco de agitação para fermentação de 25 ml, a 37 °C e 150 rpm com um volume de cultura de 10 ml. Foi utilizado o mesmo meio que para a cepa positiva para pts. Ela produziu 69 mg/l de antranilato após 25 horas, conforme medido por HPLC-DAD (254 nm) (Tabela 4 e Exemplo 3).[146] The strain was grown in 50 ml shake flasks with a culture volume of 10 ml at 28 °C and 140 rpm. The medium used was mineral medium M9 (1 g/l of (NH4)2Cl, 0.5 g/l of NaCl, 0.05 g/l of thiamine, 1 g/l of KH2PO4, 1 g/l of K2HPO4, 0.247 g/l of MgSO4 • 7H2O (Merck, Darmstadt), 0.015 g/l of CaCl2 and 10 g/l of glucose). The pH was adjusted to 7 with 5 mol/l sodium hydroxide solution with 20 mg/l of L-tryptophan. The strain produced 60 mg/L of anthranilate after 25.5 h as measured by HPLC-DAD (254 nm) (Table 4 and Example 3). The strain was further optimized by inactivating the phosphotransferase (PTS) system using knockout suppression. Therefore, the resulting PTS-deficient Escherichia coli::trpD9923Δhpr strain (Table 2) was generated and adapted for growth in glucose and tested for anthranilate production using a 25 ml fermentation shake flask at 37°C and 150 rpm with a culture volume of 10 ml. The same medium as for the pts positive strain was used. It produced 69 mg/L of anthranilate after 25 hours as measured by HPLC-DAD (254 nm) (Table 4 and Example 3).

Exemplo 2 - Seleção de cepas para o desenvolvimento de uma cepa microbiana que produz o-aminobenzoatoExample 2 - Strain selection for development of a microbial strain that produces o-aminobenzoate

[147] Várias cepas comumente utilizadas em biotecnologia industrial foram investigadas quanto à sua tolerância natural ao oAB e aos solventes orgânicos em questão, para a extração posterior de produto (por exemplo, 1-dodecanol ou octanol). Além disso, a influência do valor de pH utilizado foi investigada. Era sabido, de experiências anteriores que, pelo menos, para E. coli a toxicidade de compostos aromáticos depende fortemente do valor do pH, provavelmente porque os ácidos protonados podem penetrar a membrana celular muito mais eficientemente e, consequentemente, a sua toxicidade aumenta muito. A extração do oAB em uma fase orgânica, supostamente, funciona melhor a valores de pH baixos, perto do ponto isoelétrico do oAB. As cepas hospedeiras mais relevantes considerados foram: Escherichia coli K12, Corynebacterium glutamicum DSM 20300 (= ATCC 13032), Pseudomonas putida KT2440, Bacillus subtilis subsp. 168, Saccharomyces cerevisiae DSM 70449 e Pichia pastoris X33 (DSM 70382).[147] Several strains commonly used in industrial biotechnology have been investigated for their natural tolerance to oAB and the organic solvents in question for further product extraction (eg, 1-dodecanol or octanol). Furthermore, the influence of the pH value used was investigated. It was known from previous experiments that, at least for E. coli the toxicity of aromatic compounds strongly depends on the pH value, probably because protonated acids can penetrate the cell membrane much more efficiently and, consequently, their toxicity is greatly increased. Extraction of oAB in an organic phase supposedly works best at low pH values, close to the isoelectric point of oAB. The most relevant host strains considered were: Escherichia coli K12, Corynebacterium glutamicum DSM 20300 (= ATCC 13032), Pseudomonas putida KT2440, Bacillus subtilis subsp. 168, Saccharomyces cerevisiae DSM 70449 and Pichia pastoris X33 (DSM 70382).

[148] Para investigar as cepas escolhidas com relação às características mencionadas, foram utilizados frascos de agitação e experiências de fermentação em pequena escala e os organismos foram suplementados com substâncias tóxicas (aminobenzoatos, solventes) em concentrações diferentes, valores de pH diferentes, e o comportamento das cepas foi estudado.[148] To investigate the chosen strains with respect to the mentioned characteristics, shake flasks and small-scale fermentation experiments were used and the organisms were supplemented with toxic substances (aminobenzoates, solvents) at different concentrations, different pH values, and the behavior of the strains was studied.

[149] Os organismos (obtidos comercialmente encomendados à DSMZ, German collection of Microorganisms and cell cultures, Braunschweig) foram primeiramente cultivados em frascos de agitação e em cada um deles em seguida, foi adicionado meio mínimo padrão publicado para caracterizar o seu crescimento em condições de cultivo padrão (C. glutamicum: Pré-cultura: meio BHI (37 g/l; infusão Brain Heart; Becton Dickenson and Company, Heidelberg); valor do pH da cultura principal 7: meio CGXII-MOPS (42 g/l de tampão MOPS, 20 g/l de (NH4)2SO4, 5 g/l de ureia (Fisher Scientific, Schwerte), 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l K2HPO4, 0,25 g/l de MgSO4 •7H2O (Merck, Darmstadt), 0,01 g/l de CaCl2 e 10 g/l de glicose (esterilizada em autoclave separadamente)). O pH foi ajustado para 7 com solução de hidróxido de sódio a 5 mol/l. Os seguintes componentes foram adicionados após a filtração estéril: 2 mg/l de biotina, 0,01 g/l de MnSO4^H2O (Merck, Darmstadt), 0,01 g/l de FeSO4^7H2O (Merck, Darmstadt), 1 mg/l de ZnSO4^7H2O, 0,2 mg/l de CuSO4^5H2O (Merck, Darmstadt), 0,02 mg/l de NiCl2^6H2O (Merck, Darmstadt)e 0,03 g/l de ácido 3,4- di-hidroxibenzoico (Acros Organics, Nidderau); pH da cultura principal = 5: meio CGXII-MES (39 g/l de tampão MES, 20 g/l de (NH4)2SO4, 5 g/l de ureia(Fisher Scientific, Schwerte), 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,25 g/l de MgSO4 • 7H2O (Merck, Darmstadt), 0,01 g/l de CaCl2 e 10 g/l de glicose (esterilizada em autoclave separadamente). O pH foi ajustado para 5 com solução de hidróxido de sódio a 5 mol/l. Os seguintes componentes foram adicionados após a filtração estéril: 2 mg/l de biotina, 0,01 g/l de MnSO4^H2O (Merck, Darmstadt), 0,01 g/l de FeSO4^7H2O (Merck, Darmstadt), 1 mg/l de ZnSO4^7H2O, 0,2 mg/l de CuSO4^5H2O (Merck, Darmstadt), 0,02 mg/l de NiCl2^6H2O (Merck, Darmstadt) e 0,03 g/l de ácido 3,4-di-hidroxibenzoico (Acros Organics, Nidderau). E. coli: Pré-cultura: Meio LB (Luria-Bertani; Roth, Karlsruhe); pH da cultura principal 7: meio M9 (1 g/l de (NH4)2Cl, 0,5 g/l de NaCl, 0,05 g/l de cloreto tiamina, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,247 g/l de MgSO4 • 7H2O (Merck, Darmstadt), 0,015 g/l de CaCl2 e 10 g/l de glicose). O pH foi ajustado para 7 com solução de hidróxido de sódio a 5 mol/l; pH da cultura principal 5: meio M9-MES (19,5 g/l tampão MES, 1 g/l de (NH4)2Cl, 0,5 g/l de NaCl, 0,05 g/l de cloreto tiamina, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,247 g/l de MgSO4 • 7H2O (Merck, Darmstadt), 0,015 g/l de CaCl2 e 10 g/l de glicose. O pH foi ajustado para 7 com solução de hidróxido de sódio a 5 mol/l; 8. subtilis: Pré-cultura: meio LB; pH da cultura principal 7: meio M9-SL (1 g/l de (NH4)2Cl, 0,5 g/l de NaCl, 0,05 g/l de tiamina, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,247 g/l de MgSO4^7H2O, 0,015 g/l de CaCl2, 1,0 mg/l de MnCl^O, 1,35 mg/l de FeCl-6H2O, 1,7 mg/l de ZnSO4^7H2O, 0,04 mg/l de CuCl-2H2O, 0,06 mg/l de CoCl2^6H2O, 0,06 mg/l de Na2MoO4 • 2H2O e 10 g/l de glicose. O pH foi ajustado para 7 com solução de hidróxido de sódio a 5 mol/l; pH da cultura principal 5: meio M9-SL-MES (19,5 g/l de tampão MES, 1 g/l de (NH4)2Cl, 0,5 g/l de NaCl, 0,05 g/l de tiamina, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,247 g/l de MgSO4^7H2O, 0,015 g/l de CaCl2, 1,0 mg/l de MnCl-H2O, 1,35 mg/l de FeCl-6H2O, 1,7 mg/l de ZnSO4^7H2O, 0,04 mg/l de CuCl-2H2O, 0,06 mg/l de CoCl2^6H2O, 0,06 mg/l de Na2MoO4 • 2H2O e 10 g/l de glicose. O pH foi ajustado para 5 com solução de hidróxido de sódio a 5 mol/l); P. putida: Pré-cultura: meio LB ; pH da cultura principal 7: meio Brunner (0,5 g/l de (NH4)2SO4, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,2 g/l de MgSO4^7H2O, 0,05 g/l de CaCl2, 5,0 mg/l de EDTA, 2,0 mg/l de FeSO4^7H2O, 0,03 mg/l de MnCl^O, 0,1 mg/l de ZnSO4^7H2O, 0,01 mg/l de CuCl-2H2O, 0,2 mg/l de CoCl2^6H2O, 0,03 mg/l de Na2MoO4 • 2H2O, 0,3 mg/l de H3BO3, 0,02 mg/l de NiCl2^6H2O e 10 g/l de glicose. O pH foi ajustado para 7 com solução de hidróxido de sódio a 5 mol/l; pH da cultura principal 5: meio Brunner-MES (19,5 g/l de tampão MES, 0,5 g/l de (NH4)2SO4, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,2 g/l de MgSO4^7H2O, 0,05 g/l de CaCl2, 5,0 mg/l de EDTA, 2,0 mg/l de FeSO4^7H2O, 0,03 mg/l de MnCl^O, 0,1 mg/l de ZnSO4^7H2O, 0,01 mg/l de CuCl-2H2O, 0,2 mg/l de CoCl2^6H2O, 0,03 mg/l de Na2MoO4 • 2H2O, 0,3 mg/l de H3BO3, 0,02 mg/l de NiCl2^6H2O e 10 g/l de glicose. O pH foi ajustado para 5 com solução de hidróxido de sódio a 5 mol/l); S. cerevisiae: Pré-cultura: meio YPD (10 g/l de extrato de levedura, 20 g/l de peptona, 20 g/l de glicose); pH da cultura principal 5: meio SCM (5 g/l de (NH4)2SO4, 3 g/l de KH2PO4, 2,5 g/l de MgSO4^7H2O, 0,5 g/l de NaCl, 20 mg/l de inositol, 5 mg/l de tiamina, 1,32 mg/l de riboflavina, 17,8 mg/l de pantotenato de cálcio, 18,4 mg/l de ácido nicotínico, 5,16 mg/l de piridoxina-HCl, 0,18 mg/l de biotina, 0,12 mg/l de ácido fólico, 40,6 mg/l de FeCl3^6H2O, 6,0 mg/l de ZnCl2^4H2O, 3,0 mg/l de CaCl2^2H2O, 5,76 mg/l de CuSO4^5H2O, 6,0 mg/l de CoCl2^6H2O, 6,0 mg/l de Na2MoO4 • 2H2O, 1,56 mg/l de H3BO3 e 5 g/l de glicose. O pH foi ajustado para 5 com solução de hidróxido de sódio a 5 mol/l.) (Sambrock J; Fritsch, EF, and Maniatis, T: Molecular Cloning - a laboratory manual. Cold Spring Larbor Laboratory Press; 1989; New York; Harwood CR, Cutting SM: Molecular biological methods for Bacillus. Chichester, England: John Wiley & Sons Ltd; 1990; Keilhauer, C, Eggeling, L, Sahm, H: J Bacteriol, 1993, 175(17): 5595). Estas experiências foram realizadas com um pH do meio igual a 7 e 5, para avaliar a diferença de toxicidade do aminobenzoato a valores de pH baixos. As cepas de leveduras só foram investigadas a valores de pH abaixo de 7 (5,5 e 3,5). Os diferentes valores de pH foram estabilizados por adição de diferentes sistemas de tampão (MOPS, MES).[149] The organisms (obtained commercially by order from DSMZ, German collection of Microorganisms and cell cultures, Braunschweig) were first cultured in shake flasks and then each was added to each of them with published standard minimal medium to characterize their growth under standard culture conditions (C. glutamicum: Preculture: BHI medium (37 g/l; Brain Heart infusion; Becton Dickenson and Company, Heidelberg); main culture pH value 7: CGX medium II-MOPS (42 g/l MOPS buffer, 20 g/l (NH4)2SO4, 5 g/l urea (Fisher Scientific, Schwerte), 1 g/l KH2PO4, 1 g/l K2HPO4, 0.25 g/l MgSO4•7H2O (Merck, Darmstadt), 0.01 g/l CaCl2 and 10 g/l glucose (sterile) autoclaved separately)). The pH was adjusted to 7 with 5 mol/l sodium hydroxide solution. The following components were added after sterile filtration: 2 mg/l Biotin, 0.01 g/l MnSO4^7H2O (Merck, Darmstadt), 0.01 g/l FeSO4^7H2O (Merck, Darmstadt), 1 mg/l ZnSO4^7H2O, 0. 2 mg/l of CuSO4^5H2O (Merck, Darmstadt), 0.02 mg/l of NiCl2^6H2O (Merck, Darmstadt) and 0.03 g/l of 3,4-dihydroxybenzoic acid (Acros Organics, Nidderau); Main culture pH = 5: CGXII-MES medium (39 g/l MES buffer, 20 g/l (NH4)2SO4, 5 g/l urea (Fisher Scientific, Schwerte), 1 g/l KH2PO4, 1 g/l K2HPO4, 0.25 g/l MgSO4 • 7H2O (Merck, Darmstadt), 0.01 g/l Ca Cl2 and 10 g/l of glucose (autoclaved separately). The pH was adjusted to 5 with 5 mol/l sodium hydroxide solution. The following components were added after sterile filtration: 2 mg/l of biotin, 0.01 g/l of MnSO4^H2O (Merck, Darmstadt), 0.01 g/l of FeSO4^7H2O (Merck, Darmstadt), 1 mg/l of ZnSO4^7H2O, 0.2 mg/l CuSO4^5H2O (Merck, Darmstadt), 0.02 mg/l NiCl2^6H2O (Merck, Darmstadt) and 0.03 g/l 3,4-dihydroxybenzoic acid (Acros Organics, Nidderau) E. coli: Preculture: LB Medium (Luria-Bertani; Roth, Karlsruhe); pH of culture Major 7: M9 medium (1 g/l (NH4)2Cl, 0.5 g/l NaCl, 0.05 g/l thiamine chloride, 1 g/l KH2PO4, 1 g/l K2HPO4, 0.247 g/l MgSO4 • 7H2O (Merck, Darmstadt), 0.015 g/l CaCl2 and 10 g/l glucose). The pH was adjusted to 7 with 5 mol/l sodium hydroxide solution; Main culture pH 5: M9-MES medium (19.5 g/l MES buffer, 1 g/l (NH4)2Cl, 0.5 g/l NaCl, 0.05 g/l thiamine chloride, 1 g/l KH2PO4, 1 g/l K2HPO4, 0.247 g/l MgSO4 • 7H2O (Merck, Darmstadt), 0.015 g/ l of CaCl2 and 10 g/l of glucose. The pH was adjusted to 7 with 5 mol/l sodium hydroxide solution; 8. subtilis: Preculture: LB medium; main culture pH 7: M9-SL medium (1 g/l of (NH4)2Cl, 0.5 g/l of NaCl, 0.05 g/l of thiamine, 1 g/l of KH2PO4, 1 g/l of K2HPO4, 0.247 g/l MgSO4^7H2O, 0.015 g/l CaCl2, 1.0 mg/l MnCl^O, 1.35 mg/l FeCl-6H2O, 1.7 mg/l ZnSO4^7H2O, 0.04 mg/l CuCl-2H2O, 0.06 mg/l CoCl2^6H2O, 0.06 mg/l of Na2MoO4 • 2H2O and 10 g/l of glucose. The pH was adjusted to 7 with 5 mol/l sodium hydroxide solution; main culture pH 5: M9-SL-MES medium (19.5 g/l of MES buffer, 1 g/l of (NH4)2Cl, 0.5 g/l of NaCl, 0.05 g/l of thiamine, 1 g/l of KH2PO4, 1 g/l K2HPO4, 0.247 g/l MgSO4^7H2O, 0.015 g/l CaCl2, 1.0 mg/l MnCl-H2O, 1.35 mg/l FeCl-6H2O, 1.7 mg/l ZnSO4^7H2O, 0.04 mg/l CuCl-2H2O, 0.06 mg/l CoCl 2^6H2O, 0.06 mg/l of Na2MoO4 • 2H2O and 10 g/l of glucose. The pH was adjusted to 5 with 5 mol/l sodium hydroxide solution); P. putida: Preculture: LB medium; Main culture pH 7: Brunner medium (0.5 g/l (NH4)2SO4, 1 g/l KH2PO4, 1 g/l K2HPO4, 0.2 g/l MgSO4^7H2O, 0.05 g/l CaCl2, 5.0 mg/l EDTA, 2.0 mg/l FeSO4^7H2O, 0.03 mg/l MnCl ^O, 0.1 mg/l ZnSO4^7H2O, 0.01 mg/l CuCl-2H2O, 0.2 mg/l CoCl2^6H2O, 0.03 mg/l Na2MoO4 • 2H2O, 0.3 mg/l H3BO3, 0.02 mg/l NiCl2^6H2O and 10 g/l glucose. The pH was adjusted to 7 with 5 mol/l sodium hydroxide solution; main culture pH 5: Brunner-MES medium (19.5 g/l MES buffer, 0.5 g/l (NH4)2SO4, 1 g/l KH2PO4, 1 g/l K2HPO4, 0.2 g/l MgSO4^7H2O, 0.05 g/l CaCl2, 5.0 mg/l EDTA, 2.0 mg/l FeSO4^7H2O, 0.03 mg/l MnCl^O, 0.1 mg/l ZnSO4^7H2O, 0.01 mg/l CuCl-2H2O, 0.2 mg/l CoCl2^6H2O, 0.03 mg/l Na2MoO4 • 2H2O, 0.3 mg/l H3BO3, 0.02 mg /l NiCl2^6H2O and 10 g/l glucose. The pH was adjusted to 5 with 5 mol/l sodium hydroxide solution) S. cerevisiae: Preculture: YPD medium (10 g/l yeast extract, 20 g/l peptone, 20 g/l glucose); Main culture pH 5: SCM medium (5 g/l (NH4)2SO4, 3 g/l KH2PO4, 2.5 g/l MgSO4^7H2O, 0.5 g/l NaCl, 20 mg/l inositol, 5 mg/l thiamine, 1.32 mg/l riboflavin, 17.8 mg/l calcium pantothenate, 18.4 mg /l of nicotinic acid, 5.16 mg/l of pyridoxine-HCl, 0.18 mg/l of biotin, 0.12 mg/l of folic acid, 40.6 mg/l of FeCl3^6H2O, 6.0 mg/l of ZnCl2^4H2O, 3.0 mg/l of CaCl2^2H2O, 5.76 mg/l of CuSO4^5H2O, 6.0 mg/l of CoCl2^6H2O, 6.0 mg/l of Na2MoO4 • 2H2O, 1.56 mg/l of H3BO3 and 5 g/l of glucose. The pH was adjusted to 5 with 5 mol/l sodium hydroxide solution.) (Sambrock J; Fritsch, EF, and Maniatis, T: Molecular Cloning - a laboratory manual. Cold Spring Larbor Laboratory Press; 1989; New York; Harwood CR, Cutting SM: Molecular biological methods for Bacillus. Chichester, England: John Wiley & Sons Ltd; 1990; Keilhauer, C, Eggeling, L, Sahm, H: J Bacteriol, 1993, 175(17): 5595 ). These experiments were carried out with a pH of the medium equal to 7 and 5, to evaluate the difference in toxicity of the aminobenzoate at low pH values. Yeast strains were only investigated at pH values below 7 (5.5 and 3.5). The different pH values were stabilized by adding different buffer systems (MOPS, MES).

[150] Frascos de agitação de 100 ml para o cultivo das cepas, pH 5 (com tampão MES), foram incubados durante 33 h e o crescimento foi acompanhado por medição da densidade óptica a 600 nm (OD600) ao longo do tempo (determinação tripla). C. glutamicum foi adicionalmente cultivada a pH 7 (com tampão MOPS). A Figura 11 mostra os resultados.[150] 100 ml shake flasks for strain cultivation, pH 5 (with MES buffer), were incubated for 33 h and growth was followed by measuring optical density at 600 nm (OD600) over time (triple determination). C. glutamicum was further cultured at pH 7 (with MOPS buffer). Figure 11 shows the results.

[151] Os dados obtidos mostraram que a C. glutamicum apresenta o melhor crescimento em pH 5, dentre todos os organismos investigados. E. coli, P. putida e S. cerevisiae cresceram muito fracamente em pH 5. No entanto, em algumas das culturas, devido à atividade metabólica, o pH caiu adicionalmente abaixo de 4. Para excluir os efeitos de crescimento devido às atividades metabólicas, as experiências foram realizadas em fermentadores com regulagem automática do pH. Conforme esperado, já era visível que a cultura a um pH baixo diminui a taxa de crescimento de todos os organismos testados. No entanto, para a comparação do crescimento de todos os organismos considerados nas condições padrão de cultura a pH 7, a experiência foi repetida com todos os meios mínimos suplementados com tampão de MOPS. Além disso, as culturas foram analogamente suplementadas com oAB (concentração final de 3 g/l, adicionado no início da fase de crescimento exponencial em três porções (após 2, 3 e 4 h do tempo de incubação)). Frascos de agitação de 100 ml para o cultivo das cepas a pH 7, com ou sem suplementação com 3 g/l de oAB, foram incubados durante 25 h e o crescimento foi acompanhado por medição da densidade óptica a 600 nm (OD600) ao longo do tempo (determinação dupla) (Figura 12 e Figura 13). A C. glutamicum atingiu os valores mais altos de OD600 nas condições de cultura escolhidas e, além disso, o seu crescimento não foi inibido pela adição de 3 g/l de oAB, ao passo que o crescimento dos outros organismos, como por exemplo, B. subtilis foi muito diminuído a 3 g/l de oAB. A partir destes resultados, a C. glutamicum foi identificada como sendo o candidato preferido para a produção de oAB em pH 7 (Figura 14 e Figura 15).[151] The data obtained showed that C. glutamicum has the best growth at pH 5, among all the investigated organisms. E. coli, P. putida and S. cerevisiae grew very weakly at pH 5. However, in some of the cultures, due to metabolic activity, the pH fell further below 4. To exclude growth effects due to metabolic activities, experiments were carried out in fermenters with automatic pH regulation. As expected, it was already visible that culture at low pH decreases the growth rate of all tested organisms. However, for the comparison of the growth of all considered organisms under standard culture conditions at pH 7, the experiment was repeated with all minimal media supplemented with MOPS buffer. Furthermore, the cultures were similarly supplemented with oAB (final concentration of 3 g/l, added at the beginning of the exponential growth phase in three portions (after 2, 3 and 4 h of incubation time)). 100 ml shake flasks for strain cultivation at pH 7, with or without supplementation with 3 g/l of oAB, were incubated for 25 h and growth was monitored by measuring optical density at 600 nm (OD600) over time (double determination) (Figure 12 and Figure 13). C. glutamicum reached the highest OD600 values under the chosen culture conditions and, moreover, its growth was not inhibited by the addition of 3 g/l of oAB, whereas the growth of the other organisms, e.g. B. subtilis, was greatly diminished at 3 g/l of oAB. From these results, C. glutamicum was identified as the preferred candidate for oAB production at pH 7 (Figure 14 and Figure 15).

[152] Para investigar a resistência das cepas consideradas ao para-aminobenzoato (PAB) e aos solventes (1- octanol e dodecanol), estas foram cultivadas em pH 7 (S. cerevisiae em pH 5,5), conforme descrito anteriormente, e suplementadas com 3 g/l de pAB (Figura 16). O crescimento de C. glutamicum, E. coli, P. putida e P. pastoris não foi inibido por pAB nestas condições, ao passo que o crescimento de S. cerevisiae e de B. subtilis foi severamente reduzido. Foi investigada a toxicidade do solvente de extração octanol. A solubilidade do octanol em água é de cerca de 0,1 g/l, portanto as culturas foram suplementadas com uma quantidade tal de octanol e, adicionalmente, com 3 g/l. Foi demonstrado que já a 0,1 g/l, mas ainda mais claramente a 3 g/l de octanol, todos os organismos foram capazes de crescer. Apenas P. putida apresentou atividade de crescimento menor após a adição do octanol (Figura 17 e Figura 18).[152] To investigate the resistance of the considered strains to para-aminobenzoate (PAB) and solvents (1-octanol and dodecanol), they were cultured at pH 7 (S. cerevisiae at pH 5.5), as described above, and supplemented with 3 g/l of pAB (Figure 16). The growth of C. glutamicum, E. coli, P. putida and P. pastoris was not inhibited by pAB under these conditions, whereas the growth of S. cerevisiae and B. subtilis was severely reduced. The toxicity of the octanol extraction solvent was investigated. The solubility of octanol in water is about 0.1 g/l, therefore cultures were supplemented with such amount of octanol and additionally with 3 g/l. It was shown that already at 0.1 g/l, but even more clearly at 3 g/l of octanol, all organisms were able to grow. Only P. putida showed lower growth activity after the addition of octanol (Figure 17 and Figure 18).

[153] Como em todas as experiências realizadas, a C. glutamicum havia apresentado as maiores densidades celulares e melhores capacidades de resistência, esta cepa foi cultivada, analogamente, com 5 g/l de oAB e 5 g/l de pAB em pH 5 e pH 7, respectivamente. Não foi detectada inibição de crescimento nessas condições (Figura 19 e Figura 20). Em pH 5, a densidade celular é reduzida à metade, o que resulta na conclusão de que a fermentação deve ser realizada, mais de preferência, em pH 7.[153] As in all experiments carried out, C. glutamicum had shown the highest cell densities and best resistance capacities, this strain was similarly cultivated with 5 g/l of oAB and 5 g/l of pAB at pH 5 and pH 7, respectively. No growth inhibition was detected under these conditions (Figure 19 and Figure 20). At pH 5, cell density is reduced by half, which results in the conclusion that fermentation should be carried out, more preferably, at pH 7.

[154] O dodecanol foi investigado como um solvente de extração alternativo. O dodecanol apresenta solubilidade em água de cerca de 40 mg/l. C. glutamicum foi cultivada conforme descrito acima, em pH 5 e 7 com suplementação com 40 mg/l de 1-dodecanol. O dodecanol não influencia o crescimento da cepa nessas condições (ver Figura 19 e Figura 20).[154] Dodecanol has been investigated as an alternative extraction solvent. Dodecanol has a solubility in water of about 40 mg/l. C. glutamicum was cultured as described above, at pH 5 and 7 with 40 mg/l 1-dodecanol supplementation. Dodecanol does not influence strain growth under these conditions (see Figure 19 and Figure 20).

[155] Os resultados obtidos nas experiências em frascos de agitação com C. glutamicum foram reproduzidos em fermentadores de pequena escala (Figura 21). Para caracterizar ainda mais a resistência de C. glutamicum contra aminobenzoatos e estresse por 1-dodecanol em pH 7, foram realizadas fermentações em pequena escala do organismo utilizando uma unidade de fermentação de 1 l - 4 vezes - (HiTecZang) com pH regulado, agitação, fornecimento de oxigênio, temperatura e com alimentação de glicose. A alimentação de glicose permitiu que a cepa crescesse até densidades celulares mais elevadas.[155] Results obtained from shake flask experiments with C. glutamicum have been replicated in small-scale fermenters (Figure 21). To further characterize the resistance of C. glutamicum against aminobenzoates and 1-dodecanol stress at pH 7, small-scale fermentations of the organism were carried out using a 1 L - 4 times - fermentation unit (HiTecZang) with regulated pH, agitation, oxygen supply, temperature and glucose feed. The glucose feed allowed the strain to grow to higher cell densities.

[156] A experiência de fermentação foi realizada com C. glutamicum em meio mínimo com pH 7 (conforme descrito acima, mas sem adição de MOPS, biotina, protocatecuato e ureia) e em um fermentador sem suplementação (controle positivo), um fermentador com 7 g/l de oAB, um fermentador com 7 g/l de pAB e um fermentador com 40 mg/l de 1-dodecanol. As curvas de crescimento resultantes mostram que o crescimento de C. glutamicum não é influenciado pela adição de 1-dodecanol. Isto confirmou os resultados obtidos nos frascos de agitação (ver Figura 22). A suplementação com oAB e pAB, respectivamente, resultou em uma fase de latência prolongada, mas finalmente foram alcançadas as mesmas densidades celulares (ver Figura 22). Conclui-se que o 1- dodecanol é um solvente para extração de oAB adequado.[156] The fermentation experiment was performed with C. glutamicum in minimal medium at pH 7 (as described above, but without the addition of MOPS, biotin, protocatechuate, and urea) and in a fermenter without supplementation (positive control), a fermenter with 7 g/l oAB, a fermenter with 7 g/l pAB, and a fermenter with 40 mg/l 1-dodecanol. The resulting growth curves show that the growth of C. glutamicum is not influenced by the addition of 1-dodecanol. This confirmed the results obtained in the shake flasks (see Figure 22). Supplementation with oAB and pAB, respectively, resulted in a prolonged latency phase, but eventually the same cell densities were achieved (see Figure 22). It is concluded that 1-dodecanol is a suitable solvent for oAB extraction.

[157] A concentração de aminobenzoato foi adicionalmente aumentada para encontrar a fronteira na qual ela inibe significativamente o crescimento de C. glutamicum. Teve de ser excluído que os aminobenzoatos foram degradados pelo organismo e, portanto, o crescimento é restaurado após a fase de latência prolongada. Para investigar a estabilidade do aminobenzoato no sobrenadante das culturas dos fermentadores, foram coletadas amostras durante a fermentação e estas foram analisadas por HPLC-DAD (254 nm) (ver Figura 23 e Exemplo 3). O aminobenzoato não foi degradado significativamente durante a cultura.[157] The aminobenzoate concentration was further increased to find the boundary at which it significantly inhibited the growth of C. glutamicum. It had to be excluded that aminobenzoates were degraded by the body and therefore growth is restored after the prolonged latency phase. To investigate the stability of the aminobenzoate in the supernatant of fermenter cultures, samples were collected during fermentation and analyzed by HPLC-DAD (254 nm) (see Figure 23 and Example 3). The aminobenzoate was not significantly degraded during culture.

[158] Em uma experiência adicional, a concentração de oAB foi aumentada para investigar o seu efeito na cepa de C. glutamicum. Os quatro fermentadores foram suplementados com 0 g/l, 15 g/l, 35 g/l e 80 g/l de oAB. Para alcançar a solubilidade do ácido em tais concentrações elevadas em pH 7, o ácido foi titulado com hidróxido de amônio para formar o sal de amônio correspondente do oAB em soluções padrão e depois adicionado aos fermentadores em cinco porções ao longo de 5 h (após a cultura durante 3, 4, 5, 6 e 7 h). AS condições de cultura restantes foram mantidas conforme descrito acima. A adição de 80 g/l de oAB causou a morte (lise) das células após 54 horas e a adição de 35 g/l de oAB resultou em uma inibição do crescimento (ver a Figura 24, Figura 25 e Figura 26). As culturas suplementadas com 15 g/l de oAB demonstraram uma extensa fase de latência, superior a 34-48 h, antes da recuperação do crescimento e das células entrarem na fase exponencial (ver Figura 24). Uma degradação do oAB durante a fermentação foi novamente excluída por meio de medições de HPLC dos sobrenadantes da cultura (dados não mostrados).[158] In an additional experiment, the concentration of oAB was increased to investigate its effect on the C. glutamicum strain. The four fermenters were supplemented with 0 g/l, 15 g/l, 35 g/l and 80 g/l of oAB. To achieve acid solubility at such high concentrations at pH 7, the acid was titrated with ammonium hydroxide to form the corresponding ammonium salt of oAB in standard solutions and then added to the fermenters in five portions over 5 h (after culturing for 3, 4, 5, 6, and 7 h). The remaining culture conditions were maintained as described above. Addition of 80 g/l of oAB caused death (lysis) of the cells after 54 hours and addition of 35 g/l of oAB resulted in an inhibition of growth (see Figure 24, Figure 25 and Figure 26). Cultures supplemented with 15 g/l of oAB demonstrated an extensive lag phase, greater than 34-48 h, before growth recovered and the cells entered the exponential phase (see Figure 24). A degradation of oAB during fermentation was again excluded by HPLC measurements of culture supernatants (data not shown).

[159] Considerando em conjunto, foi concluído que a produção de oAB deve ser feita, ainda mais de preferência, com uma cepa de Corynebacterium glutamicum ATCC 13032. Além disso, também foi concluído que o processo de fermentação deve ser realizado, de preferência, em pH entre 5-7 e, mais de preferência, em pH 7, e a extração (se necessária) deve ser realizada, de preferência, com 1-dodecanol como solvente de extração. O octanol não é um solvente de extração adequado.[159] Taken together, it was concluded that the production of oAB should be done, even more preferably, with a strain of Corynebacterium glutamicum ATCC 13032. In addition, it was also concluded that the fermentation process should preferably be carried out at pH between 5-7 and more preferably at pH 7, and the extraction (if necessary) should preferably be carried out with 1-dodecanol as the extraction solvent. Octanol is not a suitable extraction solvent.

Exemplo 3 - Produção de o-aminobenzoato com C. glutamicumExample 3 - Production of o-aminobenzoate with C. glutamicum

[160] Foi desenvolvida uma cepa bacteriana que produz antranilato em uma escala de g/l. Este trabalho foi baseado em manipulações genéticas dos produtores de triptofano (por exemplo, em E. coli e C. glutamicum) e incluiu o desenvolvimento e implementação de uma estratégia para manipular geneticamente o metabolismo central, a biossíntese aromática comum e a via do ramal do L-triptofano, de modo a obter um produtor de antranilato (oAB). Com base nos resultados descritos acima, a engenharia metabólica foi baseada, de preferência, em Corynebacterium glutamicum ATCC 13032.[160] A bacterial strain has been developed that produces anthranilate on a g/l scale. This work was based on genetic manipulations of tryptophan producers (e.g., in E. coli and C. glutamicum) and included the development and implementation of a strategy to genetically manipulate central metabolism, common aromatic biosynthesis, and the L-tryptophan branch pathway, in order to obtain an anthranilate (oAB) producer. Based on the results described above, the metabolic engineering was preferably based on Corynebacterium glutamicum ATCC 13032.

Cultura geral de cepas a base de Escherichia coli DH5αGeneral culture of strains based on Escherichia coli DH5α

[161] Salvo indicação em contrário, todos os produtos químicos foram adquiridos da Sigma-Aldrich (Sternheim) e todas as enzimas aplicadas da New England Biolabs (Schwalbach). Cepas de E. coli foram cultivadas em condições estéreis em meio LB (Luria Bertani; Roth, Karlsruhe) ou em placas de LB-agar (Abcr GmbH & Co. KG, Karlsruhe) a 37 °C. A cultura seletiva foi obtida por adição de antibióticos (100 mg/l de sal de sódio de ampicilina; 50/25 mg/l de sulfato de canamicina, 100 mg/l de sulfato de espectinomicina). Para a preparação do plasmídeo, as cepas foram cultivadas em tubos de 15 ml durante 14-16 h, com agitação constante a 200 rpm, em 3 ml de meio LB e um antibiótico seletivo, a 37 °C (Kuhner Shaker ISF-4-W; Adolf Kühner AG, Basel (Suíça)).[161] Unless otherwise noted, all chemicals were purchased from Sigma-Aldrich (Sternheim) and all applied enzymes from New England Biolabs (Schwalbach). E. coli strains were grown under sterile conditions on LB medium (Luria Bertani; Roth, Karlsruhe) or on LB-agar plates (Abcr GmbH & Co. KG, Karlsruhe) at 37 °C. Selective culture was obtained by adding antibiotics (100 mg/l ampicillin sodium salt; 50/25 mg/l kanamycin sulfate, 100 mg/l spectinomycin sulfate). For plasmid preparation, strains were cultivated in 15 ml tubes for 14-16 h, with constant agitation at 200 rpm, in 3 ml of LB medium and a selective antibiotic, at 37 °C (Kuhner Shaker ISF-4-W; Adolf Kühner AG, Basel (Switzerland)).

Métodos gerais de biologia molecularGeneral methods of molecular biology

[162] As reações de PCR foram realizadas, em geral, utilizando Platinum® Taq DNA Polymerase (5 U/μL; Life technologies, Darmstadt) com cerca de 50 ng de modelo para PCR e 10 pmol do par de primer de resposta (ver Tabela 3). Condições de PCR: 98 °C 5 min, 98 °C 30 s, 56 °C 30 s, 72 °C 1 min/kb, 30x, 16 °C manutenção (Mastercycler® nexus - Cycler; Eppendorf, Hamburg). A purificação do DNA do plasmídeo foi realizada utilizando o NucleoSpin® Plasmid Pure kit (Macherey & Nagel, Düren), de acordo com as instruções do fabricante. A digestão do DNA do plasmídeo foi realizada em escalas de 20 μl, com 5 U da(s) enzima(s) de restrição relacionada(s) e cerca de 1 μg de DNA de plasmídeo em tampão, recomendado pelo fornecedor de enzimas, e incubada durante cerca de 2 h a 37 °C e depois analisada por eletroforese em gel de agarose. Os geles de agarose foram preparados com 1 % de agarose (Abcr GmbH & Co. KG, Karlsruhe) dissolvido em tampão de eletroforese 1x TAE (Promega, EUA Fitchburg). O campo elétrico fornecido foi de 90 V-120 V (EPS300; Pharmacia Biotech; VWR International GmbH, Darmstadt) e o DNA foi detectado por meio de brometo de etídio (0,3-0,5 mg/l) ou Midori Green (cepa Midori Green Advance DNA; NIPPON Genética EUROPE GmbH, Düren). Documentação do gel: Gene Genius®; VWR; Darmstadt. Para a extração do DNA em gel de agarose foi utilizado um kit NucleoSpin® Gel and PCR Clean-up (Macherey & Nagel, Düren), de acordo com a especificação do fabricante. Para a ligação do DNA foi utilizada uma T4-DNA ligase (20 U) no tampão fornecido pelo fabricante. A proporção em massa do inserto utilizado para o plasmídeo foi de 4:1. A mistura foi incubada durante cerca de 15 h a 16 °C e, posteriormente, incubada a 65 °C durante 10 min. Plasmídeos e reações de ligação foram introduzidos em células de Escherichia coli DH5a eletro-competentes (ElectroMAX™ DH5α-E™ Competent Cells; Life Technologies, Darmstadt). Após a eletrotransformação (condições: ~ 20 ms de pulso com decaimento exponencial, 2,5 kV/cm, 25 F, 200 Q) em cadinhos de eletroporação com gap de 0,2 cm (BioRad, Hercules, CA), utilizando um sistema Gene Pulser Xcell (BioRad, Hercules, CA), foram adicionados imediatamente 800 μl de meio de regeneração LB e a suspensão foi transferida para um tubo de microcentrífuga de 1,5 ml. Após 1 h a 37 °C, uma suspensão de células foi espalhada sobre as placas de LB-agar, suplementadas com antibióticos apropriados e incubadas a 37 °C durante a noite. Os clones foram coletados e a transformação correta foi confirmada através de análise de restrição, PCR de colônias e/ou sequenciamento. Para a análise por PCR de colônias, uma colônia foi escolhida com um palito estéril, transferida para uma placa separada (placa principal), dissolvida em 1 μl de DMSO e fervida durante 10 min a 98 °C, antes de ser adicionada a uma mistura padrão de PCR. A clonagem correta de todos os plasmídeos e a geração dos mutantes relacionados foi comprovada por PCR e/ou sequenciamento de DNA.[162] PCR reactions were generally performed using Platinum® Taq DNA Polymerase (5 U/μL; Life technologies, Darmstadt) with about 50 ng of PCR template and 10 pmol of response primer pair (see Table 3). PCR conditions: 98 °C 5 min, 98 °C 30 s, 56 °C 30 s, 72 °C 1 min/kb, 30x, 16 °C hold (Mastercycler® nexus - Cycler; Eppendorf, Hamburg). Plasmid DNA purification was performed using the NucleoSpin® Plasmid Pure kit (Macherey & Nagel, Düren), according to the manufacturer's instructions. Plasmid DNA digestion was performed in 20 µl scales, with 5 U of the related restriction enzyme(s) and about 1 µg of plasmid DNA in buffer, recommended by the enzyme supplier, and incubated for about 2 h at 37 °C and then analyzed by agarose gel electrophoresis. Agarose gels were prepared with 1% agarose (Abcr GmbH & Co. KG, Karlsruhe) dissolved in 1x TAE electrophoresis buffer (Promega, USA Fitchburg). The supplied electric field was 90 V-120 V (EPS300; Pharmacia Biotech; VWR International GmbH, Darmstadt) and DNA was detected using ethidium bromide (0.3-0.5 mg/l) or Midori Green (Midori Green Advance DNA strain; NIPPON Genética EUROPE GmbH, Düren). Gel documentation: Gene Genius®; VWR; Darmstadt. For DNA extraction in agarose gel, a NucleoSpin® Gel and PCR Clean-up kit (Macherey & Nagel, Düren) was used, according to the manufacturer's specification. For DNA ligation, a T4-DNA ligase (20 U) was used in the buffer provided by the manufacturer. The mass ratio of insert used to plasmid was 4:1. The mixture was incubated for about 15 h at 16 °C and then incubated at 65 °C for 10 min. Plasmids and ligation reactions were introduced into electro-competent Escherichia coli DH5a cells (ElectroMAX™ DH5α-E™ Competent Cells; Life Technologies, Darmstadt). After electrotransformation (conditions: ~20 ms pulse with exponential decay, 2.5 kV/cm, 25 F, 200 Q) in 0.2 cm gap electroporation crucibles (BioRad, Hercules, CA) using a Gene Pulser Xcell system (BioRad, Hercules, CA), 800 μl of LB regeneration medium was immediately added and the suspension was transferred to a microcentrifuge tube ga of 1.5 ml. After 1 h at 37 °C, a cell suspension was spread onto LB-agar plates, supplemented with appropriate antibiotics and incubated at 37 °C overnight. Clones were collected and correct transformation was confirmed by restriction analysis, colony PCR and/or sequencing. For PCR analysis of colonies, a colony was picked with a sterile toothpick, transferred to a separate plate (master plate), dissolved in 1 μl of DMSO and boiled for 10 min at 98 °C before being added to a PCR master mix. Correct cloning of all plasmids and generation of related mutants was confirmed by PCR and/or DNA sequencing.

Cultura Geral de cepas a base de Corynebacterium glutamicum ATCC13032General Culture of strains based on Corynebacterium glutamicum ATCC13032

[163] Cepas de C. glutamicum foram cultivadas em condições estéreis em tubos de meio BHI (37 g/l; infusão Brain-Heart; Becton Dickenson and Company, Heidelberg) e tubos, frascos de agitação ou em placas de agar a 30 °C. A cultura seletiva foi obtida por adição de antibióticos (15 mg/l de sulfato de canamicina, 100 mg/l de sulfato de espectinomicina).[163] C. glutamicum strains were grown under sterile conditions in tubes of BHI medium (37 g/l; Brain-Heart infusion; Becton Dickenson and Company, Heidelberg) and tubes, shake flasks or on agar plates at 30 °C. Selective culture was obtained by adding antibiotics (15 mg/l kanamycin sulfate, 100 mg/l spectinomycin sulfate).

[164] Para a caracterização da cepa, a primeira pré- cultura foi iniciada a partir de uma colônia isolada e cultivada durante 10 horas com agitação constante a 400 rpm, em 4 ml de meio BHI e, dependendo da cepa, suplementada com um aminoácido aromático ou antibióticos adequados. A segunda pré-cultura foi cultivada em 50 ml de meio CGXII-MOPS (42 g/l de tampão MOPS, 20 g/l de (NH4)2SO4, 5 g/l de ureia (Fisher Scientific, Schwerte), 3,7 g/l de infusão BrainHeart, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l K2HPO4, 0,25 g/l de MgSO4 • 7H2O (Merck, Darmstadt), 0,01 g/l de CaCl2 e 10 g/l de glicose (esterilizada em autoclave separadamente). O pH foi ajustado para 7 com solução de hidróxido de sódio a 5 mol/l. Os seguintes componentes foram adicionados após a filtração estéril: 2 mg/l de biotina, 0,01 g/l de MnSO4^H2O (Merck, Darmstadt), 0,01 g/l de FeSO4^7H2O (Merck, Darmstadt), 1 mg/l de ZnSO4^7H2O, 0,2 mg/l de CuSO4^5H2O (Merck, Darmstadt), 0,02 mg/l de NiCl2^6H2O (Merck, Darmstadt)e 0,03 g/l de ácido 3,4- di-hidroxibenzoico (Acros Organics, Nidderau) em frascos de agitação de 250 ml, após inoculação com 1 ml da primeira pré-cultura cultivada durante 16-18 h, com agitação constante a 400 rpm. A cultura de fermentação foi cultivada em 100 ml de meio CGXII-MOPS (20 g/l de (NH4)2SO4, 5 g/l de ureia, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,25 g/l de MgSθ4'7H2θ, 0,01 g/l de CaCl2, 100 μl/l de polipropilenoglicol (esterilizado em autoclave separadamente) e 18 g/l de glicose (esterilizada em autoclave separadamente). O pH foi ajustado para 7 com solução de hidróxido de sódio a 5 mol/l. Os seguintes componentes foram adicionados após a filtração estéril: 2 mg/l de biotina, 0,01 g/l de MnSO4^H2O, 0,01 g/l de FeSO4^7H2O, 1 mg/l de ZnSO4^7H2O, 0,2 mg/l de CuSO4^5H2O, 0,02 mg/l de NiCl2^6H2O e 0,03 g/l de ácido 3,4-di- hidroxibenzoico. Cada biorreator (DasBox, Eppendorf, Hamburgo, Alemanha) foi inoculado com a segunda pré-cultura até uma OD600 final de 0,5. A velocidade inicial de agitação foi ajustada para 100 rpm e foi fornecido ar a 2,2 l/h (0,37 V/(V*min)). O oxigênio dissolvido foi monitorado continuamente (OxyFermFDA 120; Hamilton, Bonaduz (Suíça)) e mantido a 30 % de saturação do ar por ajuste automático da velocidade de agitação. O pH foi medido (EasyFermPlus K8 120; Hamilton, Bonaduz (Suíça)) e mantido a 7 pela adição automática de NaOH 1 M e a temperatura foi mantida a 30 °C. Para evitar a formação de espuma, solução de polipropilenoglicol a 10 % foi adicionada automaticamente por um sensor de condutividade medindo a condutividade do caldo de fermentação acima. A fermentação foi realizada como um processo em batelada repetido. Foi realizada, por três vezes, uma alimentação adicional de 18 g/l de glicose (esterilizada em autoclave separadamente). Durante a fermentação de peso seco das células (BDW), a concentração de glicose e as concentrações de antranilato foram medidas off-line, a partir de amostras de 1,5 ml do fermentador. Uma alíquota de 1 ml de cada amostra foi centrifugada durante 5 min a 16000 x g (5415R; Eppendorf, Hamburgo, Alemanha) em um tubo de reação pesado. Para determinação do peso seco de células, o sedimento foi seco durante, pelo menos, 72 h a 60 °C (forno de hibridização; Appligene Oncor LifeScreen, Watford (Reino Unido)). Depois foi utilizada uma balança analítica (La 230 S; Satorius AG, Gottingen) para determinar o peso exato do pélete. O sobrenadante foi analisado por HPLC-DAD (1100; Agilent Technologies, Santa Clara (EUA)) e YSI (YSI-Select 2700; Kreienbaum Neoscience GmBH, Langenfeld). Os dados coletados são apresentados na Tabela 4.[164] For strain characterization, the first preculture was started from an isolated colony and grown for 10 hours with constant agitation at 400 rpm, in 4 ml of BHI medium and, depending on the strain, supplemented with an aromatic amino acid or suitable antibiotics. The second preculture was grown in 50 ml CGXII-MOPS medium (42 g/l MOPS buffer, 20 g/l (NH4)2SO4, 5 g/l urea (Fisher Scientific, Schwerte), 3.7 g/l BrainHeart infusion, 1 g/l KH2PO4, 1 g/l K2HPO4, 0.25 g/l MgSO4 • 7H2O (Merck, Darmstadt), 0.01 g/l CaCl2 and 10 g/l glucose (autoclaved separately). The pH was adjusted to 7 with 5 mol/l sodium hydroxide solution. The following components were added after sterile filtration: 2 mg/l biotin, 0.01 g/l MnSO4^H2O (Merck, Darmstadt), 0.01 g/l FeSO4^ 7H2O (Merck, Darmstadt), 1 mg/l ZnSO4^7H2O, 0.2 mg/l CuSO4^5H2O (Merck, Darmstadt), 0.02 mg/l NiCl2^6H2O (Merck, Darmstadt) and 0.03 g/l 3,4-dihydroxybenzoic acid (Acros Organics, Nidderau) in 250 ml shake flasks, after inoculation with 1 ml of the first pre-culture grown for 16-18 h with constant stirring at 400 rpm. The fermentation culture was grown in 100 ml of CGXII-MOPS medium (20 g/l of (NH4)2SO4, 5 g/l of urea, 1 g/l of KH2PO4, 1 g/l of K2HPO4, 0.25 g/l of MgSθ4'7H2θ , 0.01 g/l of CaCl2, 100 μl/l of polypropylene glycol (autoclaved separately) and 18 g/l of glucose (autoclaved separately). The pH was adjusted to 7 with 5 mol/l sodium hydroxide solution. The following components were added after sterile filtration: 2 mg/l Biotin, 0.01 g/l MnSO4^H2O, 0.01 g/l FeSO4^7H2O, 1 mg/l ZnSO4^7H2O, 0.2 mg/l CuSO4^5H2O, 0.02 mg/l NiCl2^6H2O and 0.03 g/l acid 3 ,4-dihydroxybenzoic acid. Each bioreactor (DasBox, Eppendorf, Hamburg, Germany) was inoculated with the second preculture to a final OD600 of 0.5. The initial stirring speed was set to 100 rpm and air was supplied at 2.2 l/h (0.37 V/(V*min)). Dissolved oxygen was continuously monitored (OxyFermFDA 120; Hamilton, Bonaduz (Switzerland)) and maintained at 30% air saturation by automatic adjustment of stirring speed. The pH was measured (EasyFermPlus K8 120; Hamilton, Bonaduz (Switzerland)) and maintained at 7 by automatic addition of 1 M NaOH and the temperature was maintained at 30 °C. To avoid foaming, 10% polypropylene glycol solution was added automatically by a conductivity sensor measuring the conductivity of the above fermentation broth. Fermentation was carried out as a repeated batch process. An additional feeding of 18 g/l of glucose (sterilized in an autoclave separately) was performed three times. During dry cell weight (BDW) fermentation, glucose concentration and anthranilate concentrations were measured off-line from 1.5 ml samples from the fermentor. A 1 ml aliquot of each sample was centrifuged for 5 min at 16000 x g (5415R; Eppendorf, Hamburg, Germany) in a weighed reaction tube. For determination of dry weight of cells, the pellet was dried for at least 72 h at 60 °C (hybridization oven; Appligene Oncor LifeScreen, Watford (UK)). Then an analytical balance (La 230 S; Satorius AG, Gottingen) was used to determine the exact weight of the pellet. The supernatant was analyzed by HPLC-DAD (1100; Agilent Technologies, Santa Clara (USA)) and YSI (YSI-Select 2700; Kreienbaum Neoscience GmBH, Langenfeld). The collected data are shown in Table 4.

Manipulação geral de Corynebacterium glutamicum ATCC13032General manipulation of Corynebacterium glutamicum ATCC13032

[165] DNA de plasmídeo foi transferido para Corynebacterium glutamicum ATCC13032 por eletroporação. Para a transformação, foram coletadas células de uma cultura de 200 ml cultivada em meio BHI e na fase de crescimento exponencial (DO600 = 1,75-2,0) por centrifugação (4000 g, 10 min, 4 °C (5810R; Eppendorf, Hamburgo)) e lavadas três vezes com 20 ml de tampão TG gelado (Tris-HCl 1 mM, glicerina a 10 %, pH 7,0). O pélete foi ressuspenso em 2 ml de solução de glicerina a 10 % e utilizado diretamente para a transformação, ou armazenado até o uso a -80 °C. Para a transformação, DNA do plasmídeo (cerca de 1 μg) foi pipetado primeiro em um cadinho de eletroporação de 0,2 cm de gap, seguido de 150 μl de suspensão de células. Após incubação em gelo durante 5 min, foi realizada a eletroporação (condições: pulso de ~ 20 ms com decaimento exponencialmente, 2,5 kV/cm, 25 F, 200 Q). A suspensão foi transferida para tubos de reação com 500 μl de meio BHI pré-aquecido (46 °C) e incubada a 30 °C durante 1 h, com agitação constante a 400 rpm. As células foram espalhadas em placas de ágar com meio BHI contendo o antibiótico correspondente.[165] Plasmid DNA was transferred into Corynebacterium glutamicum ATCC13032 by electroporation. Para a transformação, foram coletadas células de uma cultura de 200 ml cultivada em meio BHI e na fase de crescimento exponencial (DO600 = 1,75-2,0) por centrifugação (4000 g, 10 min, 4 °C (5810R; Eppendorf, Hamburgo)) e lavadas três vezes com 20 ml de tampão TG gelado (Tris-HCl 1 mM, glicerina a 10 %, pH 7,0). The pellet was resuspended in 2 ml of 10% glycerin solution and used directly for transformation, or stored until use at -80 °C. For transformation, plasmid DNA (about 1 µg) was pipetted first into a 0.2 cm gap electroporation crucible, followed by 150 µl of cell suspension. After incubation on ice for 5 min, electroporation was performed (conditions: ~ 20 ms pulse with exponential decay, 2.5 kV/cm, 25 F, 200 Q). The suspension was transferred to reaction tubes with 500 μl of pre-warmed BHI medium (46 °C) and incubated at 30 °C for 1 h, with constant stirring at 400 rpm. Cells were spread on agar plates with BHI medium containing the corresponding antibiotic.

[166] Para a expressão dos genes alvo designados, foi utilizado o vetor do tipo ponte pEKEx2 de E. coli-C. glutamicum (Eikmanns BJ, Kleinertz E, Liebl W, Sahm H, Gene, 1991, 102:93). O vetor de 8,16 kb deriva do vetor pU18 e codifica um cassete resistente à canamicina, um ponto de origem V (oriV) de pBL1 para a proliferação em C. glutamicum, um oriV pU18 para a proliferação em E. coli, um promotor de tac forte (induzível por isopropil β-d-1- tiogalactopiranosídeo (IPTG)) e um gene lacIQ. Alternativamente, foi utilizado o vetor do tipo ponte pCRB210 de E. coli-C. glutamicum (Yukawa H, Inui M, US20130302860 (A1), 2013), que é compatível para cotransformação com pEKEx2. O vetor de 4,96 kb codifica um cassete resistente à espectinomicina, um ponto de origem V (oriV) de pCASE1 para a proliferação em C. glutamicum, um oriV para proliferação em E. coli e um promotor gapA para a expressão genética constitutiva. Fragmentos genéticos selecionados para superexpressão em C. glutamicum ou mutantes desta foram sintetizados pela MWG Operon GmbH, por remoção de todos os sítios de restrição SbfI, BamHI, BglII, NcoI e NdeI de ocorrência natural, por trocas individuais de nucleotídeo (mutações silenciosas) e inserção de um sítio de ligação ribossomal a montante da ORF correspondente (além das sequências dos genes aroG, aroK, glnA e aroL, que foram amplificadas a partir dos seus loci naturais por PCR, ver primers (Tabela 3)). No caso dos genes trpEG e aroG, trocas individuais de nucleotídeos foram incluídas no gene para acessar a versão resistente à retroalimentação das enzimas relacionadas. As sequências resultantes foram clonadas no local de clonagem múltipla do vetor pEKEx2 por restrição e religação de SbfI e BamHI. Com exceção da sequência genética de glnA, isso foi clonado no vetor pCRB210 via restrição e religação de NcoI, originando pCRB-glnA (Tabela 1). Os fragmentos de genes sintetizados têm, basicamente, a estrutura: "SbfI-BglII-RBS-gene-BamHI". Isto permite a ligação interativa de genes alvo (como fragmentos BglII- BamHI) no vetor através de sítios de restrição de BamHI singulares. Os plasmídeos foram sequenciados para confirmar a clonagem e a sequência corretas. Transformantes de C. glutamicum (e seus mutantes) foram classificados quanto à resistência a antibióticos e a geração correta dos mutantes relacionados foi comprovada por PCR.[166] For expression of the designated target genes, the pEKEx2 bridge vector from E. coli-C was used. glutamicum (Eikmanns BJ, Kleinertz E, Liebl W, Sahm H, Gene, 1991, 102:93). The 8.16 kb vector is derived from the pU18 vector and encodes a kanamycin-resistant cassette, a pBL1 point of origin V (oriV) for proliferation in C. glutamicum, a pU18 oriV for proliferation in E. coli, a strong tac promoter (inducible by isopropyl β-d-1-thiogalactopyranoside (IPTG)), and a lacIQ gene. Alternatively, the bridge vector pCRB210 from E. coli-C was used. glutamicum (Yukawa H, Inui M, US20130302860 (A1), 2013), which is compatible for cotransformation with pEKEx2. The 4.96 kb vector encodes a spectinomycin-resistant cassette, a pCASE1 point of origin V (oriV) for proliferation in C. glutamicum, an oriV for proliferation in E. coli, and a gapA promoter for constitutive gene expression. Genetic fragments selected for overexpression in C. glutamicum or its mutants were synthesized by MWG Operon GmbH, by removing all naturally occurring SbfI, BamHI, BglII, NcoI and NdeI restriction sites by individual nucleotide exchanges (silent mutations) and inserting a ribosomal binding site upstream of the corresponding ORF (in addition to the aroG, aroK, glnA and aroL gene sequences, which were amplified from their natural loci by PCR, see primers (Table 3)). In the case of the trpEG and aroG genes, individual nucleotide changes were included in the gene to access the feedback resistant version of the related enzymes. The resulting sequences were cloned into the multiple cloning site of the pEKEx2 vector by restriction and religation of SbfI and BamHI. With the exception of the glnA genetic sequence, this was cloned into the pCRB210 vector via NcoI restriction and religation, yielding pCRB-glnA (Table 1). The synthesized gene fragments basically have the structure: "SbfI-BglII-RBS-gene-BamHI". This allows for the interactive ligation of target genes (such as BglII-BamHI fragments) into the vector through unique BamHI restriction sites. Plasmids were sequenced to confirm correct cloning and sequence. C. glutamicum transformants (and their mutants) were screened for antibiotic resistance and the correct generation of related mutants was confirmed by PCR.

[167] Para a supressão dos genes alvo, bem como para a inserção de fragmentos de genes ou outras sequências no genoma de C. glutamicum, foi utilizado o vetor do tipo ponte pK19mobsacB de E. coli-C. glutamicum (Schafer A, Tauch A, Jager W, Kalinowski J, Thierbach G, Pühler A, Gene, 1994, 145:69). O vetor de 5,72 kb deriva do vetor pU18 e codifica um cassete resistente à canamicina, nenhum ponto de origem para a proliferação em C. glutamicum, um oriV pU18 para proliferação em E. coli, um gene lacZα e um gene sacB. As sequências alvo foram sintetizadas pela MWG Operon GmbH (com exceção de trpD e csm, que foram amplificadas por PCR a partir do genoma de C. glutamicum ATCC13032 com primers específicos (Tabela 3)), com a remoção de todos os sítios de restrição HindIII e EcoRI de ocorrência natural por trocas individuais de nucleotídeos (mutações silenciosas) e clonadas no sítio de clonagem múltipla do vetor por restrição e religação de HindIII e EcoRI. Para a supressão de genes (ou integrações), as sequências de DNA clonadas consistem em 300-500 pb da região flanqueadora 5' do gene alvo (incluindo os primeiros 6 códons do gene), 21 pb da sequência missense estranha (ou uma sequência a ser integrada no genoma) e 300 500 pb da região flanqueadora 3' do gene alvo (incluindo os últimos 6 códons do gene de interesse). As transformantes de C. glutamicum foram selecionadas para eventos de crossover individuais integrando os plasmídeos no genoma por seleção por canamicina, já que os plasmídeos resultantes não podem proliferar em C. glutamicum por si sós. As placas de ágar com meio BHI (contendo 15 mg/l de canamicina) transportando as transformantes foram cultivadas a 30 °C durante 1-7 dias. Em seguida, os clones isolados foram classificados para eventos de crossover duplos, resultando na supressão dos genes alvo na estrutura, deixando apenas a sequência missense estranha de 21 pb (ou então, sequências a serem integradas no genoma), por seleção com sacarose (as colônias foram cultivadas durante 4-6 h em 5 ml de meio BHI e depois semeadas em duas diluições diferentes (1:100 e 1:10000) em placas de ágar com meio BHI contendo 10 % (p/v) de sacarose. O gene sacB no vetor codifica uma levanossacarase, que transforma sacarose em um produto letal e, como resultado, impede o crescimento de todos os clones que ainda transportam as sequências do plasmídeo no seu genoma. Todas as colônias que cresceram em placas contendo sacarose foram analisadas por cotransferência em placas de ágar com meio BHI suplementado com 15 mg/l de canamicina, bem como placas em de ágar com meio BHI e cultivadas a 30 °C durante 1-7 dias. As colônias que cresceram apenas nas placas sem suplementação de canamicina foram analisadas por PCR de colônias para confirmar a recombinação correta. A clonagem correta de todos os plasmídeos e a geração dos mutantes relacionados foi comprovada por PCR e/ou sequenciamento de DNA.[167] For the deletion of target genes, as well as for the insertion of fragments of genes or other sequences into the genome of C. glutamicum, the pK19mobsacB bridge vector from E. coli-C was used. glutamicum (Schafer A, Tauch A, Jager W, Kalinowski J, Thierbach G, Pühler A, Gene, 1994, 145:69). The 5.72 kb vector is derived from the pU18 vector and encodes a kanamycin resistant cassette, no point of origin for proliferation in C. glutamicum, an oriV pU18 for proliferation in E. coli, a lacZα gene, and a sacB gene. The target sequences were synthesized by MWG Operon GmbH (with the exception of trpD and csm, which were amplified by PCR from the genome of C. glutamicum ATCC13032 with specific primers (Table 3)), removing all naturally occurring HindIII and EcoRI restriction sites by single nucleotide exchanges (silent mutations) and cloned into the multiple cloning site of the vector by restriction and religation of HindIII and EcoRI. For gene deletion (or integrations), the cloned DNA sequences consist of 300-500 bp of the 5' flanking region of the target gene (including the first 6 codons of the gene), 21 bp of the foreign missense sequence (or a sequence to be integrated into the genome), and 300-500 bp of the 3' flanking region of the target gene (including the last 6 codons of the gene of interest). C. glutamicum transformants were selected for individual crossover events by integrating the plasmids into the genome by kanamycin selection, as the resulting plasmids cannot proliferate in C. glutamicum by themselves. BHI medium agar plates (containing 15 mg/l kanamycin) carrying the transformants were cultured at 30°C for 1-7 days. Then, the isolated clones were classified for double crossover events, resulting in the deletion of the target genes in the structure, leaving only the extraneous missense sequence of 21 bp (or else, sequences to be integrated in the genome), by selection with sucrose (the colonies were cultivated during 4-6 h in 5 ml of BHI medium and then plated in two different dilutions (1:100 and 1:10000) in agar plates with BHI medium containing 10% (w/ v) of sucrose. The sacB gene in the vector encodes a levansucrase, which transforms sucrose into a lethal product and, as a result, prevents the growth of all clones that still carry the plasmid sequences in their genome. All colonies that grew on plates containing sucrose were analyzed by cotransfer on agar plates with BHI medium supplemented with 15 mg/l of kanamycin, as well as agar plates with BHI medium and grown at 30 °C for 1 -7 days Colonies that grew only on plates without kanamycin supplementation were analyzed by colony PCR to confirm correct recombination. Correct cloning of all plasmids and generation of related mutants was confirmed by PCR and/or DNA sequencing.

Cromatografia líquida de alto desempenhoHigh Performance Liquid Chromatography

[168] Um sistema Agilent 1100 series HPLC-DAD (com detector de arranjo de diodo, Agilent Technologies, Santa Clara (EUA)) foi utilizado para quantificar as concentrações de oAB em sobrenadantes da cultura. Como fase estacionária, foi utilizada uma coluna C18 de HPLC Luna® (4,6 x 250 mm, 3 μm; Phenomenex) a 20 °C com um sistema de solvente binário constituído por metanol (solvente B) e água contendo 0,1 % de ácido fórmico (solvente A). 10 μl de sobrenadantes de cultura diluídos foram injetados. Foi aplicado o seguinte gradiente com uma vazão de 0,5 ml/min: 0-1 min, 2 % de B; 1- 2 min, 2-10 % de B; 2-12 min, 10-70 % de B; 12-23 min, 7090 % de B; 23-25 min, 90-98 % de B, 25-27 min, 98 % de B; 27-27,5 min, 98 % a 2 % de B; 27,5-30 min, 2 % de B. A concentração de oAB foi determinada a partir da integração do sinal a 254 nm (tempo de retenção: 18,9 min) utilizando uma curva de calibração externa.[168] An Agilent 1100 series HPLC-DAD system (with diode array detector, Agilent Technologies, Santa Clara (USA)) was used to quantify oAB concentrations in culture supernatants. As a stationary phase, a C18 Luna® HPLC column (4.6 x 250 mm, 3 μm; Phenomenex) was used at 20°C with a binary solvent system consisting of methanol (solvent B) and water containing 0.1% formic acid (solvent A). 10 μl of diluted culture supernatants were injected. The following gradient was applied with a flow rate of 0.5 ml/min: 0-1 min, 2% B; 1-2 min, 2-10% B; 2-12 min, 10-70% B; 12-23 min, 7090% B; 23-25 min, 90-98% B, 25-27 min, 98% B; 27-27.5 min, 98% to 2% B; 27.5-30 min, 2% B. The oAB concentration was determined from signal integration at 254 nm (retention time: 18.9 min) using an external calibration curve.

Engenharia do gene trpD em cepas de C. glutamicumEngineering of the trpD gene in C. glutamicum strains

[169] A cepa de Corynebacterium glutamicum ΔtrpD (ver Tabela 2) foi criada por supressão in-frame do gene trpD (que codifica a antranilato fosforribosil transferase; Cgl3032; SEQ ID NO: 1) utilizando o vetor do tipo ponte pK19mobsacB de E. coli-C. glutamicum. A região flanqueadora 5' do quadro de leitura aberta do trpD (incluindo os primeiros 7 códons do gene) e a região flanqueadora 3' do gene alvo (incluindo os últimos 8 códons do quadro de leitura aberta do trpD) foram amplificados a partir do DNA genômico, isolado de Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 por PCR, utilizando os pares de primers DeL-trpD-1 e DeL-trpD-2, e DeL-trpD-3 e DeL-trpD-4, respectivamente (Tabela 3, SEQ ID NO: 66-69). Os dois fragmentos resultantes foram combinados por técnica de Crossover PCR, utilizando o par de primers DeL-trpD-1 e DeL-trpD-4. O fragmento resultante foi clonado no sítio de clonagem múltipla do vetor pK19mobsacB via restrição e religação de SmaI. O vetor resultante foi aplicado para a supressão in-frame de trpD do genoma de Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 e introduziu in-frame uma sequência missense estranha de 24 pb no genoma, que foi utilizada para a técnica de Crossover PCR (sequências resultantes no locus do trpD: SEQ ID NO: 2). Os mutantes corretos foram isolados conforme descrito acima e a supressão do gene correto comprovada por PCR. Isto rendeu uma cepa auxotrófica para L-triptofano, com acúmulo de oAB. A cepa foi caracterizada em relação às suas propriedades como um produtor de oAB, conforme descrito acima, com adição de L- triptofano 0,1 mM ou indol 0,1 mM (ver Tabela 4).[169] The Corynebacterium glutamicum strain ΔtrpD (see Table 2) was created by in-frame deletion of the trpD gene (encoding anthranilate phosphoribosyl transferase; Cgl3032; SEQ ID NO: 1) using the bridge-like vector pK19mobsacB from E. coli-C. glutamicum. The 5' flanking region of the trpD open reading frame (including the first 7 codons of the gene) and the 3' flanking region of the target gene (including the last 8 codons of the trpD open reading frame) were amplified from genomic DNA isolated from Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 by PCR using primer pairs DeL-trpD-1 and DeL-trpD-2, and DeL-tr pD-3 and DeL-trpD-4, respectively (Table 3, SEQ ID NO: 66-69). The two resulting fragments were combined by Crossover PCR technique, using the primer pair DeL-trpD-1 and DeL-trpD-4. The resulting fragment was cloned into the multiple cloning site of the pK19mobsacB vector via SmaI restriction and religation. The resulting vector was applied for the in-frame deletion of trpD from the genome of Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 and introduced in-frame a strange missense sequence of 24 bp in the genome, which was used for the Crossover PCR technique (resulting sequences in the trpD locus: SEQ ID NO: 2). The correct mutants were isolated as described above and the correct gene deletion verified by PCR. This yielded an auxotrophic strain for L-tryptophan, with oAB accumulation. The strain was characterized with respect to its properties as an oAB producer as described above with the addition of 0.1 mM L-tryptophan or 0.1 mM indole (see Table 4).

[170] Seis versões do gene trpD foram clonadas no vetor pEKEx2 por restrição e religação de SbfI e BamHI, conforme descrito acima. As seis versões diferentes do gene trpD foram geradas com diferentes códons de iniciação e comprimentos de espaçadores entre o sítio de ligação ribossomal e o códon de iniciação do trpD (SEQ ID NO: 3-8), por PCR utilizando DNA genômico de C. glutamicum como modelo. Os primers aplicados para a geração dos seis fragmentos foram primers diretos (Ex-trpD-1 a -6, Tabela 2, SEQ ID NO: 7075), que inclui o códon de iniciação alterado e o espaçador entre o sítio de ligação ao ribossoma e o códon de iniciação, juntamente com o primer reverse alterado para cada versão (Ex-trpD-rev, Tabela 2, SEQ ID NO: 76). Este método foi escolhido, de modo a obter uma redução da tradução da proteína TrpD nas cepas produzidas. A cepa Corynebacterium glutamicum ΔtrpD (Tabela 2) foi transformada com os plasmídeos resultantes (Tabela 1) e as cepas Corynebacterium glutamicum ΔtrpD/pEKEx2-trpD1-6 resultantes (Tabela 2) cresceram sem a adição de L-triptofano e foram, por conseguinte, caracterizadas em relação às suas propriedades como um produtor de oAB, conforme descrito acima, com suplementação de 25 mg/l de canamicina e 1 μM de IPTG (isopropiL-β-d-tiogalactopiranosideo) ao meio (ver Tabela 4). As cepas Corynebacterium glutamicum ΔtrpD/pEKEx2-trpD5- 6 também produziram L-triptofano suficiente para permitir a formação de biomassa; elas acumularam quantidades significativas de oAB (Tabela 4). Além disso, as versões do gene trpD, trpD1-3, trpD5 e trpD6 foram integradas ao genoma da cepa Corynebacterium glutamicum ΔtrpD (Tabela 2) por recombinação homóloga utilizando o vetor pK19mobsacB, conforme descrito acima. A região flanqueadora 5' das versões do gene trpD e a região flanqueadora 3' do gene alvo foram amplificadas a partir de DNA genômico, isolado de Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 por PCR, utilizando os pares de primers DeL-trpD-1 e Ko-trpD-1, bem como DeL-trpD- 3 e DeL-trpD-4, respectivamente (Tabela 3, SEQ ID NO: 66, 77, 68 e 69). Os dois fragmentos resultantes foram combinados com as diferentes variantes do trpD por técnica de Crossover PCR utilizando os pares de primers Ex-trpD-1-3, -5 ou -6 e Ko-trpD-2 (Tabela 3, SEQ ID NO: 70-72, 74, 75 e 78). Os cinco fragmentos resultantes foram clonados no sítio de clonagem múltipla do vetor pK19mobsacB por restrição e religação de SmaI. Os plasmídeos resultantes (Tabela 1) foram aplicados para a introdução das seis versões de trpD no genoma da cepa Corynebacterium glutamicum ΔtrpD. Além disso, 10 nucleotídeos estranhos (GCCCTGCAGG, SEQ ID NO: 92) foram integrados ao genoma como resultado do procedimento de clonagem, a montante do sítio de ligação ribossomal do gene trpD, que foram utilizados para Crossover PCR. Os mutantes corretos foram isolados conforme descrito acima e as integrações foram verificadas por sequenciamento da região do trpD. As cepas Corynebacterium glutamicum ΔtrpD::trpD1- 3, trpD5 ou trpD6 resultantes (Tabela 2) crescem sem a adição de L-triptofano ou canamicina e, por conseguinte, foram caracterizadas em relação às suas propriedades como um produtor de oAB, conforme descrito acima, sem suplementos de meio adicionais (ver Tabela 4).[170] Six versions of the trpD gene were cloned into the pEKEx2 vector by restriction and religation of SbfI and BamHI as described above. Six different versions of the trpD gene were generated with different initiation codons and spacer lengths between the ribosomal binding site and the trpD initiation codon (SEQ ID NO: 3-8) by PCR using C. glutamicum genomic DNA as a template. The primers applied for the generation of the six fragments were forward primers (Ex-trpD-1 to -6, Table 2, SEQ ID NO: 7075), which include the altered initiation codon and the spacer between the ribosome binding site and the initiation codon, together with the altered reverse primer for each version (Ex-trpD-rev, Table 2, SEQ ID NO: 76). This method was chosen in order to obtain a reduction in the translation of the TrpD protein in the produced strains. The Corynebacterium glutamicum ΔtrpD strain (Table 2) was transformed with the resulting plasmids (Table 1) and the resulting Corynebacterium glutamicum ΔtrpD/pEKEx2-trpD1-6 strains (Table 2) were grown without the addition of L-tryptophan and were therefore characterized with respect to their properties as an oAB producer, as described above, with supplementation of 2 5 mg/l of kanamycin and 1 µM of IPTG (isopropyl-β-d-thiogalactopyranoside) in the medium (see Table 4). Corynebacterium glutamicum ΔtrpD/pEKEx2-trpD5-6 strains also produced enough L-tryptophan to allow biomass formation; they accumulated significant amounts of oAB (Table 4). Furthermore, the trpD, trpD1-3, trpD5 and trpD6 gene versions were integrated into the genome of the Corynebacterium glutamicum ΔtrpD strain (Table 2) by homologous recombination using the pK19mobsacB vector, as described above. The 5' flanking region of the trpD gene versions and the 3' flanking region of the target gene were amplified from genomic DNA isolated from Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 by PCR using primer pairs DeL-trpD-1 and Ko-trpD-1, as well as DeL-trpD-3 and DeL-trpD-4, respectively (Table 3, SEQ ID NO: 66, 77, 68 and 69). The two resulting fragments were combined with the different variants of trpD by Crossover PCR technique using primer pairs Ex-trpD-1-3, -5 or -6 and Ko-trpD-2 (Table 3, SEQ ID NO: 70-72, 74, 75 and 78). The resulting five fragments were cloned into the multiple cloning site of the pK19mobsacB vector by SmaI restriction and religation. The resulting plasmids (Table 1) were applied to introduce the six versions of trpD into the genome of the Corynebacterium glutamicum ΔtrpD strain. Furthermore, 10 foreign nucleotides (GCCCTGCAGG, SEQ ID NO: 92) were integrated into the genome as a result of the cloning procedure, upstream of the ribosomal binding site of the trpD gene, which were used for Crossover PCR. Correct mutants were isolated as described above and integrations were verified by sequencing the trpD region. The resulting Corynebacterium glutamicum ΔtrpD::trpD1-3, trpD5 or trpD6 strains (Table 2) grow without the addition of L-tryptophan or kanamycin and therefore have been characterized with respect to their properties as an oAB producer as described above without additional medium supplements (see Table 4).

[171] O método descrito para a redução da expressão genética pode ser aplicado para outros genes, em vez de realizar as supressões de genes.[171] The described method for reducing gene expression can be applied to other genes instead of performing gene deletions.

Engenharia do gene csm em cepas de C. glutamicumEngineering of the csm gene in C. glutamicum strains

[172] As cepas Corynebacterium glutamicum Δcsm, Corynebacterium glutamicum ΔtrpDΔcsm e Corynebacterium glutamicum ΔtrpD::trpD5Δcsm (Tabela 2) foram criadas por supressão in-frame do gene csm (que codifica a corismato mutase; Cgl0853) utilizando o vetor pK19mobsacB do tipo ponte de E. coli-C. glutamicum. A região flanqueadora 5' do quadro de leitura aberta do csm (incluindo os primeiros 6 códons do gene) e a região flanqueadroa 3' do gene alvo (incluindo os últimos 6 códons do quadro de leitura aberta do csm) foram amplificados a partir do DNA genômico isolado de Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 por PCR, utilizando os pares de primers DeL-csm-1 e DeL-csm-2, e DeL-csm-3 e DeL- csm-4, respectivamente (Tabela 3, SEQ ID NO: 79-82). Os dois fragmentos resultantes foram combinados por técnica de Crossover PCR, utilizando o par de primers DeL-csm-1 e DeL- csm-4. O fragmento resultante foi clonado no sítio de clonagem múltipla do vetor pK19mobsacB através de restrição e religação de SmaI, conforme descrito acima. O vetor resultante foi aplicado para supressão in-frame de csm a partir do genoma de Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, C.glutamicum ΔtrpD::trpD5 e da cepa Corynebacterium glutamicum ΔtrpD, respectivamente, e introduziu in-frame uma sequência missense estranha de 24 pb no genoma, que foi utilizada para a técnica de Crossover PCR (sequências resultantes no locus do csm: SEQ ID NO: 10). Os mutantes corretos foram isolados conforme descrito acima e a supressão do gene correto comprovada por PCR. Isto produziu as cepas auxotróficas para L-tirosina e L-fenilalanina C. glutamicum Δcsm e C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δcsm, bem como a cepa auxotrófica para L-tirosina, L-fenilalanina e L-triptofano C. glutamicum ΔtrpDΔcsm. As cepas foram caracterizadas em relação às suas propriedades como cepas produtoras de oAB, conforme descrito acima, com suplementação do meio com de L- tirosina 0,1 mM e de L-fenilalanina 0,1 mM para a cepa C. glutamicum Δcsm e com suplementação do meio com L-tirosina 0,1 mM, L-fenilalanina 0,1 mM e L-triptofano 0,1 mM para a cepa C. glutamicum ΔtrpDΔcsm (Tabela 2). As cepas geradas tiveram uma taxa de crescimento diminuída, em comparação com a cepa de tipo selvagem, bem como com a cepa C. glutamicum ΔtrpD e, em condições de cultura padrão, elas não acumularam quantidades significativas de oAB (Tabela 4).[172] Corynebacterium glutamicum Δcsm, Corynebacterium glutamicum ΔtrpDΔcsm, and Corynebacterium glutamicum ΔtrpD::trpD5Δcsm strains (Table 2) were created by in-frame deletion of the csm gene (which encodes chorismate mutase; Cgl0853) using the E-bridge vector pK19mobsacB. . coli-C. glutamicum. The 5' flanking region of the csm open reading frame (including the first 6 codons of the gene) and the 3' flanking region of the target gene (including the last 6 codons of the csm open reading frame) were amplified from genomic DNA isolated from Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 by PCR, using primer pairs DeL-csm-1 and DeL-csm-2, and DeL- csm-3 and DeL-csm-4, respectively (Table 3, SEQ ID NO: 79-82). The two resulting fragments were combined by Crossover PCR technique, using the primer pair DeL-csm-1 and DeL-csm-4. The resulting fragment was cloned into the multiple cloning site of the pK19mobsacB vector by SmaI restriction and religation as described above. The resulting vector was applied for in-frame suppression of csm from the genome of Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, C.glutamicum ΔtrpD::trpD5 and the strain Corynebacterium glutamicum ΔtrpD, respectively, and introduced in-frame a strange missense sequence of 24 bp in the genome, which was used for the Crossover PCR technique (resulting sequences at the csm locus: SE Q ID NO: 10). The correct mutants were isolated as described above and the correct gene deletion verified by PCR. This produced the auxotrophic strains for L-tyrosine and L-phenylalanine C. glutamicum Δcsm and C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δcsm, as well as the auxotrophic strain for L-tyrosine, L-phenylalanine and L-tryptophan C. glutamicum ΔtrpDΔcsm. The strains were characterized in relation to their properties as oAB-producing strains, as described above, with supplementation of the medium with 0.1 mM L-tyrosine and 0.1 mM L-phenylalanine for the C. glutamicum Δcsm strain and with supplementation of the medium with 0.1 mM L-tyrosine, 0.1 mM L-phenylalanine and 0.1 mM L-tryptophan for the C. glutamicum strain ΔtrpDΔcsm (Table 2). The generated strains had a decreased growth rate compared to the wild-type strain as well as the C. glutamicum ΔtrpD strain and, under standard culture conditions, they did not accumulate significant amounts of oAB (Table 4).

[173] Seis versões do gene csm foram clonadas no vetor pEKEx2 por restrição e religação de SbfI e BamHI, conforme descrito acima. As seis versões diferentes do gene csm foram geradas com diferentes códons de iniciação e comprimentos de espaçadores entre o sítio de ligação ribossomal e o códon de iniciação do csm (SEQ ID NO: 11-16), por PCR utilizando DNA genômico de C. glutamicum como modelo. Os primers aplicados para a geração dos seis fragmentos foram primers diretos (Ex-csm-1 a -6), que inclui o códon de iniciação alterado e o espaçador entre o sítio de ligação ribossomal e o códon de iniciação, juntamente com o primer reverse inalterado para cada versão (Ex-csm-rev, Tabela 3, SEQ ID NO: 89). Este método foi escolhido, de modo a obter uma redução da tradução da proteína Csm nas cepas produzidas. A cepa C. glutamicum ΔtrpD (Tabela 2) foi transformada com os plasmídeos resultantes (Tabela 1) e as cepas resultantes C. glutamicum ΔtrpD/pEKEx2-csm1-6 (Tabela 2) cresceram sem a adição de L-tirosina, L-fenilalanina e L-triptofano e foram, por conseguinte, caracterizadas em relação às suas propriedades como um produtor de oAB, conforme descrito acima, com suplementação de 25 mg/l de canamicina e IPTG 1 μM (isopropiL-β-d-tiogalactopiranosideo) ao meio (ver Tabela 4). A cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δcsm (Tabela 2) foi transformada com o vetor de controle vazio pEKEx2 (Tabela 1) e a cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δcsm/pEKEx2 resultante (Tabela 2) cresceu sem a adição de L-triptofano e foi, por conseguinte, caracterizada em relação às suas propriedades como um produtor de oAB, conforme descrito acima, com suplementação de 25 mg/l de canamicina e IPTG 0,1 mM ao meio (Tabela 4).As cepas geradas produziram aminoácidos aromáticos suficientes para permitir a formação de biomassa, mas em condições de cultura padrão elas não acumulam quantidades significativas de oAB (Tabela 4).[173] Six versions of the csm gene were cloned into the pEKEx2 vector by restriction and religation of SbfI and BamHI as described above. The six different versions of the csm gene were generated with different initiation codons and spacer lengths between the ribosomal binding site and the csm initiation codon (SEQ ID NO: 11-16), by PCR using C. glutamicum genomic DNA as a template. The primers applied for the generation of the six fragments were forward primers (Ex-csm-1 to -6), which include the altered initiation codon and the spacer between the ribosomal binding site and the initiation codon, together with the unaltered reverse primer for each version (Ex-csm-rev, Table 3, SEQ ID NO: 89). This method was chosen in order to obtain a reduction in the translation of the Csm protein in the produced strains. The C. glutamicum ΔtrpD strain (Table 2) was transformed with the resulting plasmids (Table 1) and the resulting C. glutamicum ΔtrpD/pEKEx2-csm1-6 strains (Table 2) were grown without the addition of L-tyrosine, L-phenylalanine and L-tryptophan and were therefore characterized with regard to their properties as an oAB producer as described above , supplemented with 25 mg/l of kanamycin and 1 μM IPTG (isopropyl-β-d-thiogalactopyranoside) in the medium (see Table 4). The C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δcsm strain (Table 2) was transformed with the empty control vector pEKEx2 (Table 1) and the resulting C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δcsm/pEKEx2 strain (Table 2) was grown without the addition of L-tryptophan and was therefore characterized with respect to its properties as an oAB producer, as described above, supplemented with 25 mg/l of kanamycin and 0.1 mM IPTG in the medium (Table 4). The generated strains produced enough aromatic amino acids to allow the formation of biomass, but under standard culture conditions they do not accumulate significant amounts of oAB (Table 4).

Engenharia da via aromática comum e do ramal do L-triptofano de cepas de C. glutamicumEngineering of the common aromatic pathway and the L-tryptophan branch of C. glutamicum strains Engenharia do gene trpEG em cepas de C. glutamicumEngineering of the trpEG gene in C. glutamicum strains

[174] A via biossintética aromática da C. glutamicum foi elucidada e os genes relacionados às enzimas codificadoras para a biossíntese de oAB são conhecidos (Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615). O oAB é um intermediário da via biossintética do L-triptofano e é derivado do corismato (CHO) por uma antranilato sintase, que consiste em uma amidotransferase (TrpE; doador: L-glutamina) e uma unidade de antranilato sintase (TrpEG), que libera uma molécula de piruvato com a formação de oAB e L-glutamato. Foi demonstrado que o aumento da expressão dos genes que codificam o TrpEG leva a um acúmulo de L-triptofano em cepas de Escherichia coli (Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615). No entanto, foi relatado que a enzima é altamente inibida por retroalimentação por L-triptofano (Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615), resultando na aplicação de versões das proteínas TrpEG resistentes à retroalimentação. Foram relatadas versões das proteínas TrpEG resistentes à retroalimentação com base em sequências de trpEG de Brevibacterium lactofermentum (C. glutamicum), E. coli e Salmonella typhimurium (Calguri et al., J Bio Chem, 1991, 8328-8335; Kwak et al., J Biochem Mol Bio, 1999, 20-24, Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615 e Matsui et al., J Bac, 1987, 5330-5332). As versões de trpEG mais favoráveis, baseadas nos genes de E. coli foram expressas em cepas de C. glutamicum, assim como foram implementadas trocas de aminoácidos selecionados na sequência do trpEG da proteína TrpEG natural de C. glutamicum ATCC13032 e expressas em estirpes de C. glutamicum. Consideradas conjuntamente, quatro proteínas TrpEG resistentes à retroalimentação com base em TrpEG de E. coli: TrpEGS40R e TrpEGS40F (SEQ ID NO: 50-51); e com base em TrpEG de C. glutamicum: TrpEGS38R e TrpEGS38F (SEQ ID NO: 52-53) foram caracterizadas, em comparação com a proteína TrpEG natural de C. glutamicum. As cinco versões dos genes trpEG foram sintetizadas por Eurofins MWG Operon GmbH e clonadas no vetor pEKEx2 por restrição e religação de SbfI e BamHI, conforme descrito acima, e a clonagem correta foi verificada por sequenciamento. As cepas C. glutamicum ATCC13032 e C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 (Tabela 2) foram transformadas com os plasmídeos resultantes (Tabela 3) (C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 apenas com plasmídeo pEKEx2-trpEGS40F) e as cepas resultantes C. glutamicum/pEKEx2-trpEG, C. glutamicum/pEKEx- trpEGS38F, C. glutamicum/pEKEx2-trpEGS38R, C. glutamicum/pEKEx2-trpEGS40F, C. glutamicum /pEKEx2-trpEGS40R, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-trpEGS40F (Tabela 2) foram caracterizadas com relação às suas propriedades como um produtor de oAB, conforme descrito acima, com suplementação de 25 mg/l canamicina e IPTG 0,1 mM ao meio(ver Tabela 4). Além disso, os lisados de células das cinco cepas à base de C. glutamicum ΔtrpD que transportam as variantes pEKEx2- trpEG foram analisados quanto á atividade da antranilato sintase, de acordo com Caliguri e Bauerle (1991). Os lisados celulares foram produzidos a partir de péletes de células gerados a partir 30 ml de culturas de cepas a base de C. glutamicum ΔtrpD que transportam variantes pEKEx2-trpEG em frascos de agitação de 300 ml, com 30 ml de meio BHI suplementado com 25 mg/l de canamicina e IPTG 1 mM, e cultivadas a 30 °C com agitação a 150 rpm (OD600 final de 4). Os péletes celulares foram lisados utilizando esferas de zircônio de 0,1 mm (Zymo Research Corporation, Irvine, CA) e ressuspensos em tampão de ensaio (KH2PO4/K2HPO4 50 mM, L- glutamina 20 mM, MgCl2 10 mM e corismato 25 μM), de acordo com Caliguri e Bauerle (1991) a 25 °C. A emissão foi medida a 390 nm utilizando um espectrofluorômetro (excitação: 390 nm). Todas as variantes testadas apresentaram uma maior atividade específica para a antranilato sintase, em comparação com o lisado celular com a proteína TrpEG natural de C. glutamicum. Três réplicas biológicas foram utilizadas para as medições. Ambas as variantes de proteínas TrpEG de E. coli tinham uma atividade maior e KM mais baixo, em comparação com as variantes da proteína TrpEG de C. glutamicum (a determinação dos valores de KM e Vmax foi realizada com o Graphpad Prism (La Jolla, CA)). O lisado celular da cepa C. glutamicum Δ trpD / pEKEx2-trpEGS40F apresentou o melhor desempenho (ver Tabela 5). Tabela 5 - Características bioquímicas de extratos brutos de C. glutamicum ΔtrpD produzindo diferentes variantes de TrpEG em relação à atividade de TrpEG. [174] The aromatic biosynthetic pathway of C. glutamicum has been elucidated and the genes related to the coding enzymes for oAB biosynthesis are known (Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615). oAB is an intermediate in the L-tryptophan biosynthetic pathway and is derived from chorismate (CHO) by an anthranilate synthase, which consists of an amidotransferase (TrpE; donor: L-glutamine) and an anthranilate synthase unit (TrpEG), which releases a pyruvate molecule with the formation of oAB and L-glutamate. Increased expression of the genes encoding TrpEG has been shown to lead to an accumulation of L-tryptophan in Escherichia coli strains ( Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615 ). However, the enzyme has been reported to be highly inhibited by L-tryptophan feedback (Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615), resulting in the application of feedback-resistant versions of the TrpEG proteins. Feedback-resistant versions of the TrpEG proteins based on trpEG sequences from Brevibacterium lactofermentum (C. glutamicum), E. coli, and Salmonella typhimurium have been reported (Calguri et al., J Bio Chem, 1991, 8328-8335; Kwak et al., J Biochem Mol Bio, 1999, 20-24, Ikeda M, Appl Microbio l Biotechnol, 2006, 69:615 and Matsui et al., J Bac, 1987, 5330-5332). The most favorable trpEG versions based on E. coli genes were expressed in C. glutamicum strains, as well as selected amino acid changes were implemented in the trpEG sequence of the natural C. glutamicum TrpEG protein ATCC13032 and expressed in C. glutamicum strains. Taken together, four TrpEG proteins resistant to E. coli TrpEG-based feedback: TrpEGS40R and TrpEGS40F (SEQ ID NO: 50-51); and based on TrpEG from C. glutamicum: TrpEGS38R and TrpEGS38F (SEQ ID NO: 52-53) were characterized in comparison with the natural TrpEG protein from C. glutamicum. The five versions of the trpEG genes were synthesized by Eurofins MWG Operon GmbH and cloned into the pEKEx2 vector by restriction and religation of SbfI and BamHI as described above, and correct cloning was verified by sequencing. C. glutamicum strains ATCC13032 and C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 (Table 2) were transformed with the resulting plasmids (Table 3) (C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 with plasmid pEKEx2-trpEGS40F only) and the resulting strains C. glutamicum/pEKEx2-trpEG, C. glutamicum /pEKEx-trpEGS38F, C. glutamicum/pEKEx2-trpEGS38R, C. glutamicum/pEKEx2-trpEGS40F, C. glutamicum /pEKEx2-trpEGS40R, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-trpEGS40F (Table 2) were characterized with respect to their properties as a producer of oAB as described above, supplemented with 25 mg/l kanamycin and 0.1 mM IPTG in medium (see Table 4). In addition, cell lysates from the five C. glutamicum ΔtrpD-based strains carrying the pEKEx2-trpEG variants were analyzed for anthranilate synthase activity, according to Caliguri and Bauerle (1991). Cell lysates were produced from cell pellets generated from 30 ml cultures of C. glutamicum ΔtrpD-based strains carrying pEKEx2-trpEG variants in 300 ml shake flasks, with 30 ml of BHI medium supplemented with 25 mg/l of kanamycin and 1 mM IPTG, and grown at 30 °C with shaking at 150 rpm (OD600 final 4). Cell pellets were lysed using 0.1 mm zirconium beads (Zymo Research Corporation, Irvine, CA) and resuspended in assay buffer (50 mM KH2PO4/K2HPO4, 20 mM L-glutamine, 10 mM MgCl2 and 25 µM chorismate), according to Caliguri and Bauerle (1991) at 25 °C. The emission was measured at 390 nm using a spectrofluorometer (excitation: 390 nm). All tested variants showed a higher specific activity for anthranilate synthase, compared to the cell lysate with the natural TrpEG protein from C. glutamicum. Three biological replicates were used for measurements. Both E. coli TrpEG protein variants had a higher activity and lower KM compared to C. glutamicum TrpEG protein variants (Determination of KM and Vmax values was performed with Graphpad Prism (La Jolla, CA)). The cell lysate of the C. glutamicum strain Δ trpD / pEKEx2-trpEGS40F showed the best performance (see Table 5). Table 5 - Biochemical characteristics of crude extracts of C. glutamicum ΔtrpD producing different TrpEG variants in relation to TrpEG activity.

Engenharia do gene aroG em cepas de C. glutamicumEngineering of the aroG gene in C. glutamicum strains

[175] Foi relatado que em ambas a C. glutamicum e E. coli, o fluxo de carbono através da via comum aromática até corismato é controlado, principalmente, na primeira reação da 3-desoxi-D-arabino-heptulosonato-7-fosfato sintase (Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol de 2006, 69:615). Em C. glutamicum existem dois tipos de DS com diferentes tamanhos de subunidade. Uma é uma DS sensível à L-tirosina, com uma massa molecular prevista de 39 kDa (DS tipo I; o produto aro; Cgl0950) e outra é uma DS sensível à L- fenilalanina e L-tirosina, com uma massa molecular prevista de 51 kDa (DS tipo II; o produto aroII; Cgl2098). A DS tipo II forma um complexo polipeptídico com a corismato mutase, que converte corismato em prefenato. A DS tipo II apresenta a sua atividade por si só, ao passo que a atividade da CM requer a presença da proteína DS do tipo II (Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615). Foi descrita uma AroI DS resistente à retroalimentação (AroIS187C) (Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69: 615). A DS resistente à retroalimentação equivalente dea AroII, AroGfbr (AroGD146N; SEQ ID NO: 55) de E. coli, que não é inibida pelos aminoácidos aromáticos, foi expressa em cepas de C. glutamicum para aumentar o fluxo de carbono através da via aromática comum para CHO e oAB. O gene aroGD146N foi amplificado por PCR utilizando os primers Ex-aroG-1 e Ex-aroG-2 (Tabela 3, SEQ ID NO: 109-110), que incluíam os sítios de restrições e sítio de ligação ribossomal, conforme descrito acima. O fragmento de DNA resultante foi clonado no vetor pEKEx2 por restrição e religação de SbfI e BamHI, conforme descrito acima, e a clonagem correta foi verificada por sequenciamento. A cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 (Tabela 2) foi transformada com o plasmídeo resultante (Tabela 1) e a cepa resultante C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-aroGD146N (Tabela 2) foi caracterizada em relação às suas propriedades como um produtor de oAB, conforme descrito acima, com suplementação de 25 mg/l de canamicina e IPTG 0,1 mM ao meio (Tabela 4). Engenharia dos genes trpEG e aroG em cepas de C. glutamicum[175] It has been reported that in both C. glutamicum and E. coli, carbon flux through the common aromatic pathway to chorismate is mainly controlled in the first reaction of 3-deoxy-D-arabinoheptulosonate-7-phosphate synthase (Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol 2006, 69:615). In C. glutamicum there are two types of DS with different subunit sizes. One is an L-tyrosine sensitive DS with a predicted molecular mass of 39 kDa (DS type I; the aro product; Cgl0950) and the other is an L-phenylalanine and L-tyrosine sensitive DS with a predicted molecular mass of 51 kDa (DS type II; the aroII product; Cgl2098). Type II DS forms a polypeptide complex with chorismate mutase, which converts chorismate to prephenate. Type II DS exhibits its activity by itself, whereas CM activity requires the presence of type II DS protein ( Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615 ). A feedback resistant AroI DS (AroIS187C) has been described ( Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69: 615 ). The feedback-resistant DS equivalent of AroII, AroGfbr (AroGD146N; SEQ ID NO: 55) from E. coli, which is not inhibited by aromatic amino acids, was expressed in C. glutamicum strains to increase carbon flux through the aromatic pathway common to CHO and oAB. The aroGD146N gene was amplified by PCR using Ex-aroG-1 and Ex-aroG-2 primers (Table 3, SEQ ID NO: 109-110), which included the restriction sites and ribosomal binding site, as described above. The resulting DNA fragment was cloned into the pEKEx2 vector by restriction and religation of SbfI and BamHI as described above, and correct cloning was verified by sequencing. The C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 strain (Table 2) was transformed with the resulting plasmid (Table 1) and the resulting C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-aroGD146N strain (Table 2) was characterized with respect to its properties as an oAB producer, as described above, with 25 mg/l kanamycin supplementation and IPTG 0 .1 mM in the medium (Table 4). Engineering of the trpEG and aroG genes in C. glutamicum strains

[176] Para permitir a investigação da influência da expressão combinada de AroGD146N e TrpEGS40F em cepas de C. glutamicum, as sequências de DNA que codificam estas proteínas foram fundidas no vetor pEKEx2. A sequência aroGD146N foi fundida com pEKEx2-trpEGS40F para gerar pEKEx2- trpEGS40F-aroGD146N (Tabela 1) e o gene trpEGS40F foi fundido com o plasmídeo pEKEx2-aroGD146N para gerar pEKEx2-aroGD146N- trpEGS40F (Tabela 1), por restrição e religação de BglII e BamHI, conforme descrito acima, e a clonagem correta foi verificada por sequenciamento. A cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 (Tabela 2) foi transformada com cada um dos plasmídeos resultantes e as cepas C. glutamicum ΔtrpD:: trpD5/pEKEx2-aroGD146N-trpEGS40F e C. glutamicum ΔtrpD:: trpD5/pEKEx2-trpEGS40F-aroGD14^ resultantes (Tabela 2) foram caracterizadas em relação às suas propriedades como produtoras de oAB, conforme descrito acima, com suplementação de 25 mg/l de canamicina e IPTG 0,1 mM ao meio (ver Tabela 4). Além disso, a cepa de C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δcsm (Tabela 2) foi transformada com o plasmídeo pEKEx2-aroGD146N-trpEGS40F e a cepa resultante C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δcsm /pEKEx2-aroGD146N-trpEGS40F (Tabela 2) foi caracterizada em relação às suas propriedades como produtora de oAB, conforme descrito acima, com suplementação de canamicina 25 mg/l, L-tirosina 0,1 mM, L-fenilalalnina 0,1 mM e IPTG 0,1 mM ao meio (ver Tabela 4). Engenharia do gene aroK e aroL em cepas de C. glutamicum[176] To allow investigation of the influence of the combined expression of AroGD146N and TrpEGS40F in C. glutamicum strains, the DNA sequences encoding these proteins were fused into the pEKEx2 vector. The aroGD146N sequence was fused with pEKEx2-trpEGS40F to generate pEKEx2-trpEGS40F-aroGD146N (Table 1) and the trpEGS40F gene was fused with plasmid pEKEx2-aroGD146N to generate pEKEx2-aroGD146N-trpEGS40F (Table 1), by restriction and religation of BglII and BamHI as described above, and correct cloning was verified by sequencing. The C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 strain (Table 2) was transformed with each of the resulting plasmids and the C. glutamicum ΔtrpD:: trpD5/pEKEx2-aroGD146N-trpEGS40F and C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-trpEGS40F-aroGD14 strains The results (Table 2) were characterized for their oAB-producing properties, as described above, with 25 mg/l kanamycin supplementation and 0.1 mM IPTG in the medium (see Table 4). Furthermore, the C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δcsm strain (Table 2) was transformed with the plasmid pEKEx2-aroGD146N-trpEGS40F and the resulting C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δcsm /pEKEx2-aroGD146N-trpEGS40F strain (Table 2) was characterized in relation to its properties as an oAB producer, as described above, with supplementation of kanamycin 25 mg/l, L-tyrosine 0.1 mM, L-phenylalanine 0.1 mM and IPTG 0.1 mM in medium (see Table 4). Engineering of the aroK and aroL gene in C. glutamicum strains

[177] Para evitar um acúmulo de intermediários na via biossintética comum de aminoácidos aromáticos de cepas de C. glutamicum, foram investigados o gene aroK (codifica a chiquimato quinase; Cgl1622; SEQ ID No: 94) de C. glutamicum e o gene aroL (codifica a chiquimato quinase; CP000948; SEQ ID NO: 93) de E. coli. Os genes aroK e aroL foram amplificados separadamente por PCR, utilizando os primers Ex-aroK-1 e Ex-aroK-2 (Tabela 3, SEQ ID NO: 101-102) e Ex-aroL-1 e Ex-aroL-2 (Tabela 3, SEQ ID NO: 99-100), respectivamente. Os primers incluíam os sítios de restrição e o sítio de ligação ribossomal, conforme descrito acima. Os fragmentos de DNA resultantes foram integrados separadamente no vetor pEKEx2 via restrição e religação de SbfI e BamHI, conforme descrito acima, para gerar os plasmídeos pEKEx2- aroK e pEKEx2-aroL, e a clonagem correta foi verificada por sequenciamento. A cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 (Tabela 2) foi transformada com os plasmídeos resultantes (Tabela 3) e as cepas resultantes C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-aroL e C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-aroK (Tabela 2) foram caracterizadas em relação às suas propriedades como produtoras de oAB, conforme descrito acima, com suplementação de canamicina a 25 mg/l e IPTG 0,1 mM ao meio (Tabela 4). Na cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-aroL não foi detectável acúmulo significativo de chiquimato e 3- desidrochiquimato por análise dos sobrenadantes de cultura por HPLC-DAD.[177] To prevent an accumulation of intermediates in the common aromatic amino acid biosynthetic pathway of C. glutamicum strains, the aroK gene (encoding shikimate kinase; Cgl1622; SEQ ID NO: 94) from C. glutamicum and the aroL gene (encoding shikimate kinase; CP000948; SEQ ID NO: 93) from E. coli were investigated. The aroK and aroL genes were amplified separately by PCR, using primers Ex-aroK-1 and Ex-aroK-2 (Table 3, SEQ ID NO: 101-102) and Ex-aroL-1 and Ex-aroL-2 (Table 3, SEQ ID NO: 99-100), respectively. The primers included the restriction sites and the ribosomal binding site as described above. The resulting DNA fragments were separately integrated into the pEKEx2 vector via SbfI and BamHI restriction and religation, as described above, to generate plasmids pEKEx2-aroK and pEKEx2-aroL, and correct cloning was verified by sequencing. The C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 strain (Table 2) was transformed with the resulting plasmids (Table 3) and the resulting C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-aroL and C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-aroK strains (Table 2) were characterized in relation to their properties as a producer s of oAB as described above with 25 mg/l kanamycin supplementation and 0.1 mM IPTG in medium (Table 4). In the C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pEKEx2-aroL strain, no significant accumulation of shikimate and 3-dehydroshikimate was detected by analysis of culture supernatants by HPLC-DAD.

Engenharia do gene glnA em cepas de C. glutamicumEngineering of the glnA gene in C. glutamicum strains

[178] Para analisar o impacto da atividade da L- glutamina sintetase (GlnA; Cgl2214, SEQ ID NO: 95) na produção de oAB por cepas de C. glutamicum, o gene da L- glutamina sintetase, glnA, foi expresso em cepas de C. glutamicum. O gene glnA foi amplificado por PCR utilizando os primers Ex-glnA-1 e Ex-glnA-2 (Tabela 3, SEQ ID NO: 9798) que incluíam os sítios de restrição e sítio de ligação ribossomal, conforme descrito acima. O fragmento de DNA resultante foi clonado no vetor pCRB210 via restrição e religação de NcoI, conforme descrito acima, e a clonagem correta foi verificada por sequenciamento. A cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 foi transformada com o plasmídeo resultante (Tabela 3) e a cepa resultante C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pCRB-glnA TTabela 2) foi caracterizada em relação às suas propriedades como uma produtora de oAB, conforme descrito acima, com suplementação de canamicina a 25 mg/l e IPTG 0,1 mM ao meio (Tabela 4). Como controle, a cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD foi transformada com o vetor de controle vazio pCRB210 (Tabela 1) e a cepa resultante C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pCRB210 TTabela 2) foi caracterizada em relação às suas propriedades como uma produtora de oAB, conforme descrito acima, com suplementação de canamicina a 25 mg/l e IPTG 0,1 mM ao meio (Tabela 4). Embora o crescimento da cepa tenha sido reduzido, não pode ser observado um efeito benéfico sobre o acúmulo de antranilato da C. glutamicum ΔtrpD::trpD5. Não se pode excluir que o aumento da atividade do GlnA irá aumentar o acúmulo de antranilato em uma cepa produtora de oAB mais avançada, como foi observado em E. coli (Sun et al., Appl Environ Microbiol, 2013, 4024-4030).[178] To analyze the impact of L-glutamine synthetase (GlnA; Cgl2214, SEQ ID NO: 95) activity on oAB production by C. glutamicum strains, the L-glutamine synthetase gene, glnA, was expressed in C. glutamicum strains. The glnA gene was amplified by PCR using primers Ex-glnA-1 and Ex-glnA-2 (Table 3, SEQ ID NO: 9798) which included the restriction sites and ribosomal binding site as described above. The resulting DNA fragment was cloned into the pCRB210 vector via NcoI restriction and religation as described above, and correct cloning was verified by sequencing. CEPA C. glutamicum ΔTRPD :: TRPD5 was transformed with the resulting plasmid (Table 3) and the resulting strain C. glutamicum ΔTRPD :: TRPD5/PCRB-GLNA TTABELA 2) was characterized in relation to its properties as an OAB producer, as described above, with Canamicin supplementation at 25 mg/L and IPTG 0.1 mm in half (Table 4). As a control, the C. glutamicum strain ΔtrpD::trpD was transformed with the empty control vector pCRB210 (Table 1) and the resulting C. glutamicum strain ΔtrpD::trpD5/pCRB210 (Table 2) was characterized in relation to its properties as an oAB producer, as described above, with kanamycin supplementation at 25 mg/l and IPTG 0.1 mM in the medium ( Table 4). Although strain growth was reduced, no beneficial effect on C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 anthranilate accumulation could be observed. It cannot be excluded that increased GlnA activity will increase anthranilate accumulation in a more advanced oAB-producing strain, as has been observed in E. coli (Sun et al., Appl Environ Microbiol, 2013, 4024-4030).

Engenharia do metabolismo central de cepas de C. glutamicumEngineering of the central metabolism of C. glutamicum strains Engenharia do gene pyk em cepas de C. glutamicumEngineering of the pyk gene in C. glutamicum strains

[179] A piruvato quinase (Pyk) consome fosfoenolpiruvato pela produção de piruvato e ATP. Foi investigado o efeito de uma supressão in-frame do gene pyk (SEQ ID NO: 23) em cepas de C. glutamicum. A cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δpyk (Tabela 2) foi criada por supressão in-frame do gene pyk (que codifica a piruvato quinase; Cgl2089) utilizando o vetor do tipo ponte E. coliC. glutamicum pK19mobsacB, conforme descrito acima. O plasmídeo resultante pSB082 (Tabela 1) foi aplicado para supressão in-frame do gene pyk a partir do genoma de C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 e introduzido in-frame no genoma de uma sequência missense estranha de 24 pb (sequência resultante no locus do pyk: SEQ ID NO: 24). Os mutantes corretos foram isolados conforme descrito acima e a supressão do gene correto comprovada por PCR. Isto produziu a cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δpyk, que foi caracterizada em relação às suas propriedades como uma cepa produtora de oAB, conforme descrito acima (Tabela 4).[179] Pyruvate kinase (Pyk) consumes phosphoenolpyruvate for the production of pyruvate and ATP. The effect of an in-frame deletion of the pyk gene (SEQ ID NO: 23) in C. glutamicum strains was investigated. The C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δpyk strain (Table 2) was created by in-frame deletion of the pyk gene (which encodes pyruvate kinase; Cgl2089) using the E. coliC bridge-like vector. glutamicum pK19mobsacB as described above. The resulting plasmid pSB082 (Table 1) was applied for in-frame deletion of the pyk gene from the genome of C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 and introduced in-frame into the genome a 24 bp foreign missense sequence (resulting sequence at the pyk locus: SEQ ID NO: 24). The correct mutants were isolated as described above and the correct gene deletion verified by PCR. This produced the C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δpyk strain, which was characterized with respect to its properties as an oAB-producing strain, as described above (Table 4).

Engenharia do gene gpi em cepas de C. glutamicumgpi gene engineering in C. glutamicum strains

[180] De modo a direcionar o fluxo de carbono para a via das pentoses fosfato, foi investigado o efeito de uma supressão in-frame do gene que codifica a glicose-6-fosfato isomerase (Gpi) (SEQ ID NO: 27) em cepas de C. glutamicum. A cepa de C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δpyk (Tabela 2) foi criada por supressão in-frame do gene gpi (que codifica a glicose-6-fosfato isomerase; Cgl0851) utilizando o vetor do tipo ponte E. coli-C. glutamicum pK19mobsacB, conforme descrito acima. O plasmídeo resultante pSB064 (Tabela 1) foi aplicado para supressão in-frame do gene gpi a partir do genoma de C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 e introduzido in-frame no genoma de uma sequência missense estranha de 24 pb (sequência resultante no locus do gpi: SEQ ID NO: 28). Os mutantes corretos foram isolados conforme descrito acima e a supressão do gene correto comprovada por PCR. Isto produziu a cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δgpi, que foi caracterizada em relação às suas propriedades como uma cepa produtora de oAB, conforme descrito acima (Tabela 4).[180] In order to direct carbon flux into the pentose phosphate pathway, the effect of an in-frame deletion of the gene encoding glucose-6-phosphate isomerase (Gpi) (SEQ ID NO: 27) in C. glutamicum strains was investigated. The C. glutamicum strain ΔtrpD::trpD5Δpyk (Table 2) was created by in-frame deletion of the gpi gene (which encodes glucose-6-phosphate isomerase; Cgl0851) using the E. coli-C. glutamicum pK19mobsacB as described above. The resulting plasmid pSB064 (Table 1) was applied for in-frame deletion of the gpi gene from the genome of C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 and introduced in-frame into the genome a 24 bp foreign missense sequence (resulting sequence at the gpi locus: SEQ ID NO: 28). The correct mutants were isolated as described above and the correct gene deletion verified by PCR. This produced the C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δgpi strain, which was characterized with respect to its properties as an oAB-producing strain, as described above (Table 4).

Engenharia do gene pepco em cepas de C. glutamicumEngineering of the pepco gene in C. glutamicum strains

[181] A fosfoenolpiruvato carboxilase (Pepco) consome PEP, transformando-o em oxaloacetato. De modo a acessar um conjunto PEP ampliado, foi investigada uma supressão in-frame do gene que codifica a fosfoenolpiruvato carboxilase (SEQ ID NO: 21) em cepas de C. glutamicum. A cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δpepco (Tabela 2) foi criada por supressão in-frame do gene pepco (que codifica a fosfoenolpiruvato dcarboxilase; Cgl1585) utilizando o vetor do tipo ponte E. coli-C. glutamicum pK19mobsacB, conforme descrito acima. O plasmídeo resultante pSB061 (Tabela 1) foi aplicado para supressão in-frame do gene pepco a partir do genoma de C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 e introduzido in-frame no genoma de uma sequência missense estranha de 24 pb (sequência resultante no locus do pepco: SEQ ID NO: 22). Os mutantes corretos foram isolados conforme descrito acima (com a suplementação adicional de 1 % de acetato às placas de agar com meio BHI) e a supressão do gene correto comprovada por PCR. Isto produziu a cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δpepco, que foi caracterizada em relação às suas propriedades como uma cepa produtora de oAB, conforme descrito acima (Tabela 4).[181] Phosphoenolpyruvate carboxylase (Pepco) consumes PEP, turning it into oxaloacetate. In order to access an extended PEP pool, an in-frame deletion of the gene encoding phosphoenolpyruvate carboxylase (SEQ ID NO: 21) in C. glutamicum strains was investigated. The C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δpepco strain (Table 2) was created by in-frame deletion of the pepco gene (which encodes phosphoenolpyruvate dcarboxylase; Cgl1585) using the E. coli-C. glutamicum pK19mobsacB as described above. The resulting plasmid pSB061 (Table 1) was applied for in-frame deletion of the pepco gene from the genome of C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 and introduced in-frame into the genome a 24 bp foreign missense sequence (resulting sequence at the pepco locus: SEQ ID NO: 22). The correct mutants were isolated as described above (with the additional supplementation of 1% acetate to the agar plates with BHI medium) and the correct gene deletion verified by PCR. This produced the C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δpepco strain, which was characterized for its properties as an oAB-producing strain as described above (Table 4).

Engenharia dos genes ptsG e hpr em cepas de C. glutamicumEngineering of ptsG and hpr genes in C. glutamicum strains

[182] A absorção de glicose e frutose por C. glutamicum é utilizada, principalmente, pelo sistema da fosfotransferase (PTS). Este complexo multienzimático realiza uma translocação de glicose via uma cascata de fosforilação mediada por fosfoenolpiruvato com fosforilação concomitante da glicose em glicose-6-fosfato, através da membrana citoplasmática (Siebold et al., 2001). O sistema consiste em dois componentes solúveis, enzima I e proteína rica em histidina (Hpr) e um complexo enzimático ligado/associado à membrana (Tanaka et al., 2008). As cepas C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δhpr e C. glutamicum ΔtrpD::trpD5ΔptsG (Tabela 2) foram criadas por supressão inframe do gene hpr (que codifica a proteína rica em histidina; Cgl1937, SEQ ID NO: 17) e o gene ptsG (que codifica a unidade G do sistema fosfotransferase; Cgl1360, SEQ ID NO: 19), respectivamente, utilizando o vetor do tipo ponte E. coliC. glutamicum pK19mobsacB, conforme descrito acima. Os plasmídeos resultantes pSB060 e pSB079 (Tabela 1) foram aplicados para supressão in-frame do gene hpr e do gene ptsG, respectivamente, a partir do genoma de C. glutamicum ΔtrpD::trpD5, e introduzidos in-frame no genoma de uma sequência missense estranha de 24 pb (sequência resultante no locus de hpr/ptsG: SEQ ID NO: 18; locus de ptsG: 20). Os mutantes corretos foram isolados conforme descrito acima (com a suplementação adicional de 5 g/l de ribose às placas de agar com meio BHI) e a supressão do gene correto comprovada por PCR. Isto produziu a cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δhpr e a cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5ΔptsG, que foram caracterizadas em relação às suas propriedades como cepas produtoras de oAB, conforme descrito acima (Tabela 4). Ambas as cepas não apresentaram crescimento significativo nas condições de fermentação padrão, conforme descrito acima, e como resultado não acumularam oAB.[182] Glucose and fructose uptake by C. glutamicum is primarily utilized by the phosphotransferase (PTS) system. This multienzyme complex translocates glucose via a phosphoenolpyruvate-mediated phosphorylation cascade with concomitant phosphorylation of glucose to glucose-6-phosphate across the cytoplasmic membrane (Siebold et al., 2001). The system consists of two soluble components, enzyme I and histidine-rich protein (Hpr) and a membrane-bound/associated enzyme complex (Tanaka et al., 2008). C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δhpr and C. glutamicum ΔtrpD::trpD5ΔptsG strains (Table 2) were created by inframe deletion of the hpr gene (which encodes the histidine-rich protein; Cgl1937, SEQ ID NO: 17) and the ptsG gene (which encodes the G unit of the phosphotransferase system; Cgl1360, SEQ ID NO: 19), respectively, using the E. coliC bridge-type vector. glutamicum pK19mobsacB as described above. The resulting plasmids pSB060 and pSB079 (Table 1) were applied for in-frame deletion of the hpr gene and the ptsG gene, respectively, from the genome of C. glutamicum ΔtrpD::trpD5, and introduced in-frame into the genome of a 24 bp foreign missense sequence (resulting sequence at the hpr/ptsG locus: SEQ ID NO: 18; pt locus sG: 20). The correct mutants were isolated as described above (with the additional supplementation of 5 g/l of ribose to the agar plates with BHI medium) and the correct gene deletion verified by PCR. This produced the C. glutamicum strain ΔtrpD::trpD5Δhpr and the C. glutamicum strain ΔtrpD::trpD5ΔptsG, which were characterized with respect to their properties as oAB-producing strains, as described above (Table 4). Both strains did not show significant growth under standard fermentation conditions, as described above, and as a result did not accumulate oAB.

Engenharia do gene ppk em cepas de C. glutamicumEngineering of the ppk gene in C. glutamicum strains

[183] A fosfoenolpiruvato carboxiquinase (Ppk) pode, como parte da via do glioxilato, reciclar oxaloacetato em PEP. De modo a acessar um conjunto PEP ampliado, foi investigada uma expressão baseada em plasmídeo do gene que codifica a fosfoenolpiruvato carboxiquinase (Cgl2862; SEQ ID NO: 36) em cepas de C. glutamicum. O gene ppk foi sintetizado por Eurofins MWG Operon GmbH e clonado no vetor pEKEx2 via restrição e religação de SbfI e BamHI, conforme descrito acima, resultando no plasmídeo pSB072 (Tabela 1) e a clonagem correta foi verificada por sequenciamento. A cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB072 (Tabela 2), foi criada por transformação da cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 com o plasmídeo pSB072, conforme descrito acima. Os mutantes corretos foram isolados conforme descrito acima e a transformação bem-sucedida com o gene alvo comprovada por PCR. Isto produziu a cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB072, que foi caracterizada em relação às suas propriedades como uma cepa produtora de oAB, conforme descrito acima (Tabela 4).[183] Phosphoenolpyruvate carboxykinase (Ppk) can, as part of the glyoxylate pathway, recycle oxaloacetate to PEP. In order to access an extended PEP pool, a plasmid-based expression of the gene encoding phosphoenolpyruvate carboxykinase (Cgl2862; SEQ ID NO: 36) in C. glutamicum strains was investigated. The ppk gene was synthesized by Eurofins MWG Operon GmbH and cloned into the pEKEx2 vector via restriction and religation of SbfI and BamHI, as described above, resulting in plasmid pSB072 (Table 1) and correct cloning was verified by sequencing. The C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB072 strain (Table 2) was created by transforming the C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 strain with plasmid pSB072 as described above. Correct mutants were isolated as described above and successful transformation with the target gene was verified by PCR. This produced the C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB072 strain, which was characterized with respect to its properties as an oAB-producing strain, as described above (Table 4).

Engenharia do gene pps em cepas de C. glutamicumPps gene engineering in C. glutamicum strains

[184] A catálise da fosfoenolpiruvato sintase (Pps), como parte da gluconeogênese, a formação de PEP pela reciclagem de piruvato e consumo de ATP em AMP. De modo a acessar um conjunto PEP ampliado, foi investigada uma expressão baseada em plasmídeo do gene que codifica a fosfoenolpiruvato carboxiquinase sintase juntamente com o gene que codifica o sítio de ligação da PEP sintase (Cgl0551 and Cgl0552; SEQ ID NO: 33-35) em cepas de C. glutamicum. Os genes pps foram sintetizados conjuntamente por Eurofins MWG Operon GmbH e clonados no vetor pEKEx2 via restrição e religação de SbfI e BamHI, conforme descrito acima, resultando no plasmídeo pSB073 e a clonagem correta foi verificada por sequenciamento. A cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB073 (Tabela 2), foi criada por transformação da cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 com o plasmídeo pSB073, conforme descrito acima. Os mutantes corretos foram isolados conforme descrito acima e a transformação bem-sucedida com o gene alvo comprovada por PCR. Isto produziu a cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB073, que foi caracterizada em relação às suas propriedades como uma cepa produtora de oAB, conforme descrito acima (Tabela 4).[184] The catalysis of phosphoenolpyruvate synthase (Pps), as part of gluconeogenesis, the formation of PEP by recycling of pyruvate and consumption of ATP in AMP. In order to access an extended PEP pool, a plasmid-based expression of the gene encoding phosphoenolpyruvate carboxykinase synthase together with the gene encoding the PEP synthase binding site (Cgl0551 and Cgl0552; SEQ ID NO: 33-35) in C. glutamicum strains was investigated. The pps genes were jointly synthesized by Eurofins MWG Operon GmbH and cloned into the pEKEx2 vector via restriction and religation of SbfI and BamHI, as described above, resulting in plasmid pSB073 and correct cloning was verified by sequencing. The C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB073 strain (Table 2) was created by transforming the C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 strain with plasmid pSB073 as described above. Correct mutants were isolated as described above and successful transformation with the target gene was verified by PCR. This produced the C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB073 strain, which was characterized for its properties as an oAB-producing strain, as described above (Table 4).

Engenharia do zwf1 juntamente com o gene opcA em cepas de C. glutamicumEngineering zwf1 together with the opcA gene in C. glutamicum strains

[185] Em Zymomonas mobilis e E. coli, a produção aumentada da enzima que catalisa a primeira reação da via da pentose fosfato (PPP) (formação de ribulose-5-fosfato a partir de glicose-6-fosfato pela glicose-6-fosfato desidrogenase (Zwf1 e OpcA)) foi relatada como resultando em um aumento do fluxo de carbono para a PPP e, como resultado, um aumento do conjunto eritrose-4-fosfato (E4P). De modo a acessar um conjunto E4P ampliado, foi investigada uma expressão baseada em plasmídeo do gene que codifica a glicose-6-fosfato desidrogenase (zwf1 (Cgl1576) e opcA (Cgl1577; SEQ ID NO: 37-39) em cepas de C. glutamicum. Os genes foram sintetizados conjuntamente por Eurofins MWG Operon GmbH e clonados no vetor pEKEx2 via restrição e religação de SbfI e BamHI, conforme descrito acima, resultando no plasmídeo pSB078 (Tabela 1) e a clonagem correta foi verificada por sequenciamento. A cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB078 (Tabela 2), foi criada por transformação da cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 com o plasmídeo pSB078, conforme descrito acima. Os mutantes corretos foram isolados conforme descrito acima e a transformação bem-sucedida com o gene alvo comprovada por PCR. Isto produziu a cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB078, que foi caracterizada em relação às suas propriedades como uma cepa produtora de oAB, conforme descrito acima (Tabela 4) .[185] In Zymomonas mobilis and E. coli, increased production of the enzyme that catalyzes the first reaction of the pentose phosphate (PPP) pathway (formation of ribulose-5-phosphate from glucose-6-phosphate by glucose-6-phosphate dehydrogenase (Zwf1 and OpcA)) has been reported to result in increased carbon flux to PPP and, as a result, an increase in erythrose-4-phosphate (E4P) pool. In order to access an extended E4P pool, a plasmid-based expression of the gene encoding glucose-6-phosphate dehydrogenase (zwf1 (Cgl1576) and opcA (Cgl1577; SEQ ID NO: 37-39)) in C. glutamicum strains was investigated. The genes were synthesized together by Eurofins MWG Operon GmbH and cloned into the pEKEx2 vector via restriction and religation of SbfI and BamHI as described above, resulting in plasmid pSB078 (Table 1) and correct cloning was verified by sequencing. described above and successful transformation with the target gene proved by PCR.This produced the C. glutamicum strain ΔtrpD::trpD5/pSB078, which was characterized with respect to its properties as an oAB-producing strain, as described above (Table 4).

Engenharia do gene tal e tkt em cepas de C. glutamicumTal and tkt gene engineering in C. glutamicum strains

[186] Um fluxo de carbono reforçado através de PPP e um conjunto E4P ampliado foram descritos pela expressão aumentada de transcetolase e transaldolase em E. coli. Os genes que codificam a transcetolase (Tkt) e a transaldose (Tal) de E. coli (tktEC (ECDH10B_3110), e talEC (ECDH10B_2629); SEQ ID NO: 41 e 43), bem como os genes equivalentes de C. glutamicum (tktCG (Cgl1574) e talCG (Cgl1575); SEQ ID NO: 40 e 42) foram expressos com base em plasmídeo em cepas de C. glutamicum. As quatro sequências foram sintetizadas por Eurofins MWG Operon GmbH e integradas separadamente no vetor do tipo ponte pEKEx2 via restrição e religação de SbfI e BamHI, conforme descrito acima, resultando nos plasmídeos pSB074-pSB077 (Tabela 1), e a clonagem correta foi verificada por sequenciamento. A cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB074 - pSB077 (Tabela 2), foi criada por transformação da cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 com cada um dos plasmídeos, conforme descrito acima. Os mutantes corretos foram isolados conforme descrito acima e a transformação bem-sucedida com o gene alvo comprovada por PCR. Isto produziu as cepas C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB074 - pSB077, que foram caracterizadas em relação às suas propriedades como cepas produtoras de oAB, conforme descrito acima (Tabela 4).[186] Enhanced carbon flux through PPP and an enhanced E4P pool have been described by increased expression of transketolase and transaldolase in E. coli. The genes encoding transketolase (Tkt) and transaldose (Tal) from E. coli (tktEC (ECDH10B_3110), and talEC (ECDH10B_2629); SEQ ID NO: 41 and 43), as well as the equivalent genes from C. glutamicum (tktCG (Cgl1574) and talCG (Cgl1575); SEQ ID NO: 40 and 42) were expressed on a plasmid basis in C. glutamicum strains. The four sequences were synthesized by Eurofins MWG Operon GmbH and separately integrated into the pEKEx2 bridge vector via restriction and religation of SbfI and BamHI, as described above, resulting in plasmids pSB074-pSB077 (Table 1), and correct cloning was verified by sequencing. The C. glutamicum strain ΔtrpD::trpD5/pSB074 - pSB077 (Table 2), was created by transforming the C. glutamicum strain ΔtrpD::trpD5 with each of the plasmids, as described above. Correct mutants were isolated as described above and successful transformation with the target gene was verified by PCR. This produced C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB074 - pSB077 strains, which were characterized with respect to their properties as oAB-producing strains, as described above (Table 4).

[187] Para permitir a investigação do efeito da expressão combinada da transcetolase e transaldoase em cepas de C. glutamicum, as sequências de DNA que codificam estas proteínas foram fundidas no vetor pEKEx2. A sequência de talCG foi fundida ao pSB075 para gerar pSB085 (Tabela 1) e o gene talEC foi fundido com o plasmídeo pSB077 para gerar pSB086 (Tabela 1), ambos via restrição e religação de SbfI e BamHI, conforme descrito acima, e a clonagem correta foi verificada por sequenciamento. A cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 foi transformada com cada um dos plasmídeos resultantes e as cepas resultantes C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB085 e C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB086 (Tabela 2) foram caracterizadas em relação às suas propriedades como cepas produtoras de oAB, conforme descrito acima, com suplementação de canamicina a 25 mg/l e IPTG 0,1 mM ao meio (Tabela 4).[187] To allow investigation of the effect of combined transketolase and transaldoase expression in C. glutamicum strains, the DNA sequences encoding these proteins were fused into the pEKEx2 vector. The talCG sequence was fused to pSB075 to generate pSB085 (Table 1) and the talEC gene was fused to plasmid pSB077 to generate pSB086 (Table 1), both via restriction and religation of SbfI and BamHI, as described above, and correct cloning was verified by sequencing. The C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 strain was transformed with each of the resulting plasmids and the resulting C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB085 and C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB086 strains (Table 2) were characterized with respect to their properties as oAB-producing strains, as described above, with kanamycin supplementation at 2 5 mg/l and 0.1 mM IPTG in medium (Table 4).

Engenharia dos genes galP, iolT2 e ppgk em cepas de C. glutamicumEngineering of galP, iolT2 and ppgk genes in C. glutamicum strains

[188] De modo a restaurar a absorção eficiente de glicose em cepas de C. glutamicum deficientes em Pts, foi investigada a expressão do gene que codifica a galactopermease (galP, Cgl2409; SEQ ID NO: 30) em combinação com um gene que codifica uma polifosfoglicoquinase (uma enzima de fosforilação da glicose) (ppgk (Cg1910; SEQ ID NO: 32) em cepas de C. glutamicum. Além disso, foi investigado o gene que codifica da inositolpermease T2 (iolT2, Cgl3058; SEQ ID NO: 31) a unidade T2 (da inositolpermease) em combinação com um gene que codifica a polifosfoglicoquinase (ppgk (Cg1910; SEQ ID NO: 32) em cepas de C. glutamicum. Os quatro genes foram sintetizados por Eurofins MWG Operon GmbH e cada um integrado no vetor pEKEx2 via restrição e religação de SbfI e BamHI, conforme descrito acima, resultando nos plasmídeos pSB068, pSB070 e pSB071 (Tabela 1) e a integração correta foi verificada por sequenciamento. A sequência do ppgk foi fundida com as sequências de galP e iolT2, respectivamente, no vetor pEKEx2. A sequência de galP foi fundida ao pSB071 para gerar pSB083 (Tabela 1) e o gene iolT2 foi fundido com o plasmídeo pSB071 para gerar pSB084 (Tabela 1), ambos via restrição e religação de SbfI e BamHI, conforme descrito acima, e a clonagem correta foi verificada por sequenciamento. As cepas C. glutamicum ΔtrpD::trpD5ΔptsG e C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δhpr (Tabela 2) foram, cada uma, transformadas com os plasmídeos pSB083 e pSB084, respectivamente, e as cepas resultantes C. glutamicum ΔtrpD::trpD5ΔptsG/pSB083, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5ΔptsG/pSB084, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δhpr/pSB083, and C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δhpr/pSB084 (Tabela 2) foram caracterizadas em relação às suas propriedades como cepas produtoras de oAB, conforme descrito acima, com suplementação de canamicina a 25 mg/l e IPTG 0,1 mM ao meio (Tabela 4). A cepa ΔtrpD::trpD5Δhpr/pSB083 não apresentou crescimento significativo nas condições de fermentação padrão, conforme descrito acima e, como resultado, não acumulou oAB.[188] In order to restore efficient glucose uptake in Pts-deficient strains of C. glutamicum, expression of the gene encoding galactopermease (galP, Cgl2409; SEQ ID NO: 30) in combination with a gene encoding a polyphosphoglycokinase (a glucose phosphorylating enzyme) (ppgk (Cg1910; SEQ ID NO: 32) in strains of C. glutamicum. In addition, the gene encoding inositolpermease T2 (iolT2, Cgl3058; SEQ ID NO: 31) and the T2 unit (inositolpermease) were investigated in combination with a gene encoding polyphosphoglycokinase (ppgk (Cg1910; SEQ ID NO: 32) in C. glutamicum strains. The four genes were synthesized by Eurofins MWG Operon GmbH and each integrated into the pEKEx2 vector via restriction and religation of SbfI and BamHI as described above, resulting in plasmids pSB068, pSB070 and pSB071 (Table 1) and correct integration was verified by sequencing.The ppgk sequence was fused with the galP and iolT2 sequences, respectively, in the pEKEx2 vector. The galP sequence was fused to pSB071 to generate pSB083 (Table 1) and the iolT2 gene was fused to plasmid pSB071 to generate pSB084 (Table 1), both via restriction and religation of SbfI and BamHI as described above, and correct cloning was verified by sequencing. C. glutamicum ΔtrpD::trpD5ΔptsG and C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δhpr strains (Table 2) were each transformed with plasmids pSB083 and pSB084, respectively, and the resulting C. glutamicum ΔtrpD::trpD5ΔptsG/pSB083, C. glutamicum strains ΔtrpD::trpD5ΔptsG/pSB084, C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δhpr/pSB083, and C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δhpr/pSB084 (Table 2) were characterized with respect to their properties as oAB-producing strains, as described above, with kanamycin supplementation at 25 mg/l and IPTG 0.1 mM in medium (Table 4). The ΔtrpD::trpD5Δhpr/pSB083 strain did not show significant growth under the standard fermentation conditions as described above and, as a result, did not accumulate oAB.

Engenharia da exportação de oAB a partir de cepas de C. glutamicumEngineering oAB export from C. glutamicum strains

[189] Com o aumento da taxa de produção de oAB, a exportação do produto a partir de células produtoras pode, facilmente, se tornar uma etapa limitante da produção. Além disso, o acúmulo intracelular de oAB pode, muito provavelmente, ter um efeito tóxico significativo sobre as células. Até o momento não foi descrito nenhum exportador de oAB. Recentemente, uma chiquimato permease (QsuA), pertencente à família dos principais sistemas facilitadores, foi descrita por Kubota et al., a qual facilita a importação de chiquimato e quinato (Kubota et al., Molecular Microbiol, 2014, 92(2), 356) em C. glutamicum. Para testar o efeito da chiquimato permease em concentrações intra e extracelulares de oAB em cepas de C. glutamicum, o gene relacionado (qsuA, Cgl0492; SEQ ID NO: 96) foi sintetizado por Eurofins MWG Operon GmbH e integrado no vetor pEKEx2 via restrição e religação de SbfI e BamHI, conforme descrito acima, resultando no plasmídeo pSB096 (Tabela 1), e a clonagem correta foi verificada por sequenciamento. A cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB096 (Tabela 2), foi criada por transformação da cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 com o plasmídeo pSB096, conforme descrito acima. Os mutantes corretos foram isolados conforme descrito acima e a transformação bem-sucedida com o gene alvo comprovada por PCR. Isto produziu a cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB096, que foi caracterizada em relação às suas propriedades como uma cepa produtora de oAB, conforme descrito acima (Tabela 4).[189] As the production rate of oAB increases, the export of the product from producing cells can easily become a limiting step in production. Furthermore, the intracellular accumulation of oAB may very likely have a significant toxic effect on cells. So far, no oAB exporter has been described. Recently, a shikimate permease (QsuA), belonging to the family of major facilitator systems, was described by Kubota et al., which facilitates the import of shikimate and quinate (Kubota et al., Molecular Microbiol, 2014, 92(2), 356) in C. glutamicum. To test the effect of shikimate permease on intra- and extracellular concentrations of oAB in C. glutamicum strains, the related gene (qsuA, Cgl0492; SEQ ID NO: 96) was synthesized by Eurofins MWG Operon GmbH and integrated into the pEKEx2 vector via restriction and religation of SbfI and BamHI, as described above, resulting in plasmid pSB096 (Table 1), and correct cloning was performed. verified by sequencing. The C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB096 strain (Table 2) was created by transforming the C. glutamicum ΔtrpD::trpD5 strain with plasmid pSB096 as described above. Correct mutants were isolated as described above and successful transformation with the target gene was verified by PCR. This produced the C. glutamicum ΔtrpD::trpD5/pSB096 strain, which was characterized with respect to its properties as an oAB-producing strain, as described above (Table 4).

Exemplo 4 - Produção de o-aminobenzoato com P. putidaExample 4 - Production of o-aminobenzoate with P. putida

[190] Foram desenvolvidas cepas derivadas de Pseudomonas putida KT2440 que produzem oAB. Para conseguir um acúmulo de oAB por cepas de P. putida, os genes trpDC (PP_0421 e PP_0422; SEQ ID NO: 63), que codificam a antranilato fosforribosil transferase e indol-3-glicerol fosfato sintase, foram escolhidos para serem rompidos em Pseudomonas putida KT2440. A construção do mutante de supressão P. putida ΔtrpDC, com base no plasmídeo knockout pEMG-del-trpDC (Tabela 1), foi abordada pelo método descrito por Martinez-Garcia et al. (Martinez-Garcia et al., Environ Microbiol 2011, 13 (10), 2702) utilizando o vetor pEMG. Esta abordagem resulta na remoção das sequências genéticas (gene de interesse, GOI) sem cicatrizes ou marcadores de clonagem residuais. O conceito do método é apresentado na Figura 27. Na etapa A - B, o vetor knockout pEMG projetado, contendo os flancos de ruptura TS1 e TS2, um marcador de canamicina e os sítios I-SceI, é integrado no genoma de P. putida. Na etapa C a quebra da fita dupla é induzida pela transformação de um segundo plasmídeo (PSW-2) contendo os genes meganuclease I-SceI. A ruptura é reparada in vivo, por recombinação homóloga da região do TS1 ou do TS2, resultando tanto em P. putida do tipo selvagem como em P. putida ΔtrpDC (etapa D). A etapa E mostra a classificação por PCR, que é necessária para distinguir e isolar as diferentes cepas. Os flancos de supressão foram escolhidos de tal forma que o quadro de leitura aberta dos genes é removido, porém mantendo os genes vizinhos intactos (Figura 28). Esta estratégia pode levar a uma maior estabilidade da cepa em condições de cultura contínua de longo prazo. Os flancos de ruptura TS1 e TS2 de 800 pb foram amplificados utilizando uma DNA polimerase Phusion®-High Fidelity (New England Biolabs). Foi realizada uma Phusion PCR de acordo com o manual do fabricante (25 ciclos, 61,8 °C (TS1), 70,2 °C (TS2) 1:30 minutos). O fragmento de PCR de TS1 foi digerido com BamHI e XhoI e o fragmento de PCR de TS2 foi digerido com XhoI e SbfI. O plasmídeo pEMG e o produto de TS1-TS2 fundido por PCR foram digeridos com BamHI e SbfI. Todas as misturas de restrição foram purificadas utilizando um kit de purificação de produto de PCR High Pure PCR Product Purification Kit (Roche). A ligação de pEMG-Del-trpDC, utilizando os flancos individuais TS1 e TS2, foi realizada com T4 DNA ligase (Thermo Fisher Scientific), de acordo com as instruções do fabricante. A mistura de ligação foi transformada quimicamente na cepa competente E. coli DH5α Àpir. Os plasmídeos positivos da mistura de ligação de três pontos, consistindo nos dois flancos individuais e o vetor pEMG digerido foram identificados por análise de restrição e verificados por sequenciamento, o que confirmou a construção bem-sucedida de pEMG-Del-trpDC (Tabela 1). O vetor de knockout pEMG-Del- trpDC foi integrado no genoma de P. putida (Figura 27, etapa A-B) por meio de cruzamento tri-parental, utilizando a cepa aceitadora P. putida, a cepa doadora E. coli DH5α Àpir/pEMG- Del-trpDC e uma cepa auxiliar E. coli HB101 pRK2013 (Martinez-Garcia et al, Environ Microbiol, 2011, 13 (10), 2702). P. putida /pEMG-Del-trpDC foi isolada da mistura de células utilizando placas de ágar cetrimida com 50 mg/l de canamicina e as colônias individuais foram ressemeadas em placas de LB-canamicina. A integração genômica do vetor de knockout foi confirmada em colônias individuais por PCR de colônias. Para introduzir a quebra da fita dupla no genoma (Figura 27, Etapa C), um segundo plasmídeo (PSW-2) contendo o gene meganuclease I-Scel, foi transformado na cepa recém construída. Portanto, foram obtidas células de P. putida /pEMG-Del-trpDC eletro-competentes de acordo com Choi et al. (Choi et al, J Microbiol Methods, 2005, 64(3), 391). A eletroporação foi realizada utilizando um eletroporador Biorad Gene Pulser Xcell (2,5 kV, 200 ohms, 25 μF) e a suspensão de células foi semeada em placas de LB-gentamicina (30 mgl) e placas de LB-canamicina-gentamicina (30 mg/l e 50 mg/l, respectivamente). Seguindo o protocolo do processo de knockout descrito por Martinez-Garcia et al., é necessária uma indução da I-Scel meganuclease. No entanto, esta etapa foi omitida devido à experiência prática sugerir uma expressão falha da I-SceI meganuclease. Para distinguir a cepa knockout P. putida ΔtrpDC desejada a partir das cepas P. putida e P. putida/pEMG-Del-trpDC, as colônias individuais foram riscadas em placas de LB e LB-canamicina. As colônias sensíveis à canamicina foram verificadas por PCR de colônias, conforme descrito acima. Além disso, as colônias sensíveis à canamicina foram verificadas para a auxotrofia para L-fenilalanina em placas de meio mínimo com glicose 20 mM, com e sem L-triptofano0,1 mM. As supressões de genes foram verificadas por análise por PCR e sequenciamento. A cepa P. putida ΔtrpDC resultante (Tabela 2) não foi capaz de crescer em meio mínimo sem suplementação de L-triptofano.[190] Pseudomonas putida KT2440-derived strains have been developed that produce oAB. To achieve an accumulation of oAB by P. putida strains, the trpDC genes (PP_0421 and PP_0422; SEQ ID NO: 63), which encode anthranilate phosphoribosyl transferase and indole-3-glycerol phosphate synthase, were chosen to be disrupted in Pseudomonas putida KT2440. The construction of the deletion mutant P. putida ΔtrpDC, based on the knockout plasmid pEMG-del-trpDC (Table 1), was approached by the method described by Martinez-Garcia et al. ( Martinez-Garcia et al., Environ Microbiol 2011, 13(10), 2702 ) using the pEMG vector. This approach results in the removal of the genetic sequences (gene of interest, GOI) without scarring or residual cloning markers. The concept of the method is shown in Figure 27. In step A - B, the engineered pEMG knockout vector, containing the TS1 and TS2 breakout flanks, a kanamycin marker and the I-SceI sites, is integrated into the genome of P. putida. In step C double strand breakage is induced by transformation of a second plasmid (PSW-2) containing the I-SceI meganuclease genes. The break is repaired in vivo by homologous recombination of the TS1 or TS2 region, resulting in both wild-type P. putida and P. putida ΔtrpDC (step D). Step E shows the PCR sorting, which is necessary to distinguish and isolate the different strains. The deletion flanks were chosen in such a way that the open reading frame of the genes is removed, but keeping the neighboring genes intact (Figure 28). This strategy can lead to greater strain stability under long-term continuous culture conditions. The 800 bp TS1 and TS2 breakout flanks were amplified using a Phusion®-High Fidelity DNA polymerase (New England Biolabs). A Phusion PCR was performed according to the manufacturer's manual (25 cycles, 61.8 °C (TS1), 70.2 °C (TS2) 1:30 minutes). The TS1 PCR fragment was digested with BamHI and XhoI and the TS2 PCR fragment was digested with XhoI and SbfI. Plasmid pEMG and the PCR-fused TS1-TS2 product were digested with BamHI and SbfI. All restriction mixes were purified using a High Pure PCR Product Purification Kit (Roche). Ligation of pEMG-Del-trpDC, using the TS1 and TS2 individual flanks, was performed with T4 DNA ligase (Thermo Fisher Scientific) according to the manufacturer's instructions. The ligation mixture was chemically transformed into the competent strain E. coli DH5α Àpir. Positive plasmids from the three-point ligation mix, consisting of the two individual flanks and the digested pEMG vector were identified by restriction analysis and verified by sequencing, which confirmed the successful construction of pEMG-Del-trpDC (Table 1). The knockout vector pEMG-Del-trpDC was integrated into the genome of P. putida (Figure 27, step A-B) by means of tri-parental crossing, using the acceptor strain P. putida, the donor strain E. coli DH5α Àpir/pEMG-Del-trpDC and an E. coli helper strain HB101 pRK2013 (Martinez-Garcia et al, Environ Microbiol, 201 1, 13(10), 2702). P. putida /pEMG-Del-trpDC was isolated from the cell mixture using 50 mg/l kanamycin cetrimide agar plates and individual colonies were reseeded onto LB-kanamycin plates. Genomic integration of the knockout vector was confirmed in individual colonies by colony PCR. To introduce the double-strand break into the genome (Figure 27, Step C), a second plasmid (PSW-2) containing the I-Scel meganuclease gene was transformed into the newly constructed strain. Therefore, electrocompetent P. putida /pEMG-Del-trpDC cells were obtained according to Choi et al. (Choi et al, J Microbiol Methods, 2005, 64(3), 391 ). Electroporation was performed using a Biorad Gene Pulser Xcell electroporator (2.5 kV, 200 ohms, 25 μF) and the cell suspension was seeded on LB-gentamicin plates (30 mgl) and LB-kanamycin-gentamicin plates (30 mg/l and 50 mg/l, respectively). Following the knockout process protocol described by Martinez-Garcia et al., an I-Scel meganuclease induction is required. However, this step was omitted due to practical experience suggesting faulty expression of I-SceI meganuclease. To distinguish the desired P. putida ΔtrpDC knockout strain from the P. putida and P. putida/pEMG-Del-trpDC strains, individual colonies were streaked onto LB and LB-kanamycin plates. Kanamycin sensitive colonies were checked by colony PCR as described above. In addition, kanamycin-sensitive colonies were checked for auxotrophy to L-phenylalanine on minimal medium plates with 20 mM glucose, with and without 0.1 mM L-tryptophan. Gene deletions were verified by PCR analysis and sequencing. The resulting P. putida ΔtrpDC strain (Table 2) was unable to grow on minimal medium without L-tryptophan supplementation.

[191] Além disso, o gene pheA (PP_1769, SEQ ID NO: 64), que codifica corismato mutase, foi rompido na cepa Pseudomonas putida ΔtrpDC. O gene pheA codifica a primeira etapa da biossíntese de L-fenilalanina e L-tirosina, que provavelmente compete com a produção de antranilato. A construção do mutante de supressão P. putida ΔtrpDCΔpheA, com base no plasmídeo knockout pEMG-Del-pheA, foi abordada pelo método descrito por Martinez-Garcia et al. (Martinez- Garcia et al., Environ Microbiol 2011, 13 (10), 2702) utilizando o vetor pEMG, conforme descrito acima. Flancos de supressão foram escolhidos de tal forma que o quadro de leitura aberta do gene é removido, enquanto os genes vizinhos são mantidos intactos (Figura 29). Esta estratégia pode levar a uma maior estabilidade da cepa em condições de cultura contínua de longo prazo. No caso de pheA isto significa que os oito nucleotídeos 5' do gene permaneceram, devido a uma sobreposição com o gene serC. Para construir os flancos de ruptura TS1 e TS2 de 800 pb foram utilizados os seguintes primers: JK038f, JK039r, JK040f e JK041r (Tabela 3, SEQ ID NO: 103-106). O fragmento de PCR de TS1 foi digerido com BamHI e XhoI e o fragmento de PCR de TS2 foi digerido com XhoI e SbfI. O plasmídeo pEMG e o produto TS1-TS2 fundido por PCR foram digeridos com BamHI e SbfI. Todas as misturas de restrição foram purificadas utilizando um kit purificação de produto de PCR High Pure PCR Product Purification Kit (Roche). A ligação de pEMG-Del-pheA, utilizando os flancos individuais TS1 e TS2, foi realizada com uma T4 DNA ligase (Thermo Fisher Scientific), de acordo com as instruções do fabricante. A mistura de ligação foi transformada quimicamente na cepa competente E. coli DH5α Àpir. Os plasmídeos positivos da mistura de ligação de três pontos, consistindo nos dois flancos individuais e o vetor pEMG digerido foram identificados por análise de restrição e verificados por sequenciamento, o que confirmou a construção bem-sucedida de pEMG-Del-pheA (Tabela 1). O vetor de knockout pEMG-Del-pheA foi integrado no genoma de P. putida ΔtrpDC (Figura 27, etapa A-B) por meio de cruzamento tri-parental, utilizando a cepa aceitadora P. putida ΔtrpDC, a cepa doadora E. coli DH5α Àpir/pEMG-Del-pheA e uma cepa auxiliar E. coli HB101 pRK2013 (Martinez-Garcia et al, Environ Microbiol, 2011, 13 (10), 2702). P. putida ΔtrpDC/pEMG-Del-pheA foi isolada da mistura de células utilizando placas de ágar cetrimida com 50 mg/l de canamicina e as colônias individuais foram ressemeadas em placas de LB-canamicina. A integração genômica do vetor de knockout foi confirmada em colônias individuais por PCR de colônias. Para introduzir a quebra da fita dupla no genoma (Figura 27, Etapa C), um segundo plasmídeo (PSW-2) contendo o gene I-Scel meganuclease, foi transformado na cepa recém-construída. Portanto, foram obtidas células de P. putida ΔtrpDC /pEMG-Del-pheA eletro- competentes de acordo com Choi (Choi et al, J Microbiol Methods, 2005, 64(3), 391). A eletroporação foi realizada utilizando um eletroporador Biorad Gene Pulser Xcell (2,5 kV, 200 ohms, 25 μF) e a suspensão de células foi semeada em placas de LB-gentamicina (30 mgl) e placas de LB-canamicina- gentamicina (30 mg/l e 50 mg/l, respectivamente). Seguindo o protocolo do processo de knockout descrito por Martinez- Garcia et al., é necessária uma indução da I-Scel meganuclease. No entanto, esta etapa foi omitida devido à experiência prática sugerir uma expressão falha da meganuclease I-SceI. Para distinguir a cepa knockout P. putida ΔtrpDCΔpheA desejada a partir das cepas P. putida ΔtrpDC e a P. putida ΔtrpDC/pEMG-Del-pheA, as colônias individuais foram riscadas em placas de LB e LB-canamicina. As colônias sensíveis à canamicina foram verificadas por PCR de colônias, conforme descrito acima. Além disso, as colônias sensíveis à canamicina foram verificadas para a auxotrofia para L-fenilalanina em placas de meio mínimo com glicose 20 mM, L-triptofano 0,1 mM, com e sem L-fenilalanina 1 mM. As supressões de genes foram verificadas por análise por PCR e sequenciamento. Visto que P. putida KT2440 possui uma L- fenilalanina-4-hidroxilase (PheAA) que converte a L- fenilalanina em L-tirosina, auxotrofos para L-tirosina foram resgatados por adição de L-fenilalanina. Visto que tanto auxotrofos para L-triptofano e para L-fenilalanina foram obtidos por rupturas de genes individuais, assumiu-se que não há genes redundantes codificando enzimas alternativas em P. putida KT2440.[191] In addition, the pheA gene (PP_1769, SEQ ID NO: 64), which encodes chorismate mutase, was disrupted in the Pseudomonas putida strain ΔtrpDC. The pheA gene encodes the first step in the biosynthesis of L-phenylalanine and L-tyrosine, which probably competes with anthranilate production. The construction of the P. putida ΔtrpDCΔpheA deletion mutant, based on the pEMG-Del-pheA knockout plasmid, was approached by the method described by Martinez-Garcia et al. (Martinez-Garcia et al., Environ Microbiol 2011, 13(10), 2702 ) using the pEMG vector as described above. Suppression flanks were chosen such that the gene's open reading frame is removed, while neighboring genes are kept intact (Figure 29). This strategy can lead to greater strain stability under long-term continuous culture conditions. In the case of pheA this means that the 5' eight nucleotides of the gene remained, due to an overlap with the serC gene. To construct the 800 bp TS1 and TS2 breakout flanks, the following primers were used: JK038f, JK039r, JK040f and JK041r (Table 3, SEQ ID NO: 103-106). The TS1 PCR fragment was digested with BamHI and XhoI and the TS2 PCR fragment was digested with XhoI and SbfI. The pEMG plasmid and the TS1-TS2 PCR fused product were digested with BamHI and SbfI. All restriction mixes were purified using a High Pure PCR Product Purification Kit (Roche). Ligation of pEMG-Del-pheA, using the individual TS1 and TS2 flanks, was performed with a T4 DNA ligase (Thermo Fisher Scientific) according to the manufacturer's instructions. The ligation mixture was chemically transformed into the competent strain E. coli DH5α Àpir. Positive plasmids from the three-point ligation mixture, consisting of the two individual flanks and the digested pEMG vector were identified by restriction analysis and verified by sequencing, which confirmed the successful construction of pEMG-Del-pheA (Table 1). The pEMG-Del-pheA knockout vector was integrated into the genome of P. putida ΔtrpDC (Figure 27, step A-B) by means of tri-parental crossing, using the acceptor strain P. putida ΔtrpDC, the donor strain E. coli DH5α Àpir/pEMG-Del-pheA, and a helper strain E. coli HB101 pRK2013 (Martinez-Garcia et al, Environ Microbiol, 2011, 13(10), 2702). P. putida ΔtrpDC/pEMG-Del-pheA was isolated from the cell mixture using 50 mg/l kanamycin cetrimide agar plates and individual colonies were reseeded onto LB-kanamycin plates. Genomic integration of the knockout vector was confirmed in individual colonies by colony PCR. To introduce the double-strand break into the genome (Figure 27, Step C), a second plasmid (PSW-2) containing the I-Scel meganuclease gene was transformed into the newly constructed strain. Therefore, electrocompetent P. putida ΔtrpDC /pEMG-Del-pheA cells were obtained according to Choi ( Choi et al, J Microbiol Methods, 2005, 64(3), 391 ). Electroporation was performed using a Biorad Gene Pulser Xcell electroporator (2.5 kV, 200 ohms, 25 μF) and the cell suspension was seeded on LB-gentamicin plates (30 mgl) and LB-kanamycin-gentamicin plates (30 mg/l and 50 mg/l, respectively). Following the protocol of the knockout process described by Martinez-Garcia et al., an induction of I-Scel meganuclease is required. However, this step was omitted due to practical experience suggesting a faulty expression of meganuclease I-SceI. To distinguish the desired P. putida ΔtrpDCΔpheA knockout strain from the P. putida ΔtrpDC and P. putida ΔtrpDC/pEMG-Del-pheA strains, individual colonies were streaked onto LB and LB-kanamycin plates. Kanamycin sensitive colonies were checked by colony PCR as described above. In addition, kanamycin-sensitive colonies were checked for L-phenylalanine auxotrophy on minimal medium plates with 20 mM glucose, 0.1 mM L-tryptophan, with and without 1 mM L-phenylalanine. Gene deletions were verified by PCR analysis and sequencing. Since P. putida KT2440 has an L-phenylalanine-4-hydroxylase (PheAA) which converts L-phenylalanine to L-tyrosine, auxotrophs for L-tyrosine were rescued by addition of L-phenylalanine. Since both L-tryptophan and L-phenylalanine auxotrophs were obtained by single gene disruptions, it was assumed that there are no redundant genes encoding alternative enzymes in P. putida KT2440.

[192] A primeira reação dedicada da via biossintética de aminoácidos aromáticos é catalisada pelas isoenzimas DAHP sintase. Foi demonstrado em vários organismos que a superexpressão de um mutante insensível à retroalimentação desta enzima leva a um aumento do fluxo através da via biossintética de compostos aromáticos (Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615). Portanto, de modo a aumentar a produção de antranilato, uma 3-desoxi-D- arabino-heptulosonato-7-fosfato (DAHP) sintase insensível à retroalimentação, codificada pelo gene aroGD146N (SEQ ID NO: 55), foi expressa nas cepas P. putida KT2440, P. putida ΔtrpDC e P. putida ΔtrpDCΔpheA via o vetor pSEVA234 (com o controle do sistema de lacIq-Ptrc, que codifica uma resistência à canamicina e uma origem de replicação pBBR1) (Silva-Rocha et al, Nucleic Acids Research, 2013, D666-75). O gene aroGD146N foi restrito ao plasmídeo doador (pCAS-2JF- aroGD146N) utilizando as enzimas de restrição EcoRI e BamHI e condições padrão, conforme descrito acima (Exemplo 3), resultando em um fragmento de 1117 pb. O vetor pSEVA234 foi restrito com as mesmas enzimas. Os fragmentos foram purificados utilizando um kit de purificação de produto de PCR High Pure PCR Product Purification Kit (Roche). A ligação do fragmento para gerar pSEVA234-aroGD146N (Tabela 1) foi realizada com uma T4 DNA ligase (Thermo Fisher Scientific), de acordo com as instruções do fabricante. A mistura de ligação foi introduzida em células de Escherichia coli DH5α eletro-competentes (ElectroMAX™ DH5α-E™ Competent Cells; Life Technologies, Darmstadt). Após a eletrotransformação (condições: ~ 20 ms de pulso com decaimento exponencial, 2,5 kV/cm, 25 M, 200 Q) em cadinhos de eletroporação com gap de 0,2 cm (BioRad, Hercules, CA), utilizando um sistema Gene Pulser Xcell (BioRad, Hercules, CA), foram adicionados imediatamente 800 μl de meio de regeneração LB (Luria- Bertani; Roth, Karlsruhe) e a suspensão foi transferida para um tubo de microcentrífuga de 1,5 ml. Após 1 h a 37 °C, uma suspensão de células foi espalhada sobre as placas de agar- LB (Abcr GmbH & Co. Kg, Karlsruhe), suplementadas com antibióticos apropriados e incubadas a 37 °C durante a noite. Os clones foram coletados e a transformação correta foi confirmada por análise de restrição e sequenciamento. Para a preparação do plasmídeo, as cepas foram cultivadas em tubos de 15 ml durante 14-16 h, com agitação constante a 200 rpm, em 3 ml de meio LB e 50 mg/l de canamicina a 37 °C (Kuhner Shaker ISF-4-W; Adolf Kühner AG, Basel (Suíça)). A purificação do DNA do plasmídeo foi realizada utilizando o NucleoSpin® Plasmid Pure kit (Macherey & Nagel, Düren), de acordo com as instruções do fabricante. Células de P. putida KT2440, P. putida ΔtrpDC e P. putida ΔtrpDCΔpheA eletro- competentes foram obtidas de acordo com Choi et al (Choi et al, J Microbiol Methods, 2005, 64(3):391). A eletroporação foi realizada utilizando um eletroporador Biorad Gene Pulser Xcell (2,5 kV, 200 ohms, 25 μF) e a suspensão de células foi semeada em placas de LB-agar suplementadas com 50 mg/l de canamicina. Isto resultou na geração das cepas P. putida KT2440/pSEVA234-aroGD46N, P. putida ΔtrpDC/pSEVA234-aroGD46N e P. putida ΔtrpDCΔpheA/pSEVA234-aroGD46N (Tabela 2). Além disso, o vetor pSEVA234 vazio foi transformado nas cepas P. putida ΔtrpDC e P. putida ΔtrpDCΔpheA para gerar as cepas P. putida ΔtrpDC/pSEVA234 e P. putida ΔtrpDCΔpheA/pSEVA234 (Tabela 2).[192] The first dedicated reaction of the aromatic amino acid biosynthetic pathway is catalyzed by the DAHP synthase isoenzymes. It has been shown in several organisms that overexpression of a feedback-insensitive mutant of this enzyme leads to increased flux through the biosynthetic pathway of aromatic compounds ( Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615 ). Therefore, in order to increase anthranilate production, a feedback-insensitive 3-deoxy-D-arabinoheptulosonate-7-phosphate (DAHP) synthase encoded by the aroGD146N gene (SEQ ID NO: 55) was expressed in P. putida KT2440, P. putida ΔtrpDC and P. putida ΔtrpDCΔpheA strains via the pSEVA234 vector. (with control of the lacIq-Ptrc system, which encodes a kanamycin resistance and a pBBR1 origin of replication) (Silva-Rocha et al, Nucleic Acids Research, 2013, D666-75). The aroGD146N gene was restricted to the donor plasmid (pCAS-2JF-aroGD146N) using restriction enzymes EcoRI and BamHI and standard conditions as described above (Example 3), resulting in a fragment of 1117 bp. The pSEVA234 vector was restricted with the same enzymes. The fragments were purified using a High Pure PCR Product Purification Kit (Roche). Ligation of the fragment to generate pSEVA234-aroGD146N (Table 1) was performed with a T4 DNA ligase (Thermo Fisher Scientific) according to the manufacturer's instructions. The ligation mix was introduced into electro-competent Escherichia coli DH5α cells (ElectroMAX™ DH5α-E™ Competent Cells; Life Technologies, Darmstadt). After electrotransformation (conditions: ~20 ms pulse with exponential decay, 2.5 kV/cm, 25 M, 200 Q) in 0.2 cm gap electroporation crucibles (BioRad, Hercules, CA) using a Gene Pulser Xcell system (BioRad, Hercules, CA), 800 μl of LB regeneration medium (Luria-Bertani; Roth, Karls, CA) were immediately added. ruhe) and the suspension was transferred to a 1.5 ml microcentrifuge tube. After 1 h at 37 °C, a cell suspension was spread onto LB-agar plates (Abcr GmbH & Co. Kg, Karlsruhe), supplemented with appropriate antibiotics and incubated at 37 °C overnight. Clones were collected and correct transformation was confirmed by restriction analysis and sequencing. For plasmid preparation, strains were cultivated in 15 ml tubes for 14-16 h, with constant stirring at 200 rpm, in 3 ml of LB medium and 50 mg/l of kanamycin at 37 °C (Kuhner Shaker ISF-4-W; Adolf Kühner AG, Basel (Switzerland)). Plasmid DNA purification was performed using the NucleoSpin® Plasmid Pure kit (Macherey & Nagel, Düren), according to the manufacturer's instructions. Electrocompetent P. putida KT2440, P. putida ΔtrpDC and P. putida ΔtrpDCΔpheA cells were obtained according to Choi et al ( Choi et al, J Microbiol Methods, 2005, 64(3):391 ). Electroporation was performed using a Biorad Gene Pulser Xcell electroporator (2.5 kV, 200 ohms, 25 μF) and the cell suspension was seeded on LB-agar plates supplemented with 50 mg/l of kanamycin. This resulted in the generation of P. putida KT2440/pSEVA234-aroGD46N, P. putida ΔtrpDC/pSEVA234-aroGD46N and P. putida ΔtrpDCΔpheA/pSEVA234-aroGD46N strains (Table 2). In addition, the empty pSEVA234 vector was transformed into P. putida ΔtrpDC and P. putida ΔtrpDCΔpheA strains to generate P. putida ΔtrpDC/pSEVA234 and P. putida ΔtrpDCΔpheA/pSEVA234 strains (Table 2).

[193] O oAB é um intermediário da via biossintética do L-triptofano e é derivado do corismato por uma antranilato sintase, que consiste em uma amidotransferase (TrpE; doador: L-glutamina) e uma unidade de antranilato sintase (TrpEG), que libera uma molécula de piruvato com a formação de oAB e L-glutamato. Foi demonstrado que o aumento da expressão dos genes que codificam TrpEG levam a um acúmulo de L-triptofano em cepas de Escherichia coli (Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615). No entanto, foi relatado que a enzima é altamente inibida por retroalimentação por L- triptofano, resultando na aplicação de versões das proteínas TrpEG resistentes à retroalimentação. Versões da proteína TrpEG resistentes à retroalimentação foram relatadas com base em sequências de trpEG de Salmonella typhimurium (Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69: 615). A versão mais favorável de trpEG, com base nos genes de S. typhimurium, trpEGS40F (SEQ ID NO: 53), foi expressa em cepas de P. putida. A versão resistente à inibição por retroalimentação do gene trpEG foi clonada no vetor pSEVA234 de P. putida, para permitir a expressão baseada em plasmídeo nas cepas P. putida KT2440, P. putida ΔtrpDC e P. putida ΔtrpDCΔpheA (com o controle do sistema lacIq-Ptrc, que codifica uma resistência à canamicina e uma origem de replicação pBBR1) (Silva-Rocha et al, Nucleic Acids Research, 2013, D666-75). O gene trpEGS40F foi restrito de um plasmídeo doador utilizando as enzimas de restrição EcoRI e BamHI e condições padrão, conforme descrito acima (Exemplo 3), resultando em um fragmento de 2200 pb. O vector pSEVA234 foi restrito com BamHI, resultando em um fragmento de 4550 pb. Os fragmentos foram purificados utilizando um kit purificação de produto de PCR High Pure PCR Product Purification Kit (Roche). A ligação dos fragmentos para gerar pSEVA234-trpEGS40F (Tabela 1) foi realizada com uma T4 DNA ligase (Thermo Fisher Scientific), de acordo com as instruções do fabricante. A mistura de ligação foi introduzida em células de Escherichia coli DH5α eletro-competentes (ElectroMAX™ DH5α-E™ Competent Cells; Life Technologies, Darmstadt). Após a eletrotransformação (condições: ~ 20 ms de pulso com decaimento exponencial, 2,5 kV/cm, 25 M, 200 Q) em cadinhos de eletroporação com gap de 0,2 cm (BioRad, Hercules, CA), utilizando um sistema Gene Pulser Xcell (BioRad, Hercules, CA), foram adicionados imediatamente 800 μl de meio de regeneração LB (Luria-Bertani; Roth, Karlsruhe) e a suspensão foi transferida para um tubo de microcentrífuga de 1,5 ml. Após 1 h a 37 °C, uma suspensão de células foi espalhada sobre as placas de agar-LB (Abcr GmbH & Co. Kg, Karlsruhe), suplementadas com antibióticos apropriados e incubadas a 37 °C durante a noite. Os clones foram coletados e a transformação correta foi confirmada por análise de restrição e sequenciamento. Para a preparação do plasmídeo, as cepas foram cultivadas em tubos de 15 ml durante 14-16 h, com agitação constante a 200 rpm, em 3 ml de meio LB e 50 mg/l de canamicina a 37 °C (Kuhner Shaker ISF-4-W; Adolf Kühner AG, Basel (Suíça)). A purificação do DNA do plasmídeo foi realizada utilizando o NucleoSpin® Plasmid Pure kit (Macherey & Nagel, Düren), de acordo com as instruções do fabricante. Células de P. putida KT2440, P. putida ΔtrpDC e P. putida ΔtrpDCΔpheA eletro-competentes foram obtidas de acordo com Choi et al (Choi et al, J Microbiol Methods, 2005, 64(3):391). A eletroporação foi realizada utilizando um eletroporador Biorad Gene Pulser Xcell (2,5 kV, 200 ohms, 25 μF) e a suspensão de células foi semeada em placas de LB- agar suplementadas com 50 mg/l de canamicina. Isto resultou na geração das cepas P. putida KT2440/ pSEVA234-trpEGS40F, P. putida ΔtrpDC/pSEVA234-trpEGS40F e P. putida ΔtrpDCΔpheA/pSEVA234-trpEGS40F (Tabela 2).[193] oAB is an intermediate in the L-tryptophan biosynthetic pathway and is derived from chorismate by an anthranilate synthase, which consists of an amidotransferase (TrpE; donor: L-glutamine) and an anthranilate synthase (TrpEG) unit, which releases a pyruvate molecule with the formation of oAB and L-glutamate. Increased expression of the genes encoding TrpEG has been shown to lead to an accumulation of L-tryptophan in Escherichia coli strains ( Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69:615 ). However, the enzyme has been reported to be highly feedback-inhibited by L-tryptophan, resulting in the delivery of feedback-resistant versions of the TrpEG proteins. Feedback resistant versions of the TrpEG protein have been reported based on trpEG sequences from Salmonella typhimurium ( Ikeda M, Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 69: 615 ). The most favorable version of trpEG, based on the S. typhimurium genes, trpEGS40F (SEQ ID NO: 53), was expressed in P. putida strains. The feedback inhibition-resistant version of the trpEG gene was cloned into the P. putida vector pSEVA234 to allow plasmid-based expression in P. putida KT2440, P. putida ΔtrpDC, and P. putida ΔtrpDCΔpheA strains (with control of the lacIq-Ptrc system, which encodes a kanamycin resistance and a pBBR1 origin of replication) (Silva-Rocha et al , Nucleic Acids Research, 2013, D666-75). The trpEGS40F gene was restricted from a donor plasmid using EcoRI and BamHI restriction enzymes and standard conditions as described above (Example 3), resulting in a fragment of 2200 bp. The pSEVA234 vector was restricted with BamHI, resulting in a 4550 bp fragment. The fragments were purified using a High Pure PCR Product Purification Kit (Roche). Ligation of fragments to generate pSEVA234-trpEGS40F (Table 1) was performed with a T4 DNA ligase (Thermo Fisher Scientific) according to the manufacturer's instructions. The ligation mix was introduced into electro-competent Escherichia coli DH5α cells (ElectroMAX™ DH5α-E™ Competent Cells; Life Technologies, Darmstadt). After electrotransformation (conditions: ~20 ms pulse with exponential decay, 2.5 kV/cm, 25 M, 200 Q) in 0.2 cm gap electroporation crucibles (BioRad, Hercules, CA) using a Gene Pulser Xcell system (BioRad, Hercules, CA), 800 μl of LB regeneration medium (Luria-Bertani; Roth, Karl sruhe) and the suspension was transferred to a 1.5 ml microcentrifuge tube. After 1 h at 37 °C, a cell suspension was spread onto LB-agar plates (Abcr GmbH & Co. Kg, Karlsruhe), supplemented with appropriate antibiotics and incubated at 37 °C overnight. Clones were collected and correct transformation was confirmed by restriction analysis and sequencing. For plasmid preparation, strains were cultivated in 15 ml tubes for 14-16 h, with constant stirring at 200 rpm, in 3 ml of LB medium and 50 mg/l of kanamycin at 37 °C (Kuhner Shaker ISF-4-W; Adolf Kühner AG, Basel (Switzerland)). Plasmid DNA purification was performed using the NucleoSpin® Plasmid Pure kit (Macherey & Nagel, Düren), according to the manufacturer's instructions. Electrocompetent P. putida KT2440, P. putida ΔtrpDC and P. putida ΔtrpDCΔpheA cells were obtained according to Choi et al ( Choi et al, J Microbiol Methods, 2005, 64(3):391 ). Electroporation was performed using a Biorad Gene Pulser Xcell electroporator (2.5 kV, 200 ohms, 25 μF) and the cell suspension was seeded on LB-agar plates supplemented with 50 mg/l of kanamycin. This resulted in the generation of P. putida KT2440/pSEVA234-trpEGS40F, P. putida ΔtrpDC/pSEVA234-trpEGS40F and P. putida ΔtrpDCΔpheA/pSEVA234-trpEGS40F strains (Table 2).

[194] Todas as cepas de P. putida resultantes (P. putida KT2440, P. putida ΔtrpDC/pSEVA234, P. putida ΔtrpDCΔpheA/pSEVA234, P. putida/pSEVA234-aroGD146N, P. putida/pSEVA234-trpEGS40F, P. putida ΔtrpDC/pSEVA234- aroGD146N, P. putida ΔtrpDC/pSEVA234-trpEGS40F, P. putida ΔtrpDCΔpheA/pSEVA234-aroGD146N e P. putida ΔtrpDCΔpheA/pSEVA234-trpEGS40F) (Tabela 2) foram caracterizadas com relação às suas propriedades como produtoras de oAB em frascos de cultura com agitação. As cepas foram cultivadas em meio mínimo, de acordo com, Wierckx et al. (Wierckx et al., AEM, 2005, 71:8221) a 30 °C e agitação de 250 rpm. A composição do meio mínimo era: was: 2 g/l de (NH4)2SO4, 1,63 g/l de NaH2PO4, 3,88 g/l de K2HPO4, 0,1 g/l de MgSO4^7H2O, 1,0 mg/l de CaCl2, 10 mg/l de EDTA, 5,0 mg/l de FeSO4^7H2O, 1,0 mg/l de MnCl^O, 2,0 mg/l de ZnSOv7H2O, 0.2 mg/l de CuSO4^5H2O, 0,4 mg/l de CoCl2^6H2O, 0,2 mg/l de Na2MoO4 • 2H2O, e 5 g/l de glicose. O pH foi ajustado para 7 com 5 mol/l de solução de hidróxido de sódio. As cepas foram pré-cultivadas em meio mínimo e inoculadas nas culturas principais de 50 ml em frascos de 500 ml com agitação, com OD600 de aproximadamente 0,1. As culturas das cepas portadoras do plasmídeo foram suplementadas com 50 mg/l de canamicina. As culturas das cepas com uma ruptura do gene trpDC foram adicionalmente suplementadas com L-triptofano 0,1 mM e as culturas de cepas com uma ruptura do gene pheA foram adicionalmente suplementadas com L-fenilalanina 1 mM. O sistema lacIq foi induzido no início da fase médio- exponencial por adição de IPTG 1 mM para permitir a produção de oAB. As características das cepas como produtoras de oAB foram medidas conforme descrito no Exemplo 3. Durante a cultura, foram medidas off-line a OD600, a concentração de glicose e as concentrações de antranilato a partir de amostras de cultura de 1,5 ml. Uma alíquota de 1 ml de cada amostra foi centrifugada durante 5 min a 16000 x g (5415R; Eppendorf, Hamburgo, Alemanha) em um tubo de reação, após a medição da OD600 utilizando um fotômetro. O sobrenadante foi analisado por HPLC-DAD (1100; Agilent Technologies, Santa Clara (EUA)) e YSI (YSI-Select 2700; Kreienbaum Neoscience GmBH, Langenfeld). Os dados coletados do Exemplo 3 e Exemplo 4 são apresentados na Tabela 4. Tabela 1 - Vetores e plasmídeos utilizados e/ou gerados na presente invenção Tabela 2 - Cepas bacterianas utilizadas e/ou geradas na presente invenção Tabela 3 - Primers utilizados na presente invenção Tabela 4 - Características em relação à produção de oAB de cepas bacterianas utilizadas e/ou geradas na presente invenção (CDW: peso seco de células; Y: rendimento; μmax: taxa de crescimento máxima; STY: rendimento espaço-tempo). [194] All resulting P. putida strains (P. putida KT2440, P. putida ΔtrpDC/pSEVA234, P. putida ΔtrpDCΔpheA/pSEVA234, P. putida/pSEVA234-aroGD146N, P. putida/pSEVA234-trpEGS40F, P. putida ΔtrpDC/pSE VA234-aroGD146N, P. putida ΔtrpDC/pSEVA234-trpEGS40F, P. putida ΔtrpDCΔpheA/pSEVA234-aroGD146N and P. putida ΔtrpDCΔpheA/pSEVA234-trpEGS40F) (Table 2) were characterized with respect to their oAB-producing properties in shake culture flasks. The strains were grown in minimal medium, according to Wierckx et al. (Wierckx et al., AEM, 2005, 71:8221) at 30 °C and stirring at 250 rpm. The composition of the minimal medium was: was: 2 g/l of (NH4)2SO4, 1.63 g/l of NaH2PO4, 3.88 g/l of K2HPO4, 0.1 g/l of MgSO4^7H2O, 1.0 mg/l of CaCl2, 10 mg/l of EDTA, 5.0 mg/l of FeSO4^7H2O, 1.0 mg/l of MnCl ^O, 2.0 mg/l ZnSOv7H2O, 0.2 mg/l CuSO4^5H2O, 0.4 mg/l CoCl2^6H2O, 0.2 mg/l Na2MoO4 • 2H2O, and 5 g/l glucose. The pH was adjusted to 7 with 5 mol/l sodium hydroxide solution. The strains were pre-cultured on minimal medium and inoculated into 50 ml main cultures in 500 ml shake flasks with an OD600 of approximately 0.1. Cultures of plasmid-bearing strains were supplemented with 50 mg/l of kanamycin. Cultures of strains with a trpDC gene disruption were additionally supplemented with 0.1 mM L-tryptophan and cultures of strains with a pheA gene disruption were additionally supplemented with 1 mM L-phenylalanine. The lacIq system was induced at the beginning of the exponential-average phase by addition of 1 mM IPTG to allow production of oAB. Characteristics of the strains as oAB producers were measured as described in Example 3. During culture, OD600, glucose concentration, and anthranilate concentrations were measured off-line from 1.5 ml culture samples. A 1 ml aliquot of each sample was centrifuged for 5 min at 16000 xg (5415R; Eppendorf, Hamburg, Germany) in a reaction tube, after measuring the OD600 using a photometer. The supernatant was analyzed by HPLC-DAD (1100; Agilent Technologies, Santa Clara (USA)) and YSI (YSI-Select 2700; Kreienbaum Neoscience GmBH, Langenfeld). The data collected from Example 3 and Example 4 are presented in Table 4. Table 1 - Vectors and plasmids used and/or generated in the present invention Table 2 - Bacterial strains used and/or generated in the present invention Table 3 - Primers used in the present invention Table 4 - Characteristics in relation to the production of oAB of bacterial strains used and/or generated in the present invention (CDW: dry weight of cells; Y: yield; μmax: maximum growth rate; STY: space-time yield).

Exemplo 5 - Cultivo de cepas de C. glutamicum em fermentadores contínuos com retenção celularExample 5 - Cultivation of C. glutamicum strains in continuous fermenters with cell retention

[195] Fermentações contínuas foram utilizadas para a produção de antranilato, para atingir um rendimento espaço- tempo otimizado. Um sistema de retenção de células foi aplicado durante a fermentação contínua, para aumentar a concentração de biomassa sem aumentar a concentração de glicose da solução de alimentação. Dois sistemas diferentes foram utilizados para as experiências de retenção celular em escala de laboratório: um módulo de filtração por fibra oca fornecido pela JM Water Separations (WaterSep Technology Corporation, Marlborough, MA, EUA), com um valor de corte de 750 kDa e uma centrífuga descartável (Centritech Lab III) fornecida por Pneumatic Scale Angelus (Allen Road, Stow, OH, USA). Ambos os sistemas foram ligados a bioreatores de escala laboratorial de 1 l (OmniFerm, HiTec Zang, Herzogenrath, Alemanha). A integração do módulo de filtração é mostrada na Figura 30 e a integração da centrífuga é mostrada na Figura 31.[195] Continuous fermentations have been used for anthranilate production to achieve space-time optimized yield. A cell retention system was applied during the continuous fermentation, to increase the biomass concentration without increasing the glucose concentration of the feed solution. Two different systems were used for laboratory scale cell retention experiments: a hollow fiber filtration module provided by JM Water Separations (WaterSep Technology Corporation, Marlborough, MA, USA), with a cut-off value of 750 kDa, and a disposable centrifuge (Centritech Lab III) provided by Pneumatic Scale Angelus (Allen Road, Stow, OH, USA). Both systems were connected to 1 L laboratory scale bioreactors (OmniFerm, HiTec Zang, Herzogenrath, Germany). The filtration module integration is shown in Figure 30 and the centrifuge integration is shown in Figure 31.

Fermentação contínua da cepa C. glutamicum ΔtrpDContinuous fermentation of the C. glutamicum ΔtrpD strain

[196] Uma pré-cultura de C. glutamicum ΔtrpD (ver Tabela 2) foi preparada utilizando um frasco Erlenmeyer de 250 ml estéril cheio com 50 ml de meio BHIS estéril contendo 37 g/l de infusão Brains-Heart (BHI) e 91 g/l de sorbitol. A incubação durante 24 h a 28 °C com uma frequência de agitação de 140 rpm resultou em uma OD600 de 6,0. Um volume de cultura de 9 ml foi transferido para 91 ml de meio CGXII- MOPS derivado fresco contendo 42 g/l de tampão MOPS, 20 g/l de (NH4)2SO4, 5 g/l de ureia, 3,7 g/l de infusão Brain-Heart, 9,1 g/l de sorbitol, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,25 g/l de MgSO4^7H2O, 0,01 g/l de CaCl2 e 10 g/l de glicose (esterelizada em autoclave separadamente). Os seguintes componentes foram adicionados após a filtração estéril: 2 mg/l de biotina, triptofano 0,1 mM, 0,01 g/l de MnSO4^H2O, 0,01 g/l de FeSO4^7H2O, 1 mg/l de ZnSO4^7H2O, 0,2 mg/l de CuSO4^5H2O, 0,02 mg/l de NiCl2^6H2O e 0,03 g/l de ácido 3,4- di-hidroxibenzoico. A incubação de um volume de cultura de 100 ml durante 24 h a 28 °C com uma frequência de agitação de 140 rpm resultou em uma OD600 de 18,7. Um volume de cultura de 27 ml foi centrifugado, o sobrenadante descartado e o pélete ressuspenso em 25 ml de tampão PBS isotônico estéril. A suspensão foi injetada em um fermentador com 1 l de meio CGXII derivado estéril contendo 20 g/l de (NH4)2SO4, 5 g/l de ureia, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,25 g/l de MgSθ4'7H2θ, 0,01 g/l de CaCl2, 1 μl/l de polipropilenglicol e 10 g/l de glicose (esterilizada em autoclave separadamente). Os seguintes componentes foram adicionados após a filtração estéril: 2 mg/l de biotina, triptofano 0,1 mM, 0,01 g/l de MnSO4^H2O, 0,01 g/l de FeSO4-7H2O, 1 mg/l de ZnSθ4-7H2θ, 0,2 mg/l de CuSO4^5H2O, 0,02 mg/l de NiCl2^6H2O e 0,03 g/l de ácido 3,4-di-hidroxibenzoico. O mesmo meio foi utilizado para a alimentação durante a operação contínua. A concentração de oxigênio dissolvido foi controlada em 30 %, ajustando a velocidade de agitação entre 200 e 1200 rpm. Foi ajustada uma vazão constante de gás de 0,2 l/h de ar para permitir a aeração e o pH foi controlado a pH 7 com NH4OH 1 M. Os resultados da fermentação são apresentados na Figura 32. Durante a fase de batelada, nas primeiras 24 h, a glicose foi consumida e foram produzidos biomassa e oAB. O fermentador foi alterado para operação contínua após um tempo de cultura de 24 h, por alimentação de 50 ml/h de meio estéril e purga de 50 ml/h de caldo de fermentação, incluindo biomassa e oAB. Foi obtida uma produção constante de oAB durante a cultura contínua. Após um tempo de cultura de 100 h, a retenção celular foi iniciada utilizando uma ultrafiltração de fluxo cruzado, conforme especificado na Figura 30. Um aumento no peso seco de células foi conseguido por retenção celular, conforme mostrado na Figura 32.[196] A preculture of C. glutamicum ΔtrpD (see Table 2) was prepared using a sterile 250 ml Erlenmeyer flask filled with 50 ml of sterile BHIS medium containing 37 g/l Brains-Heart Infusion (BHI) and 91 g/l sorbitol. Incubation for 24 h at 28°C with a shaking frequency of 140 rpm resulted in an OD600 of 6.0. A 9 ml culture volume was transferred to 91 ml of freshly derived CGXII-MOPS medium containing 42 g/l MOPS buffer, 20 g/l (NH4)2SO4, 5 g/l urea, 3.7 g/l Brain-Heart Infusion, 9.1 g/l sorbitol, 1 g/l KH2PO4, 1 g/l K2HPO4, 0.25 g/l l of MgSO4^7H2O, 0.01 g/l of CaCl2 and 10 g/l of glucose (autoclaved separately). The following components were added after sterile filtration: 2 mg/l of biotin, 0.1 mM tryptophan, 0.01 g/l of MnSO4^H2O, 0.01 g/l of FeSO4^7H2O, 1 mg/l of ZnSO4^7H2O, 0.2 mg/l of CuSO4^5H2O, 0.02 mg/l of NiCl2^6H2O and 0.03 g/l of 3,4-dihydroxybenzoic acid. Incubation of a 100 ml culture volume for 24 h at 28°C with a shaking frequency of 140 rpm resulted in an OD600 of 18.7. A 27 ml culture volume was centrifuged, the supernatant discarded and the pellet resuspended in 25 ml of sterile isotonic PBS buffer. The suspension was injected into a fermenter with 1 l of sterile derived CGXII medium containing 20 g/l of (NH4)2SO4, 5 g/l of urea, 1 g/l of KH2PO4, 1 g/l of K2HPO4, 0.25 g/l of MgSθ4'7H2θ, 0.01 g/l of CaCl2, 1 μl/l of polypropylene glycol ol and 10 g/l of glucose (autoclaved separately). The following components were added after sterile filtration: 2 mg/l Biotin, 0.1 mM tryptophan, 0.01 g/l MnSO4^H2O, 0.01 g/l FeSO4-7H2O, 1 mg/l ZnSθ4-7H2θ, 0.2 mg/l CuSO4^5H2O, 0.02 mg/l NiCl2^6H2 0 and 0.03 g/l of 3,4-dihydroxybenzoic acid. The same medium was used for feeding during continuous operation. The dissolved oxygen concentration was controlled at 30% by adjusting the stirring speed between 200 and 1200 rpm. A constant gas flow of 0.2 l/h of air was adjusted to allow for aeration and the pH was controlled at pH 7 with 1 M NH4OH. The fermentation results are shown in Figure 32. During the batch phase, in the first 24 h, glucose was consumed and biomass and oAB were produced. The fermenter was switched to continuous operation after a 24 h culture time, by feeding 50 ml/h of sterile medium and purging 50 ml/h of fermentation broth, including biomass and oAB. A constant production of oAB was obtained during continuous culture. After a culture time of 100 h, cell retention was initiated using a cross-flow ultrafiltration, as specified in Figure 30. An increase in the dry weight of cells was achieved by cell retention, as shown in Figure 32.

Fermentação contínua da cepa C. glutamicum ΔtrpD::trpD5ΔgpiContinuous fermentation of the C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δgpi strain

[197] Uma pré-cultura de C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δgpi (ver Tabela 2) foi preparada utilizando um frasco Erlenmeyer de 250 ml estéril cheio com 50 ml de meio BHIS estéril contendo 37 g/l de infusão Brains-Heart (BHI) e 91 g/l de sorbitol. A incubação durante 24 h a 28 °C com uma frequência de agitação de 140 rpm resultou em uma OD600 de 8,2. Um volume de cultura de 10 ml foi transferido para 90 ml de meio CGXII-MOPS derivado fresco contendo 42 g/l de tampão MOPS, 20 g/l de (NH4)2SO4, 5 g/l de ureia, 3,7 g/l de infusão Brain-Heart, 9,1 g/l de sorbitol, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,25 g/l de MgSO4^7H2O, 0,01 g/l de CaCl2 e 10 g/l de glicose (esterelizada em autoclave separadamente). Os seguintes componentes foram adicionados após a filtração estéril: 2 mg/l de biotina, 0,01 g/l de MnSO4^H2O, 0,01 g/l de FeSO4^7H2O, 1 mg/l de ZnSO4^7H2O, 0,2 mg/l de CuSO4^5H2O, 0,02 mg/l de NiCl2^6H2O e 0,03 g/l de ácido 3,4-di- hidroxibenzoico. A incubação de um volume de cultura de 100 ml em dois frascos Erlenmeyer de 250 ml, durante 24 h a 30 °C, com uma frequência de agitação de 300 rpm resultou em uma OD600 de 20,5. Um volume de 55 ml de caldo de cultura foi injetado em um fermentador com 1 l de meio CGXII derivado contendo 20 g/l de (NH4)2SO4, 5 g/l de ureia, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,25 g/l de MgSO4^7H2O, 0,01 g/l de CaCl2, 1 μl/l de polipropilenglicol e 10 g/l de glicose (esterilizada em autoclave separadamente). Os seguintes componentes foram adicionados após a filtração estéril: 2 mg/l de biotina, 0,01 g/l de MnSO4^H2O, 0,01 g/l de FeSO4^7H2O, 1 mg/l de ZnSO4^7H2O, 0,2 mg/l de CuSO4^5H2O, 0,02 mg/l de NiCl2^6H2O e 0,03 g/l de ácido 3,4-di- hidroxibenzoico. Um meio de concentração elevada foi utilizado para a alimentação contendo 20 g/l de (NH4)2SO4, 10 g/l de KH2PO4, 10 g/l de K2HPO4, 2,5 g/l de MgSO4^7H2O, 0,1 g/l de CaCl2, 2 ml/l de polipropilenoglicol e 100 g/l de glicose (esterilizada em autoclave separadamente). Os seguintes componentes foram adicionados após a filtração estéril: 20 mg/l de biotina, 0,1 g/l de MnSO4^H2O, 0,1 g/l de FeSO4^7H2O, 10 mg/l de ZnSO4^7H2O, 2 mg/l de CuSO4^5H2O, 0,2 mg/l de NiCl2^6H2O e 0.3 g/l de ácido 3,4-di- hidroxibenzoico. A concentração de oxigênio dissolvido foi controlada em 30 %, ajustando a velocidade de agitação entre 200 e 1400 rpm. Foi ajustada uma vazão constante de gás de 0,2 l/h de ar para permitir a aeração e o pH foi controlado a pH 7 com NH4OH 1 M e NaCl 1 M. Os resultados da fermentação são apresentados na Figura 33. Durante a fase de batelada, nas primeiras 40 h, a glicose foi consumida e foram produzidos biomassa e oAB. O fermentador foi alterado para operação contínua após um tempo de cultura de 40 h, por alimentação de 10 ml/h de meio estéril e purga de 10 ml/h de caldo de fermentação, incluindo biomassa e oAB. No início da operação contínua, a concentração de biomassa não era suficientemente elevada para consumir completamente a glicose adicionada na solução de alimentação, resultando em um acúmulo de glicose no reator, conforme mostrado na Figura 33. Após 136 h, a concentração de células era alta o suficiente para consumir completamente a glicose adicionada. A retenção celular foi iniciada após 184 h, utilizando uma centrífuga, conforme mostrado na Figura 31. Um aumento no peso seco de células foi conseguido por retenção celular, conforme mostrado na Figura 33. Foi obtida uma produção constante de oAB durante 400 h de fermentação contínua.[197] A preculture of C. glutamicum ΔtrpD::trpD5Δgpi (see Table 2) was prepared using a sterile 250 ml Erlenmeyer flask filled with 50 ml of sterile BHIS medium containing 37 g/l Brains-Heart Infusion (BHI) and 91 g/l sorbitol. Incubation for 24 h at 28°C with a shaking frequency of 140 rpm resulted in an OD600 of 8.2. A 10 ml culture volume was transferred to 90 ml of freshly derived CGXII-MOPS medium containing 42 g/l MOPS buffer, 20 g/l (NH4)2SO4, 5 g/l urea, 3.7 g/l Brain-Heart Infusion, 9.1 g/l sorbitol, 1 g/l KH2PO4, 1 g/l K2HPO4, 0.25 g /l of MgSO4^7H2O, 0.01 g/l of CaCl2 and 10 g/l of glucose (autoclaved separately). The following components were added after sterile filtration: 2 mg/l Biotin, 0.01 g/l MnSO4^H2O, 0.01 g/l FeSO4^7H2O, 1 mg/l ZnSO4^7H2O, 0.2 mg/l CuSO4^5H2O, 0.02 mg/l NiCl2^6H2O and 0.03 g/l acid 3 ,4-dihydroxybenzoic acid. Incubation of a 100 ml culture volume in two 250 ml Erlenmeyer flasks for 24 h at 30°C with a shaking frequency of 300 rpm resulted in an OD600 of 20.5. A volume of 55 ml of culture broth was injected into a fermenter with 1 l of derived CGXII medium containing 20 g/l of (NH4)2SO4, 5 g/l of urea, 1 g/l of KH2PO4, 1 g/l of K2HPO4, 0.25 g/l of MgSO4^7H2O, 0.01 g/l of CaCl2, 1 μl/l of polypropylene englycol and 10 g/l of glucose (autoclaved separately). The following components were added after sterile filtration: 2 mg/l Biotin, 0.01 g/l MnSO4^H2O, 0.01 g/l FeSO4^7H2O, 1 mg/l ZnSO4^7H2O, 0.2 mg/l CuSO4^5H2O, 0.02 mg/l NiCl2^6H2O and 0.03 g/l acid 3 ,4-dihydroxybenzoic acid. A high concentration medium was used for the feed containing 20 g/l of (NH4)2SO4, 10 g/l of KH2PO4, 10 g/l of K2HPO4, 2.5 g/l of MgSO4^7H2O, 0.1 g/l of CaCl2, 2 ml/l of polypropylene glycol and 100 g/l of glucose (autoclaved separately). The following components were added after sterile filtration: 20 mg/l Biotin, 0.1 g/l MnSO4^H2O, 0.1 g/l FeSO4^7H2O, 10 mg/l ZnSO4^7H2O, 2 mg/l CuSO4^5H2O, 0.2 mg/l NiCl2^6H2O and 0.3 g/l 3,4-di acid - hydroxybenzoic. The dissolved oxygen concentration was controlled at 30% by adjusting the stirring speed between 200 and 1400 rpm. A constant gas flow rate of 0.2 l/h of air was adjusted to allow for aeration and the pH was controlled at pH 7 with 1 M NH4OH and 1 M NaCl. The fermentation results are shown in Figure 33. During the batch phase, in the first 40 h, glucose was consumed and biomass and oAB were produced. The fermenter was changed to continuous operation after a culture time of 40 h, by feeding 10 ml/h of sterile medium and purging 10 ml/h of fermentation broth, including biomass and oAB. At the start of continuous operation, the biomass concentration was not high enough to completely consume the added glucose in the feed solution, resulting in an accumulation of glucose in the reactor, as shown in Figure 33. After 136 h, the cell concentration was high enough to completely consume the added glucose. Cell retention was started after 184 h using a centrifuge as shown in Figure 31. An increase in the dry weight of cells was achieved by cell retention as shown in Figure 33. A constant production of oAB was obtained during 400 h of continuous fermentation.

Fermentação contínua da cepa C. glutamicum ΔtrpD com fontes de carbono complexasContinuous fermentation of C. glutamicum ΔtrpD strain with complex carbon sources

[198] Uma pré-cultura de C. glutamicum ΔtrpD (Tabela 2) foi preparada utilizando um frasco Erlenmeyer de 250 ml estéril cheio com 50 ml de meio BHIS estéril contendo 37 g/l de infusão Brains-Heart e 91 g/l de sorbitol. A incubação durante 24 h a 28 °C com uma frequência de agitação de 140 rpm resultou em uma OD600 de 7,53. Um volume de cultura de 7 ml foi transferido para 93 ml de meio CGXII-MOPS derivado fresco contendo 42 g/l de tampão MOPS, 20 g/l de (NH4)2SO4, 5 g/l de ureia, 3,7 g/l de infusão Brain-Heart, 9,1 g/l de sorbitol, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,25 g/l de MgSO4^7H2O, 0,01 g/l de CaCl2 e 10 g/l de glicose (esterilizada em autoclave separadamente). Os seguintes componentes foram adicionados após a filtração estéril: 2 mg/l de biotina, triptofano 0,1 mM, 0,01 g/l de MnSO4^H2O, 0,01 g/l de FeSO4^7H2O, 1 mg/l de ZnSO4^7H2O, 0,2 mg/l de CuSO4^5H2O, 0,02 mg/l de NiCl2^6H2O e 0,03 g/l de ácido 3,4- di-hidroxibenzoico. A incubação de um volume de cultura 100 ml durante 24 h a 28 °C com uma frequência de agitação de 140 rpm resultou em uma OD600 de 21,3. Um volume de cultura de 25 ml foi centrifugado, o sobrenadante descartado e o pélete ressuspenso em 25 ml de tampão PBS isotônico estéril. A suspensão foi injetada em um fermentador com 1 l de meio CGXII derivado estéril contendo 20 g/l de (NH4)2SO4, 5 g/l de ureia, 1 g/l de KH2PO4, 1 g/l de K2HPO4, 0,25 g/l de MgSO4^7H2O, 0,01 g/l de CaCl2, 1 μl/l de polipropilenglicol e 10 g/l de glicose (esterilizada em autoclave separadamente). Os seguintes componentes foram adicionados após a filtração estéril: 2 mg/l de biotina, triptofano 0,1 mM, 0,01 g/l de MnSO4^H2O, 0,01 g/l de FeSO4^7H2O, 1 mg/l de ZnSO4^7H2O, 0,2 mg/l de CuSO4^5H2O, 0,02 mg/l de NiCl2^6H2O e 0,03 g/l de ácido 3,4-di-hidroxibenzoico. O mesmo meio foi utilizado para a alimentação durante as primeiras 772 horas de operação contínua (meio de alimentação 1). Após 772 horas, a composição de alimentação foi alterada para o meio de alimentação 2, 40 g/l de (NH4)2SO4, 0,5 g/l de KH2PO4, 5 ml/l de milhocina (Sigma Aldrich, C4648, n° de lote: MKBP5720V), 1 ml/l de polipropilenoglicol, 267 g/l de xarope de glicose (Cargill C*Sweet D02767, n° de lote: 03285882), esterilizado em autoclave separadamente, para obter uma concentração final de glicose na solução de alimentação de 200 g/l e L- triptofano 0,1 mM (filtrado em condições estéreis e adicionado após esterilização em autoclave). A concentração de oxigênio dissolvido foi controlada em 30 %, ajustando a velocidade de agitação entre 200 e 1200 rpm. Foi ajustada uma vazão constante de gás de 0,2 l/h de ar para permitir a aeração e o pH foi controlado a pH 7 com NH4OH 1 M. Os resultados da fermentação contínua com o meio de alimentação 2 são mostrados na Figura 34. As 772 h precedentes de fermentação contínua com meio de alimentação 1 não são mostradas. A retenção celular contínua foi obtida por ultrafiltração de fluxo cruzado, conforme especificado na Figura 30 e uma produção contínua de antranilato foi obtida durante a cultura, conforme mostrado na Figura 34. A operação contínua foi interrompida temporariamente, conforme indicado por uma fase de parada na Figura 34, devido a um acúmulo de glicose. A alimentação e coleta foram reiniciadas após o nível de glicose ter diminuído.[198] A preculture of C. glutamicum ΔtrpD (Table 2) was prepared using a sterile 250 ml Erlenmeyer flask filled with 50 ml of sterile BHIS medium containing 37 g/l Brains-Heart infusion and 91 g/l sorbitol. Incubation for 24 h at 28°C with a shaking frequency of 140 rpm resulted in an OD600 of 7.53. A 7 ml culture volume was transferred to 93 ml of freshly derived CGXII-MOPS medium containing 42 g/l MOPS buffer, 20 g/l (NH4)2SO4, 5 g/l urea, 3.7 g/l Brain-Heart Infusion, 9.1 g/l sorbitol, 1 g/l KH2PO4, 1 g/l K2HPO4, 0.25 g/l l of MgSO4^7H2O, 0.01 g/l of CaCl2 and 10 g/l of glucose (autoclaved separately). The following components were added after sterile filtration: 2 mg/l of biotin, 0.1 mM tryptophan, 0.01 g/l of MnSO4^H2O, 0.01 g/l of FeSO4^7H2O, 1 mg/l of ZnSO4^7H2O, 0.2 mg/l of CuSO4^5H2O, 0.02 mg/l of NiCl2^6H2O and 0.03 g/l of 3,4-dihydroxybenzoic acid. Incubation of a 100 ml culture volume for 24 h at 28°C with a shaking frequency of 140 rpm resulted in an OD600 of 21.3. A 25 ml culture volume was centrifuged, the supernatant discarded and the pellet resuspended in 25 ml of sterile isotonic PBS buffer. The suspension was injected into a fermenter with 1 l of sterile derived CGXII medium containing 20 g/l of (NH4)2SO4, 5 g/l of urea, 1 g/l of KH2PO4, 1 g/l of K2HPO4, 0.25 g/l of MgSO4^7H2O, 0.01 g/l of CaCl2, 1 μl/l of polypropylene glycol and 10 g/l of glucose (autoclaved separately). The following components were added after sterile filtration: 2 mg/l of biotin, 0.1 mM tryptophan, 0.01 g/l of MnSO4^H2O, 0.01 g/l of FeSO4^7H2O, 1 mg/l of ZnSO4^7H2O, 0.2 mg/l of CuSO4^5H2O, 0.02 mg/l of NiCl2^6H2O and 0.03 g/l of 3,4-dihydroxybenzoic acid. The same medium was used for feeding during the first 772 hours of continuous operation (feeding medium 1). After 772 hours, the feed composition was changed to feed medium 2, 40 g/l (NH4)2SO4, 0.5 g/l KH2PO4, 5 ml/l maizecin (Sigma Aldrich, C4648, lot no.: MKBP5720V), 1 ml/l polypropylene glycol, 267 g/l glucose syrup (Cargill C*Sweet D027 67, lot no.: 03285882), autoclaved separately to obtain a final concentration of glucose in the feed solution of 200 g/l and 0.1 mM L-tryptophan (filtered under sterile conditions and added after autoclave sterilization). The dissolved oxygen concentration was controlled at 30% by adjusting the stirring speed between 200 and 1200 rpm. A constant gas flow rate of 0.2 l/hr of air was set to allow for aeration and the pH was controlled to pH 7 with 1 M NH 4 OH. The results of continuous fermentation with feed medium 2 are shown in Figure 34. The preceding 772 h of continuous fermentation with feed medium 1 are not shown. Continuous cell retention was achieved by cross-flow ultrafiltration as specified in Figure 30 and continuous production of anthranilate was obtained during culture as shown in Figure 34. Continuous operation was temporarily stopped, as indicated by a stop phase in Figure 34, due to an accumulation of glucose. Feeding and collection were resumed after the glucose level had decreased.

Exemplo 6 - Adsorção/dessorção de ácido antranílico (AA)Example 6 - Anthranilic acid (AA) adsorption/desorption

[199] Para obter o ácido antranílico (AA) em uma solução com concentração mais elevada, o AA foi transferido da solução aquosa para um solvente orgânico, por meio de uma operação de adsorção-dessorção. Para fazer isso, a capacidade de adsorção do AA foi testada em diferentes tipos de adsorventes.[199] To obtain anthranilic acid (AA) in a solution with a higher concentration, the AA was transferred from the aqueous solution to an organic solvent by means of an adsorption-desorption operation. To do this, the adsorption capacity of AA was tested on different types of adsorbents.

[200] A zeólita Y (Zeolyst International, n° de catálogo CBV600) e ZSM5 (Süd-Chemie/Clariant, n° de catálogo H-MFI-27) foram as zeólitas selecionadas, que funcionam como peneiras moleculares para diferentes moléculas. A hidroxiapatita (Caio(PO4)e(OH)2) (Sigma-Aldrich n° de catálogo 289396) foi testada devido à sua capacidade de adsorção de AA e de outros compostos semelhantes em diferentes solventes.[200] Zeolite Y (Zeolyst International, catalog no. CBV600) and ZSM5 (Süd-Chemie/Clariant, catalog no. H-MFI-27) were the selected zeolites, which function as molecular sieves for different molecules. Hydroxyapatite (Calo(PO4)e(OH)2) (Sigma-Aldrich Catalog No. 289396) was tested for its ability to adsorb AA and other similar compounds in different solvents.

[201] Ensaio de adsorção: Os adsorventes haviam sido calcinados a 300°C durante 3 h, para eliminar qualquer umidade remanescente. Foi preparada uma solução de AA (0,5 % em peso) em água. 20 ml desta solução foram transferidos para um frasco de 50 ml contendo 0,2 g de adsorvente. Após certo período de tempo com agitação, a concentração de AA na água foi analisada por HPLC. A diminuição da concentração de AA na água foi considerada como sendo o AA adsorvido.[201] Adsorption test: The adsorbents had been calcined at 300°C for 3 h to eliminate any remaining moisture. A solution of AA (0.5% by weight) in water was prepared. 20 ml of this solution was transferred to a 50 ml vial containing 0.2 g of adsorbent. After a certain period of time with stirring, the concentration of AA in the water was analyzed by HPLC. Decreased AA concentration in water was considered to be adsorbed AA.

[202] Síntese de zeólita substituída por metal: dada a melhor capacidade de adsorção da zeólita com Ca incorporado (de acordo com W. H. Goodman, US 4910336, 1990) zeólitas substituídas com Ca foram preparadas por troca iônica, para serem testadas na adsorção de AA (S. M. Seo, S. Y. Coi, J. M. Suh, K. J. Jung, N. H. Heo e W. T. Lim, Bull. Korean Chem. Soc. 2009, 30:1703). 3 g de zeólita em pó foram adicionados a uma solução de Ca(NO3)2.4H2O (0,5 M). A suspensão foi agitada durante 4 h e, em seguida, a solução foi substituída por uma solução fresca e este procedimento foi repetido mais duas vezes. Por fim, os sólidos foram separados por centrifugação, secos a 80 °C e calcinados a 300 °C durante 3 h. Quatro outras amostras de zeólita Y substituída por metal utilizando K, Na, Mg e Fe foram preparadas com o mesmo método explicado acima. As amostras foram então rotuladas como K-Y, Na-Y, Y-Ca, Mg-Y e Fe-Y. O tamanho de poro da zeólita H-ZSM5 pode estar na faixa de 0,4-0,6 nm, de preferência 0,5 nm. O tamanho do poro da zeólita H-Y pode estar na faixa de 0,6-0,9 nm, de preferência, 0,7-0,9 nm (por exemplo, conforme fornecida por Zeolyst Internacional, n° de catálogo CBV600).[202] Synthesis of metal-substituted zeolite: given the better adsorption capacity of the zeolite with incorporated Ca (according to W. H. Goodman, US 4910336, 1990) Ca-substituted zeolites were prepared by ion exchange, to be tested in the adsorption of AA (S. M. Seo, S. Y. Coi, J. M. Suh, K. J. Jung, N. H. He o and W. T. Lim, Bull. Korean Chem. Soc. 2009, 30:1703). 3 g of powdered zeolite were added to a solution of Ca(NO3)2.4H2O (0.5 M). The suspension was stirred for 4 h and then the solution was replaced with fresh solution and this procedure was repeated two more times. Finally, the solids were separated by centrifugation, dried at 80 °C and calcined at 300 °C for 3 h. Four other samples of metal substituted zeolite Y using K, Na, Mg and Fe were prepared with the same method explained above. The samples were then labeled as K-Y, Na-Y, Y-Ca, Mg-Y and Fe-Y. The pore size of the H-ZSM5 zeolite can be in the range of 0.4-0.6 nm, preferably 0.5 nm. The pore size of the H-Y zeolite can be in the range of 0.6-0.9 nm, preferably 0.7-0.9 nm (eg as supplied by Zeolyst International, catalog no. CBV600).

[203] O ensaio de adsorção de AA foi realizado utilizando os adsorventes mencionados acima. Os resultados da análise estão apresentados abaixo, na Tabela 6: Tabela 6: Adsorção de AA a 0,5 % [203] The AA adsorption assay was performed using the adsorbents mentioned above. The results of the analysis are presented below, in Table 6: Table 6: Adsorption of AA at 0.5%

[204] A zeólita Y apresentou a maior capacidade de adsorção de AA a partir da solução aquosa. A zeólita Y substituída com Ca melhorou a adsorção de AA em cerca de 50 %. A zeólita Y substituída com Fe melhorou a adsorção de AA em quase o dobro. Os testes foram realizados com a solução de AA em água destilada e também em solução tampão contendo ((NH4)2SO4 (20 g/l), Na2HPO4 (1 g/l), KH2PO4 (1 g/l) e MgSO4 (0,25 g/l). Mais tarde, o MgSO4 foi eliminado da solução tampão, porque ele causava a formação de sal de magnésio antranilato insolúvel. Entre as zeólitas substituídas com metal acima, a Fe-Y apresentou a maior capacidade de adsorção de AA (superior a 50 g de AA/kg de Fe-Y). Felizmente, os teores da solução tampão não influenciaram a adsorção de AA e as capacidades de adsorção foram semelhantes àquelas em água destilada. O espectro de IV da amostra de Fe-Y após o ensaio de adsorção mostrou alguns picos característicos de AA, o que pode ser uma evidência da existência de AA na superfície da Fe-Y, provavelmente quelado com Fe. Tabela 7: Capacidades de adsorçãoa de AA da zeólita Y substituída por metal em água destilada e solução aquosa tamponada após 10 e 60 minutos de contato. a g de AA/kg de adsorvente[204] Zeolite Y showed the highest AA adsorption capacity from the aqueous solution. Ca-substituted zeolite Y improved AA adsorption by about 50%. Fe-substituted zeolite Y improved AA adsorption almost twice as much. The tests were carried out with the AA solution in distilled water and also in a buffer solution containing ((NH4)2SO4 (20 g/l), Na2HPO4 (1 g/l), KH2PO4 (1 g/l) and MgSO4 (0.25 g/l). Later, MgSO4 was eliminated from the buffer solution, because it caused the formation of insoluble magnesium anthranilate salt. Among the metal-substituted zeolites above, Fe-Y showed the highest AA adsorption capacity (greater than 50 g of AA/kg of Fe-Y). Fortunately, the contents of the buffer solution did not influence the adsorption of AA and the adsorption capacities were similar to those in distilled water. The IR spectrum of the Fe-Y sample after the adsorption test showed some characteristic peaks of AA, which may be evidence of the existence of AA on the surface of Fe-Y, probably chelated with Fe. Table 7: Capacities of adsorption of AA from zeolite Y replaced by metal in distilled water and buffered aqueous solution after 10 and 60 minutes of contact. ag of AA/kg of adsorbent

[205] A zeólita Fe-Y após o ensaio de adsorção e uma amostra da zeólita Fe-Y fresca foram analisadas por ICP- MS. Esta análise mostrou que a proporção de Fe/Al em ambas as amostras eram de 1,25 e 1,3, respectivamente, que são valores muito próximos um do outro. Portanto, a quantidade de Fe lixiviado foi insignificante. No caso de Ca-Y, foi detectada uma lixiviação de 64 % de Ca após o ensaio de adsorção.[205] The Fe-Y zeolite after the adsorption assay and a sample of the fresh Fe-Y zeolite were analyzed by ICP-MS. This analysis showed that the Fe/Al ratio in both samples were 1.25 and 1.3, respectively, which are values very close to each other. Therefore, the amount of Fe leached was insignificant. In the case of Ca-Y, 64% Ca leaching was detected after the adsorption test.

[206] Foi estudada a decomposição do AA dessorvido em Fe-Y em temperaturas até 550 °C, utilizando um analisador gravimétrico térmico equipado com um analisador de massa (TGA-MS). Como pode ser visto na Figura 7, não houve formação de ANL em temperaturas inferiores a 400°C. Em temperaturas superiores a 400 °C, o AA foi decomposto diretamente em polianilina, que foi observada como materiais escuros no suporte de amostras. Uma pequena quantidade de ANL foi detectada em temperaturas superiores a 400 °C. Portanto, a conversão térmica direta de AA adsorvido no adsorvente em ANL não foi bem-sucedida.[206] The decomposition of desorbed AA to Fe-Y at temperatures up to 550 °C was studied using a thermal gravimetric analyzer equipped with a mass analyzer (TGA-MS). As can be seen in Figure 7, there was no formation of ANL at temperatures below 400°C. At temperatures greater than 400 °C, AA was directly decomposed into polyaniline, which was observed as dark materials on the sample holder. A small amount of ANL was detected at temperatures above 400 °C. Therefore, direct thermal conversion of AA adsorbed on the adsorbent to ANL was not successful.

Dessorção de AA do adsorvente para a fase líquidaAA desorption from the adsorbent to the liquid phase

[207] O ensaio de dessorção do ácido antranílico da zeólita Fe-Y para água mostrou que a adsorção do ácido antranílico em zeólita substituída por metal em solução aquosa é reversível. Subsequentemente, foi testada a dessorção de AA para um solvente orgânico. Foi selecionado 1-dodecanol como solvente orgânico devido à elevada solubilidade do ácido antranílico neste e também devido a sua miscibilidade em água muito baixa (0,004 g/l). Além disso, o seu ponto de ebulição (259 °C) é muito superior ao da anilina (183 °C) e da água, de modo que a sua separação da mistura final era mais conveniente. A dessorção do AA adsorvido na zeólita Fe-Y para 1-dodecanol foi realizada por suspensão de 0,2 g de Fe-Y contendo 10,8 mg de AA em 2 ml de 1-dodecanol. A suspensão foi agitada durante 0,5 h no intervalo de temperatura de 25-120 °C. Os resultados da dessorção são mostrados na Figura 8, em que um máximo de 27,8 % de AA pode ser dessorvido para 1-dodecanol a 120 °C.[207] The desorption assay of anthranilic acid from Fe-Y zeolite into water showed that the adsorption of anthranilic acid on metal-substituted zeolite in aqueous solution is reversible. Subsequently, the desorption of AA into an organic solvent was tested. 1-dodecanol was selected as the organic solvent because of the high solubility of anthranilic acid in it and also because of its very low miscibility in water (0.004 g/l). Furthermore, its boiling point (259 °C) is much higher than that of aniline (183 °C) and water, so that its separation from the final mixture was more convenient. The desorption of AA adsorbed on the Fe-Y zeolite to 1-dodecanol was carried out by suspending 0.2 g of Fe-Y containing 10.8 mg of AA in 2 ml of 1-dodecanol. The suspension was stirred for 0.5 h in the temperature range 25-120 °C. The desorption results are shown in Figure 8, where a maximum of 27.8% AA can be desorbed to 1-dodecanol at 120 °C.

Exemplo 7 - cinética da reação de descarboxilação do ácido antranílico em anilina, por descarboxilação térmica em um solvente orgânicoExample 7 - kinetics of the decarboxylation reaction of anthranilic acid in aniline, by thermal decarboxylation in an organic solvent Descarboxilação de AA dissolvido em 1-dodecanolDecarboxylation of AA dissolved in 1-dodecanol

[208] Foi testada a descarboxilação de AA a 3 % em peso dissolvido em 1-dodecanol a 160 °C. Foram selecionados catalisadores com diferentes características. Os resultados podem ser observados na Figura 9. O ensaio em branco, sem qualquer catalisador, mostrou conversão de apenas 1,4 %, enquanto na presença de zeólita Y (CBV600, "GO257") resultou em mais de 70 % de conversão para ANL em 1h.[208] The decarboxylation of 3 wt% AA dissolved in 1-dodecanol at 160 °C was tested. Catalysts with different characteristics were selected. The results can be seen in Figure 9. The blank test, without any catalyst, showed only 1.4% conversion, while in the presence of zeolite Y (CBV600, "GO257") it resulted in more than 70% conversion to ANL in 1h.

[209] A conversão elevada de AA sobre a zeólita Y (CBV600, "GO257") pode ser devido ao seu caráter altamente ácido e também devido ao tamanho dos poros (0,7-0,8 nm). A ZSM5 (MFI-27), apesar de possuir caráter ácido, tem um tamanho de poro menor (0,5 nm), de modo que as moléculas de AA não podem penetrar nestes e, consequentemente, não têm acesso a sítios ativos. A hidrotalcita (HTC, Mg6Al2(CO3)(OH)16.4H2O) tem caráter básico e a baixa conversão de AA indica que os sítios básicos não são tão ativos como os sítios ácidos na descarboxilação do AA. A adição de Na à zeólita H-Y ("GO257") diminui o seu caráter ácido e, portanto, foi obtida uma baixa conversão de AA. A forma amoniacal (CBV500, "GO55") também tem um menor número de sítios ácidos do que a H-Y (CBV600, "GO257").[209] The high conversion of AA over zeolite Y (CBV600, "GO257") may be due to its highly acidic character and also due to pore size (0.7-0.8 nm). ZSM5 (MFI-27), despite having an acid character, has a smaller pore size (0.5 nm), so that AA molecules cannot penetrate these and, consequently, do not have access to active sites. Hydrotalcite (HTC, Mg6Al2(CO3)(OH)16.4H2O) has a basic character and the low conversion of AA indicates that the basic sites are not as active as the acidic sites in the decarboxylation of AA. The addition of Na to the H-Y zeolite ("GO257") decreases its acidic character and, therefore, a low AA conversion was obtained. The ammoniacal form (CBV500, "GO55") also has a lower number of acidic sites than the H-Y (CBV600, "GO257").

[210] Como pode ser visto na Figura 10, o perfil de descarboxilação do AA em 1-dodecanol a 160 °C e 180 °C mostrou que a conversão de AA e a formação ANL seguem a cinética de ordem zero. Os modelos simulados para a reação a 160 °C e 180 °C poderiam calcular coeficientes de velocidade (k) como 0,235 mol L-1.h-1 e 0,522 mol.L-1.h-1, respectivamente. A seletividade destas reações para ANL foi de 100 % e foi observado um balanço de massa de 95-110 % (com uma média de 100,4 %).[210] As can be seen in Figure 10, the decarboxylation profile of AA in 1-dodecanol at 160 °C and 180 °C showed that AA conversion and ANL formation follow zero-order kinetics. The models simulated for the reaction at 160 °C and 180 °C could calculate rate coefficients (k) as 0.235 mol L-1.h-1 and 0.522 mol.L-1.h-1, respectively. The selectivity of these reactions for ANL was 100% and a mass balance of 95-110% (with a mean of 100.4%) was observed.

Descarboxilação de AA dissolvido em AnilinaDecarboxylation of AA dissolved in Aniline

[211] A anilina é um solvente muito melhor para AA do que o dodecanol e, sendo também o produto de descarboxilação, o seu uso apresenta grandes vantagens em comparação com o 1-dodecanol. Foi verificado que até 30 % do AA poderiam ser dissolvidos em anilina à temperatura ambiente (20 °C), até 40 % de AA poderiam ser dissolvidos em anilina a 50 °C e até 50 % de AA poderiam ser dissolvidos a 90 °C.[211] Aniline is a much better solvent for AA than dodecanol and, being also the decarboxylation product, its use has great advantages compared to 1-dodecanol. It was found that up to 30% of AA could be dissolved in aniline at room temperature (20°C), up to 40% of AA could be dissolved in aniline at 50°C, and up to 50% of AA could be dissolved at 90°C.

[212] Foi testada a descarboxilação de 40 % em peso de AA dissolvido em anilina a 160, 180 e 200 °C. O ensaio em branco, sem qualquer catalisador mostrou, como antes, uma conversão insignificante, enquanto na presença de zeólita Y (CBV600, "GO257") resultou em mais de 99 % de conversão para ANL em 2 h. Os resultados são apresentados na Figura 35. Nós também fomos capazes de ajustar os dados de acordo com um modelo cinético simples: [212] The decarboxylation of 40% by weight of AA dissolved in aniline at 160, 180 and 200 °C was tested. The blank test without any catalyst showed, as before, negligible conversion, while in the presence of zeolite Y (CBV600, "GO257") resulted in more than 99% conversion to ANL in 2 h. The results are shown in Figure 35. We were also able to fit the data according to a simple kinetic model:

[213] Onde "r" é a velocidade de reação em g de anilina/g de catalisador por hora, "K0" é a constante cinética também em g de anilina/g de catalisador por hora, "Ea" é a energia de ativação da reação em kJ/mol, "R" é a constante do gás ideal igual a 8,31 J/Kmol, "t" é a temperatura em K, "AA" é a concentração de AA e "n" é a ordem de reação. A Figura 35 também mostra os ajustes do presente modelo de reação, em diferentes temperaturas. Os resultados dos ajustes podem ser resumidos como se segue: k0 = 55492 g AN/g CAT h Ea = 37,4 kJ/mol (n = 0,16)[213] Where "r" is the reaction rate in g of aniline/g of catalyst per hour, "K0" is the kinetic constant also in g of aniline/g of catalyst per hour, "Ea" is the activation energy of the reaction in kJ/mol, "R" is the ideal gas constant equal to 8.31 J/Kmol, "t" is the temperature in K, "AA" is the concentration of AA and "n" is the order of reaction. Figure 35 also shows the adjustments of the present reaction model, at different temperatures. The results of the adjustments can be summarized as follows: k0 = 55492 g AN/g CAT h Ea = 37.4 kJ/mol (n = 0.16)

[214] A Figura 35 mostra a decomposição do ácido 2- aminobenzoico (ácido antranílico, AA) em anilina com um catalisador. É mostrada a cinética da descarboxilação do ácido antranílico (AA) dissolvido 40 % em peso em anilina na presença de zeólita Y a 160 °C, 180 °C e 200 °C.[214] Figure 35 shows the decomposition of 2-aminobenzoic acid (anthranilic acid, AA) in aniline with a catalyst. The decarboxylation kinetics of anthranilic acid (AA) dissolved 40% by weight in aniline in the presence of zeolite Y at 160 °C, 180 °C and 200 °C is shown.

[215] Ácido antranílico (40% em peso) foi dissolvido em anilina. Nesta concentração o ácido era perfeitamente solúvel no solvente orgânico, uma vez aquecido até cerca de 50°C. 80 ml da solução acima são então transferidos para uma autoclave de 160 ml, são adicionados 1,5 g de catalisador de zeólita e a mistura é aquecida a 160°C ou 180°C ou 200°C. Amostras foram coletadas em intervalos de tempo diferentes e analisadas por métodos de HPLC para determinar a taxa de formação de anilina.[215] Anthranilic acid (40% by weight) was dissolved in aniline. At this concentration the acid was perfectly soluble in the organic solvent once heated to about 50°C. 80 ml of the above solution is then transferred to a 160 ml autoclave, 1.5 g of zeolite catalyst is added and the mixture is heated to 160°C or 180°C or 200°C. Samples were collected at different time intervals and analyzed by HPLC methods to determine the rate of aniline formation.

Descarboxilação de AA dissolvido em Anilina na preseça de águaDecarboxylation of AA dissolved in Aniline in the presence of water

[216] Como o ácido antranílico separado no processo de cristalização pode apresentar alguma umidade residual (aproximadamente 10 %), decidimos analisar a cinética da reação na presença de água. Experiências análogas às anteriores foram realizadas, com exceção de que 10 % em pesso de água foram adicionados propositadamente à mistura reacional. Descobrimos que o perfil global cinético e de reação permanecem inalterados. Os resultados para a temperatura de reação de 200 °C são apresentados na Figura 36.[216] As the anthranilic acid separated in the crystallization process may have some residual moisture (approximately 10%), we decided to analyze the reaction kinetics in the presence of water. Experiments analogous to the previous ones were carried out, with the exception that 10% by weight of water was deliberately added to the reaction mixture. We found that the overall kinetic and reaction profile remain unchanged. The results for the reaction temperature of 200 °C are shown in Figure 36.

[217] A Figura 36 mostra a decomposição do ácido 2- aminobenzoico (ácido antranílico, AA) em anilina com um catalisador. É mostrada a cinética da descarboxilação do ácido antranílico (AA) dissolvido a 40% em peso em anilina e, em 10% de água-90% de anilina, na presença de zeólita Y a 200°C.[217] Figure 36 shows the decomposition of 2-aminobenzoic acid (anthranilic acid, AA) in aniline with a catalyst. The decarboxylation kinetics of anthranilic acid (AA) dissolved at 40% by weight in aniline and in 10% water-90% aniline in the presence of zeolite Y at 200°C is shown.

[218] Ácido antranílico (40 % em peso) foi dissolvido em anilina. Nesta concentração o ácido era perfeitamente solúvel no solvente orgânico, uma vez aquecido até cerca de 50°C. 80 ml da solução acima foram, então, transferidos para uma autoclave de 160 ml e, em seguida foram adicionados 10% de água (8 g), 1,5 g de catalisador de zeólita e a mistura foi aquecida a 160°C ou 180°C ou 200°C. As amostras foram coletadas em intervalos de tempo diferentes e analisadas por métodos de HPLC para determinar a taxa de formação de anilina.[218] Anthranilic acid (40% by weight) was dissolved in aniline. At this concentration the acid was perfectly soluble in the organic solvent once heated to about 50°C. 80 ml of the above solution was then transferred to a 160 ml autoclave, then 10% water (8 g), 1.5 g of zeolite catalyst was added and the mixture was heated to 160°C or 180°C or 200°C. Samples were collected at different time intervals and analyzed by HPLC methods to determine the rate of aniline formation.

Descarboxilação de AA dissolvido em Anilina a partir de diferentes fontes orgânicasDecarboxylation of AA dissolved in Aniline from different organic sources

[219] De acordo com a presente invenção, o ácido antranílico pode ser produzido biologicamente por fermentação de diferentes meios contendo açúcar. É de se esperar que as diferenças de oligoelementos presentes nos diferentes meios (ou seja, amido de milho hidrolisado, caldo de cana-de-açúcar, ou glicose) poderiam afetar o ácido antranílico, que deve ser, adicionalmente, descarboxilado em anilina. Para verificar se essas diferenças poderiam interferir com o catalisador e com a reação de descarboxilação, foram testados ácidos antranílicos diferentes, separados por cristalização a partir de diferentes meios de crescimento. A comparação foi feita sempre em relação ao ácido antranílico quimicamente puro, adquirido do laboratório fornecedor Sigma Aldrich.[219] According to the present invention, anthranilic acid can be produced biologically by fermentation of different sugar-containing media. It is to be expected that differences in trace elements present in different media (ie hydrolyzed corn starch, sugar cane juice, or glucose) could affect anthranilic acid, which must be further decarboxylated to aniline. To verify if these differences could interfere with the catalyst and with the decarboxylation reaction, different anthranilic acids, separated by crystallization from different growth media, were tested. The comparison was always made in relation to chemically pure anthranilic acid, purchased from the supplier laboratory Sigma Aldrich.

[220] Os diferentes AA foram testados nas mesmas condições dos testes anteriores, iniciando com uma solução a 40% de AA em anilina a 180°C. Os resultados estão resumidos na Figura 37. Todas as fontes de AA foram totalmente convertidas em anilina em menos de 90 minutos. A conversão mais rápida é apresentada pelo material quimicamente puro (Aldrich). Isso é comparável ao material produzido por fermentação da glicose quimicamente pura (VN35). O material isolado de amido de milho hidrolisado é ligeiramente mais lento (VN32 e 33), seguido pelo material isolado de caldo de cana-de-açúcar (VN 34). Esta sequência segue o grau de refino dos meios utilizados. A fonte de açúcar mais pura resultou em decomposição mais rápida do AA isolado a partir desta. Isso pode ser explicado pela presença de oligoelementos, tal como íons ou sais minerais, que poderiam interferir com o catalisador de zeólita. No entanto, o efeito é tão limitado que não interferiria com a reação de descarboxilação, que ocorre muito rapidamente até a conclusão, independentemente, da fonte de AA.[220] The different AA were tested under the same conditions as the previous tests, starting with a 40% solution of AA in aniline at 180°C. The results are summarized in Figure 37. All AA sources were fully converted to aniline in less than 90 minutes. The fastest conversion is shown by the chemically pure material (Aldrich). This is comparable to material produced by fermenting chemically pure glucose (VN35). The hydrolyzed corn starch isolate material is slightly slower (VN32 and 33), followed by the sugarcane juice isolate material (VN 34). This sequence follows the degree of refinement of the media used. The purer sugar source resulted in faster decomposition of the AA isolated from it. This can be explained by the presence of trace elements, such as ions or mineral salts, which could interfere with the zeolite catalyst. However, the effect is so limited that it would not interfere with the decarboxylation reaction, which proceeds very rapidly to completion, regardless of the AA source.

[221] A Figura 37 mostra a decomposição do ácido 2- aminobenzoico (ácido antranílico, AA) em anilina com um catalisador. É mostrada a cinética da descarboxilação do ácido antranílico (AA) dissolvido a 40 % em peso em anilina na presença de zeólita Y a 180°C.[221] Figure 37 shows the decomposition of 2-aminobenzoic acid (anthranilic acid, AA) in aniline with a catalyst. The decarboxylation kinetics of anthranilic acid (AA) dissolved at 40% by weight in aniline in the presence of zeolite Y at 180°C is shown.

[222] O ácido antranílico foi obtido por cristalização a partir de diferentes meios contendo açúcar, tal como glicose quimicamente pura, amido de milho hidrolisado e caldo de cana-de-açúcar. O ácido antranílico isolado resultante (40 % em peso) foi dissolvido em anilina. Nesta concentração o ácido era perfeitamente solúvel no solvente orgânico, uma vez aquecido até cerca de 50 °C. 80 ml das soluções acima foram então transferidos para uma autoclave de 160 ml, foram adicionados 1,5 g de catalisador de zeólita e a mistura foi aquecida até 180 °C. As amostras foram coletadas em intervalos de tempo diferentes e analisadas por métodos de HPLC para determinar a taxa de formação de anilina.[222] Anthranilic acid was obtained by crystallization from different sugar-containing media, such as chemically pure glucose, hydrolyzed corn starch, and sugar cane juice. The resulting isolated anthranilic acid (40% by weight) was dissolved in aniline. At this concentration the acid was perfectly soluble in the organic solvent once heated to about 50 °C. 80 ml of the above solutions were then transferred to a 160 ml autoclave, 1.5 g of zeolite catalyst was added and the mixture was heated to 180 °C. Samples were collected at different time intervals and analyzed by HPLC methods to determine the rate of aniline formation.

Estabilidade do catalisador para a descarboxilação de AA dissolvido em anilina a partir de amido de milho hidrolisadoStability of the catalyst for the decarboxylation of AA dissolved in aniline from hydrolyzed corn starch

[223] Considerando o efeito dos oligoelementos observados antes, a estabilidade do catalisador foi testada ao longo de várias bateladas. Isso foi feito pela reciclagem do catalisador e uso deste na reação seguinte sem qualquer etapa de lavagem, seguindo o procedimento de reação descrito anteriormente. Os resultados são apresentados na Figura 38. A diferença na atividade entre o catalisador recém-preparado e o reutilizado é mínima. O catalisador reutilizado parece ser ainda mais rápido ou melhor do que o sistema fresco. Isto mostrou que não existe um efeito de inibição ou envenenamento dos oligoelementos sobre o catalisador, que permanece ativo na reação de descarboxilação. Para confirmação adicional, o catalisador foi analisado post mortem e comparado com o preparado na hora. O espectro de IV dos dois catalisadores está ilustrado na Figura 39. Além de algumas espécies de anilina absorvidas, está presente apenas uma pequena diminuição do sinal de OH. Este OH pode ser resfriado bruscamente após troca com outros íons (oligoelementos), no entanto, provavelmente ele não é o local ativo para a catálise, visto que a forte acidez das zeólitas deriva das pontes Al-O-Si.[223] Considering the effect of trace elements observed before, the stability of the catalyst was tested over several batches. This was done by recycling the catalyst and using it in the next reaction without any washing step, following the reaction procedure described above. The results are shown in Figure 38. The difference in activity between the freshly prepared and reused catalyst is minimal. The reused catalyst appears to be even faster or better than the fresh system. This showed that there is no inhibition or poisoning effect of the trace elements on the catalyst, which remains active in the decarboxylation reaction. For further confirmation, the catalyst was analyzed post mortem and compared to freshly prepared. The IR spectrum of the two catalysts is illustrated in Figure 39. Apart from some absorbed aniline species, only a small decrease in the OH signal is present. This OH can be abruptly cooled after exchange with other ions (trace elements), however, it is probably not the active site for catalysis, since the strong acidity of zeolites derives from Al-O-Si bridges.

[224] A Figura 38 mostra a decomposição do ácido 2- aminobenzoico (ácido antranílico, AA) em anilina com um catalisador. É mostrada a cinética da descarboxilação do ácido antranílico (AA) dissolvido a 40 % em peso em anilina na presença de zeólita Y a 180°C.[224] Figure 38 shows the decomposition of 2-aminobenzoic acid (anthranilic acid, AA) in aniline with a catalyst. The decarboxylation kinetics of anthranilic acid (AA) dissolved at 40% by weight in aniline in the presence of zeolite Y at 180°C is shown.

[225] O ácido antranílico foi obtido por cristalização a partir de amido de milho hidrolisado. O ácido antranílico isolado resultante (40 % em peso) foi dissolvido em anilina. Nesta concentração o ácido era perfeitamente solúvel no solvente orgânico, uma vez aquecida a cerca de 50 °C. 80 ml da solução anterior são, em seguida, transferidos para uma autoclave de 160 m, são adicionados 1,5 g de catalisador de zeólita e a mistura é aquecida a 180 °C. O catalisador foi isolado e reciclado para uma reação subsequente sem mais tratamento ou lavagem. 80 ml da solução acima foram então transferidos para uma autoclave de 160 ml, foram adicionados 1,5 g de catalisador de zeólita e a mistura aquecida a 180 °C. O catalisador foi isolado e reciclado para a reação subsequente sem tratamento ou lavagem adicional. As amostras foram coletadas em intervalos de tempo diferentes e analisadas por métodos de HPLC para determinar a taxa de formação de anilina.[225] Anthranilic acid was obtained by crystallization from hydrolyzed corn starch. The resulting isolated anthranilic acid (40% by weight) was dissolved in aniline. At this concentration the acid was perfectly soluble in the organic solvent once heated to about 50 °C. 80 ml of the above solution are then transferred to a 160 m autoclave, 1.5 g of zeolite catalyst are added and the mixture is heated to 180 °C. The catalyst was isolated and recycled for a subsequent reaction without further treatment or washing. 80 ml of the above solution was then transferred to a 160 ml autoclave, 1.5 g of zeolite catalyst was added and the mixture heated to 180°C. The catalyst was isolated and recycled to the subsequent reaction without further treatment or washing. Samples were collected at different time intervals and analyzed by HPLC methods to determine the rate of aniline formation.

[226] A Figura 39 mostra o espectro de IV de um catalisador H-Y recém-preparado e um após a reação conforme acima, utilizando AA isolado de amido de milho hidrolisado. As bandas típicas para anilina estão marcadas. De fato, ocorre a absorção desta espécie altamente básica. A região OH também está realçada. A redução do sinal de OH é compatível com alguma troca iônica parcial que poderia ocorrer com oligoelementos presentes, no entanto os grupos OH não parecem estar ativos na catálise, mas provavelmente a ponte AL-O-Si é a responsável.[226] Figure 39 shows the IR spectrum of a freshly prepared H-Y catalyst and one after the reaction as above using AA isolated from hydrolyzed corn starch. Typical bands for aniline are marked. Indeed, absorption of this highly basic species takes place. The OH region is also highlighted. The reduction of the OH signal is compatible with some partial ion exchange that could occur with present trace elements, however the OH groups do not seem to be active in the catalysis, but the AL-O-Si bridge is probably responsible.

Exemplo 8 - dissolução e cristalização de oAB do caldo de fermentaçãoExample 8 - dissolution and crystallization of oAB from fermentation broth

[227] Uma fonte de açúcar industrial foi utilizada para a fermentação com Corynebacterium glutamicum. 100 ml de caldo com um teor de 21,5 g/l de glicose, 3,7 g/l de lactato foram misturados com 10 g de ácido antranílico em um reator de laboratório de 250 ml. A suspensão tinha um valor de pH de 4,7. A solubilidade do oAB era de cerca de 4,5 g/l, em temperatura ambiente e pH 4,5. Em seguida foram adicionados 9,12 g de NaOH (32 %) em 4 porções até a formação de uma solução. A solução tinha um valor de pH de 8,3. Em seguida, 7 g de HCl (37 %) foram adicionados em 1 hora. Por dosagem do HCl, a primeira nucleação ocorreu a partir de um valor de pH de 5,8. O número de cristais aumentou durante a dosagem. No final da dosagem a suspensão tinha um valor de pH de 3,6. Em seguida a suspensão foi agitada durante 1 hora. Finalmente a suspensão foi filtrada. Filtração:[227] An industrial sugar source was used for fermentation with Corynebacterium glutamicum. 100 ml of broth with a content of 21.5 g/l of glucose, 3.7 g/l of lactate was mixed with 10 g of anthranilic acid in a 250 ml laboratory reactor. The suspension had a pH value of 4.7. The solubility of oAB was about 4.5 g/l at room temperature and pH 4.5. Then 9.12 g of NaOH (32%) were added in 4 portions until a solution was formed. The solution had a pH value of 8.3. Then 7 g of HCl (37%) was added in 1 hour. By dosage of HCl, the first nucleation occurred from a pH value of 5.8. The number of crystals increased during dosing. At the end of dosing the suspension had a pH value of 3.6. Then the suspension was stirred for 1 hour. Finally the suspension was filtered. Filtration:

[228] A filtração foi realizada de acordo com a diretriz VDI “VDI 2762”, a 0,2 bar e uma área de filtro de 12,6 cm2. 125 g de suspensão foram filtrados e lavados com 25 g de água. Foram medidos 91 g de licor mãe e 23,1 g de sólido úmido. A resistência da torta de filtração foi determinada de acordo com a norma "VDI 2762" e apresentou um valor de 5 x 1010 l/m2. A torta de filtração foi seca em um forno de secagem. Após a secagem, foram pesados 9,1 g de sólido seco, o que corresponde a um rendimento de 91 %.[228] Filtration was performed according to the VDI guideline “VDI 2762”, at 0.2 bar and a filter area of 12.6 cm2. 125 g of suspension was filtered and washed with 25 g of water. 91 g of mother liquor and 23.1 g of wet solid were measured. The resistance of the filter cake was determined according to the "VDI 2762" standard and presented a value of 5 x 1010 l/m2. The filter cake was dried in a drying oven. After drying, 9.1 g of dry solid were weighed, which corresponds to a yield of 91%.

[229] A fração de ácido antranílico no licor mãe era de 0,72 %. O teor de cinzas do sólido foi determinado como uma indicação do teor de sal de ácido antranílico. O teor de cinzas foi determinado como sendo de 0,55 %.[229] The anthranilic acid fraction in the mother liquor was 0.72%. The ash content of the solid was determined as an indication of the anthranilic acid salt content. The ash content was determined to be 0.55%.

Exemplo 9 - Solubilidade do oAB em 1-dodecanolExample 9 - Solubility of oAB in 1-dodecanol

[230] A solubilidade do oAB em 1-dodecanol foi testada com temperatura crescente. SLE = equilíbrio sólido-líquido [230] The solubility of oAB in 1-dodecanol was tested with increasing temperature. SLE = solid-liquid balance

[231] A solubilidade de oAB em 1-dodecanol foi crescente com a elevação da temperatura.[231] The solubility of oAB in 1-dodecanol increased with increasing temperature.

Claims (14)

1. Célula hospedeira microbiana recombinante caracterizada por ser capaz de converter, biologicamente, uma matéria-prima compreendendo um substrato de carbono fermentável em o-aminobenzoato (oAB) em que a célula hospedeira microbiana recombinante é Corynebacterium glutamicum, em que referido substrato de carbono fermentável é selecionado do grupo consistindo em monossacarídeos C-5, monossacarídeos C-6, dissacarídeos e trissacarídeos, e em que referida célula hospedeira microbiana recombinante tem uma modificação genética do gene trpD, a referida modificação sendo de acordo com uma sequência genética selecionada do grupo que consiste nas sequências de SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7 e SEQ ID NO: 8, que é capaz de diminuir a expressão do gene trpD com relação a um tipo selvagem.1. Recombinant microbial host cell characterized by being capable of biologically converting a raw material comprising a fermentable carbon substrate into o-aminobenzoate (oAB), wherein the recombinant microbial host cell is Corynebacterium glutamicum, wherein said fermentable carbon substrate is selected from the group consisting of C-5 monosaccharides, C-6 monosaccharides, disaccharides and trisaccharides, and wherein said microbial host cell recombinant has a genetic modification of the trpD gene, said modification being in accordance with a genetic sequence selected from the group consisting of the sequences of SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8, which is capable of decreasing the expression of the trpD gene with respect to a wild type. 2. Célula hospedeira microbiana recombinante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a célula hospedeira microbiana Corynebacterium glutamicum compreende, adicionalmente, uma supressão no gene hpr selecionada de SEQ ID NO: 17 ou SEQ ID NO: 18 ou no gene ptsG selecionada de SEQ ID NO: 19 ou SEQ ID NO: 20, ambos codificando fosfoenolpiruvato- fosfotransferase.2. Recombinant microbial host cell, according to claim 1, characterized in that the microbial host cell Corynebacterium glutamicum additionally comprises a deletion in the hpr gene selected from SEQ ID NO: 17 or SEQ ID NO: 18 or in the ptsG gene selected from SEQ ID NO: 19 or SEQ ID NO: 20, both encoding phosphoenolpyruvate-phosphotransferase. 3. Célula hospedeira microbiana recombinante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que referida matéria-prima é selecionada do grupo que consiste em beterraba- açucareira, cana-de-açúcar, plantas contendo amido, lignocelulose, glicerol e compostos C1.3. Recombinant microbial host cell, according to claim 1, characterized in that said raw material is selected from the group consisting of sugar beet, sugar cane, plants containing starch, lignocellulose, glycerol and C1 compounds. 4. Método para a produção de anilina, caracterizado por compreender as etapas de: a) produção de o-aminobenzoato por fermentação de uma matéria-prima compreendendo um substrato de carbono fermentável utilizando a célula hospedeira microbiana recombinante, conforme definida na reivindicação 1, em que dito o- aminobenzoato compreende o ânion antranilato, b) conversão do dito o-aminobenzoato a partir do dito ânion antranilato em ácido antranílico por protonação ácida, c) recuperação do dito ácido antranílico por precipitação ou por dissolução em um solvente orgânico, e d) conversão do dito ácido antranílico em anilina por descarboxilação térmica em um solvente orgânico.4. Method for the production of aniline, characterized in that it comprises the steps of: a) producing o-aminobenzoate by fermentation of a raw material comprising a fermentable carbon substrate using the recombinant microbial host cell, as defined in claim 1, wherein said o-aminobenzoate comprises anthranilate anion, b) converting said o-aminobenzoate from said anthranilate anion into anthranilic acid by acid protonation, c) recovering said anthranilic acid by precipitation or by dissolution in an organic solvent, and d) converting said anthranilic acid into aniline by thermal decarboxylation in an organic solvent. 5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a dita fermentação da etapa a) é uma fermentação em batelada, uma fermentação em batelada alimentada ou uma fermentação contínua.5. Method according to claim 4, characterized in that said fermentation of step a) is a batch fermentation, a fed-batch fermentation or a continuous fermentation. 6. Método, de acordo a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a etapa a) e a etapa b) são executadas continuamente.6. Method according to claim 4 or 5, characterized in that step a) and step b) are performed continuously. 7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que o referido hospedeiro microbiano recombinante é removido antes da realização da etapa b) de conversão do dito o-aminobenzoato, a partir do referido ânion antranilato em ácido antranílico.7. Method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that said recombinant microbial host is removed before carrying out step b) of converting said o-aminobenzoate from said anthranilate anion into anthranilic acid. 8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado pelo fato de que referida protonação ácida da etapa b) é realizada por adição de HCl.8. Method according to any one of claims 4 to 7, characterized in that said acid protonation of step b) is carried out by adding HCl. 9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 8, caracterizado pelo fato de que na etapa c) a referida recuperação do referido ácido antranílico por precipitação compreende filtração, gerando, assim, uma suspensão compreendendo o dito ácido antranílico recuperado.9. Method according to any one of claims 4 to 8, characterized in that in step c) said recovery of said anthranilic acid by precipitation comprises filtration, thus generating a suspension comprising said recovered anthranilic acid. 10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 9, caracterizado pelo fato de que na etapa c) a referida recuperação do ácido antranílico pela dissolução do referido ácido antranílico em um solvente orgânico compreende a adição do referido solvente orgânico ou uma mistura destes ao referido ácido antranílico, de tal modo que o referido ácido antranílico é recuperado como um soluto no solvente orgânico.10. Method according to any one of claims 4 to 9, characterized in that in step c) said recovery of anthranilic acid by dissolving said anthranilic acid in an organic solvent comprises adding said organic solvent or a mixture thereof to said anthranilic acid, such that said anthranilic acid is recovered as a solute in the organic solvent. 11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 10, caracterizado pelo fato de que a etapa c) é seguida de lavagem e secagem do precipitado de ácido antranílico recuperado, antes da realização da descarboxilação térmica da etapa d).11. Method according to any one of claims 4 to 10, characterized in that step c) is followed by washing and drying the recovered anthranilic acid precipitate, before carrying out the thermal decarboxylation of step d). 12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 11, caracterizado pelo fato de que a etapa d) é realizada na presença de um catalisador.12. Method according to any one of claims 4 to 11, characterized in that step d) is carried out in the presence of a catalyst. 13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 12, caracterizado pelo fato de que, após a etapa c), o ânion antranilato residual é recuperado por adsorção em uma resina de troca iônica, ou em um material de carvão ativo, ou em uma zeólita, seguida por dessorção do ânion antranilato recuperado.13. Method according to any one of claims 4 to 12, characterized in that, after step c), the residual anthranilate anion is recovered by adsorption on an ion exchange resin, or on an active carbon material, or on a zeolite, followed by desorption of the recovered anthranilate anion. 14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que, após a recuperação do ânion antranilato residual por adsorção em seguida à etapa c), uma corrente de água isenta de ânion antranilato adsorvido é realimentada em parte ou completamente para a fermentação da etapa a).14. Method according to claim 13, characterized by the fact that, after recovering the residual anthranilate anion by adsorption following step c), a stream of water free of adsorbed anthranilate anion is partially or completely fed back to the fermentation of step a).
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