BR122017000806A2 - acyl acp reductase (aar) variant polypeptide, recombinant host cell, cell culture, method of producing fatty alcohol composition having increased titer - Google Patents
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Abstract
polipeptídeo da variante acil-acp redutase (aar), célula hospedeira recombinante, cultura celular, método de produção de composição de álcool graxo tendo aumento do título” a descrição refere-se às variantes de enzima de acil- acp redutase (aar) que resultam na produção de aldeído graxo melhorado e álcool graxo melhorado, quando expressa em células hospedeiras recombinantes. a descrição refere-se aos métodos para preparar e utilizar tais variantes aar para a produção de composições de álcoois graxos tendo características particulares.acyl acp reductase (aar) variant polypeptide, recombinant host cell, cell culture, production method of fatty alcohol composition having increased titer ”description refers to the acyl acp reductase (aar) enzyme variants that result in the production of improved fatty aldehyde and improved fatty alcohol when expressed in recombinant host cells. The description relates to methods for preparing and using such aar variants for the production of fatty alcohol compositions having particular characteristics.
Description
POLIPEPTÍDEO DA VARIANTE ACIL-ACP REDUTASE (AAR), CÉLULA HOSPEDEIRA RECOMBINANTE, CULTURA CELULAR, MÉTODO DE PRODUÇÃO DE COMPOSIÇÃO DE ÁLCOOL GRAXO TENDO AUMENTO DO TÍTULO”POLYPEPTIDE OF THE VARIANT ACIL-ACP REDUCTASE (AAR), RECOMBINANT HOST CELL, CELL CULTURE, PRODUCTION METHOD OF FAT ALCOHOL COMPOSITION WITH INCREASED TITLE ”
Dividido do BR1120150170056, depositado em 16/01/2014.Divided from BR1120150170056, deposited on 1/16/2014.
[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório US No. 61/753,273, depositado em 16 de janeiro de 2013, os conteúdos dos quais são aqui incorporados por referência na sua totalidade.[001] This application claims the benefit of US Provisional Application No. 61 / 753,273, filed on January 16, 2013, the contents of which are hereby incorporated by reference in their entirety.
LISTAGEM DE SEQUÊNCIA [002] O pedido de patente contém uma listagem de sequências, o qual foi submetido eletronicamente no formato ASCII e é aqui incorporado por referência na suaSEQUENCE LISTING [002] The patent application contains a sequence listing, which was submitted electronically in ASCII format and is incorporated by reference in its
acil-ACP redutase (AAR) que resultam na produção de aldeído graxo e/ou álcool graxo melhorado quando expressas em células hospedeiras recombinantes. A descrição refere-se também aos métodos para preparar e utilizar tais variantes AAR para a produção de composições de álcoois graxos tendo características particulares.acyl-ACP reductase (AAR) that result in the production of fatty aldehyde and / or improved fatty alcohol when expressed in recombinant host cells. The description also relates to methods for preparing and using such AAR variants for the production of fatty alcohol compositions having particular characteristics.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [004] Os álcoois graxos denotam uma categoria importante da bioquímica industrial. Por exemplo, as vendas anuais mundiais de álcoois graxos e seus derivados estão em excesso de US$1 bilhão. Essas moléculas e os seus derivados têm numerosas aplicações, incluindo o uso como tensoativos,BACKGROUND OF THE INVENTION [004] Fatty alcohols denote an important category of industrial biochemistry. For example, annual worldwide sales of fatty alcohols and their derivatives are in excess of $ 1 billion. These molecules and their derivatives have numerous applications, including use as surfactants,
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 6/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 6/161
2/137 lubrificantes, plastificantes, solventes, emulsificantes, emolientes, agentes espessantes, aromatizantes, fragrâncias, e combustíveis. Devido à sua natureza anfifílica, os álcoois graxos comportam-se como tensoativos não iônicos, os quais são úteis em produtos de uso pessoal e cuidados domésticos, por exemplo, detergentes. Os álcoois graxos de cadeia mais curta são utilizados nas indústrias cosméticas e alimentares como emulsificantes, emolientes e espessantes.2/137 lubricants, plasticizers, solvents, emulsifiers, emollients, thickening agents, flavorings, fragrances, and fuels. Due to their amphiphilic nature, fatty alcohols behave as non-ionic surfactants, which are useful in personal care and home care products, for example, detergents. Short-chain fatty alcohols are used in the cosmetic and food industries as emulsifiers, emollients and thickeners.
[005] Na natureza, os álcoois graxos são feitos por enzimas que são capazes de reduzir várias moléculas de acil-ACP ou acil-CoA para os álcoois primários correspondentes (por exemplo, Patentes US Nos. 8,323,924;[005] In nature, fatty alcohols are made by enzymes that are capable of reducing various molecules of acyl-ACP or acyl-CoA to the corresponding primary alcohols (for example, US Patent Nos. 8,323,924;
8,268,599 e 8,097,439; e Publicação de Patente US Nos. 20120282663 e 20100105963, aqui incorporadas por referência). No entanto, as tecnologias atuais envolvem redução mediada por catalisador principalmente inorgânico de ácidos graxos para os álcoois primários correspondentes. Esses álcoois graxos são produzidos por meio de hidrogenação catalítica dos ácidos graxos produzidos a partir de fontes naturais, tais como óleo de coco, óleo de palma, óleo de semente de palma, gordura e banha de porco, ou por hidratação química de alfa-olefinas produzidas a partir de matérias-primas petroquímicas. Álcoois graxos derivados de fontes naturais têm diferentes comprimentos de cadeia, as quais são relevantes e específicas para aplicações específicas. A desidratação de álcoois graxos para alfa-olefinas pode ser realizada por catálise química.8,268,599 and 8,097,439; and US Patent Publication Nos. 20120282663 and 20100105963, incorporated herein by reference). However, current technologies involve mainly inorganic catalyst-mediated reduction of fatty acids to the corresponding primary alcohols. These fatty alcohols are produced through catalytic hydrogenation of fatty acids produced from natural sources, such as coconut oil, palm oil, palm seed oil, fat and lard, or by chemical hydration of alpha-olefins produced from petrochemical raw materials. Fatty alcohols derived from natural sources have different chain lengths, which are relevant and specific to specific applications. Dehydration of fatty alcohols to alpha-olefins can be accomplished by chemical catalysis.
[006] Os aldeídos graxos podem ser usados para produzir produtos químicos exclusivos industriais. Por[006] Fatty aldehydes can be used to produce exclusive industrial chemicals. Per
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 7/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 7/161
3/137 exemplo, os aldeídos são comumente usados para produzir polímeros, resinas, corantes, aromatizantes, plastificantes, perfumes e produtos farmacêuticos.3/137 example, aldehydes are commonly used to produce polymers, resins, dyes, flavorings, plasticizers, perfumes and pharmaceuticals.
Os aldeídos também podem ser utilizados como solventes, conservantes e desinfetantes.Aldehydes can also be used as solvents, preservatives and disinfectants.
Certos compostos naturais e sintéticos, tais como vitaminas e hormônios, são aldeídos, e muitos açúcares contêm grupos aldeído. Aldeídos graxos podem ser convertidos a álcoois graxos, por redução química ou enzimática.Certain natural and synthetic compounds, such as vitamins and hormones, are aldehydes, and many sugars contain aldehyde groups. Fatty aldehydes can be converted to fatty alcohols by chemical or enzymatic reduction.
[007] Uma alternativa mais verde e mais limpa para a produção de aldeídos graxos e álcoois graxos é através de açúcares e/ou de biomassa fermentáveis. No entanto, para a produção de aldeídos graxos e álcoois graxos de açúcares fermentáveis ou biomassa serem comercialmente viáveis, processos industriais devem ser otimizados para a conversão eficiente e a recuperação eficiente do produto final. A presente divulgação aborda esta necessidade proporcionando composições e métodos para melhorar a produção de aldeídos graxos e álcoois graxos, usando células hospedeiras manipuladas como biocatalisadores.[007] A greener and cleaner alternative for the production of fatty aldehydes and fatty alcohols is through fermentable sugars and / or biomass. However, for the production of fatty aldehydes and fatty alcohols from fermentable sugars or biomass to be commercially viable, industrial processes must be optimized for efficient conversion and efficient recovery of the final product. The present disclosure addresses this need by providing compositions and methods to improve the production of fatty aldehydes and fatty alcohols, using manipulated host cells as biocatalysts.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [008] A presente invenção proporciona células hospedeiras fotossintéticas e heterotróficas, as quais produzem diretamente aldeídos graxos e/ou álcoois graxos de comprimentos específicos de cadeia de tal modo que a conversão catalítica de ácidos graxos purificados não é necessária. Esta rota biológica proporciona um produto de qualidade mais elevada, uma redução significativa de custos e um menor impacto sobre o ambiente. Mais especificamente, a presente invenção proporciona novas variantes de enzimaSUMMARY OF THE INVENTION [008] The present invention provides photosynthetic and heterotrophic host cells, which directly produce fatty aldehydes and / or fatty alcohols of specific chain lengths such that the catalytic conversion of purified fatty acids is not necessary. This biological route provides a higher quality product, a significant cost reduction and a lower impact on the environment. More specifically, the present invention provides new variants of enzyme
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 8/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 8/161
4/137 acil-ACP redutase (AAR) que produzem aldeídos graxos e/ou álcoois graxos e suas composições. São também proporcionados de ácido nucleico e sequências específicas da proteína da variante AAR, bem como novas células hospedeiras recombinantes e culturas de células que abrangem tais variantes de enzimas4/137 acyl-ACP reductase (AAR) that produce fatty aldehydes and / or fatty alcohols and their compositions. Also provided are nucleic acid and specific sequences of the AAR variant protein, as well as new recombinant host cells and cell cultures covering such enzyme variants
AAR manipuladas. A invenção também proporciona métodos de utilização das células hospedeiras expressando variantes de AAR recombinantes, a fim de preparar composições de aldeído graxos e/ou álcoois graxos com características particulares.Manipulated AAR. The invention also provides methods of using host cells expressing recombinant AAR variants to prepare fatty aldehyde and / or fatty alcohol compositions with particular characteristics.
[009][009]
Um aspecto da descrição proporciona polipeptídeos da variante acil-ACP redutase (AAR) que catalisam a conversão de uma acil-ACP a um aldeído graxo, em que o polipeptídeo AAR tem pelo menos 90% de identidade sequência com a correspondente sequência de polipeptídeo deOne aspect of the description provides polypeptides of the acyl-ACP reductase (AAR) variant that catalyze the conversion of an acyl-ACP to a fatty aldehyde, wherein the AAR polypeptide has at least 90% sequence identity with the corresponding polypeptide sequence of
métodos para expressar os polipeptídeos da variantemethods for expressing the variant polypeptides
AAR em uma célula hospedeira recombinante resultando em um mais elevado do aldeído graxo e/ou composição de título álcool graxo em comparação com o título de um aldeído graxo e/ou composição de álcool graxo produzida por expressão de um polipeptídeo da AAR do tipo selvagem em uma célula hospedeira correspondente.AAR in a recombinant host cell resulting in a higher fatty aldehyde and / or fatty alcohol title composition compared to the fatty aldehyde title and / or fatty alcohol composition produced by expression of a wild-type AAR polypeptide in a corresponding host cell.
Em uma modalidade, a variante geneticamente manipulada do polipeptídeo da AAR tem pelo menos 90% de identidade de sequência com a sequência de polipeptídeo da AAR do tipo selvagem correspondente apresentada como SEQ ID NO:In one embodiment, the genetically engineered variant of the AAR polypeptide has at least 90% sequence identity with the corresponding wild-type AAR polypeptide sequence shown as SEQ ID NO:
28; e a expressão da variante28; and the expression of the variant
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 9/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 9/161
5/137 do polipeptídeo AAR em uma célula hospedeira recombinante resulta em um título mais elevado da composição de aldeído graxo e/ou álcool graxo ou um título mais elevado de álcoois graxos C12, C14 ou C16 em comparação com o título produzido por expressão de um polipeptídeo da AAR do tipo selvagem em uma célula hospedeira correspondente.5/137 of the AAR polypeptide in a recombinant host cell results in a higher titer of the fatty aldehyde and / or fatty alcohol composition or a higher titer of C12, C14 or C16 fatty alcohols compared to the titer produced by expression of a wild-type AAR polypeptide in a corresponding host cell.
[010] Em um aspecto, o polipeptídeo da variante da AAR tem uma mutação em uma ou mais posições dos aminoácidos dos aminoácidos 18, 24, 31, 34, 35, 43, 50, 63, 86, 112, 113, 116, 118, 120, 135, 148, 153, 155, 157, 159, 168, 172, 187, 188, 191, 209, 210, 211, 236, 277, 283, 285, 291, 324, 328, 335, 337 e 338 de SEQ ID NO: 28. Em uma modalidade preferida, o polipeptídeo da variante da AAR geneticamente manipulada tem uma mutação S18W. Em outra modalidade preferida, o polipeptídeo da variante da AAR geneticamente manipulada tem uma mutação S18W e compreende ainda uma mutação tal como M21L, D24E, D24Y, L31V, W34F, W35F, D43E,[010] In one aspect, the AAR variant polypeptide has a mutation at one or more amino acid positions of amino acids 18, 24, 31, 34, 35, 43, 50, 63, 86, 112, 113, 116, 118 , 120, 135, 148, 153, 155, 157, 159, 168, 172, 187, 188, 191, 209, 210, 211, 236, 277, 283, 285, 291, 324, 328, 335, 337 and 338 of SEQ ID NO: 28. In a preferred embodiment, the genetically engineered AAR variant polypeptide has an S18W mutation. In another preferred embodiment, the genetically engineered AAR variant polypeptide has an S18W mutation and further comprises a mutation such as M21L, D24E, D24Y, L31V, W34F, W35F, D43E,
[011] Em outro aspecto, o polipeptídeo da variante da AAR que tem pelo menos 90% de identidade de sequência com a sequência do polipeptídeo da AAR do tipo selvagem correspondente apresentada como SEQ ID NO: 34; e a expressão do polipeptídeo da variante da AAR em uma célula hospedeira recombinante resulta em um maior título de aldeído graxo e/ou álcool graxo ou um título mais elevado de álcool graxo C12 em comparação com o título produzido[011] In another aspect, the AAR variant polypeptide which has at least 90% sequence identity with the corresponding wild type AAR polypeptide sequence shown as SEQ ID NO: 34; and expression of the AAR variant polypeptide in a recombinant host cell results in a higher titer of fatty aldehyde and / or fatty alcohol or a higher titer of C12 fatty alcohol compared to the titer produced
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 10/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 10/161
6/137 por expressão de um polipeptídeo AAR do tipo selvagem em uma célula hospedeira correspondente. O polipeptídeo da variante da AAR tem uma mutação na posição de aminoácido incluindo aminoácidos 40, 52, 58, 61, 273, 303, 339, 340,6/137 by expression of a wild type AAR polypeptide in a corresponding host cell. The polypeptide of the AAR variant has a mutation at the amino acid position including amino acids 40, 52, 58, 61, 273, 303, 339, 340,
344, 345, 346 e 588 da SEQ ID NO: 34. Em uma modalidade preferida, o polipeptídeo da variante da AAR tem uma mutação na posição do aminoácido Q40V, G52V, S58V, D61E,344, 345, 346 and 588 of SEQ ID NO: 34. In a preferred embodiment, the polypeptide of the AAR variant has a mutation in the position of the amino acid Q40V, G52V, S58V, D61E,
G273E, K303G, K339L, H340P, L344A, L344D, L344S, L344T,G273E, K303G, K339L, H340P, L344A, L344D, L344S, L344T,
L345R, V346P, V346G, e/ou S588V.L345R, V346P, V346G, and / or S588V.
[012] Outro aspecto da descrição proporciona uma célula hospedeira recombinante que tem uma ou mais mutações, como descrito acima, e em que quando a célula hospedeira é manipulada para expressar um polipeptídeo da variante da AAR de SEQ ID NO: 28 ou SEQ ID NO: 34. Esta célula hospedeira recombinante produz uma composição de álcool graxo e/ou aldeído graxo com um título que é pelo menos 10% maior, pelo menos 15% maior, pelo menos 20% maior, pelo menos 25% maior, ou pelo menos 30% maior do que o título de uma composição de um aldeído graxo e/ou de álcool graxo produzida por uma célula hospedeira expressando o polipeptídeo da AAR do tipo selvagem correspondente, quando cultivada em meio contendo uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar o polipeptídeo da variante da AAR. Em uma modalidade, a composição de aldeído graxo ou álcool graxo é produzida com uma concentração de 30 g/L a 250 g/L, por exemplo, um título de pelo menos 100 mg/L. Em outra modalidade, a composição de álcool graxo é produzida extracelularmente.[012] Another aspect of the description provides a recombinant host cell that has one or more mutations, as described above, and where when the host cell is engineered to express an AAR polypeptide of SEQ ID NO: 28 or SEQ ID NO : 34. This recombinant host cell produces a fatty alcohol and / or fatty aldehyde composition with a titer that is at least 10% greater, at least 15% greater, at least 20% greater, at least 25% greater, or at least 30% higher than the title of a fatty aldehyde and / or fatty alcohol composition produced by a host cell expressing the corresponding wild type AAR polypeptide, when grown in medium containing a carbon source under conditions effective to express the polypeptide of the AAR variant. In one embodiment, the fatty aldehyde or fatty alcohol composition is produced with a concentration of 30 g / L to 250 g / L, for example, a titer of at least 100 mg / L. In another embodiment, the fatty alcohol composition is produced extracellularly.
[013] A divulgação ainda engloba uma cultura de células que inclui a célula hospedeira recombinante, como[013] The disclosure further encompasses a cell culture that includes the recombinant host cell, as
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 11/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 11/161
7/137 descrita acima, em que a composição de álcool graxo inclui um ou mais álcool graxo C6, C8, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17 e C18, por exemplo, um álcool graxo insaturado C10:1, C12:1, C14:1, C16:1 ou C18:1. Em ainda outra modalidade, a composição de álcool graxo compreende um álcool graxo saturado.7/137 described above, wherein the fatty alcohol composition includes one or more C6, C8, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17 and C18 fatty alcohol, for example, a C10: 1 unsaturated fatty alcohol, C12: 1, C14: 1, C16: 1 or C18: 1. In yet another embodiment, the fatty alcohol composition comprises a saturated fatty alcohol.
[014] Outro aspecto da descrição proporciona um polipeptídeo da variante acil-ACP redutase (AAR) tendo pelo menos 90% da identidade de sequência com a SEQ ID NO: 57, em que o polipeptídeo da AAR catalisa a conversão de uma acil-ACP para um aldeído graxo. Em uma modalidade, a expressão do polipeptídeo da variante da AAR em uma célula hospedeira recombinante resulta em um título mais elevado de uma composição de aldeído graxo ou álcool graxo quando comparado com um título de uma composição de aldeído graxo ou álcool graxo produzida pela expressão de um polipeptídeo da AAR do tipo selvagem em uma célula hospedeira do tipo selvagem correspondente. Em outra modalidade, a expressão do polipeptídeo da variante da AAR em uma célula hospedeira recombinante resulta em um título mais elevado de uma composição de aldeído graxo ou álcool graxo que é uma composição de álcool graxo C12, C14 e/ou C16, em comparação com um título de uma composição de aldeído graxo ou álcool graxo produzida por expressão de um polipeptídeo da AAR do tipo selvagem em uma célula hospedeira do tipo selvagem correspondente. Em outra modalidade, o polipeptídeo da variante da AAR tem uma mutação na posição de aminoácido 18, em que a mutação é S18W.[014] Another aspect of the description provides an acyl-ACP reductase (AAR) variant polypeptide having at least 90% of the sequence identity with SEQ ID NO: 57, wherein the AAR polypeptide catalyzes the conversion of an acyl-ACP for a fatty aldehyde. In one embodiment, expression of the AAR variant polypeptide in a recombinant host cell results in a higher titer of a fatty aldehyde or fatty alcohol composition when compared to a titer of a fatty aldehyde or fatty alcohol composition produced by the expression of a wild-type AAR polypeptide in a corresponding wild-type host cell. In another embodiment, expression of the AAR variant polypeptide in a recombinant host cell results in a higher titer of a fatty aldehyde or fatty alcohol composition that is a C12, C14 and / or C16 fatty alcohol compared to a title of a fatty aldehyde or fatty alcohol composition produced by expression of a wild type AAR polypeptide in a corresponding wild type host cell. In another embodiment, the polypeptide of the AAR variant has a mutation at amino acid position 18, where the mutation is S18W.
[015] Outro aspecto da invenção proporciona um polipeptídeo da variante de acil-ACP redutase (AAR)[015] Another aspect of the invention provides an acyl-ACP reductase (AAR) variant polypeptide
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 12/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 12/161
8/137 possuindo pelo menos 90% de identidade de sequência com a8/137 having at least 90% sequence identity with the
SEQ ID NO: 57, em que o polipeptídeo da variante da AAR tem outra mutação na posição de aminoácido no aminoácido 8, 16,SEQ ID NO: 57, where the AAR variant polypeptide has another mutation in the amino acid position at amino acid 8, 16,
335, 337 e/ou 338. Em uma modalidade, a mutação é selecionada a partir de L8A, D16L, M21L, D24E, D24Y, D24V,335, 337 and / or 338. In one embodiment, the mutation is selected from L8A, D16L, M21L, D24E, D24Y, D24V,
outra modalidade preferida, o polipeptídeo da variante daanother preferred embodiment, the polypeptide of the variant of
AAR tem uma mutação L8A, uma mutação M21L, uma mutaçãoAAR has an L8A mutation, an M21L mutation, an
C63G, uma mutação S113K, uma mutação T154A, e uma mutaçãoC63G, an S113K mutation, a T154A mutation, and a mutation
A281L (SEQ ID NO: 59). Em outra modalidade preferida, o polipeptídeo da variante da AAR tem uma mutação D16L, uma mutação M21L, uma mutação C63G, uma mutação S113K, uma mutação T154A, e uma mutação A281L (SEQ ID NO: 60). Em outra modalidade preferida, o polipeptídeo da variante da AAR tem uma mutação L8A, uma mutação D24V, uma mutação C63G, uma mutação S113K, uma mutação Q155L, e uma mutação A281L (SEQ ID NO: 61). Em outra modalidade preferida, o polipeptídeo da variante da AAR tem uma mutação D24P, uma mutação L31M, uma mutação C63G, uma mutação S113K, umaA281L (SEQ ID NO: 59). In another preferred embodiment, the AAR variant polypeptide has a D16L mutation, an M21L mutation, a C63G mutation, an S113K mutation, a T154A mutation, and an A281L mutation (SEQ ID NO: 60). In another preferred embodiment, the AAR variant polypeptide has an L8A mutation, a D24V mutation, a C63G mutation, an S113K mutation, a Q155L mutation, and an A281L mutation (SEQ ID NO: 61). In another preferred embodiment, the AAR variant polypeptide has a D24P mutation, an L31M mutation, a C63G mutation, an S113K mutation, a
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 13/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 13/161
9/137 mutação T154A, e uma mutação A281L (SEQ ID NO: 62). Em outra modalidade preferida, o polipeptídeo da variante da AAR tem uma mutação L8A, uma mutação D16L, uma mutação D24V, uma mutação C63G, uma mutação S113K, uma mutação T154A, e uma mutação A281L (SEQ ID NO: 63). Em outra modalidade preferida, o polipeptídeo da variante da AAR tem uma mutação D24E, uma mutação C63G, uma mutação S113K, uma mutação T154A, e uma mutação A281L (SEQ ID NO: 64).9/137 T154A mutation, and an A281L mutation (SEQ ID NO: 62). In another preferred embodiment, the AAR variant polypeptide has an L8A mutation, a D16L mutation, a D24V mutation, a C63G mutation, an S113K mutation, a T154A mutation, and an A281L mutation (SEQ ID NO: 63). In another preferred embodiment, the AAR variant polypeptide has a D24E mutation, a C63G mutation, an S113K mutation, a T154A mutation, and an A281L mutation (SEQ ID NO: 64).
[016] Outro aspecto da presente invenção proporciona uma célula hospedeira recombinante expressando os polipeptídeos das variantes da AAR, como anteriormente descrito (supra). Em uma modalidade, a célula hospedeira recombinante produz uma composição de álcool graxo ou aldeído graxo com um título que é pelo menos 10% maior, pelo menos 15% maior, pelo menos 20% maior, pelo menos 25% maior, ou pelo menos 30% maior do que o título de uma composição de aldeído graxo ou álcool graxo produzida por uma célula hospedeira expressando um polipeptídeo da AAR correspondente do tipo selvagem, quando cultivada em meio contendo uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar o polipeptídeo da variante da AAR. Em uma modalidade, a composição de aldeído graxo ou álcool graxo produzida pela célula hospedeira recombinante é produzida com uma concentração de cerca de 30 g/L a cerca de 250 g/L. Em outra modalidade, a composição de aldeído graxo ou álcool graxo é produzida extracelularmente.[016] Another aspect of the present invention provides a recombinant host cell expressing the polypeptides of the AAR variants, as previously described (supra). In one embodiment, the recombinant host cell produces a fatty alcohol or fatty aldehyde composition with a titer that is at least 10% greater, at least 15% greater, at least 20% greater, at least 25% greater, or at least 30 % greater than the title of a fatty aldehyde or fatty alcohol composition produced by a host cell expressing a corresponding wild-type AAR polypeptide, when grown in medium containing a carbon source under conditions effective to express the AAR variant polypeptide . In one embodiment, the fatty aldehyde or fatty alcohol composition produced by the recombinant host cell is produced at a concentration of about 30 g / L to about 250 g / L. In another embodiment, the fatty aldehyde or fatty alcohol composition is produced extracellularly.
[017] A descrição contempla ainda uma cultura de células incluindo a célula hospedeira recombinante que expressa os polipeptídeos das variantes da AAR como anteriormente descrito (supra). Em uma modalidade, a[017] The description further contemplates a cell culture including the recombinant host cell that expresses the polypeptides of the AAR variants as previously described (supra). In one modality, the
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 14/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 14/161
10/137 composição de álcool graxo inclui um álcool graxo saturado e/ou álcool graxo insaturado. Em uma modalidade, a cultura de células inclui uma composição de álcool graxo que inclui um ou mais de um álcool graxo C6, C8, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17 e C18. Em outra modalidade, a composição de álcool graxo inclui um ou mais de álcool graxo insaturado C10:1, C12:1 C14:1, C16:1, e um C18:1. Em ainda outra modalidade, a composição de álcool graxo inclui um álcool graxo tendo uma ligação dupla na posição 7 na cadeia de carbono entre C7 e C8 a partir da extremidade reduzida do álcool graxo.10/137 fatty alcohol composition includes saturated fatty alcohol and / or unsaturated fatty alcohol. In one embodiment, the cell culture includes a fatty alcohol composition that includes one or more of a C6, C8, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17 and C18 fatty alcohol. In another embodiment, the fatty alcohol composition includes one or more unsaturated fatty alcohol C10: 1, C12: 1 C14: 1, C16: 1, and a C18: 1. In yet another embodiment, the fatty alcohol composition includes a fatty alcohol having a double bond at position 7 in the carbon chain between C7 and C8 from the reduced end of the fatty alcohol.
[018] A divulgação engloba ainda um método de produção de uma composição de álcool graxo tendo um aumento do título, incluindo cultivar a célula hospedeira expressando a variante da AAR (como descrito acima) com uma fonte de carbono; e coletar uma composição de álcool graxo. Em uma modalidade, o título do álcool graxo é pelo menos 20% a 30% maior do que o título de uma composição de álcool graxo produzida por uma célula hospedeira expressando AAR do tipo selvagem.[018] The disclosure further encompasses a method of producing a fatty alcohol composition having an increase in titer, including cultivating the host cell expressing the variant of AAR (as described above) with a carbon source; and collect a fatty alcohol composition. In one embodiment, the fatty alcohol titer is at least 20% to 30% greater than the fatty alcohol titer produced by a host cell expressing wild type AAR.
[019] Outro aspecto da invenção proporciona um polipeptídeo da variante da acil-ACP redutase (AAR) tendo pelo menos 90% de identidade de sequência com a SEQ ID NO: 65, em que o polipeptídeo catalisa a conversão de uma acilACP para um aldeído graxo. Em uma modalidade, a expressão do polipeptídeo da variante da AAR em uma célula hospedeira recombinante resulta em um título mais elevado de uma composição aldeído graxo ou álcool graxo quando comparado com um título de uma composição de aldeído graxo ou álcool graxo produzida pela expressão de um polipeptídeo da AAR do[019] Another aspect of the invention provides an acyl-ACP reductase (AAR) variant polypeptide having at least 90% sequence identity with SEQ ID NO: 65, wherein the polypeptide catalyzes the conversion of an acylACP to an aldehyde fatty. In one embodiment, expression of the AAR variant polypeptide in a recombinant host cell results in a higher titer of a fatty aldehyde or fatty alcohol composition when compared to a titer of a fatty aldehyde or fatty alcohol composition produced by the expression of a AAR polypeptide from
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 15/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 15/161
11/137 tipo selvagem em uma célula hospedeira do tipo selvagem correspondente. Em outra modalidade, a expressão do polipeptídeo da variante da AAR em uma célula hospedeira recombinante resulta em um título mais elevado de uma composição de álcool graxo C12, C14 e/ou C16, em comparação com um título de uma composição de aldeído graxo ou álcool graxo produzida pela expressão de um polipeptídeo da AAR do tipo selvagem em uma célula hospedeira do tipo selvagem correspondente. Em um aspecto particular, a descrição proporciona um polipeptídeo da variante de redutase acilACP (AAR) possuindo pelo menos 90% de identidade de sequência com a SEQ ID NO: 65, em que o polipeptídeo tem uma mutação na posição de aminoácido 61. Em uma modalidade preferida, a mutação é D61E.11/137 wild type in a corresponding wild type host cell. In another embodiment, expression of the AAR variant polypeptide in a recombinant host cell results in a higher titer of a C12, C14 and / or C16 fatty alcohol composition, compared to a titer of a fatty aldehyde or alcohol composition fatty tissue produced by the expression of a wild-type AAR polypeptide in a corresponding wild-type host cell. In a particular aspect, the description provides an acylACP reductase variant (AAR) polypeptide having at least 90% sequence identity with SEQ ID NO: 65, wherein the polypeptide has a mutation at amino acid position 61. In one preferred embodiment, the mutation is D61E.
[020] A divulgação engloba ainda um polipeptídeo da variante de acil-ACP redutase (AAR) possuindo pelo menos 90% de identidade de sequência com a SEQ ID NO: 34, em que a expressão do polipeptídeo da variante da AAR em uma célula hospedeira recombinante resulta em um título mais elevado de um aldeído graxo ou composição de álcool graxo ou um título mais elevado de uma composição de álcool graxo C12, C14 e/ou C16, em comparação com um título de uma composição de álcool graxo produzida por expressão de um polipeptídeo da AAR do tipo selvagem em uma célula hospedeira do tipo selvagem correspondente, e em que o polipeptídeo da AAR tem uma mutação na posição do aminoácido 40, 52, 273, 303, 340, 344, 345, ou 346. Em uma modalidade, a polipeptídeo da variante da AAR tem uma mutação selecionada Q40V, G52V, G273E, K303G, H340P, L344A, L344D, L344S, L344T, L345R, V346P, e V346G. Em uma[020] The disclosure further encompasses a polypeptide of the acyl-ACP reductase (AAR) variant having at least 90% sequence identity with SEQ ID NO: 34, wherein the expression of the AAR variant polypeptide in a host cell recombinant results in a higher titer of a fatty aldehyde or fatty alcohol composition or a higher titer of a fatty alcohol composition C12, C14 and / or C16, compared to a title of a fatty alcohol composition produced by expression of a wild-type AAR polypeptide in a corresponding wild-type host cell, and in which the AAR polypeptide has a mutation at the position of amino acid 40, 52, 273, 303, 340, 344, 345, or 346. In one embodiment , the polypeptide of the AAR variant has a selected mutation Q40V, G52V, G273E, K303G, H340P, L344A, L344D, L344S, L344T, L345R, V346P, and V346G. In a
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 16/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 16/161
12/137 modalidade preferida, o polipeptídeo da variante da AAR tem uma mutação em V346P (SEQ ID NO: 66). Em outra modalidade preferida, o polipeptídeo da mutação em Q40V (SEQ ID NO: preferida, o polipeptídeo da mutação A345R (SEQ ID NO: preferida, o polipeptídeo da mutação em L344S (SEQ ID NO: preferida, o polipeptídeo da mutação em V346G (SEQ ID NO: preferida, o polipeptídeo da mutação em L344D (SEQ ID NO: preferida, o polipeptídeo da mutação em G52V (SEQ ID NO: preferida, o polipeptídeo da mutação em L344T (SEQ ID NO: preferida, o polipeptídeo da mutação em K303G (SEQ ID NO: preferida, o polipeptídeo da mutação em L344A (SEQ ID NO: preferida, o polipeptídeo da mutação em H340P (SEQ ID NO: preferida, o polipeptídeo da mutação em G273E (SEQ ID NO: 77 variante da AAR tem uma12/137 preferred embodiment, the AAR variant polypeptide has a mutation in V346P (SEQ ID NO: 66). In another preferred embodiment, the Q40V mutation polypeptide (SEQ ID NO: preferred, the A345R mutation polypeptide (SEQ ID NO: preferred, the L344S mutation polypeptide (SEQ ID NO: preferred, the V346G mutation polypeptide ( SEQ ID NO: preferred, the L344D mutation polypeptide (SEQ ID NO: preferred, the G52V mutation polypeptide (SEQ ID NO: preferred, the L344T mutation polypeptide (SEQ ID NO: preferred, the mutation polypeptide in K303G (SEQ ID NO: preferred, L344A mutation polypeptide (SEQ ID NO: preferred, H340P mutation polypeptide (SEQ ID NO: preferred, G273E mutation polypeptide (SEQ ID NO: 77 variant of AAR has an
67). Em outra modalidade variante da AAR tem uma67). In another variant modality of AAR it has a
68). Em outra modalidade variante da AAR tem uma68). In another variant modality of AAR it has a
69) . Em outra modalidade variante da AAR tem uma69). In another variant modality of AAR it has a
70) . Em outra modalidade variante da AAR tem uma70). In another variant modality of AAR it has a
71) . Em outra modalidade variante da AAR tem uma71). In another variant modality of AAR it has a
72) . Em outra modalidade variante da AAR tem uma72). In another variant modality of AAR it has a
73) . Em outra modalidade variante da AAR tem uma73). In another variant modality of AAR it has a
74) . Em outra modalidade variante da AAR tem uma74). In another variant modality of AAR it has a
75) . Em outra modalidade variante da AAR tem uma75). In another variant modality of AAR it has a
76) . Em outra modalidade variante da AAR tem uma76). In another variant modality of AAR it has a
).).
[021] Ainda outro aspecto da descrição proporciona uma célula hospedeira recombinante expressando o polipeptídeo da variante da AAR como anteriormente descrito (supra). Em uma modalidade, a célula hospedeira recombinante produz uma composição de álcool graxo ou aldeído graxo com um título que é pelo menos 10% maior,[021] Yet another aspect of the description provides a recombinant host cell expressing the AAR variant polypeptide as previously described (supra). In one embodiment, the recombinant host cell produces a fatty alcohol or fatty aldehyde composition with a titre that is at least 10% higher,
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13/137 pelo menos 15% maior, pelo menos 20% maior, pelo menos 25% maior, ou pelo menos 30% maior do que o título de uma composição de aldeído graxo ou álcool graxo produzida por uma célula hospedeira expressando um polipeptídeo da AAR do tipo selvagem correspondente, quando cultivada em meio contendo uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar o polipeptídeo da variante da AAR. Em outra modalidade, a composição de álcool graxo é produzida com uma concentração de cerca de 30 g/L a cerca de 250g/L. Em outra modalidade, a composição de álcool graxo é produzida extracelularmente.13/137 at least 15% greater, at least 20% greater, at least 25% greater, or at least 30% greater than the title of a fatty aldehyde or fatty alcohol composition produced by a host cell expressing an AAR polypeptide of the corresponding wild type, when grown in medium containing a carbon source under conditions effective to express the AAR variant polypeptide. In another embodiment, the fatty alcohol composition is produced with a concentration of about 30 g / L to about 250 g / L. In another embodiment, the fatty alcohol composition is produced extracellularly.
[022] A descrição contempla ainda uma cultura de células com a célula hospedeira recombinante que expressa o polipeptídeo da variante da AAR como anteriormente descrito (supra). Em uma modalidade, a composição de álcool graxo inclui um ou mais de um álcool graxo C6, C8, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17 e C18. Em outra modalidade, a composição de álcool graxo inclui um álcool graxo insaturado ou álcool graxo saturado. Em outra modalidade, a composição de álcool graxo inclui um ou mais de um álcool graxo insaturado C10:1, C12:1, C14:1, C16:1, e um C18:1. Em outra modalidade, a composição de álcool graxo inclui um álcool graxo tendo uma ligação dupla na posição 7 na cadeia de carbono entre C7 e C8 da extremidade reduzida do álcool graxo.[022] The description further contemplates a cell culture with the recombinant host cell that expresses the AAR variant polypeptide as previously described (supra). In one embodiment, the fatty alcohol composition includes one or more of a C6, C8, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17 and C18 fatty alcohol. In another embodiment, the fatty alcohol composition includes unsaturated fatty alcohol or saturated fatty alcohol. In another embodiment, the fatty alcohol composition includes one or more of a C10: 1, C12: 1, C14: 1, C16: 1, unsaturated fatty alcohol and a C18: 1. In another embodiment, the fatty alcohol composition includes a fatty alcohol having a double bond at position 7 in the carbon chain between C7 and C8 of the reduced end of the fatty alcohol.
[023] Outro aspecto da invenção proporciona um método de produção de uma composição de álcool graxo tendo um aumento do título, incluindo cultivar a célula hospedeira expressando a AAR (como descrito acima) com uma fonte de carbono; e coletar uma composição de álcool graxo.[023] Another aspect of the invention provides a method of producing a fatty alcohol composition having an increase in titer, including cultivating the host cell expressing the AAR (as described above) with a carbon source; and collect a fatty alcohol composition.
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 18/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 18/161
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Em uma modalidade, o álcool graxo é pelo menos 20% a 30% maior do que o título de uma composição de álcool graxo produzida por uma célula hospedeira expressando AAR do tipo selvagem.In one embodiment, fatty alcohol is at least 20% to 30% greater than the title of a fatty alcohol composition produced by a host cell expressing wild type AAR.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [024] A presente invenção é melhor entendida quando lida em conjunto com as figuras anexas, as quais servem para ilustrar as modalidades preferidas. Entende-se, no entanto, que esta divulgação não se limita às modalidades específicas descritas nas figuras.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [024] The present invention is best understood when read in conjunction with the accompanying figures, which serve to illustrate the preferred embodiments. It is understood, however, that this disclosure is not limited to the specific modalities described in the figures.
[025] A Figura 1 é uma vista geral esquemática de uma via biossintética exemplar para uso na produção de acil-CoA como um precursor para os derivados de ácido graxo em uma célula hospedeira recombinante. O ciclo é iniciado por condensação de malonil-ACP e de acetil-CoA.[025] Figure 1 is a schematic overview of an exemplary biosynthetic pathway for use in the production of acyl-CoA as a precursor to fatty acid derivatives in a recombinant host cell. The cycle is initiated by condensation of malonyl-ACP and acetyl-CoA.
[026] A Figura 2 é uma vista geral esquemática de um ciclo de biossíntese exemplar de ácidos graxos, em que os ciclos de alongamento começam com a condensação de malonil-ACP e uma acil-ACP catalisada por β-cetoacil-ACP sintase I (fabB) e β-cetoacil-ACP sintase II (fabF) para produzir uma β-ceto-acil-ACP, em seguida, a β-ceto-acil-ACP é reduzida por uma β-cetoacil-ACP redutase (fabG) dependente de NADPH para produzir uma β-hidroxi-acil-ACP, que é desidratada para uma trans-2-enoil-acil-ACP por βhidroxiacil-ACP dehidratase (fabA ou fabZ). FabA também pode isomerizar trans-2-enoil-acil-ACP para cis-enoil-acilACP, que pode desviar fabl e pode ser usada por fabB (tipicamente até um comprimento de cadeia alifática de C16) para produzir β-ceto-acil-ACP. A última etapa em cada ciclo é catalisada por enoil-ACP redutase (fabI) dependente de[026] Figure 2 is a schematic overview of an exemplary fatty acid biosynthesis cycle, in which the stretching cycles begin with the condensation of malonyl-ACP and an acyl-ACP catalyzed by β-ketoacyl-ACP synthase I ( fabB) and β-ketoacyl-ACP synthase II (fabF) to produce a β-keto-acyl-ACP, then β-keto-acyl-ACP is reduced by a β-ketoacyl-ACP reductase (fabG) NADPH to produce a β-hydroxy-acyl-ACP, which is dehydrated to a trans-2-enoyl-acyl-ACP by βhydroxyacyl-ACP dehydratase (fabA or fabZ). FabA can also isomerize trans-2-enoyl-acyl-ACP to cis-enoyl-acyl-ACP, which can bypass fabl and can be used by fabB (typically up to a length of C16 aliphatic chain) to produce β-keto-acyl-ACP . The last step in each cycle is catalyzed by enoyl-ACP reductase (fabI) dependent on
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 19/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 19/161
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NADH ou NADHPH que converte trans-2-enoil-acil-ACP para acil-ACP. Nos métodos aqui descritos, a terminação da síntese dos ácidos graxos ocorre por remoção da tioesterase do grupo acil a partir da acil-ACP para liberar os ácidos graxos livres (FFA). Tioesterases (por exemplo, tesA) hidrolisam ligações de tioéster, as quais ocorrem entre cadeias de acil e ACP através das ligações de sulfidril.NADH or NADHPH which converts trans-2-enoyl-acyl-ACP to acyl-ACP. In the methods described here, the termination of fatty acid synthesis occurs by removing the thioesterase from the acyl group from the acyl-ACP to release the free fatty acids (FFA). Thioesterases (e.g., tesA) hydrolyze thioester bonds, which occur between acyl and ACP chains through sulfhydryl bonds.
[027] A Figura 3 ilustra a estrutura e função do complexo de enzima acetil-CoA carboxilase (accABCD). A biotina carboxilase é codificada pelo gene accC, enquanto que a proteína transportadora da biotina carboxil (BCCP) é codificada pelo gene accB. As duas subunidades envolvidas na atividade de carboxil transferase são codificadas pelo genes accA e accD. A biotina ligada de forma covalente da BCCP transporta a porção carboxilato. O gene birA biotinila o gene holo-accB.[027] Figure 3 illustrates the structure and function of the acetyl-CoA carboxylase enzyme complex (accABCD). Biotin carboxylase is encoded by the accC gene, while the biotin carboxyl carrier protein (BCCP) is encoded by the accB gene. The two subunits involved in carboxyl transferase activity are encoded by the accA and accD genes. BCCP's covalently bound biotin carries the carboxylate moiety. The birA gene biotinylates the holo-accB gene.
[028] A Figura 4 apresenta uma visão geral esquemática de uma via biossintética exemplar para a produção de álcool graxo iniciando com acil-ACP, onde a produção do aldeído graxo é catalisada pela atividade enzimática de acil-ACP redutase (AAR) ou uma tioesterase e redutase de ácido carboxílico (Car). O aldeído graxo é convertido para álcool graxo por aldeído redutase (também referido como álcool desidrogenase). Esta via não inclui acil-CoA graxo sintetase (fadD).[028] Figure 4 presents a schematic overview of an exemplary biosynthetic pathway for the production of fatty alcohol starting with acyl-ACP, where the production of fatty aldehyde is catalyzed by the enzymatic activity of acyl-ACP reductase (AAR) or a thioesterase and carboxylic acid reductase (Car). Fatty aldehyde is converted to fatty alcohol by aldehyde reductase (also referred to as alcohol dehydrogenase). This pathway does not include fatty acyl-CoA synthetase (fadD).
[029] A Figura 5 mostra a produção de álcool graxo em E. coli DV2 expressando Synechococcus elongatus acil-ACP redutase (AAR_7942) e coexpressando várias proteínas transportadoras acil de cianobactérias (ACPs).[029] Figure 5 shows fatty alcohol production in E. coli DV2 expressing Synechococcus elongatus acyl-ACP reductase (AAR_7942) and coexpressing several cyanobacterial acyl transporter proteins (ACPs).
[030] A Figura 6 mostra a produção de álcool graxo[030] Figure 6 shows the production of fatty alcohol
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16/137 em E. coli DV2 expressando Synechococcus elongatus acil-ACP redutase (AAR_7942) (pLS9-185) e coexpressando o complexo de acetil carboxilase de Corynebacterium glutamicum (pSL9185-D+) (três cepas individuais são mostradas, ver D + 1, D + 2 e D + 3).16/137 in E. coli DV2 expressing Synechococcus elongatus acyl-ACP reductase (AAR_7942) (pLS9-185) and coexpressing the Corynebacterium glutamicum acetyl carboxylase complex (pSL9185-D +) (three individual strains are shown, see D + 1, D + 2 and D + 3).
[031] A Figura 7 apresenta os resultados que ilustram produção melhorada de álcool graxo de células hospedeiras recombinantes que dependem de superexpressão ifab e ifadR mediada por AAR.[031] Figure 7 presents the results that illustrate improved fatty alcohol production from recombinant host cells that depend on AAR-mediated ifab and ifadR overexpression.
[032] A Figura 8 apresenta resultados mostrando níveis elevados de álcoois graxos em células hospedeiras recombinantes que expressam variantes AAR_7942 derivadas a partir de bibliotecas de combinação (AAR_Com 2a-d), que são co-expressas com ACP, AlrA (álcool desidrogenase (ADH)) e um acc operon sintético na cepa Shu2. Um número de polipeptídeos de álcool desidrogenase é útil de acordo com a divulgação e inclui, mas não está limitado a Alra de Acinetobacter sp. M-1 (SEQ ID NO: 52) e um homólogo de Alra tal como AlrAadpl (SEQ ID NO: 53).[032] Figure 8 shows results showing high levels of fatty alcohols in recombinant host cells that express AAR_7942 variants derived from combination libraries (AAR_Com 2a-d), which are co-expressed with ACP, AlrA (alcohol dehydrogenase (ADH )) and a synthetic acc operon in the Shu2 strain. A number of alcohol dehydrogenase polypeptides are useful according to the disclosure and include, but are not limited to, Alra de Acinetobacter sp. M-1 (SEQ ID NO: 52) and an Alra counterpart such as AlrAadpl (SEQ ID NO: 53).
[033] As Figuras 9A e 9B apresentam os resultados a partir de um tanque de fermentação da variante AAR_7942 S18W que ilustram título FALC (9A) e rendimento em glicose (9B) mostrando que a expressão de variante AAR_7942 S18W resulta em atividade alterada e distribuição de comprimento de cadeia.[033] Figures 9A and 9B show the results from a fermentation tank of the AAR_7942 S18W variant that illustrate FALC title (9A) and glucose yield (9B) showing that the expression of the AAR_7942 S18W variant results in altered activity and distribution of chain length.
[034] A Figura 10 apresenta os resultados que ilustram uma mudança na distribuição de comprimento de cadeia para FALC a partir de C16 para C14 quando a variante de D61E MED4_AAR for expressa em células hospedeiras recombinantes.[034] Figure 10 presents the results that illustrate a change in chain length distribution for FALC from C16 to C14 when the D61E MED4_AAR variant is expressed in recombinant host cells.
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 21/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 21/161
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DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Panorama Geral [035] Uma maneira de eliminar nossa dependência de produtos petroquímicos é produzir derivados de ácidos graxos, tais como aldeídos graxos e álcoois graxos através de micro-organismos ecológicos que servem como hospedeiros de produção do tipo miniatura. Tais hospedeiros celulares (isto é, células hospedeiras recombinantes ou cepas de produção) foram manipulados para produzir aldeídos graxos e/ou álcoois graxos a partir das fontes renováveis, como matéria-prima renovável (por exemplo, açúcares fermentáveis, carboidratos, biomassa, celulose, glicerol, CO, CO2, etc.) . Estes aldeídos graxos e álcoois graxos são matérias-primas para muitos produtos industriais, incluindo detergentes e combustíveis.Overview [035] One way to eliminate our dependence on petrochemicals is to produce derivatives of fatty acids, such as fatty aldehydes and fatty alcohols through ecological microorganisms that serve as miniature production hosts. Such cellular hosts (ie, recombinant host cells or production strains) have been manipulated to produce fatty aldehydes and / or fatty alcohols from renewable sources, as a renewable raw material (for example, fermentable sugars, carbohydrates, biomass, cellulose, glycerol, CO, CO 2 , etc.). These fatty aldehydes and fatty alcohols are raw materials for many industrial products, including detergents and fuels.
[036] A presente invenção refere-se às variantes da enzima acil-ACP redutase (AAR) que resultam em título melhorado, rendimento e/ou produtividade das composições de aldeído graxo e/ou de álcoois graxos quando expresso em células hospedeiras recombinantes. Aqui, a biossíntese melhorada do aldeído graxo e/ou álcool graxo é realizada por transformação de células hospedeiras de tal modo que elas expressam uma proteína da variante de acil-ACP redutase (AAR), que catalisa a reação de uma acil-ACP para um aldeído graxo e/ou um álcool graxo. A descrição ainda refere-se às células hospedeiras recombinantes ou cepas de produção que expressam as variantes de enzima AAR.[036] The present invention relates to variants of the enzyme acyl-ACP reductase (AAR) that result in improved titer, yield and / or productivity of the fatty aldehyde and / or fatty alcohol compositions when expressed in recombinant host cells. Here, the improved biosynthesis of fatty aldehyde and / or fatty alcohol is carried out by transforming host cells in such a way that they express an acyl-ACP reductase (AAR) variant protein, which catalyzes the reaction of an acyl-ACP to a fatty aldehyde and / or a fatty alcohol. The description further refers to recombinant host cells or production strains that express the AAR enzyme variants.
Definições [037] Como utilizado no presente relatório e nas reivindicações anexas, as formas singulares um, uma,Definitions [037] As used in this report and the appended claims, the singular forms one, one,
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 22/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 22/161
18/137 a e o incluem os equivalentes no plural a menos que o contexto dite claramente o contrário. Assim, por exemplo, a referência a uma célula hospedeira inclui duas ou mais de tais células hospedeiras, a referência a um éster graxo inclui um ou mais ésteres de ácidos graxos ou misturas de ésteres, a referência a uma sequência de ácido nucleico inclui uma ou mais sequências de ácido nucleico, a referência a uma enzima inclui uma ou mais enzimas, e semelhantes.18/137 a and o include plural equivalents unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, the reference to a host cell includes two or more of such host cells, the reference to a fatty ester includes one or more fatty acid esters or mixtures of esters, the reference to a nucleic acid sequence includes one or more more nucleic acid sequences, the reference to an enzyme includes one or more enzymes, and the like.
[038] Os números de acesso em toda esta descrição foram obtidos a partir de bases de dados fornecidos por NCBI (National Center for Biotechnology Information- Centro Nacional para Informação de Biotecnologia) mantidos por National Institutes of Health - Institutos Nacionais de Saúde, EUA (que são identificados aqui como NCBI Accession Numbers - Números de Acesso NCBI ou, alternativamente, como GenBank Accession Numbers - Números de Acesso de GenBank), e a partir de UniProt Knowledgebase (UniProtKB) e bases de dados Swiss-Prot fornecidos pelo Swiss Institute of Bioinformatics - Instituto Suíço de Bioinformática (que são identificados aqui como UniProtKB Accession Numbers Números de Acesso de UniProtKB).[038] Access numbers throughout this description were obtained from databases provided by NCBI (National Center for Biotechnology Information) maintained by National Institutes of Health - National Institutes of Health, USA ( which are identified here as NCBI Accession Numbers - NCBI Access Numbers or, alternatively, as GenBank Accession Numbers - GenBank Access Numbers), and from UniProt Knowledgebase (UniProtKB) and Swiss-Prot databases provided by the Swiss Institute of Bioinformatics - Swiss Institute of Bioinformatics (which are identified here as UniProtKB Accession Numbers UniProtKB Access Numbers).
[039] Os números de classificação da enzima (EC) são estabelecidos pelo Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology Comitê de Nomenclatura da União Internacional de Bioquímica e Biologia Molecular (IUBMB), descrição destes está disponível no site da IUBMB Enzyme Nomenclature Nomenclatura das Enzimas de IUBMB em World Wide Web. Números EC classificam enzimas de acordo com a reação que[039] Enzyme classification numbers (EC) are established by the Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB), description of which is available on the IUBMB Enzyme website Nomenclature Nomenclature of IUBMB Enzymes on the World Wide Web. EC numbers classify enzymes according to the reaction they
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 23/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 23/161
19/137 elas catalisam. Por exemplo, a atividade enzimática da acil-ACP redutase (AAR) é classificada sob E.C. 1.2.1.80 (também conhecido como acil-[acil-proteínatransportadora]redutase) de funcionalidade de AAR é procariotas a partir de uma cadeia longa ou EC 1.2.1.42. A conservada na maioria das espécie para a outra. Assim, as diferentes espécies microbianas podem carregar a mesma atividade enzimática AAR que é classificada sob E.C.19/137 they catalyze. For example, the enzymatic activity of acyl-ACP reductase (AAR) is classified under EC 1.2.1.80 (also known as acyl- [acyl-protein transporter] reductase) of AAR's functionality and prokaryotes from a long chain or EC 1.2. 1.42. The one conserved in most species for the other. Thus, different microbial species can carry the same AAR enzyme activity that is classified under E.C.
1.2.1.80 ou E.C. 1.2.1.42.1.2.1.80 or E.C. 1.2.1.42.
[040][040]
Tal como aqui utilizado, o termo nucleotídeo refere-se a uma unidade monomérica de um polinucleotídeo que consiste em uma base heterocíclica, um açúcar, e um ou mais grupos fosfatos. As bases de ocorrência natural (guanina (G), adenina (A), citosina (C), timina (T) e uracila (U)) são tipicamente derivadas de purina ou pirimidina, embora deva ser entendido que os análogos das bases de ocorrência natural ou não natural também estão incluídos. O açúcar de ocorrência natural é a desoxirribose pentose (açúcar com cinco carbonos) (que constitui DNA) ou ribose (que forma RNA), embora deva ser entendido que os análogos de açúcares de ocorrência natural ou não natural estão também estão incluídos. Os ácidos nucleicos são, geralmente, ligados através das ligações de fosfato para formar ácidos nucleicos ou polinucleotídeos, embora muitas outras ligações sejam conhecidas na técnica (por exemplo, fosforotioatos, boranofosfatos, e semelhantes).As used herein, the term nucleotide refers to a monomeric unit of a polynucleotide that consists of a heterocyclic base, a sugar, and one or more phosphate groups. Naturally occurring bases (guanine (G), adenine (A), cytosine (C), thymine (T) and uracil (U)) are typically derived from purine or pyrimidine, although it should be understood that the analogs of the occurrence bases natural or unnatural are also included. Naturally occurring sugar is deoxyribose pentose (five-carbon sugar) (which constitutes DNA) or ribose (which forms RNA), although it should be understood that the analogs of naturally occurring or non-naturally occurring sugars are also included. Nucleic acids are generally linked via phosphate bonds to form nucleic acids or polynucleotides, although many other bonds are known in the art (for example, phosphorothioates, boranophosphates, and the like).
[041] O termo polinucleotídeo refere-se a um polímero de ribonucleotídeos (RNA) ou desoxirribonucleotídeos (DNA), os quais podem ser de cadeia[041] The term polynucleotide refers to a polymer of ribonucleotides (RNA) or deoxyribonucleotides (DNA), which can be stranded
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 24/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 24/161
20/137 simples ou de cadeia dupla e que podem conter nucleotídeos não naturais ou alterados. Os termos polinucleotídeo, sequência de ácido nucleico e sequência de nucleotídeo são aqui utilizados indiferentemente para se referir a uma forma polimérica de nucleotídeos de qualquer comprimento, ou RNA, quer DNA. Estes termos referem-se à estrutura primária da molécula e, portanto, incluem DNA de fita dupla e única, e um RNA de fita dupla e simples. Os termos incluem, como equivalentes, análogos de RNA ou DNA ou feitos a partir de análogos de nucleotídeos e polinucleotídeos manipulados, tal como, mas não limitados aos polinucleotídeos metilados e/ou encapsulados. O polinucleotídeo pode estar em qualquer forma, incluindo, mas não se limitando a, plasmídeo, viral, cromossômico, EST, cDNA, mRNA, e rRNA.20/137 single or double stranded and which may contain unnatural or altered nucleotides. The terms polynucleotide, nucleic acid sequence and nucleotide sequence are used interchangeably herein to refer to a polymeric form of nucleotides of any length, or RNA, or DNA. These terms refer to the primary structure of the molecule and therefore include double and single stranded DNA, and single and double stranded RNA. The terms include, as equivalents, RNA or DNA analogs or made from manipulated nucleotide and polynucleotide analogs, such as, but not limited to, methylated and / or encapsulated polynucleotides. The polynucleotide can be in any form, including, but not limited to, plasmid, viral, chromosome, EST, cDNA, mRNA, and rRNA.
[042] Tais como aqui utilizados, os termos polipeptídeo e proteína são utilizados alternadamente para referir-se a um polímero de resíduos de aminoácidos. O termo polipeptídeo recombinante refere-se a um polipeptídeo que é produzido por técnicas recombinantes, em que, geralmente o DNA ou RNA codificando a proteína expressa é inserido em um vetor de expressão adequado, que é por sua vez utilizado para transformar uma célula hospedeira para produzir o polipeptídeo. Da mesma forma, os termos polinucleotídeo recombinante ou ácido nucleico recombinante ou DNA recombinante são produzidos por técnicas recombinantes que são conhecidas dos peritos na técnica.[042] As used herein, the terms polypeptide and protein are used interchangeably to refer to a polymer of amino acid residues. The term recombinant polypeptide refers to a polypeptide that is produced by recombinant techniques, in which, generally, the DNA or RNA encoding the expressed protein is inserted into a suitable expression vector, which is in turn used to transform a host cell into produce the polypeptide. Likewise, the terms recombinant polynucleotide or recombinant nucleic acid or recombinant DNA are produced by recombinant techniques that are known to those skilled in the art.
[043] Tais como aqui utilizados, os termos homólogos e homólogo referem-se a um polinucleotídeo ou[043] As used herein, the terms homologous and homologous refer to a polynucleotide or
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 25/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 25/161
21/137 um polipeptídeo que compreende uma sequência que é pelo menos cerca de 50 por cento (%) idêntica à sequência de polinucleotídeo ou polipeptídeo correspondente. De preferência, os polinucleotídeos ou polipeptídeos homólogos têm sequências polinucleotídicas ou sequências de aminoácidos que possuem pelo menos cerca de 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% ou pelo menos cerca de 99% da homologia com a sequência de aminoácidos correspondente ou uma sequência de polinucleotídeo. Como aqui utilizado, o termos da sequência homologia e a sequência identidade são utilizados alternadamente. Um perito na técnica está bem ciente dos métodos para determinar a homologia entre duas ou mais sequências. Resumidamente, os cálculos de homologia entre duas sequências podem ser realizados como se segue. As sequências estão alinhadas para fins de comparação ótima (por exemplo, lacunas podem ser introduzidas em uma ou ambas de uma primeira e uma sequência de aminoácidos ou de ácido nucleico para o segundo alinhamento ótimo e sequências não homólogas podem ser ignoradas para efeitos de comparação). Em uma modalidade preferida, o comprimento de uma primeira sequência que está alinhada para fins de comparação é de pelo menos cerca de 30%, de preferência pelo menos cerca de 40%, mais preferencialmente pelo menos cerca de 50%, ainda mais preferencialmente pelo menos cerca de 60%, e ainda mais preferencialmente pelo menos cerca de 70%, pelo menos cerca de 80%, pelo menos cerca de 85%, pelo menos cerca de 90%, pelo menos cerca de 95%, pelo menos cerca de 98%, ou cerca de 100% do comprimento de uma segunda sequência. Os21/137 a polypeptide comprising a sequence that is at least about 50 percent (%) identical to the corresponding polynucleotide or polypeptide sequence. Preferably, homologous polynucleotides or polypeptides have polynucleotide sequences or amino acid sequences that have at least about 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89% , 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or at least about 99% of the homology with the corresponding amino acid sequence or a polynucleotide sequence. As used herein, the terms of the homology sequence and the identity sequence are used interchangeably. One skilled in the art is well aware of methods for determining homology between two or more sequences. Briefly, homology calculations between two sequences can be performed as follows. The sequences are aligned for the purpose of optimal comparison (for example, gaps can be inserted into one or both of a first and an amino acid or nucleic acid sequence for the second optimal alignment and non-homologous sequences can be ignored for comparison purposes) . In a preferred embodiment, the length of a first sequence that is aligned for comparison purposes is at least about 30%, preferably at least about 40%, more preferably at least about 50%, even more preferably at least about 60%, and even more preferably at least about 70%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%, at least about 98% , or about 100% of the length of a second sequence. The
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 26/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 26/161
22/137 resíduos de aminoácidos ou nucleotídeos nas posições correspondentes de aminoácidos ou posições de nucleotídeo da primeira sequência e da segunda sequência são, então, comparados. Quando uma posição na primeira sequência é ocupada pelo mesmo resíduo de aminoácido ou de nucleotídeos como a posição correspondente na segunda sequência, então, as moléculas são idênticas nessa posição. A percentagem de homologia entre as duas sequências é uma função do número de posições idênticas compartilhadas pelas sequências, tendo em conta o número de lacunas e o comprimento de cada lacuna, que precisam ser introduzidos para alinhamento ótimo das duas sequências. A comparação de sequências e a determinação da percentagem de homologia entre duas sequências podem ser realizadas usando um algoritmo matemático, tal como os programas BLAST (Altschul et al. (1990) J. Mol Biol. 215 (3):403-410). A percentagem de homologia entre duas sequências de aminoácidos pode também ser determinada utilizando o algoritmo de Needleman e Wunsch, que foi incorporado no programa GAP no pacote de software GCG, utilizando uma matriz de Blossum 62 ou uma matriz PAM250, e uma lacuna de peso de 16, 14, 12, 10, 8, 6 ou 4 e um peso do comprimento de22/137 amino acid residues or nucleotides at the corresponding amino acid positions or nucleotide positions of the first sequence and the second sequence are then compared. When a position in the first sequence is occupied by the same amino acid or nucleotide residue as the corresponding position in the second sequence, then the molecules are identical in that position. The percentage of homology between the two sequences is a function of the number of identical positions shared by the sequences, taking into account the number of gaps and the length of each gap, which need to be introduced for optimal alignment of the two sequences. The comparison of sequences and the determination of the percentage of homology between two sequences can be performed using a mathematical algorithm, such as the BLAST programs (Altschul et al. (1990) J. Mol Biol. 215 (3): 403-410). The percentage of homology between two amino acid sequences can also be determined using the Needleman and Wunsch algorithm, which was incorporated into the GAP program in the GCG software package, using a Blossum 62 matrix or a PAM250 matrix, and a weight gap of 16, 14, 12, 10, 8, 6 or 4 and a weight of the length of
1, 2,1, 2,
3, 4, 5, ou (Needleman3, 4, 5, or (Needleman
Wunsch (1970) J. MolWunsch (1970) J. Mol
Biol.Biol.
percentagem de homologia entre duas sequências de nucleotídeos também pode ser determinada utilizando programa GAP (lacuna) no pacote de software GCG, utilizando uma matriz NWSgapdna.CMP e um peso de lacuna de 40, 50, 60, 70, ou 80 e um peso do comprimento de 1, 2 , 3, 4, 5, ou 6. Um perito ordinário na técnica pode efetuar cálculos de homologia iniciais e ajustar os parâmetros do algoritmo depercentage of homology between two nucleotide sequences can also be determined using GAP program (gap) in the GCG software package, using an NWSgapdna.CMP matrix and a gap weight of 40, 50, 60, 70, or 80 and a weight of length of 1, 2, 3, 4, 5, or 6. An ordinary person skilled in the art can perform initial homology calculations and adjust the parameters of the
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 27/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 27/161
23/137 acordo. Um conjunto preferido de parâmetros (e um que deve ser utilizado se um praticante é incerto sobre quais os parâmetros devem ser utilizados para determinar se uma molécula está dentro de uma limitação de homologia das reivindicações) é uma matriz de pontuação Blossum 62 com uma penalidade de lacuna de 12, uma penalidade de lacuna estendida de 4, e uma penalidade de lacuna do afastamento do quadro de leitura 5. Métodos adicionais de alinhamento de sequências são conhecidos nas técnicas da biotecnologia (ver, por exemplo, Rosenberg (2005) BMC Bioinformatics 6: 278; Altschul et al. (2005) FEBS J. 272(2(20)):5101-5109).23/137 agreement. A preferred set of parameters (and one that should be used if a practitioner is uncertain about which parameters should be used to determine if a molecule is within a homology limitation of the claims) is a Blossum 62 scoring matrix with a penalty of gap of 12, an extended gap penalty of 4, and a gap gap penalty of reading frame 5. Additional methods of sequence alignment are known in biotechnology techniques (see, for example, Rosenberg (2005) BMC Bioinformatics 6 : 278; Altschul et al. (2005) FEBS J. 272 (2 (20)): 5101-5109).
[044] O termo hibrida em condições de rigor baixo, rigor médio, rigor alto, ou rigor muito alto descreve condições de hibridação e lavagem. Diretrizes para a realização de reações de hibridização podem ser encontradas em Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N.Y. (1989), 6.3.1 - 6.3.6. Métodos aquosos e não aquosos são descritos nesta referência e qualquer método pode ser usado. Condições de hibridação específicas aqui referidas são as seguintes: (1) condições de hibridação de rigor baixo - 6X cloreto de sódio/citrato de sódio (SSC) em cerca de 45°C, seguido de duas lavagens em 0,2X SSC, SDS a 0,1%, pelo menos, em 50°C (a temperatura das lavagens pode ser aumentada para 55°C durante condições de baixo rigor); (2) condições de hibridização de rigor médio - 6X SSC em cerca de 45°C, seguidas por uma ou mais lavagens em 0,2X SSC, SDS a 0,1% em 60°C; (3) condições de hibridização de rigor alto - 6X SSC em cerca de 45°C, seguida por uma ou mais lavagens em 0,2.X SSC, SDS a 0,1% em 65°C; e (4) condições de hibridização de rigor muito[044] The term hybridizes under conditions of low stringency, medium stringency, high stringency, or very high stringency describes hybridization and washing conditions. Guidelines for conducting hybridization reactions can be found in Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N.Y. (1989), 6.3.1 - 6.3.6. Aqueous and non-aqueous methods are described in this reference and any method can be used. Specific hybridization conditions referred to here are as follows: (1) low stringency hybridization conditions - 6X sodium chloride / sodium citrate (SSC) at about 45 ° C, followed by two washes in 0.2X SSC, SDS a 0.1% at least at 50 ° C (the wash temperature can be increased to 55 ° C during conditions of low rigor); (2) medium stringency hybridization conditions - 6X SSC at about 45 ° C, followed by one or more washes in 0.2X SSC, 0.1% SDS at 60 ° C; (3) high stringency hybridization conditions - 6X SSC at about 45 ° C, followed by one or more washes in 0.2.X SSC, 0.1% SDS at 65 ° C; and (4) very stringent hybridization conditions
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 28/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 28/161
24/137 alto de fosfato -- 0,5 M de fosfato de sódio, SDS a 7% em 65°C, seguida por uma ou mais lavagens a 0,2X SSC, SDS a 1% em 65°C. Condições de rigor muito alto (4) são as condições preferidas, a menos que especificado de outra forma.24/137 high phosphate - 0.5 M sodium phosphate, 7% SDS at 65 ° C, followed by one or more washes at 0.2X SSC, 1% SDS at 65 ° C. Very high stringency conditions (4) are the preferred conditions, unless otherwise specified.
[045] Um polipeptídeo endógeno refere-se a um polipeptídeo codificado pelo genoma da celular parental (ou célula hospedeira). Um polipeptídeo exógeno refere-se a um polipeptídeo que não é codificado pelo genoma da célula parental. Um polipeptídeo variante ou mutante é um exemplo de um polipeptídeo exógeno. Assim, uma molécula de ácido nucleico que não ocorre naturalmente é considerada ser exógena para uma célula, uma vez introduzida na célula. Uma molécula de ácido nucleico que é de ocorrência natural também pode ser exógena a uma célula particular. Por exemplo, uma sequência de codificação inteira isolada a partir de células X é um ácido nucleico exógeno em relação à célula Y, uma vez que a sequência codificadora é introduzida na célula Y, mesmo que X e Y sejam do mesmo tipo de célula.[045] An endogenous polypeptide refers to a polypeptide encoded by the genome of the parental cell (or host cell). An exogenous polypeptide refers to a polypeptide that is not encoded by the parent cell's genome. A variant or mutant polypeptide is an example of an exogenous polypeptide. Thus, a nucleic acid molecule that does not occur naturally is considered to be exogenous to a cell, once introduced into the cell. A naturally occurring nucleic acid molecule can also be exogenous to a particular cell. For example, an entire coding sequence isolated from X cells is an exogenous nucleic acid relative to cell Y, since the coding sequence is introduced into cell Y, even though X and Y are of the same cell type.
[046] O termo sobre-expressada significa que um gene é levado a ser transcrito em uma taxa elevada em comparação com a taxa de transcrição endógena para aquele gene. Em alguns exemplos, a sobre-expressão inclui, adicionalmente, uma taxa elevada de translação do gene em comparação com a taxa de translação endógena para aquele gene. Os métodos de ensaio para a sobre-expressão são bem conhecidos na técnica, por exemplo, os níveis de RNA transcrita podem ser avaliados através de rtPCR e os níveis de proteína podem ser avaliados utilizando SDS em análise de page gel.[046] The term overexpressed means that a gene is caused to be transcribed at a high rate compared to the rate of endogenous transcription for that gene. In some instances, overexpression additionally includes a high rate of translation of the gene compared to the rate of endogenous translation for that gene. Assay methods for overexpression are well known in the art, for example, the transcribed RNA levels can be assessed using rtPCR and the protein levels can be assessed using SDS in page gel analysis.
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 29/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 29/161
25/137 [047] O termo heterólogos significa derivados de um organismo diferente, tipo de célula diferente, ou espécies diferentes. Tal como aqui utilizado, esse referese à sequência de nucleotídeo, polinucleotídeo, polipeptídeo ou proteína, não naturalmente presente em um dado organismo. Por exemplo, uma sequência de polinucleotídeo que é nativo às cianobactérias pode ser introduzida em uma célula hospedeira em E. coli por métodos recombinantes, e o polinucleotídeo a partir de cianobactérias, em seguida, é heterólogo para a célula de E. coli (por exemplo, células recombinantes). O termo heterólogo também pode ser usado com referência a uma sequência de nucleotídeo, polinucleotídeo, polipeptídeo, ou proteína que está presente em uma célula hospedeira recombinante em um estado não nativo. Por exemplo, uma sequência heteróloga de nucleotídeos, polinucleotídeos, polipeptídeos ou de proteína pode ser manipulada em relação à sequência do tipo selvagem presente naturalmente na célula hospedeira do tipo selvagem correspondente, por exemplo, uma modificação no nível de expressão ou na sequência de um nucleotídeo, polinucleotídeo, polipeptídeo ou proteína.25/137 [047] The term heterologous means derived from a different organism, different cell type, or different species. As used herein, this refers to the nucleotide, polynucleotide, polypeptide or protein sequence, not naturally present in a given organism. For example, a polynucleotide sequence that is native to cyanobacteria can be introduced into a host cell in E. coli by recombinant methods, and the polynucleotide from cyanobacteria is then heterologous to the E. coli cell (for example , recombinant cells). The term heterologous can also be used with reference to a nucleotide, polynucleotide, polypeptide, or protein sequence that is present in a recombinant host cell in a non-native state. For example, a heterologous nucleotide, polynucleotide, polypeptide or protein sequence can be manipulated in relation to the wild type sequence naturally present in the corresponding wild type host cell, for example, a change in the level of expression or in the sequence of a nucleotide , polynucleotide, polypeptide or protein.
[048] Tal como aqui utilizado, o termo fragmento de um polipeptídeo refere-se a uma porção menor de um polipeptídeo ou proteína de comprimento inteiro que varia em tamanho a partir de dois resíduos de aminoácidos com a sequência inteira de aminoácidos menos um resíduo de aminoácido. Em certas modalidades da presente descrição, um fragmento refere-se à sequência inteira de aminoácidos de um domínio de um polipeptídeo ou proteína (por exemplo, um[048] As used herein, the term polypeptide fragment refers to a smaller portion of a full-length polypeptide or protein that varies in size from two amino acid residues with the entire amino acid sequence minus one residue amino acid. In certain embodiments of the present description, a fragment refers to the entire amino acid sequence of a domain of a polypeptide or protein (for example, a
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 30/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 30/161
26/137 domínio de ligação ao substrato ou um domínio catalítico).26/137 substrate binding domain or a catalytic domain).
[049] O termo mutagênese refere-se a um processo pelo qual a informação genética de um organismo é alterada de uma forma estável. A mutagênese de uma sequência de ácido nucleico codificando a proteína produz uma proteína mutante. Mutagênese refere-se também às mudanças em sequências não codificantes de ácidos nucleicos que resultam em atividade de proteína manipulada.[049] The term mutagenesis refers to a process by which the genetic information of an organism is changed in a stable way. Mutagenesis of a nucleic acid sequence encoding the protein produces a mutant protein. Mutagenesis also refers to changes in noncoding nucleic acid sequences that result in engineered protein activity.
[050] Uma mutação, tal como aqui utilizado, refere-se a uma alteração permanente em uma posição de ácido nucleico de um gene ou em uma posição de aminoácido de um polipeptídeo ou proteína. As mutações incluem substituições, adições, inserções e deleções. Por exemplo, uma mutação na posição de aminoácido pode ser uma substituição de um tipo de aminoácido com outro tipo de aminoácido (por exemplo, uma serina (S) pode ser substituída por uma alanina (A), uma lisina (L) pode ser substituída com uma T (Treonina); etc.) . Como tal, um polipeptídeo ou uma proteína pode ter uma ou mais mutações em que um aminoácido é substituído por outro aminoácido.[050] A mutation, as used herein, refers to a permanent change in a nucleic acid position of a gene or an amino acid position of a polypeptide or protein. Mutations include substitutions, additions, insertions and deletions. For example, a mutation in the amino acid position can be a substitution of one type of amino acid with another type of amino acid (for example, a serine (S) can be replaced by an alanine (A), a lysine (L) can be substituted with a T (Threonine), etc.). As such, a polypeptide or protein can have one or more mutations in which one amino acid is replaced by another amino acid.
[051] Os termos variante da acil-ACP redutase (AAR) e variante da acil-ACP redutase (AAR) são aqui utilizados alternadamente e significam uma proteína ou polipeptídeo relacionado com a AAR que tem uma ou mais mutações na sua sequência de aminoácidos. A AAR refere-se a uma enzima que catalisa a redução de uma acil-ACP para um aldeído graxo e/ou um álcool graxo. A variante AAR pode abranger uma mutação em um ou mais aminoácidos da sua sequência de polipeptídeo. Quando uma célula foi transformada com uma variante da AAR, ela é uma célula que[051] The terms acyl-ACP reductase variant (AAR) and acyl-ACP reductase variant (AAR) are used interchangeably here and mean an AAR-related protein or polypeptide that has one or more mutations in its amino acid sequence. AAR refers to an enzyme that catalyzes the reduction of an acyl-ACP to a fatty aldehyde and / or a fatty alcohol. The AAR variant may encompass a mutation in one or more amino acids in its polypeptide sequence. When a cell has been transformed with a variant of AAR, it is a cell that
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 31/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 31/161
27/137 expressa a variante de AAR (por exemplo, uma célula recombinante). Em uma modalidade, o título e/ou o rendimento de um álcool graxo produzido por uma célula que expressa a variante da AAR é pelo menos duas vezes aquele de uma célula correspondente do tipo selvagem (ou seja, uma célula correspondente que não expressa a variante da AAR). Em um hospedeiro heterólogo, tal como Escherichia coli, aldeídos graxos podem ser convertidos em álcoois graxos por álcool desidrogenases endógenas. Em outra modalidade, o título e/ou o rendimento de um álcool graxo produzido por uma célula que expressa a variante da AAR é pelo menos27/137 expresses the variant of AAR (for example, a recombinant cell). In one embodiment, the title and / or yield of a fatty alcohol produced by a cell that expresses the variant of AAR is at least twice that of a corresponding wild-type cell (ie, a corresponding cell that does not express the variant AAR). In a heterologous host, such as Escherichia coli, fatty aldehydes can be converted to fatty alcohols by endogenous alcohol dehydrogenases. In another modality, the title and / or the yield of a fatty alcohol produced by a cell that expresses the variant of AAR is at least
que a de uma célula correspondente do tipo selvagem. Em uma modalidade, o título e/ou o rendimento de um álcool graxo produzido por uma célula que expressa a variante da AAR é pelo menos cerca de 1 por cento, pelo menos cerca de 2 por cento, pelo menos cerca de 3 por cento, pelo menos cerca de 4 por cento, pelo menos cerca de 5 por cento, pelo menos cerca de 6 por cento, pelo menos cerca de 7 por cento, pelo menos cerca de 8 por cento, pelo menos cerca de 9 por cento, ou cerca de 10 por cento maior do que aquele de uma célula correspondente do tipo selvagem. Em outra modalidade, o título e/ou o rendimento de álcoois graxos produzidos em uma célula recombinante devido à expressão de uma variante da AAR é pelo menos cerca de 20 por cento a pelo menos cerca de 100 por cento maior do que aquele dethan a corresponding wild-type cell. In one embodiment, the title and / or yield of a fatty alcohol produced by a cell that expresses the variant of AAR is at least about 1 percent, at least about 2 percent, at least about 3 percent, at least about 4 percent, at least about 5 percent, at least about 6 percent, at least about 7 percent, at least about 8 percent, at least about 9 percent, or about 10 percent higher than that of a corresponding wild-type cell. In another embodiment, the titer and / or yield of fatty alcohols produced in a recombinant cell due to the expression of an AAR variant is at least about 20 percent to at least about 100 percent higher than that of
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 32/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 32/161
28/137 uma célula do tipo selvagem. Em modalidades particulares, o título e/ou o rendimento de um álcool graxo produzido por uma célula é pelo menos cerca de 20 por cento, pelo menos cerca de 25 por cento, pelo menos cerca de 30 por cento, pelo menos cerca de 35 por cento, pelo menos cerca de 40 por cento, pelo menos cerca de 45 por cento, pelo menos cerca de 50 por cento, pelo menos cerca de 55 por cento, pelo menos cerca de 60 por cento, pelo menos cerca de 65 por cento, pelo menos cerca de 70 por cento, pelo menos cerca de 75 por cento, pelo menos cerca de 80 por cento, pelo menos cerca de 85 por cento, pelo menos cerca de 90 por cento, pelo menos cerca de 95 por cento, pelo menos cerca de 97 por cento, pelo menos cerca de 98 por cento, ou, pelo menos cerca de 100 por cento maior do que aquele da célula correspondente do tipo selvagem.28/137 a wild type cell. In particular embodiments, the titer and / or yield of a fatty alcohol produced by a cell is at least about 20 percent, at least about 25 percent, at least about 30 percent, at least about 35 percent percent, at least about 40 percent, at least about 45 percent, at least about 50 percent, at least about 55 percent, at least about 60 percent, at least about 65 percent, at least about 70 percent, at least about 75 percent, at least about 80 percent, at least about 85 percent, at least about 90 percent, at least about 95 percent, at least about 97 percent, at least about 98 percent, or at least about 100 percent greater than that of the corresponding wild-type cell.
[052] Tal como aqui utilizado, o termo gene refere-se às sequências de ácidos nucleicos que codificam ou um produto de RNA ou um produto de proteína, bem como as sequências de ácido nucleico operativamente ligadas que afetam a expressão do RNA ou proteína (por exemplo, tais sequências incluem mas não estão limitadas ao sequências promotoras ou sequências intensificadoras) ou as sequências de ácido nucleico operativamente ligadas que codificam sequências que afetam a expressão do RNA ou proteína (por exemplo, tais sequências incluem, mas não estão limitadas aos sítios de ligação de ribossomas ou de sequências de controle translacional).[052] As used herein, the term gene refers to nucleic acid sequences that encode either an RNA product or a protein product, as well as operably linked nucleic acid sequences that affect the expression of RNA or protein ( for example, such sequences include but are not limited to promoter sequences or enhancer sequences) or operably linked nucleic acid sequences that encode sequences that affect RNA or protein expression (for example, such sequences include, but are not limited to, sites binding ribosomes or translational control sequences).
[053] As sequências de controle de expressão são conhecidas na técnica e incluem, por exemplo, promotores, intensificadores, sinais de poliadenilação, terminadores de[053] Expression control sequences are known in the art and include, for example, promoters, enhancers, polyadenylation signals, terminators of
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 33/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 33/161
29/137 transcrição, locais internos de entrada do ribossoma (IRES), e outros semelhantes, que proporcionam a expressão da sequência de polinucleotídeo em uma célula hospedeira. Sequências de controle de expressão interagem especificamente com proteínas celulares envolvidas na transcrição (Maniatis et al. (1987) Science 236: 12371245). Exemplos de sequências de controle de expressão são descritos em, por exemplo, Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology, Vol. 185, Academic Press, San Diego, Calif. (1990) . Nos métodos da divulgação, uma sequência de controle de expressão está operacionalmente ligada a uma sequência polinucleotídica. Por operativamente ligada significa que uma sequência de polinucleotídeo e uma sequência de controle de expressão estão ligadas de tal maneira a permitir a expressão do gene quando as moléculas apropriadas (por exemplo, proteínas ativadoras da transcrição) são ligadas à sequência de controle da expressão. Promotores operativamente ligados estão localizados a montante da sequência polinucleotídica selecionada em termos da direção de transcrição e translação. Intensificadores operativamente ligados podem estar localizados a montante, dentro ou a jusante do polinucleotídeo selecionado.29/137 transcription, internal ribosome entry sites (IRES), and the like, which provide expression of the polynucleotide sequence in a host cell. Expression control sequences interact specifically with cellular proteins involved in transcription (Maniatis et al. (1987) Science 236: 12371245). Examples of expression control sequences are described in, for example, Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology, Vol. 185, Academic Press, San Diego, Calif. (nineteen ninety) . In the methods of the disclosure, an expression control sequence is operably linked to a polynucleotide sequence. By operably linked means that a polynucleotide sequence and an expression control sequence are linked in such a way as to allow expression of the gene when the appropriate molecules (for example, transcription-activating proteins) are linked to the expression control sequence. Operatively linked promoters are located upstream of the selected polynucleotide sequence in terms of the direction of transcription and translation. Operatively linked intensifiers can be located upstream, in or downstream of the selected polynucleotide.
[054] Tal como aqui utilizado, o termo vetor refere-se a uma molécula de ácido nucleico capaz de transportar outro ácido nucleico, isto é, uma sequência de polinucleotídeo, ao qual ele foi ligado. Um tipo de vetor útil é um epissoma (isto é, um ácido nucleico capaz de replicação extracromossômica). Os vetores úteis são aqueles capazes de replicação autônoma e/ou expressão de ácidos[054] As used herein, the term vector refers to a nucleic acid molecule capable of transporting another nucleic acid, that is, a polynucleotide sequence, to which it has been attached. A useful type of vector is an episome (that is, a nucleic acid capable of extrachromosomal replication). Useful vectors are those capable of autonomous replication and / or acid expression
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 34/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 34/161
30/137 nucleicos aos quais estão ligados. Os vetores capazes de direcionar a expressão de genes aos quais estão operacionalmente ligados são aqui referidos como vetores de expressão. Em geral, os vetores de expressão com utilidade em técnicas de DNA recombinante estão muitas vezes na forma de plasmídeos, que se referem, geralmente, às alças de DNA de fita dupla circular que, na sua forma de vetor, não estão ligados ao cromossoma. Outros vetores de expressão úteis são fornecidos na forma linear. Também estão incluídas quaisquer outras formas de vetores de expressão que servem de funções equivalentes e que se tornam conhecidas na técnica subsequentemente aqui. Em algumas modalidades, um vetor recombinante inclui ainda um promotor ligado operativamente à sequência de polinucleotídeo. Em algumas modalidades, o promotor é um promotor regulado de maneira desenvolvida, um promotor específico do organelo, um promotor específico de tecido, um promotor indutível, um promotor constitutivo, ou um promotor específico de células. O vetor recombinante compreende tipicamente pelo menos uma sequência selecionada a partir de uma sequência de controle de expressão operativamente acoplada com a sequência de polinucleotídeo; um marcador de seleção acoplado operativamente à sequência de polinucleotídeo; uma sequência de marcador acoplada operativamente à sequência de polinucleotídeo; uma porção de purificação operacionalmente acoplada à sequência de polinucleotídeo; uma sequência de secreção acoplada operativamente à sequência de polinucleotídeo; e uma sequência de direcionamento acoplada operativamente à sequência de polinucleotídeo. Em certas modalidades, a30/137 nucleic to which they are linked. Vectors capable of directing the expression of genes to which they are operationally linked are referred to here as expression vectors. In general, expression vectors useful in recombinant DNA techniques are often in the form of plasmids, which generally refer to circular double-stranded DNA loops that, in their vector form, are not linked to the chromosome. Other useful expression vectors are provided in linear form. Also included are any other forms of expression vectors that serve as equivalent functions and that are subsequently known in the art here. In some embodiments, a recombinant vector further includes a promoter operably linked to the polynucleotide sequence. In some embodiments, the promoter is an elaborately regulated promoter, an organelle-specific promoter, a tissue-specific promoter, an inducible promoter, a constitutive promoter, or a cell-specific promoter. The recombinant vector typically comprises at least one sequence selected from an expression control sequence operably coupled with the polynucleotide sequence; a selection marker operably coupled to the polynucleotide sequence; a marker sequence operably coupled to the polynucleotide sequence; a purification portion operably coupled to the polynucleotide sequence; a secretion sequence operably coupled to the polynucleotide sequence; and a targeting sequence operably coupled to the polynucleotide sequence. In certain modalities, the
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 35/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 35/161
31/137 sequência de nucleotídeos é estavelmente incorporada no DNA genômico da célula hospedeira; e a expressão da sequência de nucleotídeos está sob o controle de uma região promotora regulável. Os vetores de expressão, tais como aqui utilizados, inclui uma sequência de polinucleotídeo particular como aqui descrita em uma forma adequada para a expressão da sequência de polinucleotídeo em uma célula hospedeira. Será apreciado por aqueles peritos na técnica que o projeto do vetor de expressão pode depender de fatores tais como a escolha da célula hospedeira a ser transformada, nível de expressão de polipeptídeo desejado, etc.31/137 nucleotide sequence is stably incorporated into the host cell's genomic DNA; and the expression of the nucleotide sequence is under the control of an adjustable promoter region. Expression vectors, as used herein, include a particular polynucleotide sequence as described herein in a form suitable for the expression of the polynucleotide sequence in a host cell. It will be appreciated by those skilled in the art that the design of the expression vector may depend on factors such as the choice of host cell to be transformed, desired polypeptide expression level, etc.
Os vetores de expressão aqui descritos podem ser introduzidos nas células hospedeiras para a produção de polipeptídeos, incluindo os polipeptídeos de fusão, codificados pelas sequências de polinucleotídeos como aqui descritas. Expressão de genes codificando para polipeptídeos em procariotas, por exemplo, E. coli, é mais frequentemente realizada com vetores contendo promotores constitutivos ou induzíveis dirigindo a expressão de ou polipeptídeos de fusão ou de polipeptídeos de não fusão. Vetores de fusão adicionam um número de aminoácidos para um polipeptídeo codificado neste, geralmente, para os amino ou carboxi terminais do polipeptídeo recombinante. Tais vetores de fusão servem, tipicamente, para uma ou mais das seguintes três finalidades, incluindo para aumentar a expressão do polipeptídeo recombinante; para aumentar a solubilidade do polipeptídeo recombinante; e para auxiliar na purificação do polipeptídeo recombinante atuando como um ligante na purificação por afinidade. Muitas vezes, em vetores de expressão de fusão, um local de clivagemThe expression vectors described herein can be introduced into host cells for the production of polypeptides, including fusion polypeptides, encoded by the polynucleotide sequences as described herein. Expression of genes encoding polypeptides in prokaryotes, for example, E. coli, is most often performed with vectors containing constitutive or inducible promoters directing the expression of either fusion or non-fusion polypeptides. Fusion vectors add a number of amino acids to a polypeptide encoded therein, usually to the terminal amino or carboxy of the recombinant polypeptide. Such fusion vectors typically serve one or more of the following three purposes, including to increase the expression of the recombinant polypeptide; to increase the solubility of the recombinant polypeptide; and to assist in the purification of the recombinant polypeptide by acting as a linker in affinity purification. Often, in fusion expression vectors, a cleavage site
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 36/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 36/161
32/137 proteolítica é introduzido na junção da porção de fusão e do polipeptídeo recombinante. Isto permite a separação do polipeptídeo recombinante a partir da porção de fusão após a purificação do polipeptídeo de fusão. Em certas modalidades, uma sequência de polinucleotídeo da divulgação está operativamente ligada a um promotor derivado de bacteriófago T5.32/137 proteolytic is introduced at the junction of the fusion portion and the recombinant polypeptide. This allows separation of the recombinant polypeptide from the fusion portion after purification of the fusion polypeptide. In certain embodiments, a polynucleotide sequence of the disclosure is operably linked to a promoter derived from T5 bacteriophage.
[055] Em certas modalidades, a célula hospedeira é uma célula de levedura, e o vetor de expressão é um vetor de expressão de levedura. Exemplos de vetores para expressão na levedura S. cerevisiae incluem pYepSec1 (Baldari et al. (1987) EMBO J. 6:. 229-234); pMFa (Kurjan et al. (1982) Cell 30: 933-943); pJRY88 (Schultz et al. (1987) Gene 54: 113-123); pYES2 (Invitrogen Corp., San Diego, CA), e picZ (Invitrogen Corp., San Diego, CA). Em outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de inseto, e o vetor de expressão é um vetor de expressão de baculovírus. Vetores de baculovírus disponíveis para expressão de proteínas em células de inseto em cultura (por exemplo, células Sf9) incluem, por exemplo, a série pAc (Smith et al. (1983) Mol. Cell Biol. 3:2156-2165) e a série pVL (Lucklow et al. (1989) Virology 170: 31-39). Em ainda outra modalidade, as sequências de polinucleotídeos aqui descritas podem ser expressas em células de mamífero, utilizando um vetor de expressão de mamífero. Outros sistemas de expressão adequados para células procarióticas e células eucarióticas são bem conhecidas na técnica; ver, por exemplo, Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, segunda edição, Cold Spring Harbor Laboratory, (1989).[055] In certain embodiments, the host cell is a yeast cell, and the expression vector is a yeast expression vector. Examples of vectors for expression in the yeast S. cerevisiae include pYepSec1 (Baldari et al. (1987) EMBO J. 6: 229-234); pMFa (Kurjan et al. (1982) Cell 30: 933-943); pJRY88 (Schultz et al. (1987) Gene 54: 113-123); pYES2 (Invitrogen Corp., San Diego, CA), and picZ (Invitrogen Corp., San Diego, CA). In other embodiments, the host cell is an insect cell, and the expression vector is a baculovirus expression vector. Baculovirus vectors available for protein expression in cultured insect cells (eg, Sf9 cells) include, for example, the pAc series (Smith et al. (1983) Mol. Cell Biol. 3: 2156-2165) and pVL series (Lucklow et al. (1989) Virology 170: 31-39). In yet another embodiment, the polynucleotide sequences described herein can be expressed in mammalian cells, using a mammalian expression vector. Other expression systems suitable for prokaryotic cells and eukaryotic cells are well known in the art; see, for example, Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, second edition, Cold Spring Harbor Laboratory, (1989).
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 37/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 37/161
33/137 [056] Tal como aqui utilizado, o termo CoA ou acil-CoA redutase refere-se a um acil tioéster formado entre o carbono do carbonil da cadeia alquil e o grupo sulfidril do radical 4'-fosfopantetionil da coenzima A (CoA), que tem a fórmula R-C(O)S-CoA, em que R é um grupo alquil tendo pelo menos 4 átomos de carbono.33/137 [056] As used herein, the term CoA or acyl-CoA reductase refers to an acyl thioester formed between the carbonyl carbon of the alkyl chain and the sulfhydryl group of the 4'-phospopantethyl radical of coenzyme A (CoA ), which has the formula RC (O) S-CoA, where R is an alkyl group having at least 4 carbon atoms.
[057] O termo ACP significa proteína transportadora de acil. ACP é um transportador altamente conservado de intermediários acil durante a biossíntese de ácidos graxos, em que a cadeia em crescimento está ligada durante a síntese como um éster de tiol no tiol distal de uma porção da 4'-fosfopanteteína. A proteína existe em duas formas, isto é, apo-ACP (inativa na biossíntese de ácidos graxos) e ACP ou holo-ACP (ativa na biossíntese de ácidos graxos). Os termos ACP e holo-ACP são aqui utilizados alternadamente e referem-se à forma ativa da proteína. Uma enzima chamada fosfopanteteiniltransferase está envolvida na conversão da apo-ACP inativa para a holo-ACP ativa. Mais especificamente, a ACP é expressa na forma apo-ACP inativa e um radical 4'-fosfopanteteína deve ser ligado póstranslacionalmente a um resíduo serina conservado na ACP pela ação da sintase da proteína transportadora de holoacil (ACP), uma fosfopanteteiniltransferase, a fim de produzir a holo-ACP.[057] The term ACP means acyl carrier protein. ACP is a highly conserved transporter of acyl intermediates during fatty acid biosynthesis, where the growing chain is linked during synthesis as a thiol ester in the distal thiol of a portion of the 4'-phospopantetein. The protein exists in two forms, that is, apo-ACP (inactive in the biosynthesis of fatty acids) and ACP or holo-ACP (active in the biosynthesis of fatty acids). The terms ACP and holo-ACP are used interchangeably here and refer to the active form of the protein. An enzyme called phospopantheteinyltransferase is involved in the conversion of inactive apo-ACP to active holo-ACP. More specifically, ACP is expressed in the inactive apo-ACP form and a 4'-phospopantetein radical must be post-translationally bound to a serine residue conserved in ACP by the action of the holoacyl carrier protein (ACP) synthase, a phospopantheteinyltransferase, in order to produce holo-ACP.
[058] Tal como aqui utilizado, o termo acil-ACP refere-se a um acil tioéster formado entre o carbono do carbonil de uma cadeia de alquil e o grupo sulfidril da porção fosfopanteteinil de uma proteína transportadora de acil (ACP). Em algumas modalidades, uma ACP é uma intermediária na síntese de acil-ACPs totalmente saturadas.[058] As used herein, the term acyl-ACP refers to an acyl thioester formed between the carbonyl carbon of an alkyl chain and the sulfhydryl group of the phospopanteteinyl portion of an acyl carrier protein (ACP). In some embodiments, an ACP is an intermediary in the synthesis of fully saturated acyl-ACPs.
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 38/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 38/161
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Em outras modalidades, uma ACP é uma intermediária na síntese de acil-ACPs insaturadas. Em algumas modalidades, a cadeia de carbono terá cerca de 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, ou 26 átomos de carbono.In other modalities, an ACP is an intermediary in the synthesis of unsaturated acyl-ACPs. In some embodiments, the carbon chain will have about 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 , 25, or 26 carbon atoms.
[059] Tal como aqui utilizado, o termo derivado de ácido graxo significa um ácido graxo ou um derivado de ácido graxo, o que pode ser referido como um ácido graxo ou seu derivado. O termo ácido graxo significa um ácido carboxílico tendo a fórmula RCOOH. R representa um grupo alifático, de preferência, um grupo alquil. R pode incluir entre cerca de 4 e cerca de 22 átomos de carbono. Os ácidos graxos podem ser saturados, monoinsaturados, ou poli-insaturados. Um derivado de ácido graxo é um produto feito, em parte, a partir da via biossintética do ácido graxo do organismo hospedeiro de produção. Os derivados de ácido graxo incluem produtos preparados, em parte, a partir de ACP, acil-ACP ou derivados de acil-ACP. Exemplos de derivados de ácido graxo incluem, por exemplo, acil-CoA, ácidos graxos, aldeídos graxos, álcoois de cadeia curta e longa, álcoois graxos, hidrocarbonetos, ésteres (por exemplo, ceras, ésteres de ácidos graxos ou ésteres graxos), olefinas terminais, olefinas internas, e cetonas.[059] As used herein, the term fatty acid derivative means a fatty acid or a fatty acid derivative, which can be referred to as a fatty acid or its derivative. The term fatty acid means a carboxylic acid having the formula RCOOH. R represents an aliphatic group, preferably an alkyl group. R can include between about 4 and about 22 carbon atoms. Fatty acids can be saturated, monounsaturated, or polyunsaturated. A fatty acid derivative is a product made, in part, from the fatty acid biosynthetic pathway of the production host organism. Fatty acid derivatives include products prepared, in part, from ACP, acyl-ACP or derivatives of acyl-ACP. Examples of fatty acid derivatives include, for example, acyl-CoA, fatty acids, fatty aldehydes, short and long chain alcohols, fatty alcohols, hydrocarbons, esters (e.g. waxes, fatty acid esters or fatty esters), olefins terminals, internal olefins, and ketones.
[060] Tal como aqui utilizado, o termo via biossintética do ácido graxo significa uma via biossintética que produz ácidos graxos e seus derivados. A via biossintética de ácidos graxos podem incluir enzimas adicionais para a produção de derivados de ácidos graxos que possuem características desejadas.[060] As used herein, the term fatty acid biosynthetic pathway means a biosynthetic pathway that produces fatty acids and their derivatives. The fatty acid biosynthetic pathway may include additional enzymes for the production of fatty acid derivatives that have desired characteristics.
[061] Tal como aqui utilizado, aldeído graxo[061] As used herein, fatty aldehyde
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 39/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 39/161
35/137 significa um aldeído possuindo a fórmula RCHO caracterizada por um grupo carbonil (C35/137 means an aldehyde having the formula RCHO characterized by a carbonyl group (C
O) .O) .
Em algumas modalidades, o feito aldeído graxo é qualquer aldeído de um álcool graxo.In some embodiments, the fatty aldehyde is any aldehyde in a fatty alcohol.
carbono de menos átomos decarbon of fewer atoms of
18, ou pelo menos comprimento.18, or at least length.
Em alternativa, ou em adição, o grupo ou menos, 19 ou menos, 18 ou menos, 17 ou menos, ou menos, ou menos, 14 ou menos, ou menos, ou menos, ou menos, ou menos, 9 ou menos, 8 ou menos, 7 ou menos, ou ou menos átomos de carbono de comprimento.Alternatively, or in addition, the group or less, 19 or less, 18 or less, 17 or less, or less, or less, 14 or less, or less, or less, or less, or less, 9 or less, 8 or less, 7 or less, or less carbon atoms in length.
Assim, grupoSo, group
R pode ter um grupo R delimitado por quaisquer dois dos pontos da extremidade acima. Por exemplo, o grupoR can have a group R delimited by any of the two end points above. For example, the group
R pode ser de 6-16 átomos de carbonos de comprimento,R can be 6-16 carbon atoms in length,
10-14 átomos de carbono de comprimento, ou 1218 átomos de carbonos de comprimento. Em algumas modalidades, o aldeído graxo é um aldeído graxo C6,10-14 carbon atoms in length, or 1218 carbon atoms in length. In some embodiments, the fatty aldehyde is a C6 fatty aldehyde,
C7, C8,C7, C8,
C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22,C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22,
C9, C10, C11,C9, C10, C11,
significa um álcool com a fórmula ROH. Em algumas modalidades, o grupo R é, pelo menos 5, pelo menos 6, pelo menos 7, pelo menos 8, pelo menos 9, pelo menos 10, pelo menos 11, pelo menos 12, pelo menos 13, pelo menos 14, pelo menos 15, pelo menos 16, pelo menos 17, pelo menos 18, ou pelo menos 19 átomos de carbono de comprimento. Emmeans an alcohol with the formula ROH. In some embodiments, the group R is at least 5, at least 6, at least 7, at least 8, at least 10, at least 11, at least 12, at least 13, at least 14, at least at least 15, at least 16, at least 17, at least 18, or at least 19 carbon atoms in length. In
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 40/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 40/161
36/137 alternativa, ou em adição, o grupo R é 2 0 ou menos, 19 ou menos, 18 ou menos, 17 ou menos, 16 ou menos, 15 ou menos, ou menos, 13 ou menos, 12 ou menos, 11 ou menos, 10 ou menos, 9 ou menos, 8 ou menos, 7 ou menos, ou 6 ou menos átomos de carbono de comprimento. Assim, o grupo R pode ter um grupo R delimitado por quaisquer dos dois pontos de extremidade acima. Por exemplo, o grupo R pode ser de 6-16 átomos carbonos de comprimento, 10-14 átomos de carbono de comprimento, ou 12-18 átomos de carbonos de comprimento. Em algumas modalidades, o álcool graxo é um álcool graxo C6, C7, C9, C10, C11, C12, C13, C15, C16, C17, C18, C19, C20, 36/137 alternative, or in addition, the group R is 20 or less, 19 or less, 18 or less, 17 or less, 16 or less, 15 or less, 13 or less, 12 or less, 11 or less, 10 or less, 9 or less, 8 or less, 7 or less, or 6 or less carbon atoms in length. Thus, the group R can have a group R bounded by any of the two end points above. For example, the group R can be 6-16 carbon atoms in length, 10-14 carbon atoms in length, or 12-18 carbon atoms in length. In some embodiments, fatty alcohol is a C6, C7 , C 9 , C10, C11, C 12 , C 13 , C 15 , C 16 , C 17 , C 18 , C 19 , C 20 fatty alcohol ,
C21, C22, C23, C24, C25, ou C26. Em certas modalidades, o álcool graxo é um álcool graxo C6, C8, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17, ou C18.C 21 , C 22 , C 23 , C 24 , C 25 , or C 26 . In certain embodiments, fatty alcohol is a C 6 , C 8 , C 10 , C 12 , C 13 , C 14 , C 15 , C16, C17, or C18 fatty alcohol.
[063] Uma composição de álcool graxo, como aqui referido é produzida por uma célula hospedeira recombinante e, tipicamente, compreende uma mistura de álcoois graxos. Em alguns casos, a mistura inclui mais de um tipo de produto (por exemplo, álcoois graxos e ácidos graxos). Em outros casos, as composições derivadas de ácido graxo podem compreender, por exemplo, uma mistura de álcoois graxos com diferentes comprimentos de cadeia e saturação ou características de ramificação. Em ainda outros casos, a composição de álcool graxo compreende uma mistura de ambos mais de um tipo de produto e produtos com diferentes comprimentos de cadeia e saturação ou características de ramificação.[063] A fatty alcohol composition, as referred to herein, is produced by a recombinant host cell and typically comprises a mixture of fatty alcohols. In some cases, the mixture includes more than one type of product (for example, fatty alcohols and fatty acids). In other cases, the fatty acid derivative compositions may comprise, for example, a mixture of fatty alcohols with different chain lengths and saturation or branching characteristics. In still other cases, the fatty alcohol composition comprises a mixture of both more than one type of product and products with different chain lengths and saturation or branching characteristics.
[064] Uma célula hospedeira manipulada para produzir um aldeído graxo tipicamente irá converter alguns do aldeído graxo para um álcool graxo. Em uma modalidade[064] A host cell engineered to produce a fatty aldehyde will typically convert some of the fatty aldehyde to a fatty alcohol. In a modality
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 41/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 41/161
37/137 exemplar, acil-ACP é convertida para um aldeído graxo através da ação da AAR. A conversão de aldeídos graxos para álcoois graxos podem ser ainda mais facilitada, por exemplo, através de um polipeptídeo biossintético do álcool graxo. Em algumas modalidades, um gene que codifica um polipeptídeo biossintético do álcool graxo é expresso ou sobre-expresso na célula hospedeira. Em certas modalidades, o polipeptídeo biossintético do álcool graxo tem atividade de redutase do aldeído ou atividade de desidrogenase do álcool.37/137 exemplary, acyl-ACP is converted to a fatty aldehyde through the action of AAR. The conversion of fatty aldehydes to fatty alcohols can be further facilitated, for example, through a fatty alcohol biosynthetic polypeptide. In some embodiments, a gene that encodes a fatty alcohol biosynthetic polypeptide is expressed or overexpressed in the host cell. In certain embodiments, the fatty alcohol biosynthetic polypeptide has aldehyde reductase activity or alcohol dehydrogenase activity.
[065] Exemplos dos polipeptídeos da desidrogenase do álcool úteis de acordo com a invenção incluem, mas não estão limitados a AlrA de Acinetobacter sp. M1 (SEQ ID NO:[065] Examples of the alcohol dehydrogenase polypeptides useful according to the invention include, but are not limited to, AlrA of Acinetobacter sp. M1 (SEQ ID NO:
52) ou homólogos de AlrA, tais como AlrAadp1 (SEQ ID NO:52) or AlrA counterparts, such as AlrAadp1 (SEQ ID NO:
53) e endógenos E. coli, álcool desidrogenases como YjgB,53) and endogenous E. coli, alcohol dehydrogenases like YjgB,
descritos na Publicação do Pedido de Patente Internacional Nos. WO 2007/136762, WO2008/119082 e WO 2010/062480. Em certas modalidades, o polipeptídeo biossintético do álcool graxo tem aldeído redutase ou atividade da desidrogenase do álcool (EC 1.1.1.1).described in International Patent Application Publication Nos. WO 2007/136762, WO2008 / 119082 and WO 2010/062480. In certain embodiments, the fatty alcohol biosynthetic polypeptide has aldehyde reductase or alcohol dehydrogenase activity (EC 1.1.1.1).
[066] O grupo R de um ácido graxo, aldeído graxo ou álcool graxo pode ser uma cadeia linear ou uma cadeia ramificada. Cadeias ramificadas podem ter mais do que um ponto de ramificação e pode incluir ramos cíclicos. Em algumas modalidades, o ácido graxo ramificado, o aldeído graxo ramificado, ou álcool graxo ramificado é um ácido[066] The R group of a fatty acid, fatty aldehyde or fatty alcohol can be a straight chain or a branched chain. Branched chains can have more than one branch point and can include cyclic branches. In some embodiments, branched fatty acid, branched fatty aldehyde, or branched fatty alcohol is an acid
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 42/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 42/161
38/137 graxo ramificado, aldeído graxo ramificado, ou álcool graxo ramificado C6, C7, C8, C9, C10,38/137 branched fatty, branched fatty aldehyde, or branched fatty alcohol C6, C7, C8, C9, C10,
C11, C12, C13, C14, C15, C16,C11, C12, C13, C14, C15, C16,
C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, ou C26. Em modalidades particulares, o ácido graxo ramificado, aldeído graxo ramificado, ou álcool graxo ramificado é um ácido graxo ramificado, aldeído graxo ramificado, ou álcool graxo ramificado C6, C8,C17, C18, C19, C20, C21, C22, C 23 , C 24 , C 25 , or C 26 . In particular embodiments, branched fatty acid, branched fatty aldehyde, or branched fatty alcohol is branched fatty acid, branched fatty aldehyde, or branched fatty alcohol C6, C8,
C10, C12, C13 , C10, C 12 , C13 ,
C14, C15, C16, C17, ou C18. Em certas modalidades, o grupo hidroxil do ácido graxo ramificado, do aldeído graxo ramificado, ou do álcool graxo ramificado está na posição primária (C1) .C14, C15, C16, C17, or C18. In certain embodiments, the hydroxyl group of branched fatty acid, branched fatty aldehyde, or branched fatty alcohol is in the primary position (C 1 ).
[067][067]
Em certas modalidades, ácido graxo ramificado, aldeído graxo ramificado, ou o álcool graxo ramificado um ácido iso-graxo, aldeído iso-graxo ou álcool iso-graxo, ou um ácido antesio-graxo, um aldeído antesio-graxo, ou álcool antesio-graxo. Em modalidades exemplares, ácido graxo ramificado, o aldeído graxo ramificado, ou o álcool graxo ramificado ramificada é selecionado a partir de ácido graxo ramificado, aldeído graxo ramificado ou álcool graxo ramificado iso-C7:0, isoC8:0, iso-C9:0, iso-C10:0, iso-C11:0, iso-C12:0, iso-C13:0, isoC14 : 0 , iso-C15:0, iso-C16:0, iso-C17:0, iso-C18:0, iso-C19:0, anteiso-C7:0, anteiso-C8:0, anteiso-C9:0, anteiso-C10:0, anteiso-C11:0, anteiso-C12:0, anteiso-C13:0, anteiso-C14:0, anteiso-C15:0, anteiso-C16:0, anteiso-C17:0, anteiso-C18:0, e anteiso-C19:0.In certain embodiments, branched fatty acid, branched fatty aldehyde, or branched fatty alcohol an iso-fatty acid, iso-fatty aldehyde or iso-fatty alcohol, or a priorio-fatty acid, a priorio-fatty aldehyde, or before-alcohol fatty. In exemplary embodiments, branched fatty acid, branched fatty aldehyde, or branched branched fatty alcohol is selected from branched fatty acid, branched fatty aldehyde or branched fatty alcohol iso-C 7: 0 , isoC8: 0, iso-C9: 0, iso-C10: 0, iso-C11: 0, iso-C12: 0, iso-C13: 0, isoC14: 0, iso-C15: 0, iso-C16: 0, iso-C17: 0, iso- C18: 0, iso-C19: 0, anteiso-C 7: 0 , anteiso-C 8: 0 , anteiso-C 9: 0 , anteiso-C 10: 0 , anteiso-C 11: 0 , anteiso-C 11: 0 , anteiso-C 12: 0 , anteiso-C 13: 0 , anteiso-C 14: 0 , anteiso-C 15: 0 , anteiso-C 16: 0 , anteiso-C17: 0, anteiso-C18: 0, and anteiso-C 19: 0 .
[068][068]
O grupo R de um ácido graxo ramificado ou não ramificado, aldeído graxo ramificado ou não ramificado, ou álcool graxo ramificado ou não ramificado pode ser saturado ou insaturado. Se insaturado, o grupo R pode ter um ou mais do que um ponto de insaturação. Em algumasThe group R of a branched or unbranched fatty acid, branched or unbranched fatty aldehyde, or branched or unbranched fatty alcohol can be saturated or unsaturated. If unsaturated, the group R may have one or more than one point of unsaturation. In some
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 43/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 43/161
39/137 modalidades, o ácido graxo insaturado, aldeído graxo insaturado, ou álcool graxo insaturado é um ácido graxo monoinsaturado, aldeído graxo monoinsaturado, ou álcool graxo monoinsaturado. Em certas modalidades, o ácido graxo insaturado, aldeído graxo insaturado, ou álcool graxo insaturado é um grupo C6:1, C7:1, C8:1, C9:1, C10:1, C11:1, C12:1, C13:1, C14:1, C15:1, C16:1, C17:1, C18:1, C19:1, C20:1, C21:1, C22:1, C23:1, C24:1, C25:1, ou um C26:1 de ácido graxo insaturado, aldeído graxo insaturado, ou álcool graxo insaturado. Em certas modalidades preferidas, o ácido graxo insaturado, o aldeído graxo insaturado, ou de álcool graxo insaturado é C10:1, C12:1, C14:1, C16:1, ou C18:1. Em ainda outras modalidades, o ácido graxo insaturado, o aldeído graxo insaturado, ou álcool graxo insaturado é insaturado na posição ômega-7. Em certas modalidades, o ácido graxo insaturado, o aldeído graxo insaturado, ou o álcool graxo insaturado compreende uma ligação dupla cis.39/137 modalities, unsaturated fatty acid, unsaturated fatty aldehyde, or unsaturated fatty alcohol is a monounsaturated fatty acid, monounsaturated fatty aldehyde, or monounsaturated fatty alcohol. In certain embodiments, unsaturated fatty acid, unsaturated fatty aldehyde, or unsaturated fatty alcohol is a C6: 1, C7: 1, C8: 1, C9: 1, C10: 1, C11: 1, C12: 1, C13: 1, C14: 1, C15: 1, C16: 1, C17: 1, C18: 1, C19: 1, C20: 1, C21: 1, C22: 1, C23: 1, C24: 1, C25: 1, or a C26: 1 of unsaturated fatty acid, unsaturated fatty aldehyde, or unsaturated fatty alcohol. In certain preferred embodiments, unsaturated fatty acid, unsaturated fatty aldehyde, or unsaturated fatty alcohol is C10: 1, C12: 1, C14: 1, C16: 1, or C18: 1. In still other modalities, unsaturated fatty acid, unsaturated fatty aldehyde, or unsaturated fatty alcohol is unsaturated in the omega-7 position. In certain embodiments, unsaturated fatty acid, unsaturated fatty aldehyde, or unsaturated fatty alcohol comprises a cis double bond.
[069] Tal como aqui utilizado, uma célula hospedeira recombinante ou célula hospedeira é uma célula hospedeira, por exemplo, um micro-organismo que tenha sido manipulado de tal modo que ele produz álcoois graxos. Em algumas modalidades, a célula hospedeira recombinante compreende um ou mais polinucleotídeos, cada um polinucleotídeo codificando um polipeptídeo possuindo aldeído graxo e/ou atividade da enzima biossintética de álcool graxo, em que a célula hospedeira recombinante produz uma composição de álcool graxo, quando cultivada na presença de uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar os polinucleotídeos.[069] As used herein, a recombinant host cell or host cell is a host cell, for example, a microorganism that has been manipulated in such a way that it produces fatty alcohols. In some embodiments, the recombinant host cell comprises one or more polynucleotides, each polynucleotide encoding a polypeptide having fatty aldehyde and / or fatty alcohol biosynthetic enzyme activity, in which the recombinant host cell produces a fatty alcohol composition, when grown in the presence of a carbon source under conditions effective to express polynucleotides.
[070] Tal como aqui utilizado, o termo clone[070] As used herein, the term clone
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 44/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 44/161
40/137 refere-se tipicamente a uma célula ou grupo de células descendentes a partir de e essencialmente geneticamente idênticos a um único antecessor comum, por exemplo, as bactérias de uma colônia de bactérias clonadas surgidas a partir de uma única célula bacteriana.40/137 typically refers to a cell or group of cells descended from and essentially genetically identical to a single common predecessor, for example, bacteria from a colony of cloned bacteria arising from a single bacterial cell.
[071] Tal como aqui utilizado, o termo cultura refere-se tipicamente a um meio líquido compreendendo as células viáveis. Em uma modalidade, uma cultura compreende células reproduzindo em um meio de cultura predeterminado em condições controladas, por exemplo, uma cultura de células hospedeiras recombinantes cultivadas em meio líquido, compreendendo uma fonte selecionada de carbono e/ou nitrogênio.[071] As used herein, the term culture typically refers to a liquid medium comprising viable cells. In one embodiment, a culture comprises cells reproducing in a predetermined culture medium under controlled conditions, for example, a culture of recombinant host cells grown in a liquid medium, comprising a selected source of carbon and / or nitrogen.
[072] Os termos cultura ou cultivo refere-se ao crescimento de uma população de células (por exemplo, células microbianas) em condições adequadas em um meio líquido ou sólido. Em modalidades específicas, a cultura refere-se à bioconversão fermentativa de um substrato para um produto final. Meios de cultura são bem conhecidos e os componentes individuais de tais meios de cultura estão[072] The terms culture or cultivation refer to the growth of a population of cells (for example, microbial cells) under suitable conditions in a liquid or solid medium. In specific modalities, culture refers to the fermentative bioconversion of a substrate to a final product. Culture media are well known and the individual components of such culture media are
compreendendo fontes complexas de nitrogênio, sais, e carbono, tal como o meio YP, compreendendo 10 g/L de peptona e 10 g/L de extrato de levedura de tal meio.comprising complex sources of nitrogen, salts, and carbon, such as the YP medium, comprising 10 g / L of peptone and 10 g / L of yeast extract from such medium.
[073] A célula hospedeira pode ser adicionalmente manipulada para assimilar carbono eficientemente e utilizar materiais celulósicos como fontes de carbono de acordo com os métodos descritos, por exemplo, nas Patentes US[073] The host cell can be further manipulated to assimilate carbon efficiently and use cellulosic materials as carbon sources according to the methods described, for example, in US Patents
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 45/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 45/161
41/13741/137
5,000,000; 5,028,539; 5,424,202; 5,482,846; 5,602,030 e WO2010127318. Além disso, a célula hospedeira pode ser manipulada para expressar uma invertase de modo que a sacarose pode ser usada como uma fonte de carbono.5,000,000; 5,028,539; 5,424,202; 5,482,846; 5,602,030 and WO2010127318. In addition, the host cell can be engineered to express an invertase so that sucrose can be used as a carbon source.
[074] Tal como aqui utilizado, o termo sob condições eficazes para expressar as referidas sequências de nucleotídeos heterólogas significa todas as condições que permitem uma célula hospedeira produzir um aldeído graxo desejado ou álcool graxo desejado. As condições adequadas incluem, por exemplo, as condições de fermentação.[074] As used herein, the term under conditions effective for expressing said heterologous nucleotide sequences means all conditions that allow a host cell to produce a desired fatty aldehyde or desired fatty alcohol. Suitable conditions include, for example, fermentation conditions.
[075] Tal como aqui utilizado, modificado ou uma nível alterado de atividade de uma proteína, por exemplo, uma enzima, em uma célula hospedeira recombinante refere-se a uma diferença de uma ou mais características na atividade determinada em relação à célula hospedeira original ou nativa. Tipicamente, as diferenças na atividade são determinadas entre uma célula hospedeira recombinante, tendo atividade modificada, e a célula hospedeira correspondente do tipo selvagem (por exemplo, a comparação de uma cultura de uma célula hospedeira recombinante em relação à célula hospedeira do tipo selvagem). As atividades modificadas podem ser o resultado de, por exemplo, quantidades modificadas de proteína expressa por uma célula hospedeira recombinante (por exemplo, como o resultado de um número aumentado ou reduzido de cópias de sequências de DNA codificando a proteína, número aumentado ou reduzido de transcritos de mRNA codificando a proteína, e/ou quantidades aumentadas ou reduzidas da translação da proteína a partir de mRNA); alterações na estrutura da[075] As used herein, modified or an altered level of activity of a protein, for example, an enzyme, in a recombinant host cell refers to a difference of one or more characteristics in the determined activity in relation to the original host cell or native. Typically, differences in activity are determined between a recombinant host cell, having modified activity, and the corresponding wild-type host cell (e.g., comparing a culture of a recombinant host cell against the wild-type host cell). The modified activities can be the result of, for example, modified amounts of protein expressed by a recombinant host cell (for example, as the result of an increased or reduced number of copies of DNA sequences encoding the protein, an increased or reduced number of mRNA transcripts encoding the protein, and / or increased or reduced amounts of protein translation from mRNA); changes in the structure of
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 46/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 46/161
42/137 proteína (por exemplo, as alterações para a estrutura primária, tais como, alterações na sequência codificando a proteína que resultam em alterações na especificidade para o substrato, alterações nos parâmetros cinéticos observados); e alterações na estabilidade da proteína (por exemplo, degradação aumentada ou diminuída da proteína). Em algumas modalidades, o polipeptídeo é um mutante ou uma variante de qualquer um dos polipeptídeos aqui descritos. Em certos casos, a sequência de codificação para os polipeptídeos como aqui descritos são códons otimizados para a expressão em uma célula hospedeira particular. Por exemplo, para expressão em E. coli, um ou mais códons podem ser otimizados (Grosjean et al. (1982) Gene 18: 199-209).42/137 protein (for example, changes to the primary structure, such as changes in the sequence encoding the protein that result in changes in substrate specificity, changes in observed kinetic parameters); and changes in protein stability (for example, increased or decreased protein degradation). In some embodiments, the polypeptide is a mutant or variant of any of the polypeptides described herein. In certain cases, the coding sequence for the polypeptides as described herein are codons optimized for expression in a particular host cell. For example, for expression in E. coli, one or more codons can be optimized (Grosjean et al. (1982) Gene 18: 199-209).
[076] O termo sequência reguladora, como aqui utilizado, tipicamente refere-se a uma sequência de bases de DNA, ligada operativamente às sequências de DNA codificando uma proteína que finalmente controla a expressão da proteína. Exemplos de sequências reguladoras incluem, mas não estão limitadas a, sequências promotoras de RNA, sequências de ligação de fator de transcrição, sequências de terminação da transcrição, moduladores de transcrição (tais como elementos intensificadores), sequências de nucleotídeos que afetam a estabilidade de RNA, e sequências de regulação de translação (tais como, sítios de ligação de ribossomas (por exemplo, sequências de Shine-Dalgarno em procariotas ou sequências Kozak em eucariotas), códons de iniciação, códons de terminação).[076] The term regulatory sequence, as used herein, typically refers to a sequence of DNA bases, operably linked to the DNA sequences encoding a protein that ultimately controls the expression of the protein. Examples of regulatory sequences include, but are not limited to, RNA promoter sequences, transcription factor binding sequences, transcription termination sequences, transcription modulators (such as enhancer elements), nucleotide sequences that affect RNA stability , and translation regulation sequences (such as ribosome binding sites (e.g., Shine-Dalgarno sequences in prokaryotes or Kozak sequences in eukaryotes), initiation codons, termination codons).
[077] Tal como aqui utilizada, a frase a expressão da referida sequência de nucleotídeos é manipulada em relação à sequência de nucleotídeos do tipo[077] As used herein, the phrase the expression of said nucleotide sequence is manipulated in relation to the nucleotide sequence of the type
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 47/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 47/161
43/137 selvagem, significa um aumento ou uma redução no nível de expressão e/ou atividade de uma sequência de nucleotídeos endógenos, ou a expressão e/ou atividade de uma sequência heteróloga ou sequência de nucleotídeo codificando polipeptídeo não nativo.43/137 wild, means an increase or a reduction in the level of expression and / or activity of an endogenous nucleotide sequence, or the expression and / or activity of a heterologous sequence or nucleotide sequence encoding non-native polypeptide.
[078] Tal como aqui utilizado, o termo expresso com respeito a um polinucleotídeo é para induzir o seu funcionamento. Um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo (ou proteína), quando expresso, será transcrito e transladado para produzir esse polipeptídeo (ou proteína). Tal como aqui utilizado, o termo sobreexpressar significa expressar (ou induzir a expressão) um polinucleotídeo ou polipeptídeo de uma célula em uma maior concentração do que é normalemente expresso em uma célula correspondente do tipo selvagem, nas mesmas condições.[078] As used herein, the term expressed with respect to a polynucleotide is to induce its functioning. A polynucleotide that encodes a polypeptide (or protein), when expressed, will be transcribed and translated to produce that polypeptide (or protein). As used herein, the term overexpressing means expressing (or inducing expression) a cell polynucleotide or polypeptide at a higher concentration than is normally expressed in a corresponding wild-type cell, under the same conditions.
[079] Os termos alteração do nível da expressão e nível modificado de expressão são utilizados alternadamente e significam que um polinucleotídeo, polipeptídeo, ou hidrocarboneto está presente em uma concentração diferente em uma célula hospedeira manipulada, em comparação com a sua concentração em uma célula correspondente do tipo selvagem sob as mesmas condições.[079] The terms change in expression level and modified level of expression are used interchangeably and mean that a polynucleotide, polypeptide, or hydrocarbon is present at a different concentration in a engineered host cell, compared to its concentration in a corresponding cell wild type under the same conditions.
[080] Tal como aqui utilizado, o termo título refere-se à quantidade de aldeído graxo ou de álcool graxo produzida por unidade de volume de cultura de células hospedeiras. Em qualquer aspecto das composições e métodos aqui descritos, um álcool graxo é produzido em um título de cerca de 25 mg/L, cerca de 50 mg/L, cerca de 75 mg/L, cerca de 100 mg/L, cerca de 125 mg/L, cerca de 150 mg/L, cerca de 175 mg/L, cerca de 200 mg/L, cerca de 225 mg/L, cerca de[080] As used herein, the term titer refers to the amount of fatty aldehyde or fatty alcohol produced per unit volume of host cell culture. In any aspect of the compositions and methods described herein, a fatty alcohol is produced in a titer of about 25 mg / L, about 50 mg / L, about 75 mg / L, about 100 mg / L, about 125 mg / L, about 150 mg / L, about 175 mg / L, about 200 mg / L, about 225 mg / L, about
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 48/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 48/161
44/13744/137
de 1325 mg/L, cerca de 1350 mg/L, cerca de 1375 mg/L, cerca de 1400 mg/L, cerca de 1425 mg/L, cerca de 1450 mg/L, cercaabout 1325 mg / L, about 1350 mg / L, about 1375 mg / L, about 1400 mg / L, about 1425 mg / L, about 1450 mg / L, about
g/L, 60 g/L, 70 g/L, 80 g/L, 90 g/L, 100g/L ou uma faixa limitada por quaisquer dois dos valores precedentes. Em outras modalidades, um álcool graxo ou aldeído graxo é produzido com uma concentração maior do que 100 g/L, maior do que 200 g/L, maior do que 300 g/L, ou superior, tal como 500 g/L, 700 g/L, 1000 g/L, 1200 g/L, 1,500 g/L ou 2000g / L, 60 g / L, 70 g / L, 80 g / L, 90 g / L, 100g / L or a range limited by any two of the preceding values. In other embodiments, a fatty alcohol or fatty aldehyde is produced with a concentration greater than 100 g / L, greater than 200 g / L, greater than 300 g / L, or greater, such as 500 g / L, 700 g / L, 1000 g / L, 1200 g / L, 1,500 g / L or 2000
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 49/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 49/161
45/137 g/L. O título preferido de aldeído graxo ou álcool graxo produzido por uma célula hospedeira recombinante de acordo com os métodos da presente descrição é de 5 g/L a 200 g/L, 10g/L a 150 g/L, 20 g/L a 120 g/L e 30 g/L a 100g/L.45/137 g / L. The preferred titer of fatty aldehyde or fatty alcohol produced by a recombinant host cell according to the methods of the present description is 5 g / L to 200 g / L, 10 g / L to 150 g / L, 20 g / L to 120 g / L and 30 g / L to 100g / L.
[081] Tal como aqui utilizado, o termo rendimento do aldeído graxo ou álcool graxo produzido por uma célula hospedeira refere-se à eficiência pela qual uma fonte de entrada de carbono é convertida para produto (isto é, álcool graxo ou aldeído graxo) em uma célula hospedeira. As células hospedeiras manipuladas para produzir álcoois graxos e/ou aldeídos graxos de acordo com os métodos da presente descrição tem um rendimento de pelo menos 3%, pelo menos 4%, pelo menos 5%, pelo menos 6%, pelo menos 7%, pelo[081] As used herein, the term yield of fatty aldehyde or fatty alcohol produced by a host cell refers to the efficiency by which a carbon input source is converted to product (ie fatty alcohol or fatty aldehyde) in a host cell. Host cells engineered to produce fatty alcohols and / or fatty aldehydes according to the methods of the present description have a yield of at least 3%, at least 4%, at least 5%, at least 6%, at least 7%, fur
pelo menos 30% ou uma faixa limitada por quaisquer dois dos valores precedentes. Em outras modalidades, um álcool graxo ou aldeído graxo é produzido com um rendimento de mais de 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% ou mais. Alternativamente, ou em adição, o rendimento é de cerca de 30% ou menos, cerca de 27% ou menos, cerca de 25% ou menos, ou cerca de 22% ou menos. Assim, o rendimento pode ser limitado por qualquer um dos dois pontos das extremidades acima. Por exemplo, o rendimento do álcool graxo ou aldeído graxos produzido pela célula hospedeira recombinante de acordo com os métodos da invenção pode ser de 5% a 15%, 10%at least 30% or a range limited by any two of the preceding values. In other modalities, a fatty alcohol or fatty aldehyde is produced with a yield of more than 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or more. Alternatively, or in addition, the yield is about 30% or less, about 27% or less, about 25% or less, or about 22% or less. Thus, the yield can be limited by either of the two end points above. For example, the yield of fatty alcohol or fatty aldehyde produced by the recombinant host cell according to the methods of the invention can be from 5% to 15%, 10%
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 50/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 50/161
46/137 a 25%, 10% a 22%, 15% a 27%, 18% a 22%, 20% e 28%, ou 20% a 30%. O rendimento preferido de álcool graxo produzido pela célula hospedeira recombinante de acordo com os métodos da presente descrição é de 10% a 30%.46/137 to 25%, 10% to 22%, 15% to 27%, 18% to 22%, 20% and 28%, or 20% to 30%. The preferred fatty alcohol yield produced by the recombinant host cell according to the methods of the present description is 10% to 30%.
[082] Tal como aqui utilizado, o termo produtividade refere-se à quantidade de aldeído graxo ou álcool graxo produzido por unidade de volume da cultura de células hospedeiras por unidade de tempo.[082] As used herein, the term productivity refers to the amount of fatty aldehyde or fatty alcohol produced per unit volume of the host cell culture per unit time.
Em qualquer aspecto das composições e métodos aqui descritos, a produtividade do aldeído graxo ou álcool graxo produzidoIn any aspect of the compositions and methods described here, the productivity of the fatty aldehyde or fatty alcohol produced
mg/L/horas. Em alternativa, ou em adição, a produtividade émg / L / hours. Alternatively, or in addition, productivity is
2000 mg/L/OD600 ou menos, mg/L/hora ou menos, de mg/L/hora ou menos, ou , a produtividade dois pontos da2000 mg / L / OD600 or less, mg / L / hour or less, mg / L / hour or less, or, productivity two points of
15001500
10001000
600 pode estar extremidade acima. Por exemplo, a produtividade pode ser de 3 a 30600 can be end up. For example, productivity can be 3 to 30
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47/137 mg/L/hora, 6 a 20 mg/L/hora, ou de 15 a 30 mg/L/hora. A produtividade preferida de um álcool graxo ou aldeído graxo produzida por uma célula hospedeira recombinante de acordo com os métodos da divulgação é selecionada a partir de 500 mg/L/hora a 2500 mg/L/hora, ou a partir de 700 mg/L/hora a 2000 mg/L/hora.47/137 mg / L / hour, 6 to 20 mg / L / hour, or 15 to 30 mg / L / hour. The preferred productivity of a fatty alcohol or fatty aldehyde produced by a recombinant host cell according to the methods of the disclosure is selected from 500 mg / L / hour to 2500 mg / L / hour, or from 700 mg / L / hour at 2000 mg / L / hour.
[083] Os termos espécies graxas totais e produto total de ácido graxo podem ser utilizados alternadamente aqui com referência à quantidade total de álcoois graxos, aldeídos graxos, ácidos graxos livres, e seus ésteres graxos presentes em uma amostra, tal como avaliado por CG-FID como descrito na Publicação do Pedido de Patente Internacional WO 2008/119082. As amostras podem conter um, dois, três, ou quatro destes compostos, dependendo do contexto.[083] The terms total fatty species and total fatty acid product can be used interchangeably here with reference to the total amount of fatty alcohols, fatty aldehydes, free fatty acids, and their fatty esters present in a sample, as assessed by CG- FID as described in International Patent Application Publication WO 2008/119082. The samples can contain one, two, three, or four of these compounds, depending on the context.
[084] Tal como aqui utilizado, o termo taxa de utilização da glicose significa a quantidade de glicose usada pela cultura por unidade de tempo, relatada como gramas/litro/hora (g/L/h).[084] As used herein, the term glucose utilization rate means the amount of glucose used by the culture per unit time, reported as grams / liter / hour (g / L / h).
[085] Tal como aqui utilizado, o termo fonte de carbono refere-se a um substrato ou composto adequado para ser usado como uma fonte de carbono para o crescimento celular eucariótico ou procariótico simples. As fontes de carbono podem ser de várias formas, incluindo, mas não se limitando aos polímeros, carboidratos, ácidos, álcoois, aldeídos, cetonas, aminoácidos, peptídeos e gases (por exemplo,[085] As used herein, the term carbon source refers to a substrate or compound suitable for use as a carbon source for simple eukaryotic or prokaryotic cell growth. Carbon sources can take many forms, including, but not limited to, polymers, carbohydrates, acids, alcohols, aldehydes, ketones, amino acids, peptides and gases (e.g.
CO e CO2)CO and CO2)
Exemplos de fontes de carbono incluem, mas não estão limitados a, monossacarídeos, tais como glicose, frutose, manose, galactose, xilose, e arabinose;Examples of carbon sources include, but are not limited to, monosaccharides, such as glucose, fructose, mannose, galactose, xylose, and arabinose;
oligossacarídeos, tais como fruto-oligossacarídeo eoligosaccharides, such as fructo-oligosaccharides and
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 52/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 52/161
48/137 galacto-oligossacarídeo; polissacarídeos, tais como amido, celulose, pectina e xilano; dissacarídeos, tais como sacarose, maltose, celobiose, e turanose; material celulósico e variantes, tais como hemicelulose, metil celulose, e carboximetil celulose de sódio; ácidos graxos saturados ou insaturados, succinato, lactato e acetato; álcoois, tais como etanol, metanol, e glicerol, ou misturas destes. A fonte de carbono também pode ser um produto da fotossíntese, tal como glicose. Em certas modalidades, a fonte de carbono é mistura de gás contendo CO proveniente de gás da gripe. Em outra modalidade, a fonte de carbono é uma mistura de gás contendo CO proveniente da reforma de carbono contendo um material, tal como biomassa, carvão ou gás natural. Em outras modalidades, a fonte de carbono é o gás de síntese, o metano ou gás natural. Em certas modalidades preferidas, a fonte de carbono é a biomassa. Em outras modalidades preferidas, a fonte de carbono é a glicose. Em outras modalidades preferidas, a fonte de carbono é sacarose. Em outras modalidades a fonte de carbono é glicerol. Em outras modalidades preferidas, a fonte de carbono é o suco de cana-de-açúcar, xarope da cana-de-açúcar ou xarope de milho. Em outras modalidades preferidas, a fonte de carbono é obtida a partir de matérias-primas renováveis, como CO2, CO, glicose, sacarose, xilose, arabinose, glicerol, manose, ou suas misturas. Em outras modalidades, a fonte de carbono é obtida a partir de matérias-primas renováveis, incluindo amidos, biomassa celulósica, melaço, e outras fontes de carboidratos, incluindo misturas de carboidratos derivadas da hidrólise da biomassa celulósica, ou os materiais48/137 galacto-oligosaccharide; polysaccharides, such as starch, cellulose, pectin and xylan; disaccharides, such as sucrose, maltose, cellobiosis, and turanosis; cellulosic material and variants, such as hemicellulose, methyl cellulose, and sodium carboxymethyl cellulose; saturated or unsaturated fatty acids, succinate, lactate and acetate; alcohols, such as ethanol, methanol, and glycerol, or mixtures thereof. The carbon source can also be a product of photosynthesis, such as glucose. In certain embodiments, the carbon source is a gas mixture containing CO from flu gas. In another embodiment, the carbon source is a gas mixture containing CO from carbon reform containing a material, such as biomass, coal or natural gas. In other modalities, the carbon source is synthesis gas, methane or natural gas. In certain preferred embodiments, the carbon source is biomass. In other preferred embodiments, the carbon source is glucose. In other preferred embodiments, the carbon source is sucrose. In other embodiments, the carbon source is glycerol. In other preferred embodiments, the carbon source is sugar cane juice, sugar cane syrup or corn syrup. In other preferred embodiments, the carbon source is obtained from renewable raw materials, such as CO 2 , CO, glucose, sucrose, xylose, arabinose, glycerol, mannose, or mixtures thereof. In other embodiments, the carbon source is obtained from renewable raw materials, including starches, cellulosic biomass, molasses, and other sources of carbohydrates, including mixtures of carbohydrates derived from the hydrolysis of cellulosic biomass, or materials
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 53/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 53/161
49/137 resíduos derivados do processamento de óleo de planta ou natural.49/137 residues derived from the processing of plant or natural oil.
[086] Tal como aqui utilizado, o termo biomassa refere-se a qualquer material biológico a partir do qual é derivado de uma fonte de carbono. Em algumas modalidades, uma biomassa é transformada em uma fonte de carbono, a qual é adequada para bioconversão. Em outras modalidades, a biomassa não exige processamento adicional de uma fonte de carbono. Uma fonte exemplar da biomassa é a matéria da planta ou vegetação, tais como milho, cana-de-açúcar, ou switchgrass (tipo grama de crescimento rápido). Outra fonte exemplar da biomassa é resíduos metabólicos, como a matéria animal (por exemplo, estrume de vaca). Outros exemplos de fontes de biomassa incluem as algas e outras plantas marinhas. Biomassa inclui ainda os resíduos de produtos da indústria, agricultura, silvicultura e domésticos, incluindo, mas não limitado ao glicerol, resíduos de fermentação, ensilagem, palha, madeira serrada, esgoto, lixo, resíduos celulósicos urbanos, e restos de alimentos (por exemplo, sabões, óleos e ácidos graxos). O termo biomassa também pode referir-se a fontes de carbono, tais como carboidratos (por exemplo, monossacarídeos, dissacarídeos ou polissacarídeos).[086] As used herein, the term biomass refers to any biological material from which it is derived from a carbon source. In some modalities, a biomass is transformed into a carbon source, which is suitable for bioconversion. In other embodiments, biomass does not require further processing from a carbon source. An exemplary source of biomass is the material of the plant or vegetation, such as corn, sugar cane, or switchgrass (fast-growing grass type). Another exemplary source of biomass is metabolic waste, such as animal matter (eg cow manure). Other examples of biomass sources include algae and other marine plants. Biomass also includes waste products from industry, agriculture, forestry and household products, including, but not limited to, glycerol, fermentation waste, silage, straw, sawn wood, sewage, garbage, urban cellulosic waste, and food waste (for example , soaps, oils and fatty acids). The term biomass can also refer to carbon sources, such as carbohydrates (for example, monosaccharides, disaccharides or polysaccharides).
[087] Tal como aqui utilizado, o termo isolado, no que diz respeito aos produtos (tais como ácidos graxos e seus derivados) refere-se aos produtos que são separados a partir de componentes celulares, meios de cultura de células, ou precursores químicos ou sintéticos. Os ácidos graxos e os seus derivados produzidos pelos métodos aqui descritos podem ser relativamente imiscíveis no caldo de[087] As used herein, the term isolated, with respect to products (such as fatty acids and their derivatives), refers to products that are separated from cellular components, cell culture media, or chemical precursors or synthetic. Fatty acids and their derivatives produced by the methods described here can be relatively immiscible in the broth of
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 54/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 54/161
50/137 fermentação, assim como no citoplasma. Por conseguinte, os ácidos graxos e seus derivados podem coletar em uma fase orgânica ou intracelularmente ou extracelularmente.50/137 fermentation, as well as in the cytoplasm. Consequently, fatty acids and their derivatives can collect in an organic phase or intracellularly or extracellularly.
[088][088]
Tais como aqui utilizados, os termos purificar purificado ou purificação significam a remoção ou isolamento de uma molécula a partir do seu ambiente, por exemplo, isolamento ou separação. Moléculas substancialmente purificadas são, pelo menos, cerca deAs used herein, the terms purify purified or purification mean the removal or isolation of a molecule from its environment, for example, isolation or separation. Substantially purified molecules are at least about
60% livre (por exemplo, pelo menos cerca de 70% livre, pelo menos cerca de 75% livre, pelo menos cerca de 85% livre, pelo menos cerca de 90% livre, pelo menos cerca de 95% livre, pelo menos cerca de 97% livre, pelo menos cerca de 99% livre) a partir de outros componentes com os quais estão associados. Tal como aqui utilizado, estes termos também se referem à remoção de contaminantes a partir de uma amostra. Por exemplo, a remoção dos contaminantes pode resultar em um aumento na percentagem de derivados de ácidos graxos, tais como álcoois graxos em uma amostra. Por exemplo, quando um derivado de ácido graxo é produzido em uma célula hospedeira recombinante, o derivado de ácido graxo pode ser purificado por remoção das proteínas da célula hospedeira ou de outros materiais das células hospedeiras. Após a purificação, a percentagem de derivado de ácido graxo na amostra é aumentada. Os termos purificar, purificado e purificação são termos relativos, que não requerem uma pureza absoluta. Assim, por exemplo, quando um derivado de ácido graxo é produzido em células hospedeiras recombinantes, um derivado de ácido graxo purificado é um derivado de ácido graxo que está substancialmente separado a partir de outros componentes60% free (e.g. at least about 70% free, at least about 75% free, at least about 85% free, at least about 90% free, at least about 95% free, at least about 97% free, at least about 99% free) from other components with which they are associated. As used herein, these terms also refer to the removal of contaminants from a sample. For example, removal of contaminants can result in an increase in the percentage of fatty acid derivatives, such as fatty alcohols in a sample. For example, when a fatty acid derivative is produced in a recombinant host cell, the fatty acid derivative can be purified by removing proteins from the host cell or other materials from the host cells. After purification, the percentage of fatty acid derivative in the sample is increased. The terms purify, purified and purification are relative terms, which do not require absolute purity. Thus, for example, when a fatty acid derivative is produced in recombinant host cells, a purified fatty acid derivative is a fatty acid derivative that is substantially separated from other components.
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 55/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 55/161
51/137 celulares (por exemplo, ácidos nucleicos, polipeptídeos, lípidos, carboidratos, ou outros hidrocarbonetos).51/137 cells (for example, nucleic acids, polypeptides, lipids, carbohydrates, or other hydrocarbons).
Aumento da Produção de Álcool Graxo [089] A descrição proporciona para a produção de uma composição de álcool graxo que é melhorada como resultado da expressão alterada de um gene da acil-ACP redutase (AAR) em uma célula hospedeira. AAR está envolvida em uma via biossintética para a produção de aldeídos graxos e álcoois graxos. Variante AAR é utilizada sozinha ou em combinação com a expressão alterada de outro gene envolvido na via biossintética que converte um aldeído graxo a um álcool graxo. Aqui, a invenção proporciona células hospedeiras recombinantes, as quais tenham sido manipuladas para expressar uma variante da AAR para proporcionar uma maior biossíntese de álcool graxo em relação às células hospedeiras do tipo selvagem ou nativas ou não manipuladas que expressam AAR do tipo selvagem ou outros polipeptídeos biossintético de álcool graxo com a mesmo função como AAR. A divulgação identifica polinucleotídeos e polipeptídeos relacionados com a AAR úteis nas células hospedeiras recombinantes. No entanto, será reconhecido que a identidade da sequência de polinucleotídeos absoluta AAR relacionados não é necessário. Por exemplo, alterações em uma sequência de um polinucleotídeo específico podem ser feitas e o polipeptídeo atividade. Tais mudanças conservativas e mutações exemplo, através da codificado rastreado para a incluem tipicamente mutações silenciosas, tais como, por otimização de códon. Os polinucleotídeos manipulados ou mutados (isto é, mutante) e polipeptídeos de variantes codificadas podem ser rastreadosIncreased Fatty Alcohol Production [089] The description provides for the production of a fatty alcohol composition that is improved as a result of altered expression of an acyl-ACP reductase (AAR) gene in a host cell. AAR is involved in a biosynthetic pathway for the production of fatty aldehydes and fatty alcohols. Variant AAR is used alone or in combination with the altered expression of another gene involved in the biosynthetic pathway that converts a fatty aldehyde to a fatty alcohol. Here, the invention provides recombinant host cells, which have been engineered to express a variant of AAR to provide greater fatty alcohol biosynthesis compared to wild-type or native or unmanaged host cells that express wild-type AAR or other polypeptides fatty alcohol biosynthetic with the same function as AAR. The disclosure identifies AAR-related polynucleotides and polypeptides useful in recombinant host cells. However, it will be recognized that the identity of the related AAR absolute polynucleotide sequence is not necessary. For example, changes to a sequence of a specific polynucleotide can be made and the polypeptide activity. Such conservative changes and example mutations, through the coded traced to the, typically include silent mutations, such as, by codon optimization. The manipulated or mutated polynucleotides (i.e., mutant) and polypeptides of encoded variants can be screened
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 56/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 56/161
52/137 para uma função desejada, tal como, uma função melhorada em comparação com o polipeptídeo original, incluindo, mas não se limitando ao aumento da atividade catalítica, aumento da estabilidade, ou redução da inibição (por exemplo, redução da inibição de retorno), usando métodos conhecidos na técnica. A descrição identifica atividades enzimáticas envolvidas em várias etapas (ou seja, reações) das vias de biossíntese de ácidos graxos aqui descritas de acordo com o número de classificação da enzima (EC), e proporciona polipeptídeos exemplificativos (enzimas) categorizados por tais números CE, e polinucleotídeos exemplificativos que codificam para tais polipeptídeos. Esses polipeptídeos e polinucleotídeos exemplares, os quais são aqui identificados pelos Números de Acesso e/ou Números Identificadores de Sequência (SEQ ID NOs), são úteis para as vias de ácidos graxos manipuladas em células hospedeiras originais para obter as células hospedeiras recombinantes aqui descritas. É para ser entendido, no entanto, que os polipeptídeos e os polinucleotídeos aqui descritos são exemplificativos e, assim, não limitativos. As sequências exemplificativas de homólogos de polipeptídeos aqui descritas estão disponíveis para os peritos na técnica, utilizando bases de dados, tais como, por exemplo, as bases de dados Entrez fornecidas por National Center for Biotechnology Information (NCBI), as bases de dados ExPasy fornecidas por Swiss Institute of Bioinformatics, o banco de dados BRENDA fornecido pela Technical University of Braunschweig, e o banco de dados KEGG fornecido por Bioinformatics Center of Kyoto University e University of Tokyo, todos estão disponíveis na World Wide Web. Uma52/137 for a desired function, such as an improved function compared to the original polypeptide, including, but not limited to, increased catalytic activity, increased stability, or reduced inhibition (eg, reduced inhibition of return ), using methods known in the art. The description identifies enzymatic activities involved in various stages (ie reactions) of the fatty acid biosynthesis pathways described here according to the enzyme classification number (EC), and provides exemplary polypeptides (enzymes) categorized by such EC numbers, and exemplary polynucleotides that code for such polypeptides. These exemplary polypeptides and polynucleotides, which are identified herein by the Accession Numbers and / or Sequence Identifying Numbers (SEQ ID NOs), are useful for the fatty acid pathways manipulated in original host cells to obtain the recombinant host cells described herein. It is to be understood, however, that the polypeptides and polynucleotides described herein are exemplary and, thus, not limiting. The exemplary sequences of polypeptide homologues described herein are available to those skilled in the art, using databases, such as, for example, the Entrez databases provided by National Center for Biotechnology Information (NCBI), the ExPasy databases provided by Swiss Institute of Bioinformatics, the BRENDA database provided by the Technical University of Braunschweig, and the KEGG database provided by Bioinformatics Center of Kyoto University and University of Tokyo, all are available on the World Wide Web.
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 57/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 57/161
53/137 variedade de diferentes células hospedeiras pode ser manipulada para expressar enzimas biossintéticas de álcool graxo da variante da AAR, tais como aquelas aqui descritas, resultando em células hospedeiras recombinantes adequadas para o aumento da produção das composições de álcool graxo. Entende-se que uma variedade de células pode proporcionar fontes de material genético, incluindo sequências de polinucleotídeos que codificam polipeptídeos adequados para53/137 variety of different host cells can be manipulated to express fatty alcohol biosynthetic enzymes of the AAR variant, such as those described herein, resulting in recombinant host cells suitable for increasing the production of fatty alcohol compositions. It is understood that a variety of cells can provide sources of genetic material, including polynucleotide sequences that encode polypeptides suitable for
aldeídos graxos e/ou álcoois graxos por modificar uma célula hospedeira para expressar uma proteína da acil-ACP redutase (AAR) nativa ou não nativa. A proteína da AAR catalisa a redução de uma acil-ACP para um aldeído graxo e pode também catalisar a conversão de um aldeído graxo para um álcool graxo (ver Publicação da Patente Americana USfatty aldehydes and / or fatty alcohols for modifying a host cell to express a native or non-native acyl-ACP reductase (AAR) protein. AAR protein catalyzes the reduction of an acyl-ACP to a fatty aldehyde and can also catalyze the conversion of a fatty aldehyde to a fatty alcohol (see US Patent Publication US
No.At the.
de 20120282663, aqui incorporada por referência).20120282663, incorporated herein by reference).
polipeptídeo dapolypeptide from
AAR ou a sequência de polinucleotídeo que codifica o polipeptídeo da AAR pode ser nativa (por exemplo, endógena) ou não nativa (por exemplo, exógena, heteróloga, etc.), ou seja, ela pode ser diferente da sequência do tipo selvagem e a sua expressão naturalmente presente na célula hospedeira do tipo selvagem correspondente. Exemplos incluem uma modificação na sequência do polinucleotídeo da AAR, polipeptídeo da AAR ou proteína da AAR, resultando em uma variante AAR (porAAR or the polynucleotide sequence encoding the AAR polypeptide can be native (for example, endogenous) or non-native (for example, exogenous, heterologous, etc.), that is, it can be different from the wild type sequence and the its expression naturally present in the corresponding wild type host cell. Examples include a modification in the sequence of the AAR polynucleotide, AAR polypeptide or AAR protein, resulting in an AAR variant (for example,
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 58/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 58/161
54/137 exemplo, mutante) e/ou no nível de expressão da mesma. A divulgação inclui polipeptídeos da AAR, homólogos e variantes.54/137 example, mutant) and / or its expression level. Disclosure includes AAR polypeptides, homologues and variants.
[091] Em uma modalidade, um polipeptídeo da AAR para uso na prática da divulgação tem pelo menos 90% de identidade da sequência com a sequência de polipeptídeo da[091] In one embodiment, an AAR polypeptide for use in the practice of disclosure has at least 90% identity of the sequence to the polypeptide sequence of the
Synechococcus ou uma espécie Prochlorococcus. Em outras modalidades, um polipeptídeo da AAR para uso na prática da divulgação tem pelo menos 75% (por exemplo, pelo menos 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% ou pelo menos 99%) da identidade de sequência para a sequência deSynechococcus or a Prochlorococcus species. In other embodiments, an AAR polypeptide for use in the practice of disclosure is at least 75% (for example, at least 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84 %, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or at least 99%) of sequence identity for the sequence of
e pode também incluir uma ou mais substituições, as quais resultam em características e/ou propriedades úteis, tais como aqui descritas. Em uma modalidade, o polipeptídeo da AAR para utilização na prática da presente invenção temand may also include one or more substitutions, which result in useful characteristics and / or properties, as described herein. In one embodiment, the AAR polypeptide for use in the practice of the present invention has
da identidade de sequência para a sequência de polipeptídeo da AAR do tipo selvagem de SEQ ID NO: 28 ou SEQ ID NO: 34. Em outras modalidades, um polipeptídeo da AAR para utilização na prática da divulgação tem 100% de identidadeof the sequence identity to the wild type AAR polypeptide sequence of SEQ ID NO: 28 or SEQ ID NO: 34. In other embodiments, an AAR polypeptide for use in the practice of the disclosure has 100% identity
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 59/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 59/161
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modalidades, a sequência de polipeptídeo da variante AAR ou melhorada é derivada de uma espécie diferente de uma espécie Synechococcus ou espécie Prochlorococcus.modalities, the polypeptide sequence of the AAR or improved variant is derived from a species other than a Synechococcus species or Prochlorococcus species.
[092] Em uma modalidade relacionada, a divulgação inclui polipeptídeos da AAR que têm uma sequência de aminoácidos codificada por uma sequência de ácido nucleico[092] In a related embodiment, the disclosure includes AAR polypeptides that have an amino acid sequence encoded by a nucleic acid sequence
algumas modalidades, a sequência de ácido nucleico que codifica uma variante da AAR com uma ou mais substituições, que resulta em características e/ou propriedades melhoradas, tais como aqui descritas. Em ainda outra modalidade relacionada, um polipeptídeo da AAR para utilização na prática da divulgação é codificado por uma sequência de nucleotídeos com 100% de identidade de sequência com a SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 41 ou SEQ ID NO: 43. Em outro aspecto, a descrição refere-se aos polipeptídeos da AAR que compreendem uma sequência de aminoácidos codificada por um ácido nucleico que hibrida sob condições rigorosas sobre substancialmente todo o comprimento de um ácido nucleico correspondendo à SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO:in some embodiments, the nucleic acid sequence encoding an AAR variant with one or more substitutions, which results in improved characteristics and / or properties, as described herein. In yet another related embodiment, an AAR polypeptide for use in the practice of disclosure is encoded by a nucleotide sequence with 100% sequence identity to SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 43. In another aspect, the description refers to the AAR polypeptides that comprise an amino acid sequence encoded by a nucleic acid that hybridizes under stringent conditions over substantially the entire length of a nucleic acid corresponding to SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO:
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 60/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 60/161
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31, SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 41 ou SEQ ID NO: 43.31, SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 43.
[093] Em uma modalidade preferida, a descrição proporciona um polipeptídeo da AAR para uso na prática da divulgação que tem pelo menos 90% de identidade da sequência com a sequência de polipeptídeo da variante da AAR de qualquer uma de SEQ ID NO: 57 a SEQ ID NO: 78. Em algumas modalidades, a variante da AAR é derivada de uma espécie Synechococcus ou de uma espécie Prochlorococcus. Em outras modalidades, um polipeptídeo da AAR para utilização na prática da divulgação tem pelo menos 75% (por exemplo, pelo menos 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% ou pelo menos 99%) da identidade da sequência para a sequência polipeptídeo da variante da AAR de qualquer uma de SEQ ID NO: 57 a SEQ ID NO: 78. O polipeptídeo da variante da AAR pode incluir uma ou mais substituições que resultam em características e/ou propriedades úteis, tais como aqui descritas. Em outra modalidade preferida, o[093] In a preferred embodiment, the description provides an AAR polypeptide for use in the practice of disclosure that has at least 90% identity of the sequence to the polypeptide sequence of the AAR variant of any of SEQ ID NO: 57 a SEQ ID NO: 78. In some embodiments, the AAR variant is derived from a Synechococcus species or a Prochlorococcus species. In other embodiments, an AAR polypeptide for use in the practice of disclosure is at least 75% (for example, at least 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84 %, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or at least 99%) of sequence identity to the AAR variant polypeptide sequence of any of SEQ ID NO: 57 through SEQ ID NO: 78. The AAR variant polypeptide may include one or more substitutions that result in useful characteristics and / or properties, such as as described here. In another preferred embodiment, the
modalidades, um polipeptídeo da AAR para utilização na prática da divulgação tem 100% de identidade de sequência de qualquer uma de SEQ ID NO: 57 a SEQ ID NO: 78. Em ainda outras modalidades, a sequência de polipeptídeo da varianteembodiments, an AAR polypeptide for use in the practice of disclosure has 100% sequence identity of any of SEQ ID NO: 57 to SEQ ID NO: 78. In still other embodiments, the variant polypeptide sequence
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 61/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 61/161
57/137 da AAR ou melhorada é derivado de uma espécie diferente da espécie Synechococcus ou da espécie Prochlorococcus.57/137 of AAR or improved is derived from a species other than Synechococcus or Prochlorococcus.
[094] Os inventores construíram uma biblioteca propensa a erro da acil-ACP redutase a partir da Synechococcus PCC7942 elongatiis (AAR_7942), a fim de rastrear as variantes que têm melhoras em relação ao tipo selvagem AAR_7942 (ver Exemplo 3, infra) . As melhoras são classificadas como ou melhora do título total do álcool graxo ou aumento da fração de álcoois graxos C10, C12, C14 ou C16, sem afetar significativamente o título. A biblioteca propensa a erro identificou várias posições de aminoácidos incluindo posição do aminoácido 18. Saturação e combinação de bibliotecas foram preparadas para testar ainda mais essas posições. SEQ ID NO: 57 codifica para a sequência de aminoácidos para uma variante de AAR (mutante) que tem uma mutação no aminoácido 18. A mutação S18W onde a serina é substituída com triptofano resulta em um aumento significativo da produção de álcool graxo, quando expressa em células (ver Exemplos 3 e 4, infra). Mais especificamente, a mutação S18W leva a um aumento de 227 por cento na produção total do álcool graxo (FALC) e um aumento de 324 por cento em álcoois graxos C14 em comparação com a AAR do tipo selvagem utilizada como controle (ver Tabelas 4A e 4B, infra).[094] The inventors built an error-prone library of acyl-ACP reductase from Synechococcus PCC7942 elongatiis (AAR_7942) in order to track variants that have improvements over the wild type AAR_7942 (see Example 3, below). The improvements are classified as either an improvement in the total fatty alcohol titer or an increase in the fraction of fatty alcohols C10, C12, C14 or C16, without significantly affecting the titer. The error-prone library identified several amino acid positions including position of amino acid 18. Saturation and combination of libraries were prepared to further test these positions. SEQ ID NO: 57 codes for the amino acid sequence for an AAR variant (mutant) that has a mutation at amino acid 18. The S18W mutation where serine is replaced with tryptophan results in a significant increase in fatty alcohol production, when expressed in cells (see Examples 3 and 4, below). More specifically, the S18W mutation leads to a 227 percent increase in total fatty alcohol production (FALC) and a 324 percent increase in C14 fatty alcohols compared to the wild type AAR used as a control (see Tables 4A and 4B, infra).
[095] Os inventores construíram as bibliotecas de saturação com base na mutação S18W a fim de identificar as variantes (mutantes) que ainda aumentaram o título total FALC ou a fração de álcoois graxos C12 (ver Exemplo 4 e Tabela 5, infra). Bibliotecas de combinação que utilizaram a mutação S18W (SEQ ID NO: 57) como um padrão produziu 7[095] The inventors built the saturation libraries based on the S18W mutation in order to identify the variants (mutants) that still increased the total FALC titer or the fraction of C12 fatty alcohols (see Example 4 and Table 5, below). Combination libraries that used the S18W mutation (SEQ ID NO: 57) as a standard produced 7
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 62/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 62/161
58/137 mutantes de combinação que mostraram aumentos significativos adicionais no título total de FALC e/ou produção de álcool graxo C12 (ver Tabela 6B, infra) . Os 7 mutantes de combinação incluem AAR com mutação S18W (SEQ ID NO: 57); AAR com mutações M21L, C63G, S113K, T154A, A281L (SEQ ID NO: 58); AAR com mutações L8A, M21L, C63G, A77A (mutação no códon silencioso GCC a GCA), S113K, T154A, A281L (SEQ ID NO: 59); AAR com mutações D16L, M21L, C63G, S113K, T154A, A281L (SEQ ID NO: 60); AAR com mutações L8A, D24V, C63G, S113K, Q155L, A281L (SEQ ID NO: 61); AAR com mutações D24P, L31M, C63G, S113K, T154A, A281L (SEQ ID NO: 62); AAR com mutações L8A, D16L, D24V, C63G, S113K, T154A, A281L (SEQ ID NO: 63); e AAR com mutações D24E, C63G, S113K, T154A, A281L (SEQ ID NO: 64). Notavelmente, SEQ ID NO: 58 apresentou a maior fração de álcoois graxos C12, enquanto a SEQ ID NO: 59 mostrou o título mais elevado dos mutantes de combinação (ver Tabela 6B, infra).58/137 combination mutants that showed additional significant increases in the total FALC titer and / or C12 fatty alcohol production (see Table 6B, below). The 7 combination mutants include A18 with S18W mutation (SEQ ID NO: 57); AAR with M21L, C63G, S113K, T154A, A281L mutations (SEQ ID NO: 58); AAR with L8A, M21L, C63G, A77A mutations (mutation in the silent codon GCC to GCA), S113K, T154A, A281L (SEQ ID NO: 59); AAR with D16L, M21L, C63G, S113K, T154A, A281L mutations (SEQ ID NO: 60); AAR with L8A, D24V, C63G, S113K, Q155L, A281L mutations (SEQ ID NO: 61); AAR with D24P, L31M, C63G, S113K, T154A, A281L mutations (SEQ ID NO: 62); AAR with L8A, D16L, D24V, C63G, S113K, T154A, A281L mutations (SEQ ID NO: 63); and AAR with D24E, C63G, S113K, T154A, A281L mutations (SEQ ID NO: 64). Notably, SEQ ID NO: 58 showed the highest fraction of C12 fatty alcohols, while SEQ ID NO: 59 showed the highest titer of the combination mutants (see Table 6B, below).
[096] Os inventores também construíram uma biblioteca de saturação total da acil-ACP reductase a partir de Prochlorococcus marinus MED4_AAR, a fim de rastrear as variantes que mostram melhoras em relação ao MED4_AAR do tipo selvagem (ver Exemplo 7, infra). As variantes da AAR foram selecionadas com base na produção mais de álcoois graxos do que da enzima AAR do tipo selvagem ou a capacidade de produzir álcoois graxos com uma cadeia alterada de comprimento de perfil, por exemplo, um aumento da fração de álcoois graxos C12, C14 ou C16. Tabela 8 (ver Exemplo 7, infra) mostra dados representativos das variantes da 16 AAR que produziram os maiores títulos FALC variando a partir de 1,4 vezes para 2,2 vezes em relação a[096] The inventors also built a total saturation library of acyl-ACP reductase from Prochlorococcus marinus MED4_AAR, in order to track variants that show improvements over wild-type MED4_AAR (see Example 7, below). AAR variants were selected based on the production of more fatty alcohols than the wild type AAR enzyme or the ability to produce fatty alcohols with an altered profile length chain, for example, an increase in the fraction of C12 fatty alcohols, C14 or C16. Table 8 (see Example 7, below) shows data representative of the 16 AAR variants that produced the largest FALC titers ranging from 1.4 times to 2.2 times compared to
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 63/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 63/161
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MED4_AAR do tipo selvagem. Os inventores também rastrearam as variantes da AAR que possuem um perfil de comprimento de cadeia modificada, em que uma maior proporção de espécies FALC com um comprimento de cadeia mais curto do que o C16 é de interesse. Dois clones das variantes que levam a 2-3 vezes aumento na quantidade de FALC são mostrados na Figura 10. A expressão de uma destas variantes da AAR, ou seja, o mutante D61E (SEQ ID NO: 65) em uma célula hospedeira recombinante, inclinado à distribuição do comprimento da cadeia de espécies de álcool graxo para cadeias de carbono mais curtas. Todas as variantes levaram a uma maior quantidade de FALC à medida que o título aumentou, mas apenas SEQ ID NO: 65 teve um aumento da fração de C14 (e título mais elevado). Tabela 9 (ver Exemplo 7, infra) ilustra a distribuição de comprimento de cadeia FALC produzida por células hospedeiras recombinantes que expressam a variante de D61E de MED4_AAR em comparação com a MED4_AAR do tipo selvagem (WT) e a variante V346P da MED4_AAR que não produzem produtos com comprimentos alterados de cadeia.MED4_AAR of the wild type. The inventors have also screened AAR variants that have a modified chain length profile, in which a greater proportion of FALC species with a shorter chain length than C16 is of interest. Two clones of the variants that lead to a 2-3-fold increase in the amount of FALC are shown in Figure 10. The expression of one of these variants of the AAR, that is, the mutant D61E (SEQ ID NO: 65) in a recombinant host cell, inclined to the distribution of the length of the chain of fatty alcohol species to shorter carbon chains. All variants led to a greater amount of FALC as the titer increased, but only SEQ ID NO: 65 had an increase in the C14 fraction (and higher titer). Table 9 (see Example 7, below) illustrates the FALC chain length distribution produced by recombinant host cells that express the MED4_AAR D61E variant compared to the wild type MED4_AAR (WT) and the MED4_AAR V346P variant that do not produce products with altered chain lengths.
Proteína Transportadora de Acil (ACP) [097] Há relatos conflitantes na literatura quanto aos fatores que podem limitar a biossíntese de ácidos graxos em células hospedeiras, tais como Escherichia coli (E. coli) . Embora as proteínas portadoras de acil (ACP) sejam conservadas em certa medida em todos os organismos, sua sequência primária pode diferir. Foi sugerido que quando as enzimas da via de terminais a partir de outras fontes diferentes de E. coli são expressas em E. coli de modo a converter acil-ACPs graxos para produtos, limitaçõesAcil Transport Protein (ACP) [097] There are conflicting reports in the literature as to the factors that may limit the biosynthesis of fatty acids in host cells, such as Escherichia coli (E. coli). Although acyl-bearing proteins (ACP) are conserved to some extent in all organisms, their primary sequence may differ. It has been suggested that when terminal pathway enzymes from sources other than E. coli are expressed in E. coli in order to convert fatty acyl-ACPs to products, limitations
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 64/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 64/161
60/137 podem existir, tais como no reconhecimento, afinidade e/ou rotação da enzima da via recombinante em direção a acilACPs graxo (veja Suh et al. (1999) The Plant Journal 17(6): 679-688; Salas et al. (2002) Archives of Biochemistry and Biophysics 403: 25-34) . Uma sugestão é que uma limitação dos principais precursores para a biossíntese de ácidos60/137 may exist, such as in the recognition, affinity and / or rotation of the enzyme from the recombinant pathway towards fatty acyl ACPs (see Suh et al. (1999) The Plant Journal 17 (6): 679-688; Salas et al (2002) Archives of Biochemistry and Biophysics 403: 25-34). One suggestion is that a limitation of the main precursors for the biosynthesis of acids
biossíntese de ácidos graxos é manipular várias enzimas na via (ver Figuras 1-3). O fornecimento de acil-ACPs a partir de acetil-CoA através do complexo da acetil-CoA carboxilase (acc) e a via de biossíntese de ácidos graxos (fab) pode ter impacto na taxa de produção dos derivados de ácido graxo (ver Figura 2). Conforme detalhado nos Exemplos {infra), o efeito da sobre-expressão de ACP sobre a produção de álcoois graxos foi avaliado para os efeitos de ilustração.fatty acid biosynthesis is to manipulate various enzymes in the pathway (see Figures 1-3). The supply of acyl-ACPs from acetyl-CoA through the acetyl-CoA carboxylase complex (acc) and the fatty acid biosynthesis (fab) pathway can impact the rate of production of fatty acid derivatives (see Figure 2 ). As detailed in Examples (infra), the effect of ACP overexpression on the production of fatty alcohols was evaluated for the purposes of illustration.
[098] Uma célula hospedeira que é manipulada para expressar uma ACP pode apresentar um aumento no título de uma composição de aldeído graxo e/ou álcool graxo ou uma composição de aldeído graxo específico e/ou álcool graxo, em que o aumento é pelo menos 3%, pelo menos 4%, pelo menos 5%, pelo menos 6%, pelo menos 7%, pelo menos 8%, pelo menos[098] A host cell that is manipulated to express an ACP may exhibit an increase in the titer of a fatty aldehyde and / or fatty alcohol composition or a specific fatty aldehyde and / or fatty alcohol composition, where the increase is at least 3%, at least 4%, at least 5%, at least 6%, at least 7%, at least 8%, at least
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 65/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 65/161
61/137 que o título da composição de aldeído graxo e/ou álcool graxo produzida por uma célula hospedeira correspondente que não expressa ACP, quando cultivada sob as mesmas condições. Em um aspecto, a descrição refere-se à melhora da produção de aldeídos graxos e/ou composição de álcool graxo por modificação de uma célula hospedeira para expressar uma proteína ACP nativa (por exemplo, endógena) ou não nativa (por exemplo, exógena, heteróloga). A sequência do polipeptídeo da ACP ou sequência do polinucleotídeo da ACP que codifica o polipeptídeo da ACP pode ser não nativa, ou seja, ele pode ser diferente da sequência do tipo selvagem presente naturalmente na célula hospedeira do tipo selvagem incluem uma modificação no sequência de um nucleotídeo, correspondente. Os exemplos nível de expressão ou na polipeptídeo ou proteína. A divulgação inclui polipeptídeos da ACP e seus homólogos.61/137 that the title of the composition of fatty aldehyde and / or fatty alcohol produced by a corresponding host cell that does not express ACP, when grown under the same conditions. In one aspect, the description refers to the improvement of fatty aldehyde production and / or fatty alcohol composition by modifying a host cell to express a native (for example, endogenous) or non-native (for example, exogenous, ACP protein) heterologous). The sequence of the ACP polypeptide or sequence of the ACP polynucleotide that encodes the ACP polypeptide may be non-native, that is, it may be different from the wild-type sequence naturally present in the wild-type host cell. corresponding nucleotide. The expression level examples either in the polypeptide or protein. Disclosure includes polypeptides from ACP and their counterparts.
[099][099]
Em uma modalidade, um polipeptídeo da ACP para utilização na prática da divulgação tem pelo menos 70%In one embodiment, an ACP polypeptide for use in the practice of disclosure has at least 70%
hydrocarbonoclasticus ou E.hydrocarbonoclasticus or E.
coli. Em outras modalidades um polipeptídeo da ACP para utilização na prática da divulgação tem pelo menos 75% (por exemplo, pelo menos 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% ou pelo menos 99%) da identidade da sequência com a sequência do polipeptídeo da ACP do tipo selvagem da SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 ou SEQ ID NO: 10, e pode também incluir uma ou mais substituições, as quaiscoli. In other embodiments, an ACP polypeptide for use in the practice of disclosure is at least 75% (for example, at least 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84% , 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or at least 99%) of identity of the sequence with the sequence of the wild-type ACP polypeptide of SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 10, and can also include one or more substitutions, which
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 66/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 66/161
62/137 resultam em características e/ou propriedades úteis, tal como aqui descritas. Em um aspecto, um polipeptídeo da ACP para utilização na prática da divulgação tem 100% de identidade da sequência com a SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 ou SEQ ID NO: 10. Em outras modalidades, a sequência de polipeptídeo da variante da ACP ou melhorada é derivada a partir de uma espécie diferente de M. hydrocarbonoclasticus ou E. coli. Em um aspecto relacionado, um polipeptídeo da ACP para utilização na prática da divulgação é codificado por uma sequência de nucleotídeos tendo 100% de identidade de sequência com a SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7, ou SEQ ID NO: 9. Em outro aspecto relacionado, a divulgação refere-se aos polipeptídeos da ACP que compreendem uma sequência de aminoácidos codificada por uma sequência de ácido nucleico que tem pelo menos 75% (por exemplo, pelo menos 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%,62/137 result in useful characteristics and / or properties, as described herein. In one aspect, an ACP polypeptide for use in the practice of disclosure has 100% sequence identity with SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO : 10. In other embodiments, the polypeptide sequence of the ACP or improved variant is derived from a different species of M. hydrocarbonoclasticus or E. coli. In a related aspect, an ACP polypeptide for use in the practice of disclosure is encoded by a nucleotide sequence having 100% sequence identity with SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7, or SEQ ID NO: 9. In another related aspect, the disclosure relates to ACP polypeptides that comprise an amino acid sequence encoded by a nucleic acid sequence that is at least 75% (for example, at least minus 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%,
86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% ou e pelo menos 99%) da identidade de sequência com a SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 ou SEQ ID NO: 9. Em algumas modalidades, a sequência de ácido nucleico codifica uma variante de ACP com uma ou mais substituições que resultam em características e/ou propriedades melhoradas, como aqui descritas. Em outras modalidades, a sequência de ácido nucleico da variante da ACP ou melhorada é derivada a partir de uma espécie diferente da espécie Marinobacter ou E. coli. Em outro aspecto, a divulgação refere-se aos polipeptídeos da ACP que têm uma sequência de aminoácidos codificada por um ácido nucleico que hibrida sob condições rigorosas sobre86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or and at least 99%) of the sequence identity with to SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 or SEQ ID NO: 9. In some embodiments, the nucleic acid sequence encodes an ACP variant with one or more substitutions that result in improved characteristics and / or properties, as described herein. In other embodiments, the nucleic acid sequence of the ACP or enhanced variant is derived from a species other than the species Marinobacter or E. coli. In another aspect, the disclosure refers to ACP polypeptides that have an amino acid sequence encoded by a nucleic acid that hybridizes under stringent conditions over
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 67/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 67/161
63/137 substancialmente todo o comprimento de um ácido nucleico correspondendo à SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 ou SEQ ID NO: 9.63/137 substantially the entire length of a nucleic acid corresponding to SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 or SEQ ID NO: 9.
As variações e as mutações [100] Em algumas modalidades, o polipeptídeo da AAR ou DA ACP é um mutante ou uma variante de qualquer um dos polipeptídeos aqui descritos. Um polipeptídeo da variante ou mutante, tal como aqui utilizado refere-se a um polipeptídeo possuindo uma sequência de aminoácidos que difere a partir de um polipeptídeo do tipo selvagem por pelo menos um aminoácido. Por exemplo, o mutante pode ter uma ou mais das seguintes substituições conservadoras de aminoácidos, incluindo, mas não se limitando à substituição de um aminoácido alifático, tal como alanina, valina, leucina, isoleucina e, com outro aminoácido alifático; substituição de uma serina com uma treonina; substituição de uma treonina com uma serina; substituição de um resíduo acídico, tal como ácido aspártico e ácido glutâmico, com outro resíduo de ácido;Variations and mutations [100] In some embodiments, the AAR or DA ACP polypeptide is a mutant or a variant of any of the polypeptides described herein. A variant or mutant polypeptide, as used herein, refers to a polypeptide having an amino acid sequence that differs from a wild type polypeptide by at least one amino acid. For example, the mutant may have one or more of the following conservative amino acid substitutions, including, but not limited to, the replacement of an aliphatic amino acid, such as alanine, valine, leucine, isoleucine, and, with another aliphatic amino acid; replacement of a serine with a threonine; replacement of a threonine with a serine; replacement of an acidic residue, such as aspartic acid and glutamic acid, with another acid residue;
substituição de um resíduo suportando um grupo amida, tais como asparagina e glutamina, com outro resíduo suportando um grupo amida; troca de um resíduo básico, tal como lisina e arginina, por outro resíduo básico; e substituição de um resíduo aromático, tais como fenilalanina e tirosina, com outro resíduo aromático. Em algumas modalidades, o polipeptídeo variante ou mutante tem cerca de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, ou mais substituições de aminoácido, adições, inserções ou deleções. Alguns fragmentos preferidos de um polipeptídeo que funcionam como uma variante ou mutante retêm alguma oureplacing a residue supporting an amide group, such as asparagine and glutamine, with another residue supporting an amide group; exchange of a basic residue, such as lysine and arginine, for another basic residue; and replacing an aromatic residue, such as phenylalanine and tyrosine, with another aromatic residue. In some embodiments, the variant or mutant polypeptide has about 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, or more amino acid substitutions, additions, insertions or deletions. Some preferred fragments of a polypeptide that function as a variant or mutant retain some or
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64/137 a totalidade da função biológica (por exemplo, atividade enzimática) do polipeptídeo correspondente do tipo selvagem. Em algumas modalidades, o fragmento retém pelo menos 75%, pelo menos 80%, pelo menos 90%, pelo menos 95%, ou pelo menos 98% ou mais da função biológica do correspondente polipeptídeo do tipo selvagem. Em outras modalidades, o fragmento ou mutante retém cerca de 100% da função biológica do correspondente polipeptídeo do tipo selvagem. Uma orientação para determinar que resíduos de aminoácidos podem ser substituídos, inseridos ou deletados sem afetar a atividade biológica pode ser encontrada utilizando programas de computador bem conhecidos na técnica, por exemplo, software LASERGENE (DNASTAR, Inc., Madison, WI). Em ainda outras modalidades, um fragmento exibe aumento da função biológica em comparação com um correspondente polipeptídeo do tipo selvagem. Por exemplo, um fragmento pode exibir, pelo menos 10%, pelo menos 25%, pelo menos 50%, pelo menos 75%, ou pelo menos 90% de melhora na atividade enzimática em comparação com o polipeptídeo correspondente do tipo selvagem. Em outras modalidades, o fragmento exibe pelo menos 100%, pelo menos 200%, ou pelo menos 500% da melhora na atividade enzimática em comparação com o polipeptídeo correspondente do tipo selvagem.64/137 the total biological function (eg, enzymatic activity) of the corresponding wild-type polypeptide. In some embodiments, the fragment retains at least 75%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, or at least 98% or more of the biological function of the corresponding wild-type polypeptide. In other embodiments, the fragment or mutant retains about 100% of the biological function of the corresponding wild-type polypeptide. Guidance for determining which amino acid residues can be replaced, inserted or deleted without affecting biological activity can be found using computer programs well known in the art, for example, LASERGENE software (DNASTAR, Inc., Madison, WI). In still other embodiments, a fragment exhibits increased biological function compared to a corresponding wild-type polypeptide. For example, a fragment can exhibit at least 10%, at least 25%, at least 50%, at least 75%, or at least 90% improvement in enzyme activity compared to the corresponding wild-type polypeptide. In other embodiments, the fragment exhibits at least 100%, at least 200%, or at least 500% of the improvement in enzymatic activity compared to the corresponding wild-type polypeptide.
[101] Entende-se que os polipeptídeos aqui descritos podem ter substituições adicionais de aminoácidos conservadoras ou não essenciais que não têm um efeito substancial sobre a função de polipeptídeo. Se uma substituição particular será ou não tolerada (isto é, não afetará adversamente a função biológica desejada, tal como[101] It is understood that the polypeptides described herein may have additional conservative or non-essential amino acid substitutions that do not have a substantial effect on the polypeptide function. Whether or not a particular substitution will be tolerated (that is, it will not adversely affect the desired biological function, such as
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65/137 uma atividade redutase da acil-ACP), pode ser determinada como conhecido na técnica (ver Bowie et al. (1990) Science, 247:1306-1310). Uma substituição conservativa de aminoácidos é uma em que o resíduo de aminoácido é substituído por um resíduo de aminoácido tendo uma cadeia lateral semelhante. As famílias de resíduos de aminoácidos tendo cadeias laterais semelhantes foram definidas na técnica. Estas famílias incluem aminoácidos com cadeias laterais básicas (por exemplo, lisina, arginina, histidina), cadeias laterais ácidas (por exemplo, ácido, aspártico, ácido glutâmico), cadeias laterais polares sem carga (por exemplo, glicina, asparagina, glutamina, serina, treonina, tirosina, cisteína), cadeias laterais não polares (por exemplo, alanina, valina, leucina, isoleucina, prolina, fenilalanina, metionina, triptofano), cadeias laterais beta-ramificadas (por exemplo, treonina, valina, isoleucina), e cadeias laterais aromáticas (por exemplo, tirosina, fenilalanina, triptofano, histidina).65/137 an acyl-ACP reductase activity), can be determined as known in the art (see Bowie et al. (1990) Science, 247: 1306-1310). A conservative amino acid substitution is one in which the amino acid residue is replaced by an amino acid residue having a similar side chain. Families of amino acid residues having similar side chains have been defined in the art. These families include amino acids with basic side chains (for example, lysine, arginine, histidine), acidic side chains (for example, acid, aspartic, glutamic acid), uncharged polar side chains (for example, glycine, asparagine, glutamine, serine , threonine, tyrosine, cysteine), non-polar side chains (e.g., alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan), beta-branched side chains (e.g., threonine, valine, isoleucine), and aromatic side chains (eg tyrosine, phenylalanine, tryptophan, histidine).
[102] As variantes podem ser de ocorrência natural ou criadas in vitro. Em particular, estas variantes podem ser criadas através de técnicas de engenharia genética, tais como mutagênese direcionada ao local, mutagênese química aleatória, procedimentos de deleção com Exonuclease III, ou técnicas de clonagem convencionais. Alternativamente, tais variantes, mutantes, fragmentos, análogos, ou derivados podem ser criados usando procedimentos de síntese química ou de modificação. Métodos de preparar variantes são bem conhecidos na técnica. Por exemplo, as variantes podem ser preparadas utilizando mutagênese aleatória e podem ser direcionadas ao local. A[102] Variants can be naturally occurring or created in vitro. In particular, these variants can be created using genetic engineering techniques, such as site-directed mutagenesis, random chemical mutagenesis, Exonuclease III deletion procedures, or conventional cloning techniques. Alternatively, such variants, mutants, fragments, analogs, or derivatives can be created using chemical synthesis or modification procedures. Methods of preparing variants are well known in the art. For example, variants can be prepared using random mutagenesis and can be targeted to the site. THE
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66/137 mutagênese aleatória e a direcionada ao local são, geralmente, conhecidas na técnica (ver, por exemplo, Arnold (1993) Curr. Opin. Biotech. 4:450-455). A mutagênese aleatória pode ser alcançada utilizando PCR propensa a erros (ver, por exemplo, Leung et al. (1989) Technique 1:11-15; e Caldwell et al. (1992) PCR Methods Applic. 2:2833). Em PCR propensa a erros, PCR real é executada sob condições, em que a fidelidade da cópia da polimerase de DNA é baixa, de tal forma que uma taxa elevada de mutações pontuais é obtida ao longo de todo o comprimento do produto de PCR. Resumidamente, em tais procedimentos, os ácidos nucleicos a ser mutagenizados (por exemplo, uma sequência de polinucleotídeo que codifica uma enzima AAR) são misturados com iniciadores de PCR, tampão de reação, MgCl2, MnCl2, polimerase Taq, e uma concentração adequada de dNTPs para atingir uma elevada taxa de mutação de ponto ao longo de todo o comprimento do produto de PCR. Por exemplo, a reação pode ser realizada utilizando 20 fmol de ácido nucleico a ser mutado, 30 pmol de cada iniciador de PCR, um tampão de reação compreendendo 50 mMKCl, 10 mM de Tris HCl (pH 8,3), 0,01% de gelatina, 7 mM MgCl2, 0,5 mM de MnCl2, 5 unidades de polimerase Taq, 0,2 mM de dGTP, 0,2 mM de dATP, 1 mM de dCTP e 1 mM de dTTP. A PCR pode ser realizada durante 30 ciclos de 94°C durante 1 min, 45°C durante 1 min, e 72°C durante 1 min. No entanto, será apreciado pelos peritos na técnica que estes parâmetros podem ser variados quando apropriado. Os ácidos nucleicos mutagenizados são, então, clonados em um vetor apropriado, e as atividades dos polipeptídeos codificados pelos ácidos nucleicos mutagenizados são avaliados. A mutagênese direcionada ao66/137 random and site-directed mutagenesis are generally known in the art (see, for example, Arnold (1993) Curr. Opin. Biotech. 4: 450-455). Random mutagenesis can be achieved using error-prone PCR (see, for example, Leung et al. (1989) Technique 1: 11-15; and Caldwell et al. (1992) PCR Methods Applic. 2: 2833). In error-prone PCR, real PCR is performed under conditions, where the fidelity of the copy of the DNA polymerase is low, such that a high rate of point mutations is obtained over the entire length of the PCR product. Briefly, in such procedures, the nucleic acids to be mutagenized (for example, a polynucleotide sequence encoding an AAR enzyme) are mixed with PCR primers, reaction buffer, MgCl2, MnCl2, Taq polymerase, and an adequate concentration of dNTPs to achieve a high rate of point mutation over the entire length of the PCR product. For example, the reaction can be performed using 20 fmol of nucleic acid to be mutated, 30 pmol of each PCR primer, a reaction buffer comprising 50 mMKCl, 10 mM Tris HCl (pH 8.3), 0.01% gelatin, 7 mM MgCl2, 0.5 mM MnCl2, 5 units of Taq polymerase, 0.2 mM dGTP, 0.2 mM dATP, 1 mM dCTP and 1 mM dTTP. PCR can be performed for 30 cycles of 94 ° C for 1 min, 45 ° C for 1 min, and 72 ° C for 1 min. However, it will be appreciated by those skilled in the art that these parameters can be varied where appropriate. The mutagenized nucleic acids are then cloned into an appropriate vector, and the activities of the polypeptides encoded by the mutagenized nucleic acids are evaluated. Mutagenesis directed to the
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 71/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 71/161
67/137 local pode ser conseguida utilizando a mutagênese direcionada ao oligonucleotídeo para gerar mutações específicas ao local em qualquer DNA clonado de interesse. Mutagênese de oligonucleotídeo é descrita na técnica (ver, por exemplo, Reidhaar-Olson et al. (1988) Science 241:5357) . Resumidamente, em tais processos uma pluralidade de oligonucleotídeos de fita dupla suportanto uma ou mais mutações a ser introduzidas no DNA clonado é sintetizada e inserida no DNA clonado para ser mutada (por exemplo, uma sequência de polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo da AAR). Os clones contendo o DNA mutado são recuperados, e as atividades dos polipeptídeos que eles codificam são avaliadas.67/137 can be achieved using oligonucleotide-directed mutagenesis to generate site-specific mutations in any cloned DNA of interest. Oligonucleotide mutagenesis is described in the art (see, for example, Reidhaar-Olson et al. (1988) Science 241: 5357). Briefly, in such processes a plurality of double-stranded oligonucleotides supporting one or more mutations to be introduced into the cloned DNA is synthesized and inserted into the cloned DNA to be mutated (for example, a polynucleotide sequence encoding an AAR polypeptide). The clones containing the mutated DNA are recovered, and the activities of the polypeptides they encode are evaluated.
[103] Outro método para a geração de variantes é PCR por montagem. A PCR por montagem envolve a montagem de um produto da PCR a partir de uma mistura de pequenos fragmentos de DNA. Um grande número de diferentes reações da PCR ocorre em paralelo no mesmo frasco, com os produtos de uma reação iniciando os produtos de outra reação (ver Patente US 5,965,408). Ainda, outro método de geração de variantes é a mutagênese por PCR sexual. A mutagênese de PCR sexual, recombinação homóloga forçada ocorre entre moléculas de DNA de diferentes, mas altamente relacionadas, sequências de DNA in vitro, como resultado da fragmentação aleatória da molécula de DNA com base na homologia de sequências. Isto é seguido pela fixação do cruzamento por extensão do iniciador em uma reação de PCR. A mutagênese por PCR sexual é descrita nas publicações conhecidas na técnica (ver, por exemplo, Stemmer (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91:10747-10751) . As variantes podem também ser[103] Another method for generating variants is assembly PCR. Assembly PCR involves assembling a PCR product from a mixture of small fragments of DNA. A large number of different PCR reactions occur in parallel in the same vial, with the products of one reaction initiating the products of another reaction (see US Patent 5,965,408). Yet another method of generating variants is sexual PCR mutagenesis. Sexual PCR mutagenesis, forced homologous recombination occurs between DNA molecules from different, but highly related, DNA sequences in vitro, as a result of random fragmentation of the DNA molecule based on sequence homology. This is followed by fixing the crossing by extension of the primer in a PCR reaction. Sexual PCR mutagenesis is described in publications known in the art (see, for example, Stemmer (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91: 10747-10751). Variants can also be
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 72/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 72/161
68/137 criadas através da mutagênese in vivo. Em algumas modalidades, as mutações aleatórias na sequência de ácidos nucleicos são geradas pela sequência de propagação de uma cepa bacteriana, tal como uma cepa de E. coli, que carrega mutações em uma ou mais das vias de reparo do DNA. Tais cepas mutantes possuem uma taxa de mutação aleatória mais elevada do que a de uma cepa do tipo selvagem. Propagação de uma sequência de DNA (por exemplo, uma sequência de polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo da AAR) em uma destas cepas irá eventualmente gerar mutações aleatórias dentro do DNA. Cepas mutantes adequadas para utilização na mutagênese in vivo estão descritas na publicação na técnica (ver, por exemplo, Pedido de Patente Internacional Publicação No. WO 1991/016427) . As variantes também podem ser geradas utilizando mutagênese por cassete. Na mutagênese de cassete, uma pequena região de uma molécula de DNA de fita dupla é substituída por um cassete de oligonucleotídeo sintético, que difere da sequência nativa. O oligonucleotídeo contém, muitas vezes, uma sequência nativa completamente e/ou parcialmente randomizada. Mutagênese da montagem recursiva também pode ser utilizada para gerar as variantes. Mutagênese da montagem recursiva é um algoritmo para a engenharia de proteína (isto é, mutagênese de proteínas) desenvolvida para produzir diversas populações de mutantes fenotipicamente relacionados cujos membros diferem na sequência de aminoácidos. Este método utiliza um mecanismo de retorno para controlar rondas sucessivas de mutagênese de cassete combinatório (ver, por exemplo, Arkin et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci., U.S.A. 89:7811-7815). Em algumas68/137 created through in vivo mutagenesis. In some embodiments, random mutations in the nucleic acid sequence are generated by the propagation sequence of a bacterial strain, such as an E. coli strain, which carries mutations in one or more of the DNA repair pathways. Such mutant strains have a higher random mutation rate than that of a wild type strain. Propagation of a DNA sequence (for example, a polynucleotide sequence that encodes an AAR polypeptide) in one of these strains will eventually generate random mutations within the DNA. Mutant strains suitable for use in in vivo mutagenesis are described in the publication in the art (see, for example, International Patent Application Publication No. WO 1991/016427). Variants can also be generated using cassette mutagenesis. In cassette mutagenesis, a small region of a double-stranded DNA molecule is replaced by a synthetic oligonucleotide cassette, which differs from the native sequence. The oligonucleotide often contains a completely and / or partially randomized native sequence. Mutagenesis of the recursive assembly can also be used to generate the variants. Recursive assembly mutagenesis is an algorithm for protein engineering (ie, protein mutagenesis) developed to produce diverse populations of phenotypically related mutants whose members differ in the amino acid sequence. This method uses a feedback mechanism to control successive rounds of combinatorial cassette mutagenesis (see, for example, Arkin et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci., U.S.A. 89: 7811-7815). In some
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 73/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 73/161
69/137 modalidades, as variantes são criadas usando mutagênese de montagem exponencial. Mutagênese de montagem exponencial é um processo para a geração de bibliotecas combinatórias com uma elevada percentagem de mutantes unicos e funcionais, em que pequenos grupos de resíduos estão aleatórios em paralelo para identificar, em cada posição alterada, aminoácidos que conduzem às proteínas funcionais (ver, por exemplo, Delegrave et al. (1993) Biotech. Res. 11: 15481552) . Em algumas modalidades, as variantes são criadas usando procedimentos de embaralhamento, em que as porções de uma pluralidade de ácidos nucleicos que codificam polipeptídeos distintos são fundidas em conjunto para criar sequências de ácidos nucleicos quiméricos que codificam polipeptídeos quiméricos (tal como descrito, por exemplo, nas Patentes Americanas US Nos. 5,965,408 e 5,939,250).69/137 modalities, the variants are created using exponential assembly mutagenesis. Exponential assembly mutagenesis is a process for the generation of combinatorial libraries with a high percentage of unique and functional mutants, in which small groups of residues are randomized in parallel to identify, in each altered position, amino acids that lead to functional proteins (see, for example, Delegrave et al. (1993) Biotech. Res. 11: 15481552). In some embodiments, variants are created using shuffling procedures, in which portions of a plurality of nucleic acids encoding distinct polypeptides are fused together to create chimeric nucleic acid sequences that encode chimeric polypeptides (as described, for example, in US Patent Nos. 5,965,408 and 5,939,250).
A produção de aldeídos graxos e álcoois graxos [104] Uma célula hospedeira nativa ou recombinante pode compreender um polinucleotídeo que codifica uma enzima tendo atividade de biossíntese de aldeído graxo (também aqui referida como um polipeptídeo biossintético de aldeído graxo ou um polipeptídeo ou enzima biossintética de aldeído graxo). Um aldeído graxo é produzido quando a enzima biossintética de aldeído graxo é expressa ou sobre-expressa na célula hospedeira. Expressão ou sobre-expressão de um polipeptídeo da redutase da acil-ACP (AAR) em uma célula hospedeira recombinante pode resultar na produção de um aldeído graxo pela célula hospedeira recombinante. Em uma modalidade, a célula hospedeira recombinante produz um aldeído graxo. Em algumas modalidades, o aldeído graxo produzido pela célula hospedeira recombinante é convertidoThe production of fatty aldehydes and fatty alcohols [104] A native or recombinant host cell may comprise a polynucleotide that encodes an enzyme having fatty aldehyde biosynthesis activity (also referred to herein as a fatty aldehyde biosynthetic polypeptide or a polypeptide or biosynthetic enzyme of fatty aldehyde). A fatty aldehyde is produced when the fatty aldehyde biosynthetic enzyme is expressed or overexpressed in the host cell. Expression or overexpression of an acyl-ACP reductase (AAR) polypeptide in a recombinant host cell can result in the production of a fatty aldehyde by the recombinant host cell. In one embodiment, the recombinant host cell produces a fatty aldehyde. In some embodiments, the fatty aldehyde produced by the recombinant host cell is converted
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 74/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 74/161
70/137 em um álcool graxo. Em algumas modalidades, os polipeptídeos biossintéticos de aldeídos graxos nativos (endógeno), tais como aldeído redutases, estão presentes na célula hospedeira (por exemplo, E. coli) e são eficazes para converter aldeídos graxos para álcoois graxos. Em outras modalidades, um polipeptídeo biossintético de aldeído graxo nativo (endógeno) é sobre-expresso. Em ainda outras modalidades, um polipeptídeo biossintético de aldeído graxo exógeno é introduzido em uma célula hospedeira recombinante aldeído graxo pode ser e expresso ou sobre-expresso. Um produzido por expressar ou sobre expressar, na célula hospedeira recombinante, um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo biossintético de aldeído graxo, tal como um polipeptídeo possuindo atividade da redutase da acil-ACP (AAR). Expressão de AAR em uma célula hospedeira recombinante resulta na produção de aldeídos graxos e álcoois graxos (Figura 4). Exemplos de polipeptídeos AAR são descritos aqui e na Publicação PCT70/137 in a fatty alcohol. In some embodiments, the biosynthetic polypeptides of native (endogenous) fatty aldehydes, such as aldehyde reductases, are present in the host cell (eg, E. coli) and are effective for converting fatty aldehydes to fatty alcohols. In other embodiments, a native fatty aldehyde (endogenous) biosynthetic polypeptide is overexpressed. In still other embodiments, an exogenous fatty aldehyde biosynthetic polypeptide is introduced into a recombinant fatty aldehyde host cell that can be either expressed or overexpressed. One produced by expressing or over expressing, in the recombinant host cell, a polynucleotide that encodes a fatty aldehyde biosynthetic polypeptide, such as a polypeptide having acyl-ACP reductase (AAR) activity. Expression of AAR in a recombinant host cell results in the production of fatty aldehydes and fatty alcohols (Figure 4). Examples of AAR polypeptides are described here and in the PCT Publication
Nos. WO2009/140695 e WO/2009/140696, ambas as quais são expressamente incorporadas aqui por referência.We. WO2009 / 140695 and WO / 2009/140696, both of which are expressly incorporated herein by reference.
[105] Uma composição que compreende aldeídos graxos (uma composição de aldeído graxo) é produzida por cultivar uma célula hospedeira, na presença de uma fonte de carbono, sob condições eficazes para expressar a enzima biossintética de aldeído graxos, por exemplo, AAR. Uma célula hospedeira recombinante manipulada para produzir um aldeído graxo tipicamente irá converter alguns do aldeído graxo para um álcool graxo. Em algumas modalidades, a composição de aldeído graxo compreende aldeídos graxos e álcoois graxos. Tipicamente, a composição de aldeído graxo[105] A composition comprising fatty aldehydes (a fatty aldehyde composition) is produced by cultivating a host cell, in the presence of a carbon source, under conditions effective to express the fatty aldehyde biosynthetic enzyme, for example, AAR. A recombinant host cell engineered to produce a fatty aldehyde will typically convert some of the fatty aldehyde to a fatty alcohol. In some embodiments, the fatty aldehyde composition comprises fatty aldehydes and fatty alcohols. Typically, the fatty aldehyde composition
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 75/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 75/161
71/137 é recuperada a partir do ambiente extracelular da célula hospedeira recombinante, isto é, o meio de cultura celular. Em algumas modalidades, a célula hospedeira recombinante inclui um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo (uma enzima) possuindo atividade biossintética de álcool graxo (também aqui referida como um polipeptídeo biossintético de álcool graxo ou uma enzima biossintética de álcool graxo), e um álcool graxo é produzido pela célula hospedeira recombinante. Uma composição que inclui os álcoois graxos (isto é, uma composição de álcool graxo) pode ser produzida por cultivar a célula hospedeira recombinante na presença de uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar uma enzima biossintética de álcool graxo. As redutases de aldeído nativas (por exemplo, endógenas) presentes em uma célula hospedeira recombinante (por exemplo, E. coli), irá converter aldeídos graxos em álcoois graxos. Em algumas modalidades, os polipeptídeos biossintéticos de aldeídos graxos nativos (por exemplo, endógenos), tais como aldeído redutases presentes na célula hospedeira são suficientes para converter aldeídos graxos para álcoois graxos. No entanto, em outras modalidades, um álcool graxo é produzido por expressar ou sobre-expressar, na célula hospedeira recombinante, um polinucleotídeo que codifica uma atividade biossintética do polipeptídeo tendo álcool graxo que converte um aldeído graxo para um álcool graxo. Por exemplo, um álcool desidrogenase (também aqui referido como um aldeído redutase, por exemplo, EC 1.1.1.1), pode ser útel na prática da divulgação. Tal como é aqui usado, o termo álcool desidrogenase refere-se a um polipeptídeo capaz de catalisar a conversão de um aldeído71/137 is recovered from the extracellular environment of the recombinant host cell, i.e., the cell culture medium. In some embodiments, the recombinant host cell includes a polynucleotide that encodes a polypeptide (an enzyme) having a fatty alcohol biosynthetic activity (also referred to herein as a fatty alcohol biosynthetic polypeptide or a fatty alcohol biosynthetic enzyme), and a fatty alcohol is produced by the recombinant host cell. A composition that includes fatty alcohols (i.e., a fatty alcohol composition) can be produced by cultivating the recombinant host cell in the presence of a carbon source under conditions effective to express a fatty alcohol biosynthetic enzyme. The native (for example, endogenous) aldehyde reductases present in a recombinant host cell (for example, E. coli), will convert fatty aldehydes into fatty alcohols. In some embodiments, the biosynthetic polypeptides of native fatty aldehydes (eg endogenous), such as aldehyde reductases present in the host cell, are sufficient to convert fatty aldehydes to fatty alcohols. However, in other embodiments, a fatty alcohol is produced by expressing or overexpressing, in the recombinant host cell, a polynucleotide that encodes a polypeptide biosynthetic activity having fatty alcohol that converts a fatty aldehyde to a fatty alcohol. For example, an alcohol dehydrogenase (also referred to herein as an aldehyde reductase, for example, EC 1.1.1.1), may be useful in the practice of disclosure. As used herein, the term alcohol dehydrogenase refers to a polypeptide capable of catalyzing the conversion of an aldehyde
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 76/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 76/161
72/137 graxo para um álcool graxo. Um perito ordinário na técnica irá apreciar que determinados álcoois desidrogenases são capazes de catalizar outras reações também, e estes álcoois desidrogenases não específicos estão também englobados pelo termo álcool desidrogenase. Exemplos de polipeptídeos de álcool desidrogenase úteis de acordo com a invenção incluem, mas não estão limitados a, Alra de Acinetobacter sp. M-1 (SEQ ID NO: 52) ou homólogos Alra, tais como AlrAadp1 (SEQ ID NO: 53) e álcoois desidrogenases de endógenos E. coli como YjgB, (AAC77226) (SEQ ID NO: 5), DkgA (NP_417485) , DkgB (NP_414743) , YdjL (AAC74846) , YdjJ (NP_416288) , AdhP (NP_415995) , YhdH (NP_417719) , YahK (NP_414859), YphC (AAC75598), yqhD (446856) e YbbO [AAC73595.1]. Exemplos adicionais estão descritos na Publicação do Pedido de Patente Internacional Nos. WO2007/136762, WO2008/119082 e WO2010/062480, cada uma das quais está expressamente incorporada aqui por referência. Em certas modalidades, o polipeptídeo biossintético do álcool graxo tem atividade de aldeído redutase ou álcool desidrogenase (EC 1.1.1.1). Em algumas modalidades, um polipeptídeo biossintético do álcool graxo nativo (por exemplo, endógeno) é sobre-expresso e em outras modalidades, um polipeptídeo biossintético de álcool graxo exógeno é introduzido em uma célula hospedeira recombinante e expresso ou sobre-expresso.72/137 fatty to a fatty alcohol. One of ordinary skill in the art will appreciate that certain alcohols dehydrogenases are capable of catalyzing other reactions as well, and these non-specific alcohols dehydrogenases are also encompassed by the term alcohol dehydrogenase. Examples of alcohol dehydrogenase polypeptides useful according to the invention include, but are not limited to, Alinet de Acinetobacter sp. M-1 (SEQ ID NO: 52) or Alra homologs, such as AlrAadp1 (SEQ ID NO: 53) and E. coli endogenous alcohol dehydrogenases such as YjgB, (AAC77226) (SEQ ID NO: 5), DkgA (NP_417485) , DkgB (NP_414743), YdjL (AAC74846), YdjJ (NP_416288), AdhP (NP_415995), YhdH (NP_417719), YahK (NP_414859), YphC (AAC75598), yqhD (44) and yqhD (44) Additional examples are described in International Patent Application Publication Nos. WO2007 / 136762, WO2008 / 119082 and WO2010 / 062480, each of which is expressly incorporated herein by reference. In certain embodiments, the fatty alcohol biosynthetic polypeptide has aldehyde reductase or alcohol dehydrogenase activity (EC 1.1.1.1). In some embodiments, a native fatty alcohol biosynthetic polypeptide (e.g., endogenous) is overexpressed and in other embodiments, an exogenous fatty alcohol biosynthetic polypeptide is introduced into a recombinant and expressed or overexpressed host cell.
[106] Os álcoois graxos podem ser produzidos através de uma via dependente de acil-CoA utilizando intermediários de acil-ACP graxo e acil-CoA graxo e uma via independente de acil-CoA utilizando intermediários de acilACP graxo, mas não um intermediário de acil-CoA graxo. Em[106] Fatty alcohols can be produced via an acyl-CoA dependent pathway using fatty acyl-ACP and fatty acyl-CoA intermediates and an acyl-CoA independent pathway using fatty acyl-ACP intermediates, but not an acyl intermediate -CoA fatty. In
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73/137 modalidades particulares, a enzima codificada pelo gene sobre-expresso é selecionada a partir de uma sintase de ácido graxo, uma tioesterase da acil-ACP, uma sintase de acil-CoA graxo e uma carboxilase de acetil-CoA. Os álcoois graxos também são preparados na natureza por enzimas que são capazes de reduzir a várias moléculas de acil-ACP ou acil-CoA para os álcoois primários correspondentes (ver Publicação das Patentes Americanas US Nos. 20100105963 e 20110206630, e Patente Americana US No. 8,097,439, aqui expressamente incorporadas por referência aqui). Uma composição de álcool graxo, frequentemente, inclui álcoois graxos juntamente com outros derivados de ácidos graxos, por exemplo, aldeídos graxos e/ou ácidos graxos. Tipicamente, a composição de álcool graxo é recuperada a partir do ambiente extracelular da célula hospedeira recombinante, isto é, o meio de cultura celular. Em certas modalidades, uma enzima a expressão de um polipeptídeo, por exemplo, envolvida diretamente ou indiretamente na biossíntese de ácidos graxos é modulada (por exemplo, expressa, sobre-expressa ou atenuada), em que tais resultados de modulação em um rendimento mais elevado, título mais elevado ou produtividade mais elevada de um derivado de ácido graxo de interesse, tal como um álcool graxo. A enzima pode ser codificada por um polinucleotídeo de biossíntese de ácidos graxos que é exógena ou heteróloga (por exemplo, um polipeptídeo originando a partir de um organismo exceto a célula hospedeira original, ou, uma variante de um polipeptídeo nativo à célula microbiana original) ou um polipeptídeo endógeno (por exemplo, um polipeptídeo nativo à célula hospedeira original), em que o73/137 particular modalities, the enzyme encoded by the overexpressed gene is selected from a fatty acid synthase, an acyl-ACP thioesterase, a fatty acyl-CoA synthase and an acetyl-CoA carboxylase. Fatty alcohols are also prepared in nature by enzymes that are capable of reducing to various molecules of acyl-ACP or acyl-CoA for the corresponding primary alcohols (see US Patent Publication US Nos. 20100105963 and 20110206630, and American Patent US No. 8,097,439, hereby expressly incorporated by reference here). A fatty alcohol composition often includes fatty alcohols together with other fatty acid derivatives, for example, fatty aldehydes and / or fatty acids. Typically, the fatty alcohol composition is recovered from the extracellular environment of the recombinant host cell, i.e., the cell culture medium. In certain embodiments, an enzyme the expression of a polypeptide, for example, directly or indirectly involved in fatty acid biosynthesis is modulated (for example, expressed, over-expressed or attenuated), in which such modulation results in a higher yield , higher titer or higher productivity of a fatty acid derivative of interest, such as a fatty alcohol. The enzyme can be encoded by a fatty acid biosynthesis polynucleotide that is exogenous or heterologous (for example, a polypeptide originating from an organism except the original host cell, or, a variant of a polypeptide native to the original microbial cell) or an endogenous polypeptide (for example, a polypeptide native to the original host cell), in which the
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74/137 polipeptídeo endógeno é sobre-expresso na célula hospedeira recombinante. A Tabela 1 proporciona uma listagem de exemplos de proteínas que podem ser expressas em células hospedeiras recombinantes para facilitar a produção de determinadas composições de álcool graxo.74/137 endogenous polypeptide is overexpressed in the recombinant host cell. Table 1 provides a listing of examples of proteins that can be expressed in recombinant host cells to facilitate the production of certain fatty alcohol compositions.
Tabela 1: Designações de GeneTable 1: Gene designations
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As células hospedeiras recombinantes e Culturas de células [107] As estratégias para aumentar a produção das composições de aldeídos graxos ou álcoois graxos por células hospedeiras recombinantes incluem o aumento do fluxo através da via de biossíntese de ácidos graxos por sobre-expressão de genes biossintéticos de aldeídos graxos ou álcoois graxos nativos e expressão de genes biossintéticos aldeídos graxos e álcoois graxos exógenos a partir de diferentes organismos no hospedeiro de produção. Tal como aqui utilizado, o termo célula hospedeira recombinante ou célula hospedeira refere-se a uma célula hospedeira, cuja composição genética foi alterada em relação à célula hospedeira correspondente do tipo selvagem, por exemplo, pela introdução deliberada de novos elementos genéticos e/ou modificação deliberada de elementos genéticos presentes naturalmente na célula hospedeira. A descendência de tais células hospedeiras recombinantes também contêm estes novos elementos genéticos e/ou manipulados. Em qualquer um dos aspectos da descriçãoRecombinant Host Cells and Cell Cultures [107] Strategies for increasing the production of fatty aldehyde or fatty alcohol compositions by recombinant host cells include increasing flow through the fatty acid biosynthesis pathway by overexpression of biosynthetic genes from fatty aldehydes or native fatty alcohols and expression of biosynthetic genes fatty aldehydes and exogenous fatty alcohols from different organisms in the production host. As used herein, the term recombinant host cell or host cell refers to a host cell, whose genetic composition has been altered in relation to the corresponding wild-type host cell, for example, by the deliberate introduction of new genetic elements and / or modification deliberate selection of genetic elements naturally present in the host cell. The offspring of such recombinant host cells also contain these new genetic and / or manipulated elements. In any aspect of the description
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85/137 aqui descrita, a célula hospedeira pode ser selecionada a partir de uma célula de planta, célula de inseto, células de fungos (por exemplo, um fungo filamentoso, tal como85/137 described herein, the host cell can be selected from a plant cell, insect cell, fungal cells (for example, a filamentous fungus, such as
Candida sp. , Ou uma levedura de germinação, tais como Saccharomyces sp.), uma célula de algas e uma célula bacteriana. Em uma modalidade preferida, as células hospedeiras recombinantes são micro-organismos recombinantes. Exemplos de células hospedeiras que são micro-organismos incluem, mas não estão limitadas a, células do gênero Escherichia, Bacillus, Lactobacillus, Zymomonas, Rhodococcus, Pseudomonas, Aspergillus, Trichoderma, Neurospora, Fusarium, Humicola, Rhizomucor, Kluyveromyces, Pichia, Mucor, Myceliophtora, Penicillium,Candida sp. , Or a germinating yeast, such as Saccharomyces sp.), An algae cell and a bacterial cell. In a preferred embodiment, the recombinant host cells are recombinant microorganisms. Examples of host cells that are microorganisms include, but are not limited to, cells of the genus Escherichia, Bacillus, Lactobacillus, Zymomonas, Rhodococcus, Pseudomonas, Aspergillus, Trichoderma, Neurospora, Fusarium, Humicola, Rhizomucor, Kluyveromyces, Pichia, Mucor Myceliophtora, Penicillium,
Phanerochaete,Phanerochaete,
Pleurotus,Pleurotus,
Trametes,Trametes,
Chrysosporium,Chrysosporium,
Saccharomyces,Saccharomyces,
Stenotrophamonas,Stenotrophamonas,
Schizosaccharomyces,Schizosaccharomyces,
Yarrowia, ou Streptomyces. Em algumas modalidades, a célula hospedeira é uma célula bacteriana Gram-positiva. Em outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula bacterianaYarrowia, or Streptomyces. In some embodiments, the host cell is a Gram-positive bacterial cell. In other embodiments, the host cell is a bacterial cell
Gram-negativa. Em algumas modalidades, a célula hospedeira é uma célula de E. coli. Em outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Bacillus lentus, uma célula de Bacillus brevis, uma célula de Bacillus stearothermophilus, uma célula de Bacillus lichenoformis, uma célula de Bacillus alkalophilus, uma célula de Bacillus coagulans, uma célula de Bacillus circulans, uma célula de Bacillus pumilis, uma célula de Bacillus thuringiensis, uma célula de Bacillus clausii, uma célula de Bacillus megaterium, uma célula de Bacillus subtilis, ou uma célula de Bacillus amyloliquefaciens. Em outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Trichoderma koningii, uma célulaGram-negative. In some embodiments, the host cell is an E. coli cell. In other embodiments, the host cell is a Bacillus lentus cell, a Bacillus brevis cell, a Bacillus stearothermophilus cell, a Bacillus lichenoformis cell, a Bacillus alkalophilus cell, a Bacillus coagulans cell, a Bacillus circulans cell, a Bacillus pumilis cell, a Bacillus thuringiensis cell, a Bacillus clausii cell, a Bacillus megaterium cell, a Bacillus subtilis cell, or a Bacillus amyloliquefaciens cell. In other embodiments, the host cell is a Trichoderma koningii cell, a cell
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86/137 de Trichoderma viride, uma célula de Trichoderma reesei, uma célula de Trichoderma longibrachiatum, uma célula de Aspergillus awamori, uma célula de Aspergillus fumigates, uma célula de Aspergillus foetidus, uma célula de Aspergillus nidulans, uma célula de Aspergillus niger, uma célula de Aspergillus oryzae, uma célula de Humicola insolens, uma célula de Humicola lanuginose, uma célula Rhodococcusopacus, uma célula de Rhizomucormiehei, ou uma célula Mucormichei. Em ainda outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Streptomyces lividans ou uma célula de Streptomyces murinus. Em ainda outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Actinomycetes. Em algumas modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Saccharomyces cerevisiae.86/137 of Trichoderma viride, a cell of Trichoderma reesei, a cell of Trichoderma longibrachiatum, a cell of Aspergillus awamori, a cell of Aspergillus fumigates, a cell of Aspergillus foetidus, a cell of Aspergillus nidulans, a cell of an Aspergillus niger, Aspergillus oryzae cell, Humicola insolens cell, Humicola lanuginosis cell, Rhodococcusopacus cell, Rhizomucormiehei cell, or Mucormichei cell. In still other embodiments, the host cell is a Streptomyces lividans cell or a Streptomyces murinus cell. In still other embodiments, the host cell is an Actinomycetes cell. In some embodiments, the host cell is a Saccharomyces cerevisiae cell.
[108] Em outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de planta eucariótica, uma célula de alga, uma célula de cianobactéria, uma célula de bactéria verdeenxofre, um célula bactéria verde- sem enxofre, uma célula de bactéria roxa-enxofre, uma célula de bactéria roxa-sem enxofre, uma célula extremófila, uma célula de levedura, uma célula de fungo, uma célula manipulada com qualquer uma das espécies aqui descritas, ou um organismo sintético. Em algumas modalidades, a célula hospedeira é dependente da luz ou de carbono fixo. Em algumas modalidades, a célula hospedeira tem atividade autotrófica. Em algumas modalidades, a célula hospedeira tem atividade fotoautotrófica, tal como na presença de luz. Em algumas modalidades, a célula hospedeira é heterotrófica ou mixotrófica na ausência de luz. Em certas modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Arabidopsis thaliana,[108] In other embodiments, the host cell is a eukaryotic plant cell, an algae cell, a cyanobacterial cell, a sulfur-green bacterial cell, a sulfur-free bacterial cell, a purple-sulfur bacterium cell, a sulfur-free purple bacterial cell, an extremophile cell, a yeast cell, a fungus cell, a cell manipulated with any of the species described here, or a synthetic organism. In some embodiments, the host cell is dependent on light or fixed carbon. In some embodiments, the host cell has autotrophic activity. In some embodiments, the host cell has photoautotrophic activity, such as in the presence of light. In some embodiments, the host cell is heterotrophic or myxotrophic in the absence of light. In certain embodiments, the host cell is an Arabidopsis thaliana cell,
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Panicum virgatum, Miscanthus giganteus, Zea mays,Panicum virgatum, Miscanthus giganteus, Zea mays,
Botryococcuse braunii,Botryococcuse braunii,
Chlamydomonas reinhardtii, Dunaliela salina, SynechococcusChlamydomonas reinhardtii, Dunaliela salina, Synechococcus
Sp. PCC 7002, Synechococcus Sp. PCCSp. PCC 7002, Synechococcus Sp. PCC
7942, Synechocystis7942, Synechocystis
Sp. PCC 6803, Thermosynechococcus elongatesSp. PCC 6803, Thermosynechococcus elongates
BP-1,BP-1,
Chlorobhim tepidum,Chlorobhim tepidum,
Chlorojlexus auranticus,Chlorojlexus auranticus,
Chromatiumm vinosum, Rhodospirillum rubrum,Chromatiumm vinosum, Rhodospirillum rubrum,
Rhodobacter capsulatus,Rhodobacter capsulatus,
Rhodopseudomonas palusris,Rhodopseudomonas palusris,
Clostridium ljungdahlii,Clostridium ljungdahlii,
Clostridium thermocellum,Clostridium thermocellum,
Penicillium chrysogenum,Penicillium chrysogenum,
Pichiapastoris,Pichiapastoris,
Saccharomyces cerevisiae,Saccharomyces cerevisiae,
Schizosaccharomyces pombe,Schizosaccharomyces pombe,
Pseudomonas fluorescens, ou Zymomonas mobilis.Pseudomonas fluorescens, or Zymomonas mobilis.
As Células Hospedeiras Manipuladas [109]Manipulated Host Cells [109]
Em algumas modalidades, uma sequência de polinucleotídeo (ou gene) é fornecida para a célula hospedeira através de um vetor recombinante, que inclui um promotor operacionalmente ligado à sequência de polinucleotídeo. Em certas modalidades, o promotor é um promotor regulado de maneira desenvolvida, uma organela específica, um tecido específico, um indutível, um constitutivo, específico de célula. Em algumas modalidades, o vetor recombinante inclui pelo menos uma sequência selecionada a partir de uma sequência de controle de expressão operativamente acoplada com a sequência de polinucleotídeo; um marcador de seleção acoplado operativamente à sequência de polinucleotídeo; uma sequência de marcador acoplado operativamente à sequência de polinucleotídeo; uma porção de purificação operacionalmente acoplada à sequência de polinucleotídeo; uma sequência de secreção acoplada operativamente à sequência de polinucleotídeo; e uma sequência deIn some embodiments, a polynucleotide sequence (or gene) is supplied to the host cell via a recombinant vector, which includes a promoter operably linked to the polynucleotide sequence. In certain embodiments, the promoter is a promoter developed in a developed manner, a specific organelle, a specific tissue, an inducible, a constitutive, cell-specific. In some embodiments, the recombinant vector includes at least one sequence selected from an expression control sequence operably coupled with the polynucleotide sequence; a selection marker operably coupled to the polynucleotide sequence; a marker sequence operably coupled to the polynucleotide sequence; a purification portion operably coupled to the polynucleotide sequence; a secretion sequence operably coupled to the polynucleotide sequence; and a sequence of
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88/137 direcionamento acoplada operativamente à sequência de polinucleotídeo. Os vetores de expressão aqui descritos incluem uma sequência de polinucleotídeo em uma forma adequada para a expressão da sequência de polinucleotídeo em uma célula hospedeira. Será apreciado por aqueles peritos na técnica que o projeto do vetor de expressão pode depender de fatores, tais como a escolha da célula hospedeira a ser transformada, o nível desejado de expressão de polipeptídeo, e outros similares. Os vetores de expressão aqui descritos células hospedeiras para a incluindo polipeptídeos de podem ser introduzidos nas produção de polipeptídeos, fusão, codificados pelas sequências de polinucleotídeos, tais como descritos acima {supra). Expressão de genes que codificam os polipeptídeos em procariotas, por exemplo, E. coli, é mais frequentemente realizada com vetores contendo promotores constitutivos ou induzíveis direcionando a expressão de qualquer polipeptídeo de fusão ou não fusão. Vetores de fusão adicionam um número de aminoácidos para um polipeptídeo codificado neste, geralmente, para o terminal amino ou terminal carbóxi do polipeptídeo recombinante. Tais vetores de fusão servem tipicamente um ou mais dos seguintes três propósitos, incluindo para aumentar a expressão do polipeptídeo recombinante; para aumentar a solubilidade do polipeptídeo recombinante; e para auxiliar na purificação do polipeptídeo recombinante atuando como um ligante na purificação por afinidade. Muitas vezes, em vetores de expressão de fusão, um local de clivagem proteolítica é introduzido na junção da porção de fusão e o polipeptídeo recombinante. Isto permite a separação do polipeptídeo88/137 targeting operatively coupled to the polynucleotide sequence. The expression vectors described herein include a polynucleotide sequence in a form suitable for the expression of the polynucleotide sequence in a host cell. It will be appreciated by those skilled in the art that the design of the expression vector may depend on factors such as the choice of host cell to be transformed, the desired level of polypeptide expression, and the like. The expression vectors described herein host cells for a including polypeptides can be introduced into the production of polypeptides, fusion, encoded by the polynucleotide sequences, as described above (supra). Expression of genes encoding polypeptides in prokaryotes, for example, E. coli, is most often performed with vectors containing constitutive or inducible promoters directing the expression of any fusion or non-fusion polypeptide. Fusion vectors add a number of amino acids to a polypeptide encoded therein, generally to the amino or carboxy terminal of the recombinant polypeptide. Such fusion vectors typically serve one or more of the following three purposes, including to increase expression of the recombinant polypeptide; to increase the solubility of the recombinant polypeptide; and to assist in the purification of the recombinant polypeptide by acting as a linker in affinity purification. Often, in fusion expression vectors, a proteolytic cleavage site is introduced at the junction of the fusion portion and the recombinant polypeptide. This allows for the separation of the polypeptide
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89/137 recombinante a partir da porção de fusão após a purificação do polipeptídeo de fusão. Exemplos de tais enzimas, e as suas sequências de reconhecimento cognatas, incluem Fator Xa, trombina, e enteroquinase. Vetores de expressão de fusão exemplares incluem vetor pGEX (Pharmacia Biotech, Inc., Piscataway, NJ; Smith et al. (1988) Gene 67:. 31-40), vetor pMAL (New England Biolabs, Beverly, MA), e vetor de pRITS (Pharmacia Biotech, Inc., Piscataway, N.J.), que fundem a glutationa-S-transferase (GST), proteína de ligação maltose E, ou proteína A, respectivamente, para o polipeptídeo alvo recombinante.89/137 recombinant from the fusion portion after purification of the fusion polypeptide. Examples of such enzymes, and their cognate recognition sequences, include Factor Xa, thrombin, and enterokinase. Exemplary fusion expression vectors include pGEX vector (Pharmacia Biotech, Inc., Piscataway, NJ; Smith et al. (1988) Gene 67: 31-40), pMAL vector (New England Biolabs, Beverly, MA), and vector of pRITS (Pharmacia Biotech, Inc., Piscataway, NJ), which fuse glutathione-S-transferase (GST), maltose binding protein E, or protein A, respectively, to the recombinant target polypeptide.
[110] Exemplos de vetores de expressão E. coli indutíveis e de não fusão incluem vetor pTrc (Amann et al. (1988) Gene 69: 301-315) e vetor pET 11d (Studier et al. ,[110] Examples of inducible and non-fusion E. coli expression vectors include pTrc vector (Amann et al. (1988) Gene 69: 301-315) and pET 11d vector (Studier et al.,
Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, Calif. (1990) 60-89). Expressão do gene alvo a partir do vetor pTrc baseia-se na transcrição de RNA polimerase hospedeira a partir de um promotor híbrido de fusão trp-lac. Expressão do gene alvo a partir do vetor pET 11d baseia-se na transcrição a partir de promotor de fusão T7 gen10-lac mediado por uma polimerase RNA viral co-expressa (T7 gn1). Esta polimerase viral é fornecida pelas cepas hospedeiras, tais como células BL21 (DE3) ou HMS174 (DE3) a partir de um λ profago residente abrigando um gene de T7 gn1 sob o controle transcricional do promotor lacUV 5. Os sistemas de expressão adequados para as células procarióticas e eucarióticas são bem conhecidos na técnica (ver, por exemplo, Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning:. A Laboratory Manual, segunda edição, Cold Spring HarborGene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, Calif. (1990) 60-89). Expression of the target gene from the pTrc vector is based on the transcription of host RNA polymerase from a hybrid trp-lac fusion promoter. Expression of the target gene from the pET 11d vector is based on transcription from a T7 gen10-lac fusion promoter mediated by a co-expressed viral RNA polymerase (T7 gn1). This viral polymerase is provided by host strains, such as BL21 (DE3) or HMS174 (DE3) cells, from a resident λ profago harboring a T7 gn1 gene under the transcriptional control of the lacUV 5 promoter. prokaryotic and eukaryotic cells are well known in the art (see, for example, Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, second edition, Cold Spring Harbor.
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 94/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 94/161
90/13790/137
Laboratory). Exemplos de vetores de expressão E. coli indutíveis e de não-fusão incluem vetor pTrc (Amann et al. (1988) Gene 69: 301-315) e vetor PET 11d (Studier et al. (1990) Gene Expression Technology:. Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA, pp. 60-89). Em certas modalidades, uma sequência de polinucleotídeo da divulgação está operativamente ligada a um promotor derivado de bacteriófago T5. Em uma modalidade, a célula hospedeira é uma célula de levedura. Nesta modalidade, o vetor de expressão é um vetor de expressão de levedura. Os vetores podem ser introduzidos em células procarióticas ou células eucarióticas através de uma variedade de técnicas reconhecidas na técnica para a introdução de ácido nucleico estranho (por exemplo, DNA) em uma célula hospedeira. Métodos adequados para transformação ou transfecção de células hospedeiras podem ser encontrados em, por exemplo, Sambrook et al. (supra) . Para a transformação estável de células bacterianas, sabe-se que (dependendo da técnica de vetor de expressão e transformação usada) certa fração das células tomará e replicará o vetor de expressão. De modo a identificar e selecionar estes transformantes, um gene que codifica um marcador selecionável (por exemplo, a resistência a um antibiótico) pode ser introduzido nas células hospedeiras juntamente com o gene de interesse. Os marcadores selecionáveis incluem aqueles que conferem resistência aos fármacos, tais como, mas não limitados a, ampicilina, canamicina, cloranfenicol ou tetraciclina. Os ácidos nucleicos que codificam um marcador de seleção podem ser introduzidos em uma célula hospedeira no mesmo vetor que codifica um polipeptídeo aqui descrito ou podem serLaboratory). Examples of inducible and non-fusion E. coli expression vectors include pTrc vector (Amann et al. (1988) Gene 69: 301-315) and PET 11d vector (Studier et al. (1990) Gene Expression Technology :. Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA, pp. 60-89). In certain embodiments, a polynucleotide sequence of the disclosure is operably linked to a promoter derived from T5 bacteriophage. In one embodiment, the host cell is a yeast cell. In this modality, the expression vector is a yeast expression vector. Vectors can be introduced into prokaryotic cells or eukaryotic cells through a variety of techniques recognized in the art for introducing foreign nucleic acid (for example, DNA) into a host cell. Suitable methods for transforming or transfecting host cells can be found in, for example, Sambrook et al. (supra). For the stable transformation of bacterial cells, it is known that (depending on the expression vector and transformation technique used) a certain fraction of the cells will take and replicate the expression vector. In order to identify and select these transformants, a gene that encodes a selectable marker (for example, resistance to an antibiotic) can be introduced into host cells along with the gene of interest. Selectable markers include those that confer resistance to drugs, such as, but not limited to, ampicillin, kanamycin, chloramphenicol or tetracycline. Nucleic acids encoding a selection marker can be introduced into a host cell in the same vector that encodes a polypeptide described herein or can be
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 95/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 95/161
91/137 introduzidos em um vetor separado. As células estavelmente transformadas com o ácido nucleico introduzido podem ser identificadas através do crescimento na presença de um fármaco de seleção apropriado. A célula hospedeira recombinante ou manipulada como aqui descrita (supra) é uma célula utilizada para produzir uma composição de derivado de ácido graxo tal como um aldeído graxo ou um álcool graxo. Em qualquer um dos aspectos da descrição aqui descritos, a célula hospedeira pode ser selecionada a partir de uma planta eucariótica, bactérias, algas, cianobactérias, bactérias verde-enxofre, bactéria verde-sem enxofre, bactéria roxa-enxofre, bactéria roxa-sem enxofre extremófila, levedura, fungos, organismos manipulados da mesma, ou um organismo sintético. Em algumas modalidades, célula hospedeira é dependente de luz ou carbono fixo.91/137 introduced in a separate vector. Cells stably transformed with the introduced nucleic acid can be identified by growth in the presence of an appropriate selection drug. The recombinant or engineered host cell as described herein (supra) is a cell used to produce a fatty acid derivative composition such as a fatty aldehyde or a fatty alcohol. In any of the aspects of the description described here, the host cell can be selected from a eukaryotic plant, bacteria, algae, cyanobacteria, sulfur-green bacteria, sulfur-free green bacteria, purple-sulfur bacteria, purple-sulfur-free bacteria extremophile, yeast, fungi, manipulated organisms thereof, or a synthetic organism. In some embodiments, the host cell is dependent on light or fixed carbon.
Em algumas modalidades, a célula hospedeira tem atividade autotrófica. Várias células hospedeiras podem ser usadas para produzir derivados de ácido graxo, tais como aqui descritas.In some embodiments, the host cell has autotrophic activity. Various host cells can be used to produce fatty acid derivatives, as described herein.
[111][111]
As células hospedeiras ou de microorganismos da invenção incluem cepas hospedeiras ou células hospedeiras que são geneticamente manipuladas ou modificadas para conter alterações a fim de testar à eficácia de mutações específicas sobre as atividades enzimáticas (por exemplo, células recombinantes ou microorganismos).The host or microorganism cells of the invention include host strains or host cells that are genetically engineered or modified to contain changes in order to test the effectiveness of specific mutations on enzyme activities (for example, recombinant cells or microorganisms).
Várias manipulações genéticas opcionais e alterações podem ser utilizadas alternadamente uma célula hospedeira para outra, dependendo a partir de de que vias enzimáticas nativas estão presentes na célula hospedeira original. Em uma modalidade, uma cepa hospedeira pode serSeveral optional genetic manipulations and changes can be used alternately from one host cell to another, depending on which native enzyme pathways are present in the original host cell. In one embodiment, a host strain can be
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 96/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 96/161
92/137 usada para testar a expressão de um polipeptídeo de AAR em combinação com outros polipeptídeos biossintéticos (por exemplo, enzimas). Uma cepa hospedeira pode englobar uma série de alterações genéticas a fim de testar variáveis específicas, incluindo, mas não se limitando às condições de cultura, incluindo componentes de fermentação, fonte de carbono (por exemplo, matérias-primas), temperatura, pressão reduzida, condições de contaminação da cultura, e os níveis de oxigênio.92/137 used to test the expression of an AAR polypeptide in combination with other biosynthetic polypeptides (for example, enzymes). A host strain can encompass a series of genetic changes in order to test specific variables, including, but not limited to, culture conditions, including fermentation components, carbon source (eg raw materials), temperature, reduced pressure, contamination conditions of the crop, and oxygen levels.
[112] desidrogenase[112] dehydrogenase
Em uma modalidade, uma cepa hospedeira engloba uma deleção opcional fadE e fhuA. Acil-CoA (fadE) é uma enzima que é importante para a metabolização de ácidos graxos.In one embodiment, a host strain includes an optional fadE and fhuA deletion. Acyl-CoA (fadE) is an enzyme that is important for the metabolism of fatty acids.
Ela catalisa a segunda etapa na utilização de ácidos graxos (beta-oxidação), que é o processo de quebrar cadeias longas de ácidos graxos (acil-CoAs) em moléculas de acetil-CoA. Mais especificamente, a segunda etapa do ciclo de β-oxidação de degradação do ácido graxo em bactérias é a oxidação de acil-CoA para 2-enoil-CoA, a qual é catalisada por. Quando a E. coli não tem FadE, ela não pode crescer em ácidos graxos como fonte de carbono, mas pode crescer em acetato. A incapacidade para utilizar ácidos graxos de qualquer comprimento de cadeia é consistente com o fenótipo relatado de cepas FadE, ou seja, cepas mutantes FadE onde a função FadE é interrompida. O gene fadE pode ser opcionalmente neutralizado ou atenuado para assegurar que as acil-CoAs, que podem ser uma via de intermediários em um derivado de ácido graxo, podem acumular na célula de tal modo que toda as acil-CoAs podem ser eficientemente convertidas em derivados de ácido graxo. No entanto, atenuação de fadE éIt catalyzes the second step in the use of fatty acids (beta-oxidation), which is the process of breaking down long chains of fatty acids (acyl-CoAs) into acetyl-CoA molecules. More specifically, the second stage of the fatty acid degradation β-oxidation cycle in bacteria is the oxidation of acyl-CoA to 2-enoyl-CoA, which is catalyzed by. When E. coli does not have FadE, it cannot grow on fatty acids as a carbon source, but it can grow on acetate. The inability to use fatty acids of any chain length is consistent with the reported phenotype of FadE strains, that is, mutant FadE strains where the FadE function is disrupted. The fadE gene can be optionally neutralized or attenuated to ensure that acyl-CoAs, which can be an intermediate pathway in a fatty acid derivative, can accumulate in the cell in such a way that all acyl-CoAs can be efficiently converted into derivatives of fatty acid. However, fadE attenuation is
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 97/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 97/161
93/137 opcional quando o açúcar é utilizado como fonte de carbono, desde que a expressão de condição de FadE seja provavelmente reprimida e FadE, portanto, pode estar presente em pequenas quantidades e não seja capaz de competir eficientemente com éster sintase ou outras enzimas para substratos acil-CoA. FadE é reprimida devido à repressão catabólica. E. coli e muitos outros micróbios preferem consumir açúcar a ácidos graxos, por isso, quando ambas as fontes são disponíveis, açúcar é consumida primeira por reprimir a fad regulon (ver D. Clark, J Bacteriol. (1981) 148 (2):521-6)). Além disso, a ausência de açúcares e a presença de ácidos graxos induz a expressão FadE. Intermediários de Acil-CoA poderiam ser perdidos para a via beta oxidação uma vez que as proteínas expressas pela fad regulon (incluindo FADE) são regulada ascendentemente e irão competir eficientemente por acil-CoAs. Assim, pode ser vantajoso ter o gene fadE neutralizado ou atenuado. Como a maioria das fontes de carbono são baseadas principalmente em açúcar, é opcional atenuar FadE. Os códigos do gene fhuA para a proteína TonA, que é um transportadora acoplada a energia e o receptor na membrana externa de E. coli (V. Braun (2009) J Bacteriol. 191(11): 3431-3436). A sua eliminação é opcional. A deleção fhuA permite que a célula se torne mais resistente ao ataque de fagos que pode ser benéfico em certas condições de fermentação. Assim, pode ser desejável deletar fhuA em uma célula hospedeira que é provavelmente sujeita à contaminação potencial durante a operações de fermentação.93/137 optional when sugar is used as a carbon source, as long as the condition expression of FadE is likely to be suppressed and FadE, therefore, may be present in small amounts and not be able to compete efficiently with ester synthase or other enzymes for acyl-CoA substrates. FadE is repressed due to catabolic repression. E. coli and many other microbes prefer to consume sugar over fatty acids, so when both sources are available, sugar is consumed first by suppressing the fad regulon (see D. Clark, J Bacteriol. (1981) 148 (2): 521-6)). In addition, the absence of sugars and the presence of fatty acids induces the expression FadE. Acyl-CoA intermediates could be lost to the beta oxidation pathway since the proteins expressed by the fad regulon (including FADE) are upwardly regulated and will compete efficiently for acyl-CoAs. Thus, it may be advantageous to have the fadE gene neutralized or attenuated. Since most carbon sources are based mainly on sugar, it is optional to mitigate FadE. The fhuA gene codes for the TonA protein, which is an energy-coupled carrier and receptor on the outer membrane of E. coli (V. Braun (2009) J Bacteriol. 191 (11): 3431-3436). Its elimination is optional. The fhuA deletion allows the cell to become more resistant to phage attack which can be beneficial in certain fermentation conditions. Thus, it may be desirable to delete fhuA in a host cell that is likely to be subject to potential contamination during fermentation operations.
[113] Em outra modalidade, a cepa hospedeira (supra) também engloba superexpressão opcional de uma ou[113] In another embodiment, the host strain (supra) also includes optional overexpression of one or more
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 98/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 98/161
94/137 mais dos seguintes genes incluindo fadR, fabA, fabD, fabG,94/137 more of the following genes including fadR, fabA, fabD, fabG,
acetobutylicum (NP_350156). A sobre-expressão de um ou mais destes genes, que codificam para as enzimas e reguladores na biossíntese de ácidos graxos, pode servir para aumentar o título de compostos derivados de ácidos graxos incluindo aldeídos graxos e álcoois graxos em diferentes condições de cultura.acetobutylicum (NP_350156). Overexpression of one or more of these genes, which code for enzymes and regulators in fatty acid biosynthesis, can serve to increase the titer of fatty acid-derived compounds including fatty aldehydes and fatty alcohols under different culture conditions.
[114] Em outra modalidade, as cepas de E. coli são usadas como células hospedeiras para a produção de derivados de ácidos graxos, tais como graxos aldeídos e/ou álcoois graxos. Do mesmo modo, estas células hospedeiras fornecem superexpressão opcional de um ou mais genes da biossíntese (ou seja, genes que codificam para as enzimas e reguladores de biossíntese de ácidos graxos) que podem aumentar ou intensificar ainda o título de compostos derivados de ácidos graxos, tais como os derivados de ácidos graxos (por exemplo, álcoois graxos, aldeídos graxos, etc.) sob várias condições de cultura incluindo, mas não se limitando a, fadR, fabA, fabD, fabG, fabH, fabV e/ou fabF. Exemplos de alterações genéticas incluem fadR a[114] In another embodiment, E. coli strains are used as host cells for the production of fatty acid derivatives, such as fatty aldehydes and / or fatty alcohols. Likewise, these host cells provide optional overexpression of one or more biosynthesis genes (i.e. genes encoding fatty acid biosynthesis enzymes and regulators) that can further increase or enhance the titer of fatty acid-derived compounds, such as derivatives of fatty acids (e.g., fatty alcohols, fatty aldehydes, etc.) under various culture conditions including, but not limited to, fadR, fabA, fabD, fabG, fabH, fabV and / or fabF. Examples of genetic changes include fadR a
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 99/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 99/161
95/137 typhimurium (NP_460165) , fabH a partir de Salmonella typhimurium (NP_460163), fabV a partir de Vibrio cholera (YP_001217283), e fabF a partir de Clostridium acetobutylicum (NP_350156). Em algumas modalidades, os operons sintéticos que carregam estes genes biossintéticos podem ser manipulados e expressos em células de modo a testar superexpressão de aldeído graxo e/ou álcool graxo sob várias condições de cultura e/ou aumentar ainda produção de aldeído graxo e/ou álcool graxo. Tais operons sintéticos contêm um ou mais genes biossintéticos. O operon ifab138, por exemplo, é um operon manipulado que contém genes da biossíntese de ácidos graxos opcionais, incluindo fabV a partir de Vibrio cholera, fabH a partir de Salmonella typhimurium, fabD a partir de S. typhimurium, fabG a partir de S. typhimurium, fabA a partir de S. typhimurium e/ou fabF a partir de Clostridium acetobutylicum que pode ser utilizado para facilitar a sobre-expressão de derivados de ácidos graxos, a fim de testar as condições de culturas específicas. Uma vantagem de tais operons sintéticos é que a taxa de produção dos derivados de ácido graxo pode ser aumentada ou melhorada.95/137 typhimurium (NP_460165), fabH from Salmonella typhimurium (NP_460163), fabV from Vibrio cholera (YP_001217283), and fabF from Clostridium acetobutylicum (NP_350156). In some embodiments, the synthetic operons that carry these biosynthetic genes can be manipulated and expressed in cells in order to test for overexpression of fatty aldehyde and / or fatty alcohol under various culture conditions and / or to further increase production of fatty aldehyde and / or alcohol fatty. Such synthetic operons contain one or more biosynthetic genes. The ifab138 operon, for example, is a manipulated operon that contains optional fatty acid biosynthesis genes, including fabV from Vibrio cholera, fabH from Salmonella typhimurium, fabD from S. typhimurium, fabG from S. typhimurium, fabA from S. typhimurium and / or fabF from Clostridium acetobutylicum which can be used to facilitate the overexpression of fatty acid derivatives in order to test specific crop conditions. An advantage of such synthetic operons is that the rate of production of the fatty acid derivatives can be increased or improved.
[115] Em algumas modalidades, as células hospedeiras ou de micro-organismos que são utilizadas para expressar ACP e as enzimas biossintéticas (por exemplo, TE, ES, CAR, AAR, ADC, etc. ) irão ainda expressar genes que englobam certas atividades enzimáticas que podem aumentar a produção de um ou mais derivado(s) particulares de ácido graxo, tais como álcoois graxos, aldeídos graxos, ésteres graxos, aminas fraxas, derivados de ácidos graxos bifuncionais, diácidos e outros semelhantes. Em uma[115] In some embodiments, host cells or microorganisms that are used to express ACP and biosynthetic enzymes (eg TE, ES, CAR, AAR, ADC, etc.) will still express genes that encompass certain activities enzymes that can increase the production of one or more particular fatty acid derivatives (s), such as fatty alcohols, fatty aldehydes, fatty esters, weak amines, derivatives of bifunctional fatty acids, diacids and the like. In a
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 100/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 100/161
96/137 modalidade, a célula hospedeira tem atividade tioesterase (E.C. 3.1.2.* ou E.C. 3.1.2.14 ou E.C. 3.1.1.5) para a produção de ácidos graxos que pode ser aumentada por sobreexpressar o gene. Em outra modalidade, a célula hospedeira tem atividade da sintase do éster (E.C. 2.3.1.75) para a produção de ésteres graxos. Em outra modalidade, a célula hospedeira tem atividade acil-ACP redutase (AAR) (E.C. 1.2.1.80) e/ou atividade álcool-desidrogenase (E.C. 1.1.1.1.) e/ou atividade de álcool graxo de acil-CoA redutase (FAR) (E.C. 1.1.1.*) e/ou atividade de ácido carboxílico redutase (RCA) (E.C. 1.2.99.6) para a produção de álcoois graxos. Em outra modalidade, a célula hospedeira tem atividade acil-ACP redutase (AAR) (E.C. 1.2.1.80) para a produção de aldeídos graxos. Em outra modalidade, a célula hospedeira tem atividade acil-ACP redutase (AAR) (E.C. 1.2.1.80) e atividade de descarbonilase (ADC) para a produção de alcanos e alcenos. Em outra modalidade, a célula hospedeira tem a atividade acil-CoA redutase (E.C. 1.2.1.50), atividade acil-CoA-sintase (FadD) (E.C. 2.3.1.86), e atividade tioesterase (E.C. 3.1.2.* ou E.C. 3.1.2.14 ou E.C. 3.1.1.5) para a produção de álcoois graxos. Em outra modalidade, a célula hospedeira tem atividade da sintase do éster (E.C. 2.3.1.75), atividade acil-CoA sintetase (FadD) (E.C. 2.3.1.86), e atividade tioesterase (E.C. 3.1.2.* ou E.C. 3.1.2.14 ou E.C. 3.1.1.5) para a produção de ésteres de ácidos graxos. Em outra modalidade, a célula hospedeira tem atividade OleA para a produção de cetonas. Em outra modalidade, a célula hospedeira tem atividade OleBCD para a produção de olefinas internas. Em outra modalidade, a célula hospedeira tem96/137 modality, the host cell has thioesterase activity (E.C. 3.1.2. * Or E.C. 3.1.2.14 or E.C. 3.1.1.5) for the production of fatty acids that can be increased by overexpressing the gene. In another embodiment, the host cell has ester synthase activity (E.C. 2.3.1.75) for the production of fatty esters. In another embodiment, the host cell has acyl-ACP reductase (AAR) activity (EC 1.2.1.80) and / or alcohol-dehydrogenase activity (EC 1.1.1.1.) And / or acyl-CoA reductase fatty alcohol (FAR) activity ) (EC 1.1.1. *) And / or carboxylic acid reductase (RCA) activity (EC 1.2.99.6) for the production of fatty alcohols. In another embodiment, the host cell has acyl-ACP reductase (AAR) activity (E.C. 1.2.1.80) for the production of fatty aldehydes. In another embodiment, the host cell has acyl-ACP reductase (AAR) activity (E.C. 1.2.1.80) and decarbonylase (ADC) activity for the production of alkanes and alkenes. In another embodiment, the host cell has acyl-CoA reductase activity (EC 1.2.1.50), acyl-CoA synthase (FadD) activity (EC 2.3.1.86), and thioesterase activity (EC 3.1.2. * Or EC 3.1 .2.14 or EC 3.1.1.5) for the production of fatty alcohols. In another embodiment, the host cell has ester synthase activity (EC 2.3.1.75), acyl-CoA synthase (FadD) activity (EC 2.3.1.86), and thioesterase activity (EC 3.1.2. * Or EC 3.1.2.14 or EC 3.1.1.5) for the production of fatty acid esters. In another modality, the host cell has OleA activity for the production of ketones. In another modality, the host cell has OleBCD activity for the production of internal olefins. In another embodiment, the host cell has
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 101/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 101/161
97/137 atividade acil-ACP redutase (AAR) (E.C. 1.2.1.80) e atividade álcool desidrogenase (E.C. 1.1.1.1.) para a produção de álcoois graxos. Em outra modalidade, a célula hospedeira tem atividade tioesterase (E.C. 3.1.2.* ou E.C.97/137 acyl-ACP reductase (AAR) activity (E.C. 1.2.1.80) and alcohol dehydrogenase activity (E.C. 1.1.1.1.) For the production of fatty alcohols. In another embodiment, the host cell has thioesterase activity (E.C. 3.1.2. * Or E.C.
3.1.2.14 ou E.C. 3.1.1.5) e atividade de descarboxilase de preparação de olefinas terminais. A expressão das atividades enzimáticas em micro-organismos e células microbianas é ensinada pelas Patentes Americanas US Números3.1.2.14 or E.C. 3.1.1.5) and decarboxylase activity for the preparation of terminal olefins. The expression of enzymatic activities in microorganisms and microbial cells is taught by US Patent Numbers
8,097,439;8,097,439;
8,110,093; 8,110,670;8,110,093; 8,110,670;
8,183,028;8,183,028;
8,268,599;8,268,599;
8,283,143; 8,232,924; 8,372,610; e 8,530,221, que são aqui incorporadas por referência.8,283,143; 8,232,924; 8,372,610; and 8,530,221, which are incorporated herein by reference.
Em outras modalidades, as células hospedeiras ou de micro-organismos que são utilizados para expressar ACP e outras enzimas biossintéticas irão incluir algumas atividades de enzimas nativas que são reguladas ascendentemente ou sobreexpressas a fim de produzir um ou mais derivados particulares de ácido graxo (s), tais como aldeídos graxos e/ou álcoois graxos. Em uma modalidade, a célula hospedeira tem uma atividade tioesterase nativa (E.C. 3.1.2.* ou E.C. 3.1. 2.14 ou E.C. 3.1.1.5) para a produção de ácidos graxos que pode ser aumentada por sobre-expressar o gene da tioesterase.In other embodiments, host cells or microorganisms that are used to express ACP and other biosynthetic enzymes will include some activities of native enzymes that are up-regulated or over-expressed in order to produce one or more particular fatty acid derivatives (s) , such as fatty aldehydes and / or fatty alcohols. In one embodiment, the host cell has a native thioesterase activity (E.C. 3.1.2. * Or E.C. 3.1. 2.14 or E.C. 3.1.1.5) for the production of fatty acids that can be increased by overexpressing the thioesterase gene.
[116] A presente invenção inclui cepas hospedeiras ou micro-organismos que expressam os genes que codificam para AAR e outras enzimas biossintéticas (supra) . As células hospedeiras recombinantes produzem derivados de ácidos graxos, tais como aldeídos graxos e álcoois graxos e composições e suas misturas. Os derivados de ácidos graxos são tipicamente recuperados a partir do meio de cultura e/ou são isolados a partir das células hospedeiras. Em uma[116] The present invention includes host strains or microorganisms that express the genes encoding AAR and other biosynthetic enzymes (supra). Recombinant host cells produce derivatives of fatty acids, such as fatty aldehydes and fatty alcohols and compositions and mixtures thereof. Fatty acid derivatives are typically recovered from the culture medium and / or are isolated from the host cells. In a
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 102/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 102/161
98/137 modalidade, os derivados de ácidos graxos, tais como aldeídos graxos e álcoois graxos são recuperados a partir do meio de cultura (extracelular). Em outra modalidade, os derivados de ácidos graxos, tais como aldeídos graxos e álcoois graxos são isolados a partir das células hospedeiras (intracelulares). Em outra modalidade, os derivados de ácidos graxos, tais como aldeídos graxos e álcoois graxos são recuperados a partir do meio de cultura e isolados a partir das células hospedeiras. A composição de ácidos graxos derivados produzida por uma célula hospedeira pode ser analisada utilizando métodos conhecidos na técnica, por exemplo, GC-FID, a fim de determinar a distribuição de determinados derivados de ácidos graxos, bem como comprimentos de cadeia e grau de saturação dos componentes da composição de derivado de ácido graxo tal como um aldeído graxo e composições de álcool graxo.98/137 modality, the derivatives of fatty acids, such as fatty aldehydes and fatty alcohols are recovered from the culture medium (extracellular). In another embodiment, derivatives of fatty acids, such as fatty aldehydes and fatty alcohols are isolated from host cells (intracellular). In another embodiment, derivatives of fatty acids, such as fatty aldehydes and fatty alcohols are recovered from the culture medium and isolated from the host cells. The composition of derived fatty acids produced by a host cell can be analyzed using methods known in the art, for example, GC-FID, in order to determine the distribution of certain fatty acid derivatives, as well as chain lengths and degree of saturation of the components of the fatty acid derivative composition such as a fatty aldehyde and fatty alcohol compositions.
[117] Os exemplos de células hospedeiras que funcionam como micro-organismos (por exemplo, células microbianas), incluem, mas não estão limitados a células a partir do gênero Escherichia, Bacillus, Lactobacillus,[117] Examples of host cells that function as microorganisms (for example, microbial cells), include, but are not limited to cells from the genus Escherichia, Bacillus, Lactobacillus,
Zymomonas, Rhodococcus, Pseudomonas, Aspergillus,Zymomonas, Rhodococcus, Pseudomonas, Aspergillus,
Trichoderma, Neurospora, Fusarium, Humicola, Rhizomucor,Trichoderma, Neurospora, Fusarium, Humicola, Rhizomucor,
Kluyveromyces, Pichia, Mucor, Myceliophtora, Penicillium,Kluyveromyces, Pichia, Mucor, Myceliophtora, Penicillium,
Phanerochaete,Phanerochaete,
Pleurotus,Pleurotus,
Trametes,Trametes,
Chrysosporium,Chrysosporium,
Saccharomyces,Saccharomyces,
Stenotrophamonas,Stenotrophamonas,
Schizosaccharomyces,Schizosaccharomyces,
Yarrowia, ou Streptomyces. Em algumas modalidades, a célula hospedeira é uma célula bacteriana Gram-positiva. Em outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula bacterianaYarrowia, or Streptomyces. In some embodiments, the host cell is a Gram-positive bacterial cell. In other embodiments, the host cell is a bacterial cell
Gram-negativa. Em algumas modalidades, a célula hospedeira é uma célula de E. coli. Em algumas modalidades, a célulaGram-negative. In some embodiments, the host cell is an E. coli cell. In some embodiments, the cell
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 103/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 103/161
99/137 hospedeira é uma célula E. coli B, uma célula de E. coli C, e uma célula de E. coli K, ou uma célula de E. coli W. Em outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Bacillus lentus, uma célula de Bacillus brevis, uma célula de Bacillus stearothermophilus, uma célula de Bacillus lichenoformis, uma célula de Bacillus alkalophilus, uma célula de Bacillus coagulans, uma célula de Bacillus circulans, uma célula de Bacillus pumilis, uma célula de Bacillus thuringiensis, uma célula de Bacillus clausii, uma célula de Bacillus megaterium, uma célula de Bacillus subtilis, ou uma célula Bacillus amyloliquefaciens. Em ainda outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Trichoderma koningii, uma célula de Trichoderma viride, uma célula de Trichoderma reesei, uma célula de Trichoderma longibrachiatum, uma célula Aspergillus awamori, uma célula de Aspergillus fumigatus, uma célula Aspergillus foetidus, uma célula de Aspergillus nidulans, uma célula Aspergillus niger, uma célula de Aspergillus oryzae, uma célula de Humicola insolens, uma célula de Humicola lanuginose, uma célula de Rhodococcus opacus, uma célula de Rhizomucor miehei, ou uma célula de Mucor michei. Em ainda outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Streptomyces lividans ou uma célula Streptomyces murinus. Em ainda outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Actinomycetes. Em algumas modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Saccharomyces cerevisiae. Em outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula eucariótica de uma planta, algas, cianobactérias, bactéria verde-enxofre, bactéria verde- sem enxofre, bactéria roxaenxofre, bactéria roxa-sem enxofre, extremófila, levedura,99/137 host is an E. coli B cell, an E. coli C cell, and an E. coli K cell, or an E. coli W cell. In other embodiments, the host cell is a Bacillus cell lentus, a Bacillus brevis cell, a Bacillus stearothermophilus cell, a Bacillus lichenoformis cell, a Bacillus alkalophilus cell, a Bacillus coagulans cell, a Bacillus circulans cell, a Bacillus pumilis cell, a Bacillus thuringiensis cell, a Bacillus clausii cell, a Bacillus megaterium cell, a Bacillus subtilis cell, or a Bacillus amyloliquefaciens cell. In yet other embodiments, the host cell is a Trichoderma koningii cell, a Trichoderma viride cell, a Trichoderma reesei cell, a Trichoderma longibrachiatum cell, an Aspergillus awamori cell, an Aspergillus fumigatus cell, an Aspergillus foetidus cell, Aspergillus nidulans cell, Aspergillus niger cell, Aspergillus oryzae cell, Humicola insolens cell, Humicola lanuginose cell, Rhodococcus opacus cell, Rhizomucor miehei cell, or Mucor michei cell. In still other embodiments, the host cell is a Streptomyces lividans cell or a Streptomyces murinus cell. In still other embodiments, the host cell is an Actinomycetes cell. In some embodiments, the host cell is a Saccharomyces cerevisiae cell. In other embodiments, the host cell is a eukaryotic cell from a plant, algae, cyanobacteria, sulfur-green bacteria, sulfur-free bacteria, sulfur-purple bacteria, sulfur-free purple bacteria, extremophile, yeast,
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 104/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 104/161
100/137 fungo, um organismo manipulado da mesma, ou um organismo sintético.100/137 fungus, a manipulated organism of the same, or a synthetic organism.
Em algumas modalidades, a célula hospedeira é dependente da luz ou carbono fixo.In some embodiments, the host cell is dependent on light or fixed carbon.
Em algumas modalidades, a célula hospedeira tem atividade autotrófica.In some embodiments, the host cell has autotrophic activity.
Em algumas modalidades, célula hospedeira tem atividade fotoautotrófica, tais como na presença de luz.In some modalities, the host cell has photoautotrophic activity, such as in the presence of light.
Em algumas modalidades, a célula hospedeira é heterotrófica ou mixotrófica na ausência de luz.In some embodiments, the host cell is heterotrophic or myxotrophic in the absence of light.
Em certas modalidades, a célula hospedeira é uma célula deIn certain embodiments, the host cell is a cell of
Arabidopsis thaliana,Arabidopsis thaliana,
Panicum virgatum, Miscanthus giganteus, Zea mays,Panicum virgatum, Miscanthus giganteus, Zea mays,
Botryococcuse braunii,Botryococcuse braunii,
Chlamydomonas reinhardtii, Dunaliela salina, SynechococcusChlamydomonas reinhardtii, Dunaliela salina, Synechococcus
Sp. PCC 7002, Synechococcus Sp. PCCSp. PCC 7002, Synechococcus Sp. PCC
7942, Synechocystis7942, Synechocystis
Sp. PCC 6803, Thermosynechococcus elongatesSp. PCC 6803, Thermosynechococcus elongates
BP-1,BP-1,
Chlorobium tepidum,Chlorobium tepidum,
Chlorojlexus auranticus,Chlorojlexus auranticus,
Chromatiumm vinosum, Rhodospirillum rubrum,Chromatiumm vinosum, Rhodospirillum rubrum,
Rhodobacter capsulatus,Rhodobacter capsulatus,
Rhodopseudomonas palusris,Rhodopseudomonas palusris,
Clostridium ljungdahlii,Clostridium ljungdahlii,
Clostridium thermocellum,Clostridium thermocellum,
Penicillium chysogenum, Pichia pastoris,Penicillium chysogenum, Pichia pastoris,
Saccharomyces cerevisiae,Saccharomyces cerevisiae,
Schizosaccharomyces pombe,Schizosaccharomyces pombe,
Pseudomonas fluorescens, ou Zymomonas mobilis.Pseudomonas fluorescens, or Zymomonas mobilis.
Em uma modalidade particular, célula microbiana é partir de uma cianobactéria, incluindo, mas não se limitando a,In a particular embodiment, a microbial cell is based on a cyanobacterium, including, but not limited to,
Prochlorococcus,Prochlorococcus,
Synechococcus, Synechocystis, Cyanothece, e Nostoc punctiforme. Em outra modalidade, a célula microbiana é a partir de uma espécie de cianobactérias específicas incluindo, mas não se limitando a, Synechococcus elongatus PCC7942, Synechocystis sp. PCC6803, e Synechococcus sp. PCC7001.Synechococcus, Synechocystis, Cyanothece, and Nostoc spot. In another embodiment, the microbial cell is from a specific species of cyanobacteria including, but not limited to, Synechococcus elongatus PCC7942, Synechocystis sp. PCC6803, and Synechococcus sp. PCC7001.
Cultura de células hospedeiras recombinantes e Fermentação [118] Tal como aqui utilizado, o termo fermentaçãoRecombinant host cell culture and Fermentation [118] As used herein, the term fermentation
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 105/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 105/161
101/137 amplamente refere-se à conversão de materiais orgânicos em substâncias alvo pelas células hospedeiras, por exemplo, a conversão de uma fonte de carbono pelas células hospedeiras recombinantes em ácidos graxos ou seus derivados, por propagação de uma cultura das células hospedeiras recombinantes em um meio que compreende a fonte de carbono.101/137 broadly refers to the conversion of organic materials into target substances by host cells, for example, the conversion of a carbon source by recombinant host cells to fatty acids or their derivatives, by propagating a culture of the recombinant host cells in a medium that comprises the carbon source.
As condições permissivas para a produção referem a quaisquer condições que permitem uma célula hospedeira produzir um produto desejado, tal como um aldeído graxo ou um álcool graxo. Do mesmo modo, a condição ou condições em que a sequência polinucleotídica de um vetor é expressa significa quaisquer condições que permitem uma célula hospedeira sintetizar um polipeptídeo.Permissive conditions for production refer to any conditions that allow a host cell to produce a desired product, such as a fatty aldehyde or a fatty alcohol. Likewise, the condition or conditions under which the polynucleotide sequence of a vector is expressed means any conditions that allow a host cell to synthesize a polypeptide.
As condições adequadas incluem, por exemplo, as condições de fermentação.Suitable conditions include, for example, fermentation conditions.
Condições de fermentação podem incluir muitos parâmetros, incluindo, mas não limitado às faixas de temperatura, níveis de aeração, as taxas de alimentação e composição do meio.Fermentation conditions can include many parameters, including, but not limited to, temperature ranges, aeration levels, feed rates and medium composition.
Cada uma destas condições, individualmente e em combinação, permite a célula hospedeira crescer. A fermentação pode ser aeróbica, anaeróbica, ou suas variações (como microaeróbica).Each of these conditions, individually and in combination, allows the host cell to grow. Fermentation can be aerobic, anaerobic, or variations (such as microaerobic).
Exemplos de meios de cultura incluem caldos ou géis.Examples of culture media include broths or gels.
Geralmente, o metabolizada meio inclui uma fonte de carbono que pode ser por uma célula hospedeira diretamente. Além disso, as enzimas podem ser usadas em um meio para facilitar a mobilização (por exemplo, a despolimerização da celulose ou do amido em açúcares fermentáveis) e subsequente metabolismo da fonte de carbono.Generally, the metabolized medium includes a carbon source that can be directly by a host cell. In addition, enzymes can be used in a medium to facilitate mobilization (for example, depolymerization of cellulose or starch into fermentable sugars) and subsequent metabolism of the carbon source.
[119] Para a produção em pequena escala, as células hospedeiras manipuladas podem ser cultivadas em[119] For small-scale production, engineered host cells can be grown in
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 106/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 106/161
102/137 bateladas de, por exemplo, cerca de 100 pL, 200 pL, 300 pL, 400 pL, 500 pL, 1 mL, 5 mL, 10 mL, 15 mL, 25 ml, 50 mL, 75 mL, 100 mL, 500 mL, 1 L, 2 L, 5 L ou 10 L; fermentados; e induzidas para expressar uma sequência de polinucleotídeo desejada, tal como uma sequência polinucleotídica que codifica um polipeptídeo ACP e/ou biossintético. Para produção em larga escala, as células hospedeiras manipuladas podem ser cultivadas em lotes de cerca de 10 L, 100 L, 1000 L, 10000 L, 100000 L, e 1000000 L ou maior; fermentadas; e induzidas para expressar uma sequência desejada de polinucleotídeo. Alternativamente, fermentação em grande escala de batelada alimentada (descontínua com alimentação) pode ser realizada. As composições descritas de derivados de ácidos graxos aqui se encontram no ambiente extracelular da cultura de células hospedeiras recombinantes, e podem ser facilmente isoladas a partir do meio de cultura. Um derivado de ácido graxo, tal como um aldeído graxo ou álcool graxo pode ser secretado pela célula hospedeira recombinante, transportado para o ambiente extracelular ou passivamente transferido para o ambiente extracelular da cultura de células hospedeiras recombinantes. O derivado de ácido graxo é isolado a partir de uma cultura de células hospedeiras recombinantes, utilizando métodos de rotina conhecidas na técnica.102/137 batches of, for example, about 100 pL, 200 pL, 300 pL, 400 pL, 500 pL, 1 ml, 5 ml, 10 ml, 15 ml, 25 ml, 50 ml, 75 ml, 100 ml, 500 mL, 1 L, 2 L, 5 L or 10 L; fermented; and induced to express a desired polynucleotide sequence, such as a polynucleotide sequence that encodes an ACP and / or biosynthetic polypeptide. For large-scale production, engineered host cells can be grown in batches of about 10 L, 100 L, 1000 L, 10000 L, 100000 L, and 1000000 L or greater; fermented; and induced to express a desired polynucleotide sequence. Alternatively, large-scale fermentation of fed batches (batch-fed) can be carried out. The described fatty acid derivative compositions herein are found in the extracellular environment of recombinant host cell culture, and can be easily isolated from the culture medium. A fatty acid derivative, such as a fatty aldehyde or fatty alcohol, can be secreted by the recombinant host cell, transported to the extracellular environment or passively transferred to the extracellular environment of the recombinant host cell culture. The fatty acid derivative is isolated from a culture of recombinant host cells, using routine methods known in the art.
Produtos derivados de células hospedeiras recombinantes [120] Como aqui utilizado, a fração de carbono modem ou fM tem o mesmo significado como definido pelos Materiais de Referência Padrão do National Institute od Standards and Technology -Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) (SRMs4990B e 4990C, conhecidos comoProducts derived from recombinant host cells [120] As used herein, the modem carbon fraction or fM has the same meaning as defined by the National Institute of Standards and Technology (NIST) Standard Reference Materials (SRMs4990B and 4990C, known as
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 107/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 107/161
103/137 normas de ácidos oxálicos HOxI e HOxII, respectivamente. A definição fundamental refere-se a 0,95 vezes a razão de 14C/12C de isótopos HOxI (com referência a AD 1950) . Isto é aproximadamente equivalente à madeira da revolução préindustrial com correção de decadência. Para a biosfera viva atual (material vegetal), fM é de aproximadamente 1,1. Bioprodutos (por exemplo, os derivados de ácido graxo incluindo aldeídos graxos e/ou álcoois graxos produzidos em conformidade com a presente divulgação) incluem compostos orgânicos biologicamente produzidos. Em particular, os derivados de ácidos graxos produzidos, utilizando a via de biossíntese de ácidos graxos aqui, não foram produzidos a partir de fontes renováveis e, como tal, são novas composições de matéria. Estes novos bioprodutos podem ser distinguido a partir de compostos orgânicos derivados de carbono da petroquímica com base nas impressões digitais de carbono-isotópico duplo ou datando 14C. Além disso, a fonte específica de carbono de biofonte (por exemplo, glicose vs. glicerol) pode ser determinada por impressões digitais de carbono-isotópico duplo (ver, por exemplo, Patente Americana U.S. No. 7,169,588). A capacidade de distinguir bioprodutos a partir de compostos orgânicos à base de petróleo é benéfica no rastreamento desses materiais no comércio. Por exemplo, os compostos ou produtos químicos orgânicos incluindo tanto perfis de base biológica quanto perfis de isótopos de carbono à base de petróleo podem ser distinguidos a partir de compostos orgânicos e produtos químicos preparados apenas de materiais à base de petróleo. Assim, os bioprodutos aqui podem ser seguidos ou rastreados no comércio com base no seu perfil de isótopo único de103/137 oxalic acid standards HOxI and HOxII, respectively. The fundamental definition refers to 0.95 times the 14 C / 12 C ratio of HOxI isotopes (with reference to AD 1950). This is roughly equivalent to the wood of the pre-industrial revolution with decay correction. For the current living biosphere (plant material), fM is approximately 1.1. Bioproducts (for example, fatty acid derivatives including fatty aldehydes and / or fatty alcohols produced in accordance with the present disclosure) include biologically produced organic compounds. In particular, the fatty acid derivatives produced, using the fatty acid biosynthesis pathway here, were not produced from renewable sources and, as such, are new compositions of matter. These new bioproducts can be distinguished from carbon-derived organic compounds from the petrochemicals based on double carbon-isotopic fingerprints or dating from 14 C. In addition, the specific source of bio-carbon carbon (eg glucose vs. glycerol) can be determined by double carbon-isotopic fingerprints (see, for example, US Patent No. 7,169,588). The ability to distinguish bioproducts from petroleum-based organic compounds is beneficial in tracking these materials in commerce. For example, organic compounds or chemicals including both bio-based profiles and petroleum-based carbon isotope profiles can be distinguished from organic compounds and chemicals prepared only from petroleum-based materials. Thus, the bioproducts here can be tracked or tracked commercially based on their unique isotope profile of
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 108/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 108/161
104/137 carbono. Bioprodutos podem ser distinguidos a partir de compostos orgânicos à base de petróleo através da comparação da razão de isótopos de carbono estável (13C/12C) em cada amostra. A razão 13C/12C em um dado bioproduto é uma consequência da razão 13C/12C no dióxido de carbono atmosférico no momento do dióxido de carbono ser fixo. Também reflete a via metabólica precisa. As variações regionais também ocorrem. Petróleo, plantas C3 (folha larga), as plantas C4 (as gramas) e carbonatos marinhos, todos mostram diferenças significativas em 13C/12C e os valores ô13C correspondentes. Além disso, a matéria de lípidios de plantas C3 e C4 analisam de forma diferente dos materiais derivados a partir dos componentes de carboidratos das mesmas plantas como uma consequência da via metabólica. Dentro da precisão de medição, 13C mostra grandes variações devidas aos efeitos de fracionamento isotópicos, o mais importante dos quais para bioprodutos é o mecanismo de fotossíntese.104/137 carbon. Bioproducts can be distinguished from petroleum-based organic compounds by comparing the stable carbon isotope ratio ( 13 C / 12 C) in each sample. The 13 C / 12 C ratio in a given bioproduct is a consequence of the 13 C / 12 C ratio in atmospheric carbon dioxide at the time the carbon dioxide is fixed. It also reflects the precise metabolic pathway. Regional variations also occur. Petroleum, C3 plants (broad leaf), C4 plants (grams) and marine carbonates, all show significant differences at 13 C / 12 C and the corresponding ô 13 C values. In addition, the lipid matter of plants C3 and C4 analyze differently from materials derived from the carbohydrate components of the same plants as a consequence of the metabolic pathway. Within the measurement accuracy, 13 C shows great variations due to the isotopic fractionation effects, the most important of which for bioproducts is the photosynthesis mechanism.
A principal causa das diferenças na razão isótopo de carbono em plantas está intimamente associada com as diferenças na via de metabolismo de carbono fotossintético nas plantas, em particular, reação que ocorre durante a carboxilação primária (isto é, a fixação inicial de CO2 atmosférico).The main cause of the differences in the carbon isotope ratio in plants is closely associated with the differences in the photosynthetic carbon metabolism pathway in plants, in particular, the reaction that occurs during primary carboxylation (that is, the initial fixation of atmospheric CO2).
Duas grandes classes de vegetação são aquelas que incorporam o ciclo fotossintético C3 (ou Calvin-Benson) e aqueles que incorporam o ciclo fotossintético C4 (ou HatchSlack). Em plantas C3, a fixação de CO2 primário ou reação de carboxilação envolve a enzima ribulose-1,5-difosfato carboxilase, e o primeiro produto estável é um composto de 3-carbono. As plantas C3, tais como folhosas e coníferas,Two major classes of vegetation are those that incorporate the C3 photosynthetic cycle (or Calvin-Benson) and those that incorporate the C4 photosynthetic cycle (or HatchSlack). In C3 plants, the primary CO2 fixation or carboxylation reaction involves the enzyme ribulose-1,5-diphosphate carboxylase, and the first stable product is a 3-carbon compound. C3 plants, such as hardwoods and conifers,
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 109/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 109/161
105/137 são dominantes nas zonas de clima temperado. Em plantas C4, uma reação carboxilação adicional envolvendo outra enzima, fosfoenol-piruvato carboxilase, é a reação de carboxilação primária. O primeiro composto de carbono estável é um ácido com 4 carbonos que é subsequentemente descarboxilado. O CO2, assim, liberado é refixado por ciclo C3. Exemplos de plantas C4 são gramíneas tropicais, milho e cana-de-açúcar. Ambas as plantas C4 e C3 exibem uma faixa de razões isotópicas 13C/12C, mas os valores típicos são cerca de -7 a cerca de -13 por mil para plantas C4 e cerca de -19 a cerca de -27 por mil para plantas C3 (ver, por exemplo, Stuiver et al. (1977) Radiocarbon 19:355) . O carvão e o petróleo situam-se, geralmente, nesta última faixa. A escala de medição 13C foi originalmente definida por um conjunto de zero por calcário Pee Dee Belemnite (APO), onde os valores são dados em partes por desvios de mil deste material. Os valores Ô13C são expressos em partes por mil (por mil) ,105/137 are dominant in temperate zones. In C4 plants, an additional carboxylation reaction involving another enzyme, phosphoenol-pyruvate carboxylase, is the primary carboxylation reaction. The first stable carbon compound is a 4-carbon acid that is subsequently decarboxylated. The released CO 2 is then fixed by cycle C3. Examples of C4 plants are tropical grasses, corn and sugarcane. Both C4 and C3 plants exhibit a range of 13 C / 12 C isotopic ratios, but typical values are about -7 to about -13 per thousand for C4 plants and about -19 to about -27 per thousand for C3 plants (see, for example, Stuiver et al. (1977) Radiocarbon 19: 355). Coal and oil are generally located in this latter range. The 13 C measurement scale was originally defined by a set of zero by Pee Dee Belemnite limestone (APO), where the values are given in parts per thousand deviations of this material. The Ô13C values are expressed in parts per thousand (per thousand),
desenvolvidos em cooperação com a IAEA, USGS, NIST, e outros laboratórios de isótopos internacionais selecionados. Notações para os desvios de mil a partir de PDB são ô13C. Mediações são feitas em CO2 por espectrometria de massa de razão estável de alta precisão (IRMS) em íons moleculares de massas 44, 45 e 46. As composições aqui descritas incluem bioprodutos produzidos por qualquer um dos métodos aqui descritos, incluindo, por exemplo,developed in cooperation with the IAEA, USGS, NIST, and other selected international isotope laboratories. Notations for the deviations of one thousand from PDB are ô 13 C. Measurements are made in CO 2 by high precision stable ratio mass spectrometry (IRMS) in molecular ions of masses 44, 45 and 46. The compositions described here include bioproducts produced by any of the methods described herein, including, for example,
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 110/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 110/161
106/137 produtos derivados de ácidos graxos. Especificamente, o bioproduto pode ter um ô13C de cerca de -28 ou maior, cerca de -27 ou maior, -20 ou maior, -18 ou maior, -15 ou maior, -13 ou maior, -10 ou maior, ou -8 ou maior. Por exemplo, o bioproduto pode ter uma ô13C de cerca de -30 a cerca de 15, de cerca de -27 a cerca de -19, de cerca de -25 a cerca de -21, de cerca de -15 a cerca de -5, de cerca de -13 a cerca de -7, ou de cerca de -13 a cerca de -10. Em outros casos, o bioproduto pode ter um ô13C de cerca de -10, -11, -12, ou -12,3. Bioproducos produzidos de acordo com a divulgação aqui, também podem ser distinguidos a partir de compostos orgânicos à base de petróleo através da comparação da quantidade de 14C em cada composto. Porque 14C tem uma meia-vida de 5730 anos nuclear, os combustíveis à base de petróleo contendo carbono mais velho podem ser distinguidos de bioprodutos contendo carbonos mais recentes (ver, por exemplo, Currie, Source Apportionmment of Atmospheric Particles, Characterization of Environmental Particles, J. Buffle e H.P. van Leeuwen, Eds. 1 de Vol. I da IUPAC Environmental Analytical Chemistry Series (Lewis Publishers, Inc.) 3-74, (1992)). O pressuposto básico em datar radiocarbono é que a constância da concentração de 14C na atmosfera leva à constância de 14C em organismos vivos. No entanto, por causa de testes nucleares na atmosfera desde 1950 e a queima de combustíveis fósseis desde 1850, 14C adquiriu uma segunda característica de tempo geoquímica. Sua concentração em CO2 atmosférico, e, portanto, na biosfera viva, aproximadamente o dobro no pico do teste nuclear, em meados dos anos 1960. Desde então, foi gradualmente voltando à taxa de isótopos de referência106/137 products derived from fatty acids. Specifically, the bioproduct can have an ô 13 C of about -28 or greater, about -27 or greater, -20 or greater, -18 or greater, -15 or greater, -13 or greater, -10 or greater, or -8 or greater. For example, the bioproduct can have a ô 13 C of about -30 to about 15, of about -27 to about -19, of about -25 to about -21, of about -15 to about from -5, from about -13 to about -7, or from about -13 to about -10. In other cases, the bioproduct may have an ô 13 C of about -10, -11, -12, or -12.3. Bioproducts produced according to the disclosure here, can also be distinguished from petroleum-based organic compounds by comparing the amount of 14 C in each compound. Because 14 C has a nuclear half-life of 5730 years, petroleum-based fuels containing older carbon can be distinguished from bioproducts containing more recent carbons (see, for example, Currie, Source Apportionmment of Atmospheric Particles, Characterization of Environmental Particles , J. Buffle and HP van Leeuwen, Eds. 1 of Vol. I of the IUPAC Environmental Analytical Chemistry Series (Lewis Publishers, Inc.) 3-74, (1992)). The basic assumption in dating radiocarbon is that a constant 14 C concentration in the atmosphere leads to a 14 C constant in living organisms. However, because of nuclear tests in the atmosphere since 1950 and the burning of fossil fuels since 1850, 14 C has acquired a second characteristic of geochemical time. Its concentration in atmospheric CO2, and therefore in the living biosphere, approximately double at the peak of nuclear testing in the mid-1960s. Since then, it has been gradually returning to the reference isotope rate
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 111/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 111/161
107/137 cosmogênica no estado estacionário (atmosférica) (14C/12C) de cerca de 1,2 x 10-12, com um relaxamento aproximado de meia-vida de 7-10 anos. Esta última meia-vida não deve ser tomada literalmente; em vez disso, deve-se usar a entrada nuclear atmosférica/função de decaimento detalhada para traçar a variação do 14C atmosférico e biosférico desde o início da era nuclear. É esta última característica de tempo de 14C biosférico que mantém a promessa de datar anualmente o carbono recente da biosfera. 14C pode ser medido por acelerador de espectrometria de massa (AMS), com resultados apresentados em unidades de fração de carbono moderno (fM). O fM é definido por Standard Reference Material (SRMs) 4990B 4990C - Materiais de Referência107/137 cosmogenic at steady state (atmospheric) ( 14 C / 12 C) of about 1.2 x 10 -12 , with an approximate half-life relaxation of 7-10 years. This last half-life is not to be taken literally; Instead, one should use the atmospheric nuclear input / decay function Detailed to trace the variation of atmospheric and biospheric 14 C since the onset of the nuclear age. It is this last feature of the biospheric 14 C weather that keeps the promise of dating the recent carbon of the biosphere annually. 14 C can be measured by mass spectrometry accelerator (AMS), with results presented in units of modern carbon fraction (fM). FM is defined by Standard Reference Material (SRMs) 4990B 4990C - Reference Materials
Padrão National do Institute of Standards and Technology Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST). Como usado aqui, a fração de carbono moderno ou fM tem o mesmo significado como definido por Standard Reference Material (SRMs) 4990B 4990C - Materiais de Referência PadrãoNational Standard of the Institute of Standards and Technology National Institute of Standards and Technology (NIST). As used here, the modern carbon fraction or fM has the same meaning as defined by Standard Reference Material (SRMs) 4990B 4990C - Standard Reference Materials
National do Institute of Standards and Technology Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), conhecido como normas de ácidos oxálicos HOxI e HOxII, respectivamente. A definição fundamental relaciona a 0,95 vezes a razão de isótopo de 14C/12C HOxI (com referência a AD 1950). Isto é aproximadamente equivalente a madeira da pré-Revolução Industrial corrigida por decadência. Para a biosfera viva atual (material vegetal), fM é aproximadamente 1,1. As composições descritas na presente invenção incluem bioprodutos que podem ter um fM14C de pelo menos cerca de 1. Por exemplo, o bioprodutos da revelação podem ter um fM14C de pelo menos cerca de 1,01, um fM14C deNational Institute of Standards and Technology National Institute of Standards and Technology (NIST), known as oxalic acid standards HOxI and HOxII, respectively. The fundamental definition relates to 0.95 times the 14 C / 12 C HOxI isotope ratio (with reference to AD 1950). This is roughly equivalent to decay-corrected pre-Industrial Revolution wood. For the current living biosphere (plant material), fM is approximately 1.1. The compositions described in the present invention include bioproducts that can have a fM 14 C of at least about 1. For example, the bioproducts of the disclosure can have a fM 14 C of at least about 1.01, a fM 14 C of
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 112/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 112/161
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a percentagem de carbono moderno (pMC). Para um arqueólogo ou um geólogo usando datas de 14C, AD 1950 igual a zero anos de idade. Isto também representa 100 pMC. O carbono na bomba na atmosfera atingiu quase duas vezes o nível normal, em 1963, no pico de armas termo-nucleares. A sua distribuição dentro da atmosfera tem sido aproximada desde o seu aparecimento, mostrando valores que são maiores que 100 pMC para plantas e animais que vivem desde AD 1950. Isto diminuiu gradualmente ao longo do tempo com o valor de hoje estar perto de 107,5 pMC. Isto significa que um material de biomassa fresca, tal como milho, daria uma assinatura de 14C perto de 107,5 de pMC. Compostos à base de petróleo terá um valor de pMC de zero. Combinando carbono fóssil com carbono do dia atual irá resultar em uma diluição do teor do dia atual pMC. Presumindo 107,5 pMC representa o teor de 14C dos materiais de biomassa do dia atual e 0 pMC representa o teor de 14C de produtos à base de petróleo, o valor pMC medido para que o material refletir as proporções dos dois tipos de componentes. Por exemplo, um material derivado 100% da soja no dia atual daria uma assinatura de radiocarbono perto de 107,5 pMC. Se esse material foi diluído a 50% com produtos à base de petróleo, ele daria uma assinatura de radiocarbono de aproximadamente 54 pMC. Um teor de carbono baseado biologicamente é derivado por assinar 100% igual a 107,5 pMC e 0% igual a 0 pMC. Por exemplo, uma amostra com 99 pMCthe percentage of modern carbon (pMC). For an archeologist or geologist using dates from 14 C, AD 1950 equals zero years of age. This also represents 100 pMC. The carbon in the bomb in the atmosphere reached almost twice the normal level in 1963, at the peak of thermo-nuclear weapons. Its distribution within the atmosphere has been approximate since its appearance, showing values that are greater than 100 pMC for plants and animals that live since AD 1950. This has gradually decreased over time with today's value being close to 107.5 pMC. This means that a fresh biomass material, such as corn, would give a 14 C signature close to 107.5 pMC. Petroleum-based compounds will have a pMC value of zero. Combining fossil carbon with current-day carbon will result in a dilution of the current-day pMC content. Assuming 107.5 pMC represents the 14 C content of today's biomass materials and 0 pMC represents the 14 C content of petroleum-based products, the measured pMC value so that the material reflects the proportions of the two types of components . For example, a material derived 100% from soy today would give a radiocarbon signature close to 107.5 pMC. If this material was diluted to 50% with petroleum-based products, it would give a radiocarbon signature of approximately 54 pMC. A biologically based carbon content is derived by signing 100% equal to 107.5 pMC and 0% equal to 0 pMC. For example, a sample with 99 pMC
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 113/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 113/161
109/137 dará um teor de carbono equivalente de base biológica de 93%. Este valor é referido como o resultado médio de carbono de base biológica e assume todos os componentes dentro do material analisado originado ou a partir de material biológico do dia presente ou material à base de petróleo. Um bioproduto compreendendo um ou mais derivados de ácidos graxos tal como aqui descrito pode ter um pMC de pelo menos cerca de 50, 60, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, ou 100. Em outros casos, um derivado de ácido graxo109/137 will give an equivalent bio-based carbon content of 93%. This value is referred to as the average result of bio-based carbon and assumes all components within the analyzed material originating from or biological material of the present day or petroleum-based material. A bioproduct comprising one or more fatty acid derivatives as described herein can have a pMC of at least about 50, 60, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, or 100. In other cases, a fatty acid derivative
95. Em ainda outros exemplos, um derivado de ácido graxo aqui descrito pode ter um pMC de cerca de 90, 91, 92, 93, 94 ou 94,2.95. In still other examples, a fatty acid derivative described herein can have a pMC of about 90, 91, 92, 93, 94 or 94.2.
Composições de aldeído graxo e álcool graxo e sua utilização [123] Os aldeídos são usados para produzir muitos produtos químicos especiais. Por exemplo, os aldeídos são utilizados para produzir polímeros, resinas (por exemplo, resina BAKELITE), corantes, aromatizantes, plastificantes, perfumes, produtos farmacêuticos e outros produtos químicos, alguns dos quais podem ser utilizados como solventes, conservantes ou desinfetantes. Além disso, certos compostos naturais e sintéticos, tais como vitaminas e hormônios, são aldeídos, e muitos açúcares contêm grupos de aldeídos. Aldeídos graxos podem ser convertidos a álcoois graxos por redução química ou enzimática. Álcoois graxos também têm múltiplos usos comerciais. Vendas anuaisCompositions of fatty aldehyde and fatty alcohol and their use [123] Aldehydes are used to produce many special chemicals. For example, aldehydes are used to produce polymers, resins (for example, BAKELITE resin), dyes, flavorings, plasticizers, perfumes, pharmaceuticals and other chemicals, some of which can be used as solvents, preservatives or disinfectants. In addition, certain natural and synthetic compounds, such as vitamins and hormones, are aldehydes, and many sugars contain groups of aldehydes. Fatty aldehydes can be converted to fatty alcohols by chemical or enzymatic reduction. Fatty alcohols also have multiple commercial uses. Annual sales
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 114/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 114/161
110/137 mundiais de álcoois graxos e seus derivados estão em excesso de US $1 bilhão. Os álcoois graxos de cadeia mais curta são utilizados nas indústrias cosméticas e alimentares como emulsificantes, emolientes e espessantes. Devido à sua natureza anfifílica, álcoois graxos comportamse como agentes tensoativos não iônicos, que são úteis em produtos de cuidados pessoais e uso doméstico, tais como, por exemplo, detergentes. Além disso, os álcoois graxos são usados em ceras, gomas, resinas, pomadas e loções farmacêuticas, aditivos de óleos lubrificantes, agentes antiestáticos têxteis e agentes de acabamento, plastificantes, cosméticos, solventes industriais, e solventes de gorduras.110/137 of fatty alcohols and their derivatives are in excess of US $ 1 billion. Short-chain fatty alcohols are used in the cosmetic and food industries as emulsifiers, emollients and thickeners. Due to their amphiphilic nature, fatty alcohols behave as non-ionic surfactants, which are useful in personal care and household products, such as, for example, detergents. In addition, fatty alcohols are used in waxes, gums, resins, ointments and pharmaceutical lotions, lubricating oil additives, textile antistatic agents and finishing agents, plasticizers, cosmetics, industrial solvents, and fat solvents.
[124] A invenção também proporciona uma composição de tensoativo ou uma composição detergente que inclui um álcool graxo produzido por qualquer um dos métodos aqui descritos. Um perito ordinário na técnica irá apreciar que, dependendo da finalidade pretendida da composição tensoativa ou detergente, diferentes álcoois graxos podem ser produzidos e utilizados. Por exemplo, quando os álcoois graxos aqui descritos são usados como matéria-prima para a produção de tensoativo ou detergente, um perito ordinário na técnica irá apreciar que as características da matériaprima de álcool graxo irão afetar as características da composição produzida de tensoativo ou detergente. Assim, as características da composição detergente ou tensoativa podem ser selecionadas para a produção particular de álcoois graxos para utilização como matéria-prima. Uma composição de agente tensoativo e/ou um detergente à base de álcool graxo aqui descrita pode ser misturada com outros[124] The invention also provides a surfactant composition or a detergent composition that includes a fatty alcohol produced by any of the methods described herein. One of ordinary skill in the art will appreciate that, depending on the intended purpose of the surfactant or detergent composition, different fatty alcohols can be produced and used. For example, when the fatty alcohols described herein are used as a raw material for the production of surfactant or detergent, one of ordinary skill in the art will appreciate that the characteristics of the fatty alcohol raw material will affect the characteristics of the produced surfactant or detergent composition. Thus, the characteristics of the detergent or surfactant composition can be selected for the particular production of fatty alcohols for use as a raw material. A surfactant composition and / or a fatty alcohol based detergent described herein can be mixed with other
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 115/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 115/161
111/137 agentes tensoativos e/ou detergentes bem conhecidos na técnica. Em algumas modalidades, a mistura pode incluir pelo menos cerca de 10%, pelo menos cerca de 15%, pelo menos cerca de 20%, pelo menos cerca de 30%, pelo menos cerca de 40%, pelo menos cerca de 50%, pelo menos cerca de 60%, ou um faixa limitada por quaisquer dois dos valores acima mencionados, em peso do álcool graxo. Em outros exemplos, uma composição detergente ou de agente tensoativo pode ser preparada por incluir pelo menos cerca de 5%, pelo menos cerca de 10%, pelo menos cerca de 20%, pelo menos cerca de 30%, pelo menos cerca de 40%, pelo menos cerca de 50%, pelo menos cerca de 60%, pelo menos cerca de 70%, pelo menos cerca de 80%, pelo menos cerca de 85%, pelo menos cerca de 90%, pelo menos cerca de 95%, ou uma faixa limitada por quaisquer dois dos valores acima mencionados, em peso de um álcool graxo que inclui uma cadeia de carbono que é de 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, ou 22 carbonos de comprimento. Tais composições tensoativas ou detergentes também podem incluir pelo menos um aditivo, tal como uma microemulsão ou um tensoativo ou detergente a partir de fontes não microbiais, tais como óleos vegetais ou de petróleo, o qual pode estar presente na quantidade de pelo menos cerca de 5%, pelo menos cerca de 10 %, pelo menos cerca de 15%, pelo menos cerca de 20%, pelo menos cerca de 30%, pelo menos cerca de 40%, pelo menos cerca de 50%, pelo menos cerca de 60%, pelo menos cerca de 70%, pelo menos cerca de 80%, pelo menos cerca de 85%, pelo menos cerca de 90%, pelo menos cerca de 95%, ou uma faixa limitada por quaisquer dos dois valores acima mencionados em peso do álcool graxo.111/137 surfactants and / or detergents well known in the art. In some embodiments, the mixture may include at least about 10%, at least about 15%, at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, at least about 50%, at least about 60%, or a range limited by any two of the above mentioned values, by weight of fatty alcohol. In other examples, a detergent or surfactant composition can be prepared by including at least about 5%, at least about 10%, at least about 20%, at least about 30%, at least about 40% at least about 50%, at least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%, or a range limited by any two of the values mentioned above, by weight of a fatty alcohol that includes a carbon chain that is 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 , 20, 21, or 22 carbons in length. Such surfactant or detergent compositions may also include at least one additive, such as a microemulsion or a surfactant or detergent from non-microbial sources, such as vegetable or petroleum oils, which may be present in an amount of at least about 5 %, at least about 10%, at least about 15%, at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, at least about 50%, at least about 60% at least about 70%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%, or a range limited by any of the above two values by weight fatty alcohol.
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 116/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 116/161
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EXEMPLOS [125] Os seguintes exemplos específicos são destinados a ilustrar a divulgação e não devem ser interpretados como limitando o escopo das reivindicações.EXAMPLES [125] The following specific examples are intended to illustrate the disclosure and should not be construed as limiting the scope of the claims.
Protocolos e MétodosProtocols and Methods
Rastreamento de uma biblioteca [126] Todos os protocolos aqui descritos dependem de um sistema de placas de 96 cavidades- bloqueada mestre 2 mL (Greiner Bio-One, Monroe, NC ou Corning, Amsterdam, Holanda) para o crescimento de culturas, e as placas (Costar, Inc.) para a extração de espécies de ácidos graxos a partir do caldo da cultura. Os protocolos fornecidos abaixo são exemplos das condições de fermentação. Protocolos alternativos podem ser usados para avaliar aScanning a library [126] All protocols described here depend on a 2 mL master-blocked 96-well plate system (Greiner Bio-One, Monroe, NC or Corning, Amsterdam, Netherlands) for growing cultures, and the plates (Costar, Inc.) for the extraction of fatty acid species from the culture broth. The protocols provided below are examples of fermentation conditions. Alternative protocols can be used to assess the
horas em 32°C agitando. 20 pL das sementes durante a noite foi usada para inocular 400 pl 4NBT com ou 1 ou 2 g/L de nitrogênio (NBT_1N ou NBT_2N). Após o crescimento em 32°C durante 6 horas, as culturas foram induzidas com IPTG (concentração final 1 mM) (Tabela 2). As culturas foram, então, incubadas em 32°C com agitação durante 18 horas, após o que elas foram extraídas seguindo o protocolo detalhado de extração padrão abaixo.hours at 32 ° C shaking. 20 pL of seeds overnight was used to inoculate 400 pl 4NBT with either 1 or 2 g / L nitrogen (NBT_1N or NBT_2N). After growing at 32 ° C for 6 hours, cultures were induced with IPTG (final concentration 1 mM) (Table 2). The cultures were then incubated at 32 ° C with shaking for 18 hours, after which they were extracted following the detailed standard extraction protocol below.
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 117/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 117/161
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Tabela 2: Nomes e formulações de meiosTable 2: Names and formulations of means
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 118/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 118/161
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Protocolo Padrão de Extração de Espécies de Ácido Graxo [128] A cada cavidade a ser extraído 40pL de 1M de HCl, seguido por 300pL de acetato de butil (com 500 mg/L de C11-FAME como padrão interno) foram adicionados. As placas de 96 cavidades foram, em seguida, seladas termicamente com calor usando um selador de placa (aquecedor de ALPS-300; Abgene, ThermoScientific, Rockford, IL), e agitadas por 15 minutos em 2000 rpm utilizando misturador MIXMATE (Eppendorf, Hamburgo, Alemanha). Após agitação, as placas foram centrifugadas durante 10 minutos em 4500rpm em temperatura ambiente (Allegra X-15R, rotor SX4750A, Beckman Coulter, Brea, CA), para separar as camadas aquosa e orgânicas. 50pL da camada orgânica foi transferida para uma placa de 96 cavidades (polipropileno, Corning, Amsterdam, Holanda), a qual foi, subsequentemente, termicamente selada com calor e armazenada em -20°C até serem avaliadas por GCFID utilizando o método FALC_Broth.met. O método FALC_Broth.met foi realizado como se segue: 1 pL de amostra foi injetado sobre uma coluna analítica (DB-1, 10 x 180 pm x 0,2 μΜ espessura de filme, disponível a partir de JW 121101A) em um ultra dispositivo de Agilent GC 7890A (Agilent, Santa Clara, CA) com um detector de ionização de chama (FID). O instrumento foi criado para detectar e quantificar álcoois graxos C6 a C18.Standard Protocol for Extraction of Fatty Acid Species [128] To each well to be extracted 40pL of 1M HCl, followed by 300pL of butyl acetate (with 500 mg / L of C11-FAME as internal standard) were added. The 96-well plates were then heat-sealed using a plate sealer (ALPS-300 heater; Abgene, ThermoScientific, Rockford, IL), and shaken for 15 minutes at 2000 rpm using a MIXMATE mixer (Eppendorf, Hamburg , Germany). After shaking, the plates were centrifuged for 10 minutes at 4500rpm at room temperature (Allegra X-15R, rotor SX4750A, Beckman Coulter, Brea, CA), to separate the aqueous and organic layers. 50pL of the organic layer was transferred to a 96-well plate (polypropylene, Corning, Amsterdam, Netherlands), which was subsequently heat-sealed and stored at -20 ° C until evaluated by GCFID using the FALC_Broth.met method . The FALC_Broth.met method was performed as follows: 1 pL of sample was injected onto an analytical column (DB-1, 10 x 180 pm x 0.2 μΜ film thickness, available from JW 121101A) in an ultra device Agilent GC 7890A (Agilent, Santa Clara, CA) with a flame ionization detector (FID). The instrument was created to detect and quantify fatty alcohols C6 to C18.
O protocolo detalhado acima representa condições padrão, que podem ser modificadas conforme necessário, para otimizar os resultados analíticos.The protocol detailed above represents standard conditions, which can be modified as needed, to optimize the analytical results.
Espécies de ácido graxo - Protocolo Padrão de Ensaio NileFatty acid species - Standard Nile Test Protocol
RedRed
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 119/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 119/161
115/137 [129] Após 24 horas de fermentação, um ensaio de Nile Red foi realizado por adição de 70μL de caldo de fermentação para 130μL de 1,54μ9/ι^ de Nile Red em solução de 84,6% de água e 15,4% de acetonitrila para uma concentração final de ensaio de 1 g/mL de Nile Red em uma placa de Greiner MicrolonFluotrac 200, e misturada por pipetagem para cima e para baixo. Unidades relativas de fluorescência foram medidas em 540 nm de excitação e de emissão de 630 nm utilizando a unidade SpectraMax M2.115/137 [129] After 24 hours of fermentation, a Nile Red test was performed by adding 70μL of fermentation broth to 130μL of 1.54μ9 / ι ^ of Nile Red in 84.6% water and 15 , 4% acetonitrile to a final assay concentration of 1 g / mL Nile Red on a Greiner MicrolonFluotrac 200 plate, and mixed by pipetting up and down. Relative fluorescence units were measured at 540 nm excitation and 630 nm emission using the SpectraMax M2 unit.
Bibliotecas Propensas a Erro de Construção [130] As técnicas convencionais conhecidas dos peritos na técnica foram usadas para preparar bibliotecas propensas a erro. Em um exemplo, a estrutura do vetor foi preparada utilizando endonucleases de restrição no vetor, enquanto a criação da diversidade na inserção de DNA foi gerada por amplificação por PCR a partir de um molde de DNA sob condições favorecendo a incorporação de nucleotídeos desemparelhados. Em uma abordagem, a clonagem do esqueleto do vetor e uma inserção de DNA com diversidade foi realizada utilizando INFUSION Cloning System - Sistema de clonagem INFUSÃO (Clontech Laboratories, Inc., Mountain View, CA), de acordo com o protocolo do fabricante.Construction Error-Prone Libraries [130] Conventional techniques known to those skilled in the art have been used to prepare error-prone libraries. In one example, the vector structure was prepared using restriction endonucleases in the vector, while the creation of diversity in the DNA insertion was generated by PCR amplification from a DNA template under conditions favoring the incorporation of unpaired nucleotides. In one approach, cloning of the vector skeleton and a DNA insertion with diversity was performed using INFUSION Cloning System - Infusion cloning system (Clontech Laboratories, Inc., Mountain View, CA), according to the manufacturer's protocol.
Bibliotecas de Saturação de Construção [131] As técnicas convencionais conhecidas dos peritos na técnica foram usadas para preparar bibliotecas de saturação. Em um exemplo, o esqueleto do vetor foi preparado utilizando endonucleases de restrição no vetor, enquanto a criação de diversidade na inserção de DNA foi gerada utilizando iniciadores degenerados. Em uma abordagem, a clonagem da estrutura do vetor e uma inserçãoConstruction Saturation Libraries [131] Conventional techniques known to those skilled in the art have been used to prepare saturation libraries. In one example, the vector backbone was prepared using restriction endonucleases in the vector, while creating diversity in the DNA insertion was generated using degenerate primers. In one approach, cloning the vector structure and inserting
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 120/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 120/161
116/137 de DNA com diversidade foi realizada utilizando INFUSION Cloning System - Sistema de clonagem INFUSÃO (Clontech Laboratories, Inc., Mountain View, CA) de acordo com o protocolo do fabricante.116/137 DNA with diversity was performed using INFUSION Cloning System - INFUSION cloning system (Clontech Laboratories, Inc., Mountain View, CA) according to the manufacturer's protocol.
Bibliotecas de Combinação de Construção [132] As mutações identificadas como benéficas foram combinadas para fornecer variantes da AAR com outras melhoras na produção de espécies de álcoois graxos. As técnicas padrões conhecidas dos peritos na técnica foram usadas para preparar as bibliotecas de combinação. Em um exemplo, a estrutura do vetor foi preparada utilizando endonucleases de restrição no vetor, enquanto a criação de diversidade na inserção de DNA foi gerada utilizando iniciadores para introduzir as mutações desejadas. Tal como descrito acima, em uma abordagem, a clonagem da estrutura do vetor e uma inserção de DNA com diversidade foi realizada utilizando Cloning System INFUSION - Sistema de Clonagem de INFUSÃO (Clontech Laboratories, Inc., Mountain View, CA), de acordo com o protocolo do fabricante. Bibliotecas de combinação podem ser geradas utilizando o protocolo PCR (tPCR) de transferência (Erijman et al.Construction Combination Libraries [132] The mutations identified as beneficial have been combined to provide variants of AAR with other improvements in the production of fatty alcohol species. Standard techniques known to those skilled in the art were used to prepare the combination libraries. In one example, the vector structure was prepared using restriction endonucleases in the vector, while creating diversity at the insertion of DNA was generated using primers to introduce the desired mutations. As described above, in one approach, cloning of the vector structure and a DNA insertion with diversity was performed using the Cloning System INFUSION - Clontech Laboratories, Inc., Mountain View, CA), according to the manufacturer's protocol. Combination libraries can be generated using the PCR transfer protocol (tPCR) (Erijman et al.
(2011) J. Strutural Bio. 175: 171-177).(2011) J. Strutural Bio. 175: 171-177).
Rastreamento de Bibliotecas [133] Uma vez que a diversidade da biblioteca foi gerada em uma biblioteca de saturação propensa a erros ou biblioteca de combinação, ela foi rastreada utilizando um dos métodos descritos acima. Dois tipos resultados foram identificados: (1) aumento da quantidade de álcool graxo (título FALC) ; e/ou (2) aumento da quantidade de FALC de cadeia média, tal como dodecanol (C12) ou tetradecanolLibrary Tracking [133] Since the library diversity was generated in an error-prone saturation library or combination library, it was tracked using one of the methods described above. Two types of results were identified: (1) increased amount of fatty alcohol (FALC title); and / or (2) increasing the amount of medium-chain FALC, such as dodecanol (C12) or tetradecanol
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 121/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 121/161
117/137 (C14). Também foram identificados hexadecanol (C16) e octadecanol (C18). As mutações nas variantes da AAR dentro de cada resultado foram identificadas por sequenciação utilizando técnicas convencionais normalmente empregadas pelos peritos na técnica. Tabelas 4, 5 e 6 listam as mutações (resultados) identificadas como benéficas em bibliotecas de saturação e bibliotecas de combinação.117/137 (C14). Hexadecanol (C16) and octadecanol (C18) were also identified. Mutations in the AAR variants within each result were identified by sequencing using conventional techniques normally employed by those skilled in the art. Tables 4, 5 and 6 list the mutations (results) identified as beneficial in saturation and combination libraries.
EXEMPLO 1: Produção de álcool graxo melhorada usando AAR_7942 por Proteína Transportadora de Acil (ACP) mediada por fluxo aumentado através da Via de Síntese dos Ácidos Graxos [134] Quando as enzimas da via terminal a partir das fontes, diferentes de E. coli, são expressas em E. coli como hospedeiro heterólogo para converter acil-ACPs graxo para produtos, podem existir limitações no reconhecimento, afinidade e/ou rotação da enzima da via recombinante em direção a acil-ACP de E. coli graxo. Embora as proteínas de ACP sejam conservadas em certa medida em todos os organismos, a sua sequência primária podem diferir mesmo dentro de uma mesma espécie. De modo a testar esta hipótese, os genes acp a partir de várias cianobactérias foram clonados a jusante do Synechococcits elongatus PCC7942 acil-ACP redutase (AAR_7942) presente no plasmídeo pLS9-185, que é um derivado de pLC1920 (3-5 cópias/célula). Além disso, o gene sfp (No. de Acesso X63158, SEQ ID NO: 11) a partir de Bacillus subtilis, que codifica uma fosfopanteteinil transferase com ampla especificidade para o substrato, foi clonado a jusante dos respectivos genes de acp. Este enzima está envolvida na conversão da apo-ACP inativa para a holo-ACP ativa. Os plasmídeos construídosEXAMPLE 1: Improved fatty alcohol production using AAR_7942 by Acyl Transport Protein (ACP) mediated by increased flow through the Fatty Acid Synthesis Pathway [134] When terminal pathway enzymes from sources other than E. coli, are expressed in E. coli as a heterologous host to convert fatty acyl-ACPs to products, there may be limitations in the recognition, affinity and / or rotation of the recombinant pathway towards fatty E. coli ACP. Although ACP proteins are conserved to some extent in all organisms, their primary sequence may differ even within the same species. In order to test this hypothesis, the acp genes from various cyanobacteria were cloned downstream from Synechococcits elongatus PCC7942 acyl-ACP reductase (AAR_7942) present in plasmid pLS9-185, which is a derivative of pLC1920 (3-5 copies / cell ). In addition, the sfp gene (Accession No. X63158, SEQ ID NO: 11) from Bacillus subtilis, which encodes a phospopantheteinyl transferase with broad substrate specificity, was cloned downstream from the respective acp genes. This enzyme is involved in the conversion of inactive apo-ACP to active holo-ACP. The plasmids constructed
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 122/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 122/161
118/137 estão descritos na Tabela 3.118/137 are described in Table 3.
Tabela 3: Os Plasmídeos Coexpressando Cianobactérias ACP com e sem B. subtilis sfp a jusante de S. elongatus PCC7942 AARTable 3: Plasmids Coexpressing ACP Cyanobacteria with and without B. subtilis sfp downstream of S. elongatus PCC7942 AAR
* NA = sequência de ácido nucleico; AA = sequência de aminoácidos/sequência de polipeptídeo [135] Todos os genes acp foram clonados com um RBS sintético no local de EcoRI imediatamente a jusante do gene aar em pLS9-185 usando tecnologia de INFUSION (infusão). 0 local EcoRI foi reconstruído a jusante do gene acp. Da mesma forma, o gene de B. subtilis sfp foi clonado por INFUSION (infusão) neste local EcoRI juntamente com um RBS sintético. Todos os plasmídeos foram transformados em E. coli MG1655 DV2. 0 controle para estas experiências foi a expressão de AAR sozinho (pLS9-185).* NA = nucleic acid sequence; AA = amino acid sequence / polypeptide sequence [135] All acp genes were cloned with a synthetic RBS at the EcoRI site immediately downstream of the aar gene in pLS9-185 using INFUSION technology (infusion). The EcoRI site was reconstructed downstream from the acp gene. Likewise, the B. subtilis sfp gene was cloned by INFUSION (infusion) at this EcoRI site together with a synthetic RBS. All plasmids were transformed into E. coli MG1655 DV2. The control for these experiments was the expression of AAR alone (pLS9-185).
[136] Os resultados a partir das experiências padrões de fermentação frasco de agitação são mostrados na Fig. 5. A melhora significativa nos títulos de álcoois graxos foi observada em cepas contendo os plasmídeos pDS171S pDS172S, pDS168 e pDS169, demonstrando que a sobreexpressão ACP pode ser benéfica para a produção de álcool graxo. Embora não desejando estar limitado pela teoria, é sugerido a hipótese de que a sobre-expressão ACP pode ser[136] Results from standard shake flask fermentation experiments are shown in Fig. 5. Significant improvement in fatty alcohol titers was observed in strains containing plasmids pDS171S pDS172S, pDS168 and pDS169, demonstrating that ACP overexpression may be beneficial for the production of fatty alcohol. While not wishing to be bound by theory, the hypothesis is suggested that ACP overexpression may be
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 123/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 123/161
119/137 benéfica para a produção de álcool graxo, auxiliando no reconhecimento, afinidade e/ou rotação de acil-ACPs pela enzima da via terminal heteróloga (ver Tabela 3 (supra) para a fonte de ACPs e presença ou ausência de sfp).119/137 beneficial for the production of fatty alcohol, assisting in the recognition, affinity and / or rotation of acyl-ACPs by the enzyme of the heterologous terminal pathway (see Table 3 (supra) for the source of ACPs and the presence or absence of sfp).
Exemplo 2: A produção de álcool graxo melhorada usando AAR_7942 por acetil-CoA carboxilase (ACC) mediada por fluxo aumentado através da Síntese de ácido graxo [137] Os principais precursores para a biossíntese de ácidos graxos são malonil-CoA e acetil-CoA. Foi sugerido que estes precursores limitam a taxa de biossíntese de ácidos graxos em E. coli. Neste exemplo, uma acetil-CoA carboxilase sintética, acc, operon [Corynebacterium glutamicum accDCAB + birA; SEQ ID NOs: 45 ou 46, 48, e 50, também referida como D+] foi expressa juntamente com acilACP redutase (AAR) de Synechococcus elongatus PCC7942 (AAR_7942). A operon accD+ foi clonada a jusante do gene AAR_7942 no plasmídeo pLS9-185. O plasmídeo resultante e o plasmídeo de controle pLS9-185 foram transformados em E. coli DV2. As cepas foram avaliadas para a produção de álcool graxo em um protocolo de frasco de agitação padrão. Como mostrado na Figura 6, a coexpressão de Corynebacterium glutamicum acc operon sintética levou a um aumento da produção de álcool graxo.Example 2: Improved fatty alcohol production using AAR_7942 by increased flow-mediated acetyl-CoA (ACC) through fatty acid synthesis [137] The main precursors for fatty acid biosynthesis are malonyl-CoA and acetyl-CoA. It has been suggested that these precursors limit the rate of biosynthesis of fatty acids in E. coli. In this example, a synthetic acetyl-CoA carboxylase, acc, operon [Corynebacterium glutamicum accDCAB + birA; SEQ ID NOs: 45 or 46, 48, and 50, also referred to as D +] was expressed along with Synechococcus elongatus PCC7942 acylACP reductase (AAR) (AAR_7942). The accD + operon was cloned downstream of the AAR_7942 gene in plasmid pLS9-185. The resulting plasmid and the control plasmid pLS9-185 were transformed into E. coli DV2. Strains were evaluated for fatty alcohol production in a standard shake flask protocol. As shown in Figure 6, the coexpression of synthetic Corynebacterium glutamicum acc operon led to an increase in fatty alcohol production.
Exemplo 3: Biblioteca Propensa a Erro, Bibliotecas de Saturação e de Combinação Limitadas preparadas utilizando AAR_7942 como um modeloExample 3: Error-Prone Library, Limited Saturation and Combination Libraries prepared using AAR_7942 as a model
A. Biblioteca Propensa a Erro [138] Uma biblioteca propensa a erro da acil-ACP redutase a partir de Synechococcus elongatus PCC7942 (AAR_7942) foi construída e rastreada para as variantes queA. Error-Prone Library [138] An error-prone library of acyl-ACP reductase from Synechococcus elongatus PCC7942 (AAR_7942) was built and screened for variants that
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 124/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 124/161
120/137 mostraram melhorias em relação à AAR_7942 do tipo selvagem. O plasmídeo utilizado para preparar a biblioteca propensa ao erro foi designado pDS171S (ver Tabela 3). A biblioteca propensa a erro foi rastreada usando um dos protocolos padrões descritos acima. As melhoras foram classificadas ou como outro título melhorado ou aumento da fração de álcoois graxos C10-C14 produzidos sem afetar significativamente o título (resultados não mostrados).120/137 showed improvements over the wild type AAR_7942. The plasmid used to prepare the error prone library was designated pDS171S (see Table 3). The error-prone library was scanned using one of the standard protocols described above. The improvements were classified either as another improved titer or an increase in the fraction of fatty alcohols C10-C14 produced without significantly affecting the titer (results not shown).
B. A combinação e Bibliotecas limitadas de Saturação [139] As técnicas convencionais conhecidas dos peritos na técnica foram usadas para preparar bibliotecas de combinação e bibliotecas de saturação com base nas posições 17, 18 e 19. As mutações testadas nas bibliotecas combinadas e as bibliotecas de saturação (Tabelas 4A e 4B) foram originalmente identificadas biblioteca propensa a erro de AAR_7942 descrita acima. Os plasmídeos, cepas e protocolos de rastreamento utilizados foram os mesmos como descritos no Exemplo 1. Os resultados a partir do rastreamento da biblioteca propenso a erro são mostrados nas Tabelas 4A e 4B. A Tabela 4A mostra mutações AAR_7942 que levaram ao aumento dos títulos de álcool graxo e Tabela 4B mostra mutações que levaram ao aumento da fração do álcool graxo de C14 sem afetar significativamente o título global de álcool graxo.B. The Combination and Limited Saturation Libraries [139] Conventional techniques known to those skilled in the art have been used to prepare combination libraries and saturation libraries based on positions 17, 18 and 19. The mutations tested in the combined libraries and the libraries of saturation (Tables 4A and 4B) were originally identified as error-prone library of AAR_7942 described above. The plasmids, strains and screening protocols used were the same as described in Example 1. The results from the error-prone library scan are shown in Tables 4A and 4B. Table 4A shows AAR_7942 mutations that led to an increase in fatty alcohol titers and Table 4B shows mutations that led to an increase in the C14 fatty alcohol fraction without significantly affecting the overall fatty alcohol titre.
Tabela 4A: Mutações a partir de Bibliotecas de Saturação e de Combinação Limitadas AAR 7942 correlacionadas com Título de Álcool Graxo MelhoradoTable 4A: Mutations from AAR 7942 Limited Saturation and Combination Libraries correlated with Enhanced Fatty Alcohol Titer
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Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 126/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 126/161
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Tabela 4B: Mutações a partir das Bibliotecas de Saturação limitadas e de Combinação limitada AAR_7942 correlacionadas com aumento da fração de Álcool Graxo C14Table 4B: Mutations from the Limited Saturation and Limited Combination Libraries AAR_7942 correlated with increased C14 Fatty Alcohol fraction
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 127/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 127/161
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125/137125/137
Exemplo 4: Biblioteca de Saturação preparada usando AAR (S18W) como um modelo [140] A biblioteca de saturação total de uma variante acil-ACP redutase a partir Synechococcus elongatus PCC7942 (AAR (S18W)_7942), foi construída e rastreada para as variantes que mostraram melhoras ao longo de AAR (S18W), identificada como variante de AAR melhorada significativamente na primeira rodada do rastreamento (Exemplos 2 e 3). O critério de seleção foi um aumento no título de FALC ou um aumento na fração percentual de C12. Esforços de manipulação se concentraram em aliviar a dependência da AAR na sobre-expressão ACP a fim de produzir altos títulos. Embora não desejando estar limitado pela teoria, a vantagem observada em cepas sobre-expressando ACP foi levantada a hipótese de resultar de uma maior concentração de intemiediários da biossíntese de ácidos graxos disponíveis para clivagem por AAR. Por rastreamento de bibliotecas de saturação e de combinação construídas em AAR em uma cepa sem sobre-expressão de ACP (tendo uma concentração inferior de intermediários FAS), variantes com afinidades mais elevadas para os intermediários de FAS podem ser selecionadas.Example 4: Saturation library prepared using AAR (S18W) as a model [140] The total saturation library of an acyl-ACP reductase variant from Synechococcus elongatus PCC7942 (AAR (S18W) _7942), was built and tracked for the variants which showed improvements over AAR (S18W), identified as significantly improved AAR variant in the first round of screening (Examples 2 and 3). The selection criterion was an increase in the FALC titre or an increase in the percentage fraction of C12. Manipulation efforts have focused on easing AAR's reliance on ACP overexpression to produce high titles. Although not wishing to be limited by theory, the advantage observed in strains overexpressing ACP was raised the hypothesis of resulting from a higher concentration of fatty acid biosynthesis intemiedaries available for AAR cleavage. By screening saturation and combination libraries built on AAR in a strain without ACP overexpression (having a lower concentration of FAS intermediates), variants with higher affinities for FAS intermediates can be selected.
[141] O plasmídeo usado para preparar a biblioteca de saturação completa foi designado pAAR-1. Ele é um derivado de pLS9-185 abrigando o gene AAR que codifica a variante (S18W) seguida pelo gene de aldeído redutase, AlrA, a partir de Acinetobacter baylyi (SEQ ID NO: 54) . Alra foi adicionada para reduzir totalmente os intermediários de aldeídos graxos gerados por AAR e não totalmente reduzidos por aldeído graxo de redutases[141] The plasmid used to prepare the complete saturation library was designated pAAR-1. It is a derivative of pLS9-185 harboring the AAR gene encoding the variant (S18W) followed by the aldehyde reductase gene, AlrA, from Acinetobacter baylyi (SEQ ID NO: 54). Alra was added to totally reduce the fatty aldehyde intermediates generated by AAR and not fully reduced by reductase fatty aldehyde
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 130/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 130/161
126/137 endógenas de E. coli. A biblioteca de saturação total foi rastreada em cepa Shu.002. A cepa Shu.002 é DV2 PT5-ifabl38 PT5_ifadR (Tabela 7, infra) . Para ifab138 ver SEQ ID NO: 55 na Tabela 10. As bibliotecas foram rastreadas utilizando um dos protocolos padrões descritos acima. As melhorias foram classificadas ou como outro título melhorado ou como aumento da fração de álcoois graxos C12 produzidos pela acil-ACP redutase sem afetar significativamente o título. Os resultados a partir de bibliotecas de saturação de rastreamento estão apresentados na Tabela 5 abaixo.126/137 endogenous of E. coli. The total saturation library was screened in the Shu.002 strain. The Shu.002 strain is DV2 PT5-ifabl38 PT5_ifadR (Table 7, infra). For ifab138 see SEQ ID NO: 55 in Table 10. The libraries were screened using one of the standard protocols described above. The improvements were classified either as another improved titer or as an increase in the fraction of C12 fatty alcohols produced by acyl-ACP reductase without significantly affecting the titer. The results from the tracking saturation libraries are shown in Table 5 below.
Tabela 5: Mutações a partir de uma Biblioteca completa de Saturação AAR (S18W) 7942 correlacionada com o aumento do título do Álcool Graxo e/ou aumento da fração do Álcool Graxo C12Table 5: Mutations from a complete AAR Saturation Library (S18W) 7942 correlated with the increase in the Fatty Alcohol title and / or increase in the C12 Fatty Alcohol fraction
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 131/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 131/161
127/137127/137
* Média a partir de 4 repetições ** FIOC o vezes aumentadas sobre controle de AAR (S18W)* Average from 4 repetitions ** FIOC or times increased under AAR control (S18W)
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 132/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 132/161
128/137128/137
Exemplo 5: Bibliotecas de Combinação preparada usando AAR (S18W) como um modelo [142] As técnicas convencionais conhecidas dos peritos na técnica foram usadas para preparar bibliotecas de combinação. As mutações testadas em bibliotecas de combinação (Tabelas 6A, 6B e 6C) foram inicialmente identificadas na biblioteca de saturação completa (Exemplo 4) . As bibliotecas combinadas foram construídas no mesmo plasmídeo e rastreadas na mesma cepa, como descrito no Exemplo 3. As bibliotecas foram rastreadas utilizando um dos protocolos padrões descritos acima. As melhoras foram classificadas ou como outro título melhorado ou aumento da fração de álcoois graxos C12 produzidos pela acil-ACP redutase sem afetar significativamente o título. Os resultados do rastreamento de bibliotecas de combinação de AAR são apresentados nas Tabelas 6A, 6B e 6C abaixo.Example 5: Combination Libraries prepared using AAR (S18W) as a model [142] Conventional techniques known to those skilled in the art have been used to prepare combination libraries. The mutations tested in combination libraries (Tables 6A, 6B and 6C) were initially identified in the complete saturation library (Example 4). The combined libraries were constructed on the same plasmid and screened on the same strain, as described in Example 3. The libraries were screened using one of the standard protocols described above. The improvements were classified either as another improved titer or an increase in the fraction of C12 fatty alcohols produced by acyl-ACP reductase without significantly affecting the titer. The results of screening AAR combination libraries are shown in Tables 6A, 6B and 6C below.
Tabela 6A: Mutações a partir da Biblioteca de Combinação da Ia AAR(S18W) 7942 correlacionada com o aumento do título deTable 6A: Mutations from the Combination Library from I to AAR (S18W) 7942 correlated with the increase in the titer of
Álcool GraxoFatty Alcohol
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 133/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 133/161
129/137 * Média de 4 repetições ** FIOC = vezes de aumento sobre controle (S18W)129/137 * Average of 4 repetitions ** FIOC = increase times over control (S18W)
Tabela 6B: Mutações a partir da Biblioteca de Combinação da 2a AAR(S18W)_7942 correlacionada com o aumento do título de Álcool GraxoTable 6B: Mutations from the 2nd to AAR Combination Library (S18W) _7942 correlated with the increase in the Fatty Alcohol title
* Média de 4 repetições ** FIOC = vezes de aumento sobre controle (S18W) *** mutação A77A é uma mutação de códon silenciosa gcc a* Average of 4 repetitions ** FIOC = increase times over control (S18W) *** A77A mutation is a silent codon mutation gcc a
GCAGCA
Tabela 6C: Mutações das Bibliotecas de Combinação AAR (S 18W)_7942 correlacionadas com aumento da fração de ÁlcoolTable 6C: Mutations of the AAR Combination Libraries (S 18W) _7942 correlated with increased alcohol fraction
Graxo Cl2Fatty Cl2
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 134/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 134/161
130/137 * Média de 4 repetições ** FIOC = vezes de aumento sobre controle (S18W)130/137 * Average of 4 repetitions ** FIOC = increase times over control (S18W)
Exemplo 6: Aumento do fluxo através da Via de Síntese de Ácido Graxo - iFab e iFadR mediada pela produção de Álcool Graxo Usando AAR [143] Neste exemplo, a produção melhorada de álcool graxo usando AAR foi demonstrada pelo aumento do fluxo através da via de biossíntese de ácidos graxos mediada pela sobre-expressão de um operon sintético compreendendo várias proteínas FAB (ifabl38) e/ou a sobreexpressão da proteína FadR (ifad) , um regulador do metabolismo do ácido graxo. ÍFAB138 (SEQ ID NO: 55) inclui na seguinte ordem os genes fabV a partir de Vibrio cholerae, FabH, fabD, fabG e fabA de Salmonella typhimurhim, e FabF a partir de Clostridium acetobutylicum, e é integrado como um operon sintético controlado ou pelo promotor PlacUV5 ou promotor PT5. iFadR inclui o gene f adR a partir de Escherichia coli (SEQ ID NO: 56) controlado pelo promotor T5. Os componentes presentes nas cepas de E. coli avaliados neste exemplo são mostrados na Tabela 7, abaixo.Example 6: Increased flow through the Fatty Acid Synthesis Pathway - iFab and iFadR mediated by the production of Fatty Alcohol Using AAR [143] In this example, improved fatty alcohol production using AAR was demonstrated by increased flow through the pathway fatty acid biosynthesis mediated by the overexpression of a synthetic operon comprising several FAB proteins (ifabl38) and / or overexpression of the FadR protein (ifad), a regulator of fatty acid metabolism. ÍFAB138 (SEQ ID NO: 55) includes in the following order the fabV genes from Vibrio cholerae, FabH, fabD, fabG and fabA from Salmonella typhimurhim, and FabF from Clostridium acetobutylicum, and is integrated as a synthetic operon controlled by or PlacUV5 promoter or PT5 promoter. iFadR includes the f adR gene from Escherichia coli (SEQ ID NO: 56) controlled by the T5 promoter. The components present in the E. coli strains evaluated in this example are shown in Table 7, below.
Tabela 7: Cepas E. coli com ÍFAB138 ou fadRTable 7: E. coli strains with ÍFAB138 or fadR
[144] AAR (S18W) foi expresso a partir do plasmideo pDS311, uma variante do plasmideo pDS171S, em que o codón AAR 18 especificou um triptofano em vez de uma serina (PCL-AAR(S18W)+ACP-sfp) e o gene da redutase de aldeido, alrA, a partir de Acinetobacter baylyi (SEQ ID NO:[144] AAR (S18W) was expressed from plasmid pDS311, a variant of plasmid pDS171S, where codon AAR 18 specified a tryptophan instead of a serine (PCL-AAR (S18W) + ACP-sfp) and the gene of aldehyde reductase, alrA, from Acinetobacter baylyi (SEQ ID NO:
Petição 870170002722, de 13/01/2017, pág. 135/161Petition 870170002722, of 13/01/2017, p. 135/161
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54) foi clonado a jusante do gene sfp a partir de B. subtilis. pDS311 foi transformado em cepas DV2, BD061, BD064 e Shu002. As cepas foram avaliadas no protocolo 4NBT_2N (ver acima). Como mostrado na Figura 7, a produção de álcool graxo aumentou significativamente como resultado da presença de ifabl38 e ifadR, com a cepa Shu002 mostrando o título mais elevado de álcool graxo.54) was cloned downstream of the sfp gene from B. subtilis. pDS311 was transformed into strains DV2, BD061, BD064 and Shu002. Strains were evaluated using the 4NBT_2N protocol (see above). As shown in Figure 7, fatty alcohol production increased significantly as a result of the presence of ifabl38 and ifadR, with the strain Shu002 showing the highest fatty alcohol titer.
Exemplo 7: Variantes AAR Melhoradas em uma cepa com aumento do fluxo através da via de síntese de ácido graxo [145] Neste exemplo, a melhora da produção de álcool graxo em células hospedeiras recombinantes transformadas com variantes AAR a partir de bibliotecas de combinação foi demonstrada em Shu2, uma cepa de E. coli com o aumento do fluxo através da via de biossíntese de ácidos graxos mediada pela sobre-expressão da ifabl38 e sobreexpressão de proteína FadR (supra). Foram avaliadas quatro variantes da AAR a partir da segunda biblioteca de combinação (Tabela 6B). Estas variantes abrigam as seguintes mutações: Com2a: S18W, D24P, L31M, C63G, S113K, T154A, A281L; Comb2b: S18W, D16L, M21L, C63G, S113K, T154A, A281L; Com2c: S18W, L8A, M21L, C63G, A77A, S113K, T154A, A281L; Com2d: D24E, C63G, S113K, T154A, A281L (ver também a Figura 8). Estas variantes foram clonadas na estrutura do plasmídeo pJL104. pJL104 foi criado por clonagem do operon accD+ sintético a partir de C. glutamicum (como descrito no Exemplo 2, supra), a jusante do gene alrA em pDS311. Os plasmídeos resultantes foram transformados na cepa Shu002 e as cepas foram avaliadas no protocolo 4NBT_1N (supra). Como mostrada na Figura 8, a produção elevada de álcool graxo foi observada em todas as cepas. A cepa BD064 alberga oExample 7: Improved AAR variants in a strain with increased flow through the fatty acid synthesis pathway [145] In this example, improved fatty alcohol production in recombinant host cells transformed with AAR variants from combination libraries has been demonstrated in Shu2, an E. coli strain with increased flow through the fatty acid biosynthesis pathway mediated by overexpression of ifabl38 and overexpression of FadR protein (supra). Four variants of AAR were evaluated from the second combination library (Table 6B). These variants harbor the following mutations: Com2a: S18W, D24P, L31M, C63G, S113K, T154A, A281L; Comb2b: S18W, D16L, M21L, C63G, S113K, T154A, A281L; Com2c: S18W, L8A, M21L, C63G, A77A, S113K, T154A, A281L; Com2d: D24E, C63G, S113K, T154A, A281L (see also Figure 8). These variants were cloned into the structure of plasmid pJL104. pJL104 was created by cloning the synthetic accD + operon from C. glutamicum (as described in Example 2, supra), downstream of the alrA gene in pDS311. The resulting plasmids were transformed into the strain Shu002 and the strains were evaluated in the 4NBT_1N protocol (supra). As shown in Figure 8, high fatty alcohol production was observed in all strains. The BD064 strain houses the
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132/137 plasmídeo pDS311, que expressa a variante de S18W de AAR_7942, também foi avaliada em fermentações tanque. Os álcoois graxos produzidos por cepa com um título máximo de 42 g/L, um rendimento de 12,6% (em glicose) e uma produtividade de 0,62 g/L/h, como mostrado na Figura 9. A distribuição do comprimento da cadeia dos álcoois graxos foi como se segue: 1,2% C8, 7,7% C10, 26,9% C12, 44,7% C14, 16,0% C16 e 1,9% C18. A fração de álcoois graxos saturados e insaturados foi de 72,6% e 27,4%, respectivamente.132/137 plasmid pDS311, which expresses the S18W variant of AAR_7942, was also evaluated in tank fermentations. Fatty alcohols produced per strain with a maximum titer of 42 g / L, a yield of 12.6% (in glucose) and a yield of 0.62 g / L / h, as shown in Figure 9. The length distribution of the fatty alcohol chain was as follows: 1.2% C8, 7.7% C10, 26.9% C12, 44.7% C14, 16.0% C16 and 1.9% C18. The fraction of saturated and unsaturated fatty alcohols was 72.6% and 27.4%, respectively.
Exemplo 8: Aumento da Atividade de MED4 Acil aldeído redutase (AAR) e Redistribuição da Seletividade por Comprimento de Cadeia para produção de álcool graxo C14 [146] AAR é um dos componentes essenciais para a biossíntese de alcano de cianobactérias, outro componente essencial é um aldeído descarbonilase (ADC). Os inventores descobriram que o Prochlorococcus marinus MED4_AAR é cataliticamente inativo sem a presença de MED4_ADC, ou seja, quando apenas MED4_AAR é expresso em E. coli nenhum produto é detectado, e quando MED4_AAR e ADC são coexpressos em E. coli apenas os produtos detectados são alcanos. Os inventores também descobriram que quando MED4_AAR é coexpresso em E. coli com uma variante catalítica aparentemente inativa de MED4_ADC, em que a histidina 156 é substituída por arginina (designada, posteriormente, como MED4_ADC (H165R)), álcoois graxos, e não são detectados alcanos (ver Figura 10). Concluiu-se a partir destes dados que MED4_AAR requer interação física com MED4_ADC para ser cataliticamente ativo. Os inventores utilizaram o sistema para identificar variantes de MED4_AAR com atividade aumentada e/ou a especificidade peloExample 8: Increased Activity of MED4 Acyl aldehyde reductase (AAR) and Redistribution of Chain Length Selectivity for C14 fatty alcohol production [146] AAR is one of the essential components for the cyanobacterial alkane biosynthesis, another essential component is an aldehyde decarbonylase (ADC). The inventors found that Prochlorococcus marinus MED4_AAR is catalytically inactive without the presence of MED4_ADC, that is, when only MED4_AAR is expressed in E. coli no product is detected, and when MED4_AAR and ADC are coexpressed in E. coli only the detected products are alkanes. The inventors also found that when MED4_AAR is coexpressed in E. coli with an apparently inactive catalytic variant of MED4_ADC, where histidine 156 is replaced by arginine (later referred to as MED4_ADC (H165R)), fatty alcohols, and are not detected alkanes (see Figure 10). It was concluded from these data that MED4_AAR requires physical interaction with MED4_ADC to be catalytically active. The inventors used the system to identify variants of MED4_AAR with increased activity and / or specificity by
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133/137 substrato alterado para propósitos de produção FALC.133/137 substrate changed for FALC production purposes.
[147] MED4_ADC (H156R) foi expresso em conjunto com uma biblioteca de saturação total de MED4_AAR. A biblioteca de saturação de MED4_AAR foi preparada em um plasmídeo pLC1920-derivado (pLS9-195) e introduzido em uma cepa de produção carregando plasmídeo pGLAK-043 (que é o plasmídeo pACYC-Ptrc-MED4_ADC abrigando a mutação H156R em um gene ADC). Os clones foram induzidos e as variantes AAR foram selecionadas com base na produção de mais álcool graxo do que a enzima AAR do tipo selvagem ou a capacidade de produzir álcoois graxos com um perfil de comprimento de cadeia alterada, por exemplo, um aumento da fração de álcool graxo C14. Clones selecionados foram então retestados em uma rodada de validação. Todas as variantes que apresentaram títulos FALC consistentes entre as fermentações primárias e secundárias foram recultivadas, DNA de plasmídeo foi isolado, sequenciado e reintroduzido na cepa de produção original para testes adicionais. Estes novos transformantes foram, em seguida, submetidos à outra análise e fermentação de confirmação. Tabela 8 abaixo mostra dados representativos a partir de 16 variantes AAR que produziram os maiores títulos FALC (ordenados de cima para baixo na atividade descendente). As variantes variaram de 1,4 vezes a 2,2 vezes em relação ao tipo selvagem. Estas variantes mostraram a capacidade de aumentar a atividade MED4_AAR usando técnicas de evolução direcionada e, além disso, formaram a base para novos avanços.[147] MED4_ADC (H156R) was expressed in conjunction with a total saturation library of MED4_AAR. The MED4_AAR saturation library was prepared on a pLC1920-derived plasmid (pLS9-195) and introduced into a production strain carrying plasmid pGLAK-043 (which is the plasmid pACYC-Ptrc-MED4_ADC harboring the H156R mutation in an ADC gene) . The clones were induced and the AAR variants were selected based on the production of more fatty alcohol than the wild type AAR enzyme or the ability to produce fatty alcohols with an altered chain length profile, for example, an increase in the fraction of fatty alcohol C14. Selected clones were then retested in a validation round. All variants that showed consistent FALC titers between primary and secondary fermentations were recultivated, plasmid DNA was isolated, sequenced and reintroduced into the original production strain for further testing. These new transformants were then subjected to another analysis and confirmation fermentation. Table 8 below shows representative data from 16 AAR variants that produced the largest FALC titles (ordered from top to bottom in the descending activity). The variants ranged from 1.4 times to 2.2 times in relation to the wild type. These variants showed the ability to increase MED4_AAR activity using targeted evolution techniques and, in addition, formed the basis for further advances.
Tabela 8: Produtividade de FALC de mutantes de MED4 AAR em relação a MED4 AAR do tipo selvagem (WT)Table 8: FALC productivity of MED4 AAR mutants compared to wild-type MED4 AAR (WT)
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*Variante truncada faltando os dois últimos aminoácidos.* Truncated variant missing the last two amino acids.
[148] 0 conjunto de dados também foi varrido para as variantes AAR que exibiu perfis alterados de comprimento da cadeia. As espécies mais comuns produzidas pela AAR do tipo selvagem tem um comprimento de cadeia C16. Um aumento da proporção de espécies FALC com comprimentos de cadeia mais curtos do que C16 é de interesse. Dois clones variantes foram identificados que mostraram um aumento de aproximadamente 3 vezes na quantidade de C14 FALC (Figura 10) . A sequenciação destes clones revelou que eles eram mutantes D61E idênticos com a mesma sequência de códon nucleotideos. 0 DNA do plasmideo para a variante D61E foi reintroduzido na cepa original contendo H156R ADC. Os resultados mostram que a expressão da variante da D61E de AAR em uma célula hospedeira recombinante distorce a[148] The data set was also scanned for AAR variants that exhibited altered chain length profiles. The most common species produced by wild-type AAR have a C16 chain length. An increase in the proportion of FALC species with chain lengths shorter than C16 is of interest. Two variant clones were identified that showed an approximately 3-fold increase in the amount of C14 FALC (Figure 10). Sequencing these clones revealed that they were identical D61E mutants with the same nucleotide codon sequence. The plasmid DNA for the D61E variant was reintroduced into the original strain containing H156R ADC. The results show that the expression of the D61E variant of AAR in a recombinant host cell distorts the
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135/137 distribuição do comprimento de cadeia de espécies FALC para cadeias de carbono mais curtas. A Tabela abaixo ilustra a distribuição de comprimento da cadeia de135/137 chain length distribution of FALC species to shorter carbon chains. The Table below illustrates the chain length distribution
FALC produzida por células hospedeiras recombinantes que expressam a varianteFALC produced by recombinant host cells that express the variant
D61E deD61E of
MED4 AAR em comparação com MED4_AAR do tipo selvagem (WT) e a varianteMED4 AAR compared to MED4_AAR of the wild type (WT) and the variant
V34 6P de MED4 AAR que não produziu quaisquer produtos com comprimentos de cadeia alterados.V34 6P of MED4 AAR that did not produce any products with altered chain lengths.
Tabela 9: Distribuição de comprimento de cadeia por variantes AAR e AAR do tipo selvagemTable 9: Chain length distribution by AAR and wild type AAR variants
ND = não detectado * 1% variância atribuível aos desvios da média [149] Estas variantes podem ainda ser recombinadas e rastreadas para a melhoria do fundamento de MED4_ADC (H156R). A variante de MED4_AAR (D61E) e sua progênie mutante podem ser úteis para diminuir o comprimento médio da cadeia de ambos os álcoois graxos e alcanos. A variante MED4_AAR (D61E) demonstra que a especificidade de comprimento de cadeia MED4_AAR é maleável e apresenta a possibilidade de melhorar ainda mais essa atividade através de esforços adicionais de manipulação de proteínas. Todas as variantes descritas foram sequenciadas a partir da progênie de pLS9-195 e continham mutações de códonsND = not detected * 1% variance attributable to deviations from the mean [149] These variants can still be recombined and tracked to improve the MED4_ADC foundation (H156R). The MED4_AAR variant (D61E) and its mutant progeny may be useful to decrease the average chain length of both fatty alcohols and alkanes. The MED4_AAR (D61E) variant demonstrates that the MED4_AAR chain length specificity is malleable and presents the possibility of further improving this activity through additional protein manipulation efforts. All described variants were sequenced from the progeny of pLS9-195 and contained codon mutations
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136/137 correspondentes para as substituições de aminoácidos listadas.136/137 corresponding to the listed amino acid substitutions.
Tabela 10: Nomes relacionados à Listagem de SequênciaTable 10: Names related to the Sequence Listing
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137/137137/137
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