BR122024008251A2 - PROCESS OF PRODUCING METHACRYLIC ACID, RECOMBINANT MICROORGANISM, FERMENTATION PROCESS, METHOD FOR PREPARING POLYMERS OR COPOLYMERS OF METHACRYLIC ACID OR METHACRYLIC ACID ESTERS - Google Patents
PROCESS OF PRODUCING METHACRYLIC ACID, RECOMBINANT MICROORGANISM, FERMENTATION PROCESS, METHOD FOR PREPARING POLYMERS OR COPOLYMERS OF METHACRYLIC ACID OR METHACRYLIC ACID ESTERS Download PDFInfo
- Publication number
- BR122024008251A2 BR122024008251A2 BR122024008251-9A BR122024008251A BR122024008251A2 BR 122024008251 A2 BR122024008251 A2 BR 122024008251A2 BR 122024008251 A BR122024008251 A BR 122024008251A BR 122024008251 A2 BR122024008251 A2 BR 122024008251A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- methacrylic acid
- coa
- 4hbt
- acx4
- acyl
- Prior art date
Links
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 189
- 244000005700 microbiome Species 0.000 title claims abstract description 121
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 110
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 11
- 229920003145 methacrylic acid copolymer Polymers 0.000 title claims abstract description 5
- NPALUEYCDZWBOV-NDZSKPAWSA-N methacrylyl-CoA Chemical compound O[C@@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(=O)NCCSC(=O)C(=C)C)O[C@H]1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 NPALUEYCDZWBOV-NDZSKPAWSA-N 0.000 claims abstract description 107
- AEWHYWSPVRZHCT-NDZSKPAWSA-N isobutyryl-CoA Chemical compound O[C@@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(=O)NCCSC(=O)C(C)C)O[C@H]1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 AEWHYWSPVRZHCT-NDZSKPAWSA-N 0.000 claims abstract description 85
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 claims abstract description 36
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 claims abstract description 36
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 32
- 101710090359 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase Proteins 0.000 claims description 126
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 112
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 112
- 108020001558 Acyl-CoA oxidase Proteins 0.000 claims description 105
- 102000004539 Acyl-CoA Oxidase Human genes 0.000 claims description 100
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 73
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 claims description 63
- 125000005397 methacrylic acid ester group Chemical group 0.000 claims description 57
- SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N Butylmethacrylate Chemical class CCCCOC(=O)C(C)=C SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 108010083294 ethanol acyltransferase Proteins 0.000 claims description 39
- 241000219195 Arabidopsis thaliana Species 0.000 claims description 27
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 27
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 claims description 21
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 241000186073 Arthrobacter sp. Species 0.000 claims description 17
- 101710120269 Acyl-CoA thioester hydrolase YbgC Proteins 0.000 claims description 16
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 13
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 claims description 13
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 claims description 13
- 101000801180 Arabidopsis thaliana Acyl-coenzyme A oxidase 4, peroxisomal Proteins 0.000 claims description 9
- 235000011430 Malus pumila Nutrition 0.000 claims description 9
- 235000015103 Malus silvestris Nutrition 0.000 claims description 9
- 101100161759 Arabidopsis thaliana ACX4 gene Proteins 0.000 claims description 8
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 8
- 241001524188 Glutamicibacter nicotianae Species 0.000 claims description 7
- 235000006582 Vigna radiata Nutrition 0.000 claims description 7
- 240000004922 Vigna radiata Species 0.000 claims description 7
- 108010054300 peroxisomal acyl-CoA oxidase Proteins 0.000 claims description 7
- 125000005907 alkyl ester group Chemical group 0.000 claims description 6
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000015510 Cucumis melo subsp melo Nutrition 0.000 claims description 5
- FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N [4,6-bis(cyanoamino)-1,3,5-triazin-2-yl]cyanamide Chemical compound N#CNC1=NC(NC#N)=NC(NC#N)=N1 FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 claims description 4
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 claims description 4
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 claims description 4
- 241000589774 Pseudomonas sp. Species 0.000 claims description 4
- 240000003768 Solanum lycopersicum Species 0.000 claims description 4
- 241000186074 Arthrobacter globiformis Species 0.000 claims description 3
- 108090000371 Esterases Proteins 0.000 claims description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 125000006539 C12 alkyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims 8
- 244000241257 Cucumis melo Species 0.000 claims 2
- 244000141359 Malus pumila Species 0.000 claims 2
- LQZZUXJYWNFBMV-UHFFFAOYSA-N dodecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCO LQZZUXJYWNFBMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 125000005396 acrylic acid ester group Chemical group 0.000 claims 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 116
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 description 90
- KQNPFQTWMSNSAP-UHFFFAOYSA-N isobutyric acid Chemical compound CC(C)C(O)=O KQNPFQTWMSNSAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 85
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 82
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 71
- 241001198387 Escherichia coli BL21(DE3) Species 0.000 description 64
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 63
- 108010011449 Long-chain-fatty-acid-CoA ligase Proteins 0.000 description 51
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 102000005870 Coenzyme A Ligases Human genes 0.000 description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 45
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 43
- QHKABHOOEWYVLI-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-2-oxobutanoic acid Chemical compound CC(C)C(=O)C(O)=O QHKABHOOEWYVLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 39
- 239000000047 product Substances 0.000 description 36
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 34
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 33
- 102000003960 Ligases Human genes 0.000 description 32
- 108090000364 Ligases Proteins 0.000 description 32
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 32
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 32
- 239000013604 expression vector Substances 0.000 description 29
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 29
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 27
- 108091033319 polynucleotide Proteins 0.000 description 26
- 102000040430 polynucleotide Human genes 0.000 description 26
- 239000002157 polynucleotide Substances 0.000 description 26
- FPPNZSSZRUTDAP-UWFZAAFLSA-N carbenicillin Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)C(C(O)=O)C1=CC=CC=C1 FPPNZSSZRUTDAP-UWFZAAFLSA-N 0.000 description 25
- 229960003669 carbenicillin Drugs 0.000 description 25
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 24
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 24
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 24
- 229960001031 glucose Drugs 0.000 description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- -1 alkyl methacrylates Chemical class 0.000 description 22
- WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N chloramphenicol Chemical compound ClC(Cl)C(=O)N[C@H](CO)[C@H](O)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N 0.000 description 22
- 229960005091 chloramphenicol Drugs 0.000 description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 22
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 22
- 108010046716 3-Methyl-2-Oxobutanoate Dehydrogenase (Lipoamide) Proteins 0.000 description 21
- AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N Riboflavin Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N 0.000 description 20
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 20
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 19
- 102000004357 Transferases Human genes 0.000 description 18
- 108090000992 Transferases Proteins 0.000 description 18
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 108010079426 Electron-Transferring Flavoproteins Proteins 0.000 description 17
- 102000012737 Electron-Transferring Flavoproteins Human genes 0.000 description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 17
- RGJOEKWQDUBAIZ-UHFFFAOYSA-N coenzime A Natural products OC1C(OP(O)(O)=O)C(COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)C(O)C(=O)NCCC(=O)NCCS)OC1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 RGJOEKWQDUBAIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000000306 component Substances 0.000 description 17
- 108700023175 Phosphate acetyltransferases Proteins 0.000 description 16
- 239000005516 coenzyme A Substances 0.000 description 16
- 229940093530 coenzyme a Drugs 0.000 description 16
- KDTSHFARGAKYJN-UHFFFAOYSA-N dephosphocoenzyme A Natural products OC1C(O)C(COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)C(O)C(=O)NCCC(=O)NCCS)OC1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 KDTSHFARGAKYJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 16
- RGJOEKWQDUBAIZ-IBOSZNHHSA-N CoASH Chemical compound O[C@@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(=O)NCCS)O[C@H]1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 RGJOEKWQDUBAIZ-IBOSZNHHSA-N 0.000 description 15
- 238000009739 binding Methods 0.000 description 15
- JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid Chemical compound OCC[NH+]1CCN(CCS([O-])(=O)=O)CC1 JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 108020004705 Codon Proteins 0.000 description 14
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 108091000080 Phosphotransferase Proteins 0.000 description 14
- 102000005488 Thioesterase Human genes 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 14
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 14
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 14
- 102000020233 phosphotransferase Human genes 0.000 description 14
- 108020002982 thioesterase Proteins 0.000 description 14
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 13
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 13
- 239000007995 HEPES buffer Substances 0.000 description 13
- 241000589776 Pseudomonas putida Species 0.000 description 13
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 13
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 13
- VWWQXMAJTJZDQX-UYBVJOGSSA-N flavin adenine dinucleotide Chemical compound C1=NC2=C(N)N=CN=C2N1[C@@H]([C@H](O)[C@@H]1O)O[C@@H]1CO[P@](O)(=O)O[P@@](O)(=O)OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)CN1C2=NC(=O)NC(=O)C2=NC2=C1C=C(C)C(C)=C2 VWWQXMAJTJZDQX-UYBVJOGSSA-N 0.000 description 13
- 235000019162 flavin adenine dinucleotide Nutrition 0.000 description 13
- 239000011714 flavin adenine dinucleotide Substances 0.000 description 13
- 229940093632 flavin-adenine dinucleotide Drugs 0.000 description 13
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 13
- 238000002415 sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis Methods 0.000 description 13
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 13
- 238000000246 agarose gel electrophoresis Methods 0.000 description 12
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 12
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 12
- 239000006142 Luria-Bertani Agar Substances 0.000 description 11
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 11
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 11
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 11
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 150000004666 short chain fatty acids Chemical class 0.000 description 11
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 11
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 11
- AUNGANRZJHBGPY-UHFFFAOYSA-N D-Lyxoflavin Natural products OCC(O)C(O)C(O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O AUNGANRZJHBGPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 10
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 10
- 239000007836 KH2PO4 Substances 0.000 description 10
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000036983 biotransformation Effects 0.000 description 10
- 210000004899 c-terminal region Anatomy 0.000 description 10
- 239000013599 cloning vector Substances 0.000 description 10
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 10
- BPHPUYQFMNQIOC-NXRLNHOXSA-N isopropyl beta-D-thiogalactopyranoside Chemical compound CC(C)S[C@@H]1O[C@H](CO)[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O BPHPUYQFMNQIOC-NXRLNHOXSA-N 0.000 description 10
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 10
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 10
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 235000019192 riboflavin Nutrition 0.000 description 10
- 229960002477 riboflavin Drugs 0.000 description 10
- 239000002151 riboflavin Substances 0.000 description 10
- 241000894007 species Species 0.000 description 10
- 108010001058 Acyl-CoA Dehydrogenase Proteins 0.000 description 9
- 108700024126 Butyrate kinases Proteins 0.000 description 9
- 241000186226 Corynebacterium glutamicum Species 0.000 description 9
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 9
- 239000012131 assay buffer Substances 0.000 description 9
- 101150005083 bkdA1 gene Proteins 0.000 description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 9
- 238000010829 isocratic elution Methods 0.000 description 9
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 9
- 108091008146 restriction endonucleases Proteins 0.000 description 9
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 9
- 101150036269 ACX4 gene Proteins 0.000 description 8
- 102000016928 DNA-directed DNA polymerase Human genes 0.000 description 8
- 108010014303 DNA-directed DNA polymerase Proteins 0.000 description 8
- 108010093488 His-His-His-His-His-His Proteins 0.000 description 8
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 241000220225 Malus Species 0.000 description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 8
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 8
- 230000004186 co-expression Effects 0.000 description 8
- 101150077793 ilvH gene Proteins 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 8
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 102000002735 Acyl-CoA Dehydrogenase Human genes 0.000 description 7
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 description 7
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 description 7
- ACTIUHUUMQJHFO-UHFFFAOYSA-N Coenzym Q10 Natural products COC1=C(OC)C(=O)C(CC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)C)=C(C)C1=O ACTIUHUUMQJHFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 101710192343 NADPH:adrenodoxin oxidoreductase, mitochondrial Proteins 0.000 description 7
- 102100036777 NADPH:adrenodoxin oxidoreductase, mitochondrial Human genes 0.000 description 7
- 101710104207 Probable NADPH:adrenodoxin oxidoreductase, mitochondrial Proteins 0.000 description 7
- 241000320117 Pseudomonas putida KT2440 Species 0.000 description 7
- 101150062006 bkdA2 gene Proteins 0.000 description 7
- 235000017471 coenzyme Q10 Nutrition 0.000 description 7
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 7
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 7
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 7
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 7
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 7
- NPCOQXAVBJJZBQ-UHFFFAOYSA-N reduced coenzyme Q9 Natural products COC1=C(O)C(C)=C(CC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)CCC=C(C)C)C(O)=C1OC NPCOQXAVBJJZBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 7
- 229940035936 ubiquinone Drugs 0.000 description 7
- 108010014720 2-methylacyl-CoA dehydrogenase Proteins 0.000 description 6
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 6
- 108010089895 Branched-chain-fatty-acid kinase Proteins 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 101150103637 bkdB gene Proteins 0.000 description 6
- SUYVUBYJARFZHO-RRKCRQDMSA-N dATP Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@H]1C[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)O1 SUYVUBYJARFZHO-RRKCRQDMSA-N 0.000 description 6
- RGWHQCVHVJXOKC-SHYZEUOFSA-N dCTP Chemical compound O=C1N=C(N)C=CN1[C@@H]1O[C@H](CO[P@](O)(=O)O[P@](O)(=O)OP(O)(O)=O)[C@@H](O)C1 RGWHQCVHVJXOKC-SHYZEUOFSA-N 0.000 description 6
- HAAZLUGHYHWQIW-KVQBGUIXSA-N dGTP Chemical compound C1=NC=2C(=O)NC(N)=NC=2N1[C@H]1C[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)O1 HAAZLUGHYHWQIW-KVQBGUIXSA-N 0.000 description 6
- NHVNXKFIZYSCEB-XLPZGREQSA-N dTTP Chemical compound O=C1NC(=O)C(C)=CN1[C@@H]1O[C@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)[C@@H](O)C1 NHVNXKFIZYSCEB-XLPZGREQSA-N 0.000 description 6
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 6
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 6
- 108700016155 Acyl transferases Proteins 0.000 description 5
- 102000057234 Acyl transferases Human genes 0.000 description 5
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 5
- 241000186216 Corynebacterium Species 0.000 description 5
- 108010069915 Electron-transferring-flavoprotein dehydrogenase Proteins 0.000 description 5
- 108010013792 Isovaleryl-CoA Dehydrogenase Proteins 0.000 description 5
- 102100025392 Isovaleryl-CoA dehydrogenase, mitochondrial Human genes 0.000 description 5
- 241000191043 Rhodobacter sphaeroides Species 0.000 description 5
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000319304 [Brevibacterium] flavum Species 0.000 description 5
- 101150037054 aat gene Proteins 0.000 description 5
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 5
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 5
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 5
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 5
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000011038 discontinuous diafiltration by volume reduction Methods 0.000 description 5
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 5
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 5
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 5
- 235000019197 fats Nutrition 0.000 description 5
- 101150060643 ilvN gene Proteins 0.000 description 5
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 5
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 5
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 5
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 5
- NFNSOHPYYIZPLS-UHFFFAOYSA-N 2-methylpropanoyl phosphate Chemical compound CC(C)C(=O)OP(O)(O)=O NFNSOHPYYIZPLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 108010092060 Acetate kinase Proteins 0.000 description 4
- 102100035709 Acetyl-coenzyme A synthetase, cytoplasmic Human genes 0.000 description 4
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000222120 Candida <Saccharomycetales> Species 0.000 description 4
- 241000219112 Cucumis Species 0.000 description 4
- 101710170195 Electron transfer flavoprotein-ubiquinone oxidoreductase Proteins 0.000 description 4
- 102100031804 Electron transfer flavoprotein-ubiquinone oxidoreductase, mitochondrial Human genes 0.000 description 4
- 101710099445 Electron transfer flavoprotein-ubiquinone oxidoreductase, mitochondrial Proteins 0.000 description 4
- 108030007102 Formate kinases Proteins 0.000 description 4
- 102100021646 Isobutyryl-CoA dehydrogenase, mitochondrial Human genes 0.000 description 4
- KZSNJWFQEVHDMF-BYPYZUCNSA-N L-valine Chemical compound CC(C)[C@H](N)C(O)=O KZSNJWFQEVHDMF-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 4
- 241000589597 Paracoccus denitrificans Species 0.000 description 4
- 101710130023 Probable electron transfer flavoprotein-ubiquinone oxidoreductase, mitochondrial Proteins 0.000 description 4
- 108090001084 Propionate kinases Proteins 0.000 description 4
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 description 4
- 241001646398 Pseudomonas chlororaphis Species 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 4
- 108091081024 Start codon Proteins 0.000 description 4
- 241000282898 Sus scrofa Species 0.000 description 4
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KZSNJWFQEVHDMF-UHFFFAOYSA-N Valine Natural products CC(C)C(N)C(O)=O KZSNJWFQEVHDMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WDJHALXBUFZDSR-UHFFFAOYSA-M acetoacetate Chemical compound CC(=O)CC([O-])=O WDJHALXBUFZDSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 108010069175 acyl-CoA transferase Proteins 0.000 description 4
- 229960000723 ampicillin Drugs 0.000 description 4
- AVKUERGKIZMTKX-NJBDSQKTSA-N ampicillin Chemical compound C1([C@@H](N)C(=O)N[C@H]2[C@H]3SC([C@@H](N3C2=O)C(O)=O)(C)C)=CC=CC=C1 AVKUERGKIZMTKX-NJBDSQKTSA-N 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 239000012148 binding buffer Substances 0.000 description 4
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 4
- SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)=C SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012035 limiting reagent Substances 0.000 description 4
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000037353 metabolic pathway Effects 0.000 description 4
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical class 0.000 description 4
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 4
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 4
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 238000004007 reversed phase HPLC Methods 0.000 description 4
- 239000012064 sodium phosphate buffer Substances 0.000 description 4
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 4
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 4
- RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N thymine Chemical compound CC1=CNC(=O)NC1=O RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 4
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 4
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 4
- 239000004474 valine Substances 0.000 description 4
- 125000004178 (C1-C4) alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- KIUMMUBSPKGMOY-UHFFFAOYSA-N 3,3'-Dithiobis(6-nitrobenzoic acid) Chemical compound C1=C([N+]([O-])=O)C(C(=O)O)=CC(SSC=2C=C(C(=CC=2)[N+]([O-])=O)C(O)=O)=C1 KIUMMUBSPKGMOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VPEKFOQZFCDXQN-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-2-oxobutanoic acid Chemical compound CC(C)C(=O)C(O)=O.CC(C)C(=O)C(O)=O VPEKFOQZFCDXQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 108010049926 Acetate-CoA ligase Proteins 0.000 description 3
- 101710103516 Acyl-coenzyme A oxidase 4 Proteins 0.000 description 3
- 101000695175 Bacillus subtilis (strain 168) Probable phosphate butyryltransferase Proteins 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N Benzyl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000222178 Candida tropicalis Species 0.000 description 3
- 241000193171 Clostridium butyricum Species 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- 101710163270 Nuclease Proteins 0.000 description 3
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 241000589970 Spirochaetales Species 0.000 description 3
- 241000187432 Streptomyces coelicolor Species 0.000 description 3
- 101100125907 Streptomyces coelicolor (strain ATCC BAA-471 / A3(2) / M145) ilvC1 gene Proteins 0.000 description 3
- 241000204666 Thermotoga maritima Species 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003281 allosteric effect Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000010310 bacterial transformation Effects 0.000 description 3
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 3
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 3
- 230000006696 biosynthetic metabolic pathway Effects 0.000 description 3
- BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N butan-2-ol Chemical compound CCC(C)O BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003915 cell function Effects 0.000 description 3
- 210000000349 chromosome Anatomy 0.000 description 3
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 3
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000007824 enzymatic assay Methods 0.000 description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000010794 food waste Substances 0.000 description 3
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 3
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 3
- 101150033780 ilvB gene Proteins 0.000 description 3
- 101150090497 ilvC gene Proteins 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 3
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 3
- 238000013332 literature search Methods 0.000 description 3
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- DCUFMVPCXCSVNP-UHFFFAOYSA-N methacrylic anhydride Chemical compound CC(=C)C(=O)OC(=O)C(C)=C DCUFMVPCXCSVNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- 230000002438 mitochondrial effect Effects 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 3
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011009 potassium phosphates Nutrition 0.000 description 3
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 3
- 239000012465 retentate Substances 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 3
- 238000010361 transduction Methods 0.000 description 3
- 230000026683 transduction Effects 0.000 description 3
- DTGKSKDOIYIVQL-WEDXCCLWSA-N (+)-borneol Chemical group C1C[C@@]2(C)[C@@H](O)C[C@@H]1C2(C)C DTGKSKDOIYIVQL-WEDXCCLWSA-N 0.000 description 2
- 125000003837 (C1-C20) alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 1-heptanol Chemical compound CCCCCCCO BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LCZVSXRMYJUNFX-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-hydroxypropoxy)propoxy]propan-1-ol Chemical class CC(O)COC(C)COC(C)CO LCZVSXRMYJUNFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MSXVEPNJUHWQHW-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutan-2-ol Chemical compound CCC(C)(C)O MSXVEPNJUHWQHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102100034767 3-hydroxyisobutyryl-CoA hydrolase, mitochondrial Human genes 0.000 description 2
- GNSFRPWPOGYVLO-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical group CC(=C)C(=O)OCCCO GNSFRPWPOGYVLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108090001107 Acetate-CoA ligase (ADP-forming) Proteins 0.000 description 2
- 241000193451 Acetoanaerobium sticklandii Species 0.000 description 2
- 102000002296 Acyl-CoA Dehydrogenases Human genes 0.000 description 2
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000203069 Archaea Species 0.000 description 2
- 241000606660 Bartonella Species 0.000 description 2
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 2
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 2
- 108010068197 Butyryl-CoA Dehydrogenase Proteins 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000606161 Chlamydia Species 0.000 description 2
- 241000193401 Clostridium acetobutylicum Species 0.000 description 2
- 241000186570 Clostridium kluyveri Species 0.000 description 2
- 241000193469 Clostridium pasteurianum Species 0.000 description 2
- 241000193464 Clostridium sp. Species 0.000 description 2
- 241000186031 Corynebacteriaceae Species 0.000 description 2
- 241000671338 Corynebacterium glutamicum R Species 0.000 description 2
- 102220560149 DENN domain-containing protein 2B_S34G_mutation Human genes 0.000 description 2
- 102000012410 DNA Ligases Human genes 0.000 description 2
- 108010061982 DNA Ligases Proteins 0.000 description 2
- 102220604528 DNA polymerase delta subunit 3_R49F_mutation Human genes 0.000 description 2
- 102000028526 Dihydrolipoamide Dehydrogenase Human genes 0.000 description 2
- 108010028127 Dihydrolipoamide Dehydrogenase Proteins 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108700033769 EC 6.2.1.10 Proteins 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acrylate Chemical compound CCOC(=O)C=C JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N Guanidine Chemical compound NC(N)=N ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000606768 Haemophilus influenzae Species 0.000 description 2
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000588748 Klebsiella Species 0.000 description 2
- 241000235058 Komagataella pastoris Species 0.000 description 2
- 239000006137 Luria-Bertani broth Substances 0.000 description 2
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101100118976 Mus musculus Clint1 gene Proteins 0.000 description 2
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010049977 Peptide Elongation Factor Tu Proteins 0.000 description 2
- 108700024327 Phosphate butyryltransferases Proteins 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000001253 Protein Kinase Human genes 0.000 description 2
- 241000589540 Pseudomonas fluorescens Species 0.000 description 2
- 108020004511 Recombinant DNA Proteins 0.000 description 2
- 102000007056 Recombinant Fusion Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010008281 Recombinant Fusion Proteins Proteins 0.000 description 2
- 108010034546 Serratia marcescens nuclease Proteins 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 241000205188 Thermococcus Species 0.000 description 2
- 241000589499 Thermus thermophilus Species 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 2
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 2
- XYLMUPLGERFSHI-UHFFFAOYSA-N alpha-Methylstyrene Chemical compound CC(=C)C1=CC=CC=C1 XYLMUPLGERFSHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 2
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 2
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 2
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 2
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CRFNGMNYKDXRTN-CITAKDKDSA-N butyryl-CoA Chemical compound O[C@@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(=O)NCCSC(=O)CCC)O[C@H]1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 CRFNGMNYKDXRTN-CITAKDKDSA-N 0.000 description 2
- 108010013027 butyryl-CoA acetoacetate CoA transferase Proteins 0.000 description 2
- 108010005026 butyryl-CoA synthetase Proteins 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 2
- 229940077731 carbohydrate nutrients Drugs 0.000 description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 2
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000013592 cell lysate Substances 0.000 description 2
- 239000008004 cell lysis buffer Substances 0.000 description 2
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- ACTIUHUUMQJHFO-UPTCCGCDSA-N coenzyme Q10 Chemical compound COC1=C(OC)C(=O)C(C\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CCC=C(C)C)=C(C)C1=O ACTIUHUUMQJHFO-UPTCCGCDSA-N 0.000 description 2
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 2
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- GMSCBRSQMRDRCD-UHFFFAOYSA-N dodecyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCCCCCCCCCCCOC(=O)C(C)=C GMSCBRSQMRDRCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004520 electroporation Methods 0.000 description 2
- 238000001952 enzyme assay Methods 0.000 description 2
- ZMMJGEGLRURXTF-UHFFFAOYSA-N ethidium bromide Chemical compound [Br-].C12=CC(N)=CC=C2C2=CC=C(N)C=C2[N+](CC)=C1C1=CC=CC=C1 ZMMJGEGLRURXTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960005542 ethidium bromide Drugs 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 2
- QEWYKACRFQMRMB-UHFFFAOYSA-N fluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)CF QEWYKACRFQMRMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 125000003055 glycidyl group Chemical group C(C1CO1)* 0.000 description 2
- 229940047650 haemophilus influenzae Drugs 0.000 description 2
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004029 hydroxymethyl group Chemical group [H]OC([H])([H])* 0.000 description 2
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N isoamylol Chemical compound CC(C)CCO PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- FCCDDURTIIUXBY-UHFFFAOYSA-N lipoamide Chemical compound NC(=O)CCCCC1CCSS1 FCCDDURTIIUXBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000622 liquid--liquid extraction Methods 0.000 description 2
- 230000002934 lysing effect Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 2
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 210000003470 mitochondria Anatomy 0.000 description 2
- 238000002703 mutagenesis Methods 0.000 description 2
- 231100000350 mutagenesis Toxicity 0.000 description 2
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 210000003463 organelle Anatomy 0.000 description 2
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 2
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 2
- 239000008057 potassium phosphate buffer Substances 0.000 description 2
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010033058 propionate - CoA ligase Proteins 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 102200145335 rs28929485 Human genes 0.000 description 2
- 102220159210 rs868791422 Human genes 0.000 description 2
- 230000003248 secreting effect Effects 0.000 description 2
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 2
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 2
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 150000007970 thio esters Chemical class 0.000 description 2
- 229940113082 thymine Drugs 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 2
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 description 2
- PIEPQKCYPFFYMG-UHFFFAOYSA-N tris acetate Chemical compound CC(O)=O.OCC(N)(CO)CO PIEPQKCYPFFYMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 101150106107 ydiF gene Proteins 0.000 description 2
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 2
- MBGQSVGJHSCMFS-BYPYZUCNSA-N (2s)-3-methyl-2-nitrosobutanoic acid Chemical compound CC(C)[C@H](N=O)C(O)=O MBGQSVGJHSCMFS-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- PSGCQDPCAWOCSH-UHFFFAOYSA-N (4,7,7-trimethyl-3-bicyclo[2.2.1]heptanyl) prop-2-enoate Chemical compound C1CC2(C)C(OC(=O)C=C)CC1C2(C)C PSGCQDPCAWOCSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004209 (C1-C8) alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Polymers 0.000 description 1
- WURBVZBTWMNKQT-UHFFFAOYSA-N 1-(4-chlorophenoxy)-3,3-dimethyl-1-(1,2,4-triazol-1-yl)butan-2-one Chemical compound C1=NC=NN1C(C(=O)C(C)(C)C)OC1=CC=C(Cl)C=C1 WURBVZBTWMNKQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 1-Octanol Chemical compound CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZDQNWDNMNKSMHI-UHFFFAOYSA-N 1-[2-(2-prop-2-enoyloxypropoxy)propoxy]propan-2-yl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OC(C)COC(C)COCC(C)OC(=O)C=C ZDQNWDNMNKSMHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JKNCOURZONDCGV-UHFFFAOYSA-N 2-(dimethylamino)ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CN(C)CCOC(=O)C(C)=C JKNCOURZONDCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOXQRTZXKQZDDN-UHFFFAOYSA-N 2-Ethylhexyl acrylate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C=C GOXQRTZXKQZDDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TZYRSLHNPKPEFV-UHFFFAOYSA-N 2-ethyl-1-butanol Chemical compound CCC(CC)CO TZYRSLHNPKPEFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YIWUKEYIRIRTPP-UHFFFAOYSA-N 2-ethylhexan-1-ol Chemical compound CCCCC(CC)CO YIWUKEYIRIRTPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WDQMWEYDKDCEHT-UHFFFAOYSA-N 2-ethylhexyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C(C)=C WDQMWEYDKDCEHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NZPACTGCRWDXCJ-UHFFFAOYSA-N 2-heptyl-4-hydroxyquinoline N-oxide Chemical compound C1=CC=CC2=[N+]([O-])C(CCCCCCC)=CC(O)=C21 NZPACTGCRWDXCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YTKKDFTVSNSVEE-TYHXJLICSA-N 2-hydroxybenzoyl-CoA Chemical compound O=C([C@H](O)C(C)(COP(O)(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]1[C@H]([C@@H](O)[C@@H](O1)N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1)OP(O)(O)=O)C)NCCC(=O)NCCSC(=O)C1=CC=CC=C1O YTKKDFTVSNSVEE-TYHXJLICSA-N 0.000 description 1
- OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethyl prop-2-enoate Chemical compound OCCOC(=O)C=C OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010041598 2-methyl-branched-chain-enoyl-CoA reductase Proteins 0.000 description 1
- RUMACXVDVNRZJZ-UHFFFAOYSA-N 2-methylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(C)COC(=O)C(C)=C RUMACXVDVNRZJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CFVWNXQPGQOHRJ-UHFFFAOYSA-N 2-methylpropyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)COC(=O)C=C CFVWNXQPGQOHRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SLAMLWHELXOEJZ-UHFFFAOYSA-N 2-nitrobenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1[N+]([O-])=O SLAMLWHELXOEJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150094083 24 gene Proteins 0.000 description 1
- 108010077268 3-hydroxyisobutyryl-CoA hydrolase Proteins 0.000 description 1
- 101710186512 3-ketoacyl-CoA thiolase Proteins 0.000 description 1
- 101710134681 40 kDa protein Proteins 0.000 description 1
- 241000589220 Acetobacter Species 0.000 description 1
- 108010000700 Acetolactate synthase Proteins 0.000 description 1
- 241000604450 Acidaminococcus fermentans Species 0.000 description 1
- 241000589291 Acinetobacter Species 0.000 description 1
- 241001165345 Acinetobacter baylyi Species 0.000 description 1
- 241000588624 Acinetobacter calcoaceticus Species 0.000 description 1
- 241000588625 Acinetobacter sp. Species 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000219068 Actinidia Species 0.000 description 1
- 235000009434 Actinidia chinensis Nutrition 0.000 description 1
- 244000298697 Actinidia deliciosa Species 0.000 description 1
- 235000009436 Actinidia deliciosa Nutrition 0.000 description 1
- 241000219066 Actinidiaceae Species 0.000 description 1
- 241000948980 Actinobacillus succinogenes Species 0.000 description 1
- 241000186361 Actinobacteria <class> Species 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 102100026024 Acyl-coenzyme A synthetase ACSM3, mitochondrial Human genes 0.000 description 1
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 description 1
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000589158 Agrobacterium Species 0.000 description 1
- 241001147780 Alicyclobacillus Species 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000003840 Amygdalus nana Nutrition 0.000 description 1
- 244000296825 Amygdalus nana Species 0.000 description 1
- 241000722954 Anaerobiospirillum succiniciproducens Species 0.000 description 1
- 241000428313 Anaerotruncus colihominis Species 0.000 description 1
- 241000606646 Anaplasma Species 0.000 description 1
- 101100456369 Aquifex aeolicus (strain VF5) mdh1 gene Proteins 0.000 description 1
- 108700029211 Arabidopsis ACX4 Proteins 0.000 description 1
- 101000645122 Arabidopsis thaliana Putative acyl-coenzyme A oxidase At3g06690 Proteins 0.000 description 1
- 241000205042 Archaeoglobus fulgidus Species 0.000 description 1
- 241000228212 Aspergillus Species 0.000 description 1
- 241000228245 Aspergillus niger Species 0.000 description 1
- 241001465318 Aspergillus terreus Species 0.000 description 1
- 241000589151 Azotobacter Species 0.000 description 1
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 1
- 241000193755 Bacillus cereus Species 0.000 description 1
- 101100072559 Bacillus subtilis (strain 168) alsS gene Proteins 0.000 description 1
- 241000606125 Bacteroides Species 0.000 description 1
- 108010029692 Bisphosphoglycerate mutase Proteins 0.000 description 1
- 241001474374 Blennius Species 0.000 description 1
- 241000588807 Bordetella Species 0.000 description 1
- 241000589968 Borrelia Species 0.000 description 1
- 241000218980 Brassicales Species 0.000 description 1
- 241000186146 Brevibacterium Species 0.000 description 1
- 241000589562 Brucella Species 0.000 description 1
- 101100280051 Brucella abortus biovar 1 (strain 9-941) eryH gene Proteins 0.000 description 1
- 241001453380 Burkholderia Species 0.000 description 1
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-M Butyrate Chemical compound CCCC([O-])=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 108030002956 Butyrate-acetoacetate CoA-transferases Proteins 0.000 description 1
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Natural products CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000244203 Caenorhabditis elegans Species 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000589876 Campylobacter Species 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- 235000014649 Carica monoica Nutrition 0.000 description 1
- 244000132069 Carica monoica Species 0.000 description 1
- 235000009467 Carica papaya Nutrition 0.000 description 1
- 240000006432 Carica papaya Species 0.000 description 1
- 241000219172 Caricaceae Species 0.000 description 1
- 241000283153 Cetacea Species 0.000 description 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- 108030000153 Citrate-CoA ligases Proteins 0.000 description 1
- 241001494522 Citrobacter amalonaticus Species 0.000 description 1
- 241000193454 Clostridium beijerinckii Species 0.000 description 1
- 241000193167 Clostridium cochlearium Species 0.000 description 1
- 241000193449 Clostridium tetani Species 0.000 description 1
- 241000252203 Clupea harengus Species 0.000 description 1
- 101710177832 Co-chaperonin GroES Proteins 0.000 description 1
- 241001478240 Coccus Species 0.000 description 1
- 108091026890 Coding region Proteins 0.000 description 1
- 108020004635 Complementary DNA Proteins 0.000 description 1
- 108091035707 Consensus sequence Proteins 0.000 description 1
- 241001485655 Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 Species 0.000 description 1
- 241001445332 Coxiella <snail> Species 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 235000010071 Cucumis prophetarum Nutrition 0.000 description 1
- 241000219104 Cucurbitaceae Species 0.000 description 1
- 241001234009 Cucurbitales Species 0.000 description 1
- 241000252867 Cupriavidus metallidurans Species 0.000 description 1
- 241000186427 Cutibacterium acnes Species 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009014 DC Assay Kit Methods 0.000 description 1
- 101100190555 Dictyostelium discoideum pkgB gene Proteins 0.000 description 1
- 241000605314 Ehrlichia Species 0.000 description 1
- 241000588914 Enterobacter Species 0.000 description 1
- 241000305071 Enterobacterales Species 0.000 description 1
- 241000588921 Enterobacteriaceae Species 0.000 description 1
- 241000194033 Enterococcus Species 0.000 description 1
- 241000208421 Ericaceae Species 0.000 description 1
- 241000134884 Ericales Species 0.000 description 1
- 241000588698 Erwinia Species 0.000 description 1
- 241000588722 Escherichia Species 0.000 description 1
- 101100544070 Escherichia coli (strain K12) ygaH gene Proteins 0.000 description 1
- 101100544084 Escherichia coli (strain K12) ygaZ gene Proteins 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000193456 Eubacterium barkeri Species 0.000 description 1
- 241000206602 Eukaryota Species 0.000 description 1
- 108020005637 FAD dependent oxidoreductase Proteins 0.000 description 1
- 102000007384 FAD-dependent oxidoreductase Human genes 0.000 description 1
- 108010074122 Ferredoxins Proteins 0.000 description 1
- 102000003983 Flavoproteins Human genes 0.000 description 1
- 108010057573 Flavoproteins Proteins 0.000 description 1
- 241000220223 Fragaria Species 0.000 description 1
- 235000016623 Fragaria vesca Nutrition 0.000 description 1
- 240000009088 Fragaria x ananassa Species 0.000 description 1
- 235000011363 Fragaria x ananassa Nutrition 0.000 description 1
- 241000589601 Francisella Species 0.000 description 1
- 241000605909 Fusobacterium Species 0.000 description 1
- 241000605986 Fusobacterium nucleatum Species 0.000 description 1
- 241000207202 Gardnerella Species 0.000 description 1
- 108700039691 Genetic Promoter Regions Proteins 0.000 description 1
- 241000589232 Gluconobacter oxydans Species 0.000 description 1
- 108030005801 Glutarate-CoA ligases Proteins 0.000 description 1
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 229920002527 Glycogen Polymers 0.000 description 1
- 241000606790 Haemophilus Species 0.000 description 1
- 241000205063 Haloarcula marismortui Species 0.000 description 1
- 101100028493 Haloferax volcanii (strain ATCC 29605 / DSM 3757 / JCM 8879 / NBRC 14742 / NCIMB 2012 / VKM B-1768 / DS2) pan2 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000589989 Helicobacter Species 0.000 description 1
- 241000590002 Helicobacter pylori Species 0.000 description 1
- 235000008694 Humulus lupulus Nutrition 0.000 description 1
- 241000605233 Hydrogenobacter Species 0.000 description 1
- 241000605325 Hydrogenobacter thermophilus Species 0.000 description 1
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010081409 Iron-Sulfur Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000005298 Iron-Sulfur Proteins Human genes 0.000 description 1
- 241000588749 Klebsiella oxytoca Species 0.000 description 1
- 241000235649 Kluyveromyces Species 0.000 description 1
- 235000014663 Kluyveromyces fragilis Nutrition 0.000 description 1
- 241001138401 Kluyveromyces lactis Species 0.000 description 1
- 240000006024 Lactobacillus plantarum Species 0.000 description 1
- 235000013965 Lactobacillus plantarum Nutrition 0.000 description 1
- 239000012741 Laemmli sample buffer Substances 0.000 description 1
- 241000218195 Lauraceae Species 0.000 description 1
- 241000218194 Laurales Species 0.000 description 1
- 241000192130 Leuconostoc mesenteroides Species 0.000 description 1
- 208000016604 Lyme disease Diseases 0.000 description 1
- 101150058595 MDH gene Proteins 0.000 description 1
- 229920002774 Maltodextrin Polymers 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 description 1
- 101000873071 Malus domestica Alcohol acyl transferase 1 allele RGa Proteins 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 108030005797 Medium-chain acyl-CoA ligases Proteins 0.000 description 1
- 101000842985 Metallosphaera sedula (strain ATCC 51363 / DSM 5348 / JCM 9185 / NBRC 15509 / TH2) 4-hydroxybutyrate-CoA ligase 1 Proteins 0.000 description 1
- 101000842982 Metallosphaera sedula (strain ATCC 51363 / DSM 5348 / JCM 9185 / NBRC 15509 / TH2) 4-hydroxybutyrate-CoA ligase 2 Proteins 0.000 description 1
- 241001074903 Methanobacteria Species 0.000 description 1
- 241000202974 Methanobacterium Species 0.000 description 1
- 241000203407 Methanocaldococcus jannaschii Species 0.000 description 1
- 101100384788 Methanocaldococcus jannaschii (strain ATCC 43067 / DSM 2661 / JAL-1 / JCM 10045 / NBRC 100440) comC gene Proteins 0.000 description 1
- 241000203353 Methanococcus Species 0.000 description 1
- 101100179119 Methanopyrus kandleri (strain AV19 / DSM 6324 / JCM 9639 / NBRC 100938) fni gene Proteins 0.000 description 1
- 241001512042 Methylibium petroleiphilum Species 0.000 description 1
- 241000589308 Methylobacterium extorquens Species 0.000 description 1
- 241001467578 Microbacterium Species 0.000 description 1
- 108091007476 Microbial Esterases Proteins 0.000 description 1
- 241000192041 Micrococcus Species 0.000 description 1
- 240000003433 Miscanthus floridulus Species 0.000 description 1
- 241000588621 Moraxella Species 0.000 description 1
- 241000588771 Morganella <proteobacterium> Species 0.000 description 1
- 241000588772 Morganella morganii Species 0.000 description 1
- 241000699660 Mus musculus Species 0.000 description 1
- 241000234295 Musa Species 0.000 description 1
- 240000005561 Musa balbisiana Species 0.000 description 1
- 235000018290 Musa x paradisiaca Nutrition 0.000 description 1
- 241000234615 Musaceae Species 0.000 description 1
- 241000186359 Mycobacterium Species 0.000 description 1
- 241000187479 Mycobacterium tuberculosis Species 0.000 description 1
- 101100235161 Mycolicibacterium smegmatis (strain ATCC 700084 / mc(2)155) lerI gene Proteins 0.000 description 1
- 241000204031 Mycoplasma Species 0.000 description 1
- 101100020705 Mycoplasma gallisepticum (strain R(low / passage 15 / clone 2)) ldh gene Proteins 0.000 description 1
- VZUNGTLZRAYYDE-UHFFFAOYSA-N N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine Chemical compound O=NN(C)C(=N)N[N+]([O-])=O VZUNGTLZRAYYDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N N-methyl-guanidine Natural products CNC(N)=N CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930192627 Naphthoquinone Natural products 0.000 description 1
- 241000167285 Natranaerobius thermophilus Species 0.000 description 1
- 241000588653 Neisseria Species 0.000 description 1
- 238000000636 Northern blotting Methods 0.000 description 1
- 108091005461 Nucleic proteins Proteins 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007817 Olea europaea Species 0.000 description 1
- 108700026244 Open Reading Frames Proteins 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 238000012408 PCR amplification Methods 0.000 description 1
- 241001236817 Paecilomyces <Clavicipitaceae> Species 0.000 description 1
- 235000019482 Palm oil Nutrition 0.000 description 1
- 241001520808 Panicum virgatum Species 0.000 description 1
- 241000520272 Pantoea Species 0.000 description 1
- 241000588696 Pantoea ananatis Species 0.000 description 1
- 241000606860 Pasteurella Species 0.000 description 1
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 description 1
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 description 1
- 102000008153 Peptide Elongation Factor Tu Human genes 0.000 description 1
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 1
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 1
- 241000191992 Peptostreptococcus Species 0.000 description 1
- 241000218196 Persea Species 0.000 description 1
- 244000025272 Persea americana Species 0.000 description 1
- 235000008673 Persea americana Nutrition 0.000 description 1
- 101100462488 Phlebiopsis gigantea p2ox gene Proteins 0.000 description 1
- 102000011025 Phosphoglycerate Mutase Human genes 0.000 description 1
- 102000004160 Phosphoric Monoester Hydrolases Human genes 0.000 description 1
- 108090000608 Phosphoric Monoester Hydrolases Proteins 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 244000273256 Phragmites communis Species 0.000 description 1
- 241000235648 Pichia Species 0.000 description 1
- 241000209504 Poaceae Species 0.000 description 1
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 1
- 102000017033 Porins Human genes 0.000 description 1
- 108010013381 Porins Proteins 0.000 description 1
- 241000605894 Porphyromonas Species 0.000 description 1
- 241000605861 Prevotella Species 0.000 description 1
- 241000186429 Propionibacterium Species 0.000 description 1
- 229940124158 Protease/peptidase inhibitor Drugs 0.000 description 1
- 241000192142 Proteobacteria Species 0.000 description 1
- 235000011432 Prunus Nutrition 0.000 description 1
- 235000011158 Prunus mume Nutrition 0.000 description 1
- 244000018795 Prunus mume Species 0.000 description 1
- 241001528479 Pseudoflavonifractor capillosus Species 0.000 description 1
- 241000168053 Pseudomonas denitrificans (nomen rejiciendum) Species 0.000 description 1
- 241000736843 Pyrobaculum aerophilum Species 0.000 description 1
- 241000205160 Pyrococcus Species 0.000 description 1
- 101100453320 Pyrococcus furiosus (strain ATCC 43587 / DSM 3638 / JCM 8422 / Vc1) pfkC gene Proteins 0.000 description 1
- 241001467519 Pyrococcus sp. Species 0.000 description 1
- 241000220324 Pyrus Species 0.000 description 1
- 235000014443 Pyrus communis Nutrition 0.000 description 1
- 240000001987 Pyrus communis Species 0.000 description 1
- 235000019484 Rapeseed oil Nutrition 0.000 description 1
- 241000700157 Rattus norvegicus Species 0.000 description 1
- 101100290490 Rattus norvegicus Mdh1 gene Proteins 0.000 description 1
- 102000018120 Recombinases Human genes 0.000 description 1
- 108010091086 Recombinases Proteins 0.000 description 1
- 241000589180 Rhizobium Species 0.000 description 1
- 241001148115 Rhizobium etli Species 0.000 description 1
- 241000316848 Rhodococcus <scale insect> Species 0.000 description 1
- 241000187561 Rhodococcus erythropolis Species 0.000 description 1
- 241000606701 Rickettsia Species 0.000 description 1
- 235000004789 Rosa xanthina Nutrition 0.000 description 1
- 241000220222 Rosaceae Species 0.000 description 1
- 241000220221 Rosales Species 0.000 description 1
- 241001453443 Rothia <bacteria> Species 0.000 description 1
- 241000235070 Saccharomyces Species 0.000 description 1
- 244000253911 Saccharomyces fragilis Species 0.000 description 1
- 235000018368 Saccharomyces fragilis Nutrition 0.000 description 1
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 description 1
- 241001138501 Salmonella enterica Species 0.000 description 1
- 241000235346 Schizosaccharomyces Species 0.000 description 1
- 241000235347 Schizosaccharomyces pombe Species 0.000 description 1
- 241000209056 Secale Species 0.000 description 1
- 229920002684 Sepharose Polymers 0.000 description 1
- 241000607720 Serratia Species 0.000 description 1
- 241000607715 Serratia marcescens Species 0.000 description 1
- 241000607768 Shigella Species 0.000 description 1
- 241000607762 Shigella flexneri Species 0.000 description 1
- 102100024639 Short-chain specific acyl-CoA dehydrogenase, mitochondrial Human genes 0.000 description 1
- 102100035766 Short/branched chain specific acyl-CoA dehydrogenase, mitochondrial Human genes 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000122971 Stenotrophomonas Species 0.000 description 1
- 241000194017 Streptococcus Species 0.000 description 1
- 101100398785 Streptococcus agalactiae serotype V (strain ATCC BAA-611 / 2603 V/R) ldhD gene Proteins 0.000 description 1
- 244000057717 Streptococcus lactis Species 0.000 description 1
- 235000014897 Streptococcus lactis Nutrition 0.000 description 1
- 241001468227 Streptomyces avermitilis Species 0.000 description 1
- 241000187434 Streptomyces cinnamonensis Species 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019486 Sunflower oil Nutrition 0.000 description 1
- 101100029403 Synechocystis sp. (strain PCC 6803 / Kazusa) pfkA2 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000245949 Thermococcus profundus Species 0.000 description 1
- 102000013090 Thioredoxin-Disulfide Reductase Human genes 0.000 description 1
- 108010079911 Thioredoxin-disulfide reductase Proteins 0.000 description 1
- 241000589886 Treponema Species 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 108010046334 Urease Proteins 0.000 description 1
- 241000736767 Vaccinium Species 0.000 description 1
- 235000012511 Vaccinium Nutrition 0.000 description 1
- 240000000851 Vaccinium corymbosum Species 0.000 description 1
- 235000003095 Vaccinium corymbosum Nutrition 0.000 description 1
- 235000017537 Vaccinium myrtillus Nutrition 0.000 description 1
- 241000607598 Vibrio Species 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000604961 Wolbachia Species 0.000 description 1
- 241000607734 Yersinia <bacteria> Species 0.000 description 1
- 241001148127 Yersinia frederiksenii Species 0.000 description 1
- 241000234675 Zingiberales Species 0.000 description 1
- 241000588902 Zymomonas mobilis Species 0.000 description 1
- 101100386830 Zymomonas mobilis subsp. mobilis (strain ATCC 31821 / ZM4 / CP4) ddh gene Proteins 0.000 description 1
- IAXXETNIOYFMLW-COPLHBTASA-N [(1s,3s,4s)-4,7,7-trimethyl-3-bicyclo[2.2.1]heptanyl] 2-methylprop-2-enoate Chemical compound C1C[C@]2(C)[C@@H](OC(=O)C(=C)C)C[C@H]1C2(C)C IAXXETNIOYFMLW-COPLHBTASA-N 0.000 description 1
- UGXQOOQUZRUVSS-ZZXKWVIFSA-N [5-[3,5-dihydroxy-2-(1,3,4-trihydroxy-5-oxopentan-2-yl)oxyoxan-4-yl]oxy-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]methyl (e)-3-(4-hydroxyphenyl)prop-2-enoate Chemical compound OC1C(OC(CO)C(O)C(O)C=O)OCC(O)C1OC1C(O)C(O)C(COC(=O)\C=C\C=2C=CC(O)=CC=2)O1 UGXQOOQUZRUVSS-ZZXKWVIFSA-N 0.000 description 1
- 241000029538 [Mannheimia] succiniciproducens Species 0.000 description 1
- 101150015189 aceE gene Proteins 0.000 description 1
- 101150077561 aceF gene Proteins 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001253 acrylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 150000001266 acyl halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229960000643 adenine Drugs 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008850 allosteric inhibition Effects 0.000 description 1
- 125000000266 alpha-aminoacyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 1
- 229940121375 antifungal agent Drugs 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229920000617 arabinoxylan Polymers 0.000 description 1
- 210000004507 artificial chromosome Anatomy 0.000 description 1
- 238000003149 assay kit Methods 0.000 description 1
- 230000000721 bacterilogical effect Effects 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 238000010296 bead milling Methods 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 150000008375 benzopyrones Chemical class 0.000 description 1
- 235000019445 benzyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N beta-maltose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 235000021014 blueberries Nutrition 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 235000013844 butane Nutrition 0.000 description 1
- 235000014121 butter Nutrition 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 210000000692 cap cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006315 carbonylation Effects 0.000 description 1
- 238000005810 carbonylation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 1
- 239000005018 casein Substances 0.000 description 1
- BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N casein, tech. Chemical compound NCCCCC(C(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CC(C)C)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(C(C)O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(COP(O)(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(N)CC1=CC=CC=C1 BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021240 caseins Nutrition 0.000 description 1
- 239000004359 castor oil Substances 0.000 description 1
- 235000019438 castor oil Nutrition 0.000 description 1
- 230000006652 catabolic pathway Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- MLYYVTUWGNIJIB-BXKDBHETSA-N cefazolin Chemical compound S1C(C)=NN=C1SCC1=C(C(O)=O)N2C(=O)[C@@H](NC(=O)CN3N=NN=C3)[C@H]2SC1 MLYYVTUWGNIJIB-BXKDBHETSA-N 0.000 description 1
- 230000007910 cell fusion Effects 0.000 description 1
- 230000006037 cell lysis Effects 0.000 description 1
- 230000019522 cellular metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000013611 chromosomal DNA Substances 0.000 description 1
- 230000002759 chromosomal effect Effects 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019868 cocoa butter Nutrition 0.000 description 1
- 229940110456 cocoa butter Drugs 0.000 description 1
- 239000003240 coconut oil Substances 0.000 description 1
- 235000019864 coconut oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 1
- 210000000172 cytosol Anatomy 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000013367 dietary fats Nutrition 0.000 description 1
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N dimethylaminoamidine Natural products CN(C)C(N)=N SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012154 double-distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012149 elution buffer Substances 0.000 description 1
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 1
- 230000009483 enzymatic pathway Effects 0.000 description 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 238000012869 ethanol precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000010195 expression analysis Methods 0.000 description 1
- 239000013613 expression plasmid Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 101150069125 fadB gene Proteins 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 235000019688 fish Nutrition 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 239000012737 fresh medium Substances 0.000 description 1
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 230000030279 gene silencing Effects 0.000 description 1
- 238000012226 gene silencing method Methods 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 239000010520 ghee Substances 0.000 description 1
- 102000006602 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase Human genes 0.000 description 1
- 108020004445 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N glycerol triricinoleate Natural products CCCCCC[C@@H](O)CC=CCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCC=CC[C@@H](O)CCCCCC)OC(=O)CCCCCCCC=CC[C@H](O)CCCCCC ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N 0.000 description 1
- VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N glycidyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1CO1 VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940096919 glycogen Drugs 0.000 description 1
- 229940037467 helicobacter pylori Drugs 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- 235000019514 herring Nutrition 0.000 description 1
- QNVRIHYSUZMSGM-UHFFFAOYSA-N hexan-2-ol Chemical compound CCCCC(C)O QNVRIHYSUZMSGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N histidine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 101150095957 ilvA gene Proteins 0.000 description 1
- 101150043028 ilvD gene Proteins 0.000 description 1
- 101150105723 ilvD1 gene Proteins 0.000 description 1
- 101150099953 ilvE gene Proteins 0.000 description 1
- 101150020087 ilvG gene Proteins 0.000 description 1
- 101150015635 ilvI gene Proteins 0.000 description 1
- 101150003892 ilvM gene Proteins 0.000 description 1
- 238000003119 immunoblot Methods 0.000 description 1
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229940091853 isobornyl acrylate Drugs 0.000 description 1
- 229940119545 isobornyl methacrylate Drugs 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 239000010806 kitchen waste Substances 0.000 description 1
- 229940031154 kluyveromyces marxianus Drugs 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 229940072205 lactobacillus plantarum Drugs 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 101150026107 ldh1 gene Proteins 0.000 description 1
- 101150041530 ldha gene Proteins 0.000 description 1
- 101150087199 leuA gene Proteins 0.000 description 1
- 125000005647 linker group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000944 linseed oil Substances 0.000 description 1
- 235000021388 linseed oil Nutrition 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 101150082109 lldD gene Proteins 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 101150003321 lpdA gene Proteins 0.000 description 1
- 239000006166 lysate Substances 0.000 description 1
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 1
- WRUGWIBCXHJTDG-UHFFFAOYSA-L magnesium sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-]S([O-])(=O)=O WRUGWIBCXHJTDG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 108010050223 malate - CoA ligase Proteins 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012533 medium component Substances 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000004702 methyl esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 1
- 238000010369 molecular cloning Methods 0.000 description 1
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229940076266 morganella morganii Drugs 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000003471 mutagenic agent Substances 0.000 description 1
- 231100000707 mutagenic chemical Toxicity 0.000 description 1
- 230000003505 mutagenic effect Effects 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002791 naphthoquinones Chemical class 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006916 nutrient agar Substances 0.000 description 1
- 235000014593 oils and fats Nutrition 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002018 overexpression Effects 0.000 description 1
- 238000005895 oxidative decarboxylation reaction Methods 0.000 description 1
- XEEVLJKYYUVTRC-UHFFFAOYSA-N oxomalonic acid Chemical compound OC(=O)C(=O)C(O)=O XEEVLJKYYUVTRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 239000002540 palm oil Substances 0.000 description 1
- 101150081585 panB gene Proteins 0.000 description 1
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 1
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 1
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 1
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 1
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 description 1
- 239000000137 peptide hydrolase inhibitor Substances 0.000 description 1
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 1
- 210000001322 periplasm Anatomy 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 101150038284 pfkA gene Proteins 0.000 description 1
- 101150004013 pfkA1 gene Proteins 0.000 description 1
- 101150100557 pfkB gene Proteins 0.000 description 1
- 101150060387 pfp gene Proteins 0.000 description 1
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N phenylbenzene Natural products C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000004260 plant-type cell wall biogenesis Effects 0.000 description 1
- 238000013492 plasmid preparation Methods 0.000 description 1
- 239000013600 plasmid vector Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920001490 poly(butyl methacrylate) polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002264 polyacrylamide gel electrophoresis Methods 0.000 description 1
- LBOHISOWGKIIKX-UHFFFAOYSA-M potassium;2-methylpropanoate Chemical compound [K+].CC(C)C([O-])=O LBOHISOWGKIIKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000010867 poultry litter Substances 0.000 description 1
- 101150060030 poxB gene Proteins 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 235000013849 propane Nutrition 0.000 description 1
- 229940055019 propionibacterium acne Drugs 0.000 description 1
- NHARPDSAXCBDDR-UHFFFAOYSA-N propyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCCOC(=O)C(C)=C NHARPDSAXCBDDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNXMTCDJUBJHQJ-UHFFFAOYSA-N propyl prop-2-enoate Chemical compound CCCOC(=O)C=C PNXMTCDJUBJHQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108060006633 protein kinase Proteins 0.000 description 1
- 210000001938 protoplast Anatomy 0.000 description 1
- 235000014774 prunus Nutrition 0.000 description 1
- 238000002708 random mutagenesis Methods 0.000 description 1
- 230000036647 reaction Effects 0.000 description 1
- 238000010188 recombinant method Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000004460 silage Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 1
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000004458 spent grain Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000002600 sunflower oil Substances 0.000 description 1
- 239000012134 supernatant fraction Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- SJMYWORNLPSJQO-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OC(C)(C)C SJMYWORNLPSJQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N tert-butyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)(C)OC(=O)C=C ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 101150080369 tpiA gene Proteins 0.000 description 1
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001890 transfection Methods 0.000 description 1
- 238000011426 transformation method Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000010875 treated wood Substances 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
- 239000010876 untreated wood Substances 0.000 description 1
- 230000003827 upregulation Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 230000026338 vacuolar sequestering Effects 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 239000013603 viral vector Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- RZLVQBNCHSJZPX-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O RZLVQBNCHSJZPX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N β‐Mercaptoethanol Chemical compound OCCS DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
PROCESSO DE PRODUZIR ÁCIDO METACRÍLICO, MICROORGANISMO RECOMBINANTE, PROCESSO DE FERMENTAÇÃO, MÉTODO PARA PREPARAR POLÍMEROS OU COPOLÍMEROS DE ÁCIDO METACRÍLICO OU ÉSTERES DO ÁCIDO METACRÍLICO A invenção se refere a um processo de produzir ácido metacrílico e/ou seus derivados compreendendo as seguintes etapas: (a) converter biologicamente isobutiril-CoA em metacrilil-CoA pela ação de uma oxidase; e (b) converter metacrilil-CoA em ácido metacrílico e/ou seus derivados. A invenção também se estende aos microorganismos adaptados para conduzir as etapas do processo.PROCESS FOR PRODUCING METHACRYLIC ACID, RECOMBINANT MICROORGANISM, FERMENTATION PROCESS, METHOD FOR PREPARING POLYMERS OR COPOLYMERS OF METHACRYLIC ACID OR METHACRYLIC ACID ESTERS The invention relates to a process for producing methacrylic acid and/or its derivatives comprising the following steps: (a ) biologically convert isobutyryl-CoA into methacrylyl-CoA by the action of an oxidase; and (b) converting methacrylyl-CoA into methacrylic acid and/or its derivatives. The invention also extends to microorganisms adapted to carry out the process steps.
Description
[001] A presente invenção se refere a um processo para a produção biológica de ácido metacrílico e seus derivados. Em particular o processo se refere a usar conversões enzimáticas particulares para formar ácido metacrílico a partir de isobutiril-CoA via metacrilil-CoA, e os polímeros ou copolímeros produzidos a partir destes.[001] The present invention relates to a process for the biological production of methacrylic acid and its derivatives. In particular the process refers to using particular enzymatic conversions to form methacrylic acid from isobutyryl-CoA via methacrylyl-CoA, and the polymers or copolymers produced therefrom.
[002] Os ácidos acrílicos e seus ésteres alquílicos, em particular o ácido metacrílico (MAA) e seu éster metílico, o metacrilato de metila (MMA), são monômeros importantes na indústria química. A sua aplicação principal é na produção de plásticos para várias aplicações. A aplicação mais significante da polimerização é a modelagem, moldagem ou extrusão de polimetacrilato de metila (PMMA) para produzir plásticos com limpidez óptica alta. Além disso, muitos copolímeros são usados; os copolímeros importantes são copolímeros de metacrilato de metila e metacrilato de etila com a-metil estireno, acrilato de etila e acrilato de butila. Além disso, por uma simples reação de transesterificação, o MMA pode ser convertido para outros ésteres tais como metacrilato de butila, metacrilato de laurila, etc.[002] Acrylic acids and their alkyl esters, in particular methacrylic acid (MAA) and its methyl ester, methyl methacrylate (MMA), are important monomers in the chemical industry. Its main application is in the production of plastics for various applications. The most significant application of polymerization is the shaping, molding or extrusion of polymethyl methacrylate (PMMA) to produce plastics with high optical clarity. Additionally, many copolymers are used; The important copolymers are copolymers of methyl methacrylate and ethyl methacrylate with α-methyl styrene, ethyl acrylate and butyl acrylate. Furthermore, by a simple transesterification reaction, MMA can be converted to other esters such as butyl methacrylate, lauryl methacrylate, etc.
[003] Correntemente, MMA (e MAA) é produzido por vários procedimentos químicos, um dos quais é o ‘processo Alfa’ bem-sucedido por meio do qual o MMA é obtido a partir do éster, propionato de metila, pela reação anidra com formaldeído. No processo Alfa, o propionato de metila é produzido pela carbonilação de etileno. Este estoque de alimentação de etileno é derivado de combustíveis fósseis. Recentemente, tem se tornado desejável extrair também estoques de alimentação de biomassa sustentáveis para a indústria química. Consequentemente, uma via de biomassa alternativa para MMA ao invés de usar o processo Alfa seria vantajosa.[003] Currently, MMA (and MAA) is produced by several chemical procedures, one of which is the successful 'Alpha process' whereby MMA is obtained from the ester, methyl propionate, by anhydrous reaction with formaldehyde. In the Alpha process, methyl propionate is produced by the carbonylation of ethylene. This ethylene feed stock is derived from fossil fuels. Recently, it has become desirable to also extract sustainable biomass feedstocks for the chemical industry. Consequently, an alternative biomass route for MMA rather than using the Alfa process would be advantageous.
[004] Portanto, é um objetivo da presente invenção tratar o problema anteriormente mencionado, e fornecer um processo biológico ou parcialmente biológico para a produção de ácido metacrílico.[004] Therefore, it is an object of the present invention to address the aforementioned problem, and to provide a biological or partially biological process for the production of methacrylic acid.
[005] Surpreendentemente, os presentes inventores descobriram um modo de aplicar uma nova combinação de substrato de enzima não anteriormente considerado para a formação de ácido metacrílico em um nível industrialmente aplicável, fornecendo deste modo um caminho novo e viável com base biológica para monômeros chave tais como MMA.[005] Surprisingly, the present inventors have discovered a way to apply a new enzyme substrate combination not previously considered for the formation of methacrylic acid at an industrially applicable level, thereby providing a new and viable biologically based pathway to key monomers such like MMA.
[006] É sabido que a oxidação de isobutiril-CoA para metacrilil-CoA ocorre naturalmente no caminho I da degradação da valina, e as enzimas que realizam esta conversão foram observadas em algumas células. Nestes sistemas, a conversão tipicamente usa uma enzima acil-CoA desidrogenase que requer um sistema de transporte de elétron correspondente para casar a oxidação do substrato com a redução da ubiquinona, que é depois regenerada.[006] It is known that the oxidation of isobutyryl-CoA to methacrylyl-CoA occurs naturally in pathway I of valine degradation, and the enzymes that carry out this conversion have been observed in some cells. In these systems, conversion typically uses an acyl-CoA dehydrogenase enzyme that requires a corresponding electron transport system to marry substrate oxidation with reduction of ubiquinone, which is then regenerated.
[007] A WO201438216 descreve um processo de produzir ácido metacrílico a partir de micróbios e conversão de metacrilil CoA para o éster usando álcool acil transferases. O documento mostra uma pequena quantidade de conversão de ácido 2-oxoisovalérico para isobutiril CoA e isobutiril CoA em metacrilil CoA. O mesmo também debate a produção teórica de ácido metacrílico a partir de metacrilil-CoA in vivo, mas este não é produzido com êxito.[007] WO201438216 describes a process of producing methacrylic acid from microbes and converting methacrylyl CoA to the ester using alcohol acyl transferases. The paper shows a small amount of conversion of 2-oxoisovaleric acid to isobutyryl CoA and isobutyryl CoA to methacrylyl CoA. It also discusses the theoretical production of methacrylic acid from methacrylyl-CoA in vivo, but this is not produced successfully.
[008] Entretanto, na WO201438216, o único exemplo da produção in vivo de ácido metacrílico usa as acil-CoA desidrogenases derivadas de Rhodococcus erythropolis recombinantemente expressas em um hospedeiro do mesmo gênero; uma bactéria Rhodococcus. Outros exemplos que tentaram expressar heterologamente as acil-CoA desidrogenases similares descobertas em Pseudomonas aeruginosa em um organismo hospedeiro diferente não produziram ácido metacrílico. A suprarregulagem ou expressão de uma acil- CoA desidrogenase heteróloga em um organismo hospedeiro é difícil de obter e não foi ainda relatada.[008] However, in WO201438216, the only example of in vivo production of methacrylic acid uses acyl-CoA dehydrogenases derived from Rhodococcus erythropolis recombinantly expressed in a host of the same genus; a Rhodococcus bacterium. Other examples that have attempted to heterologously express similar acyl-CoA dehydrogenases discovered in Pseudomonas aeruginosa in a different host organism have failed to produce methacrylic acid. Upregulation or expression of a heterologous acyl-CoA dehydrogenase in a host organism is difficult to achieve and has not yet been reported.
[009] Portanto, é um outro objetivo da presente invenção fornecer uma produção melhorada de ácido metacrílico.[009] Therefore, it is another object of the present invention to provide improved production of methacrylic acid.
[0010] Não existe nenhum caminho metabólico conhecido em que a produção de ácido metacrílico ocorre, como um produto ou como um intermediário. As enzimas acil-CoA tioesterase são conhecidas catalisar a hidrólise de substratos estruturalmente relacionados, entretanto estas enzimas tendem a ter especificidade de substrato muito estreita, e não foram testadas para tal ou não catalisam a hidrólise de metacrilil-CoA. Além disso, aquelas variedades mais raras que têm especificidade de substrato mais ampla são prováveis de serem um problema em um sistema biológico, tal como a expressão na célula hospedeira, devido à hidrólise fora do alvo de tioésteres celulares essenciais. Mais uma vez, nenhuma é conhecida catalisar a hidrólise de metacrilil-CoA. Consequentemente, estas enzimas assim não foram até agora demonstradas como viáveis para o uso em aplicações industriais envolvendo a produção biológica de ácido metacrílico.[0010] There is no known metabolic pathway in which the production of methacrylic acid occurs, as a product or as an intermediate. Acyl-CoA thioesterase enzymes are known to catalyze the hydrolysis of structurally related substrates, however these enzymes tend to have very narrow substrate specificity, and have not been tested to do so or do not catalyze the hydrolysis of methacrylyl-CoA. Furthermore, those rarer varieties that have broader substrate specificity are likely to be a problem in a biological system, such as host cell expression, due to off-target hydrolysis of essential cellular thioesters. Again, none are known to catalyze the hydrolysis of methacrylyl-CoA. Consequently, these enzymes have thus far not been demonstrated to be viable for use in industrial applications involving the biological production of methacrylic acid.
[0011] Portanto é um outro objetivo da presente invenção tratar o problema anteriormente mencionado e fornecer uma conversão enzimática viável de metacrilil-CoA para ácido metacrílico que possa ser usada em um processo industrial, e que possa ser usada independentemente de qualquer enzima que funcione para converter isobutiril CoA em metacrilil CoA. Declaração da Invenção[0011] Therefore, it is another objective of the present invention to address the aforementioned problem and to provide a viable enzymatic conversion of methacrylyl-CoA to methacrylic acid that can be used in an industrial process, and that can be used independently of any enzyme that functions for convert isobutyryl CoA to methacrylyl CoA. Declaration of Invention
[0012] De acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um processo de produzir ácido metacrílico e/ou seus derivados, compreendendo as seguintes etapas: (a) Converter biologicamente isobutiril-CoA em metacrilil- CoA pela ação de uma oxidase; e (b) Converter metacrilil-CoA em ácido metacrílico e/ou seus derivados.[0012] According to the first aspect of the present invention, there is provided a process for producing methacrylic acid and/or its derivatives, comprising the following steps: (a) Biologically converting isobutyryl-CoA to methacrylyl-CoA by the action of an oxidase; and (b) Converting methacrylyl-CoA to methacrylic acid and/or its derivatives.
[0013] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um processo de produzir ácido metacrílico compreendendo as seguintes etapas: (a) converter isobutiril-CoA em metacrilil-CoA; e (b) converter biologicamente metacrilil-CoA em ácido metacrílico pela ação de uma tioesterase, adequadamente uma 4- hidroxibenzoil-CoA tioesterase (4HBT), transferase, sintetase, e/ou uma fosfotransacilase e uma ácido graxo cinase de cadeia curta.[0013] According to a second aspect of the present invention, there is provided a process for producing methacrylic acid comprising the following steps: (a) converting isobutyryl-CoA into methacrylyl-CoA; and (b) biologically convert methacrylyl-CoA into methacrylic acid by the action of a thioesterase, suitably a 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase (4HBT), transferase, synthetase, and/or a phosphotransacylase and a short chain fatty acid kinase.
[0013] Preferivelmente, no processo do segundo aspecto da presente invenção a metacrilil-CoA é convertida para ácido metacrílico pela ação de uma tioesterase, mais preferivelmente uma 4-hidroxibenzoil-CoA tioesterase (4HBT), adequadamente sob o grupo EC 3.1.2.23. O mais preferivelmente, a metacrilil-CoA é convertida para ácido metacrílico pela ação da acil-CoA tioesterase 4HBT de Arthrobacter sp. Cepa SU.[0013] Preferably, in the process of the second aspect of the present invention, methacrylyl-CoA is converted to methacrylic acid by the action of a thioesterase, more preferably a 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase (4HBT), suitably under group EC 3.1.2.23. Most preferably, methacrylyl-CoA is converted to methacrylic acid by the action of the acyl-CoA thioesterase 4HBT from Arthrobacter sp. SU strain.
[0014] Vantajosamente, os processos da invenção fornecem um outro caminho biológico para produzir o produto químico chave ácido metacrílico e seus derivados conhecidos reduzindo a dependência da indústria de combustíveis fósseis e sustentabilidade aumentada.[0014] Advantageously, the processes of the invention provide another biological route to produce the key chemical product methacrylic acid and its known derivatives reducing the industry's dependence on fossil fuels and increased sustainability.
[0015] O processo permite conversão fácil de estoques de alimentação renováveis para isobutiril-CoA pela fermentação microbiana, e a coexpressão das etapas de catalisação de enzimas (a) e (b) fornecerá um caminho de fermentação microbiana direto para MAA.[0015] The process allows easy conversion of renewable feed stocks to isobutyryl-CoA by microbial fermentation, and the co-expression of enzyme catalyzing steps (a) and (b) will provide a direct microbial fermentation pathway to MAA.
[0016] Além disso ainda, os processos usam enzimas para a etapa (a) ou (b) não anteriormente consideradas para a produção de ácido metacrílico e não encontradas nos caminhos da valina que ocorrem naturalmente. Em particular, a enzima para a etapa (a) atua para converter isobutiril CoA em metacrilil CoA sem requerer um sistema de transporte de elétron associado, e as enzimas para a etapa (b) têm alta especificidade de substrato para metacrilil CoA para evitar o problema de formação deste intermediário nos organismos hospedeiros. Portanto cada uma das enzimas nas etapas (a) ou (b) podem ser usadas sozinhas para melhorar parcialmente procedimentos químicos para formar ácido metacrílico ou para melhorar processos biológicos para formar ácido metacrílico. Alternativamente, ambas as enzimas das etapas (a) e (b) podem ser usadas juntas para formar um processo biológico autônomo para fabricar ácido metacrílico a um nível industrialmente aplicável, e que seja funcional em organismos hospedeiros heterólogos.[0016] Furthermore, the processes use enzymes for step (a) or (b) not previously considered for the production of methacrylic acid and not found in the naturally occurring valine pathways. In particular, the enzyme for step (a) acts to convert isobutyryl CoA to methacrylyl CoA without requiring an associated electron transport system, and the enzymes for step (b) have high substrate specificity for methacrylyl CoA to avoid the problem. formation of this intermediate in host organisms. Therefore each of the enzymes in steps (a) or (b) can be used alone to partially improve chemical processes to form methacrylic acid or to improve biological processes to form methacrylic acid. Alternatively, both enzymes from steps (a) and (b) can be used together to form an autonomous biological process to manufacture methacrylic acid at an industrially applicable level, and which is functional in heterologous host organisms.
[0017] No contexto da presente invenção ‘biologicamente’ significa usando um catalisador biológico. Preferivelmente os catalisadores biológicos são enzimas, mas podem incluir qualquer estrutura catalítica derivada de uma fonte biológica.[0017] In the context of the present invention 'biologically' means using a biological catalyst. Preferably the biological catalysts are enzymes, but may include any catalytic structure derived from a biological source.
[0018] No contexto da presente invenção ‘quimicamente’ significa usando meios químicos outros que não o uso de um catalisador biológico tal como uma enzima.[0018] In the context of the present invention 'chemically' means using chemical means other than the use of a biological catalyst such as an enzyme.
[0019] Em relação ao primeiro aspecto, a etapa (b) pode ser conduzida biológica ou quimicamente, preferivelmente biologicamente.[0019] In relation to the first aspect, step (b) can be conducted biologically or chemically, preferably biologically.
[0021] Em relação ao segundo aspecto, a etapa (a) pode ser conduzida biológica ou quimicamente, preferivelmente biologicamente.[0021] Regarding the second aspect, step (a) can be conducted biologically or chemically, preferably biologically.
[0020] Preferivelmente, a etapa (a) e a etapa (b) são conduzidas enzimaticamente usando uma ou mais enzimas em que as enzimas estão atuando como catalisadores biológicos.[0020] Preferably, step (a) and step (b) are conducted enzymatically using one or more enzymes in which the enzymes are acting as biological catalysts.
[0021] Preferivelmente a oxidase é uma oxidase atuando sobre as ligações CH-CH, sob o número EC 1.3.x.x, mais preferivelmente uma oxidase atuando sobre as ligações CH-CH usando oxigênio como um aceitador de elétron, sob o número EC 1,3,3.x. Ainda mais preferivelmente, a oxidase é uma acil-CoA oxidase, adequadamente sob o número EC 1.3.3.6. Mais preferivelmente a acil-CoA oxidase é selecionada de qualquer uma das seguintes enzimas: ACX4 de Arabidopsis thaliana, acil-CoA oxidase de cadeia curta de Arthrobacter nicotianae, acil-CoA oxidase peroxissômica de Vigna radiata, acil-CoA oxidase de Candida sp. e acil-CoA oxidase 4 de Candida tropicalis. O mais preferivelmente a acil-CoA oxidase é ACX4 de Arabidopsis thaliana.[0021] Preferably the oxidase is an oxidase acting on CH-CH bonds, under EC number 1.3.x.x, more preferably an oxidase acting on CH-CH bonds using oxygen as an electron acceptor, under EC number 1, 3.3.x. Even more preferably, the oxidase is an acyl-CoA oxidase, suitably under EC number 1.3.3.6. More preferably the acyl-CoA oxidase is selected from any of the following enzymes: ACX4 from Arabidopsis thaliana, short chain acyl-CoA oxidase from Arthrobacter nicotianae, peroxisomal acyl-CoA oxidase from Vigna radiata, acyl-CoA oxidase from Candida sp. and acyl-CoA oxidase 4 from Candida tropicalis. Most preferably the acyl-CoA oxidase is ACX4 from Arabidopsis thaliana.
[0022] Alternativamente, a isobutiril-CoA pode ser convertida para metacrilil-CoA pela ação de uma oxidorredutase, adequadamente sob o número de grupo EC 1.X.X.X. Preferivelmente, a oxidorredutase é uma oxidorredutase atuando sobre o grupo CH-CH de doadores de elétron, adequadamente sob o grupo EC 1.3.X.X. Mais preferivelmente, a oxidorredutase atuando sobre o grupo CH-CH de doadores é uma oxidorredutase dependente de FAD, ainda mais preferivelmente a oxidorredutase é uma CoA desidrogenase sob o grupo EC 1.3.8.X. Mais preferivelmente ainda, a oxidorredutase é uma acil-CoA desidrogenase de cadeia curta, adequadamente sob o grupo EC 1.3.8,1, uma isovaleril-CoA desidrogenase, adequadamente sob o grupo EC 1.3.8,4, uma acil-CoA desidrogenase de cadeia ramificada 2-metila, adequadamente sob o grupo EC 1.3.8.5 ou uma acil-CoA desidrogenase, adequadamente sob o grupo EC 1.3.8.-, tal como uma isobutiril-CoA desidrogenase. O mais preferivelmente a oxidorredutase é selecionada de qualquer uma das seguintes enzimas: acil- CoA desidrogenase de cadeia curta/ramificada de Pseudomonas putida, isobutiril-CoA desidrogenase de Homo sapiens, isovaleril-CoA desidrogenase de Arabidopsis thaliana.[0022] Alternatively, isobutyryl-CoA can be converted to methacrylyl-CoA by the action of an oxidoreductase, suitably under the EC group number 1.X.X.X. Preferably, the oxidoreductase is an oxidoreductase acting on the CH-CH group of electron donors, suitably under the EC 1.3.X.X group. More preferably, the oxidoreductase acting on the CH-CH group of donors is a FAD-dependent oxidoreductase, even more preferably the oxidoreductase is a CoA dehydrogenase under the group EC 1.3.8.X. More preferably still, the oxidoreductase is a short-chain acyl-CoA dehydrogenase, suitably under group EC 1.3.8.1, an isovaleryl-CoA dehydrogenase, suitably under group EC 1.3.8.4, an acyl-CoA dehydrogenase of 2-methyl branched chain, suitably under the group EC 1.3.8.5 or an acyl-CoA dehydrogenase, suitably under the group EC 1.3.8.-, such as an isobutyryl-CoA dehydrogenase. Most preferably the oxidoreductase is selected from any of the following enzymes: short/branched chain acyl-CoA dehydrogenase from Pseudomonas putida, isobutyryl-CoA dehydrogenase from Homo sapiens, isovaleryl-CoA dehydrogenase from Arabidopsis thaliana.
[0023] As enzimas de CoA desidrogenase geralmente requereriam um sistema de transporte de elétron associado com a oxidação casada do substrato com redução da ubiquinona, que é depois regenerada. Um tal sistema de transporte de elétron consiste de uma flavoproteína de transferência de elétron (ETF), e uma flavoproteína de transferência de elétron ubiquinona oxidorredutase (ETFQO). A ETF deve ser compatível tanto com a enzima acil-CoA desidrogenase quanto com a ETFQO. Consequentemente, nas modalidades onde uma acil-CoA desidrogenase é usada, um dos seguintes sistemas de regeneração é preferivelmente utilizado: Em uma modalidade, a isobutiril-CoA é convertida para metacrilil-CoA usando um microorganismo hospedeiro compreendendo uma CoA desidrogenase endógena, com atividade sobre a isobutiril-CoA , e o seu sistema de transporte de elétron associado, tal como é no caso, por exemplo, da Pseudomonas putida.[0023] CoA dehydrogenase enzymes would generally require an electron transport system associated with the coupled oxidation of the substrate with reduction of ubiquinone, which is then regenerated. Such an electron transport system consists of an electron transfer flavoprotein (ETF), and an electron transfer flavoprotein ubiquinone oxidoreductase (ETFQO). The ETF must be compatible with both the acyl-CoA dehydrogenase enzyme and the ETFQO. Accordingly, in embodiments where an acyl-CoA dehydrogenase is used, one of the following regeneration systems is preferably utilized: In one embodiment, isobutyryl-CoA is converted to methacrylyl-CoA using a host microorganism comprising an endogenous CoA dehydrogenase, with activity on isobutyryl-CoA, and its associated electron transport system, such as is the case, for example, in Pseudomonas putida.
[0024] Em uma segunda modalidade, a isobutiril-CoA é convertida para metacrilil-CoA em um organismo hospedeiro pela ação de uma enzima de CoA desidrogenase heteróloga acompanhada pelas proteínas do sistema de transporte de elétron do mesmo organismo como a CoA desidrogenase heteróloga. Por exemplo, a CoA desidrogenase e os componentes do sistema de transporte de elétron de Homo sapiens, Pseudomonas putida, Paracoccus denitrificans, ou de Arabidopsis thaliana, todos expressaram na Escherichia coli (ou outro organismo hospedeiro).[0024] In a second modality, isobutyryl-CoA is converted to methacrylyl-CoA in a host organism by the action of a heterologous CoA dehydrogenase enzyme accompanied by the proteins of the electron transport system of the same organism as the heterologous CoA dehydrogenase. For example, CoA dehydrogenase and components of the electron transport system from Homo sapiens, Pseudomonas putida, Paracoccus denitrificans, or Arabidopsis thaliana are all expressed in Escherichia coli (or another host organism).
[0025] Em uma terceira modalidade, a isobutiril-CoA é convertida para metacrilil-CoA em um organismo hospedeiro pela ação de uma enzima de CoA desidrogenase heteróloga, acompanhada pelos componentes do sistema de transporte de elétron também de microorganismos diferentes, por meio dos quais estes componentes são compatíveis entre si e com a CoA desidrogenase. Por exemplo, a CoA desidrogenase de Homo sapiens é compatível com a flavoproteína de transferência de elétron de Sus scrofa que por sua vez é compatível com a flavoproteína de transferência de elétron ubiquinona oxidorredutase de Rhodobacter sphaeroides. Alternativamente, visto que a ETF-ubiquinona oxidorredutase de A. thaliana tem boa homologia de sequência com a ETF-ubiquinona oxidorredutase de R. sphaeroides, isovaleril-CoA desidrogenase e a ETF de A. thaliana formaria um sistema funcional com a ETF-ubiquinona oxidorredutase de R. sphaeroides para a oxidação de isobutiril-CoA. Finalmente, a ETF e ETF-ubiquinona oxidorredutase de Paracoccus denitrificans são prognosticadas serem compatíveis com uma isobutiril-CoA desidrogenase de uma outra fonte, tal como aquela de H. sapiens ou homólogos de organismos diferentes, devido à similaridade da ETF de P. denitrificans com as ETFs humanas e porcinas.[0025] In a third embodiment, isobutyryl-CoA is converted to methacrylyl-CoA in a host organism by the action of a heterologous CoA dehydrogenase enzyme, accompanied by components of the electron transport system also from different microorganisms, whereby these components are compatible with each other and with the CoA dehydrogenase. For example, the CoA dehydrogenase of Homo sapiens is compatible with the electron transfer flavoprotein of Sus scrofa which in turn is compatible with the electron transfer flavoprotein ubiquinone oxidoreductase of Rhodobacter sphaeroides. Alternatively, since the A. thaliana ETF-ubiquinone oxidoreductase has good sequence homology to the R. sphaeroides ETF-ubiquinone oxidoreductase, isovaleryl-CoA dehydrogenase and the A. thaliana ETF would form a functional system with the R. sphaeroides ETF-ubiquinone oxidoreductase for the oxidation of isobutyryl-CoA. Finally, the ETF and ETF-ubiquinone oxidoreductase from Paracoccus denitrificans are predicted to be compatible with an isobutyryl-CoA dehydrogenase from another source, such as that from H. sapiens or homologs from different organisms, due to the similarity of the P. denitrificans ETF to human and porcine ETFs.
[0029] Preferivelmente a metacrilil-CoA é convertida para ácido metacrílico pela ação de uma tioéster hidrolase (também conhecida como uma tioesterase), adequadamente sob o grupo EC 3.1.2.X. Ainda mais preferivelmente a enzima é uma acil CoA tioesterase, adequadamente sob o grupo EC 3.1.2.20, uma 3-hidroxiisobutiril-CoA hidrolase, adequadamente sob o grupo EC 3.1.2.4, uma acil-CoA tioesterase dependente de ADP, adequadamente sob o grupo EC 3.1.2.18, uma 4-hidroxibenzoil-CoA tioesterase, adequadamente sob o grupo EC 3.1.2.23, ou uma tioesterase sob o grupo EC 3.1.2.-, tal como, por exemplo, uma saliciloil-CoA tioesterase. Mais preferivelmente a tioesterase é selecionada de qualquer uma das seguintes enzimas: 4HBT de Arthrobacter sp. cepa SU, 4HBT de Arthrobacter globiformis, 4HBT de Pseudomonas sp. cepa CBS-3, EntH de Escherichia coli, YciA de E. coli, YciA de Haemophilus influenzae, TesA de Escherichia coli ou TesB de Escherichia coli, FcoT de Mycobacterium tuberculosis. Ainda mais preferivelmente, a tioesterase é uma acil-CoA tioesterase. Ainda mais preferivelmente, a tioesterase é uma 4-hidroxibenzoil-CoA tioesterase, adequadamente sob o grupo EC 3.1.2.23. O mais preferivelmente a acil-CoA tioesterase é 4HBT de Arthrobacter sp. cepa SU.[0029] Preferably methacrylyl-CoA is converted to methacrylic acid by the action of a thioester hydrolase (also known as a thioesterase), suitably under group EC 3.1.2.X. Even more preferably the enzyme is an acyl CoA thioesterase, suitably under the group EC 3.1.2.20, a 3-hydroxyisobutyryl-CoA hydrolase, suitably under the group EC 3.1.2.4, an ADP-dependent acyl-CoA thioesterase, suitably under the group EC 3.1.2.18, a 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase, suitably under the group EC 3.1.2.23, or a thioesterase under the group EC 3.1.2.-, such as, for example, a salicyloyl-CoA thioesterase. More preferably the thioesterase is selected from any of the following enzymes: 4HBT from Arthrobacter sp. strain SU, 4HBT from Arthrobacter globiformis, 4HBT from Pseudomonas sp. strain CBS-3, EntH from Escherichia coli, YciA from E. coli, YciA from Haemophilus influenzae, TesA from Escherichia coli or TesB from Escherichia coli, FcoT from Mycobacterium tuberculosis. Even more preferably, the thioesterase is an acyl-CoA thioesterase. Even more preferably, the thioesterase is a 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase, suitably under group EC 3.1.2.23. Most preferably the acyl-CoA thioesterase is 4HBT from Arthrobacter sp. SU strain.
[0026] Assim, em uma modalidade, a isobutiril-CoA pode ser convertida para metacrilil-CoA pela ação de uma oxidase e a metacrilil-CoA pode ser convertida para ácido metacrílico pela ação de uma 4-hidroxibenzoil- CoA tioesterase, adequadamente sob o grupo EC 3.1.2.23, mais preferivelmente a acil-CoA tioesterase 4HBT de Arthrobacter sp. cepa SU.[0026] Thus, in one embodiment, isobutyryl-CoA can be converted to methacrylyl-CoA by the action of an oxidase and methacrylyl-CoA can be converted to methacrylic acid by the action of a 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase, suitably under the group EC 3.1.2.23, more preferably the acyl-CoA thioesterase 4HBT from Arthrobacter sp. SU strain.
[0031] Em uma modalidade, a isobutiril-CoA pode ser convertida para metacrilil-CoA pela ação de uma acil-CoA oxidase, adequadamente sob o número de grupo EC 1.3.3.6, mais preferivelmente a ACX4 de Arabidopsis thaliana, e a metacrilil-CoA pode ser convertida para ácido metacrílico pela ação de uma 4-hidroxibenzoil-CoA tioesterase, adequadamente sob o grupo EC 3.1.2.23, mais preferivelmente a acil-CoA tioesterase 4HBT de Arthrobacter sp. cepa SU.[0031] In one embodiment, isobutyryl-CoA can be converted to methacrylyl-CoA by the action of an acyl-CoA oxidase, suitably under EC group number 1.3.3.6, more preferably ACX4 from Arabidopsis thaliana, and methacrylyl-CoA. CoA can be converted to methacrylic acid by the action of a 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase, suitably under group EC 3.1.2.23, more preferably the acyl-CoA thioesterase 4HBT from Arthrobacter sp. SU strain.
[0027] Alternativamente, a metacrilil-CoA pode ser convertida para ácido metacrílico pela ação de um dos seguintes caminhos enzimáticos: Em uma modalidade, a metacrilil-CoA é convertida para ácido metacrílico pela ação de uma transferase, adequadamente sob o número de grupo EC 2.X.X.X. Preferivelmente a transferase é uma transferase que transfere grupos contendo enxofre, adequadamente sob o número de grupo EC 2.8.X.X. Mais preferivelmente, a transferase é uma CoA -transferase, adequadamente sob o número de grupo EC 2.8.3.X. Mais preferivelmente ainda, a transferase é uma acil-CoA transferase dependente de acetato ou um CoA transferase dependente de acetoacetato butírico, adequadamente sob os números de grupo EC 2.8.3.8 e 2.8.3.9 respectivamente. O mais preferivelmente a transferase é selecionada de qualquer uma das seguintes enzimas: butiril-CoA :acetoacetato CoA transferase de Clostridium sp. SB4, butiril-CoA :acetoacetato CoA transferase de Clostridium sticklandii, butirato:acetoacetato CoA -transferase de Clostridium acetobutilicum ATCC824, acetato coenzima A transferase ydiF de Escherichia coli.[0027] Alternatively, methacrylyl-CoA can be converted to methacrylic acid by the action of one of the following enzymatic pathways: In one embodiment, methacrylyl-CoA is converted to methacrylic acid by the action of a transferase, suitably under the group number EC 2.X.X.X. Preferably the transferase is a transferase that transfers sulfur-containing groups, suitably under group number EC 2.8.X.X. More preferably, the transferase is a CoA transferase, suitably under EC group number 2.8.3.X. More preferably still, the transferase is an acetate-dependent acyl-CoA transferase or a butyric acetoacetate-dependent CoA transferase, suitably under EC group numbers 2.8.3.8 and 2.8.3.9 respectively. Most preferably the transferase is selected from any of the following enzymes: butyryl-CoA:acetoacetate CoA transferase from Clostridium sp. SB4, butyryl-CoA:acetoacetate CoA transferase from Clostridium sticklandii, butyrate:acetoacetate CoA -transferase from Clostridium acetobutilicum ATCC824, acetate coenzyme A transferase ydiF from Escherichia coli.
[0028] Como aqui usado, os termos ligase, sintetase, e sintase são usados intercambiavelmente como é entendido na técnica.[0028] As used herein, the terms ligase, synthetase, and synthase are used interchangeably as is understood in the art.
[0029] Em uma segunda modalidade, a metacrilil-CoA é convertida para ácido metacrílico pela ação de uma sintetase atuando na direção inversa, adequadamente sob o número de grupo EC 6.X.X.X. Preferivelmente a sintetase é uma sintetase formando ligação de carbono-enxofre, adequadamente sob o número de grupo EC 6.2.X.X. Mais preferivelmente a sintetase é uma ácido-tiol ligase, adequadamente sob o número de grupo EC 6.2.1.X. O mais preferivelmente, a sintetase é uma acil-CoA ligase formando ADP ou GDP reversíveis, tal como uma succinato-CoA sintetase formando GDP, adequadamente sob o grupo EC 6.2.1.4, uma succinato-CoA sintetase formando ADP, sob o grupo EC 6.2.1.5, uma glutarato-CoA sintetase formando ADP, sob EC 6.2.1.6, uma malato-CoA sintetase formando ADP, sob EC 6.2.1.9, uma ácido carboxílico-CoA sintetase formando GDP, sob EC 6.2.1.10, uma acetato-CoA sintetase formando ADP, sob EC 6.2.1.13 ou uma citrato-CoA sintetase formando ADP, sob EC 6.2.1.18.[0029] In a second embodiment, methacrylyl-CoA is converted to methacrylic acid by the action of a synthetase acting in the reverse direction, suitably under the group number EC 6.X.X.X. Preferably the synthetase is a carbon-sulfur bond forming synthetase, suitably under EC group number 6.2.X.X. More preferably the synthetase is an acid thiol ligase, suitably under group number EC 6.2.1.X. Most preferably, the synthetase is a reversible ADP- or GDP-forming acyl-CoA ligase, such as a GDP-forming succinate-CoA synthetase, suitably under group EC 6.2.1.4, an ADP-forming succinate-CoA synthetase, under group EC 6.2 .1.5, a glutarate-CoA synthetase forming ADP, under EC 6.2.1.6, a malate-CoA synthetase forming ADP, under EC 6.2.1.9, a carboxylic acid-CoA synthetase forming GDP, under EC 6.2.1.10, an acetate-CoA synthetase forming ADP, under EC 6.2.1.13 or a citrate-CoA synthetase forming ADP, under EC 6.2.1.18.
[0030] Em uma terceira modalidade, a metacrilil-CoA é convertida para ácido metacrílico pela ação combinada de uma fosfotransacilase relacionada com uma fosfotransacetilase ou uma fosfotransbutirilase sob o número de grupo EC 2.X.X.X, mais preferivelmente número de grupo EC 2.3.X.X, ainda mais preferivelmente EC 2.3.1.X, o mais preferivelmente sob o número de grupo EC 2.3.1.8 ou 2,3,1,19, e uma ácido graxo cinase de cadeia curta, sob o número de grupo EC 2.X.X.X, preferivelmente EC 2.7.X.X, mais preferivelmente EC 2.7.2.X, o mais preferivelmente uma acetato cinase sob EC 2.7.2.1, uma formiato cinase sob EC 2.7.2.6, uma butirato cinase sob EC 2.7.2.7, uma ácido graxo cinase de cadeia ramificada sob EC 2.7.2.14 ou uma propionato cinase sob EC 2.7.2.15. Preferivelmente a fosfotransacilase é uma metacrilil-CoA fosfotransacilase. Preferivelmente a ácido graxo cinase de cadeia curta é uma ácido metacrílico cinase reversível. O mais preferivelmente a fosfotransacilase é selecionada de qualquer uma das seguintes enzimas: Fosfotransbutirilase de Clostridium acetobutilicum ATCC824. O mais preferivelmente a ácido graxo cinase de cadeia curta é selecionada de qualquer uma das seguintes enzimas: ácido graxo cinase de cadeia ramificada de Spirochete MA-2, butirato cinase de Thermotoga maritima, butirato cinase de Clostridium butyricum.[0030] In a third embodiment, methacrylyl-CoA is converted to methacrylic acid by the combined action of a phosphotransacylase related to a phosphotransacetylase or a phosphotransbutyrylase under EC group number 2.X.X.X, more preferably EC group number 2.3.X.X, even more preferably EC 2.3.1.X, most preferably under group number EC 2.3.1.8 or 2,3,1,19, and a short chain fatty acid kinase, under group number EC 2.X.X.X, preferably EC 2.7.X.X, more preferably EC 2.7.2.X, most preferably an acetate kinase under EC 2.7.2.1, a formate kinase under EC 2.7.2.6, a butyrate kinase under EC 2.7.2.7, a fatty acid kinase branched chain under EC 2.7.2.14 or a propionate kinase under EC 2.7.2.15. Preferably the phosphotransacylase is a methacrylyl-CoA phosphotransacylase. Preferably the short chain fatty acid kinase is a reversible methacrylic acid kinase. Most preferably the phosphotransacylase is selected from any of the following enzymes: Phosphotransbutyrylase from Clostridium acetobutilicum ATCC824. Most preferably the short chain fatty acid kinase is selected from any of the following enzymes: branched chain fatty acid kinase from Spirochete MA-2, butyrate kinase from Thermotoga maritima, butyrate kinase from Clostridium butyricum.
[0031] No contexto da presente invenção, o termo ‘seus derivados’ significa qualquer produto químico diretamente relacionado ao ou compreendendo metacrilil CoA ou ácido metacrílico, tal como os seus ésteres, os seus haletos de acila, os seus anidridos, as suas amidas, as suas nitrilas, as suas lactonas, os seus sais, os seus complexos, os seus isômeros, os seus oligômeros ou polímeros e ainda qualquer versão substituída destes, mais preferivelmente, o mesmo significa os ésteres ou os seus sais.[0031] In the context of the present invention, the term 'derivatives thereof' means any chemical product directly related to or comprising methacrylyl CoA or methacrylic acid, such as its esters, its acyl halides, its anhydrides, its amides, its nitriles, its lactones, its salts, its complexes, its isomers, its oligomers or polymers and also any substituted version of these, more preferably, the same means esters or their salts.
[0032] Preferivelmente os seus derivados de ácido metacrílico são ésteres do ácido metacrílico. Preferivelmente os ésteres do ácido metacrílico são metacrilatos de alquila, mais preferivelmente metacrilatos de alquila inferior (C1-C20), ainda mais preferivelmente, metacrilatos de alquila C1C12, especialmente os ésteres alquílicos C1-C4, tais como os metacrilatos de metila, etila ou butila, ou ésteres alquílicos C4-C12. O mais preferivelmente, os ésteres do ácido metacrílico são metacrilatos de butila, por exemplo metacrilato de n-butila.[0032] Preferably its methacrylic acid derivatives are methacrylic acid esters. Preferably the methacrylic acid esters are alkyl methacrylates, more preferably lower alkyl methacrylates (C1-C20), even more preferably C1C12 alkyl methacrylates, especially C1-C4 alkyl esters, such as methyl, ethyl or butyl methacrylates. , or C4-C12 alkyl esters. Most preferably, the methacrylic acid esters are butyl methacrylates, for example n-butyl methacrylate.
[0033] Os ésteres do ácido metacrílico podem ser formados biologicamente da metacrilil-CoA, preferivelmente pela ação de uma enzima de transferase sob o número de grupo EC EC2.X.X.X, mais preferivelmente uma acil transferase sob o número de grupo EC 2.3.X.X, ainda mais preferivelmente uma álcool aciltransferase sob o número de grupo EC EC2.3.1.84.[0033] Methacrylic acid esters can be formed biologically from methacrylyl-CoA, preferably by the action of a transferase enzyme under EC group number EC2.X.X.X, more preferably an acyl transferase under EC group number 2.3.X.X, even more preferably an alcohol acyltransferase under EC group number EC2.3.1.84.
[0034] Preferivelmente, quando ésteres metacrílicos são biologicamente formados a partir de metacrilil-CoA, a metacrilil-CoA é biologicamente formada a partir de isobutiril-CoA pela ação de uma oxidase.[0034] Preferably, when methacrylic esters are biologically formed from methacrylyl-CoA, methacrylyl-CoA is biologically formed from isobutyryl-CoA by the action of an oxidase.
[0041] Assim, de acordo com um terceiro aspecto da presente invenção é fornecido um processo de produzir um éster do ácido metacrílico compreendendo as seguintes etapas: (a) converter biologicamente isobutiril-CoA em metacrilil- CoA pela ação de uma oxidase; e (b) converter metacrilil-CoA em um éster do ácido metacrílico pela ação de uma álcool aciltransferase.[0041] Thus, according to a third aspect of the present invention, a process is provided for producing a methacrylic acid ester comprising the following steps: (a) biologically converting isobutyryl-CoA into methacrylyl-CoA by the action of an oxidase; and (b) converting methacrylyl-CoA into a methacrylic acid ester by the action of an alcohol acyltransferase.
[0035] Preferivelmente a oxidase do terceiro aspecto é uma oxidase atuando sobre as ligações CH-CH, sob o número EC 1.3.X.x, mais preferivelmente uma oxidase atuando sobre as ligações CH-CH usando oxigênio como um aceitador de elétron, sob o número EC 1.3.3.x. Ainda mais preferivelmente, a oxidase é uma acil-CoA oxidase, adequadamente sob o número EC 1.3.3.6. Mais preferivelmente a acil-CoA oxidase é selecionada de qualquer uma das seguintes enzimas: ACX4 de Arabidopsis thaliana, acil- CoA oxidase de cadeia curta de Arthrobacter nicotianae, acil-CoA oxidase peroxissômica de Vigna radiata, acil-CoA oxidase de Candida sp. e acil-CoA oxidase 4 de Candida tropicalis. O mais preferivelmente a acil-CoA oxidase é ACX4 de Arabidopsis thaliana.[0035] Preferably the oxidase of the third aspect is an oxidase acting on CH-CH bonds, under number EC 1.3.X.x, more preferably an oxidase acting on CH-CH bonds using oxygen as an electron acceptor, under number EC 1.3.3.x. Even more preferably, the oxidase is an acyl-CoA oxidase, suitably under EC number 1.3.3.6. More preferably the acyl-CoA oxidase is selected from any of the following enzymes: ACX4 from Arabidopsis thaliana, short chain acyl-CoA oxidase from Arthrobacter nicotianae, peroxisomal acyl-CoA oxidase from Vigna radiata, acyl-CoA oxidase from Candida sp. and acyl-CoA oxidase 4 from Candida tropicalis. Most preferably the acyl-CoA oxidase is ACX4 from Arabidopsis thaliana.
[0036] Preferivelmente, os ésteres do ácido metacrílico do terceiro aspecto são metacrilatos de alquila, mais preferivelmente metacrilatos de alquila inferior (C1-C20), ainda mais preferivelmente, metacrilatos de alquila C1-C12, especialmente os ésteres alquílicos C1-C4, tais como os metacrilatos de metila, etila ou butila, ou ésteres alquílicos C4-C12. O mais preferivelmente, os ésteres do ácido metacrílico são metacrilatos de butila, por exemplo metacrilato de n-butila.[0036] Preferably, the methacrylic acid esters of the third aspect are alkyl methacrylates, more preferably lower alkyl methacrylates (C1-C20), even more preferably, C1-C12 alkyl methacrylates, especially C1-C4 alkyl esters, such such as methyl, ethyl or butyl methacrylates, or C4-C12 alkyl esters. Most preferably, the methacrylic acid esters are butyl methacrylates, for example n-butyl methacrylate.
[0037] Adequadamente a álcool aciltransferase atua na presença de um álcool ou fenol, preferivelmente um álcool C1-20 não substituído linear ou ramificado, álcool aralquílico ou fenol, e de modo particularmente preferível um álcool alquílico C1-8 ou C1-4 tal como metanol, etanol, n- propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, terc-butanol, álcool n-pentílico, álcool isopentílico, álcool terc-pentílico, álcool n-hexílico, álcool isohexílico, álcool2-hexílico, álcool dimetilbutílico, álcool etilbutílico, álcool heptílico, álcool octílico, álcool2-etilhexílico; um álcool benzílico ou um fenol. Preferivelmente, a álcool aciltransferase atua na presença de um álcool, mais preferivelmente um álcool C1-C12, mais preferivelmente um álcool C1 a C4 ou C4-C12, ainda mais preferivelmente na presença de butanol, tal como n-butanol, isobutanol, sec-butanol ou terc-butanol. O mais preferivelmente, a álcool aciltransferase atura na presença de n-butanol.[0037] Suitably the alcohol acyltransferase acts in the presence of an alcohol or phenol, preferably a linear or branched unsubstituted C1-20 alcohol, aralkyl alcohol or phenol, and particularly preferably a C1-8 or C1-4 alkyl alcohol such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentyl alcohol, isopentyl alcohol, tert-pentyl alcohol, n-hexyl alcohol, isohexyl alcohol, 2-hexyl alcohol, alcohol dimethylbutyl, ethylbutyl alcohol, heptyl alcohol, octyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol; a benzyl alcohol or a phenol. Preferably, the alcohol acyltransferase acts in the presence of an alcohol, more preferably a C1-C12 alcohol, more preferably a C1 to C4 or C4-C12 alcohol, even more preferably in the presence of butanol, such as n-butanol, isobutanol, sec. butanol or tert-butanol. Most preferably, the alcohol acyltransferase holds in the presence of n-butanol.
[0038] Pelo termo álcool aqui é intencionada uma espécie tendo um grupo hidroxila (grupo -OH) e que é capaz de formar um grupo éster com o metacrilato. Preferivelmente, o álcool pode ser um alcanol C1 a C20, mais preferivelmente um alcanol C1 a C12, ainda mais preferivelmente um alcanol C1 a C4 ou um alcanol C4 a C12, o mais preferivelmente um alcanol C4.[0038] By the term alcohol here is meant a species having a hydroxyl group (-OH group) and which is capable of forming an ester group with methacrylate. Preferably, the alcohol may be a C1 to C20 alkanol, more preferably a C1 to C12 alkanol, even more preferably a C1 to C4 alkanol or a C4 to C12 alkanol, most preferably a C4 alkanol.
[0046] Preferivelmente a álcool aciltransferase é derivada de uma origem vegetal, mais preferivelmente a planta pertence a qualquer ordem selecionada do grupo consistindo de Zingiberales, Rosales, Ericales, Cucurbitales, Brassicales e Laurales; ainda mais preferivelmente a planta pertence a qualquer família selecionada do grupo consistindo de Musaceae, Rosaceae, Ericaceae, Actinidiaceae, Cucurbitaceae, Caricaceae e Lauraceae; ainda mais preferivelmente a planta pertence a qualquer gênero selecionado do grupo consistindo de Musa, Fragaria, Malus, Prunus, Pyrus, Vaccinium, Actinidia, Cucumis, Carica e Persea; ainda mais preferivelmente a planta é qualquer uma selecionada do grupo consistindo de banana, morango, maçã, Prunus mume, Pyrus communis, mirtilo, kiwi, melão, papaia e abacate. O mais preferivelmente, a álcool aciltransferase é derivada de uma origem de fruta tal como origem de maçã, melão ou tomate, adequadamente origem de maçã.[0046] Preferably the alcohol acyltransferase is derived from a plant origin, more preferably the plant belongs to any order selected from the group consisting of Zingiberales, Rosales, Ericales, Cucurbitales, Brassicales and Laurales; even more preferably the plant belongs to any family selected from the group consisting of Musaceae, Rosaceae, Ericaceae, Actinidiaceae, Cucurbitaceae, Caricaceae and Lauraceae; even more preferably the plant belongs to any genus selected from the group consisting of Musa, Fragaria, Malus, Prunus, Pyrus, Vaccinium, Actinidia, Cucumis, Carica and Persea; even more preferably the plant is any one selected from the group consisting of banana, strawberry, apple, Prunus mume, Pyrus communis, blueberry, kiwi, melon, papaya and avocado. Most preferably, the alcohol acyltransferase is derived from a fruit origin such as apple, melon or tomato origin, suitably apple origin.
[0039] O tecido biológico ou seu produto processado pode ser usado por exemplo, fruta, folhas, pétalas, haste, semente, casca de fruta, sarcocarpo, etc. nos quais a álcool aciltransferase está presente. Alternativamente, a enzima bruta líquida extraída destes tecidos biológicos, enzima purificada, ou os semelhantes podem ser usadas. Alternativamente, o gene para a álcool aciltransferase pode ser isolado, e introduzido dentro de um microorganismo hospedeiro para a expressão neste.[0039] Biological tissue or its processed product can be used, for example, fruit, leaves, petals, stem, seed, fruit peel, sarcocarp, etc. in which alcohol acyltransferase is present. Alternatively, liquid crude enzyme extracted from these biological tissues, purified enzyme, or the like can be used. Alternatively, the gene for alcohol acyltransferase can be isolated, and introduced into a host microorganism for expression therein.
[0040] O uso de uma álcool aciltransferase para converter metacrilil CoA em ésteres do ácido metacrílico está totalmente descrito na WO2014/038214, a divulgação da qual é aqui incorporada por referência, em particular a álcool aciltransferase seus genes e sequências, e os plasmídeos vetoriais compreendendo as ditas sequências.[0040] The use of an alcohol acyltransferase to convert methacrylyl CoA to methacrylic acid esters is fully described in WO2014/038214, the disclosure of which is incorporated herein by reference, in particular the alcohol acyltransferase genes and sequences thereof, and the vector plasmids comprising said sequences.
[0041] Opcionalmente o processo do primeiro ou segundo aspectos da presente invenção podem compreender ainda a etapa (c) de converter qualquer ácido metacrílico formado na etapa (b) em um éster do ácido metacrílico.[0041] Optionally, the process of the first or second aspects of the present invention may further comprise step (c) of converting any methacrylic acid formed in step (b) into an ester of methacrylic acid.
[0042] Preferivelmente os ésteres do ácido metacrílico são metacrilatos de alquila, mais preferivelmente metacrilatos de alquila inferior (C1-C20), mais preferivelmente metacrilatos de alquila C1-C12, ainda mais preferivelmente metacrilatos de alquila C1-C4 ou C4-C12. O mais preferivelmente, os ésteres do ácido metacrílico são metacrilato de butila.[0042] Preferably the methacrylic acid esters are alkyl methacrylates, more preferably lower alkyl methacrylates (C1-C20), more preferably C1-C12 alkyl methacrylates, even more preferably C1-C4 or C4-C12 alkyl methacrylates. Most preferably, the methacrylic acid esters are butyl methacrylate.
[0051] Os ésteres do ácido metacrílico formados na etapa (c) podem ser formados biológica ou quimicamente, preferivelmente eles são formados biologicamente.[0051] The methacrylic acid esters formed in step (c) can be formed biologically or chemically, preferably they are formed biologically.
[0043] Opcionalmente, a etapa (c) pode ser conduzida quimicamente por uma reação de esterificação com um álcool adequado. As condições de reação sob as quais a esterificação é efetuada, pode ser variada consideravelmente. A reação se processa muito lentamente na temperatura ambiente, mas bastante rapidamente em temperaturas elevadas. Tipicamente um dos reagentes é usado em excesso estequiométrico de modo a direcionar a reação. O outro reagente é depois chamado de o reagente limitante. Cerca de 99% do reagente limitante, por exemplo, ácidos, álcoois ou polióis, podem ser convertidos para um éster dentro de umas poucas horas. Os reagentes limitantes são tipicamente reagentes que não estão presentes em excesso estequiométrico, por exemplo, os reagentes limitantes usados para fabricar ésteres de poliol são polióis.[0043] Optionally, step (c) can be chemically conducted by an esterification reaction with a suitable alcohol. The reaction conditions under which esterification is carried out can be varied considerably. The reaction proceeds very slowly at room temperature, but quite quickly at elevated temperatures. Typically one of the reactants is used in stoichiometric excess in order to drive the reaction. The other reactant is then called the limiting reactant. About 99% of the limiting reactant, for example acids, alcohols or polyols, can be converted to an ester within a few hours. Limiting reagents are typically reagents that are not present in stoichiometric excess, for example, the limiting reagents used to make polyol esters are polyols.
[0044] Porque a esterificação de um álcool e um ácido orgânico é uma reação reversível, a reação de esterificação normalmente não vai até a conclusão. Entretanto, as conversões acima de 99% podem ser obtidas removendo-se pelo menos um dos produtos de esterificação, tipicamente água. Se um dos produtos está ebulindo em uma temperatura mais baixa do que o outro, e do que os reagentes, esta remoção é tipicamente obtida pela destilação. Uma variedade de técnicas de destilação são conhecidas na técnica para remover a água produzida da zona de reação. Um método de remoção de água inclui realizar a reação em um meio líquido que pode formar um azeótropo tendo um ponto de ebulição que seja mais baixo do que aquele de um ou outro ou cada componente da reação. Se os reagentes e o éster resultante têm pontos de ebulição acima de 100°C na pressão atmosférica, então a temperatura da reação pode simplesmente ser ajustada para remover água e o meio líquido capaz de formar um azeótropo com a água é requerido. Adicionalmente, um arrastador pode ser usado para ajudar na destilação da água da mistura de reação. Materiais inertes tais como ciclohexano, hexano, benzeno, tolueno, ou xileno podem ser usados como um arrastador na produção de ésteres. Além disso, o reagente tendo o ponto de ebulição mais baixo também pode ser utilizado como o arrastador. Neste último caso, o reagente usado como o arrastador é tipicamente carregado na mistura de reação em excesso acima das quantidades estequiométricas requeridas para a reação. Os processos e esterificação, incluindo aqueles utilizando a remoção de água, podem ser conduzidos em um modo por batelada ou contínuo de operação. Vários processos de esterificação são divulgados no Volume 9 da Kirk-Othmer Encyclopaedia of Chemical Technology, Quarta Edição (1994), pp. 762-768, a totalidade da qual é por meio deste incorporada por referência.[0044] Because the esterification of an alcohol and an organic acid is a reversible reaction, the esterification reaction normally does not go to completion. However, conversions above 99% can be obtained by removing at least one of the esterification products, typically water. If one of the products is boiling at a lower temperature than the other, and than the reactants, this removal is typically achieved by distillation. A variety of distillation techniques are known in the art to remove produced water from the reaction zone. A method of removing water includes carrying out the reaction in a liquid medium that can form an azeotrope having a boiling point that is lower than that of one or the other or each component of the reaction. If the reactants and the resulting ester have boiling points above 100°C at atmospheric pressure, then the reaction temperature can simply be adjusted to remove water and a liquid medium capable of forming an azeotrope with water is required. Additionally, a entrainer can be used to aid in the distillation of water from the reaction mixture. Inert materials such as cyclohexane, hexane, benzene, toluene, or xylene can be used as a carrier in the production of esters. Furthermore, the reactant having the lowest boiling point can also be used as the entrainer. In the latter case, the reagent used as the entrainer is typically loaded into the reaction mixture in excess above the stoichiometric amounts required for the reaction. Esterification processes, including those utilizing water removal, may be conducted in a batch or continuous mode of operation. Various esterification processes are disclosed in Volume 9 of the Kirk-Othmer Encyclopaedia of Chemical Technology, Fourth Edition (1994), pp. 762-768, the entirety of which is hereby incorporated by reference.
[0045] Um procedimento de esterificação por batelada convencional inclui carregar todos os reagentes no reator no princípio do ciclo de reação. Nos processos de esterificação catalítica, o catalisador é tipicamente adicionado à mistura de reação depois que o lote atinge uma temperatura alvo. A mistura de reação pode ser depois aquecida ainda mais. A temperatura da mistura de reação se eleva até que o ponto de ebulição da mistura de reação seja alcançado, ponto no qual o arrastador, se usado, e o subproduto água são extraídos por ebulição da mistura de reação. Tipicamente, os vapores do topo livre são condensados, a água separada do arrastador, e o arrastador reciclado para o vaso de reação. A temperatura de reação, e portanto a taxa de reação, são limitadas pelo ponto de ebulição da mistura de reação. Quando o reagente com o ponto de ebulição mais baixo também é usado como o arrastador, a sua concentração é gradualmente reduzida conforme a reação se processa. Também as concentrações dos reagentes diminuem durante a reação, o que negativamente afeta a taxa de reação. Assim a temperatura de reação, e, portanto, a constante da taxa para a reação, aumenta conforme a reação se processa, independente de se um arrastador é usado ou não, particularmente se a entrada de calor é continuada durante o curso da reação.[0045] A conventional batch esterification procedure includes loading all reactants into the reactor at the beginning of the reaction cycle. In catalytic esterification processes, the catalyst is typically added to the reaction mixture after the batch reaches a target temperature. The reaction mixture can then be heated further. The temperature of the reaction mixture is raised until the boiling point of the reaction mixture is reached, at which point the entrainer, if used, and the by-product water are extracted by boiling the reaction mixture. Typically, the free top vapors are condensed, the water separated from the entrainer, and the entrainer recycled to the reaction vessel. The reaction temperature, and therefore the reaction rate, is limited by the boiling point of the reaction mixture. When the reactant with the lowest boiling point is also used as the entrainer, its concentration is gradually reduced as the reaction proceeds. Also the concentrations of the reactants decrease during the reaction, which negatively affects the reaction rate. Thus the reaction temperature, and therefore the rate constant for the reaction, increases as the reaction proceeds, regardless of whether an entrainer is used or not, particularly if heat input is continued during the course of the reaction.
[0046] Preferivelmente a etapa (c) é conduzida biologicamente pela ação de uma enzima esterase ou hidrolase atuando em relação a uma ligação de éster sob o número de grupo EC 3.1.x.x., mais preferivelmente, as enzimas são sob EC 3.1.1.X e são as enzimas da classe da hidrolase envolvidas na catálise de clivagem e formação de ligações de éster. Uma revisão recente de esterases microbianas é como segue: Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci (2013) 2(7): 135-146.[0046] Preferably step (c) is biologically driven by the action of an esterase or hydrolase enzyme acting towards an ester bond under group number EC 3.1.x.x., more preferably, the enzymes are under EC 3.1.1. X and are enzymes of the hydrolase class involved in the catalysis of cleavage and formation of ester bonds. A recent review of microbial esterases is as follows: Int. J. Curr. Microbiol. App Sci (2013) 2(7): 135-146.
[0047] Preferivelmente o processo compreende ainda uma ou mais etapa(s) adicional(is) de produzir isobutiril-CoA, mais preferivelmente produzir isobutiril-CoA a partir do ácido 2-cetoisovalérico, e/ou a partir do ácido isobutírico.[0047] Preferably the process further comprises one or more additional step(s) of producing isobutyryl-CoA, more preferably producing isobutyryl-CoA from 2-ketoisovaleric acid, and/or from isobutyric acid.
[0048] Em uma modalidade, o processo compreende ainda a uma ou mais etapa(s) adicional(is) de produzir isobutiril-CoA a partir do ácido 2- cetoisovalérico, a uma ou mais etapa(s) adicional(is) sendo qualquer uma das seguintes: Preferivelmente o processo compreende ainda uma etapa de converter o ácido 2-cetoisovalérico em isobutiril-CoA. Mais preferivelmente o ácido 2-cetoisovalérico é convertido para isobutiril-CoA por um complexo de enzima da ceto ácido desidrogenase de cadeia ramificada, consistindo do componente de subunidade alfa, o componente da lipoamida aciltransferase e o componente da lipoamida desidrogenase. O mais preferivelmente, a desidrogenase é selecionada de qualquer uma das seguintes enzimas: ceto ácido desidrogenase de cadeia ramificada (BCKD) de P. putida, BCKD de Bacillus subtilis, BCKD de P. aeuruginosa, BCKD de A. thaliana, BCKD de Streptomyces coelicolor e BCKD de Thermus thermophilus.[0048] In one embodiment, the process further comprises one or more additional step(s) of producing isobutyryl-CoA from 2-ketoisovaleric acid, the one or more additional step(s) being any one of the following: Preferably the process further comprises a step of converting 2-ketoisovaleric acid into isobutyryl-CoA. More preferably 2-ketoisovaleric acid is converted to isobutyryl-CoA by a branched-chain keto acid dehydrogenase enzyme complex, consisting of the alpha subunit component, the lipoamide acyltransferase component and the lipoamide dehydrogenase component. Most preferably, the dehydrogenase is selected from any of the following enzymes: branched-chain keto acid dehydrogenase (BCKD) from P. putida, BCKD from Bacillus subtilis, BCKD from P. aeuruginosa, BCKD from A. thaliana, BCKD from Streptomyces coelicolor and BCKD from Thermus thermophilus.
[0049] Alternativamente, a conversão do ácido 2-cetoisovalérico para isobutiril-CoA pode ser catalisada por uma enzima de oxidorredutase, adequadamente sob o grupo EC 1.X.X.X, preferivelmente uma oxidorredutase atuando sobre o grupo de doadores de aldeído ou oxo, adequadamente sob o grupo EC 1.2.X.X, mais preferivelmente uma enzima de oxidorredutase atuando sobre o grupo de doadores de aldeído ou oxo, usando uma proteína de ferro-enxofre como o aceitador de elétron, adequadamente sob o grupo EC 1.2.7.X, o mais preferivelmente uma 2-cetoisovalerato ferredoxina redutase (conhecida também como cetovalina ferredoxina oxidorredutases), adequadamente sob o número de grupo EC 1.2.7.7, que é um tetrâmero consistindo de subunidades alfa, beta, gama e delta. Os exemplos de tais enzimas são 2-cetoisovalerato ferredoxina redutase de Pyrococcus furiosis; 2- cetoisovalerato ferredoxina redutase de Pyrococcus sp.; 2-cetoisovalerato ferredoxina redutase de Thermococcus sp; 2-cetoisovalerato ferredoxina redutase de Thermococcus litoralis; 2-cetoisovalerato ferredoxina redutase de Thermococcus profundus e 2-cetoisovalerato ferredoxina redutase de Metanobacterium thermoautotrophicum.[0049] Alternatively, the conversion of 2-ketoisovaleric acid to isobutyryl-CoA can be catalyzed by an oxidoreductase enzyme, suitably under the EC group 1.X.X.X, preferably an oxidoreductase acting on the aldehyde or oxo donor group, suitably under the EC 1.2.X.X group, more preferably an oxidoreductase enzyme acting on the aldehyde or oxo donor group, using an iron-sulfur protein as the electron acceptor, suitably under the EC 1.2.7. preferably a 2-ketoisovalerate ferredoxin reductase (also known as ketovaline ferredoxin oxidoreductases), suitably under EC group number 1.2.7.7, which is a tetramer consisting of alpha, beta, gamma and delta subunits. Examples of such enzymes are 2-ketoisovalerate ferredoxin reductase from Pyrococcus furiosis; 2- ferredoxin reductase ketoisovalerate from Pyrococcus sp.; 2-ketoisovalerate ferredoxin reductase from Thermococcus sp; 2-ketoisovalerate ferredoxin reductase from Thermococcus littoralis; 2-ketoisovalerate ferredoxin reductase from Thermococcus profundus and 2-ketoisovalerate ferredoxin reductase from Methanobacteria thermoautotrophicum.
[0050] Em uma segunda modalidade, o processo compreende ainda a uma ou mais etapa(s) adicional(is) de produzir isobutiril-CoA a partir do ácido isobutírico, a uma ou mais etapa(s) adicional(is) sendo qualquer uma das seguintes: Preferivelmente o processo compreende ainda uma etapa de converter ácido isobutírico em isobutiril-CoA.[0050] In a second embodiment, the process further comprises one or more additional step(s) of producing isobutyryl-CoA from isobutyric acid, the one or more additional step(s) being any one of the following: Preferably the process further comprises a step of converting isobutyric acid into isobutyryl-CoA.
[0051] Opcionalmente, ácido isobutírico é convertido para isobutiril- CoA pela ação de uma enzima ligase, adequadamente sob o número de grupo EC 6.X.X.X, preferivelmente uma ligase formando ligação de carbono- enxofre sob o grupo EC 6.2.X.X, mais preferivelmente uma ligase formando ácido-tiol sob o grupo EC 6.2.1.X, mais preferivelmente uma ligase formando GDP, uma formando ADP ou uma formando AMP, tal como uma acetato- CoA ligase formando AMP, adequadamente sob o grupo EC 6.2.1.1, uma butirato-CoA ligase, adequadamente sob o grupo EC 6.2.1.2, uma ácido carboxílico-CoA ligase, adequadamente sob o grupo EC 6.2.1.10, uma acetato-CoA ligase formando ADP, adequadamente sob o grupo EC 6.2.1.13, uma propionato-CoA ligase, adequadamente sob o grupo EC 6.2.1.17 ou uma ácido-tiol ligase no grupo EC 6.2.1.-. O mais preferivelmente a ligase é selecionada de qualquer uma das seguintes enzimas: AcsA de Pseudomonas chlororaphis, butiril-CoA sintetase de Paecilomyces varioti, butiril-CoA sintetase de mitocôndria cardíaca bovina.[0051] Optionally, isobutyric acid is converted to isobutyryl-CoA by the action of a ligase enzyme, suitably under group number EC 6.X.X.X, preferably a ligase forming carbon-sulfur bond under group EC 6.2.X.X, more preferably an acid-thiol forming ligase under group EC 6.2.1.X, more preferably a GDP forming, ADP forming or AMP forming ligase, such as an AMP forming acetate-CoA ligase, suitably under group EC 6.2.1.1, a butyrate-CoA ligase, suitably under group EC 6.2.1.2, a carboxylic acid-CoA ligase, suitably under group EC 6.2.1.10, an ADP-forming acetate-CoA ligase, suitably under group EC 6.2.1.13, a propionate -CoA ligase, suitably under group EC 6.2.1.17 or an acid-thiol ligase in group EC 6.2.1.-. Most preferably the ligase is selected from any of the following enzymes: AcsA from Pseudomonas chlororaphis, butyryl-CoA synthetase from Paecilomyces varioti, butyryl-CoA synthetase from bovine cardiac mitochondria.
[0052] Em uma terceira modalidade, o processo compreende ainda uma ou mais etapa(s) adicional(is) de produzir isobutiril-CoA de isobutirato, a uma ou mais etapa(s) adicional(is) sendo qualquer uma das seguintes: Preferivelmente o processo compreende ainda a etapa de converter isobutirato para isobutiril-fosfato, e a etapa de converter isobutiril- fosfato para isobutiril-CoA.[0052] In a third embodiment, the process further comprises one or more additional step(s) of producing isobutyryl-CoA from isobutyrate, the one or more additional step(s) being any of the following: Preferably the process further comprises the step of converting isobutyrate to isobutyryl-phosphate, and the step of converting isobutyryl-phosphate to isobutyryl-CoA.
[0053] Preferivelmente o isobutirato é convertido para isobutiril- fosfato por uma enzima cinase, adequadamente sob o número de grupo EC 2.X.X.X, preferivelmente sob EC 2.7.X.X, mais preferivelmente sob o número de grupo EC 2.7.2.X, o mais preferivelmente uma acetato cinase, adequadamente sob o grupo EC 2.7.2.1, uma formiato cinase sob EC 2.7.2.6, uma butirato cinase sob EC 2.7.2.7, uma ácido graxo cinase de cadeia ramificada sob EC 2.7.2.14 ou uma propionato cinase sob EC 2.7.2.15. O mais preferivelmente a cinase é selecionada de qualquer uma das seguintes enzimas: ácido graxo cinase de cadeia ramificada de Spirochete MA-2, butirato cinase de C. butyricum.[0053] Preferably isobutyrate is converted to isobutyryl phosphate by a kinase enzyme, suitably under group number EC 2.X.X.X, preferably under EC 2.7.X.X, more preferably under group number EC 2.7.2.X, the more preferably an acetate kinase, suitably under the group EC 2.7.2.1, a formate kinase under EC 2.7.2.6, a butyrate kinase under EC 2.7.2.7, a branched-chain fatty acid kinase under EC 2.7.2.14 or a propionate kinase under EC 2.7.2.15. Most preferably the kinase is selected from any of the following enzymes: branched-chain fatty acid kinase from Spirochete MA-2, butyrate kinase from C. butyricum.
[0054] Preferivelmente o isobutiril-fosfato é convertido para isobutiril-CoA pela ação de uma enzima transferase, sob o número de grupo EC 2.X.X.X, mais preferivelmente pela ação de uma aciltransferase sob o número de grupo EC 2.3.X.X, ainda mais preferivelmente pela ação de grupos de transferência de aciltransferase outros que não grupos amino-acila sob o número de grupo EC 2.3.1.X. Ainda mais preferivelmente uma fosfato acetiltransferase ou uma fosfato butiriltransferase, sob os números de grupo EC 2.3.1.8 e 2.3.1.19, respectivamente. Mais preferivelmente a transferase é a fosfato butiriltransferase de Clostridium acetobutilicum ATCC824 ou fosfato acetiltransferase de Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum ATCC13032, Thermotoga maritima e Clostridium kluyveri. Outras fontes destas enzimas incluem outras bactérias anaeróbicas, especialmente da espécie Clostridium tal como Clostridium pasteurianum ou Clostridium beijerinckii.[0054] Preferably isobutyryl-phosphate is converted to isobutyryl-CoA by the action of a transferase enzyme, under group number EC 2.X.X.X, more preferably by the action of an acyltransferase under group number EC 2.3.X.X, even more preferably by the action of acyltransferase transfer groups other than amino-acyl groups under group number EC 2.3.1.X. Even more preferably a phosphate acetyltransferase or a phosphate butyryltransferase, under EC group numbers 2.3.1.8 and 2.3.1.19, respectively. More preferably the transferase is phosphate butyryltransferase from Clostridium acetobutilicum ATCC824 or phosphate acetyltransferase from Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum ATCC13032, Thermotoga maritima and Clostridium kluyveri. Other sources of these enzymes include other anaerobic bacteria, especially the Clostridium species such as Clostridium pasteurianum or Clostridium beijerinckii.
[0055] O mais preferivelmente o processo compreende ainda uma etapa de produzir isobutiril-CoA de ácido isobutírico pela ação da enzima sintetase, preferivelmente uma isobutiril-CoA sintetase, o mais preferivelmente isobutiril-CoA sintetase (AcsA) de P. chloraphis B23.[0055] Most preferably the process further comprises a step of producing isobutyryl-CoA from isobutyric acid by the action of the synthetase enzyme, preferably an isobutyryl-CoA synthetase, most preferably isobutyryl-CoA synthetase (AcsA) from P. chloraphis B23.
[0056] Opcionalmente, qualquer uma das etapas adicionais de processo como descritas acima em relação à primeira e/ou segunda e/ou terceira modalidades pode ser combinada.[0056] Optionally, any of the additional process steps as described above in relation to the first and/or second and/or third embodiments can be combined.
[0057] As enzimas do processo acima podem estar contidas dentro de um ou mais microorganismos, ou presentes livres de um microorganismo, por exemplo como um extrato livre de célula ou enzima purificada em um vaso de reação, ou mantidas em uma coluna.[0057] The enzymes of the above process may be contained within one or more microorganisms, or present free from a microorganism, for example as a cell-free extract or purified enzyme in a reaction vessel, or maintained in a column.
[0058] Preferivelmente as conversões biológicas do processo são conduzidas em um ou mais microorganismos hospedeiros. Mais preferivelmente a uma ou mais enzimas para conduzir as conversões biológicas estão contidas dentro de um ou mais microorganismos.[0058] Preferably the biological conversions of the process are conducted in one or more host microorganisms. More preferably the one or more enzymes for conducting biological conversions are contained within one or more microorganisms.
[0059] Preferivelmente o um ou mais microorganismos expressam a uma ou mais enzimas necessárias para catalisar a(s) etapa(s) relevante(s). Mais preferivelmente, a(s) etapa(s) relevante(s) e qualquer outra das etapas enzimáticas são conduzidas in vivo, dentro do um ou mais microorganismos.[0059] Preferably the one or more microorganisms express one or more enzymes necessary to catalyze the relevant step(s). More preferably, the relevant step(s) and any other enzymatic steps are conducted in vivo, within the one or more microorganisms.
[0072] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é fornecido um microorganismo para o uso na produção do ácido metacrílico e/ou seus derivados de acordo com o processo de qualquer um do primeiro, segundo ou terceiro aspectos.[0072] According to a fourth aspect of the present invention, a microorganism is provided for use in the production of methacrylic acid and/or its derivatives according to the process of any of the first, second or third aspects.
[0060] O um ou mais microorganismos podem expressar a uma ou mais enzimas naturalmente, ou podem ser geneticamente engenheirados para expressar a uma ou mais enzimas, ou podem expressar uma combinação de enzimas tanto do tipo selvagem quanto geneticamente engenheiradas. Um tal organismo geneticamente engenheirado pode ser descrito como um organismo recombinante.[0060] The one or more microorganisms may express one or more enzymes naturally, or may be genetically engineered to express one or more enzymes, or may express a combination of both wild-type and genetically engineered enzymes. Such a genetically engineered organism can be described as a recombinant organism.
[0061] O um ou mais microorganismos podem expressar a uma ou mais enzimas endógena ou heterologamente, ou uma combinação de enzimas endógenas e heterólogas.[0061] The one or more microorganisms can express one or more enzymes endogenously or heterologously, or a combination of endogenous and heterologous enzymes.
[0062] No contexto da presente invenção, o termo ‘organismo recombinante’ significa um organismo geneticamente modificado ou engenheirado compreendendo material genético que foi artificialmente construído e inserido dentro do organismo. O material genético pode compreender ácidos nucléicos endógenos ou heterólogos que podem ter sido ainda geneticamente modificados ou não.[0062] In the context of the present invention, the term ‘recombinant organism’ means a genetically modified or engineered organism comprising genetic material that has been artificially constructed and inserted into the organism. The genetic material may comprise endogenous or heterologous nucleic acids that may or may not have been further genetically modified.
[0063] No contexto da presente invenção, o termo ‘endógeno’ significa derivar da mesma espécie de organismo.[0063] In the context of the present invention, the term 'endogenous' means deriving from the same species of organism.
[0064] No contexto da presente invenção, o termo ‘heterólogo’ significa derivar de uma espécie diferente de organismo.[0064] In the context of the present invention, the term 'heterologous' means deriving from a different species of organism.
[0065] No contexto da presente invenção, o termo ‘adaptado’, quando usado com respeito a um microorganismo, significa um organismo geneticamente modificado ou engenheirado, como definido acima, ou uma cepa mutante de um organismo que, por exemplo, foi selecionado com base naquela que expressa a uma ou mais enzimas naturalmente.[0065] In the context of the present invention, the term 'adapted', when used with respect to a microorganism, means a genetically modified or engineered organism, as defined above, or a mutant strain of an organism that, for example, has been selected with based on the one that expresses one or more enzymes naturally.
[0066] Os microorganismos para o uso em qualquer um dos processos acima, geneticamente engenheirados ou modificados como descrito acima, podem ser selecionados de microorganismo(s) do tipo selvagem que ocorre(m) naturalmente ou recombinante(s) que não ocorre(m) naturalmente, por exemplo, bactérias, archaea, levedura, fungos, algas ou qualquer um de uma variedade de outro(s) microorganismo(s) aplicável(is) aos processos de fermentação.[0066] Microorganisms for use in any of the above processes, genetically engineered or modified as described above, may be selected from naturally occurring wild-type or recombinant non-occurring microorganism(s). ) naturally, for example, bacteria, archaea, yeast, fungi, algae or any of a variety of other microorganism(s) applicable to fermentation processes.
[0067] Portanto, de acordo com um quinto aspecto da presente invenção é fornecido um microorganismo recombinante para o uso em um processo de produzir ácido metacrílico, o microorganismo sendo adaptado para conduzir as seguintes etapas: (a) Converter biologicamente isobutiril-CoA em metacrilil- CoA pela expressão de uma oxidase; e (b) Converter biologicamente metacrilil-CoA em ácido metacrílico; em que o microorganismo recombinante é Escherichia coli.[0067] Therefore, according to a fifth aspect of the present invention, a recombinant microorganism is provided for use in a process of producing methacrylic acid, the microorganism being adapted to carry out the following steps: (a) Biologically converting isobutyryl-CoA into methacrylyl - CoA through the expression of an oxidase; and (b) Biologically convert methacrylyl-CoA to methacrylic acid; wherein the recombinant microorganism is Escherichia coli.
[0068] De acordo com um sexto aspecto da presente invenção é fornecido um microorganismo, para o uso em um processo de produzir ácido metacrílico, o microorganismo sendo modificado por um ou mais ácidos nucléicos heterólogos para conduzir as seguintes etapas: (a) converter biologicamente isobutiril-CoA em metacrilil- CoA pela expressão de uma oxidase; e (b) converter biologicamente metacrilil-CoA em ácido metacrílico.[0068] According to a sixth aspect of the present invention there is provided a microorganism, for use in a process of producing methacrylic acid, the microorganism being modified by one or more heterologous nucleic acids to conduct the following steps: (a) biologically convert isobutyryl-CoA to methacrylyl-CoA by expression of an oxidase; and (b) biologically convert methacrylyl-CoA to methacrylic acid.
[0082] De acordo com um sétimo aspecto da presente invenção é fornecido um microorganismo adaptado para conduzir as seguintes etapas: (a) Converter biologicamente isobutiril-CoA em metacrilil- CoA pela expressão de uma oxidase; e (b) Converter biologicamente metacrilil-CoA em ácido metacrílico e/ou seus derivados.[0082] According to a seventh aspect of the present invention, a microorganism adapted to carry out the following steps is provided: (a) Biologically convert isobutyryl-CoA into methacrylyl-CoA by expressing an oxidase; and (b) Biologically convert methacrylyl-CoA into methacrylic acid and/or its derivatives.
[0069] De acordo com um oitavo aspecto da presente invenção é fornecido um microorganismo adaptado para conduzir as seguintes etapas: (a) Converter biologicamente isobutiril-CoA em metacrilil- CoA; e (b) Converter biologicamente metacrilil-CoA em ácido metacrílico pela expressão de uma tioesterase, adequadamente uma 4- hidroxibenzoil-CoA tioesterase (4HBT), uma transferase, uma sintetase, e/ou uma fosfotransacilase e uma ácido graxo cinase de cadeia curta.[0069] According to an eighth aspect of the present invention, a microorganism adapted to carry out the following steps is provided: (a) Biologically converting isobutyryl-CoA into methacrylyl-CoA; and (b) Biologically convert methacrylyl-CoA to methacrylic acid by expressing a thioesterase, suitably a 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase (4HBT), a transferase, a synthetase, and/or a phosphotransacylase and a short-chain fatty acid kinase.
[0070] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é fornecido um microorganismo adaptado para converter metacrilil-CoA em ácido metacrílico pela expressão de uma tioesterase, adequadamente uma 4- hidroxibenzoil-CoA tioesterase (4HBT), uma transferase, uma sintetase, e/ou uma fosfotransacilase e uma ácido graxo cinase de cadeia curta.[0070] According to another aspect of the present invention there is provided a microorganism adapted to convert methacrylyl-CoA into methacrylic acid by expressing a thioesterase, suitably a 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase (4HBT), a transferase, a synthetase, and /or a phosphotransacylase and a short-chain fatty acid kinase.
[0071] De acordo ainda com um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um microorganismo modificado por um ou mais ácidos nucléicos recombinantes codificando uma ou mais enzimas que convertem metacrilil- CoA em ácido metacrílico.[0071] According to yet another aspect of the present invention, there is provided a microorganism modified by one or more recombinant nucleic acids encoding one or more enzymes that convert methacrylyl-CoA into methacrylic acid.
[0072] De acordo ainda com um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um microorganismo modificado por um ou mais ácidos nucléicos recombinantes codificando uma ou mais enzimas que convertem metacrilil- CoA em ésteres do ácido metacrílico.[0072] According to yet another aspect of the present invention, there is provided a microorganism modified by one or more recombinant nucleic acids encoding one or more enzymes that convert methacrylyl-CoA into methacrylic acid esters.
[0073] De acordo ainda com um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um processo de produção de ácido metacrílico usando uma ou mais enzimas de acordo com os aspectos adicionais.[0073] According to yet another aspect of the present invention, a process for producing methacrylic acid using one or more enzymes is provided according to additional aspects.
[0074] De acordo ainda com um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um processo de produção de ésteres do ácido metacrílico usando uma ou mais enzimas de acordo com os aspectos adicionais.[0074] According to yet another aspect of the present invention, a process for producing methacrylic acid esters using one or more enzymes is provided in accordance with additional aspects.
[0075] Outros traços preferidos do processo do primeiro, segundo ou terceiro aspectos podem ser combinados em qualquer combinação com o microorganismo do quarto, quinto, sexto, sétimo, oitavo ou aspectos adicionais definidos acima.[0075] Other preferred process traits of the first, second or third aspects may be combined in any combination with the microorganism of the fourth, fifth, sixth, seventh, eighth or additional aspects defined above.
[0076] Em uma modalidade o(s) microorganismo(s) expressa(m) pelo menos as seguintes enzimas: (a) (i) uma acil-CoA oxidase; e/ou (11) uma CoA desidrogenase; e opcionalmente uma ou mais de (b) (i) uma acil-CoA tioesterase adequadamente uma 4- hidroxibenzoil-CoA tioesterase (4HBT); e/ou (ii) uma acil-CoA transferase; e/ou (iii) acil-CoA sintetase; e/ou (iv) uma fosfotransacilase e uma ácido graxo cinase de cadeia curta; e opcionalmente (v) uma álcool aciltransferase.[0076] In one embodiment the microorganism(s) express(es) at least the following enzymes: (a) (i) an acyl-CoA oxidase; and/or (11) a CoA dehydrogenase; and optionally one or more of (b) (i) an acyl-CoA thioesterase suitably a 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase (4HBT); and/or (ii) an acyl-CoA transferase; and/or (iii) acyl-CoA synthetase; and/or (iv) a phosphotransacylase and a short chain fatty acid kinase; and optionally (v) an alcohol acyltransferase.
[0077] Em uma modalidade, o(s) microorganismo(s) expressa(m) pelo menos as seguintes enzimas: (a) (i) uma acil-CoA oxidase; e opcionalmente uma ou mais de (b) (i) uma acil-CoA tioesterase; e/ou (ii) uma acil-CoA transferase; e/ou (iii) acil-CoA sintetase; e/ou (iv) uma fosfotransacilase e uma ácido graxo cinase de cadeia curta; e opcionalmente (v) uma álcool aciltransferase.[0077] In one embodiment, the microorganism(s) express(es) at least the following enzymes: (a) (i) an acyl-CoA oxidase; and optionally one or more of (b) (i) an acyl-CoA thioesterase; and/or (ii) an acyl-CoA transferase; and/or (iii) acyl-CoA synthetase; and/or (iv) a phosphotransacylase and a short chain fatty acid kinase; and optionally (v) an alcohol acyltransferase.
[0078] Em uma modalidade do quarto, quinto ou oitavo aspectos, o(s) microorganismo(s) expressa(m) pelo menos as seguintes enzimas: (a) (i) uma acil-CoA tioesterase, adequadamente uma 4- hidroxibenzoil-CoA tioesterase (4HBT); e/ou (ii) uma acil-CoA transferase; e/ou (iii) acil-CoA sintetase; e/ou (iv) uma fosfotransacilase e uma ácido graxo cinase de cadeia curta; e opcionalmente uma ou mais de: (b) (i) uma acil-CoA oxidase; e/ou (11) uma acil-CoA desidrogenase; e opcionalmente ainda (c) (i) uma álcool aciltransferase.[0078] In an embodiment of the fourth, fifth or eighth aspect, the microorganism(s) express(es) at least the following enzymes: (a) (i) an acyl-CoA thioesterase, suitably a 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase (4HBT); and/or (ii) an acyl-CoA transferase; and/or (iii) acyl-CoA synthetase; and/or (iv) a phosphotransacylase and a short-chain fatty acid kinase; and optionally one or more of: (b) (i) an acyl-CoA oxidase; and/or (11) an acyl-CoA dehydrogenase; and optionally further (c) (i) an alcohol acyltransferase.
[0079] Preferivelmente, quando presente, a CoA desidrogenase é acompanhada por um sistema de transporte de elétron complementar.[0079] Preferably, when present, the CoA dehydrogenase is accompanied by a complementary electron transport system.
[0080] Em uma modalidade preferida, o(s) microorganismo(s) expressa(m) pelo menos uma das seguintes enzimas: (a) uma acil-CoA oxidase, tal como ACX4; e (b) uma acil-CoA tioesterase, tal como 4HBT.[0080] In a preferred embodiment, the microorganism(s) express(es) at least one of the following enzymes: (a) an acyl-CoA oxidase, such as ACX4; and (b) an acyl-CoA thioesterase, such as 4HBT.
[0081] Em um mais modalidades preferidas, o(s) microorganismo(s) expressa(m) pelo menos uma das seguintes enzimas: (a) ACX4, adequadamente de A. thaliana; e (b) 4HBT, adequadamente de Arthrobacter sp.[0081] In a more preferred embodiment, the microorganism(s) express(es) at least one of the following enzymes: (a) ACX4, suitably from A. thaliana; and (b) 4HBT, suitably from Arthrobacter sp.
[0082] Em algumas modalidades, o microorganismo é adaptado para conduzir as seguintes etapas: (a) converter biologicamente isobutiril-CoA em metacrilil- CoA pela expressão de uma acil-CoA oxidase; e (b) converter biologicamente metacrilil-CoA em um éster do ácido metacrílico C1 a C20, adequadamente um éster do ácido metacrílico C1 a C12, tal como um éster do ácido metacrílico C1 a C4 ou um C4 a C12 pela expressão de uma álcool aciltransferase.[0082] In some embodiments, the microorganism is adapted to conduct the following steps: (a) biologically convert isobutyryl-CoA into methacrylyl-CoA by expressing an acyl-CoA oxidase; and (b) biologically converting methacrylyl-CoA into a C1 to C20 methacrylic acid ester, suitably a C1 to C12 methacrylic acid ester, such as a C1 to C4 methacrylic acid ester or a C4 to C12 by expression of an alcohol acyltransferase .
[0083] Preferivelmente, o éster do ácido metacrílico é um éster do ácido metacrílico C1 a C20, mais preferivelmente um éster do ácido metacrílico, ainda mais preferivelmente um éster do ácido metacrílico C1 a C4 ou C4 a C12, o mais preferivelmente metacrilato de butila.[0083] Preferably, the methacrylic acid ester is a C1 to C20 methacrylic acid ester, more preferably a methacrylic acid ester, even more preferably a C1 to C4 or C4 to C12 methacrylic acid ester, most preferably butyl methacrylate .
[0084] Nestas modalidades, o microorganismo pode ser Escherichia coli e/ou a acil-CoA oxidase é ACX4 de Arabidopsis thaliana e/ou a álcool aciltransferase é derivada de origem vegetal como aqui apresentada, por exemplo de fruta tal como maçã e/ou o microorganismo é um microorganismo recombinante. Preferivelmente o microorganismo pode ser Escherichia coli, a acil-CoA oxidase pode ser ACX4 de Arabidopsis thaliana, a álcool aciltransferase pode ser derivada de maçã, melão ou tomate na origem e o microorganismo pode ser um organismo recombinante.[0084] In these embodiments, the microorganism can be Escherichia coli and/or the acyl-CoA oxidase is ACX4 from Arabidopsis thaliana and/or the alcohol acyltransferase is derived from plant origin as presented here, for example from fruit such as apple and/or the microorganism is a recombinant microorganism. Preferably the microorganism can be Escherichia coli, the acyl-CoA oxidase can be ACX4 from Arabidopsis thaliana, the alcohol acyltransferase can be derived from apple, melon or tomato in origin and the microorganism can be a recombinant organism.
[0085] Preferivelmente o(s) microorganismo(s) expressa(m) ambas das ditas enzimas (a) e (b) das ditas preferidas ou algumas modalidades.[0085] Preferably the microorganism(s) express(es) both of said enzymes (a) and (b) of said preferred or some embodiments.
[0086] Preferivelmente o(s) microorganismo(s) expressa(m) ainda uma ou mais das seguintes enzimas: uma enzima ceto ácido desidrogenase de cadeia ramificada ou uma acil-CoA sintetase/sintase/ligase formando ADP, formando GDP, ou formando AMP; ou uma ácido graxo cinase de cadeia curta e uma fosfotransacilase.[0086] Preferably the microorganism(s) further express one or more of the following enzymes: a branched-chain keto acid dehydrogenase enzyme or an acyl-CoA synthetase/synthase/ligase forming ADP, forming GDP, or forming AMP; or a short-chain fatty acid kinase and a phosphotransacylase.
[0087] Mais preferivelmente o(s) microorganismo(s) expressa(m) ainda uma ou mais das seguintes enzimas: 2-cetoisovalerato desidrogenase, uma isobutirato-CoA ligase, uma acil-CoA sintetase/sintase/ligase formando ADP, formando GDP ou uma formando AMP, ou uma ácido graxo cinase de cadeia curta e uma fosfotransacilase.[0087] More preferably the microorganism(s) further expresses one or more of the following enzymes: 2-ketoisovalerate dehydrogenase, an isobutyrate-CoA ligase, an acyl-CoA synthetase/synthase/ligase forming ADP, forming GDP or one forming AMP, or one short-chain fatty acid kinase and one phosphotransacylase.
[0088] O mais preferivelmente, o(s) microorganismo(s) expressa(m) ainda uma isobutiril-CoA sintetase, em particular AcsA de Pseudomonas chloraphis, em particular B23 de Pseudomonas chloraphis[0088] Most preferably, the microorganism(s) further expresses an isobutyryl-CoA synthetase, in particular AcsA from Pseudomonas chloraphis, in particular B23 from Pseudomonas chloraphis
[0089] Em relação ao quarto, sexto, sétimo, oitavo e outros aspectos, preferivelmente o(s) microorganismo(s) hospedeiro(s) são bactérias, os exemplos de bactérias adequadas incluem: enterobactérias pertencentes às proteobactérias dos gêneros Escherichia, Enterobacter, Pantoea, Klebsiella, Serratia, Erwinia, Salmonella, Morganella, ou similares, as chamadas bactérias corineformes pertencentes aos gêneros Brevibacterium, Corynebacterium ou Microbacterium e bactérias pertencentes aos gêneros Alicyclobacillus, Bacillus, Hydrogenobacter, Methanococcus, Acetobacter, Acinetobacter, Agrobacterium, Axorhizobium, Azotobacter, Anaplasma, Bacteroides, Bartonella, Bordetella, Borrelia, Brucella, Burkholderia, Calymmatobacterium, Campylobacter, Chlamydia, Chlamydophila, Clostridium, Coxiella, Ehrlichia, Enterococcus, Francisella, Fusobacterium, Gardnerella, Haemophilus, Helicobacter, Kelbsiella, Methanobacterium, Micrococcus, Moraxella, Mycobacterium, Mycoplasma, Neisseria, Pasteurella, Peptostreptococcus, Porphyromonas, Prevotella, Pseudomonas, Rhizobium, Rickettsia, Rochalimaea, Rothia, Shigella, Staphylococcus, Stenotrophomonas, Streptococcus, Treponema, Vibrio, Wolbachia, Yersinia, ou similares.[0089] With respect to the fourth, sixth, seventh, eighth and other aspects, preferably the host microorganism(s) are bacteria, examples of suitable bacteria include: enterobacteria belonging to the proteobacteria of the genera Escherichia, Enterobacter, Pantoea, Klebsiella, Serratia, Erwinia, Salmonella, Morganella, or the like, so-called coryneform bacteria belonging to the genera Brevibacterium, Corynebacterium or Microbacterium and bacteria belonging to the genera Alicyclobacillus, Bacillus, Hydrogenobacter, Methanococcus, Acetobacter, Acinetobacter, Agrobacterium, Axorhizobium, Azotobacter, Anaplasma, Bacteroides, Bartonella, Bordetella, Borrelia, Brucella, Burkholderia, Calymmatobacterium, Campylobacter, Chlamydia, Chlamydophila, Clostridium, Coxiella, Ehrlichia, Enterococcus, Francisella, Fusobacterium, Gardnerella, Haemophilus, Helicobacter, Kelbsiella, Methanobacterium, Micrococcus, Moraxella, Mycobacterium, Mycoplasma, Neisseria, Pasteurella, Peptostreptococcus, Porphyromonas, Prevotella, Pseudomonas, Rhizobium, Rickettsia, Rochalimaea, Rothia, Shigella, coccus, Stenotrophomonas, Streptococcus, Treponema, Vibrio, Wolbachia, Yersinia, or similar.
[0090] As bactérias exemplares incluem as espécies selecionadas de Escherichia coli, Klebsiella oxytoca, Anaerobiospirillum succiniciproducens, Actinobacillus succinogenes, Mannheimia succiniciproducens, Rhizobium etli, Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, Gluconobacter oxydans, Zymomonas mobilis, Lactococcus lactis, Lactobacillus plantarum, Streptomyces coelicolor, Clostridium acetobutylicum, Pseudomonas fluorescens, Hydrogenobacter thermophilus, Methanococcus jannaschii e Pseudomonas putida.[0090] Exemplary bacteria include selected species of Escherichia coli, Klebsiella oxytoca, Anaerobiospirillum succiniciproducens, Actinobacillus succinogenes, Mannheimia succiniciproducens, Rhizobium etli, Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, Gluconobacter oxydans, Zymomonas mobilis, Lactococcus lactis, Lactobacillus plantarum , Streptomyces coelicolor, Clostridium acetobutylicum, Pseudomonas fluorescens, Hydrogenobacter thermophilus, Methanococcus jannaschii and Pseudomonas putida.
[0091] Em relação ao quarto, sexto, sétimo, oitavo e outros aspectos, preferivelmente a bactéria é Escherichia coli.[0091] Regarding the fourth, sixth, seventh, eighth and other aspects, preferably the bacteria is Escherichia coli.
[0092] As leveduras ou fungos exemplares incluem aqueles pertencentes aos gêneros Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Candida, Kluyveromyces, Aspergillus, Pichia, Crytpococcus, ou similares. As espécies de levedura ou fungos exemplares incluem aquelas selecionadas de Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces lactis, Kluyveromyces marxianus, Aspergillus terreus, Aspergillus niger, Pichia pastoris, ou similares.[0092] Exemplary yeasts or fungi include those belonging to the genera Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Candida, Kluyveromyces, Aspergillus, Pichia, Crytpococcus, or similar. Exemplary yeast or fungal species include those selected from Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces lactis, Kluyveromyces marxianus, Aspergillus terreus, Aspergillus niger, Pichia pastoris, or the like.
[0093] O um ou mais microorganismos de qualquer um do quarto, sexto, sétimo, oitavo ou outros aspectos podem ser geneticamente modificadas para realçar ou reduzir a atividade das enzimas naturais ou geneticamente engenheiradas acima.[0093] The one or more microorganisms of any of the fourth, sixth, seventh, eighth or other aspects may be genetically modified to enhance or reduce the activity of the above natural or genetically engineered enzymes.
[0094] Preferivelmente o(s) microorganismo(s) são geneticamente engenheirados para realçar a produção de ácido metacrílico e/ou seus derivados.[0094] Preferably the microorganism(s) are genetically engineered to enhance the production of methacrylic acid and/or its derivatives.
[0095] Realçar a produção de ácido metacrílico e/ou seus derivados pode incluir fazer modificações aos processos metabólicos celulares, ácidos nucléicos e/ou proteínas existentes pelo uso de várias técnicas de engenheiramento genético conhecidas na técnica. Realçar a produção de ácido metacrílico e/ou seus derivados também pode incluir modificar o(s) microorganismo(s) para expressar(em) um ou mais genes heterólogos no(s) microorganismo(s). Estes podem incluir genes codificando enzimas do caminho desejado para ácido metacrílico a partir de estoques de alimentação com base em carbono tais como aqueles aqui apresentados, ou podem incluir outros genes auxiliares que atuam para promover o funcionamento e expressão das enzimas em tais caminhos direta ou indiretamente como debatido em detalhes abaixo.[0095] Enhancing the production of methacrylic acid and/or its derivatives may include making modifications to existing cellular metabolic processes, nucleic acids and/or proteins through the use of various genetic engineering techniques known in the art. Enhancing the production of methacrylic acid and/or its derivatives may also include modifying the microorganism(s) to express(es) one or more heterologous genes in the microorganism(s). These may include genes encoding enzymes of the desired pathway to methacrylic acid from carbon-based feed stocks such as those presented herein, or may include other auxiliary genes that act to promote the function and expression of enzymes in such pathways directly or indirectly. as discussed in detail below.
[0096] Consequentemente, o(s) microorganismo(s) pode(m) ser modificado(s) para expressar o um ou mais genes para a produção de ácido metacrílico e/ou seus derivados e preferivelmente, o(s) microorganismo(s) são modificado(s) ainda para realçar a produção de ácido metacrílico e/ou seus derivados.[0096] Consequently, the microorganism(s) can be modified to express the one or more genes for the production of methacrylic acid and/or its derivatives and preferably, the microorganism(s) ) are further modified to enhance the production of methacrylic acid and/or its derivatives.
[0097] O um ou mais genes que podem ser expressos dentro do(s) microorganismo(s) tal que o(s) mesmo(s) é/são modificado(s) para produzir ácido metacrílico e/ou seus derivados incluem aqueles codificando qualquer uma das seguintes enzimas: ACX4 de Arabidopsis thaliana, acil-CoA oxidase de cadeia curta de Arthrobacter nicotianae, acil-CoA oxidase peroxissômica de Vigna radiata, acil-CoA oxidase 4 de Candida tropicalis, acil-CoA oxidase de Candida sp. e oxidases relacionadas com faixa de substrato ampla, 4- hidroxibenzoil-CoA tioesterase de Arthrobacter sp, YciA de Escherichia coli, YciA de Haemophilus influenzae, TesA de Escherichia coli, TesB de Escherichia coli, 4HBT de Arthrobacter globiformis, 4HBT de Pseudomonas sp. Cepa CBS-3, EntH de Escherichia coli, butiril-CoA acetoacetato CoA transferase de Clostridium sp. SB4, butiril-CoA acetoacetato CoA transferase de Clostridium sticklandii, butirato-acetoacetato CoA transferase de Clostridium acetobutilicum ATCC824, acetato coenzima A transferase ydiF de Escherichia coli, fosfotransbutirilase de Clostridium acetobutilicum ATCC824, ácido graxo cinase de cadeia ramificada de Spirochete MA-2, butirato cinase de Thermotoga maritima, butirato cinase de Clostridium butyricum, acil-CoA desidrogenase de cadeia ramificada de Pseudomonas putida, isobutiril-CoA desidrogenase de Homo sapiens, isovaleril-CoA desidrogenase de Arabidopsis thaliana, flavoproteína de transferência de elétron de H. sapiens, flavoproteína de transferência de elétron de Sus scrofa, flavoproteína de transferência de elétron de Arabidopsis thaliana, flavoproteína de transferência de elétron de Pseudomonas putida, flavoproteína de transferência de elétron de Paracoccus denitrificans, ubiquinona oxidorredutase da flavoproteína de transferência de elétron de H. sapiens, ubiquinona oxidorredutase da flavoproteína de transferência de elétron de Sus scrofa, ubiquinona oxidorredutase da flavoproteína de transferência de elétron de Pseudomonas putida, ubiquinona oxidorredutase da flavoproteína de transferência de elétron de Arabidopsis thaliana, ubiquinona oxidorredutase da flavoproteína de transferência de elétron de Rhodobacter sphaeroides, ubiquinona oxidorredutase da flavoproteína de transferência de elétron de Paracoccus denitrificans.[0097] The one or more genes that can be expressed within the microorganism(s) such that the same is/are modified to produce methacrylic acid and/or its derivatives include those encoding any of the following enzymes: ACX4 from Arabidopsis thaliana, short-chain acyl-CoA oxidase from Arthrobacter nicotianae, peroxisomal acyl-CoA oxidase from Vigna radiata, acyl-CoA oxidase 4 from Candida tropicalis, acyl-CoA oxidase from Candida sp. and related oxidases with broad substrate range, 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase from Arthrobacter sp, YciA from Escherichia coli, YciA from Haemophilus influenzae, TesA from Escherichia coli, TesB from Escherichia coli, 4HBT from Arthrobacter globiformis, 4HBT from Pseudomonas sp. Strain CBS-3, EntH from Escherichia coli, butyryl-CoA acetoacetate CoA transferase from Clostridium sp. SB4, butyryl-CoA acetoacetate CoA transferase from Clostridium sticklandii, butyrate-acetoacetate CoA transferase from Clostridium acetobutilicum ATCC824, acetate coenzyme A transferase ydiF from Escherichia coli, phosphotransbutyrylase from Clostridium acetobutilicum ATCC824, branched-chain fatty acid kinase from Spirochete MA-2, butyrate kinase from Thermotoga maritima, butyrate kinase from Clostridium butyricum, branched-chain acyl-CoA dehydrogenase from Pseudomonas putida, isobutyryl-CoA dehydrogenase from Homo sapiens, isovaleryl-CoA dehydrogenase from Arabidopsis thaliana, electron transfer flavoprotein from H. sapiens, flavoprotein from electron transfer flavoprotein from Sus scrofa, electron transfer flavoprotein from Arabidopsis thaliana, electron transfer flavoprotein from Pseudomonas putida, electron transfer flavoprotein from Paracoccus denitrificans, electron transfer flavoprotein ubiquinone oxidoreductase from H. sapiens, ubiquinone oxidoreductase from electron transfer flavoprotein from Sus scrofa, ubiquinone oxidoreductase from electron transfer flavoprotein from Pseudomonas putida, ubiquinone oxidoreductase from electron transfer flavoprotein from Arabidopsis thaliana, ubiquinone oxidoreductase from electron transfer flavoprotein from Rhodobacter sphaeroides, ubiquinone oxidoreductase from electron transfer flavoprotein from electron transfer from Paracoccus denitrificans.
[0098] O um ou mais genes que podem ser expressos dentro do(s) microorganismo(s) tal que o(s) mesmo(s) seja(m) modificado(s) para realçar a produção de ácido metacrílico e/ou seus derivados incluem aqueles codificando qualquer uma das seguintes enzimas: AcsA de Pseudomonas chlororaphis; bkdA1, bkdA2, bkdB e lpdV de Bacillus subtilis; bkdA1, bkdA2, bkdB e lpdV de Pseudomonas putida; alsS de Bacillus subtilis, ilvD de Escherichia coli, ilvC de Escherichia coli, ilvB de Escherichia coli, ilvN de Escherichia coli, ilvI de Escherichia coli, ilvG de Escherichia coli, ilvM de Escherichia coli, ilvH de Escherichia coli e ilvH de Escherichia coli com mutações G14D e S17F, ilvC de Corynebacterium glutamicum R abrigando as mutações S34G, L48E e R49F, ilvB e ilvN de Corynebacterium R e ilvN de Corynebacterium R abrigando uma mutação G156E bem como homólogos de outros organismos, expondo mutações similares como descrito acima, para aliviar a inibição de retroalimentação de enzimas e para alterar a dependência de cofator, onde apropriado.[0098] The one or more genes that can be expressed within the microorganism(s) such that the same(s) are modified to enhance the production of methacrylic acid and/or its derivatives include those encoding any of the following enzymes: AcsA from Pseudomonas chlororaphis; bkdA1, bkdA2, bkdB and lpdV from Bacillus subtilis; bkdA1, bkdA2, bkdB and lpdV from Pseudomonas putida; alsS of Bacillus subtilis, ilvD of Escherichia coli, ilvC of Escherichia coli, ilvB of Escherichia coli, ilvN of Escherichia coli, ilvI of Escherichia coli, ilvG of Escherichia coli, ilvM of Escherichia coli, ilvH of Escherichia coli and ilvH of Escherichia coli with mutations G14D and S17F, ilvC from Corynebacterium glutamicum R harboring the S34G, L48E and R49F mutations, ilvB and ilvN from Corynebacterium R and ilvN from Corynebacterium R harboring a G156E mutation as well as homologues from other organisms, exposing similar mutations as described above, to alleviate the inhibition of enzyme feedback and to alter cofactor dependence, where appropriate.
[0099] A presente invenção pode compreender ainda modificações que diminuem ou eliminam a atividade de uma enzima que catalisa a síntese de um composto outro que não o ácido metacrílico e/ou seus derivados pela competição quanto aos mesmos substratos e/ou intermediários nos caminhos da biossíntese mencionados acima. Os exemplos de tais enzimas incluem YciA, TesA, TesB de Escherichia coli, e aquelas codificadas por fadB, ilvA, panB, leuA, ygaZ, ygaH, aceF, aceE, lpdA, tpiA, pfkA, pfkB, mdh, poxB, ilvE, ldhA e lldD, em Escherichia coli, assim como homólogos em outras cepas hospedeiras como aqui descrito.[0099] The present invention may further comprise modifications that reduce or eliminate the activity of an enzyme that catalyzes the synthesis of a compound other than methacrylic acid and/or its derivatives by competing for the same substrates and/or intermediates in the pathways of biosynthesis mentioned above. Examples of such enzymes include YciA, TesA, TesB of Escherichia coli, and those encoded by fadB, ilvA, panB, leuA, ygaZ, ygaH, aceF, aceE, lpdA, tpiA, pfkA, pfkB, mdh, poxB, ilvE, ldhA and lldD, in Escherichia coli, as well as homologues in other host strains as described here.
[00100] A presente invenção pode compreender ainda modificações que diminuem ou eliminam a atividade de uma enzima que metabolizo ácido metacrílico e/ou seus derivados ou metaboliza um intermediário nos caminhos da biossíntese mencionados acima. Os exemplos de tais enzimas relacionadas com o metabolismo são enzimas do caminho da degradação de valina nativa na E. coli, ou outras tioesterases que podem consumir intermediários de tioéster do caminho engenheirado.[00100] The present invention may further comprise modifications that decrease or eliminate the activity of an enzyme that metabolizes methacrylic acid and/or its derivatives or metabolizes an intermediate in the biosynthesis pathways mentioned above. Examples of such metabolism-related enzymes are enzymes from the native valine degradation pathway in E. coli, or other thioesterases that can consume thioester intermediates from the engineered pathway.
[00101] A presente invenção também pode compreender ainda modificações que diminuem ou eliminam a atividade de proteínas envolvidas em outras funções celulares que removem intermediários nos caminhos da biossíntese mencionados acima. Os exemplos de tais funções celulares podem incluir mecanismos de armazenagem tais como armazenagem vacuolar (por exemplo em leveduras) ou outros corpos intracelulares capazes de armazenar metabólitos (por exemplo microcompartimentos bacterianos), o periplasma bacteriano ou mecanismos de transporte tais como bombas de transmembrana ou porinas capazes de exportar metabólitos.[00101] The present invention may also further comprise modifications that decrease or eliminate the activity of proteins involved in other cellular functions that remove intermediates in the above-mentioned biosynthetic pathways. Examples of such cellular functions may include storage mechanisms such as vacuolar storage (e.g. in yeast) or other intracellular bodies capable of storing metabolites (e.g. bacterial microcompartments), the bacterial periplasm, or transport mechanisms such as transmembrane pumps or porins capable of exporting metabolites.
[00102] As fontes de ácidos nucléicos para genes codificando as proteínas, em particular as enzimas expressas no(s) microorganismo(s) de acordo com a presente invenção podem incluir, por exemplo, qualquer espécie onde o produto de gene codificado é capaz de catalisar a reação aludida. Tais espécies incluem organismos tanto procarióticos quanto eucarióticos incluindo, mas não limitado a, bactérias, incluindo archaea e eubactérias, e eucariotas, incluindo levedura, planta, inseto, animal, e mamífero, incluindo o ser humano. As espécies exemplares para tais fontes incluem, por exemplo, Escherichia coli, Homo sapiens, Propionibacterium fredenreichii, Methylobacterium extorquens, Shigella flexneri, Salmonella enterica, Yersinia frederiksenii, Propionibacterium acnes, Rattus norvegicus, Caenorhabditis elegans, Bacillus cereus, Acinetobacter calcoaceticus, Acinetobacter baylyi, Acinetobacter sp., Clostridium kluyveri, Pseudomonas sp., Thermus thermophilus, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas putida, Oryctolagus cuniculus, Clostridium acetobutylicum, Leuconostoc mesenteroides, Eubacterium barkeri, Bacteroides capillosus, Anaerotruncus colihominis, Natranaerobius thermophilus, Campylobacter jejuni, Arabidopsis thaliana, Corynebacterium glutamicum, Sus scrofa, Bacillus subtilus, Pseudomonas fluorescens, Serratia marcescens, Streptomyces coelicolor, Methylibium petroleiphilum, Streptomyces cinnamonensis, Streptomyces avermitilis, Archaeoglobus fulgidus, Haloarcula marismortui, Pyrobaculum aerophilum, Saccharomyces cerevisiae, Clostridium cochlearium, Clostridium tetanomorphum, Clostridium tetani, Citrobacter amalonaticus, Ralstonia eutropha, Mus musculus, Bos taurus, Fusobacterium nucleatum, Morganella morganii, Clostridium pasteurianum, Rhodobacter sphaeroides, Xanthobacter autotrophicus, Clostridium propionicum, Megasphaera elsdenii, Aspergillus terreus, Candida, Sulfolobus tokodaii, Metallosphaera sedula, Chloroflexus aurantiacus, Clostridium saccharoperbutylacetonicum, Acidaminococcus fermentans, Helicobacter pylori, assim como outras espécies exemplares aqui divulgadas ou disponíveis como organismos fonte para os genes correspondentes.[00102] Sources of nucleic acids for genes encoding proteins, in particular enzymes expressed in the microorganism(s) according to the present invention may include, for example, any species where the encoded gene product is capable of catalyze the aforementioned reaction. Such species include both prokaryotic and eukaryotic organisms including, but not limited to, bacteria, including archaea and eubacteria, and eukaryotes, including yeast, plant, insect, animal, and mammal, including human. Exemplary species for such sources include, for example, Escherichia coli, Homo sapiens, Propionibacterium fredenreichii, Methylobacterium extorquens, Shigella flexneri, Salmonella enterica, Yersinia frederiksenii, Propionibacterium acnes, Rattus norvegicus, Caenorhabditis elegans, Bacillus cereus, Acinetobacter calcoaceticus, Acinetobacter baylyi, Acinetobacter sp., Clostridium kluyveri, Pseudomonas sp., Thermus thermophilus, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas putida, Oryctolagus cuniculus, Clostridium acetobutylicum, Leuconostoc mesenteroides, Eubacterium barkeri, Bacteroides capillosus, Anaerotruncus colihominis, Natranaerobius thermophilus, jejuni, Arabidopsis thaliana, Corynebacterium glutamicum, Sus scrofa, Bacillus subtilus, Pseudomonas fluorescens, Serratia marcescens, Streptomyces coelicolor, Methylibium petroleiphilum, Streptomyces cinnamonensis, Streptomyces avermitilis, Archaeoglobus fulgidus, Haloarcula marismortui, Pyrobaculum aerophilum, Saccharomyces cerevisiae, Clostridium cochlearium, tridium tetanomorphum, Clostridium tetani, Citrobacter amalonaticus, Ralstonia eutropha , Mus musculus, Bos taurus, Fusobacterium nucleatum, Morganella morganii, Clostridium pasteurianum, Rhodobacter sphaeroides, , Acidaminococcus fermentans, Helicobacter pylori , as well as other exemplary species disclosed herein or available as source organisms for the corresponding genes.
[00103] Deve ser mencionado que o um ou mais genes codificando enzimas que podem ser expressas em microorganismo(s) da invenção também compreendem genes codificando variantes das ditas enzimas, por exemplo, enzimas variantes que incluem substituições, deleções, inserções ou adições de um ou vários aminoácidos na sequência de polipeptídeo, e em que o dito polipeptídeo retém a atividade da enzima não modificada. Tais enzimas variantes também incluem enzimas variantes que têm uma atividade enzimática reduzida quando comparada com a enzima não modificada e enzimas com controle alostérico modificado, por exemplo ilvH de Escherichia coli com mutações G14D e S17F, ilvC de Corynebacterium glutamicum R abrigando mutações S34G, L48E e R49F, ilvB e ilvN de Corynebacterium R e ilvN de Corynebacterium R abrigando uma mutação G156E.[00103] It should be mentioned that the one or more genes encoding enzymes that can be expressed in microorganism(s) of the invention also comprise genes encoding variants of said enzymes, for example, variant enzymes that include substitutions, deletions, insertions or additions of a or several amino acids in the polypeptide sequence, and wherein said polypeptide retains unmodified enzyme activity. Such variant enzymes also include variant enzymes that have a reduced enzymatic activity when compared to the unmodified enzyme and enzymes with modified allosteric control, for example ilvH from Escherichia coli with mutations G14D and S17F, ilvC from Corynebacterium glutamicum R harboring mutations S34G, L48E and R49F, ilvB and ilvN of Corynebacterium R and ilvN of Corynebacterium R harboring a G156E mutation.
[00104] Métodos para construir e testar a expressão de uma proteína em um microorganismo produtor de ácido metacrílico que não ocorre naturalmente podem ser realizados, por exemplo, pelas técnicas recombinantes e métodos de detecção bem conhecidos na técnica. Tais métodos podem ser encontrados descritos, por exemplo, em Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Terceira Ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Nova Iorque (2001); e Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley and Sons, Baltimore, Md. (1999).[00104] Methods for constructing and testing the expression of a protein in a non-naturally occurring methacrylic acid-producing microorganism can be carried out, for example, by recombinant techniques and detection methods well known in the art. Such methods can be found described, for example, in Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Ed., Cold Spring Harbor Laboratory, New York (2001); and Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley and Sons, Baltimore, Md. (1999).
[00105] As sequências de ácido nucléico exógenas envolvidas em um caminho para a produção de ácido metacrílico e/ou seus derivados ou um intermediário na sua formação podem ser introduzidas estável ou transitoriamente dentro de uma célula de microorganismo usando técnicas bem conhecidas na técnica incluindo, mas não limitadas à conjugação, eletroporação, transformação química, transdução, transfecção, e transformação por ultrassom.[00105] Exogenous nucleic acid sequences involved in a pathway for the production of methacrylic acid and/or its derivatives or an intermediate in its formation can be stably or transiently introduced into a microorganism cell using techniques well known in the art including, but not limited to conjugation, electroporation, chemical transformation, transduction, transfection, and ultrasound transformation.
[00106] Os exemplos de métodos de transformação podem incluir tratar as células do(s) microorganismo(s) receptor(es) com cloreto de cálcio de modo a aumentar a permeabilidade do DNA, e preparar células competentes a partir de células que estejam na fase de crescimento, seguido pela transformação com DNA. Alternativamente, um método de fabricar células receptoras de DNA dentro dos protoplastos ou esferoplastos, que possam facilmente absorver DNA recombinante, seguido pela introdução do DNA recombinante dentro das células, que é conhecida ser aplicável ao Bacillus subtilis, actinomicetes e leveduras também podem ser utilizados. Além disso, a transformação de microorganismos também pode ser realizada pela eletroporação. Tais métodos são bem conhecidos na técnica.[00106] Examples of transformation methods may include treating cells of the recipient microorganism(s) with calcium chloride in order to increase DNA permeability, and preparing competent cells from cells that are in the growth phase, followed by transformation with DNA. Alternatively, a method of manufacturing DNA recipient cells within protoplasts or spheroplasts, which can readily absorb recombinant DNA, followed by introducing the recombinant DNA into the cells, which is known to be applicable to Bacillus subtilis, actinomycetes and yeast can also be used. Furthermore, the transformation of microorganisms can also be carried out by electroporation. Such methods are well known in the art.
[00107] Para a expressão exógena na E. coli ou outras células de microorganismo procariótico, algumas sequências de ácido nucléico nos genes ou cDNAs de ácidos nucléicos eucarióticos podem codificar sinais alvejadores tais como um mitocondrial de terminal N ou outro sinal alvejador, que possa ser removido antes da transformação dentro das células de microorganismo procariótico, se desejado. Por exemplo, a remoção de uma sequência líder mitocondrial levou à expressão aumentada na E. coli (Hoffmeister et al., J.). Biol. Chem. 280: 4329-4338 (2005). Para a expressão exógena em levedura ou outras células de microorganismo eucariótico, genes podem ser expressos no citossol sem a adição de sequência líder, ou podem ser alvejados para a mitocôndria ou outras organelas, ou alvejados para secreção, pela adição de uma sequência alvejadora adequada tal como um sinal mitocondrial alvejador ou de secreção adequado para a organela alvo. Assim, é entendido que modificações apropriadas a uma sequência de ácido nucléico para remover ou incluir uma sequência alvejadora podem ser incorporadas dentro de uma sequência de ácido nucléico exógena para comunicar propriedades desejáveis. Além disso, os genes podem ser submetidos à otimização de códon com técnicas bem conhecidas na técnica para se obter a expressão otimizada das proteínas dentro do(s) microorganismo(s).[00107] For exogenous expression in E. coli or other prokaryotic microorganism cells, some nucleic acid sequences in the genes or cDNAs of eukaryotic nucleic acids may encode targeting signals such as an N-terminal mitochondrial or other targeting signal, which may be removed prior to transformation within prokaryotic microorganism cells, if desired. For example, removal of a mitochondrial leader sequence led to increased expression in E. coli (Hoffmeister et al., J.). Biol. Chem. 280: 4329-4338 (2005). For exogenous expression in yeast or other eukaryotic microorganism cells, genes may be expressed in the cytosol without the addition of a leader sequence, or may be targeted to mitochondria or other organelles, or targeted for secretion, by the addition of a suitable target sequence such as as a mitochondrial targeting or secretory signal suitable for the target organelle. Thus, it is understood that appropriate modifications to a nucleic acid sequence to remove or include a targeting sequence can be incorporated into an exogenous nucleic acid sequence to impart desirable properties. Furthermore, genes can be subjected to codon optimization with techniques well known in the art to obtain optimized expression of proteins within the microorganism(s).
[00108] Um vetor ou vetores de expressão podem ser construídos para incluir uma ou mais enzimas do caminho biossintético codificando ácidos nucléicos como aqui exemplificados operavelmente ligados ás sequências de controle de expressão funcionais no(s) microorganismo(s). Os vetores de expressão aplicáveis para o uso no(s) microorganismo(s) da invenção incluem, por exemplo, plasmídeos, cosmídeos, vetores de fago, vetores virais, epissomas e cromossomas artificiais, incluindo vetores e sequências de seleção ou marcadores operáveis para a integração estável dentro de um cromossoma do hospedeiro.[00108] An expression vector or vectors can be constructed to include one or more enzymes of the biosynthetic pathway encoding nucleic acids as exemplified here operably linked to functional expression control sequences in the microorganism(s). Applicable expression vectors for use in the microorganism(s) of the invention include, for example, plasmids, cosmids, phage vectors, viral vectors, episomes and artificial chromosomes, including vectors and selection sequences or markers operable for the stable integration within a host chromosome.
[00109] Adicionalmente, os vetores de expressão podem incluir um ou mais genes marcadores selecionáveis e sequências de controle de expressão apropriadas. Os genes marcadores selecionáveis também podem ser incluídos que, por exemplo, fornecem resistência aos antibióticos ou toxinas, deficiências auxotróficas de complemento, ou fornecimento de nutrientes críticos não nos meios de cultura. As sequências de controle de expressão podem incluir promotores constitutivos, indutíveis ou repressíveis, realçadores de transcrição, terminadores de transcrição, sinais de tradução e similares que são bem conhecidos na técnica. Quando duas ou mais sequências de ácido nucléico codificadoras exógenas devam ser coexpressas, ambas as sequências de ácido nucléico podem ser inseridas, por exemplo, em um único vetor de expressão ou em vetores de expressão separados. Para expressão de vetor único, os ácidos nucléicos codificadores podem ser operacionalmente ligados a uma sequência de controle de expressão comum ou ligados a sequências de controle de expressão diferentes, tais como promotores indutíveis e promotores constitutivos. Em algumas modalidades, o vetor pode ter dois ou mais promotores para a coexpressão de genes múltiplos ou operons. Em algumas modalidades, os genes/operons podem ser expressos em um ou mais vetores diferentes com um ou mais promotores correspondentes.[00109] Additionally, expression vectors may include one or more selectable marker genes and appropriate expression control sequences. Selectable marker genes can also be included that, for example, provide resistance to antibiotics or toxins, complement auxotrophic deficiencies, or supply critical nutrients not in the culture media. Expression control sequences may include constitutive, inducible or repressible promoters, transcription enhancers, transcription terminators, translation signals and the like that are well known in the art. When two or more exogenous coding nucleic acid sequences are to be coexpressed, both nucleic acid sequences can be inserted, for example, into a single expression vector or into separate expression vectors. For single vector expression, the encoding nucleic acids can be operably linked to a common expression control sequence or linked to different expression control sequences, such as inducible promoters and constitutive promoters. In some embodiments, the vector may have two or more promoters for the co-expression of multiple genes or operons. In some embodiments, the genes/operons may be expressed in one or more different vectors with one or more corresponding promoters.
[00110] O vetor usado para transformação pode ser um vetor autonomamente replicável em uma célula do(s) microorganismo(s). Os exemplos de vetores autonomamente replicáveis em bactérias das bactérias Enterobacteriaceae tais como E. coli podem incluir vetores plasmídicos pUC19, pUC18, pBR322, RSF1010, pHSG299, pHSG298, pHSG399, pHSG398, pSTV28, pSTV29, pET20b(+), pET28b(+) (vetores pET são disponíveis da Novagen), os vetores pLysS, (pHSG e pSTV são disponíveis da Takara Bio Inc.), pMW119, pMW118, pMW219, pMW218 (os vetores pMW são disponíveis da Nippon Gene Co., Ltd.) e assim por diante, e seus derivados. Além disso, vetores para as bactérias corineformes podem incluir pAM330 (Patente Japonesa Aberta ao Público No. 58-67699), pHM1519 (Patente Japonesa Aberta ao Público No. 58-77895), pSFK6 (Patente Japonesa Aberta ao Público No. 2000-262288), pVK7 (USP2003-0175912A), pAJ655, pAJ611, pAJ1844 (Patente Japonesa Aberta ao Público No. 58192900), pCG1 (Patente Japonesa Aberta ao Público No. 57-134500), pCG2 (Patente Japonesa Aberta ao Público No. 58-35197), pCG4, pCG11 (Patente Japonesa Aberta ao Público No. 57-183799), pHK4 (Patente Japonesa Aberta ao Público No. 5-7491) e assim por diante. Além disso, vetores para levedura podem incluir plasmídeos de levedura, tais como por exemplo pD902 ou pD905 para Pichia pastoris, ou pD1201, pD1204, pD1205, pD1207, pD1211, pD1214 pD1215, pD1217, pD1218, pD1221, pD1224, pD1225, pD1227, pD1231, pD1234, pD1235, pD1237 para Saccharomyces cerevisiae. Os genes também podem ser integrados dentro do cromossoma do hospedeiro, usando métodos bem conhecidos (por exemplo Datensko e Wanner (Datsenko, K. A. e Wanner, B. L. 2000, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97: 6640-6645)).[00110] The vector used for transformation can be an autonomously replicable vector in a cell of the microorganism(s). Examples of bacteria-autonomously replicable vectors from Enterobacteriaceae bacteria such as E. coli may include plasmid vectors pUC19, pUC18, pBR322, RSF1010, pHSG299, pHSG298, pHSG399, pHSG398, pSTV28, pSTV29, pET20b(+), pET28b(+) ( pET vectors are available from Novagen), pLysS vectors, (pHSG and pSTV are available from Takara Bio Inc.), pMW119, pMW118, pMW219, pMW218 (pMW vectors are available from Nippon Gene Co., Ltd.) and so on. onwards, and its derivatives. Furthermore, vectors for coryneform bacteria may include pAM330 (Japanese Patent Open to the Public No. 58-67699), pHM1519 (Japanese Patent Open to the Public No. 58-77895), pSFK6 (Japanese Patent Open to the Public No. 2000-262288 ), pVK7 (USP2003-0175912A), pAJ655, pAJ611, pAJ1844 (Japanese Patent Open to the Public No. 58192900), pCG1 (Japanese Patent Open to the Public No. 57-134500), pCG2 (Japanese Patent Open to the Public No. 58- 35197), pCG4, pCG11 (Japanese Patent Open to the Public No. 57-183799), pHK4 (Japanese Patent Open to the Public No. 5-7491) and so on. Furthermore, vectors for yeast may include yeast plasmids, such as for example pD902 or pD905 for Pichia pastoris, or pD1201, pD1204, pD1205, pD1207, pD1211, pD1214, pD1215, pD1217, pD1218, pD1221, pD1224, , pD1227, pD1231 , pD1234, pD1235, pD1237 for Saccharomyces cerevisiae. Genes can also be integrated into the host chromosome using well-known methods (e.g. Datensko and Wanner (Datsenko, K. A. and Wanner, B. L. 2000, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97: 6640-6645)).
[00111] O realce da atividade de uma enzima pode incluir realçar a expressão de um gene alvo pela substituição de uma sequência reguladora de expressão do gene alvo tal como um promotor no DNA genômico ou plasmídeo com um promotor que tenha uma força apropriada. Por exemplo, o promotor thr, promotor lac, promotor trp, promotor trc, promotor pL, promotor tac, etc., são conhecidos como promotores frequentemente usados. Os exemplos de promotores com alta atividade de expressão nos microorganismos tais como bactérias podem incluir promotores do gene Tu de fator de alongamento (EF-Tu), tuf, promotores de genes que codificam a co-chaperonina GroES/EL, tiorredoxina redutase, fosfoglicerato mutase, gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase, e similares (WO2006/028063, EP1697525). Os exemplos de promotores fortes e métodos para avaliar a força de promotores são bem conhecidos na técnica.[00111] Enhancing the activity of an enzyme may include enhancing the expression of a target gene by replacing an expression regulatory sequence of the target gene such as a promoter in genomic or plasmid DNA with a promoter that has an appropriate strength. For example, thr promoter, lac promoter, trp promoter, trc promoter, pL promoter, tac promoter, etc. are known as frequently used promoters. Examples of promoters with high expression activity in microorganisms such as bacteria may include promoters of the elongation factor Tu gene (EF-Tu), tuf, promoters of genes encoding the co-chaperonin GroES/EL, thioredoxin reductase, phosphoglycerate mutase , glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, and the like (WO2006/028063, EP1697525). Examples of strong promoters and methods for evaluating promoter strength are well known in the art.
[00112] Além disso, também é possível substituir vários nucleotídeos em uma região promotora de um gene, de modo que o promotor tenha uma força apropriada, como divulgado na WO 2000/18935. A substituição da sequência reguladora de expressão pode ser realizada, por exemplo, da mesma maneira como na substituição de gene usando um plasmídeo sensível à temperatura. Os exemplos de vetores tendo uma origem de replicação sensível à temperatura que podem ser usados para Escherichia coli ou Pantoea ananatis podem incluir, por exemplo, o plasmídeo pMAN997 descrito na Publicação Internacional WO 1999/03988, seu derivado, e assim por diante. Além disso, a substituição de uma sequência reguladora de expressão também pode ser realizada pelos métodos que utilizam DNA linear, tais como um método chamado de “Integração dirigida por Red” usando Red recombinase de fago À. (Datsenko, K. A. e Wanner, B. L. 2000, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97: 6640-6645), um método combinando o método da integração dirigida por Red e o sistema excisivo de fago À. (Cho, E. H. et al. 2002. J. Bacteriol. 184: 52005203) (WO2005/010175), e assim por diante. A modificação de uma sequência reguladora de expressão pode ser combinada com o aumento do número de cópia do gene.[00112] Furthermore, it is also possible to replace several nucleotides in a promoter region of a gene, so that the promoter has an appropriate strength, as disclosed in WO 2000/18935. Replacement of the expression regulatory sequence can be carried out, for example, in the same way as gene replacement using a temperature-sensitive plasmid. Examples of vectors having a temperature-sensitive origin of replication that can be used for Escherichia coli or Pantoea ananatis can include, for example, the plasmid pMAN997 described in International Publication WO 1999/03988, its derivative, and so on. Furthermore, replacement of an expression regulatory sequence can also be accomplished by methods using linear DNA, such as a method called “Red-directed integration” using Red phage recombinase À. (Datsenko, K. A. and Wanner, B. L. 2000, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97: 6640-6645), a method combining the method of Red-directed integration and the phage excisive system À. (Cho, E. H. et al. 2002. J. Bacteriol. 184: 52005203) (WO2005/010175), and so on. Modification of an expression regulatory sequence can be combined with increasing the gene copy number.
[00113] Além disso, é sabido que a substituição de vários nucleotídeos em um espaçador entre o sítio de ligação de ribossoma (RBS) e o códon de partida, e particularmente, as sequências imediatamente a montante do códon de partida profundamente afeta a traduzibilidade do mRNA. A tradução pode ser realçada modificando-se estas sequências.[00113] Furthermore, it is known that the substitution of several nucleotides in a spacer between the ribosome binding site (RBS) and the start codon, and particularly, the sequences immediately upstream of the start codon profoundly affects the translatability of the mRNA. Translation can be enhanced by modifying these sequences.
[00114] Quando um gene alvo é introduzido dentro do plasmídeo ou cromossoma anteriormente mencionados, qualquer promotor pode ser usado para a expressão do gene contanto que um promotor que funcione no(s) microorganismo(s) usado(s) seja escolhido. O promotor pode ser o promotor nativo do gene, ou um promotor modificado. A expressão de um gene também pode ser controlada escolhendo-se adequadamente um promotor que potentemente funcione no(s) microorganismo(s) escolhido(s), ou pela aproximação das regiões -35 e -10 de um promotor próximo da sequência de consenso.[00114] When a target gene is introduced into the aforementioned plasmid or chromosome, any promoter can be used for expression of the gene as long as a promoter that functions in the microorganism(s) used is chosen. The promoter can be the gene's native promoter, or a modified promoter. The expression of a gene can also be controlled by appropriately choosing a promoter that potently functions in the chosen microorganism(s), or by approximating the -35 and -10 regions of a promoter close to the consensus sequence.
[00115] A transformação, transdução, inserção conjugacional ou cromossômica de sequências de ácido nucléico exógenas envolvidas em um caminho metabólico ou sintético podem ser confirmadas usando métodos bem conhecidos na técnica. Tais métodos incluem, por exemplo, extração de plasmídeo ou DNA cromossômico seguido pela amplificação da cadeia da polimerase de sequências alvo específicas, ou mapeamento de restrição, outra análise de ácido nucléico tal como Northern blots ou amplificação pela reação em cadeia da polimerase (PCR) de mRNA, ou eletroforese em gel de poliacrilamida, ou medições da atividade enzimática, ou imunomanchamento para a expressão de produtos de gene, ou outros métodos analíticos adequados para testar a expressão de uma sequência de ácido nucléico introduzida ou o seu produto de gene correspondente. É entendido por aqueles habilitados na técnica que o ácido nucléico exógeno é expresso em uma quantidade suficiente para produzir o produto de gene desejado, e é entendido ainda que os níveis de expressão podem ser otimizados para se obter expressão suficiente usando métodos bem conhecidos na técnica.[00115] The transformation, transduction, conjugational or chromosomal insertion of exogenous nucleic acid sequences involved in a metabolic or synthetic pathway can be confirmed using methods well known in the art. Such methods include, for example, extraction of plasmid or chromosomal DNA followed by polymerase chain amplification of specific target sequences, or restriction mapping, other nucleic acid analysis such as Northern blots, or polymerase chain reaction (PCR) amplification. of mRNA, or polyacrylamide gel electrophoresis, or measurements of enzyme activity, or immunoblotting for the expression of gene products, or other analytical methods suitable for testing the expression of an introduced nucleic acid sequence or its corresponding gene product. It is understood by those skilled in the art that exogenous nucleic acid is expressed in an amount sufficient to produce the desired gene product, and it is further understood that expression levels can be optimized to obtain sufficient expression using methods well known in the art.
[00116] Opcionalmente, o um ou mais microorganismos do quarto, sexto, sétimo, oitavo ou outros aspectos para o uso em qualquer um dos processos acima da invenção podem ser modificados ainda para reduzir ou eliminar a atividade de uma enzima ou proteína que participam em uma função celular que: (i) desvia material dos caminhos que produzem ácido metacrílico; e/ou (ii) metabolizo ácido metacrílico e/ou seus derivados.[00116] Optionally, the one or more microorganisms of the fourth, sixth, seventh, eighth or other aspects for use in any of the above processes of the invention may be further modified to reduce or eliminate the activity of an enzyme or protein participating in a cellular function that: (i) diverts material from pathways that produce methacrylic acid; and/or (ii) metabolize methacrylic acid and/or its derivatives.
[00117] De modo a reduzir ou eliminar as atividades das enzimas ou proteínas anteriormente mencionadas, mutações para reduzir ou eliminar as atividades intracelulares das enzimas ou proteínas podem ser introduzidas nos genes das enzimas ou proteínas anteriormente mencionadas pelas mutagêneses aleatória ou loco-dirigida convencionais ou técnicas de engenheiramento genético. Os exemplos da mutagênese podem incluir, por exemplo, irradiação de raio X ou raio ultravioleta, tratamento com um mutágeno tal como N-metil-N’-nitro-N-nitrosoguanidina, mutagênese in vitro loco-dirigida ou aleatória pela reação em cadeia de polimerase de alta fidelidade ou propensa a erro, respectivamente, e assim por diante. O sítio no gene onde a mutação é introduzida pode estar na região codificadora codificando a enzima ou proteína ou uma região de controle de expressão tal como um promotor. Os exemplos de técnicas de engenheiramento genético podem incluir recombinação genética, transdução, fusão de célula, silenciamento de gene, e assim por diante.[00117] In order to reduce or eliminate the activities of the aforementioned enzymes or proteins, mutations to reduce or eliminate the intracellular activities of the enzymes or proteins can be introduced into the genes of the aforementioned enzymes or proteins by conventional random or locus-directed mutagenesis or genetic engineering techniques. Examples of mutagenesis may include, for example, X-ray or ultraviolet irradiation, treatment with a mutagen such as N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine, in vitro loco-directed or random mutagenesis by chain reaction. high-fidelity or error-prone polymerase, respectively, and so on. The site in the gene where the mutation is introduced may be in the coding region encoding the enzyme or protein or an expression control region such as a promoter. Examples of genetic engineering techniques may include genetic recombination, transduction, cell fusion, gene silencing, and so on.
[00118] Uma diminuição ou eliminação da atividade intracelular da enzima ou proteína objetivas e o grau de diminuição podem ser confirmados medindo-se a atividade da enzima ou proteína em um extrato de célula ou uma fração purificada do mesmo obtida a partir de uma cepa candidata, e comparando-a com aquela de uma cepa do tipo selvagem, ou medindo-se a formação do produto alvo pelas células integrais.[00118] A decrease or elimination of the intracellular activity of the objective enzyme or protein and the degree of decrease can be confirmed by measuring the activity of the enzyme or protein in a cell extract or a purified fraction thereof obtained from a candidate strain , and comparing it with that of a wild-type strain, or by measuring the formation of the target product by whole cells.
[00119] Os exemplos de outros métodos para comunicar ou realçar a capacidade de produzir ácido metacrílico e/ou seus derivados e/ou seus intermediários podem incluir comunicar resistência ao ácido metacrílico ou um análogo orgânico ácido, inibidor respiratório ou similar e comunicar sensibilidade a um inibidor da síntese de parede celular. Estes métodos podem incluir, por exemplo, selecionar quanto às células resistentes cultivando-se com concentrações crescentes da substância tóxica, comunicando-se resistência ao ácido monofluoroacético, comunicando-se resistência à adenina ou resistência à timina, atenuando-se a urease, comunicando-se resistência ao ácido malônico, comunicando resistência às benzopironas ou naftoquinonas, comunicando resistência ao HOQNO, comunicando resistência ao ácido alfa- cetomalônico, comunicando resistência à guanidina, comunicando sensibilidade à penicilina, e assim por diante como é conhecido na técnica.[00119] Examples of other methods for communicating or enhancing the ability to produce methacrylic acid and/or its derivatives and/or its intermediates may include communicating resistance to methacrylic acid or an acidic organic analogue, respiratory inhibitor or similar and communicating sensitivity to a inhibitor of cell wall synthesis. These methods may include, for example, selecting for resistant cells by culturing with increasing concentrations of the toxic substance, communicating resistance to monofluoroacetic acid, communicating resistance to adenine or thymine resistance, attenuating urease, communicating whether resistance to malonic acid, communicating resistance to benzopyrones or naphthoquinones, communicating resistance to HOQNO, communicating resistance to alpha-ketomalonic acid, communicating resistance to guanidine, communicating sensitivity to penicillin, and so on as is known in the art.
[00134] Os exemplos de tais bactérias resistentes podem incluir as seguintes cepas: Brevibacterium flavum AJ3949 FERM BP-2632; Corynebacterium glutamicum AJ11628 FERM P-5736; Brevibacterium flavum AJ11355 FERM P-5007; Corynebacterium glutamicum AJ11368 FERM P-5020; Brevibacterium flavum AJ11217 FERM P-4318; Corynebacterium glutamicum AJ11218 FERM P-4319; Brevibacterium flavum AJ11564 FERM P-5472; Brevibacterium flavum AJ11439 FERM P- 5136; Corynebacterium glutamicum H7684 FERM BP-3004; Brevibacterium lactofermentum AJ11426 FERM P-5123; Corynebacterium glutamicum AJ11440 FERM P-5137; e Brevibacterium lactofermentum AJ11796 FERM P-6402.[00134] Examples of such resistant bacteria may include the following strains: Brevibacterium flavum AJ3949 FERM BP-2632; Corynebacterium glutamicum AJ11628 FERM P-5736; Brevibacterium flavum AJ11355 FERM P-5007; Corynebacterium glutamicum AJ11368 FERM P-5020; Brevibacterium flavum AJ11217 FERM P-4318; Corynebacterium glutamicum AJ11218 FERM P-4319; Brevibacterium flavum AJ11564 FERM P-5472; Brevibacterium flavum AJ11439 FERM P- 5136; Corynebacterium glutamicum H7684 FERM BP-3004; Brevibacterium lactofermentum AJ11426 FERM P-5123; Corynebacterium glutamicum AJ11440 FERM P-5137; and Brevibacterium lactofermentum AJ11796 FERM P-6402.
[00120] Outros métodos para comunicar ou realçar a capacidade para produzir ácido metacrílico e/ou seus derivados e/ou seus intermediários podem incluir comunicar resistência aos infra-reguladores/inibidores, comunicar sensibilidade aos supra-reguladores/ativadores ou aliviar a necessidade quanto à ativação alostérica de enzimas pelos outros compostos. Por exemplo, redução da necessidade quanto à ativação alostérica da ceto ácido desidrogenase de cadeia ramificada de Pseudomonas putida pela valina, ou alívio da inibição alostérica da acetolactato sintase de Escherichia coli. Fermentação[00120] Other methods for communicating or enhancing the ability to produce methacrylic acid and/or its derivatives and/or its intermediates may include communicating resistance to down-regulators/inhibitors, communicating sensitivity to up-regulators/activators or alleviating the need for allosteric activation of enzymes by other compounds. For example, reducing the need for allosteric activation of the branched-chain keto acid dehydrogenase of Pseudomonas putida by valine, or alleviating the allosteric inhibition of acetolactate synthase of Escherichia coli. Fermentation
[00121] Consequentemente, os processos mencionados acima da invenção podem ser conduzidos cultivando-se microorganismo(s) do quarto, sexto, sétimo, oitavo ou outros aspectos da invenção que são capazes de produzir o intermediário metacrilil-CoA e/ou ácido metacrílico e/ou seus derivados tais como ésteres do ácido metacrílico, adequadamente em um meio.[00121] Accordingly, the above-mentioned processes of the invention may be conducted by culturing microorganism(s) of the fourth, sixth, seventh, eighth or other aspects of the invention that are capable of producing the intermediate methacrylyl-CoA and/or methacrylic acid and/or their derivatives such as methacrylic acid esters, suitably in a medium.
[00122] Adequadamente portanto, os processos do primeiro, segundo ou terceiro aspectos da invenção podem compreender ainda a etapa de cultivar um ou mais microorganismos para produzir ácido metacrílico e/ou seus derivados tais como ésteres do ácido metacrílico.[00122] Suitably therefore, the processes of the first, second or third aspects of the invention may further comprise the step of cultivating one or more microorganisms to produce methacrylic acid and/or its derivatives such as methacrylic acid esters.
[00123] Preferivelmente o dito cultivo ocorre em um meio de fermentação.[00123] Preferably said cultivation takes place in a fermentation medium.
[00124] Portanto, de acordo com um nono aspecto da presente invenção, é fornecido um processo de fermentação compreendendo cultivar um ou mais microorganismos do quarto, quinto, sexto, sétimo, oitavo ou outros aspectos em um meio de fermentação para produzir ácido metacrílico e/ou seus derivados tais como ésteres do ácido metacrílico.[00124] Therefore, according to a ninth aspect of the present invention, there is provided a fermentation process comprising cultivating one or more microorganisms of the fourth, fifth, sixth, seventh, eighth or other aspects in a fermentation medium to produce methacrylic acid and /or its derivatives such as methacrylic acid esters.
[00125] O ácido metacrílico e/ou derivado do mesmo podem estar presentes no meio de fermentação ou dentro das células do(s) microorganismo(s).[00125] Methacrylic acid and/or its derivative may be present in the fermentation medium or within the cells of the microorganism(s).
[00126] Adequadamente, portanto, os processos do primeiro, segundo ou terceiro aspectos da invenção podem compreender ainda a etapa de coletar o ácido metacrílico e/ou um intermediário na formação do mesmo e/ou um derivado do mesmo tal como um éster do ácido metacrílico do meio de fermentação ou das células do(s) microorganismo(s).[00126] Suitably, therefore, the processes of the first, second or third aspects of the invention may further comprise the step of collecting methacrylic acid and/or an intermediate in the formation thereof and/or a derivative thereof such as an ester of the acid methacrylic acid from the fermentation medium or cells of the microorganism(s).
[00127] O ácido metacrílico e/ou um derivado do mesmo tal como um éster do ácido metacrílico podem estar presentes no meio de fermentação pelo(s) microorganismo(s) secretando ácido metacrílico e/ou um derivado do mesmo tal como um éster do ácido metacrílico como descrito acima.[00127] Methacrylic acid and/or a derivative thereof such as an ester of methacrylic acid may be present in the fermentation medium by the microorganism(s) secreting methacrylic acid and/or a derivative thereof such as an ester of methacrylic acid. methacrylic acid as described above.
[00128] O ácido metacrílico e/ou um derivado do mesmo tal como um éster do ácido metacrílico podem estar presentes nas células do(s) microorganismo(s) pelo microorganismo acumulando ácido metacrílico e/ou seus derivados tais como um éster do ácido metacrílico como descrito acima.[00128] Methacrylic acid and/or a derivative thereof such as an ester of methacrylic acid may be present in the cells of the microorganism(s) by the microorganism accumulating methacrylic acid and/or its derivatives such as an ester of methacrylic acid as described above.
[00129] Adequadamente portanto as células são removidas do meio de fermentação por qualquer meio conhecido na técnica, tal como filtração, centrifugação, etc, e ácido metacrílico ou sal do mesmo e/ou éster do ácido metacrílico é coletado do meio de fermentação por qualquer meio conhecido na técnica, tal como: destilação, extração líquido-líquido, etc. Adequadamente portanto, os processos da invenção podem compreender uma etapa adicional de coletar o ácido metacrílico e/ou derivado do mesmo tal como um éster do ácido metacrílico do meio circundante, isto pode ser implementado primeiro removendo-se as células do meio pela filtração ou centrifugação e depois extraindo o ácido metacrílico e/ou derivado do mesmo do meio clarificado pela destilação ou extração líquido-líquido.[00129] Suitably therefore the cells are removed from the fermentation medium by any means known in the art, such as filtration, centrifugation, etc., and methacrylic acid or salt thereof and/or methacrylic acid ester is collected from the fermentation medium by any means known in the art, such as: distillation, liquid-liquid extraction, etc. Suitably therefore, the processes of the invention may comprise an additional step of collecting the methacrylic acid and/or derivative thereof such as a methacrylic acid ester from the surrounding medium, this may be implemented by first removing the cells from the medium by filtration or centrifugation. and then extracting the methacrylic acid and/or derivative thereof from the clarified medium by distillation or liquid-liquid extraction.
[00130] Opcionalmente, coletar o ácido metacrílico e/ou derivado do mesmo tal como um éster do ácido metacrílico pode compreender ainda uma etapa de liberar o ácido metacrílico e/ou derivado do mesmo tal como um éster do ácido metacrílico da célula que pode ser realizada por qualquer meio conhecido na técnica, preferivelmente onde a célula é lisada para liberar o produto desejável, tal como: pela sonicação, homogeneização, tratamento enzimático, moagem com grânulos, choque osmótico, congelamento- descongelamento, tratamento com ácido/base, lise de fago, etc. seguido por um método de coleta similar do meio de fermentação como detalhado acima. Adequadamente portanto, os processos da invenção podem compreender as etapas adicionais de coletar o ácido metacrílico e/ou derivado do mesmo tal como um éster do ácido metacrílico das células, isto pode ser implementado pela lisagem das células, e filtração subsequente de fragmentos celulares seguida pela extração de ácido metacrílico e/ou derivado do mesmo tal como um éster do ácido metacrílico.[00130] Optionally, collecting the methacrylic acid and/or derivative thereof such as a methacrylic acid ester may further comprise a step of releasing the methacrylic acid and/or derivative thereof such as a methacrylic acid ester from the cell which may be carried out by any means known in the art, preferably wherein the cell is lysed to release the desired product, such as: by sonication, homogenization, enzymatic treatment, bead milling, osmotic shock, freeze-thaw, acid/base treatment, phage lysis, etc. followed by a similar collection method of the fermentation medium as detailed above. Suitably therefore, the processes of the invention may comprise the additional steps of collecting the methacrylic acid and/or derivative thereof such as a methacrylic acid ester from the cells, this may be implemented by lysing the cells, and subsequent filtration of cell fragments followed by extraction of methacrylic acid and/or derivative thereof such as a methacrylic acid ester.
[00131] Adequadamente, cultivo ou cultivação de um microorganismo requer um estoque de alimentação com base em carbono no que o microorganismo pode produzir energia e crescimento. Preferivelmente, portanto, o(s) microorganismo(s) são cultivados em um estoque de alimentação com base em carbono, e os processos do primeiro ou segundo aspectos da invenção podem compreender ainda a etapa de cultivar o um ou mais microorganismos que são capazes de produzir ácido metacrílico e/ou seus derivados a partir de um estoque de alimentação com base em carbono.[00131] Suitably, cultivation or cultivation of a microorganism requires a carbon-based food supply in which the microorganism can produce energy and growth. Preferably, therefore, the microorganism(s) are cultivated in a carbon-based feed stock, and the processes of the first or second aspects of the invention may further comprise the step of cultivating the one or more microorganisms that are capable of produce methacrylic acid and/or its derivatives from a carbon-based feed stock.
[00147] Preferivelmente o cultivo ou cultivação ocorrem em um meio de fermentação, adequadamente um meio circundante que circunda o(s) microorganismo(s), preferivelmente o estoque de alimentação com base em carbono está presente no meio, opcionalmente dissolvido ou colocado em suspensão no meio, borbulhado dentro do meio e/ou misturado com o meio. Preferivelmente portanto o meio compreende o(s) microorganismo(s) e o estoque de alimentação com base em carbono juntos com qualquer um de tampões e sais.[00147] Preferably the cultivation or cultivation takes place in a fermentation medium, suitably a surrounding medium that surrounds the microorganism(s), preferably the carbon-based feed stock is present in the medium, optionally dissolved or placed in suspension in the medium, bubbled into the medium and/or mixed with the medium. Preferably therefore the medium comprises the microorganism(s) and the carbon-based feed stock together with any buffers and salts.
[00132] Portanto, de acordo com um décimo aspecto da presente invenção é fornecido um meio de fermentação compreendendo um ou mais microorganismos do quarto, quinto, sexto, sétimo, oitavo ou outros aspectos.[00132] Therefore, according to a tenth aspect of the present invention there is provided a fermentation medium comprising one or more microorganisms of the fourth, fifth, sixth, seventh, eighth or other aspects.
[00149] Preferivelmente o meio de fermentação compreende ainda ácido metacrílico e/ou seus derivados tais como ésteres do ácido metacrílico.[00149] Preferably the fermentation medium further comprises methacrylic acid and/or its derivatives such as methacrylic acid esters.
[00150] Preferivelmente o(s) microorganismo(s) produzem ácido metacrílico e/ou seus derivados tais como ésteres do ácido metacrílico em uma taxa aumentada acima daquela da taxa basal como explicado acima, tal que preferivelmente a concentração de ácido metacrílico e/ou seus derivados tais como ésteres do ácido metacrílico presentes no meio, de secreção ou de lisagem das células, esteja em alto título.[00150] Preferably the microorganism(s) produce methacrylic acid and/or its derivatives such as methacrylic acid esters at an increased rate above that of the basal rate as explained above, such that preferably the concentration of methacrylic acid and/or its derivatives such as methacrylic acid esters present in the secretion or cell lysing medium is at a high titre.
[00133] Preferivelmente o título de ácido metacrílico e/ou seus derivados tais como ésteres do ácido metacrílico presentes no meio de fermentação é de pelo menos 5 mg/L. Por exemplo, 5, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85, 95, 105, 115, 125, 135, 145, 155 mg/L, preferivelmente pelo menos maior do que 130 mg/L.[00133] Preferably the titre of methacrylic acid and/or its derivatives such as methacrylic acid esters present in the fermentation medium is at least 5 mg/L. For example, 5, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85, 95, 105, 115, 125, 135, 145, 155 mg/L, preferably at least greater than 130 mg/L.
[00134] Preferivelmente, em uma modalidade onde o ácido metacrílico e/ou seus derivados tais como ésteres do ácido metacrílico acumulam dentro do(s) microorganismo(s), a concentração de ácido metacrílico e/ou um intermediário do mesmo e/ou seus derivados tais como ésteres do ácido metacrílico presentes na célula é de pelo menos 0,05 mM, mais preferivelmente pelo menos 0,1 mM, mais preferivelmente pelo menos 1 mM, mais preferivelmente pelo menos 2 mM, mais preferivelmente pelo menos 5 mM, mais preferivelmente pelo menos 10 mM. Preferivelmente a concentração de ácido metacrílico ou um intermediário do mesmo e/ou seus derivados tais como ésteres do ácido metacrílico na célula varia entre 10 mM a cerca de 300 mM, mais preferivelmente de cerca de 20 mM a cerca de 200 mM, ainda mais preferivelmente de cerca de 30 mM a cerca de 100 mM, o mais preferivelmente de cerca de 40 mM a cerca de 70 mM.[00134] Preferably, in an embodiment where methacrylic acid and/or its derivatives such as methacrylic acid esters accumulate within the microorganism(s), the concentration of methacrylic acid and/or an intermediate thereof and/or its derivatives such as methacrylic acid esters present in the cell is at least 0.05 mM, more preferably at least 0.1 mM, more preferably at least 1 mM, more preferably at least 2 mM, more preferably at least 5 mM, more preferably at least 10 mM. Preferably the concentration of methacrylic acid or an intermediate thereof and/or its derivatives such as methacrylic acid esters in the cell ranges from 10 mM to about 300 mM, more preferably from about 20 mM to about 200 mM, even more preferably from about 30 mM to about 100 mM, most preferably from about 40 mM to about 70 mM.
[00135] O(s) microorganismo(s) da invenção podem ser cultivados ou trabalhados como um lote, um lote repetido, um lote alimentado, um lote alimentado repetido ou um processo de cultivo contínuo.[00135] The microorganism(s) of the invention can be cultivated or worked as a batch, a repeated batch, a fed batch, a repeated fed batch or a continuous cultivation process.
[00136] Adequadamente, o processo de cultivo ocorre em um meio de cultura, de outro modo aqui conhecido como o meio circundante ou meio de fermentação. Preferivelmente um processo de lote alimentado ou lote alimentado repetido é aplicado, em que a fonte de carbono e/ou a fonte de nitrogênio e/ou compostos adicionais são alimentados ao processo de cultivo. Mais preferivelmente, as fontes de carbono e/ou nitrogênio são alimentados dentro do processo de cultivo.[00136] Suitably, the cultivation process takes place in a culture medium, otherwise known herein as the surrounding medium or fermentation medium. Preferably a fed-batch or repeated fed-batch process is applied, in which the carbon source and/or nitrogen source and/or additional compounds are fed to the cultivation process. More preferably, the carbon and/or nitrogen sources are fed into the cultivation process.
[00137] O meio de fermentação em que o(s) microorganismo(s) da presente invenção é/são cultivados pode ser qualquer meio comercialmente disponível adequado para as necessidades do organismo em questão, contanto que os nutrientes relevantes requeridos pelo dito organismo sejam limitantes. A cultura pode ser aeróbica ou anaeróbica, entretanto no contexto da invenção onde a enzima oxidase é utilizada, a cultura é preferivelmente aeróbica.[00137] The fermentation medium in which the microorganism(s) of the present invention is/are cultivated may be any commercially available medium suitable for the needs of the organism in question, provided that the relevant nutrients required by said organism are limiting . The culture can be aerobic or anaerobic, however in the context of the invention where the oxidase enzyme is used, the culture is preferably aerobic.
[00156] O meio de fermentação adequadamente contém um estoque de alimentação com base em carbono como descrito acima, e uma fonte de nitrogênio, assim como compostos adicionais requeridos para o desenvolvimento do(s) microorganismo(s) e/ou a formação de ácido metacrílico e/ou éster do ácido metacrílico.[00156] The fermentation medium suitably contains a carbon-based feed stock as described above, and a source of nitrogen, as well as additional compounds required for the growth of the microorganism(s) and/or the formation of acid methacrylic acid and/or methacrylic acid ester.
[00138] Os exemplos de estoques de alimentação com base em carbono adequados conhecidos na técnica incluem glicose, maltose, maltodextrinas, sacarose, amido hidrolisado, amido, lignina, aromáticos, gás de síntese ou seus componentes, metano, etano, propano, butano, melaços e óleos. Preferivelmente o estoque de alimentação com base em carbono é derivado de biomassa. Misturas também podem ser usadas, assim como resíduos, tais como resíduos municipais, resíduos de alimento e resíduos lignocelulósicos de processamento de alimento, florestal ou agricultura.[00138] Examples of suitable carbon-based feedstocks known in the art include glucose, maltose, maltodextrins, sucrose, hydrolyzed starch, starch, lignin, aromatics, synthesis gas or its components, methane, ethane, propane, butane, molasses, and oils. Preferably the carbon-based feedstock is derived from biomass. Mixtures may also be used, as well as residues such as municipal waste, food waste, and lignocellulosic residues from food processing, forestry, or agriculture.
[00139] Os exemplos de fontes de nitrogênio adequados conhecidos na técnica incluem farinha de feijão de soja, líquido da maceração do milho, extrato de levedura, amônia, sais de amônio, sais de nitrato, uréia, gás nitrogênio ou outras fontes nitrogenadas.[00139] Examples of suitable nitrogen sources known in the art include soybean flour, corn steep liquor, yeast extract, ammonia, ammonium salts, nitrate salts, urea, nitrogen gas, or other nitrogenous sources.
[00140] Os exemplos de compostos adicionais requeridos para o cultivo do(s) microorganismo(s) incluem antibióticos, antifúngicos, anti- oxidantes, tampões, fosfato, sulfato, sais de magnésio, elementos traço e/ou vitaminas.[00140] Examples of additional compounds required for the cultivation of the microorganism(s) include antibiotics, antifungals, antioxidants, buffers, phosphate, sulfate, magnesium salts, trace elements and/or vitamins.
[00141] A quantidade total de estoque de alimentação com base em carbono e fonte de nitrogênio a ser adicionada ao meio pode variar dependendo das necessidades do(s) microorganismo(s) e/ou da duração do processo de cultivo.[00141] The total amount of carbon-based feed stock and nitrogen source to be added to the medium may vary depending on the needs of the microorganism(s) and/or the duration of the cultivation process.
[00142] A razão entre o estoque de alimentação com base em carbono e a fonte de nitrogênio no meio de cultura pode variar consideravelmente.[00142] The ratio between the carbon-based feed stock and the nitrogen source in the culture medium can vary considerably.
[00143] Os compostos adicionais requeridos para o crescimento do(s) microorganismo(s) e/ou para a produção de ácido metacrílico e/ou seus derivados tais como ésteres do ácido metacrílico, como fosfato, sulfato ou elementos traço, podem ser adicionados em quantidades que podem variar entre classes diferentes de microorganismos, isto é, entre fungos, leveduras e bactérias. Além disso, a quantidade de composto adicional a ser adicionada pode ser determinada por se o ácido metacrílico e/ou seus derivados tais como ésteres do ácido metacrílico são formados e quais os caminhos são usados para formá-los.[00143] Additional compounds required for the growth of the microorganism(s) and/or for the production of methacrylic acid and/or its derivatives such as methacrylic acid esters, such as phosphate, sulfate or trace elements, may be added in amounts that may vary among different classes of microorganisms, i.e., among fungi, yeasts and bacteria. Furthermore, the amount of additional compound to be added may be determined by whether methacrylic acid and/or its derivatives such as methacrylic acid esters are formed and which pathways are used to form them.
[00144] Tipicamente, a quantidade de cada componente de meio de fermentação necessário para o crescimento de um microorganismo é determinada medindo-se o rendimento de crescimento no nutriente e avaliado ainda em relação à quantidade de estoque de alimentação com base no carbono usado no processo de cultivo ou cultivação, visto que a quantidade de biomassa formada será primariamente determinada pela quantidade usada de estoque de alimentação com base em carbono, e as limitações de nutriente impostas durante qualquer regime de alimentação.[00144] Typically, the amount of each fermentation medium component required for the growth of a microorganism is determined by measuring the growth yield on the nutrient and further evaluated against the amount of carbon-based feed stock used in the process. of cultivation or cultivation, as the amount of biomass formed will be primarily determined by the amount of carbon-based feed stock used, and the nutrient limitations imposed during any feeding regime.
[00145] O processo de cultivo ou cultivação de acordo com a invenção é preferivelmente realizado em uma escala industrial. Um processo na escala industrial é entendido abranger um processo de cultivo ou cultivação em um ou mais fermentadores de uma escala em volume que é > 0,01 m3, preferivelmente > 0,1 m3, preferivelmente > 0,5 m3, preferivelmente > 5 m3, preferivelmente > 10 m3, mais preferivelmente > 25 m3, mais preferivelmente > 50 m3, mais preferivelmente > 100 m3, o mais preferivelmente > 200 m3.[00145] The cultivation or cultivation process according to the invention is preferably carried out on an industrial scale. An industrial scale process is understood to encompass a process of cultivation or cultivation in one or more fermenters of a scale in volume that is > 0.01 m3, preferably > 0.1 m3, preferably > 0.5 m3, preferably > 5 m3 , preferably > 10 m3, more preferably > 25 m3, more preferably > 50 m3, more preferably > 100 m3, most preferably > 200 m3.
[00146] Preferivelmente, o cultivo ou cultivação do(s) microorganismo(s) da invenção é geralmente realizado em um biorreator. Um ‘Biorreator’ é geralmente entendido significar um recipiente em que microorganismos são industrialmente cultivados. Biorreatores podem ser de qualquer tamanho, número e forma, e podem incluir entradas para fornecer nutrientes, compostos adicionais para o crescimento, meio fresco, estoques de alimentação com base em carbono, aditivos de gases, tais como, mas não limitados a, ar, nitrogênio, oxigênio ou dióxido de carbono. Os biorreatores também podem compreender saídas para remover volumes do meio de cultura para coletar o ácido metacrílico e/ou éster do ácido metacrílico do próprio meio de fermentação ou de dentro do(s) microorganismo(s). O biorreator preferivelmente também tem uma saída para amostragem da cultura. O biorreator pode geralmente ser configurado para misturar o meio de fermentação, por exemplo, pela agitação, oscilação, sacudida, inversão, borbulhamento de gás através da cultura, etc. Alternativamente, algumas culturas contínuas não requerem mistura, por exemplo sistemas de microrreator usando um sistema de fluxo em pistão. Biorreatores são comuns e bem conhecidos na técnica e exemplos podem ser encontrados em textos padrão, tais como ‘Biotechnology: A Textbook of Industrial Microbiology, Segunda Edição’ (1989) Autores: Wulf Cruegar e Annelise Crueger, traduzido por Thomas D. Brock Sinauer Associates, Inc., Ssobland, MA.[00146] Preferably, the cultivation or cultivation of the microorganism(s) of the invention is generally carried out in a bioreactor. A ‘Bioreactor’ is generally understood to mean a vessel in which microorganisms are industrially grown. Bioreactors can be of any size, number and shape, and can include inputs to provide nutrients, additional compounds for growth, fresh media, carbon-based feed stocks, gas additives such as, but not limited to, air, nitrogen, oxygen or carbon dioxide. Bioreactors may also comprise outlets for removing volumes of the culture medium to collect methacrylic acid and/or methacrylic acid ester from the fermentation medium itself or from within the microorganism(s). The bioreactor preferably also has an outlet for sampling the culture. The bioreactor can generally be configured to mix the fermentation medium, for example, by stirring, oscillating, shaking, inverting, bubbling gas through the culture, etc. Alternatively, some continuous cultures do not require mixing, for example microreactor systems using a plug flow system. Bioreactors are common and well known in the art and examples can be found in standard texts such as 'Biotechnology: A Textbook of Industrial Microbiology, Second Edition' (1989) Authors: Wulf Cruegar and Annelise Crueger, translated by Thomas D. Brock Sinauer Associates , Inc., Ssobland, MA.
[00147] Portanto, de acordo com um décimo primeiro aspecto da invenção, é fornecido um biorreator compreendendo um ou mais microorganismos do quarto, quinto, sexto, sétimo, oitavo ou outros aspectos e/ou o meio de fermentação do décimo aspecto.[00147] Therefore, according to an eleventh aspect of the invention, there is provided a bioreactor comprising one or more microorganisms of the fourth, fifth, sixth, seventh, eighth or other aspects and/or the fermentation medium of the tenth aspect.
[00148] Opcionalmente, o biorreator pode compreender uma pluralidade de microorganismo(s) diferente(s) da presente invenção.[00148] Optionally, the bioreactor may comprise a plurality of microorganism(s) different from the present invention.
[00149] Preferivelmente, o biorreator compreende apenas microorganismo(s) capazes de realizar o processo da invenção.[00149] Preferably, the bioreactor comprises only microorganism(s) capable of carrying out the process of the invention.
[00150] Mais preferivelmente o biorreator compreende apenas microorganismo(s) da mesma espécie tal que as mesmas condições de cultura possam ser usadas do começo ao fim.[00150] Most preferably the bioreactor comprises only microorganism(s) of the same species such that the same culture conditions can be used throughout.
[00151] Preferivelmente a biomassa usada compreende uma alta quantidade de carboidratos, particularmente preferíveis são os carboidratos que são fontes de açúcares C5 ou C6, gases com base em carbono, ou aromáticos, preferivelmente açúcares C5 ou C6, mais preferivelmente glicose, tais como, mas não limitados a amido, lignina, celulose, glicogênio, arabinoxilano, quitina, ou pectina.[00151] Preferably the biomass used comprises a high amount of carbohydrates, particularly preferable are carbohydrates that are sources of C5 or C6 sugars, carbon-based gases, or aromatics, preferably C5 or C6 sugars, more preferably glucose, such as, but not limited to starch, lignin, cellulose, glycogen, arabinoxylan, chitin, or pectin.
[00152] Alternativamente, a biomassa usada compreende uma alta quantidade de gorduras, particularmente preferível são gorduras ou óleos que são fontes de glicerol e ácidos graxos, especificamente triglicerídeos. Os triglicerídeos adequados incluem qualquer óleo ou gordura que estejam facilmente disponíveis de uma fonte vegetal ou animal. Os exemplos de tais óleos e gorduras incluem: azeite de dendê, óleo de linhaça, óleo de colza, banha, manteiga, óleo de arenque, óleo de coco, óleo vegetal, óleo de girassol, óleo de mamona, óleo de soja, óleo de oliva, manteiga de cacau, ghee, gordura de baleia, etc.[00152] Alternatively, the biomass used comprises a high amount of fats, particularly preferable are fats or oils that are sources of glycerol and fatty acids, specifically triglycerides. Suitable triglycerides include any oil or fat that is readily available from a plant or animal source. Examples of such oils and fats include: palm oil, linseed oil, rapeseed oil, lard, butter, herring oil, coconut oil, vegetable oil, sunflower oil, castor oil, soybean oil, olive, cocoa butter, ghee, whale fat, etc.
[00153] A biomassa pode ser composta de uma ou mais fontes de biomassa diferentes. Os exemplos de fontes de biomassa adequadas são como segue; madeira virgem, culturas energéticas, resíduos agrícolas, resíduos alimentícios, resíduos municipais e resíduos industriais ou coprodutos.[00153] Biomass can be composed of one or more different biomass sources. Examples of suitable biomass sources are as follows; virgin wood, energy crops, agricultural waste, food waste, municipal waste and industrial waste or co-products.
[00154] As fontes de biomassa de madeira virgem podem incluir mas não são limitadas a; lascas de madeira; cascas; fragmentos; lenhas; serragem; pelotas de madeira ou briquetes.[00154] Sources of virgin wood biomass may include but are not limited to; wood chips; shells; fragments; firewood; sawdust; wood pellets or briquettes.
[00155] As fontes de biomassa de culturas energéticas podem incluir mas não são limitados a; florestas ou silvicultura de rotação curta; gramas não lenhosas tais como miscanthus, hemp switchgrass, canas ou centeio; safras agrícolas tais como safras de açúcar, amido ou óleo; ou plantas aquáticas tais como micro ou macroalgas e ervas daninhas.[00155] Energy crop biomass sources may include but are not limited to; forests or short rotation forestry; non-woody grasses such as miscanthus, hemp switchgrass, reeds or rye; agricultural crops such as sugar, starch or oil crops; or aquatic plants such as micro or macro algae and weeds.
[00156] Os resíduos agrícolas podem incluir mas não são limitados a; cascas; palha; forragem de milho; farinha; grãos; cama de aves domésticas; esterco; pasta fluida; gás de síntese; ou silagem.[00156] Agricultural waste may include but is not limited to; shells; straw; corn fodder; flour; grains; poultry litter; manure; slurry; synthesis gas; or silage.
[00157] Os resíduos alimentícios podem incluir mas não são limitados a; casca/pele; conchas; cascas de sementes; polpas; sementes/caroços; partes não comestíveis de animais ou peixe; polpa da extração de suco e óleo; grãos gastos ou lúpulos da fermentação da cerveja; resíduos domésticos de cozinha; banha ou óleos ou gorduras.[00157] Food waste may include but is not limited to; bark/skin; shells; seed hulls; pulps; seeds/pits; inedible parts of animals or fish; pulp from juice and oil extraction; spent grains or hops from beer fermentation; household kitchen waste; lard or oils or fats.
[00158] Os resíduos industriais podem incluir mas não são limitados a; madeira não tratada incluindo paletes, madeira tratada, gases de xisto, compósitos de madeira incluindo MDF/OSD, laminados de madeira, polpa/aparas/resíduos de papel; produtos têxteis incluindo fibra/linha/efluente; ou lodo de esgoto.[00158] Industrial waste may include but is not limited to; untreated wood including pallets, treated wood, shale gases, wood composites including MDF/OSD, wood laminates, pulp/shavings/waste paper; textile products including fiber/thread/effluent; or sewage sludge.
[00159] Além disso, a produção de outros compostos orgânicos úteis, por exemplo derivados do ácido metacrílico tais como vários de seus ésteres também é considerada. Consequentemente, o produto de ácido metacrílico pode ser esterificado para produzir um éster do mesmo. Os ésteres potenciais podem ser selecionados de alquila C1-C20 ou hidroxialquila C2-C12, glicidila, isobornila, dimetilaminoetila, ésteres de tripropileno glicol. O mais preferivelmente os álcoois ou alquenos usados para formar os ésteres podem ser derivados de fontes biológicas, por exemplo biometanol, bioetanol, biobutanol. Os ésteres preferidos são metacrilato de etila, n-butila, i-butila, hidroximetila, hidroxipropila ou metila, o mais preferivelmente, metacrilato de metila ou metacrilato de butila.[00159] Furthermore, the production of other useful organic compounds, for example derivatives of methacrylic acid such as various of its esters is also contemplated. Accordingly, the methacrylic acid product may be esterified to produce an ester thereof. Potential esters may be selected from C1-C20 alkyl or C2-C12 hydroxyalkyl, glycidyl, isobornyl, dimethylaminoethyl, tripropylene glycol esters. Most preferably the alcohols or alkenes used to form the esters may be derived from biological sources, for example biomethanol, bioethanol, biobutanol. Preferred esters are ethyl, n-butyl, i-butyl, hydroxymethyl, hydroxypropyl or methyl methacrylate, most preferably methyl methacrylate or butyl methacrylate.
[00160] Preferivelmente o ácido metacrílico é convertido para metacrilato de alquila ou hidroxialquila por uma reação de esterificação. As condições de reação adequadas para uma tal conversão são bem conhecidos na técnica e são descritas em conjunção com a produção de ácido metacrílico na WO/2012/069813.[00160] Preferably methacrylic acid is converted to alkyl or hydroxyalkyl methacrylate by an esterification reaction. Suitable reaction conditions for such a conversion are well known in the art and are described in conjunction with the production of methacrylic acid in WO/2012/069813.
[00161] De acordo com um décimo segundo aspecto da presente invenção é fornecido um método de preparar polímeros ou copolímeros de ácido metacrílico ou ésteres do ácido metacrílico, compreendendo as etapas de: (i) preparação de ácido metacrílico e/ou seus derivados de acordo com o primeiro, segundo ou terceiro aspectos ou outros aspectos da invenção; (ii) esterificação opcional do ácido metacrílico preparado em (i) para produzir o éster do ácido metacrílico; (iii) polimerização do ácido metacrílico e/ou seus derivados preparados em (i) e/ou, se presente, o éster preparado em (ii), opcionalmente com um ou mais comonômeros, para produzir seus polímeros ou copolímeros.[00161] According to a twelfth aspect of the present invention there is provided a method of preparing polymers or copolymers of methacrylic acid or methacrylic acid esters, comprising the steps of: (i) preparing methacrylic acid and/or its derivatives in accordance with with the first, second or third aspects or other aspects of the invention; (ii) optionally esterifying the methacrylic acid prepared in (i) to produce the methacrylic acid ester; (iii) polymerization of methacrylic acid and/or its derivatives prepared in (i) and/or, if present, the ester prepared in (ii), optionally with one or more comonomers, to produce polymers or copolymers thereof.
[00162] A Etapa (i) pode compreender qualquer um dos outros traços esboçados em relação ao primeiro, segundo e terceiro aspectos acima em combinação com aqueles do décimo segundo aspecto.[00162] Step (i) may comprise any of the other features outlined in relation to the first, second and third aspects above in combination with those of the twelfth aspect.
[00163] Preferivelmente, o éster do ácido metacrílico de (ii) acima é selecionado de alquila C1-C20 ou hidroxialquila C2-C12, glicidila, isobornila, dimetilaminoetila, ésteres de tripropileno glicol, mais preferivelmente, metacrilato de etila, n-butila, i-butila, hidroximetila, hidroxipropila ou metila, o mais preferivelmente, metacrilato de metila, metacrilato de etila, metacrilato de butila ou metacrilato de butila.[00163] Preferably, the methacrylic acid ester of (ii) above is selected from C1-C20 alkyl or C2-C12 hydroxyalkyl, glycidyl, isobornyl, dimethylaminoethyl, tripropylene glycol esters, more preferably, ethyl methacrylate, n-butyl, i-butyl, hydroxymethyl, hydroxypropyl or methyl, most preferably, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate or butyl methacrylate.
[00164] Assim, de acordo com um outro aspecto da presente invenção é fornecido um método de preparar polímeros ou copolímeros de ésteres do ácido metacrílico, compreendendo as etapas de: preparação de ésteres do ácido metacrílico de acordo com o terceiro aspecto ou outros aspectos da invenção; polimerização do ácido metacrílico e/ou seus derivados preparados em (i), opcionalmente com um ou mais comonômeros, para produzir polímeros ou copolímeros dos mesmos.[00164] Thus, according to another aspect of the present invention there is provided a method of preparing polymers or copolymers of methacrylic acid esters, comprising the steps of: preparing methacrylic acid esters according to the third aspect or other aspects of the invention; polymerization of methacrylic acid and/or its derivatives prepared in (i), optionally with one or more comonomers, to produce polymers or copolymers thereof.
[00165] A Etapa (i) pode compreender qualquer um dos outros traços esboçados em relação ao terceiro aspecto acima em combinação com aqueles do décimo segundo aspecto.[00165] Step (i) may comprise any of the other features outlined in relation to the third aspect above in combination with those of the twelfth aspect.
[00166] Vantajosamente, tais polímeros terão uma porção apreciável se não todo dos resíduos monoméricos derivados de uma fonte outra que não combustíveis fósseis.[00166] Advantageously, such polymers will have an appreciable portion if not all of the monomeric residues derived from a source other than fossil fuels.
[00167] Em qualquer caso, os comonômeros preferidos incluem por exemplo, ácidos carboxílicos e ácido dicarboxílicos monoetilenicamente insaturados e seus derivados, tais como ésteres, amidas e anidridos.[00167] In any case, preferred comonomers include, for example, monoethylenically unsaturated carboxylic acids and dicarboxylic acids and their derivatives, such as esters, amides and anhydrides.
[00168] Os comonômeros particularmente preferidos são ácido acrílico, acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de propila, acrilato de n- butila, acrilato de iso-butila, acrilato de t-butila, acrilato de 2-etilhexila, acrilato de hidroxietila, acrilato de iso-bornila, ácido metacrílico, metacrilato de metila, metacrilato de etila, metacrilato de propila, metacrilato de n-butila, metacrilato de iso-butila, metacrilato de t-butila, metacrilato de 2-etilhexila, metacrilato de hidroxietila, metacrilato de laurila, metacrilato de glicidila, metacrilato de hidroxipropila, metacrilato de iso-bornila, metacrilato de dimetilaminoetila, diacrilato de tripropileno glicol, estireno, a-metil estireno, acetato de vinila, isocianatos incluindo diisocianato de toluene e diisocianato de p,p’-metileno difenila, acrilonitrila, butadieno, butadieno e estireno (MBS) e ABS submetidos a qualquer um dos comonômeros acima não sendo o monômero selecionado de ácido metacrílico ou um éster do ácido metacrílico em (i) ou (ii) acima em qualquer copolimerização dada do dito monômero ácido ou éster em (i) ou um dito monômero de éster em (ii) com um ou mais dos comonômeros.[00168] Particularly preferred comonomers are acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, iso-butyl acrylate, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, hydroxyethyl acrylate , iso-bornyl acrylate, methacrylic acid, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, iso-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, lauryl methacrylate, glycidyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, iso-bornyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, tripropylene glycol diacrylate, styrene, a-methyl styrene, vinyl acetate, isocyanates including toluene diisocyanate and p,p' diisocyanate -methylene diphenyl, acrylonitrile, butadiene, butadiene and styrene (MBS) and ABS subjected to any of the above comonomers other than the selected monomer of methacrylic acid or an ester of methacrylic acid in (i) or (ii) above in any given copolymerization of said acid or ester monomer in (i) or a said ester monomer in (ii) with one or more of the comonomers.
[00169] Naturalmente também é possível usar misturas de comonômeros diferentes. Os próprios comonômeros podem ser preparados ou não pelo mesmo processo como os monômeros de (i) ou (ii) acima.[00169] Of course, it is also possible to use mixtures of different comonomers. The comonomers themselves may or may not be prepared by the same process as the monomers of (i) or (ii) above.
[00170] De acordo com um décimo segundo aspecto da presente invenção é fornecido ácido polimetacrílico, homopolímeros ou copolímeros de metacrilato de polimetila (PMMA) e metacrilato de polibutila formados a partir do método do décimo primeiro aspecto da invenção aqui.[00170] According to a twelfth aspect of the present invention there is provided polymethacrylic acid, homopolymers or copolymers of polymethyl methacrylate (PMMA) and polybutyl methacrylate formed from the method of the eleventh aspect of the invention here.
[00171] A invenção será agora ilustrada com referência aos seguintes exemplos não limitantes e figuras em que: A Figura 1 mostra uma plotagem de Lineweaver-Burke para a caracterização cinética de 4-hidroxibenzoil-CoA tioesterase rotulada por hexahistidina no terminal carbóxi (75 μg.ml-1) de Arthrobacter sp. SU com metacrilil-CoA como um substrato.[00171] The invention will now be illustrated with reference to the following non-limiting examples and figures in which: Figure 1 shows a Lineweaver-Burke plot for the kinetic characterization of 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase labeled by hexahistidine at the carboxy terminus (75 μg .ml-1) of Arthrobacter sp. SU with methacrylyl-CoA as a substrate.
[00172] A Figura 2 mostra uma plotagem de Lineweaver-Burke para a caracterização cinética de 4-hidroxibenzoil-CoA tioesterase rotulada com hexahistidina no terminal carbóxi (1 mg.ml-1) de Arthrobacter sp. SU com isobutiril-CoA como um substrato.[00172] Figure 2 shows a Lineweaver-Burke plot for the kinetic characterization of 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase labeled with hexahistidine at the carboxy terminus (1 mg.ml-1) from Arthrobacter sp. SU with isobutyryl-CoA as a substrate.
[00173] A Figura 3 mostra traços de HPLC sobrepostos de padrões de isobutiril-CoA (pico maior a 32,2 min e pico menor a 32,9 min), metacrilil- CoA (pico maior a 30,8 min e pico menor a 31,6 min), ácido metacrílico (pico a 13,5 mins) e coenzima A (pico maior a 11 min e pico menor a 12 min) usando o método da HPLC para determinar a atividade in vitro da acil-CoA oxidase de cadeia curta (ACX4) de Arabidopsis thaliana para a oxidação de isobutiril-CoA para metacrilil-CoA. A flavina adenina dinucleotídeo eluiu a 27,8 min, e foi usada como um padrão interno para a isobutiril-CoA e metacrilil-CoA.[00173] Figure 3 shows superimposed HPLC traces of isobutyryl-CoA standards (major peak at 32.2 min and minor peak at 32.9 min), methacrylyl-CoA (major peak at 30.8 min and minor peak at 31.6 min), methacrylic acid (peak at 13.5 min) and coenzyme A (major peak at 11 min and minor peak at 12 min) using the HPLC method to determine the in vitro activity of chain acyl-CoA oxidase short (ACX4) from Arabidopsis thaliana for the oxidation of isobutyryl-CoA to methacrylyl-CoA. Flavin adenine dinucleotide eluted at 27.8 min, and was used as an internal standard for isobutyryl-CoA and methacrylyl-CoA.
[00174] A Figura 4 mostra o traço de HPLC da mistura de ensaio contendo extrato livre de célula ACX4, 4HBT rotulado com hexahistidina no terminal carbóxi purificado e flavina adenina dinucleotídeo em tampão de ensaio HEPES, sem nenhum substrato adicionado, como um controle negativo.[00174] Figure 4 shows the HPLC trace of the assay mixture containing ACX4 cell-free extract, 4HBT labeled with purified carboxy-terminal hexahistidine and flavin adenine dinucleotide in HEPES assay buffer, without any added substrate, as a negative control.
[00175] A Figura 5 mostra a análise de HPLC de uma mistura de ensaio depois de 30 min de incubação do extrato livre de célula de ACX4 com isobutiril-CoA em tampão de ensaio HEPES contendo flavina adenina dinucleotídeo.[00175] Figure 5 shows the HPLC analysis of an assay mixture after 30 min incubation of ACX4 cell-free extract with isobutyryl-CoA in HEPES assay buffer containing flavin adenine dinucleotide.
[00176] A Figure 6 mostra a análise de HPLC de uma mistura de ensaio depois de 30 min de incubação do extrato livre de célula de ACX4 com isobutiril-CoA em tampão de ensaio de HEPES contendo flavina adenina dinucleotídeo que foi reforçado com mais isobutiril-CoA depois que a mistura de reação foi interrompida pela acidificação.[00176] Figure 6 shows HPLC analysis of an assay mixture after 30 min incubation of ACX4 cell-free extract with isobutyryl-CoA in HEPES assay buffer containing flavin adenine dinucleotide that was boosted with more isobutyryl-CoA. CoA after the reaction mixture was stopped by acidification.
[00177] A Figura 7 mostra a análise de HPLC da reação para a conversão de isobutiril-CoA para ácido metacrílico e coenzima A pelo extrato livre de célula de ACX4 e o 4HBT rotulado com His no terminal carbóxi purificado.[00177] Figure 7 shows the HPLC analysis of the reaction for the conversion of isobutyryl-CoA to methacrylic acid and coenzyme A by the cell-free extract of ACX4 and the purified His-labeled 4HBT at the carboxy terminus.
[00178] A Figura 8 mostra o plasmídeo pET20b(+)::4HBT-ACX- AcsA, um plasmídeo pET20b(+) contendo o gene 4HBT, o gene ACX4 e o gene AcsA todos sob o controle de um único promotor T7.[00178] Figure 8 shows the pET20b(+)::4HBT-ACX- AcsA plasmid, a pET20b(+) plasmid containing the 4HBT gene, the ACX4 gene and the AcsA gene all under the control of a single T7 promoter.
[00179] A Figura 9 mostra uma análise da co-expressão de SDS-PAGE de 4HBT, ACX4 e AcsA pela E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT- ACX4-AcsA.[00179] Figure 9 shows an SDS-PAGE co-expression analysis of 4HBT, ACX4 and AcsA by E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT- ACX4-AcsA.
[00180] A Figura 10 mostra os traços de HPLC realizados para a análise da biotransformação do ácido isobutírico para o ácido metacrílico e todos os controles relevantes, 20,5 h após a indução, por meio da qual a figura 10A mostra traços realizados para a cultura de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA em que nenhum ácido isobutírico foi adicionado; a figura 10B mostra a cultura da E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+) em que nenhum ácido isobutírico foi adicionado; a figura 10C mostra o traço de HPLC de um padrão de 5 mM de ácido isobutírico; a figura 10D mostra o traço de HPLC de uma cultura de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+) que foi suplementada com ácido isobutírico (5 mM) 1 h depois da indução da expressão de proteína recombinante, a figura 10E mostra o traço de HPLC de um coquetel de padrões de ácido isobutírico (5 mM) e ácido metacrílico (200 μM) e a figura 10F mostra o traço de HPLC da cultura de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA na qual o ácido isobutírico (5 mM) foi adicionado 1 h depois da indução da expressão da proteína recombinante.[00180] Figure 10 shows the HPLC traces performed for the analysis of the biotransformation of isobutyric acid to methacrylic acid and all relevant controls, 20.5 h after induction, whereby Figure 10A shows traces carried out for the culture of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA in which no isobutyric acid was added; Figure 10B shows the culture of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+) in which no isobutyric acid was added; Figure 10C shows the HPLC trace of a 5 mM isobutyric acid standard; Figure 10D shows the HPLC trace of an E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+) culture that was supplemented with isobutyric acid (5 mM) 1 h after induction of recombinant protein expression, Figure 10E shows the HPLC trace of a cocktail of isobutyric acid (5 mM) and methacrylic acid (200 μM) standards and Figure 10F shows the HPLC trace of the E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT- culture ACX4-AcsA to which isobutyric acid (5 mM) was added 1 h after induction of recombinant protein expression.
[00181] A Figura 11 mostra a mudança na concentração de ácido metacrílico com o tempo (linha de fundo) na cultura da E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA que foi suplementada com ácido isobutírico, assim como a mudança no ln(OD600) da cultura com o tempo (linha de topo), desde a adição de ácido isobutírico à cultura.[00181] Figure 11 shows the change in methacrylic acid concentration over time (bottom line) in the culture of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA that was supplemented with isobutyric acid , as well as the change in culture ln(OD600) with time (top line) since the addition of isobutyric acid to the culture.
[00182] A Figura 12 mostra o plasmídeo pET20b(+)::4HBT-ACX4- ppBCKD, o plasmídeo pET20b(+)com os genes codificados no códon codificando 4HBT de Arthrobacter sp. cepa SU, ACX4 de Arabidopsis thaliana assim como os genes bkdA1, bkdA2, bkdB e lpdV de Pseudomonas putida KT2440, todo sob o controle de um único promotor T7.[00182] Figure 12 shows the plasmid pET20b(+)::4HBT-ACX4- ppBCKD, the plasmid pET20b(+) with the genes encoded in the codon encoding 4HBT of Arthrobacter sp. strain SU, ACX4 from Arabidopsis thaliana as well as the bkdA1, bkdA2, bkdB and lpdV genes from Pseudomonas putida KT2440, all under the control of a single T7 promoter.
[00183] A Figura 13 mostra a análise de HPLC de um coquetel de padrões do ácido 2-cetoisovalérico (5 mM), ácido isobutírico (5 mM) e ácido metacrílico (200 μM), por meio da qual os componentes foram separados pela elução isocrática, usando 14% de acetonitrila em 50 mM de KH2PO4 que foi acidificado ao pH 2,5 com HCl, em uma taxa de fluxo de 1 ml.min-1.[00183] Figure 13 shows the HPLC analysis of a cocktail of 2-ketoisovaleric acid (5 mM), isobutyric acid (5 mM) and methacrylic acid (200 μM) standards, whereby the components were separated by elution isocratic, using 14% acetonitrile in 50 mM KH2PO4 that was acidified to pH 2.5 with HCl, at a flow rate of 1 ml.min-1.
[00184] A Figura 14 mostra a análise de HPLC da cultura da cepa de controle negativo da E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+), por meio da qual os componentes foram separados pela elução isocrática, usando 14% de acetonitrila em KH2PO4 50 mM que foi acidificado ao pH 2,5 com HCl, em uma taxa de fluxo de 1 ml.min-1.[00184] Figure 14 shows the HPLC analysis of the culture of the negative control strain of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+), whereby the components were separated by isocratic elution, using 14% acetonitrile in 50 mM KH2PO4 that was acidified to pH 2.5 with HCl, at a flow rate of 1 ml.min-1.
[00185] A Figura 15 mostra a análise de HPLC da cultura de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD, por meio da qual os componentes foram separados pela elução isocrática, usando 14% de acetonitrila em KH2PO4 50 mM que foi acidificado para pH 2,5 com HCl, em uma taxa de fluxo de 1 ml.min-1, demonstrando a produção de ácido metacrílico a partir da glicose.[00185] Figure 15 shows the HPLC analysis of the E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD culture, whereby the components were separated by isocratic elution, using 14% acetonitrile in 50 mM KH2PO4 that was acidified to pH 2.5 with HCl, at a flow rate of 1 ml.min-1, demonstrating the production of methacrylic acid from glucose.
[00186] A Figura 16 mostra a análise de HPLC de uma amostra da cultura de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD, que foi reforçada com um adicional de 0,24 mM de ácido metacrílico autêntico, por meio da qual os componentes foram separados pela elução isocrática, usando 14% de acetonitrila em KH2PO4 50 mM que foi acidificado ao pH 2,5 com HCl, em uma taxa de fluxo de 1 ml.min-1.[00186] Figure 16 shows the HPLC analysis of a sample from the E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD culture, which was boosted with an additional 0.24 mM acid authentic methacrylic acid, whereby the components were separated by isocratic elution, using 14% acetonitrile in 50 mM KH2PO4 which was acidified to pH 2.5 with HCl, at a flow rate of 1 ml.min-1.
[00187] A Figura 17 mostra a análise de HPLC da cultura da cepa de controle negativo E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+) que foi suplementada com ácido 2-cetoisovalérico, por meio da qual os componentes foram separados pela elução isocrática, usando 14% de acetonitrila em KH2PO4 50 mM que foi acidificado ao pH 2,5 com HCl, em uma taxa de fluxo de 1 ml.min-1.[00187] Figure 17 shows the HPLC analysis of the culture of the negative control strain E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+) that was supplemented with 2-ketoisovaleric acid, whereby the components were separated by isocratic elution , using 14% acetonitrile in 50 mM KH2PO4 that was acidified to pH 2.5 with HCl, at a flow rate of 1 ml.min-1.
[00188] A Figura 18 mostra a análise de HPLC da cultura de E. Coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD que foi suplementada com ácido 2-cetoisovalérico (5 mM), por meio do qual os componentes foram separados pela elução isocrática, usando 14% de acetonitrila em KH2PO4 50 mM que foi acidificado ao pH 2,5 com HCl, em uma taxa de fluxo de 1 ml.min-1, demonstrando que a suplementação da cultura com ácido 2-cetoisovalérico reforça a produção de ácido metacrílico por esta cepa.[00188] Figure 18 shows the HPLC analysis of the E. Coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD culture that was supplemented with 2-ketoisovaleric acid (5 mM), whereby the components were separated by isocratic elution, using 14% acetonitrile in 50 mM KH2PO4 which was acidified to pH 2.5 with HCl, at a flow rate of 1 ml.min-1, demonstrating that supplementation of the culture with acid 2 -ketoisovaleric reinforces the production of methacrylic acid by this strain.
[00189] A Figura 19 mostra a análise de HPLC de uma amostra da cultura de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD que foi suplementada com ácido 2-cetoisovalérico (5 mM), que foi reforçada com um adicional de 0,24 mM de ácido metacrílico autêntico, por meio do qual os componentes foram separados pela elução isocrática, usando 14% de acetonitrila em KH2PO4 50 mM que foi acidificado ao pH 2,5 com HCl, em uma taxa de fluxo de 1 ml.min-1.[00189] Figure 19 shows the HPLC analysis of a sample from the E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD culture that was supplemented with 2-ketoisovaleric acid (5 mM), which was boosted with an additional 0.24 mM of authentic methacrylic acid, whereby the components were separated by isocratic elution, using 14% acetonitrile in 50 mM KH2PO4 which was acidified to pH 2.5 with HCl, at a rate flow rate of 1 ml.min-1.
[00190] A Figura 20 mostra a estrutura do plasmídeo pMMA121 para a expressão da proteína ACX4 de Arabidopsis thaliana em E. coli.[00190] Figure 20 shows the structure of the plasmid pMMA121 for the expression of the Arabidopsis thaliana ACX4 protein in E. coli.
[00191] A Figura 21 mostra a produção de metacrilil-CoA a partir de isobutiril-CoA usando a proteína ACX4 de Arabidopsis thaliana produzida a partir da E.coli recombinante do exemplo 5.[00191] Figure 21 shows the production of methacrylyl-CoA from isobutyryl-CoA using the Arabidopsis thaliana ACX4 protein produced from the recombinant E.coli of Example 5.
[00192] A Figura 22 mostra a análise de SDS-PAGE das frações da E. coli recombinante do exemplo 5 contendo a proteína ACX4 de Arabidopsis thaliana.[00192] Figure 22 shows the SDS-PAGE analysis of the recombinant E. coli fractions from example 5 containing the Arabidopsis thaliana ACX4 protein.
[00193] A Figura 23 mostra a estrutura dos plasmídeos pWA008, pMMA133 e pMMA134 para a expressão de AAT de maçã (MpAAT1), ACX4 de Arabidopsis, e os genes complexos bkdA1, bkdA2, bkdB e lpdV: BCKAD de Pseudomonas aeruginosa cepa PA01 na E. coli recombinante.[00193] Figure 23 shows the structure of plasmids pWA008, pMMA133 and pMMA134 for the expression of apple AAT (MpAAT1), Arabidopsis ACX4, and the complex genes bkdA1, bkdA2, bkdB and lpdV: BCKAD of Pseudomonas aeruginosa strain PA01 in Recombinant E. coli.
[00214] A Figura 24 mostra a produção de metacrilato de butila a partir de 2- cetoisovalerato e butanol pela análise de HPLC de uma amostra da cultura da produção de E. coli recombinante expressando o plasmídeo pMMA134.[00214] Figure 24 shows the production of butyl methacrylate from 2-ketoisovalerate and butanol by HPLC analysis of a culture sample from the production of recombinant E. coli expressing the plasmid pMMA134.
[00194] Exemplo 1: A hidrólise seletiva de metacrilil-CoA[00194] Example 1: Selective hydrolysis of methacrylyl-CoA
[00195] Exemplo 2: A oxidação de isobutiril-CoA para metacrilil-CoA e a conversão in vitro de isobutiril-CoA para ácido metacrílico e coenzima A em uma reação ligada à enzima.[00195] Example 2: The oxidation of isobutyryl-CoA to methacrylyl-CoA and the in vitro conversion of isobutyryl-CoA to methacrylic acid and coenzyme A in an enzyme-linked reaction.
[00196] Exemplo 3: A biotransformação de célula integral de ácido isobutírico para ácido metacrílico.[00196] Example 3: The whole cell biotransformation of isobutyric acid to methacrylic acid.
[00197] Exemplo 4: A produção de célula integral de ácido metacrílico a partir da glicose via um intermediário de 2-cetoisovalerato.[00197] Example 4: Whole-cell production of methacrylic acid from glucose via a 2-ketoisovalerate intermediate.
[00198] Exemplo 5: A produção de célula integral de metacrilato de butila a partir de 2-cetoisovalerato pela Escherichia coli recombinante 1.1 Materiais para os exemplos de 1 a 4[00198] Example 5: Whole-cell production of butyl methacrylate from 2-ketoisovalerate by recombinant Escherichia coli 1.1 Materials for examples 1 to 4
[00199] A cepas bacterianas usadas do começo ao fim dos exemplos de um a quatro estão listadas, assim como o meio de cultivo e as placas de ágar usadas do começo ao fim dos experimentos. Uma tabela de iniciadores lista todos os iniciadores usados neste estudo, e uma tabela de plasmídeos lista todos os plasmídeos usados e construídos durante este estudo. 1.1.1 Cepas bacterianas[00199] The bacterial strains used from beginning to end of examples one to four are listed, as are the culture medium and agar plates used from beginning to end of the experiments. A primer table lists all primers used in this study, and a plasmid table lists all plasmids used and constructed during this study. 1.1.1 Bacterial strains
[00200] JM107 da E. coli foi usada como um hospedeiro de clonagem de plasmídeo enquanto que a BL21 (DE3) pLysS da E. coli foi usada como um hospedeiro da expressão de gene. 1.1.2 Meio de cultivo bacteriano e placas de ágar nutriente 1.1.2.1 Caldo de Luria Bertani (meio LB)[00200] E. coli JM107 was used as a plasmid cloning host while E. coli BL21 (DE3) pLysS was used as a gene expression host. 1.1.2 Bacterial culture medium and nutrient agar plates 1.1.2.1 Luria Bertani broth (LB medium)
[00201] Meio de alto sal de Luria Bertani (Melford) (25 g.L-1) foi usado sempre que o meio LB é aludido, por meio do qual 25 g de meio de alto sal de LB em 1 litro consiste de digestão de peptona de caseína (10 g.L-1), extrato de levedura (5 g.L-1) e cloreto de sódio (10 g.L-1). O meio de LB foi frequentemente suplementado com carbenicilina (50 μg.ml-1), cloranfenicol (34 μg.ml-1) e/ou glicose (1% p/v). O meio LB foi esterilizado por autoclave, enquanto que as soluções de estoque de glicose (20% p/v) em água, carbenicilina (100 mg.ml-1) em água e cloranfenicol (34 mg.ml-1) em etanol foram esterelisadas em filtro e adicionadas separadamente. 1.1.2.2 Meio mínimo MSX[00201] Luria Bertani (Melford) high salt medium (25 g.L-1) was used whenever LB medium is alluded to, whereby 25 g of LB high salt medium in 1 liter consists of peptone digestion of casein (10 g.L-1), yeast extract (5 g.L-1) and sodium chloride (10 g.L-1). The LB medium was frequently supplemented with carbenicillin (50 μg.ml-1), chloramphenicol (34 μg.ml-1) and/or glucose (1% w/v). The LB medium was sterilized by autoclave, while stock solutions of glucose (20% w/v) in water, carbenicillin (100 mg.ml-1) in water and chloramphenicol (34 mg.ml-1) in ethanol were sterilized in a filter and added separately. 1.1.2.2 MSX Minimum Medium
[00202] O meio MSX foi preparado combinando-se meio MSA (760 ml.L-1), meio MSB (200 ml.L-1) e uma solução de estoque de glicose de 12,5% (p/v) (40 ml.L-1) na temperatura ambiente. O meio MSB foi composto de NH4Cl (15 g.L-1) e MgSO4.7H2O (2,0 g.L-1) e foi esterilizado por autoclave. O meio MSA foi composto de KH2PO4 (7,89 g.L-1), elementos traço de Vishniac (2,63 ml.L-1) e solução de KOH foi adicionada até que o pH atingisse 7,0 antes que MSA fosse esterilizado por autoclave. Os elementos traço de Vishniac foram preparados como anteriormente descrito (Vishniac W, Santer M. THE THIOBACILLI, Bacteriological Reviews 1957; 21(3): 195-213.) mas usando apenas 3,9 g.L-1 de ZnSO4.7H2O. A glicose foi esterilizada em filtro usando um filtro estéril de 0,22 μm. O meio MSX foi algumas vezes suplementado com riboflavina (1 mg.L-1) e esta foi obtida dissolvendo-se a riboflavina primeiro em meio MSB (5 mg.L-1). Esta solução foi depois esterilizada em filtro e a solução de MSB+Riboflavina foi depois misturada com MSA e glicose no mesmo volumétrico como para o meio MSX sozinho, para formar MSX suplementado com riboflavina. Tanto MSX quanto MSX suplementado com riboflavina foram sempre suplementados com carbenicilina (50 μg.ml-1) e cloranfenicol (34 μg.ml-1), preparados como anteriormente descrito para o meio LB. 1.1.2.3 Placas de Luria Bertani ágar[00202] MSX medium was prepared by combining MSA medium (760 ml.L-1), MSB medium (200 ml.L-1) and a 12.5% (w/v) glucose stock solution ( 40 ml.L-1) at room temperature. The MSB medium was composed of NH4Cl (15 g.L-1) and MgSO4.7H2O (2.0 g.L-1) and was sterilized by autoclave. MSA medium was composed of KH2PO4 (7.89 g.L-1), Vishniac trace elements (2.63 ml.L-1) and KOH solution was added until the pH reached 7.0 before MSA was sterilized by autoclave. Vishniac trace elements were prepared as previously described (Vishniac W, Santer M. THE THIOBACILLI, Bacteriological Reviews 1957; 21(3): 195-213.) but using only 3.9 g.L-1 of ZnSO4.7H2O. Glucose was filter sterilized using a 0.22 μm sterile filter. The MSX medium was sometimes supplemented with riboflavin (1 mg.L-1) and this was obtained by first dissolving the riboflavin in MSB medium (5 mg.L-1). This solution was then filter sterilized and the MSB+Riboflavin solution was then mixed with MSA and glucose in the same volumetric volume as for the MSX medium alone, to form MSX supplemented with riboflavin. Both MSX and MSX supplemented with riboflavin were always supplemented with carbenicillin (50 μg.ml-1) and chloramphenicol (34 μg.ml-1), prepared as previously described for LB medium. 1.1.2.3 Luria Bertani agar plates
[00203] As placas de Luria Bertani ágar foram preparadas usando meio de alto sal de Luria Bertani (Melford) (25 g.L-1) e ágar (20 g.L-1). A mistura de LB e ágar foi esterilizada pela autoclave e deixada esfriar por 1 hora em um banho de água a 50°C antes de verter. As placas de LB ágar foram frequentemente suplementadas com carbenicilina (50 μg.ml-1), cloranfenicol (34 μg.ml-1) e/ou glicose (1% p/v). As soluções de estoque de carbencilina, cloranfenicol e glicose foram preparadas como anteriormente descritas para caldo líquido de Luria Bertani e adicionadas à solução de LB ágar exatamente antes de verter. A solução de estoque de glicose foi pré-aquecida em um banho de água de 50°C durante 1 h antes da sua adição ao LB ágar. 1.1.3 Tabela de iniciadores e Lista de Sequências[00203] Luria Bertani agar plates were prepared using Luria Bertani (Melford) high salt medium (25 g.L-1) and agar (20 g.L-1). The LB and agar mixture was sterilized by autoclaving and allowed to cool for 1 hour in a 50°C water bath before pouring. LB agar plates were frequently supplemented with carbenicillin (50 μg.ml-1), chloramphenicol (34 μg.ml-1) and/or glucose (1% w/v). Stock solutions of carbencillin, chloramphenicol and glucose were prepared as previously described for liquid Luria Bertani broth and added to the LB agar solution just before pouring. The glucose stock solution was preheated in a 50°C water bath for 1 h before its addition to LB agar. 1.1.3 Primer Table and Sequence List
[00204] REF SEQUÊNCIA INICIADORA (5’ para 3’) SEQ ID HHT.F TATACATATGCACCGTACCTCTAACGGTTCTCACGC 2 HHT.R CTCGAGTCCGTCACGACGCGGACG 3 OE.A.F ACATATGCACCGTACCTCTAACGGTTC 7 OE.A.R CTGCCATATCTATATCTCCTGTTAGTCACGACGCGGACG 8 OE.B.F GTGACTAACAGGAGATATAGATATGGCAGTTCTGAGCAGC 9 OE.B.R CTCGAGATATTATAGCTAGCTTACAGACGGCTACGGGTTG 10 BCKAD.F GGCCTGTCATGAGTGATTACGAGCCG 16 BCKAD.R CGGCCCTGCAGGTTCGCGGGAATCAGATGTGC 17 AAT.F AGGAGATATACCATGAAAAGCTTTTCTGTACTC 18 AAT.R AGCAGCCGGATCCCCTGCAGGACTAGTTTACTGGCTGGTGCTAC 19 ACX4.F CACCAGCCAGTAAGCTAGCAAGGAGATATACCATGGCTG 20 ACX4.R TCCCCTGCAGGACTAGTTTACAGGCGAGAACGGGTAG 21 SEQ ID NO. 1 - sequência de gene otimizada no códon para a 4-Hidroxibenzoil-CoA Tioesterase (4HBT) de Arthobacter sp. cepa SU para a expressão na Escherichia coli.8 .B.F GTGACTAACAGGAGATATAGATATGGCAGTTCTGAGCAGC 9 OE.B.R CTCGAGATATTATAGCTAGCTTACAGACGGCTACGGGTTG 10 BCKAD.F GGCCTGTCATGAGTGATTACGAGCCG 16 BCKAD.R CGGCCCTGCAGGTTCGCGGGAATCAGATGTGC 17 AAT.F AGGAGATACCATGAAAAGCTTTTCTGTACTC 18 AAT.R AGCAGCCGGATCCCCTGCAGGACTAGTTTACTGGCTGGTGCTAC 19 ACX4.F CACCAGCCAGTAAGCTAGCAAGGAGATATACCATGGCTG 20 ACX4.R GAACGGGTAG 21 SEQ ID NO. 1 - codon-optimized gene sequence for 4-Hydroxybenzoyl-CoA Thioesterase (4HBT) from Arthobacter sp. SU strain for expression in Escherichia coli.
[00205] SEQ ID NO. 4 - O produto da reação em cadeia da polimerase realizada para modificar o gene 4HBT tal que subclonagem do produto de PCR no plasmídeo pET20b(+)para formar o plasmídeo pET20b(+)::CtHis- 4HBT.[00205] SEQ ID NO. 4 - The product of the polymerase chain reaction performed to modify the 4HBT gene such that subcloning of the PCR product into plasmid pET20b(+) to form plasmid pET20b(+)::CtHis-4HBT.
[00206] SEQ ID NO. 5 - O gene codificando a enzima 4HBT rotulada com histidina no terminal carbóxi no plasmídeo pET20b(+)::CtHis-4HBT.[00206] SEQ ID NO. 5 - The gene encoding the 4HBT enzyme labeled with histidine at the carboxy terminus in plasmid pET20b(+)::CtHis-4HBT.
[00207] SEQ ID NO. 6 - gene otimizado no códon codificando a acil- CoA oxidase de cadeia curta (ACX4) de Arabidopsis thaliana para a expressão na Escherichia coli.[00207] SEQ ID NO. 6 - codon-optimized gene encoding short-chain acyl-CoA oxidase (ACX4) from Arabidopsis thaliana for expression in Escherichia coli.
[00208] SEQ ID NO. 11 - O produto da reação em cadeia da polimerase de extensão por sobreposição para concatenar 4HBT e ACX4 em um polinucleotídeo.[00208] SEQ ID NO. 11 - The product of the overlap extension polymerase chain reaction to concatenate 4HBT and ACX4 into a polynucleotide.
[00209] SEQ ID NO. 12 - gene otimizado no códon codificando acil- CoA sintetase (AcsA) de Pseudomonas chlororaphis B23 para a expressão na Escherichia coli.[00209] SEQ ID NO. 12 - codon-optimized gene encoding acyl-CoA synthetase (AcsA) from Pseudomonas chlororaphis B23 for expression in Escherichia coli.
[00210] SEQ ID NO. 13 - A sequência entre, e inclusive de, os sítios de restrição NdeI e XhoI em pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA.[00210] SEQ ID NO. 13 - The sequence between, and inclusive of, the NdeI and XhoI restriction sites in pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA.
[00211] SEQ ID NO. 14 - O polinucleotídeo ‘ppBCKD’ sintetizado pelo Biomatik contendo os quatro genes codificando as subunidades da ceto ácido desidrogenase de cadeia ramificada KT2440 de Pseudomonas putida, liberada no plasmídeo pBSK::ppBCKD.[00211] SEQ ID NO. 14 - The ‘ppBCKD’ polynucleotide synthesized by Biomatik containing the four genes encoding the subunits of the branched-chain keto acid dehydrogenase KT2440 from Pseudomonas putida, released on the plasmid pBSK::ppBCKD.
[00212] SEQ ID NO. 15 - A sequência entre, e inclusive de, os sítios de restrição NdeI e XhoI no plasmídeo pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD.[00212] SEQ ID NO. 15 - The sequence between, and inclusive of, the NdeI and XhoI restriction sites in plasmid pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD.
[00213] SEQ ID NO. 22 - A sequência do vetor de expressão pET16b (Sse) contendo um sítio de expressão modificado Sse8387I.[00213] SEQ ID NO. 22 - The sequence of the pET16b (Sse) expression vector containing a modified Sse8387I expression site.
[00214] SEQ ID NO. 23 - gene otimizado no códon codificando a acil- CoA oxidase de cadeia curta (ACX4) de Arabidopsis thaliana para a expressão no vetor de expressão pET16b (Sse).[00214] SEQ ID NO. 23 - codon-optimized gene encoding short-chain acyl-CoA oxidase (ACX4) from Arabidopsis thaliana for expression in the expression vector pET16b (Sse).
[00215] SEQ ID NO. 24 - gene otimizado no códon codificando a álcool acil transferase (AAT) de Apple para a expressão no vetor de expressão pET16b (Sse). 1.1.4 Tabela de plasmídeos[00215] SEQ ID NO. 24 - gene optimized in the codon encoding Apple's alcohol acyl transferase (AAT) for expression in the pET16b (Sse) expression vector. 1.1.4 Plasmid table
[00216] pBMH::4HBT Biomatik Corporation Um vetor de clonagem conferindo resistência à ampicilina contendo um gene otimizado no códon codificando 4HBT flanqueado pelos sítios de restrição NdeI e NotI.[00216] pBMH::4HBT Biomatik Corporation A cloning vector conferring resistance to ampicillin containing a codon-optimized gene encoding 4HBT flanked by NdeI and NotI restriction sites.
[00217] pBMH::AcsA Biomatik Corporation Um vetor de clonagem conferindo resistência à ampicilina contendo um gene otimizado no códon codificando AcsA flanqueado por um sítio de restrição 3’ XhoI e uma sequência 5’ contendo um sítio de restrição NheI, um sítio de ligação de ribossoma, uma sequência espaçadora e um sítio de restrição NdeI.[00217] pBMH::AcsA Biomatik Corporation A cloning vector conferring ampicillin resistance containing a codon-optimized gene encoding AcsA flanked by a 3' XhoI restriction site and a 5' sequence containing a NheI restriction site, a ribosome binding site, a spacer sequence and a NdeI restriction site.
[00218] pBSK::ppBCKD Biomatik Corporation Um vetor de clonagem com os quatro genes codificando o complexo da ceto ácido desidrogenase de cadeia ramificada de Pseudomonas putida KT2440, flanqueado por um sítio de restrição 3’ XhoI e uma sequência 5’ composta de um sítio de restrição XbaI, uma sequência espaçadora, um sítio de restrição NheI, um sítio de ligação de ribossoma e uma segunda sequência espaçadora.[00218] pBSK::ppBCKD Biomatik Corporation A cloning vector with the four genes encoding the branched-chain keto acid dehydrogenase complex of Pseudomonas putida KT2440, flanked by a 3' XhoI restriction site and a 5' sequence composed of a XbaI restriction site, a spacer sequence, an NheI restriction site, a ribosome binding site and a second spacer sequence.
[00219] pMA-RQ::ACX4 Life Technologies Um plasmídeo de clonagem conferindo resistência à ampicilina, e contendo um gene otimizado no códon codificando ACX4 de Arabidopsis thaliana, flanqueado por um sítio de restrição 5’ NdeI e um 3’ XhoI.[00219] pMA-RQ::ACX4 Life Technologies A cloning plasmid conferring resistance to ampicillin, and containing a gene optimized in the codon encoding ACX4 of Arabidopsis thaliana, flanked by a 5' NdeI and a 3' XhoI restriction site.
[00220] pJET1.2 Thermo Scientific O vetor de clonagem de extremidade abrupta linearizado pJET1.2 pela Thermo Scientific.[00220] pJET1.2 Thermo Scientific The linearized blunt end cloning vector pJET1.2 by Thermo Scientific.
[00221] pJET1.2::CtHIS- 4HBT Este trabalho O vetor de clonagem pJET1.2 contendo o produto de uma reação em cadeia da polimerase para substituir o códon de parada de 4HBT com uma sequência 5’-GGA-3’ seguida por um sítio XhoI, tal que na subclonagem o inserto no pET20b(+), o gene formado codifica 4HBT com um rótulo His de terminal C anexado à extremidade, com um ligador tripeptídico entre eles.[00221] pJET1.2::CtHIS- 4HBT This work The cloning vector pJET1.2 containing the product of a polymerase chain reaction to replace the stop codon of 4HBT with a 5’-GGA-3’ sequence followed by an XhoI site, such that upon subcloning the insert into pET20b(+), the gene formed encodes 4HBT with a C-terminal His tag attached to the end, with a tripeptide linker between them.
[00222] pJET1.2::4HBT- ACX4 Este trabalho O vetor de clonagem pJET1.2 contendo o produto de um reação em cadeia da polimerase de extensão por sobreposição que ligou os genes 4HBT e ACX4 em um único polinucleotídeo com um novo sítio de ligação de ribossoma entre os dois genes.[00222] pJET1.2::4HBT- ACX4 This work The pJET1.2 cloning vector containing the product of an overlap extension polymerase chain reaction that linked the 4HBT and ACX4 genes into a single polynucleotide with a new ribosome binding between the two genes.
[00223] pET20b(+) Novagen O vetor de expressão pET20b(+) pela Novagen.[00223] pET20b(+) Novagen The pET20b(+) expression vector by Novagen.
[00224] pET20b(+)::4HBT Este trabalho O vetor de expressão pET20b(+) contendo o gene otimizado no códon codificando 4HBT de Arthrobacter sp. cepa SU entre os sítios de restrição NdeI e NotI.[00224] pET20b(+)::4HBT This work The pET20b(+) expression vector containing the optimized gene at the codon encoding 4HBT from Arthrobacter sp. SU strain between the NdeI and NotI restriction sites.
[00225] pET20b(+)::CtHIS- 4HBT Este trabalho O vetor de expressão pET20b(+) com o inserto de pJET1.2::CtHIS-4HBT subclonado entre os sítios de restrição NdeI e XhoI, para a expressão de 4HBT com um peptídeo Gly-Leu-Glu-His-His-His-His-His-His anexado ao terminal carbóxi de cada subunidade.[00225] pET20b(+)::CtHIS- 4HBT This work The pET20b(+) expression vector with the pJET1.2::CtHIS-4HBT insert subcloned between the NdeI and XhoI restriction sites, for the expression of 4HBT with a Gly-Leu-Glu-His-His-His-His-His-His peptide attached to the carboxy terminus of each subunit.
[00226] pET20b(+)::ACX4 Este trabalho O vetor de expressão pET20b(+) contendo o gene otimizado no códon codificando acil-CoA oxidase de cadeia curta de Arabidopsis thaliana, clonado entre os sítios de restrição NdeI e XhoI.[00226] pET20b(+)::ACX4 This work The expression vector pET20b(+) containing the gene optimized in the codon encoding short-chain acyl-CoA oxidase from Arabidopsis thaliana, cloned between the NdeI and XhoI restriction sites.
[00227] pET20b(+)::AcsA Este trabalho O vetor de expressão pET20b(+) contendo o gene otimizado no códon codificando AcsA, clonado entre os sítios de restrição NdeI e XhoI.[00227] pET20b(+)::AcsA This work The expression vector pET20b(+) containing the optimized gene in the codon encoding AcsA, cloned between the NdeI and XhoI restriction sites.
[00228] pET20b(+)::4HBT- ACX4 Este trabalho O vetor de expressão pET20b(+) contendo os genes 4HBT e ACX4 subclonados como um único polinucleotídeo do plasmídeo pJET1.2::4HBT-ACX4 no plasmídeo pET20b(+) entre os sítios de restrição NdeI e XhoI, tal que uma unidade de expressão seja formada para a coexpressão tanto de 4HBT quanto de ACX4, e capaz de aceitar um segundo inserto entre o sítio NheI recém introduzido e o sítio XhoI.[00228] pET20b(+)::4HBT- ACX4 This work The expression vector pET20b(+) containing the 4HBT and ACX4 genes subcloned as a single polynucleotide from plasmid pJET1.2::4HBT-ACX4 into plasmid pET20b(+) between the NdeI and XhoI restriction sites, such that an expression unit is formed for the co-expression of both 4HBT and ACX4, and capable of accepting a second insert between the newly introduced NheI site and the XhoI site.
[00229] pET20b(+)::4HBT- ACX4-AcsA Este trabalho O vetor de expressão pET20b(+)::4HBT-ACX4 contendo o gene AcsA subclonado do plasmídeo pBMH::AcsA entre os seus sítios NheI e XhoI.[00229] pET20b(+)::4HBT- ACX4-AcsA This work The expression vector pET20b(+)::4HBT-ACX4 containing the AcsA gene subcloned from the plasmid pBMH::AcsA between its NheI and XhoI sites.
[00230] pET20b(+)::ppBCKD Este trabalho O vetor de expressão pET20b(+) contendo os quatro genes codificando o complexo ppBCKD, subclonado do plasmídeo pBSK::ppBCKD entre os sítios de restrição XbaI e XhoI.[00230] pET20b(+)::ppBCKD This work The expression vector pET20b(+) containing the four genes encoding the ppBCKD complex, subcloned from the plasmid pBSK::ppBCKD between the XbaI and XhoI restriction sites.
[00231] pET20b(+)::4HBT- ACX4-ppBCKD Este trabalho O vetor de expressão pET20b(+)::4HBT-ACX4 contendo os quatro genes codificando o complexo ppBCKD, subclonado do plasmídeo pBSK::ppBCKD dentro dele entre os seus sítios de restrição NheI e XhoI.[00231] pET20b(+)::4HBT- ACX4-ppBCKD This work The expression vector pET20b(+)::4HBT-ACX4 containing the four genes encoding the ppBCKD complex, subcloned from the plasmid pBSK::ppBCKD within it among its NheI and XhoI restriction sites.
[00232] pET16b (Sse) Este trabalho O vetor de expressão pET16b com um sítio de restrição Sse8387I modificado.[00232] pET16b (Sse) This work The pET16b expression vector with a modified Sse8387I restriction site.
[00233] pMMA121 Este trabalho O vetor de expressão pET16b (Sse) contendo o gene ACX4 de A. thaliana otimizado para a expressão em pET16b (Sse) entre os seus sítios de restrição XbaI e Sse8387I.[00233] pMMA121 This work The pET16b (Sse) expression vector containing the A. thaliana ACX4 gene optimized for expression in pET16b (Sse) between its XbaI and Sse8387I restriction sites.
[00234] pWA008 Este trabalho O vetor de expressão pET16b(Sse) contendo o operon que codifica o complexo BCKAD de P. aeruginosa cepa PA01 inserido entre os seus sítios de restrição NcoI e Sse8387I.[00234] pWA008 This work The pET16b(Sse) expression vector containing the operon encoding the BCKAD complex of P. aeruginosa strain PA01 inserted between its NcoI and Sse8387I restriction sites.
[00235] pAAT212 Este trabalho O vetor de expressão pET(Sse) contendo o gene AAT de Apple otimizado para a expressão em pET16b (Sse) inserido entre os seus sítios de restrição NcoI e Sse8387I pMMA133 Este trabalho O plasmídeo pAAT212 contendo ainda o gene ACX4 de A.[00235] pAAT212 This work The pET(Sse) expression vector containing the Apple AAT gene optimized for expression in pET16b (Sse) inserted between its NcoI and Sse8387I restriction sites pMMA133 This work The pAAT212 plasmid also containing the ACX4 gene of A.
[00236] thaliana otimizado para a expressão no vetor pET16b (Sse) inserido entre o sítio de restrição SpeI e o gene AAT.[00236] thaliana optimized for expression in the pET16b (Sse) vector inserted between the SpeI restriction site and the AAT gene.
[00237] pMMA134 Este trabalho Os plasmídeos pMMA133 e pWA008 ligados juntos e contendo o gene ACX4 de A. thaliana otimizado para a expressão no vetor pET16b (Sse), o gene AAT de Apple otimizado para a expressão no vetor pET16b (Sse), e o complexo BCKAD de P. aeruginosa cepa PA01 inserido entre os sítios de restrição XbaI e Sse8387I. 1.2 Métodos gerais para os exemplos 1 a 4 1.2.1 Transformação de plasmídeos no hospedeiro de clonagem JM107 da E. coli.[00237] pMMA134 This work Plasmids pMMA133 and pWA008 linked together and containing the A. thaliana ACX4 gene optimized for expression in the pET16b (Sse) vector, the Apple AAT gene optimized for expression in the pET16b (Sse) vector, and the BCKAD complex from P. aeruginosa strain PA01 inserted between the XbaI and Sse8387I restriction sites. 1.2 General methods for examples 1 to 4 1.2.1 Transformation of plasmids into the E. coli JM107 cloning host.
[00238] Os plasmídeos (1 ng) foram transformados em JM107 da E.coli (50 μl) que foi feita competente usando o kit de transformação bacteriana Fermentas TransformAid®. As células recém transformadas foram incubadas em gelo durante 5 min, depois plaqueadas em placas de LB ágar pré- aquecidas suplementadas com carbenicilina (50 ng.μl-1). As placas foram incubadas a 37°C durante 16 h. 1.2.2 Digestões de restrição de plasmídeos[00238] Plasmids (1 ng) were transformed into E.coli JM107 (50 μl) that was made competent using the Fermentas TransformAid® bacterial transformation kit. Freshly transformed cells were incubated on ice for 5 min, then plated onto pre-warmed LB agar plates supplemented with carbenicillin (50 ng.μl-1). Plates were incubated at 37°C for 16 h. 1.2.2 Restriction digestions of plasmids
[00239] Para isolar o gene ou insertos de polinucleotídeo dos plasmídeos, digestões de restrição de plasmídeos foram realizadas usando a série Fermentas FastDigest® de endonucleases de restrição, de acordo com as instruções fornecidas. Todas as reações de digestão de restrição foram realizadas em um banho de água a 37°C durante 3 h. 1.2.3 Preparação de vetor de expressão linear[00239] To isolate the gene or polynucleotide inserts from the plasmids, restriction digests of plasmids were performed using the Fermentas FastDigest® series of restriction endonucleases, according to the instructions provided. All restriction digestion reactions were performed in a water bath at 37°C for 3 h. 1.2.3 Linear expression vector preparation
[00240] Os plasmídeos foram linearizados nas reações de digestão de restrição (100 μl) contendo DNA plasmídico (100 ng.μl-1), tampão Fermentas FastDigest® Green (1X) e endonucleases de restrição Fermentas FastDigest®, como descrito acima. Os vetores linearizados foram purificados pela eletroforese em gel de agarose e extração em gel sem primeiro inativar por calor as endonucleases de restrição. Os fosfatos 5’ dos vetores linearizados foram depois hidrolisados pela Antarctic fosfatase (New England Biolabs) de acordo com as instruções fornecidas. O vetor desfosforilado foi concentrado pela precipitação em etanol, que requereu a adição de acetato de sódio 3 M, pH 5,2, à amostra (volume adicionado: 1/10o do volume de amostra original) seguido pela adição de etanol absoluto (volume adicionado: 2X o novo volume de amostra). A mistura de precipitação foi incubada durante a noite a -20°C. O DNA precipitado foi depois centrifugado em um rotor miniSpin F-45-12-11 de Eppendorf a 13400 rpm durante 30 min. O sobrenadante foi descartado e a pelota de célula foi lavada com 70% (v/v) de etanol. A pelota de DNA foi depois centrifugada no mesmo rotor e na mesma velocidade como antes durante um adicional de 10 min. O sobrenadante foi removido e a pelota de DNA foi secada ao ar em uma capela durante 20 min antes de ser recolocada eem suspensão em água livre de nuclease (50 μl). A concentração do vetor linearizado foi determinada pela eletroforese em gel de agarose analítica. 1.2.4 Eletroforese em gel de agarose e extração em gel[00240] The plasmids were linearized in restriction digestion reactions (100 μl) containing plasmid DNA (100 ng.μl-1), Fermentas FastDigest® Green buffer (1X) and Fermentas FastDigest® restriction endonucleases, as described above. The linearized vectors were purified by agarose gel electrophoresis and gel extraction without first heat inactivating the restriction endonucleases. The 5' phosphates of the linearized vectors were then hydrolyzed by Antarctic phosphatase (New England Biolabs) according to the instructions provided. The dephosphorylated vector was concentrated by ethanol precipitation, which required the addition of 3 M sodium acetate, pH 5.2, to the sample (added volume: 1/10th of the original sample volume) followed by the addition of absolute ethanol (added volume: : 2X the new sample volume). The precipitation mixture was incubated overnight at -20°C. The precipitated DNA was then centrifuged in an Eppendorf miniSpin F-45-12-11 rotor at 13400 rpm for 30 min. The supernatant was discarded and the cell pellet was washed with 70% (v/v) ethanol. The DNA pellet was then centrifuged in the same rotor and at the same speed as before for an additional 10 min. The supernatant was removed and the DNA pellet was air-dried in a fume hood for 20 min before being resuspended in nuclease-free water (50 μl). The concentration of the linearized vector was determined by analytical agarose gel electrophoresis. 1.2.4 Agarose gel electrophoresis and gel extraction
[00241] Os fragmentos de DNA lineares da digestão de plasmídeo ou amplificação pela PCR foram purificados pela eletroforese em gel de agarose. As digestões ou produtos de PCR foram carregados em um gel de agarose consistindo de agarose (1% (p/v)), brometo de etídio (1,78 μM), Tris acetato (4 mM) e ácido etilenodiaminotetraacético (EDTA) (1 mM). Uma diferença de potencial de 7V por centímetro de comprimento de gel foi aplicada através do gel para resolver os polinucleotídeos. O DNA foi visualizado no gel com um transluminador, e uma fatia de gel contendo o polinucleotídeo de interesse foi excisado com um bisturi. O polinucleotídeo foi purificado da fatia de gel com o kit de extração em gel QIAquick®. A concentração do polinucleotídeo foi determinada pela eletroforese em gel de agarose analítica. 1.2.5 Ligação de insertos dentro de plasmídeos linearizados[00241] Linear DNA fragments from plasmid digestion or PCR amplification were purified by agarose gel electrophoresis. The digests or PCR products were loaded onto an agarose gel consisting of agarose (1% (w/v)), ethidium bromide (1.78 μM), Tris acetate (4 mM), and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) (1 mm). A potential difference of 7V per centimeter of gel length was applied across the gel to resolve the polynucleotides. DNA was visualized in the gel with a transluminator, and a slice of gel containing the polynucleotide of interest was excised with a scalpel. The polynucleotide was purified from the gel slice with the QIAquick® gel extraction kit. Polynucleotide concentration was determined by analytical agarose gel electrophoresis. 1.2.5 Ligation of inserts within linearized plasmids
[00242] Os insertos de gene foram ligados no plasmídeo linearizado em uma reação de ligação (20 μl). As reações de ligação consistiram de inserto de gene e vetor linear (50 ng) em uma razão molar de 3:1 para os insertos de gene menores do que 3 kb no comprimento, ou uma razão molar 1:1 para os insertos de gene maior do que 3 kb no comprimento, junto com T4 DNA ligase (1 unidade) e tampão Fermentas para a T4 DNA ligase (1X). As ligações foram realizadas na temperatura ambiente durante 20 min e a mistura de ligação (2,5 μl) foi usada como a fonte de plasmídeo para a transformação na JM107 da E. coli, que foi realizada usando o kit de transformação bacteriana Fermentas TransformAid, como antes. As células transformadas foram plaqueadas em placas de LB ágar pré-aquecidas suplementadas com carbenicilina e foram incubadas a 37°C durante 16 h. 1.2.6 Subclonagem de um polinucleotídeo em um vetor de expressão[00242] Gene inserts were ligated into the linearized plasmid in a ligation reaction (20 μl). Ligation reactions consisted of gene insert and linear vector (50 ng) in a 3:1 molar ratio for gene inserts less than 3 kb in length, or a 1:1 molar ratio for gene inserts greater than 3 kb in length, along with T4 DNA ligase (1 unit) and Fermentas T4 DNA ligase buffer (1X). Ligations were carried out at room temperature for 20 min and the ligation mixture (2.5 μl) was used as the source of plasmid for transformation into E. coli JM107, which was performed using the Fermentas TransformAid bacterial transformation kit as before. Transformed cells were plated on pre-warmed LB agar plates supplemented with carbenicillin and incubated at 37°C for 16 h. 1.2.6 Subcloning of a polynucleotide into an expression vector
[00243] Para subclonar um polinucleotídeo em um novo vetor, o vetor fonte foi primeiro amplificado transformando-o (1 ng) em JM107 da E. coli usando o kit de transformação bacteriana Fermentas TransformAid® e depois preparando uma cultura LB (5 ml) suplementada com carbenicilina para cada uma das 5 colônias únicas na placa de ágar. As culturas de LB+Carbenicilina 5 x 5 ml foram incubadas a 37°C com agitação a 250 rpm durante 16 h e os plasmídeos foram purificados da cultura usando o kit QIAGEN QIAprep® Spin miniprep como descrito no manual. Os polinucleotídeos de interesse foram digeridos de cada preparação de plasmídeo em reações de digestão de restrição (20 μl) usando 1 μl da endonuclease de restrição requerida para cada um dos sítios de clonagem 5’ e 3’ desejados. As digestões de restrição foram reunidos juntos e o polinucleotídeo a ser subclonado no novo vetor foi purificado do resto do vetor fonte pela eletroforese em gel de agarose e extração em gel. Uma reação de ligação foi estabelecida para ligar o inserto de polinucleotídeo em um vetor de expressão linearizado anteriormente preparado com extremidades coesiva complementar para o inserto. A reação de ligação (2,5 μl) foi usada como a fonte de plasmídeo para a transformação em JM107 de E. coli, como já descrito. O plasmídeo de expressão foi amplificado pela inoculação de uma cultura de LB+Carbenicilina (100 ml) com uma única colônia da placa de transformantes, incubando a cultura a 37°C com agitação a 200 rpm durante 16 h, e purificando o plasmídeo da cultura usando o kit QIAGEN Plasmid MidiPrep. 1.2.7 Transformação de E. coli BL21 (DE3) pLysS com vetor de expressão[00243] To subclone a polynucleotide into a new vector, the source vector was first amplified by transforming it (1 ng) into E. coli JM107 using the Fermentas TransformAid® bacterial transformation kit and then preparing an LB culture (5 ml) supplemented with carbenicillin to each of the 5 single colonies on the agar plate. 5 x 5 ml LB+Carbenicillin cultures were incubated at 37°C with shaking at 250 rpm for 16 h and plasmids were purified from the culture using the QIAGEN QIAprep® Spin miniprep kit as described in the manual. The polynucleotides of interest were digested from each plasmid preparation in restriction digestion reactions (20 μl) using 1 μl of the required restriction endonuclease for each of the desired 5' and 3' cloning sites. The restriction digests were pooled together and the polynucleotide to be subcloned into the new vector was purified from the rest of the source vector by agarose gel electrophoresis and gel extraction. A ligation reaction was set up to ligate the polynucleotide insert into a previously prepared linearized expression vector with cohesive ends complementary to the insert. The ligation reaction (2.5 μl) was used as the plasmid source for transformation into E. coli JM107, as previously described. The expression plasmid was amplified by inoculating a LB+Carbenicillin culture (100 ml) with a single colony from the transformant plate, incubating the culture at 37°C with shaking at 200 rpm for 16 h, and purifying the plasmid from the culture. using the QIAGEN Plasmid MidiPrep kit. 1.2.7 Transformation of E. coli BL21 (DE3) pLysS with expression vector
[00244] O vetor de expressão (1 ng) foi transformado no hospedeiro de expressão E. coli BL21 (DE3) pLysS. As células competentes foram adquiridas da Novagen, e plasmídeo circular gelado (1 ng) foi adicionado às células competentes geladas (20 μl). A mistura de transformação foi incubada em gelo durante 5 min antes de um choque térmico de 30 s a 42°C. Depois do choque térmico, as células foram incubadas em gelo durante um adicional de 2 min. Meio SOC (Novagen) (80 μl) foi adicionado às células transformadas e as células foram incubadas a 37°C com agitação a 250 rpm durante 60 min antes de plaquear em placas de LB ágar suplementadas com carbenicilina (50 μg.ml-1), cloranfenicol (34 μg.ml-1) e glicose (1%, p/v). As placas foram incubadas a 37°C durante 16 h. 1.2.8 Eletroforese em gel de agarose analítica[00244] The expression vector (1 ng) was transformed into the E. coli BL21 (DE3) pLysS expression host. Competent cells were purchased from Novagen, and ice-cold circular plasmid (1 ng) was added to ice-cold competent cells (20 μl). The transformation mixture was incubated on ice for 5 min before a 30 s heat shock at 42°C. After heat shock, cells were incubated on ice for an additional 2 min. SOC medium (Novagen) (80 μl) was added to the transformed cells and cells were incubated at 37°C with shaking at 250 rpm for 60 min before plating on LB agar plates supplemented with carbenicillin (50 μg.ml-1). , chloramphenicol (34 μg.ml-1) and glucose (1%, w/v). Plates were incubated at 37°C for 16 h. 1.2.8 Analytical agarose gel electrophoresis
[00245] A homogeneidade e concentração do DNA linear foi determinada pela eletroforese em gel de agarose analítica. Os géis de agarose consistiram de agarose (1% (p/v)), brometo de etídio (1,78 μM), Tris acetato (4 mM) e EDTA (1 mM). Um volume fixo (5 μl) de amostra de DNA foi carregado no gel ao lado de escada de DNA GeneRuler® 1 kb Plus (Thermo Scientific) (5 μl). Para estimar a concentração da amostra, a intensidade da faixa de amostra foi visualmente comparada com as intensidades de faixas de tamanho similar e massa conhecida na escada, como descrito no manual para a escada de DNA geneRuler® 1kb Plus DNA. 1.2.9 Eletroforese em gel de dodecil sulfato de sódio poliacrilamida[00245] The homogeneity and concentration of linear DNA was determined by analytical agarose gel electrophoresis. Agarose gels consisted of agarose (1% (w/v)), ethidium bromide (1.78 μM), Tris acetate (4 mM), and EDTA (1 mM). A fixed volume (5 μl) of DNA sample was loaded onto the gel alongside GeneRuler® 1 kb Plus DNA ladder (Thermo Scientific) (5 μl). To estimate sample concentration, the intensity of the sample band was visually compared to the intensities of bands of similar size and known mass on the ladder, as described in the manual for the geneRuler® 1kb Plus DNA ladder. 1.2.9 Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis
[00246] As amostras (1,5 ml) foram coletadas de cultura de célula e as células foram pelotizadas pela centrifugação a 5000g durante 10 min. As pelotas de célula foram recolocadas em suspensão em tampão de lise de célula, usando 100 μl para cada unidade de OD600 a cultura de célula foi a quando as amostras foram coletadas. O tampão de lise de célula conteve tampão de fosfato de potássio (100 mM, pH 7,5), detergente de lise de célula BugBuster (Merck-Millipore) (1X), Benzonase nuclease (Sigma Aldrich) (0,01%, v/v) e coquetel inibidor de protease (Roche). As células recolocadas em suspensão foram incubadas durante 20 min com agitação a 250 rpm e centrifugadas a 18.000g durante 20 min a 4°C. A fração insolúvel foi recolocada em suspensão em tampão de fosfato de potássio (100 mM, pH 7,5) usando o mesmo volume como foi usado para recolocar a pelota de célula em suspensão. As frações solúveis e insolúveis foram misturadas em uma razão 1:1 com 2X tampão de amostra de Laemmli (Bio-Rad), contendo β- mercaptoetanol (5%, v/v). As amostras foram fervidas a 100°C durante 5 min e carregadas em um gel pré-moldado Bio-Rad AnyKD TGX. A eletroforese foi realizada a 200V em tampão de condução Tris/Glicina/DS (Bio-Rad). Os géis foram lavados embebendo-os em água duplamente destilada na temperatura ambiente com agitação suave (50 rpm) durante 5 min. A água foi removida e o procedimento de lavagem foi repetido mais quatro vezes. Os géis foram depois tingidos embebendo-se durante a noite (16 h) em Reagente de Tingimento de Gel EZBlue® (Sigma-Aldrich) na temperatura ambiente com agitação suave durante 16 h. 1.3 Exemplo 1 - Produção do ácido metacrílico a partir da metacrilil-CoA:[00246] Samples (1.5 ml) were collected from cell culture and cells were pelleted by centrifugation at 5000g for 10 min. The cell pellets were resuspended in cell lysis buffer, using 100 μl for each OD600 unit the cell culture was in when the samples were collected. Cell lysis buffer contained potassium phosphate buffer (100 mM, pH 7.5), BugBuster cell lysis detergent (Merck-Millipore) (1X), Benzonase nuclease (Sigma Aldrich) (0.01%, v /v) and protease inhibitor cocktail (Roche). The resuspended cells were incubated for 20 min with shaking at 250 rpm and centrifuged at 18,000g for 20 min at 4°C. The insoluble fraction was resuspended in potassium phosphate buffer (100 mM, pH 7.5) using the same volume as was used to resuspend the cell pellet. The soluble and insoluble fractions were mixed in a 1:1 ratio with 2X Laemmli sample buffer (Bio-Rad), containing β-mercaptoethanol (5%, v/v). Samples were boiled at 100°C for 5 min and loaded onto a precast Bio-Rad AnyKD TGX gel. Electrophoresis was performed at 200V in Tris/Glycine/DS conduction buffer (Bio-Rad). The gels were washed by soaking them in double distilled water at room temperature with gentle agitation (50 rpm) for 5 min. The water was removed and the washing procedure was repeated four more times. The gels were then dyed by soaking overnight (16 h) in EZBlue® Gel Dyeing Reagent (Sigma-Aldrich) at room temperature with gentle agitation for 16 h. 1.3 Example 1 - Production of methacrylic acid from methacrylyl-CoA:
[00247] A enzima 4-hidroxibenzoil-CoA tioesterase (4HBT) de Arthrobacter sp. cepa SU (Número de acesso do Genbank AAC80224.1, Número de acesso da Uniprot Q04416, número EC 3.1.2.23) foi identificada como uma tioesterase candidata para a hidrólise de metacrilil-CoA depois de uma pesquisa em base de dados e literatura quanto às tioesterases com atividade conhecida nos substratos que são estruturalmente relacionados com a metacrilil-CoA.[00247] The enzyme 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase (4HBT) from Arthrobacter sp. strain SU (Genbank accession number AAC80224.1, Uniprot accession number Q04416, EC number 3.1.2.23) was identified as a candidate thioesterase for the hydrolysis of methacrylyl-CoA after a database and literature search for thioesterases with known activity on substrates that are structurally related to methacrylyl-CoA.
[00248] Um gene codificando a sequência de aminoácido para 4HBT foi otimizado no códon para a expressão na E. coli e sintetizada pela Biomatik Corporation com um sítio de restrição NdeI integrado na extremidade 5’ e um sítio de restrição NotI anexado à extremidade 3’.[00248] A gene encoding the amino acid sequence for 4HBT was codon optimized for expression in E. coli and synthesized by Biomatik Corporation with an NdeI restriction site integrated at the 5' end and a NotI restriction site attached to the 3' end .
[00249] O polinucleotídeo sintetizado (SEQ. ID 1) foi liberado no vetor de clonagem pBMH::4HBT e o inserto de gene 4HBT foi subclonado em um vetor de expressão ET20b(+) previamente linearizado, nos sítios de restrição NdeI e NotI, para formar pET20b(+)::4HBT. O plasmídeo pET20b(+)::4HBT recém construído foi depois transformado na E. coli BL21 (DE3) pLysS para formar E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT.[00249] The synthesized polynucleotide (SEQ. ID 1) was released into the pBMH::4HBT cloning vector and the 4HBT gene insert was subcloned into a previously linearized ET20b(+) expression vector, at the NdeI and NotI restriction sites, to form pET20b(+)::4HBT. The newly constructed plasmid pET20b(+)::4HBT was then transformed into E. coli BL21 (DE3) pLysS to form E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT.
[00250] Para expressar a enzima 4-hidroxibenzoil-CoA tioesterase, uma cultura iniciadora (20 ml) de meio LB suplementado com glicose, carbencilina e cloranfenicol foi primeiro inoculada com uma única colônia da E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT a partir de uma placa de LB ágar suplementada com glicose, cloranfenicol e carbenicilina. A cultura iniciadora foi incubada a 37°C com agitação a 200 rpm até que a cultura atingisse uma OD600 de 1,0. As células foram depois colhidas pela centrifugação a 5000g por 15 min a 4°C e usadas para inocular uma cultura intermediária (100 ml) de meio LB, também suplementado com glicose, carbenicilina e cloranfenicol. A cultura intermediária também foi incubada a 37°C com agitação a 200 rpm até uma OD600 de 1,0. As células na cultura intermediária foram depois colhidas pela centrifugação a 5000g por 15 min a 4°C antes de ser recolocada em suspensão em meio LB fresco (1L), mais uma vez suplementado com glicose, carbenicilina e cloranfenicol, em um frasco de agitação de 2,5 L com defletor. Esta cultura foi incubada a 37°C com agitação a 200 rpm até uma OD600 de 1,0 e a expressão de 4HBT foi depois induzida pela adição de isopropil-β-D-tiogalactopiranosideo (IPTG) até uma concentração final de 0,4 mM. A cultura foi incubada por um adicional de 5,5 h sob as mesmas condições. A cultura foi dividida uniformemente em três tubos de centrífuga e as células depois colhidas pela centrifugação a 5000g por 20 min a 4°C. Uma amostra da cultura coletada antes que as células fossem colhidas foi analisada pela SDS-PAGE que mostrou que a proteína foi altamente solúvel e bem expressa. Os grânulos de célula em cada tubo de centrífuga foram lavados três vezes em tampão de ensaio (50 ml), que compreendeu o ácido 2-([4-(2-hidroxietil)piperazin-1-il])etanossulfônico (HEPES) (50 mM), que foi ajustado até o pH 7,5 com hidróxido de potássio. Os grânulos de célula foram congelados a -80°C até lisados. Este processo foi repetido para a E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+), uma cepa de controle negativo de vetor pET20b(+) vazio.[00250] To express the enzyme 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase, a starter culture (20 ml) of LB medium supplemented with glucose, carbencillin and chloramphenicol was first inoculated with a single colony of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+ )::4HBT from an LB agar plate supplemented with glucose, chloramphenicol and carbenicillin. The starter culture was incubated at 37°C with shaking at 200 rpm until the culture reached an OD600 of 1.0. The cells were then harvested by centrifugation at 5000g for 15 min at 4°C and used to inoculate an intermediate culture (100 ml) of LB medium, also supplemented with glucose, carbenicillin and chloramphenicol. The intermediate culture was also incubated at 37°C with shaking at 200 rpm until an OD600 of 1.0. Cells in the intermediate culture were then harvested by centrifugation at 5000g for 15 min at 4°C before being resuspended in fresh LB medium (1L), once again supplemented with glucose, carbenicillin and chloramphenicol, in a shake flask. 2.5 L with deflector. This culture was incubated at 37°C with shaking at 200 rpm to an OD600 of 1.0 and 4HBT expression was then induced by the addition of isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) to a final concentration of 0.4 mM. . The culture was incubated for an additional 5.5 h under the same conditions. The culture was divided evenly into three centrifuge tubes and the cells were then harvested by centrifugation at 5000g for 20 min at 4°C. A sample of the culture collected before the cells were harvested was analyzed by SDS-PAGE which showed that the protein was highly soluble and well expressed. The cell pellets in each centrifuge tube were washed three times in assay buffer (50 ml), which comprised 2-([4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl])ethanesulfonic acid (HEPES) (50 mM), which was adjusted to pH 7.5 with potassium hydroxide. Cell pellets were frozen at −80°C until lysed. This process was repeated for E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+), an empty pET20b(+) vector negative control strain.
[00251] Para preparar um extrato livre de célula da enzima 4HBT, um dos grânulos de célula da E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT que foi anteriormente preparado foi recolocado em suspensão em tampão de ensaio HEPES (50 mM, pH 7,5) e lisado em um rompedor de célula Constant Systems One Shot. O lisado de célula foi centrifugado a 18.000g por 15 min a 4°C e o sobrenadante deste foi centrifugado a 57.750g por um adicional de 60 min a 4°C. Este sobrenadante foi lavado usando um concentrador centrífugo VivaSpin Viva6 10.000 Molecular Weight Cut-Off, centrifugando a 10.000g a 18°C até uma redução de volume de seis vezes, seguida por uma rediluição de seis vezes no tampão de ensaio HEPES e uma redução de volume de seis vezes adicional no concentrador centrífugo. A concentração de proteína total do extrato livre de células das culturas de superexpressão de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT foi realizada usando o kit de ensaio BioRad DC, usando albumina sérica bovina como o padrão de proteína. O mesmo procedimento foi seguido de modo a preparar o extrato livre de células a partir de uma pelota de célula da E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+), a cepa de controle negativo.[00251] To prepare a cell-free extract of the 4HBT enzyme, one of the E. coli BL21(DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT cell pellets that was prepared previously was resuspended in HEPES assay buffer (50 mM, pH 7.5) and lysed in a Constant Systems One Shot cell disruptor. The cell lysate was centrifuged at 18,000g for 15 min at 4°C, and the supernatant from this was centrifuged at 57,750g for an additional 60 min at 4°C. This supernatant was washed using a VivaSpin Viva6 10,000 Molecular Weight Cut-Off centrifugal concentrator, centrifuged at 10,000g at 18°C until a six-fold volume reduction, followed by a six-fold redilution in HEPES assay buffer and an additional six-fold volume reduction in the centrifugal concentrator. Total protein concentration of cell-free extract from E. coli BL21(DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT overexpression cultures was performed using the BioRad DC assay kit, using bovine serum albumin as the protein standard. The same procedure was followed to prepare cell-free extract from a cell pellet of E. coli BL21(DE3) pLysS pET20b(+), the negative control strain.
[00252] De modo a ensaiar a enzima 4HBT quanto à atividade na metacrilil-CoA, a metacrilil-CoA foi primeiro preparada. A síntese de metacrilil-CoA foi realizada pela reação da coenzima A com anidrido metacrílico. A reação consistiu da coenzima A (20 mM) e anidrido metacrílico (40 mM) em tampão de fosfato de sódio (100 mM, pH 8,5). A reação foi incubada em gelo e turbilhonada a cada 2 min durante 30 min e a mistura de reação final foi acidificada até o pH 3,5 com ácido clorídrico. O subproduto ácido metacrílico e anidrido metacrílico não reagido foram removidos pela extração com 4 x 10 ml de éter dietílico saturado com água. Metacrilil-CoA foi purificado pela cromatografia líquida de alto desempenho de fase reversa (RP-HPLC) em uma coluna na escala analítica (Agilent coluna Zorbax Eclipse XDB C18, 4,6 mm x 150 mm). A amostra (75 μl) foi injetada na coluna C18, e eluída em 40 min por um gradiente linear de acetonitrila (1,8% a 13,5%) em ácido trifluoroacético (TFA) a 0,1%, em uma taxa de fluxo de 1 ml.min-1. O pico principal foi o pico contendo a metacrilil-CoA, e as frações contendo metacrilil-CoA foram coletadas e reunidas. A acetonitrila foi removida pela evaporação rotativa (21°C, 3kPa), deixando para trás uma solução aquosa de metacrilil-CoA e ácido trifluoroacético. Esta solução de metacrilil-CoA e ácido trifluoroacético foi levado ao pH 7 pelo hidróxido de sódio e instantaneamente congeladas com nitrogênio líquido antes da liofilização. O TFA foi removido redissolvendo-se a amostra secada por congelamento em água livre de nuclease (10 ml), e repetindo o ciclo de secagem por congelamento-redissolução duas vezes mais, uma vez em 5 ml, e finalmente em 1 ml de água livre de nuclease. A concentração de metacrilil- CoA foi determinada pela absorbância a 260 nm com um coeficiente de extinção molar de 16800 M-1.cm-1.[00252] In order to test the 4HBT enzyme for activity on methacrylyl-CoA, methacrylyl-CoA was first prepared. The synthesis of methacrylyl-CoA was carried out by reacting coenzyme A with methacrylic anhydride. The reaction consisted of coenzyme A (20 mM) and methacrylic anhydride (40 mM) in sodium phosphate buffer (100 mM, pH 8.5). The reaction was incubated on ice and vortexed every 2 min for 30 min, and the final reaction mixture was acidified to pH 3.5 with hydrochloric acid. The by-product methacrylic acid and unreacted methacrylic anhydride were removed by extraction with 4 x 10 ml of diethyl ether saturated with water. Methacrylyl-CoA was purified by reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC) on an analytical scale column (Agilent Zorbax Eclipse XDB C18 column, 4.6 mm x 150 mm). The sample (75 μl) was injected into the C18 column, and eluted in 40 min by a linear gradient of acetonitrile (1.8% to 13.5%) in 0.1% trifluoroacetic acid (TFA), at a rate of flow of 1 ml.min-1. The main peak was the peak containing methacrylyl-CoA, and the fractions containing methacrylyl-CoA were collected and pooled. Acetonitrile was removed by rotary evaporation (21°C, 3kPa), leaving behind an aqueous solution of methacrylyl-CoA and trifluoroacetic acid. This solution of methacrylyl-CoA and trifluoroacetic acid was brought to pH 7 by sodium hydroxide and flash frozen with liquid nitrogen before freeze-drying. TFA was removed by redissolving the freeze-dried sample in nuclease-free water (10 ml), and repeating the freeze-drying-redissolution cycle twice more, once in 5 ml, and finally in 1 ml of free water. of nuclease. The concentration of methacrylyl-CoA was determined by absorbance at 260 nm with a molar extinction coefficient of 16800 M-1.cm-1.
[00253] Os ensaios enzimáticos brutos de 4HBT foram realizados em cubetas (1 ml) contendo extrato de proteína livre de célula (1 mg.ml-1), metacrilil-CoA (aproximadamente 100 μM), ácido 5’5-ditiobis-(2- nitrobenzóico) (DTNB) (500 μM). As reações foram iniciadas pela adição de substrato e foram monitorados a 412 nm. Os ensaios enzimáticos foram repetidos para extrato livre de células de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+). Os ensaios enzimáticos para extrato livre de células tanto da cepa que superexpressa 4HBT quanto da cepa de controle de vetor vazio foram repetidos para isobutiril-CoA também como um substrato.[00253] Crude 4HBT enzymatic assays were performed in cuvettes (1 ml) containing cell-free protein extract (1 mg.ml-1), methacrylyl-CoA (approximately 100 μM), 5'5-dithiobis-acid ( 2- nitrobenzoic acid) (DTNB) (500 μM). Reactions were initiated by the addition of substrate and were monitored at 412 nm. Enzymatic assays were repeated for cell-free extract of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+). Enzymatic assays for cell-free extract from both the 4HBT-overexpressing strain and the empty vector control strain were repeated for isobutyryl-CoA also as a substrate.
[00254] Os ensaios de enzima bruta de 4HBT demonstraram que 4HBT catalisou a hidrólise de metacrilil-CoA, e exibiu uma seletividade para metacrilil-CoA em relação à isobutiril-CoA como um substrato.[00254] Crude enzyme assays of 4HBT demonstrated that 4HBT catalyzed the hydrolysis of methacrylyl-CoA, and exhibited a selectivity for methacrylyl-CoA over isobutyryl-CoA as a substrate.
[00255] De modo a melhor caracterizar 4-hidroxibenzoil-CoA tioesterase, a enzima foi rotulada com His de modo que a mesma seria ensaiada como uma enzima pura como oposto a como uma parte de um extrato livre de célula. Ao rótulo His a enzima, uma reação em cadeia da polimerase foi estabelecida. Iniciadores avançados e reversos para rotular com His 4HBT, HHT.F (SEQ. ID 2) e HHT.R (SEQ. ID 3), foram designados para substituir o códon de parada (5’-TAA-3’) do gene que codifica 4HBT com uma sequência (5’-GGA-3’) e para introduzir um sítio de restrição 3’ XhoI imediatamente depois. Assim, na clonagem o produto de PCR volta para pET20b(+) entre os sítios de restrição NdeI e XhoI, uma matriz de leitura aberta codificando 4HBT com uma sequência espaçadora de glicina-leucina- glutamato e um rótulo hexahistidina (His) de terminal carbóxi foi criada.[00255] In order to better characterize 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase, the enzyme was labeled with His so that it would be assayed as a pure enzyme as opposed to as a part of a cell-free extract. By His tagging the enzyme, a polymerase chain reaction was established. Forward and reverse primers for labeling with His 4HBT, HHT.F (SEQ. ID 2) and HHT.R (SEQ. ID 3), were designed to replace the stop codon (5'-TAA-3') of the gene that encodes 4HBT with a sequence (5'-GGA-3') and to introduce a 3' XhoI restriction site immediately afterwards. Thus, upon cloning, the PCR product returns to pET20b(+) between the NdeI and XhoI restriction sites, an open reading frame encoding 4HBT with a glycine-leucine-glutamate spacer sequence and a carboxy-terminal hexahistidine (His) tag. was raised.
[00256] As misturas da reação em cadeia da polimerase contiveram o plasmídeo pET20b(+)::4HBT como DNA padrão (50 pg.μl-1), KOD DNA polimerase (1 unidade), iniciador HHT.F (0,4 μM), iniciador HHT.R (0,4 μM), desoxiadenosinatrifosfato (dATP) (0,2 mM), desoxitimidina trifosfato (dTTP) (0,2 mM), desoxicitidinatrifosfato (dCTP) (0,2 mM), desoxiguanosinatrifosfato (dGTP) (0,2 mM), MgCl2 (1 mM) e tampão Novagen #1 para a KOD DNA polimerase (1 X). As misturas de PCR foram carregadas em um termociclador programado para começar a 94°C durante 3 min, depois ciclar através de 30 iterações de 30 s fundindo a 94°C, 30 s recozendo a 55°C, 80 s de alongamento a 72°C, antes de terminar com 5 min a 72°C.[00256] The polymerase chain reaction mixtures contained the plasmid pET20b(+)::4HBT as standard DNA (50 pg.μl-1), KOD DNA polymerase (1 unit), HHT.F primer (0.4 μM ), primer HHT.R (0.4 μM), deoxyadenosinetriphosphate (dATP) (0.2 mM), deoxythymidine triphosphate (dTTP) (0.2 mM), deoxycytidinetriphosphate (dCTP) (0.2 mM), deoxyguanosinetriphosphate (dGTP ) (0.2 mM), MgCl2 (1 mM) and Novagen #1 buffer for KOD DNA polymerase (1X). PCR mixtures were loaded into a thermocycler programmed to start at 94°C for 3 min, then cycle through 30 iterations of 30 s melting at 94°C, 30 s annealing at 55°C, 80 s stretching at 72° C, before finishing with 5 min at 72°C.
[00257] O produto de PCR (SEQ. ID 4) foi purificado pela eletroforese em gel de agarose seguido pela extração em gel, e foi ligado em extremidade abrupta no vetor de clonagem pJET1.2 para formar pJET1.2::CtHis-4HBT. O inserto foi depois subclonado a partir de pJET1.2::CtHis-4HBT em pET20b(+)entre os sítios de restrição NdeI e XhoI para formar pET20b(+)::CtHis-4HBT. O hospedeiro de expressão E. coli BL21 (DE3) pLysS foi depois transformado com pET20b(+)::CtHis-4HBT para formar o hospedeiro de expressão 4HBT rotulado com hexahistidina no terminal C, E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::CtHis-4HBT.[00257] The PCR product (SEQ. ID 4) was purified by agarose gel electrophoresis followed by gel extraction, and was blunt-end ligated into the pJET1.2 cloning vector to form pJET1.2::CtHis-4HBT . The insert was then subcloned from pJET1.2::CtHis-4HBT into pET20b(+) between the NdeI and XhoI restriction sites to form pET20b(+)::CtHis-4HBT. The E. coli BL21 (DE3) pLysS expression host was then transformed with pET20b(+)::CtHis-4HBT to form the C-terminal hexahistidine-labeled 4HBT expression host, E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+ )::CtHis-4HBT.
[00258] A enzima 4HBT rotulada com His no terminal carbóxi pura foi depois preparada cultivando-se primeiro culturas de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::CtHis-4HBT e induzindo a expressão exatamente na mesma maneira como foi realizada para E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT. Uma amostra da cultura tirada 5,5 h depois da expressão mostrou que a enzima 4HBT rotulada com His no terminal carbóxi foi também muito solúvel e foi expressa em altos níveis. As células foram colhidas dividindo-se a cultura de célula em três tubos de centrífuga e centrifugando a 5000g por 20 min a 4°C. Entretanto os grânulos de célula não foram lavados, e foram ao invés diretamente armazenados a -80°C. Um extrato livre de célula de 4HBT rotulada com hexahistidina no terminal carbóxi foi preparada recolocando-se em suspensão um dos grânulos de célula de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::CtHis-4HBT em tampão de ligação (6 ml) para uma coluna FPLC de Níquel-sefarose. O tampão de ligação consistiu de NaH2PO4 (10 mM), Na2HPO4 (10 mM), NaCl (500 mM), imidazol (30 mM) e foi ajustado ao pH 7,4 com HCl. Benzonase® nuclease (0,6 μl) foi adicionada às células recolocadas em suspensão antes que elas fossem lisadas no rompedor de célula Constant Systems One Shot. O lisado de célula foi depois clarificado pela centrifugação a 18.000g por 15 min a 4°C, seguida pela centrifugação do sobrenadante a 57.750g durante 60 min a 4°C. Este sobrenadante foi depois carregado em uma coluna GE Healthcare HisTrap® FF Crude (1 ml) que foi equilibrada com tampão de ligação. As proteínas não ligadas foram lavadas da coluna com cinco volumes de coluna de tampão de ligação, e rotuladas com proteína His foram eluídas com um gradiente de concentração linear de imidazol, de 30 mM a 500 mM em 20 volumes de coluna. A elução de proteína foi monitorada a 280 nm e as frações foram checadas quanto à presença e pureza da 4HBT rotulada com His de terminal carbóxi pela SDS-PAGE. As frações contendo a proteína CtHis- 4HBT pura foram reunidas e uma troca de tampão para substituir o tampão de elução com tampão de ensaio de fosfato de potássio (100 mM, pH 7,5) foi realizado em um concentrador centrífugo VivaSpin Viva6 10.000 Molecular Weight Cut-Off. Para realizar a troca de tampão, as frações reunidas foram centrifugadas através da membrana de ultrafiltração do concentrador centrífugo a 10.000g a 18°C até que o volume das frações fosse reduzido para 1 ml. A fração de proteína remanescente foi diluída seis vezes no tampão de ensaio de fosfato de potássio e as amostras concentradas por centrifugação adicional através da membrana de ultrafiltração sob as mesmas condições até uma redução de volume de seis vezes fosse obtida. A última diluição no tampão de ensaio de fosfato de potássio e a reconcentração foi realizada uma vez mais e a concentração de proteína CtHIS-4HBT foi determinada pela absorbância UV280 em um espectrofotômetro NanoDrop ND1000, usando um coeficiente de extinção molar de 20970 M-1.cm-1 e um peso molecular de 17516,5 mg.mmol-1 para a enzima 4HBT rotulada com His no terminal carbóxi. Os valores para o coeficiente de extinção molar e o peso molecular foram determinados usando a ferramenta Expasy ProtParam, usando a tradução de aminoácido da sequência de gene codificando a enzima 4HBT rotulada com his no terminal carbóxi (SEQ. ID 5) no plasmídeo pET20b(+)::CtHis-4HBT.[00258] The pure carboxy-terminal His-labeled 4HBT enzyme was then prepared by first growing cultures of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::CtHis-4HBT and inducing expression in exactly the same way as was performed for E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT. A culture sample taken 5.5 h after expression showed that the carboxy-terminal His-labeled 4HBT enzyme was also very soluble and was expressed at high levels. Cells were harvested by dividing the cell culture into three centrifuge tubes and centrifuging at 5000g for 20 min at 4°C. However the cell pellets were not washed, and were instead directly stored at -80°C. A cell-free extract of 4HBT labeled with carboxy-terminal hexahistidine was prepared by resuspending one of the E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::CtHis-4HBT cell pellets in binding buffer (6 ml ) to a Nickel-sepharose FPLC column. The binding buffer consisted of NaH2PO4 (10 mM), Na2HPO4 (10 mM), NaCl (500 mM), imidazole (30 mM) and was adjusted to pH 7.4 with HCl. Benzonase® nuclease (0.6 μl) was added to the resuspended cells before they were lysed in the Constant Systems One Shot cell disruptor. The cell lysate was then clarified by centrifugation at 18,000g for 15 min at 4°C, followed by centrifugation of the supernatant at 57,750g for 60 min at 4°C. This supernatant was then loaded onto a GE Healthcare HisTrap® FF Crude column (1 ml) that was equilibrated with binding buffer. Unbound proteins were washed from the column with five column volumes of binding buffer, and His-labeled proteins were eluted with a linear imidazole concentration gradient from 30 mM to 500 mM in 20 column volumes. Protein elution was monitored at 280 nm and fractions were checked for the presence and purity of carboxy-terminal His-labeled 4HBT by SDS-PAGE. Fractions containing pure CtHis-4HBT protein were pooled and a buffer exchange to replace the elution buffer with potassium phosphate assay buffer (100 mM, pH 7.5) was performed in a VivaSpin Viva6 10,000 Molecular Weight centrifugal concentrator. Cut Off. To perform the buffer exchange, the pooled fractions were centrifuged through the ultrafiltration membrane of the centrifugal concentrator at 10,000g at 18°C until the volume of the fractions was reduced to 1 ml. The remaining protein fraction was diluted sixfold in potassium phosphate assay buffer and the samples concentrated by further centrifugation through the ultrafiltration membrane under the same conditions until a sixfold volume reduction was obtained. The final dilution in potassium phosphate assay buffer and reconcentration was performed once more and the CtHIS-4HBT protein concentration was determined by UV280 absorbance on a NanoDrop ND1000 spectrophotometer, using a molar extinction coefficient of 20970 M-1. cm-1 and a molecular weight of 17516.5 mg.mmol-1 for the 4HBT enzyme labeled with His at the carboxy terminus. Values for molar extinction coefficient and molecular weight were determined using the Expasy ProtParam tool, using the amino acid translation of the gene sequence encoding the 4HBT enzyme labeled with his at the carboxy terminus (SEQ. ID 5) in plasmid pET20b(+ )::CtHis-4HBT.
[00259] A caracterização cinética da enzima 4HBT rotulada com hexahistidina no terminal carbóxi purificada foi realizada para a metacrilil- CoA que foi previamente preparada, e para a isobutiril-CoA (Adquirida da Sigma Aldrich como sal de lítio da isobutiril-CoA).[00259] The kinetic characterization of the purified carboxy-terminal hexahistidine-labeled 4HBT enzyme was carried out for methacrylyl-CoA that was previously prepared, and for isobutyryl-CoA (purchased from Sigma Aldrich as lithium salt of isobutyryl-CoA).
[00260] As reações de hidrólise da Metacrilil-CoA (200 μl) foram realizadas em placas Nunc de 96 poços usando a proteína CtHis-4HBT purificada (0,075 mg.ml-1) e DTNB (0,5 mM) para monitorar a reação. As taxas iniciais foram determinadas para as concentrações de partida de metacrilil-CoA de 0,375 mM, 0,3 mM, 0,225 mM, 0,15 mM e 0,075 mM. As reações foram iniciadas pela adição de enzima.[00260] Methacrylyl-CoA hydrolysis reactions (200 μl) were performed in Nunc 96-well plates using purified CtHis-4HBT protein (0.075 mg.ml-1) and DTNB (0.5 mM) to monitor the reaction . Initial rates were determined for methacrylyl-CoA starting concentrations of 0.375 mM, 0.3 mM, 0.225 mM, 0.15 mM, and 0.075 mM. The reactions were initiated by the addition of enzyme.
[00261] As reações de hidrólise da Isobutiril-CoA (200 μl) foram também realizadas em placas Nunc de 96 poços, usando proteína CtHIS- 4HBT purificada (1 mg.ml-1) e DTNB (0,5 mM) para monitorar a reação. As taxas iniciais foram determinadas para as concentrações de partida da isobutiril-CoA de 0,5 mM, 0,4 mM, 0,3 mM, 0,2 mM e 0,1 mM. As reações foram mais uma vez iniciadas pela adição de enzima.[00261] Isobutyryl-CoA hydrolysis reactions (200 μl) were also carried out in Nunc 96-well plates, using purified CtHIS-4HBT protein (1 mg.ml-1) and DTNB (0.5 mM) to monitor the reaction. Initial rates were determined for starting isobutyryl-CoA concentrations of 0.5 mM, 0.4 mM, 0.3 mM, 0.2 mM, and 0.1 mM. Reactions were once again initiated by the addition of enzyme.
[00262] Gráficos de Lineweaver-Burke foram plotados para a caracterização cinética tanto de metacrilil-CoA (Fig. 1) quanto de isobutiril- CoA (Fig. 2). As constantes cinéticas para 4HBT rotulada com hexahistidina no terminal carbóxi para metacrilil-CoA tiveram um KM de 1,6 mM e um Vmax de 470 nmols.mg-1.min-1, ao passo que para a isobutiril-CoA, tiveram um Km de 3 mM e um Vmax de 16,7 nmols.mg-1.min-1.[00262] Lineweaver-Burke plots were plotted for the kinetic characterization of both methacrylyl-CoA (Fig. 1) and isobutyryl-CoA (Fig. 2). The kinetic constants for 4HBT labeled with hexahistidine at the carboxy terminus for methacrylyl-CoA had a KM of 1.6 mM and a Vmax of 470 nmols.mg-1.min-1, whereas for isobutyryl-CoA, they had a Km of 3 mM and a Vmax of 16.7 nmols.mg-1.min-1.
[00263] Assim, foi demonstrado que 4HBT catalisa a hidrólise de metacrilil CoA e pode ser usada para produzir ácido metacrílico. Visto que 4HBT hidrolisa metacrilil-CoA com valores KM mais baixos e valores Vmax mais altos do que para isobutiril-CoA, a hidrólise de metacrilil-CoA pela 4HBT é de modo vantajoso altamente seletiva. 1.4 Exemplo 2 - Formação de metacrilil-CoA e ácido metacrílico a partir da isobutiril-CoA[00263] Thus, it was demonstrated that 4HBT catalyzes the hydrolysis of methacrylyl CoA and can be used to produce methacrylic acid. Since 4HBT hydrolyzes methacrylyl-CoA with lower KM values and higher Vmax values than for isobutyryl-CoA, the hydrolysis of methacrylyl-CoA by 4HBT is advantageously highly selective. 1.4 Example 2 - Formation of methacrylyl-CoA and methacrylic acid from isobutyryl-CoA
[00264] A enzima acil-CoA oxidase de cadeia curta (ACX4) de Arabidopsis thaliana (Número de acesso do Genbank AB017643,1, Número de acesso da Uniprot Q96329, número EC 1.3.3.6) foi identificada através de uma pesquisa em literatura como uma enzima acil-CoA oxidase com atividade detectável na isobutiril-CoA como um substrato quando expresso em linhagens de célula de inseto.[00264] The enzyme short-chain acyl-CoA oxidase (ACX4) from Arabidopsis thaliana (Genbank accession number AB017643.1, Uniprot accession number Q96329, EC number 1.3.3.6) was identified through a literature search as an acyl-CoA oxidase enzyme with detectable activity on isobutyryl-CoA as a substrate when expressed in insect cell lines.
[00265] Para determinar se esta oxidase seria funcionalmente expressa na Escherichia coli com níveis úteis de atividade na isobutiril-CoA como um substrato para a sua integração em um caminho metabólico, um gene codificando a sequência de aminoácido para ACX4 foi otimizado no códon para a expressão na E. coli pela Life Technologies com um sítio de restrição NdeI integrado na extremidade 5’ e um sítio de restrição XhoI na extremidade 3’.[00265] To determine whether this oxidase would be functionally expressed in Escherichia coli with useful levels of activity on isobutyryl-CoA as a substrate for its integration into a metabolic pathway, a gene encoding the amino acid sequence for ACX4 was codon-optimized for expression in E. coli by Life Technologies with an NdeI restriction site integrated at the 5' end and an XhoI restriction site at the 3' end.
[00266] O polinucleotídeo sintetizado (SEQ. ID 6) foi liberado no plasmídeo pMA-RQ::ACX4 e o inserto de gene foi subclonado em um vetor pET20b(+)previamente linearizado, nos sítios de restrição NdeI e XhoI, para formar pET20b(+)::ACX4. O pET20b(+)::ACX4 recém construído foi depois transformado na E. coli BL21 (DE3) pLysS para formar a E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::ACX4.[00266] The synthesized polynucleotide (SEQ. ID 6) was released into the plasmid pMA-RQ::ACX4 and the gene insert was subcloned into a previously linearized pET20b(+) vector, at the NdeI and XhoI restriction sites, to form pET20b(+)::ACX4. The newly constructed pET20b(+)::ACX4 was then transformed into E. coli BL21(DE3) pLysS to form E. coli BL21(DE3) pLysS pET20b(+)::ACX4.
[00267] De modo a testar a expressão de ACX4, uma cultura iniciadora MSX suplementada com carbenicilina e cloranfenicol foi inoculada com uma única colônia de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::ACX4 a partir de uma placa de LB ágar que foi suplementada com glicose, cloranfenicol e carbenicilina. A cultura iniciadora (20 ml) foi incubada a 37°C com agitação a 200 rpm por 16 h. As células foram colhidas da cultura iniciadora pela centrifugação a 5000g por 15 min a 4°C e depois recolocadas em suspensão em uma cultura intermediária de meio MSX fresco (100 ml) que também foi suplementada com cloranfenicol e carbenicilina. A cultura intermediária foi incubada a 37°C com agitação a 200 rpm até uma OD600 de 1,0. As células foram depois colhidas da cultura intermediária pela centrifugação a 5000g por 15 min a 4°C e recolocada em suspensão em uma cultura em MSX fresco (1L) suplementada com cloranfenicol, carbenicilina e também com riboflavina, em um frasco de agitação de 2,5 L com defletor. A cultura foi incubada a 37°C com agitação a 200 rpm até uma OD600 de 0,7 e a expressão foi depois induzida pela adição de IPTG até uma concentração final de 0,4 mM. A cultura foi incubada por um adicional de 7 h sob as mesmas condições antes que as células fossem divididas em três tubos de centrífuga e colhidas pela centrifugação a 5000g por 20 min a 4°C. Uma amostra da cultura foi tirada antes que as células fossem colhidas e foi analisada pela SDS-PAGE, que mostrou que a proteína ACX4 estava bem expressa e que aproximadamente um terço da proteína ACX4 se situava na fração solúvel e dois terços na fração insolúvel. As pelotas de célula foram lavadas três vezes em tampão de HEPES (50 mM) que foi ajustada até o pH 7,5 com KOH. As pelotas de célula foram congeladas a -80°C até lisadas. O processo foi repetido para a cepa de controle negativo E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+).[00267] In order to test the expression of ACX4, an MSX starter culture supplemented with carbenicillin and chloramphenicol was inoculated with a single colony of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::ACX4 from an LB plate agar that was supplemented with glucose, chloramphenicol and carbenicillin. The starter culture (20 ml) was incubated at 37°C with shaking at 200 rpm for 16 h. Cells were harvested from the starter culture by centrifugation at 5000g for 15 min at 4°C and then resuspended in an intermediate culture of fresh MSX medium (100 ml) that was also supplemented with chloramphenicol and carbenicillin. The intermediate culture was incubated at 37°C with shaking at 200 rpm until an OD600 of 1.0. The cells were then harvested from the intermediate culture by centrifugation at 5000g for 15 min at 4°C and resuspended in a culture in fresh MSX (1L) supplemented with chloramphenicol, carbenicillin and also riboflavin, in a 2.2L shake flask. 5 L with deflector. The culture was incubated at 37°C with shaking at 200 rpm to an OD600 of 0.7 and expression was then induced by the addition of IPTG to a final concentration of 0.4 mM. The culture was incubated for an additional 7 h under the same conditions before the cells were divided into three centrifuge tubes and harvested by centrifugation at 5000g for 20 min at 4°C. A sample of the culture was taken before the cells were harvested and was analyzed by SDS-PAGE, which showed that the ACX4 protein was well expressed and that approximately one-third of the ACX4 protein was in the soluble fraction and two-thirds in the insoluble fraction. The cell pellets were washed three times in HEPES buffer (50 mM) which was adjusted to pH 7.5 with KOH. Cell pellets were frozen at −80°C until lysed. The process was repeated for the negative control strain E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+).
[00268] Para preparar um extrato livre de célula da enzima ACX4, uma das pelotas de célula que foi anteriormente preparada foi recolocada em suspensão em tampão HEPES (50 mM, pH 7,5) (6 ml) que foi suplementada com flavina adenina dinucleotídeo (FAD) a uma concentração final de 10 μM. As células recolocadas em suspensão foram depois lisadas em um rompedor de célula Constant Systems One Shot. O lisado foi centrifugado a 18.000g durante 15 min a 4°C e o sobrenadante deste foi centrifugado ainda a 57.750 rpm durante 60 min a 4°C. O sobrenadante foi concentrado em um Concentrador centrífugo VivaSpin Viva6 10,000 Molecular Weight Cut-Off, centrifugando a 10.000g a 18°C até uma redução de volume de seis vezes do retentado. O retentado foi lavado uma vez por uma rediluição de seis vezes em tampão de HEPES (50 mM, pH 7,5) que foi mais uma vez suplementado com FAD (10 μM), seguido por uma segunda etapa de concentração no concentrador centrífugo através de uma redução de volume de seis vezes. A concentração de proteína total no retentado foi determinado usando o kit de ensaio de porteína BioRad DC, usando albumina sérica bovina como o padrão de proteína.[00268] To prepare a cell-free extract of the ACX4 enzyme, one of the cell pellets that was previously prepared was resuspended in HEPES buffer (50 mM, pH 7.5) (6 ml) that was supplemented with flavin adenine dinucleotide (FAD) at a final concentration of 10 μM. The resuspended cells were then lysed in a Constant Systems One Shot cell disruptor. The lysate was centrifuged at 18,000g for 15 min at 4°C and the supernatant was further centrifuged at 57,750 rpm for 60 min at 4°C. The supernatant was concentrated in a VivaSpin Viva6 10,000 Molecular Weight Cut-Off Centrifugal Concentrator, centrifuging at 10,000g at 18°C until a six-fold volume reduction of the retentate. The retentate was washed once by a six-fold redilution in HEPES buffer (50 mM, pH 7.5) which was once again supplemented with FAD (10 μM), followed by a second concentration step in the centrifugal concentrator through a six-fold volume reduction. Total protein concentration in the retentate was determined using the BioRad DC portein assay kit, using bovine serum albumin as the protein standard.
[00269] Um método de HPLC analítico foi desenvolvido para resolver isobutiril-CoA (IB-CoA), metacrilil-CoA (MAA-CoA), flavina adenina dinucleotídeo (FAD), ácido metacrílico (MAA) e coenzima A (CoA-SH). Coenzima A, metacrilil-CoA e isobutiril-CoA eluídos a 11,0 min, 30,8 min e 32,2 min respectivamente. A coenzima A, metacrilil-CoA e isobutiril-CoA cada um teve um pico de cauda pequeno (menor) associado com o pico principal em 12 min, 31,6 min e 32,9 min, respectivamente (Fig. 3). O ácido metacrílico eluiu a 13,5 min, e FAD, usado nos ensaios brutos de ACX4 e como um padrão interno para os padrões de isobutiril-CoA e metacrilil-Coa, eluiu em 27,8 min.[00269] An analytical HPLC method was developed to resolve isobutyryl-CoA (IB-CoA), methacrylyl-CoA (MAA-CoA), flavin adenine dinucleotide (FAD), methacrylic acid (MAA) and coenzyme A (CoA-SH) . Coenzyme A, methacrylyl-CoA and isobutyryl-CoA eluted at 11.0 min, 30.8 min and 32.2 min respectively. Coenzyme A, methacrylyl-CoA, and isobutyryl-CoA each had a small (minor) tail peak associated with the main peak at 12 min, 31.6 min, and 32.9 min, respectively ( Fig. 3 ). Methacrylic acid eluted at 13.5 min, and FAD, used in the ACX4 crude assays and as an internal standard for the isobutyryl-CoA and methacrylyl-Coa standards, eluted at 27.8 min.
[00270] Para garantir que a coenzima A, ácido metacrílico, isobutiril- CoA e metacrilil-CoA não fossem confundidos com os picos do extrato livre de célula, um controle sem substrato foi realizado, usando extrato livre de célula de ACX4 (0,8 mg.ml-1), CtHis-4HBT purificado (0,6 mg.ml-1) e FAD (10 μM) em tampão de HEPES. Nenhum pico foi observado eluindo nos tempos de elução da coenzima A, ácido metacrílico, metacrilil-CoA ou isobutiril-CoA (Fig. 4).[00270] To ensure that coenzyme A, methacrylic acid, isobutyryl-CoA and methacrylyl-CoA were not confused with the cell-free extract peaks, a substrate-free control was performed using cell-free extract of ACX4 (0.8 mg.ml-1), purified CtHis-4HBT (0.6 mg.ml-1) and FAD (10 μM) in HEPES buffer. No peaks were observed eluting at the elution times of coenzyme A, methacrylic acid, methacrylyl-CoA, or isobutyryl-CoA (Fig. 4).
[00271] O teste de atividade de ACX4 foi realizado em tubos de microcentrífugo de 1,5 ml. As reações de enzima bruta consistiu de extrato de proteína ACX4 livre de célula (0,8 mg.ml-1), isobutiril-CoA (500μM) e flavin adenina dinucleotídeo (10 μM) em tampão de HEPES (50 mM, pH 7,5). A reação foi incubada a 30°C no tubo de microcentrífuga de 1,5 ml, com agitação a 250 rpm durante 30 min e o produto de reação final foi analisado pela HPLC analítica (Fig. 5). Metacrilil-CoA foi o produto principal, com um pico em 30,7 min. A concentração do ácido metacrílico formado durante o ensaio de enzima bruto foi de 74 μM.[00271] The ACX4 activity test was performed in 1.5 ml microcentrifuge tubes. The crude enzyme reactions consisted of cell-free ACX4 protein extract (0.8 mg.ml-1), isobutyryl-CoA (500μM) and flavin adenine dinucleotide (10 μM) in HEPES buffer (50 mM, pH 7, 5). The reaction was incubated at 30°C in the 1.5 ml microcentrifuge tube with shaking at 250 rpm for 30 min and the final reaction product was analyzed by analytical HPLC (Fig. 5). Methacrylyl-CoA was the main product, with a peak at 30.7 min. The concentration of methacrylic acid formed during the crude enzyme assay was 74 μM.
[00272] De modo a confirmar que o pico da metacrilil-CoA foi genuíno, e que o mesmo não foi um pico de isobutiril-CoA com um tempo de elução alterado, a amostra foi reforçada com isobutiril-CoA e analisada pela HPLC mais uma vez. ACX4 foi inativada quando a amostra foi acidificada e isto garantiu que qualquer isobutiril-CoA adicional não fosse convertida para metacrilil-CoA. De fato, a amostra reforçada com isobutiril-CoA apresentou não apenas o pico de metacrilil-CoA original, mas também um pico adicional a 32 min com o pico de cauda característico da isobutiril-CoA (Fig. 6).[00272] In order to confirm that the methacrylyl-CoA peak was genuine, and that it was not an isobutyryl-CoA peak with an altered elution time, the sample was boosted with isobutyryl-CoA and analyzed by HPLC one more time. turn. ACX4 was inactivated when the sample was acidified and this ensured that any additional isobutyryl-CoA was not converted to methacrylyl-CoA. Indeed, the sample reinforced with isobutyryl-CoA showed not only the original methacrylyl-CoA peak but also an additional peak at 32 min with the characteristic tail peak of isobutyryl-CoA (Fig. 6).
[00273] Para determinar se ácido metacrílico seria produzido a partir do ácido isobutírico em uma reação de ligação de enzima, um experimento foi estabelecido por meio do qual ACX4 bruta foi incubada com enzima CtHis- 4HBT purificada. O mesmo extrato livre de célula de ACX4 foi usado como a fonte de proteína para a ACX4, embora CtHis-4HBT pura fosse preparada mais uma vez, da mesma maneira como para a sua caracterização cinética no exemplo 1, mas realizando uma troca de tampão para tampão HEPES (50 mM, pH 7,5) no final, ao invés do tampão de fosfato anteriormente usado. Assim, a ACX4 bruta (0,8 mg.ml-1) foi coincubada com CtHis-4HBT pura (0,6 mg.ml-1) juntas com FAD (10 μM) e isobutiril-CoA (500 μM) em tampão HEPES. A amostra foi incubada a 30°C com agitação a 250 rpm durante 30 min, e analisada pela HPLC. Ácido metacrílico e coenzima A foram os produtos principais. O pico de ácido metacrílico foi observado a 13,45 min enquanto que os picos maior e menor da coenzima A foram observados a 11,1 min e 12,1 min, respectivamente. A concentração do ácido metacrílico gerado durante a reação da enzima ligada (Fig. 7) foi de 345 μM, 4,7 vezes maior do que aquela durante o ensaio de ACX4 bruta sozinha.[00273] To determine whether methacrylic acid would be produced from isobutyric acid in an enzyme binding reaction, an experiment was established whereby crude ACX4 was incubated with purified CtHis-4HBT enzyme. The same cell-free extract of ACX4 was used as the protein source for ACX4, although pure CtHis-4HBT was prepared again in the same manner as for its kinetic characterization in example 1, but performing a buffer exchange to HEPES buffer (50 mM, pH 7.5) at the end, instead of the previously used phosphate buffer. Thus, crude ACX4 (0.8 mg.ml-1) was coincubated with pure CtHis-4HBT (0.6 mg.ml-1) together with FAD (10 μM) and isobutyryl-CoA (500 μM) in HEPES buffer . The sample was incubated at 30°C with shaking at 250 rpm for 30 min, and analyzed by HPLC. Methacrylic acid and coenzyme A were the main products. The methacrylic acid peak was observed at 13.45 min while the major and minor coenzyme A peaks were observed at 11.1 min and 12.1 min, respectively. The concentration of methacrylic acid generated during the enzyme-bound reaction (Fig. 7) was 345 μM, 4.7 times higher than that during the crude ACX4 assay alone.
[00274] Isto confirma que a ACX4 oxida isobutiril-CoA. Foi demonstrado ainda que a combinação de ACX4 com 4HBT in vitro possibilita a conversão de isobutiril-CoA para ácido metacrílico a níveis industrialmente aplicáveis. 1.5 Exemplo 3 - Uma biotransformação de célula integral de ácido isobutírico para ácido metacrílico.[00274] This confirms that ACX4 oxidizes isobutyryl-CoA. It was also demonstrated that the combination of ACX4 with 4HBT in vitro allows the conversion of isobutyryl-CoA to methacrylic acid at industrially applicable levels. 1.5 Example 3 - A whole cell biotransformation of isobutyric acid to methacrylic acid.
[00275] Outra biotransformação de ácido isobutírico para ácido metacrílico usando uma acil-CoA sintetase para ativar ácido isobutírico com a coenzima A para formar isobutiril-CoA é mostrada no presente exemplo, e para a acil-CoA oxidase ACX4 de Arabidopsis thaliana para oxidar a isobutiril-CoA para metacrilil-CoA assim como para a acil-CoA tioesterase 4HBT de Arthrobacter sp. cepa SU para hidrolisar metacrilil-CoA para ácido metacrílico e coenzima A também é mostrada.[00275] Another biotransformation of isobutyric acid to methacrylic acid using an acyl-CoA synthetase to activate isobutyric acid with coenzyme A to form isobutyryl-CoA is shown in the present example, and for the Arabidopsis thaliana acyl-CoA oxidase ACX4 to oxidize the isobutyryl-CoA for methacrylyl-CoA as well as for the acyl-CoA thioesterase 4HBT from Arthrobacter sp. SU strain to hydrolyze methacrylyl-CoA to methacrylic acid and coenzyme A is also shown.
[00276] A acil-CoA sintetase AcsA de Pseudomonas chlororaphis B23 (Número de acesso do Genbank: BAD90933.1, número de acesso da Uniprot: Q5CD72) foi identificada de uma base de dados e pesquisa de literatura como uma acil-CoA sintetase que forma AMP capaz de ativar ácido isobutírico para isobutiril-CoA, com uma constante de Michaelis publicada (Km) de 0,14 mM, e número de rotatividade (kcat) de 10,6 s-1.[00276] The acyl-CoA synthetase AcsA from Pseudomonas chlororaphis B23 (Genbank accession number: BAD90933.1, Uniprot accession number: Q5CD72) was identified from a database and literature search as an acyl-CoA synthetase that forms AMP capable of activating isobutyric acid to isobutyryl-CoA, with a published Michaelis constant (Km) of 0.14 mM, and turnover number (kcat) of 10.6 s-1.
[00277] Neste exemplo, nós demonstramos a construção de um vetor com base em pET20b(+), pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA, para a coexpressão dos genes codificando 4HBT, ACX4 e AcsA a partir de um único operon sob o controle do promotor T7 de pET20b(+), e o seu uso para codificar o caminho metabólico para a biotransformação da célula integral de ácido isobutírico para ácido metacrílico.[00277] In this example, we demonstrate the construction of a vector based on pET20b(+), pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA, for the co-expression of genes encoding 4HBT, ACX4 and AcsA from a single operon under the control of the T7 promoter of pET20b(+), and its use to encode the metabolic pathway for the whole cell biotransformation of isobutyric acid to methacrylic acid.
[00278] A construção do operon foi realizada em dois estágios. O primeiro estágio compreendeu a construção de um vetor com base em pET20b(+), pET20b(+)::4HBT-ACX4, para a coexpressão dos genes codificando apenas 4HBT e ACX4, enquanto que o segundo estágio envolveu a subclonagem do gene codificando AcsA no vetor pET20b(+)::4HBT-ACX4, com o seu próprio sítio de ligação de ribossoma no lugar, de modo a construir o plasmídeo pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA final.[00278] Construction of the operon was carried out in two stages. The first stage comprised the construction of a vector based on pET20b(+), pET20b(+)::4HBT-ACX4, for the co-expression of the genes encoding only 4HBT and ACX4, while the second stage involved the subcloning of the gene encoding AcsA into the pET20b(+)::4HBT-ACX4 vector, with its own ribosome binding site in place, in order to construct the final pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA plasmid.
[00279] De modo a construir o vetor pET20b(+)::4HBT-ACX4, os genes codificando 4HBT e ACX4 foram primeiro unidos em um único polinucleotídeo, com um novo sítio de ligação de ribossoma entre o gene codificando 4HBT e aquele codificando ACX4, de modo a garantir a tradução eficiente do último. Para unir os dois genes juntos, uma reação em cadeia da polimerase de extensão por sobreposição foi realizada. A reação em cadeia da polimerase de extensão por sobreposição foi por si só realizada em duas etapas. Primeiro, os genes codificando 4HBT e ACX4 foram amplificados de seus respectivos vetores de expressão, pET20b(+)::4HBT e pET20b(+)::ACX4, em duas reações em cadeia da polimerase separadas, reações ‘A’ e ‘B’.[00279] In order to construct the pET20b(+)::4HBT-ACX4 vector, the genes encoding 4HBT and ACX4 were first joined into a single polynucleotide, with a new ribosome binding site between the gene encoding 4HBT and the one encoding ACX4 , in order to guarantee the efficient translation of the latter. To join the two genes together, an overlap extension polymerase chain reaction was performed. The overlap extension polymerase chain reaction was itself performed in two steps. First, the genes encoding 4HBT and ACX4 were amplified from their respective expression vectors, pET20b(+)::4HBT and pET20b(+)::ACX4, in two separate polymerase chain reactions, reactions 'A' and 'B' .
[00280] Os iniciadores usados para a reação em cadeia da polimerase de extensão por sobreposição foram iniciador OE.A.F (SEQ. ID 7), o iniciador avançado para a reação em cadeia da polimerase de extensão por sobreposição A; iniciador OE.A.R (SEQ. ID 8), o iniciador reverso para a reação em cadeia da polimerase A; iniciador OE.B.F (SEQ. ID 9), o iniciador avançado para a reação em cadeia da polimerase de extensão por sobreposição B e finalmente, OE.B.R (SEQ. ID 10), o iniciador reverso para a reação em cadeia da polimerase de extensão por sobreposição B. A projeção do iniciador OE.A.F foi planejada para manter um sítio de restrição NdeI na extremidade 5’ dos novos polinucleotídeos. As projeções dos iniciadores OE.A.R e OE.B.F foram planejadas para conter sequências complementares entre si de modo a permitir a concatenação dos dois produtos de PCR a partir das reações A e B. A sequência complementar foi planejada tal que na concatenação dos dois produtos de PCR, uma sequência intergênica entre o gene 4HBT e o gene ACX4 seria introduzida, contendo um novo sítio de ligação de ribossoma para o último gene. Finalmente, a projeção de iniciador OE.B.R foi planejada para conter dois sítios de restrição, um sítio de restrição NheI e um sítio de restrição XhoI. isto levou em conta o polinucletídeo concatenado contendo os genes 4HBT e ACX4 a serem clonados no plasmídeo pET20b(+) nos seus sítios de restrição NdeI e XhoI para formar pET20b(+)::4HBT-ACX4 e para o gene AcsA a ser clonado no plasmídeo pET20b(+)::4HBT-ACX4 entre os sítios de restrição NheI e XhoI para formar o plasmídeo pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA. Uma sequência espaçadora rica em adenina e timina foi incluída entre os sítios de restrição NheI e XhoI no iniciador OE.B.R para diminuir a temperatura de recozimento do iniciador tal que a mesma se igualasse mais próximo daquelas dos outros iniciadores, e permitisse a disgestão dupla eficiente nos sítios de restrição NheI e XhoI adjacentes.[00280] The primers used for the overlap extension polymerase chain reaction were primer OE.A.F (SEQ. ID 7), the forward primer for the overlap extension polymerase chain reaction A; primer OE.A.R (SEQ. ID 8), the reverse primer for the polymerase A chain reaction; primer OE.B.F (SEQ. ID 9), the forward primer for the overlap extension polymerase chain reaction B and finally, OE.B.R (SEQ. ID 10), the reverse primer for the overlap polymerase chain reaction of overlap extension B. The overhang of the OE.A.F primer was designed to maintain an NdeI restriction site at the 5' end of the new polynucleotides. The projections of the OE.A.R and OE.B.F primers were planned to contain sequences complementary to each other in order to allow the concatenation of the two PCR products from reactions A and B. The complementary sequence was planned such that in the concatenation of the two products of PCR, an intergenic sequence between the 4HBT gene and the ACX4 gene would be introduced, containing a new ribosome binding site for the latter gene. Finally, the OE.B.R primer design was designed to contain two restriction sites, an NheI restriction site and an XhoI restriction site. this took into account the concatenated polynucleotide containing the 4HBT and ACX4 genes to be cloned into the plasmid pET20b(+) at their NdeI and XhoI restriction sites to form pET20b(+)::4HBT-ACX4 and for the AcsA gene to be cloned into the plasmid pET20b(+)::4HBT-ACX4 between the NheI and XhoI restriction sites to form plasmid pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA. An adenine- and thymine-rich spacer sequence was included between the NheI and at adjacent NheI and XhoI restriction sites.
[00281] A reação da cadeia da polimerase A (50 μl) conteve pET20b(+)::4HBT (10 pg.μl-1) como o DNA padrão, KOD DNA polimerase (1 unidade), iniciador OE.A.F (0,4 μM), iniciador OE.A.R (0,4 μM), desoxiadenosinotrifosfato (dATP) (0,2 mM), desoxitimidina trifosfato (dTTP) (0,2 mM), desoxicitidinotrifosfato (dCTP) (0,2 mM), desoxiguanosino- trifosfato (dGTP) (0,2 mM), MgCl2 (1 mM) e tampão Novagen para a KOD DNA polimerase (1X).[00281] The polymerase A chain reaction (50 μl) contained pET20b(+)::4HBT (10 pg.μl-1) as the standard DNA, KOD DNA polymerase (1 unit), primer OE.A.F (0, 4 μM), OE.A.R primer (0.4 μM), deoxyadenosinetriphosphate (dATP) (0.2 mM), deoxythymidine triphosphate (dTTP) (0.2 mM), deoxycytidine triphosphate (dCTP) (0.2 mM), deoxyguanosine - triphosphate (dGTP) (0.2 mM), MgCl2 (1 mM) and Novagen buffer for KOD DNA polymerase (1X).
[00282] A reação da cadeia da polimerase B (50 μl) foi composta de pET20b(+)::ACX4 (20 pg.μl-1) como DNA padrão, KOD DNA polimerase (1 unidade), iniciador OE.B.F (0,4 μM), iniciador OE.B.R (0,4 μM), dATP (0,2 mM), dTTP (0,2 mM), dCTP (0,2 mM), dGTP (0,2 mM), MgCl2 (1 mM) e tampão Novagen para KOD DNA polimerase (1X).[00282] The polymerase B chain reaction (50 μl) was composed of pET20b(+)::ACX4 (20 pg.μl-1) as standard DNA, KOD DNA polymerase (1 unit), primer OE.B.F (0 .4 μM), OE.B.R primer (0.4 μM), dATP (0.2 mM), dTTP (0.2 mM), dCTP (0.2 mM), dGTP (0.2 mM), MgCl2 ( 1 mM) and Novagen buffer for KOD DNA polymerase (1X).
[00283] Ambas as reações de PCR foram realizadas em paralelo e sob as mesmas condições, começando com uma etapa de desnaturação inicial a 95°C durante 3 min, seguido por 25 ciclos consistindo de uma etapa de desnaturação de 15 s a 98°C, uma etapa de recozimento de 2 s a 50°C e uma etapa de extensão de 20 s a 72°C. Estes 25 ciclos foram seguidos por uma outra etapa de extensão de 5 min a 72°C. Os dois produtos de PCR de filemento duplo, produto A e produto B, foram purificados pela eletroforese em gel de agarose e extração em gel, e as suas concentrações determinadas pela eletroforese em gel de agarose analítica.[00283] Both PCR reactions were carried out in parallel and under the same conditions, starting with an initial denaturation step at 95°C for 3 min, followed by 25 cycles consisting of a 15 s denaturation step at 98°C, an annealing step of 2 s at 50°C and an extension step of 20 s at 72°C. These 25 cycles were followed by another 5 min extension step at 72°C. The two double-stranded PCR products, product A and product B, were purified by agarose gel electrophoresis and gel extraction, and their concentrations determined by analytical agarose gel electrophoresis.
[00284] Os produtos de PCR A e B foram depois concatenados em uma segunda reação em cadeia da polimerase consistindo do produto de PCR A (15 nM), produto de PCR B (15 nM), dATP (0,2 mM), dTTP (0,2 mM), dCTP (0,2 mM), dGTP (0,2 mM), MgCl2 (1 mM), Tampão Novagen #1 para a KOD DNA polimerase (1X), sulfóxido de dimetila (5% (v/v)) e KOD DNA polimerase (8 nl/μl). A reação foi realizada em um termociclador programado para começar a 95°C durante 3 min e continua com 15 ciclos de uma etapa de desnaturação de 15 s a 98°C, uma etapa de recozimento de 2 s a 50°C e uma etapa de extensão de 20 s a 72°C, e finalmente acabar com uma etapa de extensão adicional durando 5 min a 72°C.[00284] PCR products A and B were then concatenated in a second polymerase chain reaction consisting of PCR product A (15 nM), PCR product B (15 nM), dATP (0.2 mM), dTTP (0.2 mM), dCTP (0.2 mM), dGTP (0.2 mM), MgCl2 (1 mM), Novagen Buffer #1 for KOD DNA polymerase (1X), dimethyl sulfoxide (5% (v /v)) and KOD DNA polymerase (8 nl/μl). The reaction was carried out in a thermocycler programmed to start at 95°C for 3 min and continued with 15 cycles of a 15 s denaturation step at 98°C, a 2 s annealing step at 50°C, and an extension step of 20 s at 72°C, and finally finish with an additional extension step lasting 5 min at 72°C.
[00285] Depois deste programa de PCR, o iniciador avançado externo e o iniciador reverso externo usados na amplificação de A e B, respectivamente, foram adicionados diretamente de um estoque concentrado (50 μM) até uma concentração final de 0,5 μM. A mistura da reação de PCR modificada foi depois submetida a uma outra de PCR, com o termociclador programado para começar com uma etapa de fusão inicial de 3 min a 95°C, e continuar com 15 ciclos consistindo de uma etapa de fusão durando 15 s a 98°C, uma etapa de recozimento durando 2 s a 55°C e uma etapa de extensão durando 20 s a 72°C, antes de terminar com uma etapa de extensão adicional durando 5 min a 72°C.[00285] After this PCR program, the outer forward primer and outer reverse primer used in the amplification of A and B, respectively, were added directly from a concentrated stock (50 μM) to a final concentration of 0.5 μM. The modified PCR reaction mixture was then subjected to another PCR, with the thermal cycler programmed to begin with an initial melting step of 3 min at 95°C, and continue with 15 cycles consisting of a melting step lasting 15 s at 98°C, an annealing step lasting 2 s at 55°C, and an extension step lasting 20 s at 72°C, before ending with an additional extension step lasting 5 min at 72°C.
[00286] O produto desta etapa de concatenação (SEQ. ID 11) foi purificado pela eletroforese em gel de agarose e extração em gel, e foi ligado em extremidade abrupta no vetor de clonagem pJET1.2 para formar pJET1.2::4HBT-ACX4. O polinucleotídeo contendo os genes 4HBT e ACX4 concatenado foram depois subclonados em pET20b(+), formando pET20b(+)::4HBT-ACX4. O plasmídeo pET20b(+)::4HBT-ACX4 foi depois linearizado pela digestão nos sítios de restrição NheI e XhoI.[00286] The product of this concatenation step (SEQ. ID 11) was purified by agarose gel electrophoresis and gel extraction, and was blunt-end ligated into the pJET1.2 cloning vector to form pJET1.2::4HBT-ACX4. The polynucleotide containing the concatenated 4HBT and ACX4 genes was then subcloned into pET20b(+), forming pET20b(+)::4HBT-ACX4. The plasmid pET20b(+)::4HBT-ACX4 was then linearized by digestion at the NheI and XhoI restriction sites.
[00287] Para a fase seguinte na construção do plasmídeo pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA, um gene codificando a sequência de aminoácido de AcsA foi otimizada no códon para expressão na E. coli e sintetizada pela Biomatik Corporation com um sítio de restrição XhoI anexado à extremidade 3’, e uma sequência curta anexada à extremidade 5’. Esta sequência conteve um sítio de restrição NheI, um sítio de ligação de ribossoma, e uma sequência espaçadora terminando em um trinucleotídeo de citosina-adenina-timina, que junto com o códon de partida de AcsA codificou um sítio de restrição NdeI.[00287] For the next phase in the construction of the pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA plasmid, a gene encoding the AcsA amino acid sequence was codon optimized for expression in E. coli and synthesized by Biomatik Corporation with a site XhoI restriction sequence attached to the 3' end, and a short sequence attached to the 5' end. This sequence contained an NheI restriction site, a ribosome binding site, and a spacer sequence ending in a cytosine-adenine-thymine trinucleotide, which together with the AcsA start codon encoded an NdeI restriction site.
[00288] O polinucleotídeo AcsA otimizado no códon sintetizado (SEQ. ID 12) foi liberado no plasmídeo de clonagem pBMH::AcsA e o gene AcsA foi subclonado junto com o seu sítio de ligação de ribossoma 5’ no vetor pET20b(+)::4HBT-ACX4 linearizado, entre os sítios de restrição NheI e XhoI, formando o plasmídeo pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA (Fig. 8). Este plasmídeo foi depois transformado na E. coli BL21 (DE3) pLysS, formando E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA. A sequência entre, e inclusive dos sítios de restrição NdeI e XhoI no plasmídeo pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA, é mostrada na SEQ ID NO 13.[00288] The AcsA polynucleotide optimized at the synthesized codon (SEQ. ID 12) was released into the cloning plasmid pBMH::AcsA and the AcsA gene was subcloned together with its 5' ribosome binding site into the pET20b(+) vector: :4HBT-ACX4 linearized, between the NheI and XhoI restriction sites, forming the plasmid pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA (Fig. 8). This plasmid was then transformed into E. coli BL21 (DE3) pLysS, forming E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA. The sequence between and inclusive of the NdeI and XhoI restriction sites in plasmid pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA is shown in SEQ ID NO 13.
[00289] De modo a construir uma cepa para a expressão apenas do gene AcsA, o gene AcsA sozinho foi subclonado fora do vetor de clonagem pBMH::AcsA e dentro do plasmídeo pET20b(+),entre os sítios de restrição NdeI e XhoI, formando pET20b(+)::AcsA. O plasmídeo pET20b(+)::AcsA foi depois transformado na E. coli BL21 (DE3) pLysS, formando E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::AcsA.[00289] In order to construct a strain for expression of only the AcsA gene, the AcsA gene alone was subcloned out of the pBMH::AcsA cloning vector and into the pET20b(+) plasmid, between the NdeI and XhoI restriction sites, forming pET20b(+)::AcsA. The pET20b(+)::AcsA plasmid was then transformed into E. coli BL21(DE3) pLysS, forming E. coli BL21(DE3) pLysS pET20b(+)::AcsA.
[00290] A coexpressão de 4HBT, ACX4 e AcsA pela E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA foi confirmada incubando-se culturas (100 ml) de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4- AcsA em meio MSX suplementado com riboflavina (1 mg.L-1) em duas temperaturas de teste diferentes, 37°C e 28°C. As culturas foram cultivadas até uma OD600 de 0,5 e a expressão foi induzida com a adição de IPTG (0,4 mM). As amostras foram coletadas exatamente antes da indução da expressão, assim como 1 h, 3 h, 5 h e 20 h após a indução. As cepas de controle de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::ACX4, como preparadas no exemplo 2, e E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::AcsA também foram cultivadas sob as mesmas condições. As amostras coletadas durante a coexpressão de 4HBT, ACX4 e AcsA na E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4- AcsA, assim como aquelas coletadas durante a expressão apenas de ACX4 na E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::ACX4 e AcsA na E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::AcsA foram analisadas pela eletroforese em gel de poliacrilamida dodecilsulfato de sódio (SDS-PAGE).[00290] The co-expression of 4HBT, ACX4 and AcsA by E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA was confirmed by incubating cultures (100 ml) of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4- AcsA in MSX medium supplemented with riboflavin (1 mg.L-1) at two different test temperatures, 37°C and 28°C. Cultures were grown to an OD600 of 0.5 and expression was induced with the addition of IPTG (0.4 mM). Samples were collected exactly before induction of expression, as well as 1 h, 3 h, 5 h and 20 h after induction. The control strains of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::ACX4, as prepared in example 2, and E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::AcsA were also grown under the same conditions . Samples collected during co-expression of 4HBT, ACX4 and AcsA in E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4- AcsA, as well as those collected during expression of ACX4 alone in E. coli BL21 (DE3 ) pLysS pET20b(+)::ACX4 and AcsA in E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::AcsA were analyzed by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE).
[00291] A análise pela SDS-PAGE (Fig. 9) mostrou que quando a expressão foi realizada a 37°C, a 5 h após a indução, altos níveis de 4HBT solúvel (faixa de fundo à esquerda) e bons níveis de ACX4 (faixa de topo à esquerda) foram detectados com muito pouca proteína insolúvel detectada, embora altos níveis de AcsA insolúvel (faixa de topo à direita) fossem detectados sem nenhuma proteína AcsA visível nas frações solúveis. A Linha 1) Controle negativo do vetor pET20b(+) vazio. 2) Espectros da escada de proteína BR. 3) expressão de pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA 0 h solúvel. 3) 3 h solúvel. 4) 5 h solúvel. 5) 0 h insolúvel. 6) expressão de pET20b(+)::AcsA 5 h solúvel. 7) pET20b(+)::ACX4 solúvel. 8) pET20b(+)::4HBT solúvel. 9) pET20b(+):4HBT-ACX4-AcsA 0 h insolúvel. 10) pET20b(+):4HBT-ACX4- AcsA 3 h insolúvel. 11) pET20b(+):4HBT-ACX4-AcsA 5 h insolúvel. 12) pET20b(+)::AcsA 5 h insolúvel.[00291] Analysis by SDS-PAGE (Fig. 9) showed that when expression was performed at 37°C, 5 h after induction, high levels of soluble 4HBT (bottom band on the left) and good levels of ACX4 (top left lane) were detected with very little insoluble protein detected, although high levels of insoluble AcsA (top right lane) were detected with no visible AcsA protein in the soluble fractions. Line 1) Empty pET20b(+) vector negative control. 2) BR protein ladder spectra. 3) expression of 0 h soluble pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA. 3) 3 h soluble. 4) 5 h soluble. 5) 0 h insoluble. 6) expression of 5 h soluble pET20b(+)::AcsA. 7) soluble pET20b(+)::ACX4. 8) soluble pET20b(+)::4HBT. 9) pET20b(+):4HBT-ACX4-AcsA 0 h insoluble. 10) pET20b(+):4HBT-ACX4- AcsA 3 h insoluble. 11) pET20b(+):4HBT-ACX4-AcsA 5 h insoluble. 12) pET20b(+)::AcsA 5 h insoluble.
[00292] Para testar a capacidade da E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA para converter ácido isobutírico para ácido metacrílico, uma pré-cultura MSX (20 ml), suplementada com carbenicilina e cloranfenicol, foi inoculada a partir de uma única colônia de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA em uma placa de LB ágar suplementada com glicose, carbenicilina e cloranfenicol, e foi incubada a 37°C com agitação a 200 rpm durante 16 h. As células foram colhidas pela centrifugação a 5000g durante 15 min a 4°C, e as células foram recolocadas em suspensão em meio MSX (100 ml) suplementada com carbenicilina, cloranfenicol e riboflavina, em um frasco agitado de 250 ml e esta cultura foi incubada a 37°C com agitação a 200 rpm. A coexpressão de genes foi induzida com a adição de IPTG (0,4 mM) a uma OD600 de 0,5. A cultura foi incubada por um adicional de 1 h antes da adição de isobutirato de potássio (pH 7,0) de uma concentração de estoque concentrado de 500 mM até uma concentração final de 5 mM no meio de cultura. As amostras foram coletadas imediatamente depois da adição de ácido isobutírico (amostra 0 h) e depois em 1 h, 2 h, 4 h, 6 h, 8 h e 19,5 h depois disto.[00292] To test the ability of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA to convert isobutyric acid to methacrylic acid, an MSX pre-culture (20 ml), supplemented with carbenicillin and chloramphenicol , was inoculated from a single colony of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA on an LB agar plate supplemented with glucose, carbenicillin and chloramphenicol, and was incubated at 37°C with stirring at 200 rpm for 16 h. The cells were harvested by centrifugation at 5000g for 15 min at 4°C, and the cells were resuspended in MSX medium (100 ml) supplemented with carbenicillin, chloramphenicol and riboflavin, in a 250 ml shake flask and this culture was incubated at 37°C with stirring at 200 rpm. Gene coexpression was induced with the addition of IPTG (0.4 mM) at an OD600 of 0.5. The culture was incubated for an additional 1 h before adding potassium isobutyrate (pH 7.0) from a concentrated stock concentration of 500 mM to a final concentration of 5 mM in the culture medium. Samples were collected immediately after the addition of isobutyric acid (0 h sample) and then at 1 h, 2 h, 4 h, 6 h, 8 h and 19.5 h thereafter.
[00293] As amostras coletadas durante a biotransformação do ácido isobutírico para ácido metacrílico foram centrifugadas em um rotor Eppendorf miniSpin F-45-12-11 durante 5 min a 6000 rpm. Os sobrenadantes foram filtrados através de filtros de 0,2 μm Sartorius RC 4 mM e depois acidificados para pH 2,5 com HCl 5 M. O sobrenadante acidificado foi injetado em uma coluna Agilent Zorbax Eclipse XDB C18 (4,6 mm x 150 mm). A HPLC foi realizada a 0,4 ml.min-1 e o ácido metacrílico foi resolvido a partir do ácido isobutírico por uma elução isocrática com 14% de acetonitrila em KH2PO4 que foi ajustado até o pH 2,5 com HCl. A coluna foi lavada entre as rodadas aumentando-se a taxa de fluxo para 1 ml.min-1 e a concentração de acetonitrila para 75% durante 15 min antes que as condições fossem retornadas para uma taxa de fluxo de 0,4 ml.min-1 e 14% de acetonitrila para a mostra seguinte. A coluna foi deixada equilibrar por 20 min antes da injeção da amostra seguinte.[00293] Samples collected during the biotransformation of isobutyric acid to methacrylic acid were centrifuged in an Eppendorf miniSpin F-45-12-11 rotor for 5 min at 6000 rpm. Supernatants were filtered through 0.2 μm Sartorius RC 4 mM filters and then acidified to pH 2.5 with 5 M HCl. The acidified supernatant was injected onto an Agilent Zorbax Eclipse XDB C18 column (4.6 mm x 150 mm). HPLC was performed at 0.4 ml.min-1 and methacrylic acid was resolved from isobutyric acid by an isocratic elution with 14% acetonitrile in KH2PO4 that was adjusted to pH 2.5 with HCl. The column was washed between runs by increasing the flow rate to 1 ml.min-1 and the acetonitrile concentration to 75% for 15 min before conditions were returned to a flow rate of 0.4 ml.min-1 and 14% acetonitrile for the next sample. The column was allowed to equilibrate for 20 min before injection of the next sample.
[00294] Três controles negativos também foram realizados e analisados. O primeiro controle foi a cepa de controle negativo, E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+), que não conteve o operon de coexpressão 4HBT- ACX4-AcsA e foi cultivado sem nenhum ácido isobutírico adicionado ao meio depois IPTG foi adicionado ao meio de cultura. O segundo controle usou a mesma cepa como aquela usada no primeiro controle, mas ácido isobutírico (5 mM) foi adicionado 1 h depois da adição de IPTG ao meio de cultura. O terceiro controle usou a mesma E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA como usada na cultura de biotransformação principal, mas nenhum ácido isobutírico foi adicionado ao meio de cultura depois que a coexpressão de 4HBT, ACX4 e AcsA foi induzida.[00294] Three negative controls were also performed and analyzed. The first control was the negative control strain, E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+), which did not contain the 4HBT-ACX4-AcsA coexpression operon and was grown without any isobutyric acid added to the medium after IPTG was added to the culture medium. The second control used the same strain as that used in the first control, but isobutyric acid (5 mM) was added 1 h after the addition of IPTG to the culture medium. The third control used the same E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-AcsA as used in the main biotransformation culture, but no isobutyric acid was added to the culture medium after coexpression of 4HBT, ACX4 and AcsA was induced.
[00295] Um resumo dos traços de HPLC observados na figura 10, que são traços das amostras coletadas em 20,5 horas após a indução, de todas as quatro culturas que foram testadas (tempo de biotransformação de 19,5 h). A Figura 10C é um padrão de ácido isobutírico (5 mM) e a figura 10E é um padrão de ácido isobutírico (5 mM) misturado com um padrão do ácido metacrílico (200 μM). As Figuras 10A, 10B e 10D mostram que nenhum ácido metacrílico foi formado em nenhum dos controles e a figure 10F mostra que o ácido metacrílico foi de fato formado durante a biotransformação.[00295] A summary of the HPLC traces observed in figure 10, which are traces of samples collected at 20.5 hours after induction, from all four cultures that were tested (19.5 h biotransformation time). Figure 10C is a standard of isobutyric acid (5 mM) and Figure 10E is a standard of isobutyric acid (5 mM) mixed with a standard of methacrylic acid (200 μM). Figures 10A, 10B and 10D show that no methacrylic acid was formed in any of the controls and figure 10F shows that methacrylic acid was in fact formed during biotransformation.
[00278] A Figure 11 resume a produção do ácido metacrílico com o tempo assim como o crescimento de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT- ACX4-AcsA durante a biotransformação onde a concentração final do produto desejado do ácido metacrílico está em torno de 0,25 mM.[00278] Figure 11 summarizes the production of methacrylic acid over time as well as the growth of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT- ACX4-AcsA during biotransformation where the final concentration of the desired product of methacrylic acid is around 0.25 mM.
[00296] Neste exemplo, um processo de célula integral para converter o estoque de alimentação do ácido isobutírico para o ácido metacrílico em níveis industrialmente aplicáveis foi demonstrado, pela coexpressão de 4HBT, ACX4 e AcsA in vitro na E. coli recombinante. 1.6 Exemplo 4 - Formação do ácido metacrílico a partir de glicose[00296] In this example, a whole cell process for converting feed stock from isobutyric acid to methacrylic acid at industrially applicable levels was demonstrated, by co-expressing 4HBT, ACX4 and AcsA in vitro in recombinant E. coli. 1.6 Example 4 - Formation of methacrylic acid from glucose
[00297] O complexo da ceto ácido desidrogenase de cadeia ramificada de Pseudomonas putida KT2440 foi previamente mostrado catalisar a descarboxilação oxidativa do ácido 2-cetoisovalérico para isobutiril-CoA em um caminho metabólico recombinante para a produção de ácido isobutírico na E. coli (Zhang, K., Xiong, M. e Woodruff, A. P. 2012, Cells and methods for producing isobutyric acid, Número de Patente Internacional WO 2012/109534 A2). Os genes codificando a subunidade alfa da ceto ácido desidrogenase de cadeia ramificada (bkdA1), da subunidade beta da ceto ácido desidrogenase de cadeia ramificada (bkdA2), o componente da lipoamida aciltransferase (bkdB) e o componente da lipoamida desidrogenase (lpdV) do complexo da ceto ácido desidrogenase de cadeia ramificada são agrupados adjacentes um ao outro e são todos encontrados sob o controle de um único promotor no DNA genômico de Pseudomonas putida KT2440 (número de acesso do Genbank AE015451.1).[00297] The branched-chain keto acid dehydrogenase complex from Pseudomonas putida KT2440 was previously shown to catalyze the oxidative decarboxylation of 2-ketoisovaleric acid to isobutyryl-CoA in a recombinant metabolic pathway for the production of isobutyric acid in E. coli (Zhang, K., Xiong, M. and Woodruff, A. P. 2012, Cells and methods for producing isobutyric acid, International Patent Number WO 2012/109534 A2). The genes encoding the branched-chain keto acid dehydrogenase alpha subunit (bkdA1), the branched-chain keto acid dehydrogenase beta subunit (bkdA2), the lipoamide acyltransferase component (bkdB), and the lipoamide dehydrogenase component (lpdV) of the complex of branched-chain keto acid dehydrogenase are clustered adjacent to each other and are all found under the control of a single promoter in the genomic DNA of Pseudomonas putida KT2440 (Genbank accession number AE015451.1).
[00298] A sequência do tipo selvagem inteira codificando os genes bkdA1, bkdA2, bkdV e lpdV, como eles apareceram no DNA genômico de Pseudomonas putida KT2440 entre os nucleotídeos 4992042 e 4996988, foi sintetizada pela Biomatik Corporation como um único polinucleotídeo, ppBCKD (SEQ. ID 14). O polinucleotídeo ppBCKD conteve um sítio de restrição XhoI na extremidade 3’, e uma sequência curta na extremidade 5’, imediatamente antes do códon de partida do gene bkdA1. Esta sequência anexada 5’ conteve um sítio de restrição XbaI, uma sequência espaçadora, um sítio de restrição NheI, um sítio de ligação de ribossoma, e uma segunda sequência espaçadora. O sítio XbaI foi incluído para permitir a inserção do polinucleotídeo ppBCKD no plasmídeo pET20b(+) para a construção de pET20b(+)::ppBCKD, capaz de expressar apenas os quatro genes da ceto ácido desidrogenase de cadeia ramificada de Pseudomonas putida KT2550. A primeira sequência espaçadora foi incluída de modo a manter o mesmo número de pares de base entre o promotor T7 e o sítio de ligação de ribossoma no plasmídeo pET20b(+)::ppBCKD como existe no plasmídeo pET20b(+), e com a exceção dos seis nucleotídeos codificando o sítio NheI exatamente antes do sítio de ligação de ribossoma, a sequência espaçadora é idêntica àquela entre o sítio XbaI e o sítio de ligação de ribossoma no plasmídeo pET20b(+). O sítio de restrição NheI foi incluído para permitir a inserção do polinucleotídeo ppBCKD no plasmídeo pET20b(+)::4HBT- ACX4 para construir o plasmídeo pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD. O sítio de ligação de ribossoma e a sequência espaçadora foram idênticos àqueles usados exatamente antes do gene bkdA1 quando os genes BCKD foram expressos para a produção de ácido isobutírico que foi previamente relatada (Zhang, K., Xiong, M. e Woodruff, A. P. 2012, Cells and methods for producing isobutyric acid, Número de Patente Internacional WO 2012/109534 A2).[00298] The entire wild-type sequence encoding the bkdA1, bkdA2, bkdV and lpdV genes, as they appeared in the genomic DNA of Pseudomonas putida KT2440 between nucleotides 4992042 and 4996988, was synthesized by Biomatik Corporation as a single polynucleotide, ppBCKD (SEQ . ID 14). The ppBCKD polynucleotide contained an XhoI restriction site at the 3' end, and a short sequence at the 5' end, immediately before the start codon of the bkdA1 gene. This 5' appended sequence contained an XbaI restriction site, a spacer sequence, an NheI restriction site, a ribosome binding site, and a second spacer sequence. The XbaI site was included to allow the insertion of the ppBCKD polynucleotide into the pET20b(+) plasmid for the construction of pET20b(+)::ppBCKD, capable of expressing only the four branched-chain keto acid dehydrogenase genes from Pseudomonas putida KT2550. The first spacer sequence was included in order to maintain the same number of base pairs between the T7 promoter and the ribosome binding site in the pET20b(+)::ppBCKD plasmid as exists in the pET20b(+) plasmid, and with the exception Of the six nucleotides encoding the NheI site just before the ribosome binding site, the spacer sequence is identical to that between the XbaI site and the ribosome binding site in plasmid pET20b(+). The NheI restriction site was included to allow insertion of the ppBCKD polynucleotide into the pET20b(+)::4HBT-ACX4 plasmid to construct the pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD plasmid. The ribosome binding site and spacer sequence were identical to those used exactly before the bkdA1 gene when the BCKD genes were expressed for isobutyric acid production which was previously reported (Zhang, K., Xiong, M. and Woodruff, A. P. 2012 , Cells and methods for producing isobutyric acid, International Patent Number WO 2012/109534 A2).
[00299] O único polinucleotídeo contendo os quatro genes da ceto ácido desidrogenase de cadeia ramificada da Pseudomonas putida KT2440 foi liberado no plasmídeo pBSK (pBSK::ppBCKD). Os quatro genes foram subclonados do plasmídeo pBSK::ppBCKD e no plasmídeo pET20b(+)::4HBT-ACX4 do exemplo 2, entre os sítios de restrição NheI e XhoI, para formar pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD (Fig. 12). A sequência ID 15 mostra a sequência entre os sítios de restrição NdeI e XhoI no plasmídeo pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD. O plasmídeo pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD foi transformado na E. coli BL21 (DE3) pLysS para formar E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4- ppBCKD. Similarmente, os quatro genes foram também subclonados no plasmídeo pET20b(+) entre os sítios de restrição NheI e XhoI, formando pET20b(+)::ppBCKD, e este plasmídeo foi transformado na E. coli BL21 (DE3) pLysS para formar a E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::ppBCKD. Esta última cepa foi usada para ajudar a identificar faixas em um gel de SDS- PAGE correspondendo aos genes bkdA1, bkdA2, bkdB e lpdV durante estudos de expressão (não mostrados).[00299] The single polynucleotide containing the four branched-chain keto acid dehydrogenase genes from Pseudomonas putida KT2440 was delivered in plasmid pBSK (pBSK::ppBCKD). The four genes were subcloned from plasmid pBSK::ppBCKD and into plasmid pET20b(+)::4HBT-ACX4 of Example 2, between the NheI and XhoI restriction sites, to form pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD (Fig. 12). Sequence ID 15 shows the sequence between the NdeI and XhoI restriction sites in plasmid pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD. Plasmid pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD was transformed into E. coli BL21(DE3) pLysS to form E. coli BL21(DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4- ppBCKD. Similarly, the four genes were also subcloned into plasmid pET20b(+) between NheI and XhoI restriction sites to form pET20b(+)::ppBCKD, and this plasmid was transformed into E. coli BL21(DE3) pLysS to form E. coli BL21(DE3) pLysS pET20b(+)::ppBCKD. This latter strain was used to help identify bands on an SDS-PAGE gel corresponding to the bkdA1, bkdA2, bkdB, and lpdV genes during expression studies (not shown).
[00300] Uma pré-cultura MSX (10 ml) suplementada com carbenicilina e cloranfenicol foi inoculada com E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD a partir de uma única colônia em uma placa LB ágar suplementada com glicose, carbenicilina e cloranfenicol. As culturas foram incubadas a 37°C com agitação a 250 rpm durante 16 h. As células foram colhidas pela centrifugação a 5000g durante 15 min a 4°C e depois recolocadas em suspensão em meio MSX fresco (100 ml) que foi suplementado com riboflavina assim como carbenicilina e cloranfenicol, em um frasco agitado de 500 ml. As culturas frescas foram incubadas a 37°C com agitação a 250 rpm e a expressão foi induzida em cada cultura em uma OD600 de 0,5 pela adição de IPTG (0,4 mM). As culturas foram incubadas por um adicional de 17 h antes que as amostras fossem coletadas para análise pela cromatografia líquida de alto desempenho de fase reversa (RP-HPLC). Uma cultura repetida foi realizada para a cultura de controle negativo E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+).[00300] An MSX preculture (10 ml) supplemented with carbenicillin and chloramphenicol was inoculated with E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD from a single colony on an LB agar plate supplemented with glucose, carbenicillin and chloramphenicol. Cultures were incubated at 37°C with shaking at 250 rpm for 16 h. Cells were harvested by centrifugation at 5000g for 15 min at 4°C and then resuspended in fresh MSX medium (100 ml) that was supplemented with riboflavin as well as carbenicillin and chloramphenicol, in a 500 ml shake flask. Fresh cultures were incubated at 37°C with shaking at 250 rpm and expression was induced in each culture at an OD600 of 0.5 by the addition of IPTG (0.4 mM). Cultures were incubated for an additional 17 h before samples were collected for analysis by reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC). A repeat culture was performed for the negative control culture E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+).
[00301] As amostras foram centrifugadas em um rotor Eppendorf miniSpin F-45-12-11 durante 5 min a 6000 rpm. Os sobrenadantes foram filtrados através de filtros de 0,2 mícrons Sartorius RC 4 mM e depois acidificados para o pH 2,5 com HCl 5 M. O sobrenadante acidificado foi injetado em uma coluna Agilent Zorbax Eclipse XDB C18 (4,6 mm x 250 mm). A HPLC foi realizada a 1 ml.min-1 e os análitos foram eluídos pela elução isocrática com 14% de acetonitrila em KH2PO4 50 mM que foi ajustado até o pH 2,5 com HCl. A coluna foi lavada entre as rodadas aumentando-se a concentração de acetonitrila de 75% durante 15 min antes de ser retornada para 14% de acetonitrila por uma etapa de reequilíbrio de 20 min.[00301] The samples were centrifuged in an Eppendorf miniSpin F-45-12-11 rotor for 5 min at 6000 rpm. Supernatants were filtered through 4 mM Sartorius RC 0.2 micron filters and then acidified to pH 2.5 with 5 M HCl. The acidified supernatant was injected onto an Agilent Zorbax Eclipse XDB C18 column (4.6 mm x 250 mm). HPLC was performed at 1 ml.min-1 and the analytes were eluted by isocratic elution with 14% acetonitrile in 50 mM KH2PO4 which was adjusted to pH 2.5 with HCl. The column was washed between runs by increasing the acetonitrile concentration to 75% for 15 min before being returned to 14% acetonitrile for a 20 min re-equilibration step.
[00302] Os padrões do ácido metacrílico (0,2 mM), ácido isobutírico (5 mM) e ácido 2-cetoisovalérico (5 mM) eluído a 3,6 min, 8,3 min e 8,6 min, e com áreas de pico 5980 mAU.min, 330 mAU.min e 1580 mAU.min, respectivamente. A análise de HPLC de um coquetel de ácido 2- cetoisovalérico (5 mM), ácido isobutírico (5 mM) e ácido metacrílico (200 μM) é mostrado na figura 13.[00302] The standards of methacrylic acid (0.2 mM), isobutyric acid (5 mM) and 2-ketoisovaleric acid (5 mM) eluted at 3.6 min, 8.3 min and 8.6 min, and with areas peak values 5980 mAU.min, 330 mAU.min and 1580 mAU.min, respectively. HPLC analysis of a cocktail of 2-ketoisovaleric acid (5 mM), isobutyric acid (5 mM) and methacrylic acid (200 μM) is shown in figure 13.
[00303] A análise de HPLC da amostra coletada da cultura de controle negativo E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+), mostrada na figura 14 não apresentou nenhum pico na região esperada para ácido metacrílico, enquanto a análise da amostra coletada da cultura da E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD apresentou um pico a 8,6 min com área de pico 0,88 AU.min, correspondendo a uma concentração de ácido metacrílico de 0,11 mM (Fig. 15).[00303] HPLC analysis of the sample collected from the negative control culture E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+), shown in figure 14, did not show any peak in the region expected for methacrylic acid, while analysis of the sample collected from culture of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD showed a peak at 8.6 min with a peak area of 0.88 AU.min, corresponding to a methacrylic acid concentration of 0. 11 mM (Fig. 15).
[00304] Para confirmar que o pico foi de fato representativo do ácido metacrílico, a amostra foi reforçada com um adicional de 0,24 mM do ácido metacrílico de uma solução de estoque de 10 mM, e esta amostra reforçada também foi analisada pela HPLC, mostrada na figura 16. Um único pico com uma área de 2,7 AU.min, correspondendo a uma concentração de ácido metacrílico de 0,34 mM foi observada a 8,5 min, corroborando que a cepa E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD produz ácido metacrílico diretamente da glicose.[00304] To confirm that the peak was indeed representative of methacrylic acid, the sample was boosted with an additional 0.24 mM of methacrylic acid from a 10 mM stock solution, and this boosted sample was also analyzed by HPLC, shown in figure 16. A single peak with an area of 2.7 AU.min, corresponding to a methacrylic acid concentration of 0.34 mM was observed at 8.5 min, corroborating that the E. coli BL21 (DE3) strain pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD produces methacrylic acid directly from glucose.
[00305] Para determinar se suplementando as culturas com ácido 2- cetoisovalérico reforçaria a produção de ácido metacrílico, duas pré-culturas de MSX (10 ml) suplementadas com carbenicilina e cloranfenicol foram mais uma vez preparadas, inoculando uma com E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD e as outras com E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+) como antes. As pré-culturas foram incubadas a 37°C com agitação a 250 rpm durante 16 h antes que as células foram pelotizadas e recolocadas em suspensão em meio MSX fresco (100 ml) suplementada com riboflavina, cloranfenicol e carbenicilina, em um frasco de agitação de 500 ml. A expressão foi induzida em cada cultura em uma OD600 de 0,5 pela adição de IPTG (0,4 mM), e as culturas foram incubadas por um adicional de 3 h antes da adição de 2-cetoisovalerato (pH 7,0) até uma concentração final de 5 mM em cada cultura. As culturas foram incubadas por um adicional de 14 h. As amostras de cultura foram coletadas e analisadas pela cromatografia líquida de alto desempenho com elução isocrática como descrito para as culturas que não foram suplementadas com ácido 2-cetoisovalérico.[00305] To determine whether supplementing cultures with 2-ketoisovaleric acid would enhance methacrylic acid production, two pre-cultures of MSX (10 ml) supplemented with carbenicillin and chloramphenicol were once again prepared by inoculating one with E. coli BL21 ( DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD and the others with E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+) as before. Pre-cultures were incubated at 37°C with shaking at 250 rpm for 16 h before the cells were pelleted and resuspended in fresh MSX medium (100 ml) supplemented with riboflavin, chloramphenicol and carbenicillin in a shake flask. 500 ml. Expression was induced in each culture at an OD600 of 0.5 by the addition of IPTG (0.4 mM), and the cultures were incubated for an additional 3 h before the addition of 2-ketoisovalerate (pH 7.0) until a final concentration of 5 mM in each culture. Cultures were incubated for an additional 14 h. Culture samples were collected and analyzed by high-performance liquid chromatography with isocratic elution as described for cultures that were not supplemented with 2-ketoisovaleric acid.
[00306] A análise de HPLC da amostra coletada em 14 h depois que 2- cetoisovalerato foi adicionado à cultura de controle negativo da E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+) vazio, mostrada na figura 17, não apresentou nenhum pico na região onde o ácido metacrílico é usualmente observado, como esperado. A mesma mostrou, entretanto, algum consumo de fundo de ácido 2-cetoisovalérico (Fig. 6), com a área de pico para este ácido 2- cetoisovalérico nesta cultura sendo de 3353 mAU.min, correspondendo a 2,8 mM de ácido 2-Cetoisovalérico permanecendo na cultura como oposto aos 5 mM originais.[00306] HPLC analysis of the sample collected 14 h after 2-ketoisovalerate was added to the negative control culture of empty E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+), shown in figure 17, showed no peak in region where methacrylic acid is usually observed, as expected. It did, however, show some background consumption of 2-ketoisovaleric acid (Fig. 6), with the peak area for this 2-ketoisovaleric acid in this culture being 3353 mAU.min, corresponding to 2.8 mM of 2-ketoisovaleric acid. -Ketoisovaleric remaining in the culture as opposed to the original 5 mM.
[00307] Quando a amostra coletada 14 h depois que o 2-cetoisovalerato foi adicionada à cultura expressando os genes para a conversão do ácido 2- cetoisovalérico para o ácido metacrílico, a cultura de E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+)::4HBT-ACX4-ppBCKD, um pico a 8,4 min com área de pico de 1890 mAU.min apareceu no traço de HPLC (Fig. 18), indicando que o ácido metacrílico foi produzido a uma concentração de 0,24 mM. Nenhum ácido 2-cetoisovalérico foi detectado nesta amostra, indicando que o mesmo foi completamente consumido durante a conversão do ácido 2-cetoisovalérico para o ácido metacrílico.[00307] When the sample collected 14 h after 2-ketoisovalerate was added to the culture expressing the genes for the conversion of 2-ketoisovaleric acid to methacrylic acid, the culture of E. coli BL21 (DE3) pLysS pET20b(+) ::4HBT-ACX4-ppBCKD, a peak at 8.4 min with a peak area of 1890 mAU.min appeared in the HPLC trace (Fig. 18), indicating that methacrylic acid was produced at a concentration of 0.24 mM . No 2-ketoisovaleric acid was detected in this sample, indicating that it was completely consumed during the conversion of 2-ketoisovaleric acid to methacrylic acid.
[00308] A amostra foi reforçada com um adicional de 0,24 mM de ácido metacrílico e a análise da amostra reforçada (Fig. 19) apresentou um pico com área de pico de 3,4 AU.min, correspondendo à concentração de ácido metacrílico de 0,44 mM, portanto o pico do ácido metacrílico original foi genuíno.[00308] The sample was reinforced with an additional 0.24 mM methacrylic acid and analysis of the reinforced sample (Fig. 19) showed a peak with a peak area of 3.4 AU.min, corresponding to the concentration of methacrylic acid of 0.44 mM, therefore the original methacrylic acid peak was genuine.
[00309] Neste exemplo, a ceto ácido desidrogenase de cadeia ramificada, a saber a BCKD de Pseudomonas putida KT2440, foi co-expressa com uma acil-CoA oxidase, a saber a ACX4 de Arabidopsis thaliana, e uma enzima de tioesterase, a saber 4HBT de Arthrobacter sp. cepa SU em um sistema celular. Foi demonstrado que a produção do ácido metacrílico a partir de um estoque de alimentação chave como glicose que é facilmente disponível a partir da biomassa usando E.coli recombinante é possível, e além disso que a produção do dito ácido metacrílico pode ser reforçada pela suplementação do meio de crescimento com o ácido 2-cetoisovalérico. 1.7 Exemplo 5: A produção em célula integral de metacrilato de butila a partir de 2-cetoisovalerato pela Escherichia coli recombinante[00309] In this example, the branched-chain keto acid dehydrogenase, namely BCKD from Pseudomonas putida KT2440, was co-expressed with an acyl-CoA oxidase, namely ACX4 from Arabidopsis thaliana, and a thioesterase enzyme, namely 4HBT from Arthrobacter sp. SU strain in a cellular system. It has been demonstrated that the production of methacrylic acid from a key feed stock such as glucose which is readily available from biomass using recombinant E.coli is possible, and further that the production of said methacrylic acid can be enhanced by supplementation of growth medium with 2-ketoisovaleric acid. 1.7 Example 5: Whole-cell production of butyl methacrylate from 2-ketoisovalerate by recombinant Escherichia coli
[00310] O gene ACX4 de A. thaliana foi optimizado no códon para E. coli, sintetizado e clonado no vetor pET16b (Sse). O gene foi digerido com NheI/Sse8387I e ligado no pET16b (Sse) digerido com XbaI/Sse8387I. O plasmídeo resultante, pMMA121 (ver a Fig. 20), foi introduzido na E. coli BL21(DE3), e a E. coli recombinante (BL21(DE3)/pMMA121) foi cultivada como segue; BL21(DE3)/pET16b (controle de vetor) ou BL21(DE3)/ pMMA121 foi inoculado meio LB suplementado com ampicilina (0,1 mg/ml) e cultivado durante a noite em um tubo de teste a 37°C. Uma alíquota de uma cultura durante a noite foi transferida para os 100 ml do mesmo meio em um frasco e agitados a 37°C durante 2 a 3 horas. IPTG (final 1 mM) foi adicionado ao frasco e a cultura foi incubada com agitação a 20°C durante a noite.[00310] The A. thaliana ACX4 gene was codon optimized for E. coli, synthesized and cloned into the pET16b (Sse) vector. The gene was digested with NheI/Sse8387I and ligated into pET16b (Sse) digested with XbaI/Sse8387I. The resulting plasmid, pMMA121 (see Fig. 20), was introduced into E. coli BL21(DE3), and recombinant E. coli (BL21(DE3)/pMMA121) was grown as follows; BL21(DE3)/pET16b (vector control) or BL21(DE3)/ pMMA121 was inoculated into LB medium supplemented with ampicillin (0.1 mg/ml) and cultured overnight in a test tube at 37°C. An aliquot of an overnight culture was transferred to the 100 ml of the same medium in a flask and shaken at 37°C for 2 to 3 hours. IPTG (1 mM final) was added to the flask and the culture was incubated with shaking at 20°C overnight.
[00311] As células foram colhidas pela centrífuga e colocadas em suspensão em tampão de fosfato de sódio 0,1 M (pH 7,0), depois rompidas pela sonificação. As células da E. coli rompidas foram centrifugadas para as frações de sobrenadante e pelota, e tanto o controle de vetor quanto as células contendo pMMA121 foram analisados quanto à atividade da ACO (acil-CoA oxidase) (ver a Fig. 21) e a expressão da proteína ACX4 pela SDS-PAGE (ver a Fig. 22). A Figura 21 mostra a presença apenas de IBA-CoA no tampão, a presença de IBA-CoA e uma pequena quantidade de CoA na amostra contendo células compreendendo apenas o plasmídeo pET16b inalterado, e a presença de MAA-CoA, muito menos IBA-CoA e um composto desconhecido na amostra contendo células compreendendo o plasmídeo pMMA121. Portanto, uma alta atividade de ACO foi detectada na fração de sobrenadante de BL21/pMMA121 indicada pela produção de metacrilil CoA, mostrando que a proteína de 40 kDa detectada pela SDS-PAGE da figura 22 é a proteína ACX4. A SDS-PAGE mostra na linha 1 - BL21/pET16b (vetor) SF (fração solúvel); linha 2 - BL21/pMMA121 SF; linha 3 - BL21/pET16b SE (fração insolúvel); linha 4 - BL21/pMMA121 SE; e linha 5 - marcador de peso molecular. Em torno de 40 kDa, uma faixa (salientada pelas caixas pretas) foi observada apenas nas linhas BL21/pMMA121 mas não nas linhas BL21/pET16b (vetor).[00311] The cells were harvested by centrifuge and placed in suspension in 0.1 M sodium phosphate buffer (pH 7.0), then disrupted by sonication. Disrupted E. coli cells were centrifuged for supernatant and pellet fractions, and both vector control and pMMA121-containing cells were analyzed for ACO (acyl-CoA oxidase) activity (see Fig. 21) and ACX4 protein expression by SDS-PAGE (see Fig. 22). Figure 21 shows the presence of only IBA-CoA in the buffer, the presence of IBA-CoA and a small amount of CoA in the sample containing cells comprising only the unchanged pET16b plasmid, and the presence of MAA-CoA, much less IBA-CoA and an unknown compound in the sample containing cells comprising the plasmid pMMA121. Therefore, a high ACO activity was detected in the supernatant fraction of BL21/pMMA121 indicated by the production of methacrylyl CoA, showing that the 40 kDa protein detected by SDS-PAGE in Figure 22 is the ACX4 protein. SDS-PAGE shows in line 1 - BL21/pET16b (vector) SF (soluble fraction); line 2 - BL21/pMMA121 SF; line 3 - BL21/pET16b SE (insoluble fraction); line 4 - BL21/pMMA121 SE; and line 5 - molecular weight marker. Around 40 kDa, a band (highlighted by black boxes) was observed only in the BL21/pMMA121 lines but not in the BL21/pET16b (vector) lines.
[00312] O gene complexo BCKAD foi clonado a partir da cepa PA01 de Pseudomonas aeruginosa como segue. O fragmento de DNA contendo um operon de gene inteiro que codifica o gene complexo BCKAD foi obtido pelo método de PCR com iniciadores BCKAD.F e BCKAD.R (tabela em 1.1.3) usando o DNA genômico como um padrão. O fragmento obtido foi digerido com enzimas de restrição BspHI e Sse8387I, e inserido no vetor pET16b(Sse) entre NcoI/Sse8387I (sítio BamH de pET16b foi convertido para sítio Sse8387I). O plasmídeo resultante foi denominado pWA008 (ver a Fig. 23).[00312] The BCKAD complex gene was cloned from Pseudomonas aeruginosa strain PA01 as follows. The DNA fragment containing an entire gene operon encoding the BCKAD complex gene was obtained by the PCR method with primers BCKAD.F and BCKAD.R (table in 1.1.3) using genomic DNA as a template. The fragment obtained was digested with restriction enzymes BspHI and Sse8387I, and inserted into the vector pET16b(Sse) between NcoI/Sse8387I (BamH site of pET16b was converted to Sse8387I site). The resulting plasmid was named pWA008 (see Fig. 23).
[00296] Um plasmídeo para expressar Apple AAT e ACX4 de A. thaliana foi construído como segue. Os fragmentos de DNA contendo o gene AAT ou ACX4 foi amplificado pelo método de PCR com iniciadores AAT.F e AAT.R ou ACX4.F e ACX4.R (tabela em 1.1.3), usando um plasmídeo contendo o gene AAT otimizado no códon ou pMMA121 como um padrão, respectivamente. O vetor pET(Sse) foi digerido com enzimas de restrição NcoI e Sse8387I e unido com o fragmento de DNA contendo o gene AAT, usando-se o Kit de Clonagem In-Fusion HD (Takara Bio). O plasmídeo resultante, pAAT212, foi digerido com a enzima de restrição SpeI e unido com o fragmento de DNA contendo o gene ACX4, usando-se o Kit de Clonagem In-Fusion HD. O plasmídeo resultante, pMMA133, conteve os genes AAT e ACX4 com controle do promotor T7 (ver a Fig. 23).[00296] A plasmid for expressing Apple AAT and ACX4 from A. thaliana was constructed as follows. The DNA fragments containing the AAT or ACX4 gene were amplified by the PCR method with primers AAT.F and AAT.R or ACX4.F and ACX4.R (table in 1.1.3), using a plasmid containing the AAT gene optimized in codon or pMMA121 as a standard, respectively. The pET(Sse) vector was digested with restriction enzymes NcoI and Sse8387I and joined with the DNA fragment containing the AAT gene, using the In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio). The resulting plasmid, pAAT212, was digested with the SpeI restriction enzyme and joined with the DNA fragment containing the ACX4 gene, using the In-Fusion HD Cloning Kit. The resulting plasmid, pMMA133, contained the AAT and ACX4 genes with control from the T7 promoter (see Fig. 23).
[00313] Um plasmídeo para expressar BCKAD, AAT e ACX4 foram construídos como segue. O plasmídeo pMMA133 foi digerido com as enzimas de restrição SpeI e Sse8387I, e o fragmento de DNA linearizado foi obtido. O plasmídeo pWA008 foi digerido com enzimas de restrição XbaI e Sse8387I e o fragmento de 5,0 kb contendo o gene complexo BCKAD foi isolado. Ambos os fragmentos foram ligados usando o Kit de Ligação de DNA ‘Mighty Mix’ (fabricado pela Takara Bio Inc.). O plasmídeo resultante pMMA134 (ver a Fig. 23) foi introduzido na E. coli BL21(DE3) para experimentos de produção de metacrilato de butila.[00313] A plasmid for expressing BCKAD, AAT and ACX4 was constructed as follows. Plasmid pMMA133 was digested with restriction enzymes SpeI and Sse8387I, and the linearized DNA fragment was obtained. Plasmid pWA008 was digested with XbaI and Sse8387I restriction enzymes and the 5.0 kb fragment containing the BCKAD complex gene was isolated. Both fragments were ligated using the ‘Mighty Mix’ DNA Ligation Kit (manufactured by Takara Bio Inc.). The resulting plasmid pMMA134 (see Fig. 23) was introduced into E. coli BL21(DE3) for butyl methacrylate production experiments.
[00314] E. coli BL21(DE3)/pMMA134 foi cultivado essencialmente da mesma maneira como descrita acima em relação à expressão de ACX4. As células foram colhidas pela centrífuga, lavada com tampão de fosfato de sódio 0,1 M (pH 7,0) e colocada em suspensão no mesmo tampão para se obter a suspensão de célula. Usando-se a suspensão de célula, cerca de 1 ml de uma solução de reação de célula em repouso foi preparada em cada frasco, que conteve 40 mM de 2-cetoisovalerato (2-oxoisovalerato), 60 mM de butanol, 0,05 M de tampão de fosfato de sódio (pH 7,0) e células (OD650 = 12,5). As reações foram realizadas a 30°C, 180 rpm durante 3 a 44 horas, e 1 ml de acetonitrila foi adicionado aos frascos e bem misturados para interromper a reação. Depois da filtração usando um filtro de seringa DISMIC/diâmetro de furo 0,45 mícron (fabricado pela ADVANTEC), a análise foi feita pela HPLC na coluna ODS. As condições de HPLC foram como segue: Aparelho: Waters 2695, Coluna: CAPCELL PAK C18 UG120, 2,0 mm I.D. x 250 mm, Fase móvel: 0,1% de ácido fosfórico / 65% de metanol, Quantidade de fluxo: 0,25 ml/min, Tempo de condução: 12 min, Temperatura da coluna: 35°C e Detecção: UV 210 nm. A Figura 24 mostra a concentração dos seguintes produtos químicos com o tempo da fermentação: ■, 2-cetoisovalerato (2- OIV); ▲, Ácido isobutírico (IBA); ♦, Metacrilato de butila (BMA): e x, Ácido metacrílico (MAA). Conforme a concentração do estoque de alimentação de 2-cetoisovalerato (2-oxoisovalerato) cai, a produção do intermediário no caminho do ácido isobutírico, aumenta, como o faz a produção do produto de éster final metacrilato de butila.[00314] E. coli BL21(DE3)/pMMA134 was cultured in essentially the same manner as described above regarding ACX4 expression. Cells were harvested by centrifuge, washed with 0.1 M sodium phosphate buffer (pH 7.0) and suspended in the same buffer to obtain cell suspension. Using the cell suspension, about 1 ml of a resting cell reaction solution was prepared in each vial, which contained 40 mM 2-ketoisovalerate (2-oxoisovalerate), 60 mM butanol, 0.05 M of sodium phosphate buffer (pH 7.0) and cells (OD650 = 12.5). Reactions were carried out at 30°C, 180 rpm for 3 to 44 hours, and 1 ml of acetonitrile was added to the vials and mixed well to stop the reaction. After filtration using a DISMIC syringe filter/bore diameter 0.45 micron (manufactured by ADVANTEC), analysis was done by HPLC on the ODS column. HPLC conditions were as follows: Apparatus: Waters 2695, Column: CAPCELL PAK C18 UG120, 2.0 mm I.D. x 250 mm, Mobile phase: 0.1% phosphoric acid / 65% methanol, Flow amount: 0.25 ml/min, Conduction time: 12 min, Column temperature: 35°C and Detection: UV 210 nm. Figure 24 shows the concentration of the following chemicals with fermentation time: ■, 2-ketoisovalerate (2- OIV); ▲, Isobutyric acid (IBA); ♦, Butyl methacrylate (BMA): and x, Methacrylic acid (MAA). As the concentration of the 2-ketoisovalerate (2-oxoisovalerate) feedstock falls, production of the intermediate in the isobutyric acid pathway increases, as does production of the final ester product butyl methacrylate.
[00315] Este exemplo demonstra a produção in vivo viável de um derivado do ácido metacrílico, o éster de metacrilato metacrilato de butila, a partir do intermediário bioquímico 2-cetoisovalerato (2-oxoisovalerato) que é produzido diretamente de glicose, e o reagente butanol que é um estoque de alimentação industrial comum. A produção de metacrilato de butila é demonstrada em níveis industrialmente aplicáveis a partir da cultura de célula de E. coli recombinante expressando o operon BCKAD para converter 2- cetoisovalerato em isobutiril CoA, ACX4 oxidase para converter isobutiril coA em metacrilil CoA, e AAT para converter metacrilil CoA em metacrilato de butila pela reação com butanol.[00315] This example demonstrates the viable in vivo production of a methacrylic acid derivative, butyl methacrylate methacrylate ester, from the biochemical intermediate 2-ketoisovalerate (2-oxoisovalerate) which is produced directly from glucose, and the reagent butanol which is a common industrial feed stock. Production of butyl methacrylate is demonstrated at industrially applicable levels from cell culture of recombinant E. coli expressing the BCKAD operon to convert 2-ketoisovalerate to isobutyryl CoA, ACX4 oxidase to convert isobutyryl CoA to methacrylyl CoA, and AAT to convert methacrylyl CoA to butyl methacrylate by reaction with butanol.
[00316] Atenção é direcionada para todos os papéis e documentos que são depositados concorrentemente com ou anterior a este relatório descritivo em conexão com este pedido e que são abertos à inspeção pública com este relatório descritivo, e os conteúdos de todos de tais papéis e documentos são aqui incorporados por referência.[00316] Attention is directed to all papers and documents which are filed concurrently with or prior to this specification in connection with this application and which are open to public inspection with this specification, and the contents of all such papers and documents are incorporated herein by reference.
[00317] Todos os traços divulgados neste relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações, resumo e desenhos anexos), e/ou todas das etapas de qualquer método ou processo assim divulgados, podem ser combinados em qualquer combinação, exceto combinações onde pelo menos alguns de tais traços e/ou etapas sejam mutuamente exclusivas.[00317] All features disclosed in this specification (including any claims, summary and attached drawings), and/or all of the steps of any method or process so disclosed, may be combined in any combination, except combinations where at least some of such traits and/or stages are mutually exclusive.
[00318] Cada traço divulgado neste relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações, resumo e desenhos anexos) pode ser substituído por traços alternativos servindo para propósito idêntico, equivalente ou similar, a menos que expressamente de outro modo estabelecido. Assim, a menos que expressamente de outro mod. estabelecido, cada traço divulgado é apenas um exemplo de uma série genérica de traços equivalentes ou similares.[00318] Each feature disclosed in this specification (including any claims, summary and attached drawings) may be replaced by alternative features serving an identical, equivalent or similar purpose, unless expressly otherwise provided. Thus, unless expressly from another mod. established, each disclosed trait is just one example of a generic series of equivalent or similar traits.
[00319] A invenção não é restrita aos detalhes da(s) modalidade(s) precedente(s). A invenção se estende a qualquer detalhe novo, ou qualquer combinação nova, dos traços divulgados neste relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações, resumo e desenhos anexos), ou a qualquer um novo, ou qualquer combinação nova, das etapas de qualquer método ou processo assim divulgados.[00319] The invention is not restricted to the details of the preceding embodiment(s). The invention extends to any new detail, or any new combination, of the features disclosed in this specification (including any attached claims, abstract and drawings), or to any new, or any new combination, of the steps of any method or process so disclosed.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1508582.2 | 2015-05-19 | ||
GB1517545.8 | 2015-10-05 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BR122024008251A2 true BR122024008251A2 (en) | 2024-07-02 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11753661B2 (en) | Process for the biological production of methacrylic acid and derivatives thereof | |
JP6680671B2 (en) | High yield pathway for producing compounds from renewable resources | |
US11384369B2 (en) | Microorganisms and methods for the production of glycolic acid and glycine via reverse glyoxylate shunt | |
JP2023063334A (en) | Methods for producing methyl methacrylate | |
WO2015022496A2 (en) | A process for production of methacrylic acid and derivatives thereof | |
BR122024008251A2 (en) | PROCESS OF PRODUCING METHACRYLIC ACID, RECOMBINANT MICROORGANISM, FERMENTATION PROCESS, METHOD FOR PREPARING POLYMERS OR COPOLYMERS OF METHACRYLIC ACID OR METHACRYLIC ACID ESTERS | |
BR112017024654B1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING METHACRYLIC ACID, RECOMBINANT MICROORGANISM, FERMENTATION PROCESS, AND METHOD FOR PREPARING POLYMERS OR COPOLYMERS OF METHACRYLIC ACID OR METHACRYLIC ACID ESTERS | |
WO2017068385A1 (en) | Microorganism modified for the assimilation of levulinic acid | |
WO2024033603A1 (en) | Process for the biological production of methacrylic acid and derivatives thereof | |
EA043272B1 (en) | METHOD FOR BIOLOGICAL PRODUCTION OF METHACRYLIC ACID |