BRPI0711266A2 - isolated non-recombinant bacterium, isolated nucleic acid molecule, isolated polypeptide, bacterial host cell, methods for producing a polypeptide, a non-recombinant bacterium, and atenol, kit, and, e. coli ah218 - Google Patents

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Youngnyun Kim
Keelnatham Shanmugam
Lonnie O Ingran
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Univ Florida
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Abstract

BACTéRIA NãO RECOMBINANTE ISOLADA, MOLéCULA DE áCIDO NUCLéICO ISOLADO, POLIPEPTìDEO ISOLADO, CéLULA HOSPEDEIRA BACTERIANA, METODOS PARA PRODUZIR UM POLIPEPTìDEO, UMA BACTéRIA NãO RECOMBINANTE, E ETANOL, KIT, E, CEPA DE E. COLI AH218 Bactérias não recombinantes que produzem etanol como o produto de fermentação primário, ácidos nucléicos associados e polipeptídeos, métodos para a produção de etanol usando-se as bactérias, e conjuntos são divulgados.ISOLATED NON-RECOMBINANT BACTERIA, ISOLATED NUCLEIC ACID MOLECULE, ISOLATED POLYPEPTIDE, BACTERIAL HOSTING CELL, METHODS TO PRODUCE A NON-RECOMBINANT BACTERY, AND EATS, AND ETHANE, ETHANE KIT, primary fermentation product, associated nucleic acids and polypeptides, methods for producing ethanol using bacteria, and sets are disclosed.

Description

"BACTÉRIA NÃO RECOMBINANTE ISOLADA, MOLÉCULA DEÁCIDO NUCLÉICO ISOLADO, POLIPEPTÍDEO ISOLADO, CÉLULAHOSPEDEIRA BACTERIANA, MÉTODOS PARA PRODUZIR UMPOLIPEPTÍDEO, UMA BACTÉRIA NÃO RECOMBINANTE, E ETANOL,KIT, E, CEPA DE E. COLI Affi 18""ISOLATED NON-RECOMBINANT BACTERIA, ISOLATED NUCLEIC ACID MOLECULA, ISOLATED POLYPEPTIDE, BACTERIAL STONE CELL, METHODS FOR PRODUCING UMPOLIPEPTIDE, A NON-RECOMBINANT BETTER AND E. EFFOLI, CE KOL,

Pedido RelacionadoRelated Request

Este pedido reivindica a prioridade do pedido condicional U.S. N0 de série 60/796.652, depositado em 1 de maio de 2006 e 60/848.234,depositado em 29 de setembro de 2007, cujas divulgações totais sãoincorporadas neste por referência.This application claims the priority of U.S. Conditional Application Serial No. 60 / 796,652, filed May 1, 2006 and 60 / 848,234, filed September 29, 2007, the full disclosures of which are incorporated herein by reference.

Pesquisa Patrocinada pelo GovernoGovernment Sponsored Research

Este trabalho foi suportado, em parte, por Grant N0 DE-FG36-04G014019 do U.S. Department of Energy. Conseqüentemente, o governopode ter certos direitos sobre a invenção.This work was supported in part by Grant No. DE-FG36-04G014019 of the U.S. Department of Energy. Consequently, the government may have certain rights in the invention.

Fundamentos da invençãoFundamentals of the invention

O etanol é um combustível alternativo para o transporteatrativo para substituir, pelo menos uma parte, do petróleo (Kheshgi, et al,2000, Wooley, et al, 1999). Embora o etanol seja correntemente produzidonos E.U.A. pela fermentação da glicose a partir do amido de milho usando-seSaccharomyces cerevisíae (Bothast, et al., 2005), que expande seu processopara produzir uma grande fração do requerimento de combustível automotivodever-se impactar adversamente a indústria alimentícia e nutricional.Ethanol is an alternative transport fuel to replace at least a part of petroleum (Kheshgi, et al, 2000, Wooley, et al, 1999). Although ethanol is currently produced in the US by fermentation of glucose from cornstarch using Saccharomyces cerevisíae (Bothast, et al., 2005), which expands its process to produce a large fraction of the automotive fuel requirement and may adversely impact the industry. food and nutrition.

A biomassa lignocelulósica é um estoque de alimentaçãoalternativo atrativo que pode ser fermentado ao etanol após pré-tratamentoapropriado sem impactar o fornecimento alimentício e nutricional (Wyman, etal., 2003, Zaldivar , et al, 2001). Em contraste com o amido de milho, abiomassa contém quantidades significantes de açúcares de pentose que sãorecalcitrantes para a fermentação pela levedura.Lignocellulosic biomass is an attractive alternative food supply that can be fermented to ethanol after appropriate pretreatment without impacting food and nutritional supply (Wyman, etal., 2003, Zaldivar, et al, 2001). In contrast to maize starch, abiomass contains significant amounts of pentose sugars that are recalcitrant for yeast fermentation.

A conversão de açúcares complexos a etanol requerbiocatalisadores microbianos que fermentam eficazmente tanto açúcares dehexose quanto de pentose. Com relação a este objetivo, organismosrecombinantes foram desenvolvidos em que os genes heterólogos foramadicionados aos organismos de plataforma, tais como leveduras, Z. mobilis eE. coli. Por exemplo, Escherichia coli etanologênico recombinante contendoos genes pdc e adh de Zymomonas mobilis fermentam tanto hexoses quantopentoses ao etanol em taxa e rendimento altos (Ingram, et al., 1999). Alémdisso, a engenharia genética da levedura e de Z. mobilis pela adição de genespara a utilização de pentose ainda deve produzir um biocatalisador que igualaas características da fermentação de pentose do Eseheriehia colietanologênico recombinante (Kuyper , et al., 2005, Mohagheghi , et al.,2004).Converting complex sugars to ethanol requires microbial biocatalysts that effectively ferment both dehexose and pentose sugars. In this regard, recombinant organisms have been developed in which heterologous genes have been added to platform organisms such as yeast, Z. mobilis and E. coli. For example, recombinant ethanogenic Escherichia coli containing the Zymomonas mobilis pdc and adh genes ferment both quantopentose hexoses to ethanol at a high rate and yield (Ingram, et al., 1999). In addition, the genetic engineering of yeast and Z. mobilis by the addition of genes for pentose use should still produce a biocatalyst that matches the characteristics of the pseudose fermentation of recombinant Eseheriehia colietanologico (Kuyper, et al., 2005, Mohagheghi, et al. , 2004).

Sumário da InvençãoSummary of the Invention

Como observado acima, a conversão de estoques dealimentação lignocelulósicos ao etanol requer biocatalisadores microbianosque fermentam eficazmente tanto açúcares de hexose quanto de pentose. Taisbiocatalisadores microbianos incluem organismos recombinantes em que osgenes heterólogos foram adicionados aos organismos de plataforma, taiscomo leveduras e bactérias, por exemplo, Zymomonas mobilis e Escheriehiacoli.As noted above, converting lignocellulosic feedstock to ethanol requires microbial biocatalysts that effectively ferment both hexose and pentose sugars. Such microbial biocatalysts include recombinant organisms in which heterologous genes have been added to platform organisms such as yeast and bacteria, for example Zymomonas mobilis and Escheriehiacoli.

Entretanto, o uso de um organismo recombinante para aprodução de combustível em grande escala é percebido por alguns como umabarreira para a comercialização. O desenvolvimento de um etanologênio nãorecombinante pode reduzir uma das barreiras percebidas para a produção deetanol comercial de substratos lignocelulósico.However, the use of a recombinant organism for large-scale fuel production is perceived by some as a barrier to commercialization. The development of a non-matching ethanogen may reduce one of the perceived barriers to the commercial ethanol production of lignocellulosic substrates.

Consequentemente, a invenção é fundamentada, pelo menosem parte, na descoberta de uma mutação que redireciona a glicólise porintermédio de uma via de homoetanol em microorganismos que são, de outramaneira não-etanologênicos e o desenvolvimento de microorganismosetanologênicos não recombinantes que fermentam glicose e xilose ao etanolsob condições anaeróbicas com base naquela descoberta, em particular, oóperon pdh foi identificado como a origem da via de homoetanol. Maisespecificamente, o gene de Ipd dentro do óperon pdh foi identificado comoresponsável para a fermentação de homoetanol, por exemplo, por E. coli sobcondições anaeróbicas.Accordingly, the invention is based, at least in part, on the discovery of a mutation that redirects glycolysis through a homoethanol pathway in otherwise non-ethanogenic microorganisms and the development of non-recombinant ethanolic microorganisms that ferment glucose and xylose to ethanolsob. Anaerobic conditions based on that finding, in particular, the pdh operator was identified as the origin of the homoethanol pathway. More specifically, the Ipd gene within the pdh operon has been identified as responsible for the fermentation of homoethanol, for example by E. coli under anaerobic conditions.

Desta maneira, em um aspecto, a invenção fornece um bactérianão recombinante isolada que compreende uma mutação, em que a mutaçãotorna a bactéria não recombinante capaz de produzir 4 mol de NADH por molde açúcar sob condições anaeróbicas.Thus, in one aspect, the invention provides an isolated recombinant bacterium comprising a mutation, wherein the mutation makes the non-recombinant bacterium capable of producing 4 mol of NADH per sugar mold under anaerobic conditions.

Em um outro aspecto, a invenção fornece um bactéria nãorecombinante isolada que compreende um gene de Ipd tendo uma ou maismutações, em que a mutação torna a bactéria não recombinante capaz deproduzir etanol como o produto de fermentação primário sob condiçõesanaeróbicas.In another aspect, the invention provides an isolated non-recombinant bacterium comprising an Ipd gene having one or more mutations, wherein the mutation renders the non-recombinant bacterium capable of producing ethanol as the primary fermentation product under anaerobic conditions.

A invenção também fornece moléculas de ácido nucléicoisoladas que codificam polipeptídeos de diidrolipoamida desidrogenase (LPD)ou fragmentos funcionais destes. Quando as moléculas de ácido nucléico sãoexpressadas em uma célula, por exemplo, uma bactéria, a célula produz etanolcomo o produto de fermentação primário.The invention also provides isolated nucleic acid molecules encoding dihydrolipoamide dehydrogenase (LPD) polypeptides or functional fragments thereof. When nucleic acid molecules are expressed in a cell, for example a bacterium, the cell produces ethanol as the primary fermentation product.

Desta maneira, em um outro aspecto, a invenção fornecemoléculas de ácido nucléico isoladas selecionadas do grupo que consiste de:Thus, in another aspect, the invention provides isolated nucleic acid molecules selected from the group consisting of:

a) uma molécula de ácido nucléico que compreende umaseqüência de nucleotídeo que é pelo menos 60% homóloga com relação àseqüência de nucleotídeo da SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3 ou umcomplemento da mesma;(a) a nucleic acid molecule comprising a nucleotide sequence that is at least 60% homologous to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a complement thereof;

b) uma molécula de ácido nucléico que compreende umfragmento de pelo menos 100 nucleotídeos de um ácido nucléico quecompreende uma seqüência de nucleotídeo da SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3ou um complemento da mesma;b) a nucleic acid molecule comprising a fragment of at least 100 nucleotides of a nucleic acid comprising a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a complement thereof;

c) uma molécula de ácido nucléico que codifica umpolipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido de pelo menoscerca de 50% homóloga com relação à seqüência de aminoácido da SEQ IDN°: 2 ou SEQ ID N°: 4;c) a nucleic acid molecule encoding a polypeptide comprising an amino acid sequence of at least about 50% homologous to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4;

d) uma molécula de ácido nucléico que codifica um fragmentode um polipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido da SEQLD N°: 2 ou SEQ ID N°: 4; em que o fragmento compreende pelo menos 15resíduos de aminoácidos contíguos da seqüência de aminoácido da SEQ IDN°: 2 ou SEQ ID N°: 4;d) a nucleic acid molecule encoding a fragment of a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQLD No. 2 or SEQ ID No.: 4; wherein the fragment comprises at least 15 contiguous amino acid residues of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4;

e) um ácido nucléico que codifica uma variante alélica deocorrência natural de um polipeptídeo que compreende uma seqüência deaminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4, em que a molécula de ácidonucléico hibridiza a um complemento de uma molécula de ácido nucléico quecompreende SEQID N°: 1 ou SEQID N°: 3, sob condições severas;e) a nucleic acid encoding a naturally occurring allelic variant of a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, wherein the nucleic acid molecule hybridizes to a complement of an acid molecule. nucleic acid comprising SEQID No. 1 or SEQID No. 3 under severe conditions;

f) uma molécula de ácido nucléico que compreende umaseqüência de nucleotídeo da SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3 ou umcomplemento da mesma ef) a nucleic acid molecule comprising a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a complement thereof; and

g) uma molécula de ácido nucléico que codifica umpolipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2ou SEQ ID N°: 4;g) a nucleic acid molecule encoding a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2or SEQ ID NO: 4;

em que a molécula de ácido nucléico quando expressada emuma célula, torna a célula capaz de produzir etanol como o produto defermentação primário.wherein the nucleic acid molecule when expressed in a cell makes the cell capable of producing ethanol as the primary defermentation product.

A invenção também fornece polipeptídeos de diidrolipoamidadesidrogenase ou fragmentos funcionais destes. Quando os polipeptídeos sãoexpressados em uma célula, por exemplo, uma bactéria, a célula produz etanolcomo o produto de fermentação primário.The invention also provides dihydrolipoamidashydrogenase polypeptides or functional fragments thereof. When polypeptides are expressed in a cell, for example a bacterium, the cell produces ethanol as the primary fermentation product.

Desta maneira, em um outro aspecto, a invenção fornecepolipeptídeos selecionados do grupo que consiste de:Thus, in another aspect, the invention provides polypeptides selected from the group consisting of:

a) um fragmento de um polipeptídeo que compreende umaseqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4, em que ofragmento compreende pelo menos 15 aminoácidos contíguos da SEQ ID N°:2 ou SEQ ID N°: 4;a) a fragment of a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, wherein the fragment comprises at least 15 contiguous amino acids of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 ;

b) uma variante alélica de ocorrência natural de umpolipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido da SEQ ID NO;2 ou SEQ ID N°: 4, em que o polipeptídeo é codificado por uma molécula deácido nucléico que hibridiza ao complemento de uma molécula de ácidonucléico que compreende SEQ ID NO; 1 ou SEQ ID N°: 3, sob condiçõesseveras;b) a naturally occurring allelic variant of a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, wherein the polypeptide is encoded by a nucleic acid molecule that hybridizes to the complement of a nucleic acid molecule comprising SEQ ID NO; 1 or SEQ ID NO: 3, under the above conditions;

c) um polipeptídeo que é codificado por uma molécula deácido nucléico que é pelo menos 50% idêntico a um ácido nucléico quecompreende uma seqüência de nucleotídeo da SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N0: 3;c) a polypeptide that is encoded by a nucleic acid molecule that is at least 50% identical to a nucleic acid comprising a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3;

d) um polipeptídeo que compreende uma seqüência deaminoácido que é pelo menos 90% idêntico a uma seqüência de aminoácidoda SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4 ed) a polypeptide comprising an amino acid sequence that is at least 90% identical to an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 and

e) um polipeptídeo isolado que compreende uma seqüência deaminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4 e em que o polipeptídeoquando expressado em uma célula, torna a célula capaz de produzir etanolcomo o produto de fermentação primário.e) an isolated polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 and wherein the polypeptide, when expressed in a cell, makes the cell capable of producing ethanol as the primary fermentation product.

Em uma forma de realização, o etanol produzido pela célulacompreende mais do que 50% de produtos de fermentação não gasosos totaissob condições anaeróbicas. Em uma outra forma de realização deste aspecto,o polipeptídeo tem atividade de diidrolipoamida desidrogenase sob condiçõesanaeróbicas. Em uma forma de realização adicional, a célula é uma célulabacteriana.In one embodiment, the ethanol produced by the cell comprises more than 50% of total non-gaseous fermentation products under anaerobic conditions. In another embodiment of this aspect, the polypeptide has dihydrolipoamide dehydrogenase activity under anaerobic conditions. In a further embodiment, the cell is a bacterial cell.

Em um aspecto adicional, a invenção fornece uma célulahospedeira bacteriana que compreende as moléculas de ácido nucléicoisoladas que codificam polipeptídeos de diidrolipoamida desidrogenase oufragmentos destes.In a further aspect, the invention provides a bacterial host cell comprising the isolated nucleic acid molecules encoding dihydrolipoamide dehydrogenase polypeptides or fragments thereof.

Em um outro aspecto, a invenção fornece um método paraproduzir um polipeptídeo selecionado do grupo que consiste de:In another aspect, the invention provides a method for producing a polypeptide selected from the group consisting of:

a) um polipeptídeo que compreende uma seqüência deaminoácido SEQ ED N°: 2 ou SEQ ID N°: 4;a) a polypeptide comprising an amino acid sequence SEQ ED NO: 2 or SEQ ID NO: 4;

b) um fragmento de um polipeptídeo que compreende umaseqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4; em que ofragmento compreende pelo menos 15 aminoácidos contíguos da SEQ ID N°:2 ou SEQ ID N°: 4 eb) a fragment of a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4; wherein the fragment comprises at least 15 contiguous amino acids of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 and

c) uma variante alélica de ocorrência natural de umpolipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido da SEQ ID N0: 2ou SEQ ID N°: 4,c) a naturally occurring allelic variant of a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4,

em que o polipeptídeo é codificado por uma molécula de ácidonucléico que hibridiza a um complemento de uma molécula de ácido nucléicoque compreende SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3, sob condições severas;wherein the polypeptide is encoded by a nucleic acid molecule that hybridizes to a complement of a nucleic acid molecule which comprises SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 under severe conditions;

que compreende cultivar células hospedeiras bacterianascontendo as moléculas de ácido nucléico isoladas que codificam polipeptídeosde diidrolipoamida desidrogenase ou fragmentos destes, sob condições emque a molécula de ácido nucléico é expressada.which comprises culturing bacterial host cells containing isolated nucleic acid molecules encoding dihydrolipoamide dehydrogenase polypeptides or fragments thereof under conditions under which the nucleic acid molecule is expressed.

Em um aspecto adicional, a invenção fornece bactérias nãorecombinantes como descrito acima, que compreende uma molécula de ácidonucléico isolada descrita acima.In a further aspect, the invention provides non-recombinant bacteria as described above comprising an isolated nucleic acid molecule described above.

Um outro aspecto da invenção fornece a bactéria nãorecombinante que compreende um gene de Ipd tendo uma ou mais mutações,em que a mutação torna a bactéria não recombinante capaz de produzir etanolcomo o produto de fermentação primário sob condições anaeróbicas e em quea bactéria é preparada por um processo que compreende as etapas de:a) desenvolver uma cepa mutante candidata de uma bactériasob condições de desenvolvimento anaeróbico em meio rico em açúcar eAnother aspect of the invention provides non-recombinant bacterium comprising an Ipd gene having one or more mutations, wherein the mutation renders the non-recombinant bacterium capable of producing ethanol as the primary fermentation product under anaerobic conditions and in which the bacterium is prepared by a mutant. a process comprising the steps of: a) developing a candidate mutant strain of a bacterium under anaerobic development conditions in a sugar-rich medium and

b) selecionar mutantes que produzem etanol como o produtoprincipal da fermentação.b) select ethanol-producing mutants as the main fermentation product.

Em um outro aspecto, a invenção fornece um método deprodução de bactérias etanologênicas não recombinantes da invenção quecompreende as etapas de:In another aspect, the invention provides a method of producing non-recombinant ethanogenic bacteria of the invention which comprises the steps of:

a) desenvolver uma cepa mutante candidata de uma bactériasob condições de desenvolvimento anaeróbico em meio rico em açúcar e(a) develop a candidate mutant strain of a bacterium under anaerobic development conditions in a sugar-rich medium, and

b) selecionar mutantes que produzem etanol como o produtoprincipal da fermentação.b) select ethanol-producing mutants as the main fermentation product.

Em uma forma de realização, a invenção fornece a bactérianão recombinante isolada de qualquer um dos aspectos mencionados acima,em que a mutação no gene lpd causa insensibilidade a NADH.In one embodiment, the invention provides recombinant bacterium not isolated from any of the above-mentioned aspects, wherein the mutation in the lpd gene causes insensitivity to NADH.

Em uma outra forma de realização dos aspectos descritosacima, os mutantes resulta da mutação no gene lpd. Em uma forma derealização particular, a mutação no gene lpd causa insensibilidade a NADH.In another embodiment of the above aspects, the mutants result from mutation in the lpd gene. In a particular embodiment, the lpd gene mutation causes insensitivity to NADH.

Em um outro aspecto, a invenção fornece um método paraproduzir etanol de uma fonte de oligossacarídeo. O método compreendecontatar o oligossacarídeo com uma bactéria não recombinante ou célulahospedeira da invenção como descrito acima, para, desse modo, produziretanol de uma fonte de oligossacarídeo. Em uma forma de realizaçãoparticular do método, o oligossacarídeo é selecionado do grupo que consistede lignocelulose, hemicelulose, celulose, pectina e qualquer combinação dosmesmos.In another aspect, the invention provides a method for producing ethanol from an oligosaccharide source. The method comprises contacting the oligosaccharide with a non-recombinant bacteria or host cell of the invention as described above to thereby produce ethanol from an oligosaccharide source. In a particular embodiment of the method, the oligosaccharide is selected from the group consisting of lignocellulose, hemicellulose, cellulose, pectin and any combination thereof.

Ainda, em um outro aspecto, a invenção fornece um kit quecompreende a bactéria não recombinante ou célula hospedeira da invençãocomo descrito acima e instruções para produzir etanol de acordo com osmétodos e processos descritos neste. Em uma forma de realização, o kitcompreende uma fonte de açúcar.In yet another aspect, the invention provides a kit comprising the non-recombinant bacterium or host cell of the invention as described above and instructions for producing ethanol according to the methods and methods described herein. In one embodiment, the kit comprises a sugar source.

Ainda, em um outro aspecto, a invenção fornece novas cepasde E. coli, que incluem cepas AH218 (NRRL B-30967), AH241 (NRRL B-30968), AH242 (NRRL B-30969), SE2377 (NRRL B-30970), SE2378(NRRL B-30971), SE2382 (NRRL B-30972), SE2383 (NRRL B-30973),SE2384 (NRRL B-30974) e SE2385 (NRRL B-30975), que foramdepositados em 27 de setembro de 2006 com a Agricultural Research CultureCollection (NRRL), 1815 N. University Street, Peoria, IL, USA.In yet another aspect, the invention provides novel E. coli strains, which include strains AH218 (NRRL B-30967), AH241 (NRRL B-30968), AH242 (NRRL B-30969), SE2377 (NRRL B-30970) SE2378 (NRRL B-30971), SE2382 (NRRL B-30972), SE2383 (NRRL B-30973), SE2384 (NRRL B-30974) and SE2385 (NRRL B-30975), which were filed on September 27, 2006 with Agricultural Research Culture Collection (NRRL), 1815 N. University Street, Peoria, IL, USA.

Outras características e vantagens da invenção estarãoevidentes a partir das seguintes descrições e reivindicações detalhadas.Other features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed descriptions and claims.

Breve Descrição dos DesenhosBrief Description of the Drawings

A Figura 1 (A) mostra a seqüência de ácido nucléico para ogene Ipd como uma mutação na base 997 (SEQ ID N°: 1) e (B) a seqüência deaminoácido correspondente (SEQ ID N°: 2).Figure 1 (A) shows the nucleic acid sequence for Ipd gene as a mutation in base 997 (SEQ ID NO: 1) and (B) the corresponding amino acid sequence (SEQ ID NO: 2).

A Figura 2 (A) mostra a seqüência de ácido nucléico para ogene Ipd como uma mutação na base 1093 (SEQ ID N0: 3) e (B) a seqüênciade aminoácido correspondente (SEQ ID N0: 4).Figure 2 (A) shows the nucleic acid sequence for Ipd gene as a base mutation 1093 (SEQ ID NO: 3) and (B) the corresponding amino acid sequence (SEQ ID NO: 4).

A Figura 3 (A) mostra a seqüência de ácido nucléico para ogene Ipd do tipo selvagem (SEQ ID N0: 5) e (B) a seqüência de aminoácidocorrespondente (SEQ ID N°: 6).Figure 3 (A) shows the nucleic acid sequence for wild type Ipd gene (SEQ ID NO: 5) and (B) the corresponding amino acid sequence (SEQ ID NO: 6).

A Figura 4 mostra um gráfico que descreve o desenvolvimentoe características de fermentação de E. coli tipo selvagem, cepa W3110 emutante etanologênico, cepa SE2378, em meio LB com glicose ou xilose (50g L"1) a 37°C e pH 7,0. O painel (A) mostra uma cepa W3110 do tiposelvagem, desenvolvimento em glicose; o painel (B) mostra a cepa SE2378,desenvolvimento em glicose; o painel (C), mostra uma cepa W3110 do tiposelvagem, desenvolvimento em, xilose; o painel (D) mostra a cepa SE2378,desenvolvimento em xiloseFigure 4 shows a graph depicting the development and fermentation characteristics of wild-type E. coli, ethanogenic migrating strain W3110, strain SE2378, in LB medium with glucose or xylose (50g L "1) at 37 ° C and pH 7.0 Panel (A) shows a W3110 strain of glucose type, development in glucose, panel (B) shows strain SE2378, glucose development, panel (C) shows a strain W3110 of glucose type, development xylose; panel (D) shows strain SE2378, xylose development

A Figura 5 mostra a transdução de mutante de anulação(aroP-aceEF) (A) (DaroP-aceEF) na cepa SE2378 (B). As mutações na cepaSE2378 foram mapeados por co-transdução com zac::TnlO. quando os genesaroP-pdhR-aceEF foram anulados por co-transdução, o transdutor (C) perdesua capacidade para o desenvolvimento em LB contendo 1% de glicose sobcondições anaeróbicas, enquanto a mesma anulação na base do tipo selvagemnão afeta o desenvolvimento anaeróbico.Figure 5 shows the deletion mutant (aroP-aceEF) transduction (A) (DaroP-aceEF) transduction in strain SE2378 (B). The mutations in strain SE2378 were mapped by co-transduction with zac :: Tn10. When the aroP-pdhR-aceEF genes were annulled by co-transduction, the transducer (C) loses its ability to develop in LB containing 1% glucose under anaerobic conditions, while the same wild type-based deletion does not affect anaerobic development.

A Figura 6 mostra uma seqüência de aminoácido do produtode gene pdhR da cepa W3110 do tipo selvagem e o mutante SE2378 (A). Aseqüência de ácido nucléico da região intergênica da cepa SE2378 é mostradono (B).Figure 6 shows an amino acid sequence of the wild type W3110 strain pdhR gene product and the SE2378 mutant (A). Sequence of nucleic acid from the intergenic region of strain SE2378 is shown in (B).

A Figura 7 mostra os plasmídeos usados para a expressão deW3110 ou SE2378 Ipd em hospedeiro YK100. O plasmídeo pKY32 (A)contém o gene Ipd do tipo selvagem, cepa W3110. O plasmídeo pKY33 (B)contém o gene Ipd do SE2378 mutante etanologênico. A Figura 8 (A a C) é um esquema que mostra uma viaproposta para a produção de etanol a partir do piruvato na cepa de E.coliSE2378, E.coli natural e outros microorganismos etanologênicos.Figure 7 shows the plasmids used for the expression of W3110 or SE2378 Ipd in YK100 host. Plasmid pKY32 (A) contains the wild-type Ipd gene, strain W3110. Plasmid pKY33 (B) contains the ethanological mutant SE2378 Ipd gene. Figure 8 (A to C) is a schematic showing a proposed pathway for the production of ethanol from pyruvate in the E.coliSE2378 strain, natural E.coli and other ethanogenic microorganisms.

A Figura 9 mostra um alinhamentoseqüência de aminoácidomúltiplo (usando-se o programa de alinhamento de seqüência múltiplaCLUSTAL) do LPD de Escherichia coli K12 MG1655 com seqüências deLPD selecionadas, isto é, Clostridium tetani E88, Thermoanaerobaeteretanolieus, Bacillus eereus ATCC 10987, Lactobacillus plantarum WCFS1,Lactoeoceus laetis Subspeeies eremoris SKI 1, Oenoeoeeus oeni MCW PSU-1, Salmonella typhimurium LT2, Vibrio fiseheri ATCC 700601, Shewanellasp ANA-3, Pseudomonas aeruginosa PAOl (ATCC15692), Rhodobaetersphaeroides 2.4.1, Geobaeter metalliredueens GS-15, Aeinetobaeter sp. ADP1, Glueonobaeter oxydans 621H, Corynebaeterium glutamieum DSM20300,Lactobacillus casei ATCC334, Streptomyces coelicolor M145/A3(2),Streptococcus mutans ATCC 700610, Methanosareina barkeri Fusaro. Oresíduo de histidina no aminoácido 322, o resíduo de prolina no aminoácido355 e o resíduo de glutamato no aminoácido 356 são realçados com umasterisco (*).Figure 9 shows a multiple amino acid alignment (using the multiple sequence alignment programCLUSTAL) of Escherichia coli K12 MG1655 LPD with selected LPD sequences, ie Clostridium tetani E88, Thermoanaerobaeterethanolieus, Bacillus eereus ATCC 10987, Lactobac WC871, Lactobac Lactoeoceus laetis Subspeeies eremoris SKI 1, Oenoeoeeus oeni MCW PSU-1, Salmonella typhimurium LT2, Vibrio fiseheri ATCC 700601, Shewanellasp ANA-3, Pseudomonas aeruginosa PAOl (ATCC15692), Rhodobaetersphaeroides 2.4all. ADP1, Glueonobaeter oxydans 621H, Corynebaeterium glutamieum DSM20300, Lactobacillus casei ATCC334, Streptomyces coelicolor M145 / A3 (2), Streptococcus mutans ATCC 700610, Methanosareina barkeri Fusaro. The histidine residue at amino acid 322, the proline residue at amino acid355 and the glutamate residue at amino acid 356 are highlighted with a ester (*).

A Figura 10 é um gráfico que mostra a inibição de atividadede PDH por NADH. E. coli tipo selvagem, cepa W3110 ou o mutanteetanologênica, cepa SE2378. No painel superior, a concentração de NAD foide 2 mM tanto para a cepa W3110 quanto a cepa SE2378. No painel inferior,a concentração de NAD foi 2 mM de NAD para a enzima natural da cepaW3110 e 1 mM para a forma mutada da enzima da cepa SE2378.Figure 10 is a graph showing inhibition of PDH activity by NADH. Wild type E. coli, strain W3110 or the mutant ethanogenic, strain SE2378. In the upper panel, the concentration of NAD was 2 mM for both strain W3110 and strain SE2378. In the lower panel, the NAD concentration was 2 mM NAD for the natural strain W3110 enzyme and 1 mM for the mutated form of the SE2378 strain enzyme.

A Figura 11 é um gráfico que mostra a inibição de LPD porNADH. A razão de NADH ao NAD na atividade da enzima foi determinadatanto para a forma natural quanto a forma mutada de LPD.Figure 11 is a graph showing inhibition of LPD by NADH. The ratio of NADH to NAD in enzyme activity was determined for both natural and mutated LPD forms.

Descrição Detalhada da InvençãoDetailed Description of the Invention

Na ordem do escopo da invenção total deve ser claramenteentendido, as seguintes definições são fornecidas.In order of the scope of the total invention to be clearly understood, the following definitions are provided.

I. DefiniçõesI. Definitions

Como usado neste, os termos "bactéria não recombinante" e"bactéria" são pretendidos para incluir uma célula bacteriana que contém ounão contém a seqüência de polinucleotídeo heteróloga e é adequado para amodificação adicional usando-se as composições e métodos da invenção, porexemplo, adequado para a manipulação genética, por exemplo, que podeincorporar as seqüências de polinucleotídeo heterólogas, por exemplo, quepodem ser transfectados. O termo é pretendido para incluir a progênie dacélula originalmente transfectada. Em formas de realização particulares, acélula é uma célula bacteriana de Gram-negativo ou uma célula de Gram-positivo. O termo "derivado de" como em "polinucleotídeo ou gene derivadode uma bactéria" é pretendida para incluir o isolamento (em todo ou em parte)de um segmento de polinucleotídeo da fonte indicada (isto é, uma bactéria) oua purificação de um polipeptídeo a partir de uma fonte indicada (isto é, abactéria). Em consideração, o termo é pretendido incluir, por exemplo,clonagem direta, amplificação de PCR ou síntese artificial de oufundamentado em uma seqüência associada com a fonte de polinucleotídeoindicada.As used herein, the terms "non-recombinant bacterium" and "bacterium" are intended to include a bacterial cell that does not contain the heterologous polynucleotide sequence and is suitable for further amodification using the compositions and methods of the invention, for example, suitable. for genetic manipulation, for example, which may incorporate heterologous polynucleotide sequences, for example, which may be transfected. The term is intended to include the originally transfected cell progeny. In particular embodiments, the cell is a Gram negative bacterial cell or a Gram positive cell. The term "derived from" as in "bacterial-derived polynucleotide or gene" is intended to include the isolation (in whole or in part) of a polynucleotide segment from the indicated source (i.e. a bacterium) or purification of a polypeptide from from an indicated source (ie abacteria). In consideration, the term is intended to include, for example, direct cloning, PCR amplification, or artificial synthesis of or ground in a sequence associated with the indicated polynucleotide source.

O termo "condições anaeróbicas" é pretendido incluircondições que não incluem oxigênio; isto é, condições em que o oxigênio estásubstancialmente ausente. Em certas formas de realização da invenção, ascondições anaeróbicas compreendem um recipiente ou contêiner fechado, porexemplo, um recipiente fechado com um tampão. Para criar condições quenão incluem oxigênio, a fase gasosa é removida do recipiente ou contêinerusando-se uma bomba a vácuo e substituído por gás nitrogênio. O oxigênioestá substancialmente ausente quando o nível de oxigênio é muito baixo paraser detectado. O termo "condições aeróbicas " é pretendido incluir condiçõesque incluem oxigênio; isto é, condições em que o oxigênio está presente.The term "anaerobic conditions" is intended to include conditions that do not include oxygen; that is, conditions in which oxygen is substantially absent. In certain embodiments of the invention, anaerobic conditions comprise a closed container or container, for example a closed container with a plug. To create conditions that do not include oxygen, the gas phase is removed from the container or container using a vacuum pump and replaced with nitrogen gas. Oxygen is substantially absent when oxygen level is too low to be detected. The term "aerobic conditions" is intended to include conditions that include oxygen; that is, conditions in which oxygen is present.

O termo "etanologênica" é pretendido incluir a capacidade deum microorganismo para produzir etanol a partir de um carboidrato como umproduto de fermentação primário. O termo é pretendido incluir organismosetanologênicos de ocorrência natural e organismos etanologênicos commutações de ocorrência natural ou induzidas.The term "ethanological" is intended to include the ability of a microorganism to produce ethanol from a carbohydrate as a primary fermentation product. The term is intended to include naturally occurring ethanological organisms and naturally occurring or induced ethanological organisms.

O termo "não-etanologênica" é pretendido incluir aincapacidade de um microorganismo para produzir etanol a partir de umcarboidrato como um produto de fermentação primário. O termo é pretendidoincluir microorganismos que produzem etanol como o produto defermentação secundário que compreende menos do que 40% de produtos defermentação não gasosos totais.The term "non-ethanogenic" is intended to include the inability of a microorganism to produce ethanol from a carbohydrate as a primary fermentation product. The term is intended to include ethanol-producing microorganisms as the secondary defermentation product comprising less than 40% of total non-gaseous defermentation products.

Os termos "fermentar" e "fermentação" são pretendidos incluira degradação ou a despolimerização de um açúcar complexo e bioconversãodaquele resíduo açúcar em etanol, acetato e succinato. Os termos sãopretendidos incluir o processo enzimático (por exemplo, celular ou acelular,por exemplo, um lisado ou mistura de polipeptídeo purificada) pelo qual oetanol é produzido a partir de um carboidrato, em particular, como umproduto primário da fermentação.The terms "ferment" and "fermentation" are intended to include the degradation or depolymerisation of a complex sugar and bioconversion of that sugar residue to ethanol, acetate and succinate. The terms are intended to include the enzymatic process (e.g., cellular or acellular, for example a lysate or purified polypeptide mixture) by which ethanol is produced from a carbohydrate, in particular, as a primary fermentation product.

Os termos "produto de fermentação primário" e "produto defermentação principal" são usados neste de maneira intercambiável e sãopretendidos incluir produtos não gasosos da fermentação que compreendemmais do que cerca de 50% de produto não gasoso total. O produto defermentação primário é o produto não gasoso mais abundante. Em certasformas de realização da invenção, o produto de fermentação primário éetanol.The terms "primary fermentation product" and "primary defermentation product" are used interchangeably herein and are intended to include non-gaseous fermentation products comprising more than about 50% of total non-gaseous product. The primary defermentation product is the most abundant non-gaseous product. In certain embodiments of the invention, the primary fermentation product is ethanol.

O termo "produto de fermentação secundário" como usadoneste é pretendido incluir produtos não gasosos da fermentação quecompreendem menos do que 40% do produto não gasoso total. Em certasformas de realização da invenção, o produto de fermentação secundário éetanol.The term "secondary fermentation product" as used herein is intended to include non-gaseous fermentation products comprising less than 40% of the total non-gaseous product. In certain embodiments of the invention, the secondary fermentation product is ethanol.

O termo "via de fermentação de homoetanol" como usadoneste é pretendido incluir uma via de fermentação em um organismo, porexemplo, uma bactéria, que facilita a produção de etanol como o produto defermentação primário.The term "homoethanol fermentation pathway" as used herein is intended to include a fermentation pathway in an organism, e.g. a bacterium, which facilitates the production of ethanol as the primary defermentation product.

O termo "via de fermentação alternativa" como usado neste épretendido incluir uma via de fermentação em que etanol não é o produto defermentação primário.The term "alternative fermentation pathway" as used herein is intended to include a fermentation pathway where ethanol is not the primary defermentation product.

Um "gene," como usado neste, é um ácido nucléico que podedirecionar a síntese de um enzima ou de outra molécula de peptídeo, porexemplo, pode compreender as seqüências codificadoras, por exemplo, umaestrutura de leitura aberta contígua (ORF) que codifica um polipeptídeo oupode ser, por si só, funcional no organismo. Um gene em um organismo podeser agrupado em um óperon, como definido neste, em que o óperon éseparado dos outros genes e/ou óperons pelo DNA intergênico. Os genesindividuais contidos dentro de um óperon podem se sobrepor sem DNAintergênico entre os genes individuais. Além disso, o termo "gene" épretendido incluir um gene específico para um propósito selecionado. Umgene pode ser endógeno à célula hospedeira ou pode ser recombinantementeintroduzido na célula hospedeira, por exemplo, como um plasmídeo mantidode maneira epissomal ou um plasmídeo (ou fragmento deste) que éestavelmente integrado no genoma. Um gene heterólogo é um gene que éintroduzido em uma célula e não é natural para a célula.A "gene," as used herein, is a nucleic acid that can direct the synthesis of an enzyme or other peptide molecule, for example, may comprise coding sequences, for example, a contiguous open reading frame (ORF) encoding a polypeptide. or may, by itself, be functional in the body. A gene in an organism may be grouped into an operon, as defined herein, wherein the operon is separated from other genes and / or operons by intergenic DNA. Individual genes contained within an operon may overlap without intergenic DNA between individual genes. In addition, the term "gene" is intended to include a specific gene for a selected purpose. A gene may be endogenous to the host cell or may be recombinantly introduced into the host cell, for example, as an episomally maintained plasmid or a plasmid (or fragment thereof) that is stably integrated into the genome. A heterologous gene is a gene that is introduced into a cell and is not natural to the cell.

Os termos "óperon de pdh" e "local de pdh" são usados demaneira intercambiável e são pretendidos significar o grupo de pdhR, lpd, eaceEF de genes que são expressados como um grupo e seu promotor eoperador associados. Por convenção, o termo o "óperon pdh" refere-se aosgenes que codificam o óperon, visto que o termo "PDH" refere-se aocomplexo de proteínas que são codificadas para o óperon. A atividade depiruvato desidrogenase é responsável pela produção de acetil CoA para ociclo TCA e produção de energia. O termo óperon pdh pode incluir umóperon pdh a partir de qualquer organismo aeróbico. Todos os organismosaeróbicos, de eucariotas a humanos, contém os três componentes de PDH.Muitas bactérias tem os genes que codificam o PDH contido em um óperon.Os três genes, aceE, aceF e Ipd são essenciais para a atividade de PDH e estestrês genes são observados em todos os organismos aeróbicos quando estes sãoorganizados como um óperon ou como genes independentes.The terms "pdh operon" and "pdh site" are used interchangeably and are intended to mean the pdhR, lpd, eaceEF group of genes that are expressed as a group and its associated promoter and operator. By convention, the term "operon pdh" refers to the genes encoding the operon, whereas the term "PDH" refers to the complex of proteins that are coded for the operon. The activity of pyruvate dehydrogenase is responsible for the production of acetyl CoA for occlo TCA and energy production. The term operon pdh may include an operon pdh from any aerobic organism. All aerobic organisms, from eukaryotes to humans, contain the three components of PDH. Many bacteria have the genes that encode the PDH contained in an operon. The three genes, aceE, aceF, and Ipd are essential for PDH activity, and these genes are observed in all aerobic organisms when they are organized as an operon or as independent genes.

O termo "diidrolipoamida acetiltransferase" (aceF) épretendido incluir as enzimas E2 acetiltransferase do local do gene depiruvato desidrogenase. Por convenção, o termo "aceF" refere-se a um genede diidrolipoamida acetiltransferase visto que o termo "AceF" refere-se a umproduto genético aceF, isto é, um polipeptídeo ou enzima de diidrolipoamidaacetiltransferase.The term "dihydrolipoamide acetyltransferase" (aceF) is intended to include the E2 acetyltransferase enzymes from the depiruvate dehydrogenase gene site. By convention, the term "aceF" refers to a dihydrolipoamide acetyltransferase genide since the term "aceF" refers to an aceF genetic product, that is, a dihydrolipoamideacetyltransferase polypeptide or enzyme.

O termo "piruvato descarboxilase/desidrogenase do complexode PDH " (aceE) é pretendido incluir uma enzima de El descarboxilase dolocal de gene de piruvato desidrogenase. Por convenção, o termo "aceE"refere-se a um gene de piruvato descarboxilase/desidrogenase visto que otermo "AceE" refere-se a um produto genético de aceE, isto é, umpolipeptídeo ou enzima de piruvato descarboxilase/desidrogenase.The term "PDH complex pyruvate decarboxylase / dehydrogenase" (aceE) is intended to include a pyruvate dehydrogenase gene dolocal El decarboxylase enzyme. By convention, the term "aceE" refers to a pyruvate decarboxylase / dehydrogenase gene as "AceE" refers to an aceE gene product, that is, a polypeptide or pyruvate decarboxylase / dehydrogenase enzyme.

O termo "piruvato desidrogenase repressor" (pdhR) épretendido incluir um repressor transcripcional do óperon pdh. Porconvenção, o termo "pdhR " refere-se a um gene repressor de piruvatodesidrogenase visto que o termo "PdhR" refere-se a um produtos genético depdhR, isto é, um polipeptídeo repressor de piruvato desidrogenase.The term "pyruvate dehydrogenase repressor" (pdhR) is intended to include a transcriptional pdh operon repressor. Accordingly, the term "pdhR" refers to a pyruvate dehydrogenase repressor gene since the term "PdhR" refers to a depdhR genetic product, that is, a pyruvate dehydrogenase repressor polypeptide.

O termo "diidrolipoamida desidrogenase" (Ipd) é pretendidoincluir uma enzima que é parte do local genético de piruvato desidrogenase ou"óperon pdh". Por convenção, o termo "Ipd" refere-se a um gene dediidrolipoamida desidrogenase visto que o termo "LPDu refere-se a um genede produto de produto de Ipd, isto é, um polipeptídeo ou enzima dediidrolipoamida desidrogenase. Uma seqüência de nucleotídeo do gene de Ipddo tipo selvagem é representado pela SEQ ID N°: 5, mostrada na Figura 3 (A)e uma seqüência de aminoácido do polipeptídeo expressado pelo gene de Ipddo tipo selvagem é representado por SEQ ID N°: 6, mostrada Figura 3(B).The term "dihydrolipoamide dehydrogenase" (Ipd) is intended to include an enzyme that is part of the pyruvate dehydrogenase or "operon pdh" genetic site. By convention, the term "Ipd" refers to a dedihydrolipoamide dehydrogenase gene whereas the term "LPDu" refers to an Ipd product product genus, that is, a dedihydrolipoamide dehydrogenase polypeptide or enzyme. A nucleotide sequence of the gene wild-type Ipd gene is represented by SEQ ID NO: 5 shown in Figure 3 (A) and an amino acid sequence of the polypeptide expressed by wild-type Ipd gene is represented by SEQ ID No: 6 shown in Figure 3 (B ).

O termo "lactato desidrogenase" (IdhA) é pretendido incluiruma enzima que converte piruvato ao lactato sob condições fermentativas.Por convenção, o termo "IdhA " refere-se a um gene de lactato desidrogenasevisto que o termo "LDHA" refere-se a um produto de gene IdhA, isto é, umpolipeptídeo ou enzima de lactato desidrogenase.The term "lactate dehydrogenase" (IdhA) is intended to include an enzyme that converts pyruvate to lactate under fermentative conditions. By convention, the term "IdhA" refers to a lactate dehydrogenase gene referred to as the term "LDHA". IdhA gene product, that is, a polypeptide or lactate dehydrogenase enzyme.

O termo "piruvato formatiato liase" (pfl) é pretendido incluiruma enzima que converte piruvato a Acetil-CoA e formiato sob condiçõesfermentativas. Por convenção, o termo "pfl" refere-se a um gene de piruvatoformatiato liase visto que o termo "PFL" refere-se a um produto de gene pfl,isto é, um polipeptídeo ou enzima de piruvato formatiato liase.O termo "álcool desidrogenase" (adhE) é pretendido incluiruma enzima que converte Acetil-CoA ao etanol sob condições fermentativas.Por convenção, o termo "adhE" refere-se a um gene de álcool desidrogenasevisto que o termo "ADHE" refere-se a um produto de gene adhE, isto é, umpolipeptídeo ou enzima de álcool desidrogenase.The term "pyruvate formate lyase" (pfl) is intended to include an enzyme that converts pyruvate to acetyl-CoA and formate under fermentation conditions. By convention, the term "pfl" refers to a pyruvatoformatiate lyase gene as the term "PFL" refers to a pfl gene product, that is, a pyruvate formatiate lyase polypeptide or enzyme. The term "alcohol dehydrogenase "(adhE) is intended to include an enzyme that converts Acetyl-CoA to ethanol under fermentative conditions. By convention, the term" adhE "refers to a dehydrogenase alcohol gene whereas the term" ADHE "refers to a product of adhE gene, that is, a polypeptide or alcohol dehydrogenase enzyme.

O termo "intensividade de NADH" significa uma diminuiçãoda sensibilidade da enzima de PDH ao NADH. O termo é pretendido incluiruma insensibilidade de diminuição parcial ou uma perda completa desensibilidade.The term "NADH intensivity" means a decrease in PDH enzyme sensitivity to NADH. The term is intended to include a partial decrease insensitivity or a complete loss of sensitivity.

O termo "ácido nucléico" é pretendido incluir moléculas deácido nucléico, por exemplo, polinucleotídeos que incluem uma estrutura deleitura aberta que codifica um polipeptídeo e ainda pode incluir seqüênciasreguladoras não codificadoras e introns. Além disso, os termos sãopretendidos incluir um ou mais genes que mapeiam quanto a um localfuncional. Além disso, os termos são pretendidos incluir um gene específicopara um propósito selecionado. Em uma forma de realização, o gene dosegmento de polinucleotídeo está envolvido em pelo menos uma etapa nabioconversão do carboidrato ao etanol. Consequentemente, o termo épretendido incluir qualquer gene que codifica um polipeptídeo tal como umapiruvato descarboxilase, um álcool desidrogenase, um polipeptídeo secretorou uma polissacarase, por exemplo, uma glucanase ou uma combinação dosmesmos. Um gene em um organismo pode ser agrupado em um óperon, comodefinido neste, em que o óperon é separado dos genes e/ou óperons pelo DNAintergênico. Os genes individuais contidos dentro de um óperon de pdh quepode se sobrepor sem DNA intergênico entre os genes individuais.The term "nucleic acid" is intended to include nucleic acid molecules, for example polynucleotides which include an open deletion structure encoding a polypeptide and may further include non-coding and intron regulatory sequences. In addition, terms are intended to include one or more genes that map to a functional site. In addition, the terms are intended to include a specific gene for a selected purpose. In one embodiment, the polynucleotide segment gene is involved in at least one step in carbohydrate conversion to ethanol. Accordingly, the term is intended to include any gene encoding a polypeptide such as a pyruvate decarboxylase, an alcohol dehydrogenase, a polypeptide or a polysaccharase, for example a glucanase or a combination thereof. A gene in an organism can be grouped into an operon, as defined in it, where the operon is separated from genes and / or operons by the intergenic DNA. Individual genes contained within a pdh operon that may overlap without intergenic DNA between individual genes.

O termo "homólogo" é pretendido incluir uma primeiraseqüência de aminoácido ou de nucleotídeo que contém um número suficienteou mínimo de resíduos de aminoácido idênticos ou equivalentes ounucleotídeos, por exemplo, um resíduo de aminoácido que tem uma cadeiasecundária similar, a um segundo aminoácido ou seqüência de nucleotídeo, talque o primeiro e o segundo aminoácido ou seqüências de nucleotídeo dividemdomínios estruturais comuns e/ou uma atividade funcional comum.The term "homologous" is intended to include a first amino acid or nucleotide sequence that contains a sufficient or minimal number of identical or equivalent amino acid residues or nucleotide equivalents, for example, an amino acid residue that has a similar backbone, to a second amino acid or sequence of amino acids. nucleotide, such that the first and second amino acid or nucleotide sequences divide common structural domains and / or a common functional activity.

O termo "polipeptídeo heterólogo" é pretendido incluir umpolipeptídeo ou fragmento deste que pode ser codificado por um derivado deácido nucléico heterólogo a partir de qualquer fonte, por exemplo, eucariotas,procariotas, archaea, vírus ou fragmentos de ácido nucléico sintético.The term "heterologous polypeptide" is intended to include a polypeptide or fragment thereof which may be encoded by a heterologous nucleic acid derivative from any source, for example eukaryotes, prokaryotes, archaea, viruses or synthetic nucleic acid fragments.

O termo um "polipeptídeo isolado" (por exemplo, uma enzimabiossintética isolada ou purificada) está substancialmente isento de materialcelular ou outros polipeptídeo contaminantes dos microorganismo a partir dosquais o polipeptídeo é derivado ou substancialmente isento de precursoresquímicos ou outros produtos químicos quando quimicamente sintetizados.The term an "isolated polypeptide" (for example, an isolated or purified enzyme biosynthetic enzyme) is substantially free of cellular material or other microorganism contaminating polypeptides from which the polypeptide is derived or substantially free of chemical precursors or other chemicals when chemically synthesized.

O termo "fragmento" como em "fragmento de nucleotídeo" ou"fragmento de polipeptídeo" é pretendido significar uma porção da seqüênciade nucleotídeo ou da seqüência de polipeptídeo que é substancialmenteidêntica a pelo menos uma porção da seqüência da qual este é derivado equando o polipeptídeo retém a atividade biológica da seqüência a partir daqual este é derivado.The term "fragment" as in "nucleotide fragment" or "polypeptide fragment" is intended to mean a portion of the nucleotide sequence or polypeptide sequence that is substantially identical to at least a portion of the sequence from which it is derived and the polypeptide retains. the biological activity of the sequence from which it is derived.

O termo "pH" é pretendido significar uma medida daconcentração molar de íons de hidrogênio em uma solução e como tal é umamedida da acidez ou basificidade da solução. De acordo com a técnica padrão,o termo pH é usado para definir as soluções. A faixa usual de valores de pHencontradas está entre 0 e 14, com 0 sendo o valor para ácido clorídricoconcentrado (1 M HCl), 7 o valor para água pura (pH neutro) e 14 sendo ovalor para hidróxido de sódio concentrado (1 M NaOH).The term "pH" is intended to mean a measure of the molar concentration of hydrogen ions in a solution and as such is a measure of the acidity or basicity of the solution. According to standard technique, the term pH is used to define solutions. The usual range of pH values is between 0 and 14, with 0 being the value for concentrated hydrochloric acid (1 M HCl), 7 being the value for pure water (neutral pH) and 14 being the value for concentrated sodium hydroxide (1 M NaOH). ).

O termo "pK" é pretendido significar uma medida de afinidadede ligação de próton e é, freqüentemente usado de maneira intercameável como pH. Uma pessoa habilitada na técnica reconhecerá que o termo pK é usadopara definir proteínas, aminoácidos e peptídeos. Uma pessoa habilitada natécnica também reconhecerá que a força ácida da carboxila, amino e grupos Rionizáveis em aminoácidos podem ser definidos pela constante dedissociação, Ka ou mais comumente o logaritmo negativo de Ka, o pKa.The term "pK" is intended to mean a measure of proton binding affinity and is often used interchangeably as pH. One skilled in the art will recognize that the term pK is used to define proteins, amino acids and peptides. A skilled person will also recognize that the acidic strength of carboxyl, amino, and amino acid Rionizable groups can be defined by the constant de-coupling, Ka or more commonly the negative logarithm of Ka, the pKa.

O termo "vetor" é pretendido incluir qualquer vetor deplasmídeo adequado para a ligação da seqüência de nucleotídeos de interessee transformação na célula hospedeira.The term "vector" is intended to include any suitable plasmid vector for ligation of the nucleotide sequence of interest and transformation in the host cell.

O termo "açúcar" é pretendido incluir qualquer fonte decarboidrato que compreende moléculas de açúcar. Tais açúcares são fontespotenciais de açúcares para a despolimerização (se requerido) e bioconversãosubseqüente ao acetaldeído e subseqüentemente ao etanol por fermentação deacordo com os produtos e métodos da presente invenção. As fontes de açúcarincluem amido, a forma principal de armazenagem de combustível na maioriadas plantas e celulose, o principal componente estrutural extracelular dasparedes das células rígidas e os tecidos fibrosos e lenhosos de plantas. Otermo é pretendido incluir monossacarídeos, também denominados açúcaressimples, oligossacarídeos e polissacarídeos. Em certas formas de realização,os açúcares incluem, por exemplo, glicose, xilose, arabinose, manose,galactose, sacarose e lactose. Em outras formas de realização, o açúcar églicose.The term "sugar" is intended to include any carbohydrate source comprising sugar molecules. Such sugars are potential sources of sugars for depolymerization (if required) and subsequent bioconversion to acetaldehyde and subsequently to ethanol by fermentation according to the products and methods of the present invention. Sugar sources include starch, the main form of fuel storage in most plants and cellulose, the main extracellular structural component of rigid cell walls, and fibrous and woody plant tissues. The term is intended to include monosaccharides, also called simple sugars, oligosaccharides and polysaccharides. In certain embodiments, sugars include, for example, glucose, xylose, arabinose, mannose, galactose, sucrose and lactose. In other embodiments, the sugar is glucose.

O termo "célula bacteriana de Gram-negativo" é pretendidoincluir uma definição reconhecida na técnica deste termo. As bactérias deGram-negativo exemplares incluem Acinetobacter, Glueonobaeter,Eseheriehia, Geobaeter, Shewanella, Salmonella, Eneterobaeter e Klebsella.The term "Gram-negative bacterial cell" is intended to include a definition recognized in the art of this term. Exemplary Gram-negative bacteria include Acinetobacter, Glueonobaeter, Eseheriehia, Geobaeter, Shewanella, Salmonella, Eneterobaeter and Klebsella.

O termo "bactérias de Gram-negativo" é pretendido incluir adefinição reconhecida na técnica deste termo. As bactérias de Gram-negativoexemplares incluem Baeillus, Clostridium, Corynebaeterium, Lactobacillis,Laetococeus, Oenocoeeus, Streptoeoceus e Eubaeterium.The term "Gram negative bacteria" is intended to include the definition recognized in the art of this term. Gram-negative bacteria examples include Baeillus, Clostridium, Corynebaeterium, Lactobacillis, Laetococeus, Oenocoeeus, Streptoeoceus and Eubaeterium.

A frase "molécula de ácido nucléico mutante" ou "genemutante" é pretendido incluir uma molécula ou gene de ácido nucléico tendouma seqüência de nucleotídeo que inclui pelo menos uma alteração (porexemplo, substituição, inserção, anulação) tal que o polipeptídeo oupolipeptídeo que pode ser codificado pelo mutante apresenta uma atividadeque difere do polipeptídeo ou polipeptídeo codificado por molécula ou genede ácido nucléico do tipo selvagem.The phrase "mutant nucleic acid molecule" or "genemutant" is intended to include a nucleic acid molecule or gene having a nucleotide sequence that includes at least one alteration (e.g., substitution, insertion, deletion) such that the polypeptide or polypeptide may be The mutant-encoded activity exhibits an activity that differs from the polypeptide or polypeptide encoded by the wild-type nucleic acid molecule or genotype.

O termo "aminoácido" é pretendido incluir 20 alfa-aminoácidos que ocorrem regularmente nas proteínas. Os aminoácidoscarregados básicos incluem arginina, asparagina, glutamina, histidina e lisina.The term "amino acid" is intended to include 20 alpha amino acids that occur regularly in proteins. Basic charged amino acids include arginine, asparagine, glutamine, histidine and lysine.

Os aminoácidos carregados neutros incluem alanina, cisteína, glicina,isoleucina, leucina, metionina, fenilalanina, prolina, serina, treonina,triptofano, tirosina e valina. Os aminoácidos ácidos incluem ácido aspártico eácido glutâmico.Neutrally charged amino acids include alanine, cysteine, glycine, isoleucine, leucine, methionine, phenylalanine, proline, serine, threonine, tryptophan, tyrosine and valine. Acid amino acids include aspartic acid and glutamic acid.

O termo "agente de mutagênese" é pretendido incluir qualqueragente que pode ser usado de acordo com o método da invenção da invençãopara modificar uma seqüência de nucleotídeo.The term "mutagenizing agent" is intended to include any agent that may be used according to the inventive method of modifying a nucleotide sequence.

O termo "mutação espontânea" é pretendido incluir umamutação que ocorre na ausência de mutagêneos. O termo pode incluir umamutação que ocorre no método da invenção sem a adição de um agente demutagênese.The term "spontaneous mutation" is intended to include a mutation that occurs in the absence of mutagens. The term may include a mutation that occurs in the method of the invention without the addition of a demutagenesis agent.

II. Bactérias não recombinantesII. Non-recombinant bacteria

Durante as fermentações ácidas mistas, as enzimas da glicóliseconvertem cada mol de glicose em 2 mol de piruvato mais 2 mol de NADH euma rede de 2 mol de ATP. A produção de compostos mais reduzida do que opiruvato (etanol, lactato, etc.) serve como um mecanismo para oxidar NADHe regenerar NAD+, essencial para a glicólise continuada. Na via de etanolapenas conhecida que evoluiu em levedura, plantas e bactérias (isto é, Zmobilis), o piruvato é descarboxilado para produzir dióxido de carbono eacetaldeído pela descarboxilase de piruvato não oxidativa. O acetaldeídoresultante serve como o receptor de elétron para a oxidação de NADH pelaálcool desidrogenase durante a produção de um etanol.During mixed acid fermentations, glycolysis enzymes convert each mol of glucose into 2 mol of pyruvate plus 2 mol of NADH and a 2 mol network of ATP. Lower compound production than opiruvate (ethanol, lactate, etc.) serves as a mechanism for oxidizing NADH and regenerating NAD +, essential for continued glycolysis. In the known ethanol pathway that has only evolved into yeast, plants and bacteria (ie Zmobilis), pyruvate is decarboxylated to produce carbon dioxide and acetaldehyde by non-oxidative pyruvate decarboxylase. The resulting acetaldehyde serves as the electron receptor for the oxidation of NADH by alcohol dehydrogenase during the production of an ethanol.

Uma via de etanol completamente diferente existe em muitosoutros tipos de bactérias, em que o piruvato é primeiro convertido a acetil-CoA e formiato por piruvato formiato-liase, uma descarboxilação oxidativaem que os equivalentes de redução estão contidos no formiato e dissipadoscomo gás hidrogênio (e CO2) pelo formiato hidrogênio-liase. O Acetil-CoA ésubseqüentemente usado como o receptor de elétron para a oxidação demoléculas de NADH pelas atividades de aldeído álcool-desidrogenasecodificado por adhE. Devido ao requerimento de 2 NADH por etanol, metadedo acetil-CoA permanece e é convertido ao acetato e um ATP adicional.Desta maneira, a via de E. coli natural para etanol de acetil-CoA não podesuportar a fermentação de homoetanol devido à necessidade de 2 NADH poretanol produzido a partir de acetil-CoA. O equilíbrio de redox é preservadopela produção de acetato. Esta é a razão principal de que o E. coli do tiposelvagem produz quantidades equimolares de acetato e etanol durante afermentação.A completely different ethanol pathway exists in many other bacterial types, where pyruvate is first converted to acetyl-CoA and pyruvate formate-lyase formate, an oxidative decarboxylation whereby the reduction equivalents are contained in the formate and dissipated as hydrogen gas (and CO2) by the hydrogen lyase formate. Acetyl-CoA is subsequently used as the electron receptor for the oxidation of NADH demolecules by adhE-decoded alcohol-dehydrogenase activities. Due to the requirement of 2 NADH for ethanol, acetyl-CoA methadone remains and is converted to acetate and an additional ATP. Thus, the natural E. coli to acetyl-CoA ethanol pathway cannot support fermentation of homoethanol due to the need for 2 NADH porethanol produced from acetyl-CoA. The redox balance is preserved by acetate production. This is the main reason that wild type E. coli produces equimolar amounts of acetate and ethanol during fermentation.

A piruvato desidrogenase descarboxila oxidativamente opiruvato para acetil-CoA e conserva o redutor associado como NADH. Estáem contraste com o PFL em que o redutor associado é dissipado como o gáshidrogênio através do formiato como um intermediário e não está disponívelpara a atividade metabólica na presença de glicose. Pela metabolização depiruvato com PDH, um NADH adicional por piruvato é feito disponívelpodendo ser usado para reduzir totalmente cada acetil-CoA ao etanol. Emboraos genes que codifiquem quanto à piruvato desidrogenase sejam tipicamenteexpressados tanto sob condições aeróbicas quanto anaeróbicas em E. coli, aatividade deste complexo durante o desenvolvimento anaeróbico é muitobaixo.Pyruvate dehydrogenase decarboxyl oxidatively opiruvate to acetyl-CoA and retains the associated reductant as NADH. In contrast to PFL, the associated reductant is dissipated as hydrogen gas through the formate as an intermediate and is not available for metabolic activity in the presence of glucose. By metabolizing pyruvate with PDH, additional pyruvate NADH is made available and can be used to fully reduce each acetyl-CoA to ethanol. Although genes encoding pyruvate dehydrogenase are typically expressed under both aerobic and anaerobic conditions in E. coli, the activity of this complex during anaerobic development is very low.

A invenção é fundamentada, pelo menos em parte, nadescoberta de uma mutação que redireciona a glicólise por intermédio de umavia de homoetanol em microorganismos que são, de outra maneira não-etanologênicos e o desenvolvimento de microorganismos etanologênicos nãorecombinantes que fermentam glicose e xilose ao etanol sob condiçõesanaeróbicas com base naquela descoberta. De acordo com esta glicóliseredirecionada, as bactérias não recombinantes da invenção produzem 4 molde NADH por mol de açúcar ou 2 NADH por piruvato, sob condiçõesanaeróbicas.The invention is based, at least in part, on the discovery of a mutation that redirects glycolysis via a homoethanol pathway in otherwise non-ethanogenic microorganisms and the development of non-recombinant ethanogenic microorganisms that ferment glucose and xylose to ethanol under anaerobic conditions based on that discovery. According to this directed glycoliser, the non-recombinant bacteria of the invention produce 4 NADH mold per mole of sugar or 2 NADH per pyruvate under anaerobic conditions.

Desta maneira, em um aspecto, a invenção fornece a bactérianão recombinante que compreende uma mutação, em que a mutação torna abactéria não recombinante capaz de produzir 4 mol de NADH por mol deaçúcar sob condições anaeróbicas. Em uma forma de realização, a mutaçãoestá localizada em um óperon pdh. Em uma forma de realização particular, oóperon pdh compreende genes pdhR, aceEF gene Ipds. Em uma forma derealização adicional, a mutação está no gene Ipd.Thus, in one aspect, the invention provides the non-recombinant bacterium comprising a mutation, wherein the mutation renders non-recombinant abacteria capable of producing 4 mol of NADH per sugar mol under anaerobic conditions. In one embodiment, the mutation is located in a pdh operon. In a particular embodiment, the pdh operator comprises pdhR genes, aceEF gene Ipds. In an additional derealization form, the mutation is in the Ipd gene.

Em uma outra forma de realização, a produção de 4 mol deNADH por mol de açúcar resulta na produção de etanol como o produto defermentação primário. Em uma forma de realização particular, o açúcar éselecionado do grupo que consiste de: glicose, xilose, arabinose, manose,galactose, sacarose e lactose.In another embodiment, the production of 4 mol of NADH per mol of sugar results in the production of ethanol as the primary defermentation product. In a particular embodiment, the sugar is selected from the group consisting of: glucose, xylose, arabinose, mannose, galactose, sucrose and lactose.

Em um outro aspecto, a invenção fornece a bactéria nãorecombinante que compreende um gene de Ipd tendo uma ou mais mutações,em que a mutação torna a bactéria não recombinante capaz de produzir etanolcomo o produto de fermentação primário sob condições anaeróbicas.In another aspect, the invention provides non-recombinant bacteria comprising an Ipd gene having one or more mutations, wherein the mutation renders the non-recombinant bacterium capable of producing ethanol as the primary fermentation product under anaerobic conditions.

Em uma forma de realização, o etanol produzido compreendemais do que 50% de produtos de fermentação não gasosos totais sobcondições anaeróbicas.In one embodiment, the ethanol produced comprises more than 50% of total non-gaseous fermentation products under anaerobic conditions.

Em uma forma de realização adicional, a bactéria nãorecombinante, na ausência da mutação, é não etanologênica. Ainda, em umaoutra forma de realização, a bactéria não etanologênica produz etanol comoum produto de fermentação secundário. Em uma forma de realização, o etanolproduzido é menos do que 40% dos produtos de fermentação não gasosototais.In an additional embodiment, non-recombinant bacteria, in the absence of mutation, is non-ethanogenic. Also, in another embodiment, the nonethanogenic bacterium produces ethanol as a secondary fermentation product. In one embodiment, the ethanol produced is less than 40% of non-gaseous total fermentation products.

Ainda, em uma outra forma de realização da invenção, amutação no gene Ipd fornece uma via de etanol pelo qual o etanol é produzidopor uma bactéria como o produto de fermentação primário.Still, in another embodiment of the invention, mutation in the Ipd gene provides an ethanol pathway whereby ethanol is produced by a bacterium as the primary fermentation product.

Em uma forma de realização adicional, uma ou mais viasalternativas para a fermentação em uma bactéria são inativadas. Em umaforma de realização, as vias alternativas são inativadas por mutação. Uma talmutação inclui anulação, substituição ou adição de nucleotídeos em um oumais genes na via alternativa. Em uma outra forma de realização, a mutaçãoestá em um gene Idh, por exemplo, o gene IdhA. Ainda, em uma outra formade realização, a mutação está no gene pfl, por exemplo, o gene pflB. Ainda,em uma outra forma de realização, as vias alternativas para a fermentaçãoincluem produção de lactato por lactato desidrogenase (,Jdh), acetato, etanol,formiato ou conversão de H2 e CO2 por piruvato formiato-liase (pfl) ouprodução de succinato.In a further embodiment, one or more alternative routes for fermentation in a bacterium are inactivated. In one embodiment, alternative pathways are inactivated by mutation. Such a mutation includes deletion, substitution or addition of nucleotides in one or more genes in the alternative pathway. In another embodiment, the mutation is in an Idh gene, for example, the IdhA gene. In yet another embodiment, the mutation is in the pfl gene, for example, the pflB gene. In yet another embodiment, alternative routes for fermentation include lactate production by lactate dehydrogenase (Jdh), acetate, ethanol, formate or conversion of H2 and CO2 by pyruvate formate lyase (pfl) or succinate production.

Em várias formas de realização das bactérias nãorecombinantes e células bacterianas descrito neste, as bactérias sãoselecionadas do grupo que consiste de bactérias de Gram-negativo e bactériasde Gram-negativo. Em certas formas de realização, as bactérias são bactériasde Gram-negativo. Em formas de realização particulares, as bactérias deGram-negativo são selecionadas do grupo que consiste de Acinetobacter,Glueonobaeter, Eseheriehia, Geobaeter, Shewanella, Salmonella,Eneterobaeter e Klebsella. Em outras formas de realização, as bactérias sãobactérias de Gram-negativo. Em formas de realização particulares, asbactérias de Gram-negativo são selecionadas do grupo que consiste deBaeillus, Clostridium, Corynebaeterium, Lactobacillis, Laetococeus,Oenoeoceus, Streptoeoceus e Eubaeterium. Ainda em outras formas derealização, as bactérias são Escherichia coli.In various embodiments of the non-recombinant bacteria and bacterial cells described herein, the bacteria are selected from the group consisting of Gram negative bacteria and Gram negative bacteria. In certain embodiments, the bacteria are Gram negative bacteria. In particular embodiments, Gram-negative bacteria are selected from the group consisting of Acinetobacter, Glueonobaeter, Eseheriehia, Geobaeter, Shewanella, Salmonella, Eneterobaeter and Klebsella. In other embodiments, the bacteria are Gram negative bacteria. In particular embodiments, Gram-negative asbacteria are selected from the group consisting of Baeillus, Clostridium, Corynebaeterium, Lactobacillis, Laetococeus, Oenoeoceus, Streptoeoceus and Eubaeterium. In yet other derealization forms, the bacteria are Escherichia coli.

Como descrito acima, as bactérias não recombinantes dainvenção compreendem uma ou mais mutações, por exemplo, uma mutaçãoem um gene lpd. Em uma forma de realização, a mutação compreende asubstituição de um aminoácido por um outro aminoácido, tal que asubstituição mude o pK do polipeptídeo expressado pelo gene Ipd mutado.Em certas formas de realização, a mutação no gene Ipd causa insensibilidadea NADH. Isto é, a célula que carrega uma tal mutação manifesta umadiminuição na sensibilidade da enzima de PDH à NADH. Desta maneira, umacélula insensível ao NADH produz quatro moléculas de NADH por glicose (2de glicose e 2 de reação de PDH), e todos os quatro NADHs pode ser usadopara reduzir dois acetil-CoA ao etanol. Em certas formas de realização, ainsensibilidade a NADH do PDH ao NADH e sua capacidade de funcionarmesmo com uma razão de NADH/NAD alta permite que uma célula, porexemplo, uma célula bacteriana, seja um produto de homoetanol.As described above, non-recombinant bacteria of the invention comprise one or more mutations, for example a mutation in an lpd gene. In one embodiment, the mutation comprises substituting one amino acid for another amino acid such that substitution changes the pK of the polypeptide expressed by the mutated Ipd gene. In certain embodiments, the mutation in the Ipd gene causes NADH insensitivity. That is, the cell carrying such a mutation manifests a decrease in the sensitivity of the PDH enzyme to NADH. In this way, a NADH-insensitive cell produces four NADH molecules per glucose (2 glucose and 2 PDH reaction), and all four NADHs can be used to reduce two acetyl-CoA to ethanol. In certain embodiments, PDH's NADH insensitivity to NADH and its ability to function even at a high NADH / NAD ratio allows a cell, for example, a bacterial cell, to be a homoethanol product.

Em uma forma de realização, o polipeptídeo compreende SEQID N°: 6 e a mutação compreende a substituição de um aminoácido do tiposelvagem por um outro aminoácido em:In one embodiment, the polypeptide comprises SEQID No. 6 and the mutation comprises the substitution of one wild type amino acid for another amino acid in:

a) posição 322 ou qualquer posição dentro de cerca de 50posições no lado da posição 322 na SEQID N°: 6 ou(a) heading 322 or any position within about 50 positions on the side of heading 322 in SEQID N ° 6 or

b) posição 354 ou qualquer posição dentro de cerca de 50posições no lado da posição 354 na SEQ ID N°: 6.(b) heading 354 or any position within about 50 positions on the side of heading 354 in SEQ ID NO: 6.

Em certas formas de realização, o outro aminoácido é umaminoácido neutro selecionado do grupo que consiste de alanina, cisteina,glicina, isoleucina, leucina, metionina, fenilalanina, prolina, serina, treonina,triptofano, tirosina e valina. Em outras formas de realização, o outroaminoácido é um aminoácido básico selecionado do grupo que consiste dearginina, asparagina, glutamina, histidina e lisina.In certain embodiments, the other amino acid is a neutral amino acid selected from the group consisting of alanine, cysteine, glycine, isoleucine, leucine, methionine, phenylalanine, proline, serine, threonine, tryptophan, tyrosine and valine. In other embodiments, the other amino acid is a basic amino acid selected from the group consisting of dearginine, asparagine, glutamine, histidine and lysine.

Em uma forma de realização, a mutação compreende asubstituição de H na posição 322 com qualquer aminoácido, tal que asubstituição de aminoácido aumente a acidez do polipeptídeo expressado pelogene Ipd mutado. Em uma forma de realização particular, a bactéria nãorecombinante tem uma mutação que compreende a substituição de H a Y naposição 322 na SEQ ID N°: 6. Em uma forma de realização, a bactéria nãorecombinante é a cepa de E. coli SE2377, representada por um depósito com aAgricultural Research Culture Collection e indicado como número dedepósito NRRL B-30970. Em uma outra forma de realização, a bactéria nãorecombinante é a cepa de E. coli SE2383, representada por um depósito com aAgricultural Research Culture Collection e indicado como número dedepósito NRRL B-30973. Ainda, em uma outra forma de realização, abactéria não recombinante é a cepa de E. coli SE2384, representada por umdepósito com a Agricultural Research Culture Collection e indicado comonúmero de depósito NRRL B-30974. Em uma forma de realização adicional,a cepa SE2377 compreende SEQ ID N°: 1 ou um fragmento da mesma. Emuma outra forma de realização, a cepa SE2383 compreende SEQ ID N°: 1 ouum fragmento da mesma. Ainda, em uma outra forma de realização, a cepaSE2384 compreende SEQ ID N°: 1 ou um fragmento da mesma.In one embodiment, the mutation comprises H-substitution at position 322 with any amino acid, such that amino acid substitution increases the acidity of the mutated Ipd expressed polypeptide. In a particular embodiment, the non-recombinant bacterium has a mutation comprising the substitution of H to Y in position 322 in SEQ ID NO: 6. In one embodiment, the non-recombinant bacterium is the E. coli strain SE2377, represented by a deposit with the Agricultural Research Culture Collection and indicated as deposit number NRRL B-30970. In another embodiment, the non-recombinant bacterium is the E. coli strain SE2383, represented by a depot with the Agricultural Research Culture Collection and indicated as deposition number NRRL B-30973. In yet another embodiment, non-recombinant abacteria is the E. coli strain SE2384, represented by a deposit with the Agricultural Research Culture Collection and indicated as deposit number NRRL B-30974. In a further embodiment, strain SE2377 comprises SEQ ID NO: 1 or a fragment thereof. In another embodiment, strain SE2383 comprises SEQ ID NO: 1 or a fragment thereof. In yet another embodiment, strain SE2384 comprises SEQ ID NO: 1 or a fragment thereof.

Em uma outra forma de realização, a mutação compreende asubstituição de E na posição 354 com qualquer aminoácido, tal que asubstituição de aminoácido reduz a acidez do polipeptídeo expressado pelogene Ipd mutado. Em uma forma de realização particular, a bactéria nãorecombinante tem uma mutação que compreende a substituição de E to K naposição 354 na SEQ ID N°: 6. Em uma forma de realização, a bactéria nãorecombinante é a cepa de E. coli SE2378, representada por um depósito com aAgricultural Research Culture Collection e indicado como número dedepósito NRRL B-30971. Em uma outra forma de realização, a bactéria nãorecombinante é a cepa de E. coli SE2382, representada por um depósito com aAgricultural Research Culture Collection e indicado como número dedepósito NRRL B-30972. Ainda, em uma outra forma de realização, abactéria não recombinante é a cepa de E. coli SE2385, representada por umdepósito com a Agricultural Research Culture Collection e indicado comonúmero de depósito NRRL B-30975. Em uma forma de realização adicional,a cepa SE2378 compreende SEQ ED N°: 3 ou um fragmento da mesma. Emuma outra forma de realização, cepa SE2382 compreende SEQ ED N°: 3 ouum fragmento da mesma. Ainda, em uma outra forma de realização, a cepa2385, compreende SEQ ID N°: 3 ou um fragmento da mesma.In another embodiment, the mutation comprises replacing E at position 354 with any amino acid, such that amino acid substitution reduces the acidity of the mutated Ipd expressed polypeptide. In a particular embodiment, the non-recombinant bacterium has a mutation comprising the substitution of EtoK in position 354 in SEQ ID NO: 6. In one embodiment, the non-recombinant bacterium is the E. coli strain SE2378, represented by a deposit with the Agricultural Research Culture Collection and indicated as deposit number NRRL B-30971. In another embodiment, the non-recombinant bacterium is the E. coli strain SE2382, represented by a depot with the Agricultural Research Culture Collection and indicated as deposition number NRRL B-30972. Still, in another embodiment, non-recombinant abacteria is the E. coli strain SE2385, represented by a deposit with the Agricultural Research Culture Collection and indicated with deposit number NRRL B-30975. In a further embodiment, strain SE2378 comprises SEQ ED No. 3 or a fragment thereof. In another embodiment, strain SE2382 comprises SEQ ED No. 3 or a fragment thereof. In yet another embodiment, strain 2385 comprises SEQ ID NO: 3 or a fragment thereof.

As bactérias não recombinantes que compreendem um ou maisdas mutações descritas acima são adequadas para a produção de etanol a partirdo açúcar. De acordo com a invenção, a mutação fornece uma via defermentação de homoetanol. Em certas formas de realização, o etanolproduzido compreende mais do que 50% de produtos de fermentação nãogasosos totais sob condições anaeróbicas.Non-recombinant bacteria comprising one or more of the mutations described above are suitable for the production of ethanol from sugar. According to the invention, the mutation provides a homoethanol defermentation pathway. In certain embodiments, the ethanol produced comprises more than 50% of total non-gaseous fermentation products under anaerobic conditions.

Em uma forma de realização, a mutação resulta da mutaçãoespontânea. Em uma outra forma de realização, a bactéria é exposta a umagente de mutagênese. Em uma forma de realização particular, o agente demutagênese é selecionado do grupo que consiste de metano sulfonato de etila,2-aminopurina, ICR-191, metano sulfonato de metila, N-metil-N'-nitro-N-nitrosoguanidina. Em uma outra forma de realização particular, o agente demutagênese é metano sulfonato de etila (EMS).In one embodiment, the mutation results from spontaneous mutation. In another embodiment, the bacterium is exposed to mutagenesis. In a particular embodiment, the demutagenesis agent is selected from the group consisting of ethyl methane sulfonate, 2-aminopurine, ICR-191, methyl methane sulfonate, N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine. In another particular embodiment, the demutagenesis agent is ethyl methane sulfonate (EMS).

Em uma outra forma de realização, uma ou mais viasalternativas para a fermentação em uma bactéria são inativadas. Viasalternativas para a fermentação incluem produção de lactato pela lactatodesidrogenase (ldh), acetato, etanol, formiato, H2 e CO2 começando compiruvato formiato-liase (pfO e succinato. Em uma forma de realização, as viasalternativas para a fermentação são inativados por mutação. Em formas derealização particulares, as vias de fermentação alternativos são inativados pelaintrodução de mutações de anulação em um bactéria.II. Moléculas e genes de ácido nucléico isoladosIn another embodiment, one or more alternative routes for fermentation in a bacterium are inactivated. Alternative routes for fermentation include lactate production by lactate dehydrogenase (ldh), acetate, ethanol, formate, H2 and CO2 starting from compiruvate formate lyase (pfO and succinate. In one embodiment, the alternative routes for fermentation are mutation-inactivated. In particular embodiments, alternative fermentation pathways are inactivated by introducing deletion mutations in a bacterium.III Isolated nucleic acid molecules and genes

A invenção também fornece moléculas de ácido nucléicoisoladas que codificam polipeptídeos de diidrolipoamida desidrogenase (LPD)ou fragmentos destes. As moléculas de ácido nucléico da invençãocompreendem um gene Ipd com uma ou mais mutações que quando presentesna bactéria da invenção resulta na produção por uma bactéria de etanol comoo produto de fermentação primário sob condições anaeróbicas.The invention also provides isolated nucleic acid molecules encoding dihydrolipoamide dehydrogenase (LPD) polypeptides or fragments thereof. The nucleic acid molecules of the invention comprise an Ipd gene with one or more mutations which when present in the bacterium of the invention results in the production by a bacterium of ethanol as the primary fermentation product under anaerobic conditions.

As moléculas de ácido nucléico da invenção incluemmoléculas de DNA e moléculas de RNA e análogos do DNA ou RNA geradosusando-se análogos de nucleotídeo. A molécula de ácido nucléico pode ser defilamento simples ou de filamento duplo, mas, vantajosamente é de DNA defilamento duplo.Nucleic acid molecules of the invention include DNA molecules and RNA molecules and DNA or RNA analogs generated using nucleotide analogs. The nucleic acid molecule may be single or double stranded, but advantageously is double-stranded DNA.

Em um aspecto, a invenção fornece moléculas de ácidonucléico isoladas selecionadas do grupo que consiste de:In one aspect, the invention provides isolated isolated nucleic acid molecules selected from the group consisting of:

a) uma molécula de ácido nucléico que compreende umaseqüência de nucleotídeo que é pelo menos 60% homóloga com relação àseqüência de nucleotídeo da SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3 ou umcomplemento da mesma;(a) a nucleic acid molecule comprising a nucleotide sequence that is at least 60% homologous to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a complement thereof;

b) uma molécula de ácido nucléico que compreende umfragmento de pelo menos 100 nucleotídeos de um ácido nucléico quecompreende uma seqüência de nucleotídeo da SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N0: 3ou um complemento da mesma;(b) a nucleic acid molecule comprising a fragment of at least 100 nucleotides of a nucleic acid comprising a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a complement thereof;

c) uma molécula de ácido nucléico que codifica umpolipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido de pelo menoscerca de 50% homóloga com relação à seqüência de aminoácido da SEQ IDN°: 2 ou SEQ ID N°: 4;c) a nucleic acid molecule encoding a polypeptide comprising an amino acid sequence of at least about 50% homologous to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4;

d) uma molécula de ácido nucléico que codifica um fragmentode um polipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido da SEQID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4; em que o fragmento compreende pelo menos 15resíduos de aminoácidos contíguos da seqüência de aminoácido da SEQ IDN°: 2 ou SEQ ID N°: 4;d) a nucleic acid molecule encoding a fragment of a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQID No. 2 or SEQ ID No.: 4; wherein the fragment comprises at least 15 contiguous amino acid residues of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4;

e) um ácido nucléico que codifica uma variante alélica deocorrência natural de um polipeptídeo que compreende uma seqüência deaminoácido da SEQ LD N°: 2 ou SEQ ID N0: 4, em que a molécula de ácidonucléico hibridiza a um complemento de uma molécula de ácido nucléico quecompreende SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3, sob condições severas;e) a nucleic acid encoding a naturally occurring allelic variant of a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ LD N0: 2 or SEQ ID NO: 4, wherein the nucleic acid molecule hybridizes to a complement of a nucleic acid molecule which comprises SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 under severe conditions;

f) uma molécula de ácido nucléico que compreende umaseqüência de nucleotídeo da SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3 ou umcomplemento da mesma ef) a nucleic acid molecule comprising a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a complement thereof; and

g) uma molécula de ácido nucléico que codifica umpolipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2ou SEQ ID N°: 4;g) a nucleic acid molecule encoding a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2or SEQ ID NO: 4;

em que a molécula de ácido nucléico quando expressada emuma célula, torna a célula capaz de produzir etanol como o produto defermentação primário.wherein the nucleic acid molecule when expressed in a cell makes the cell capable of producing ethanol as the primary defermentation product.

Em uma forma de realização, o etanol produzido pela célulacompreende mais do que 50% de produtos de fermentação não gasosos totaissob condições anaeróbicas. Em uma outra forma de realização, a célula é umacélula bacteriana. Ainda, em uma outra forma de realização, a célulabacteriana, na ausência de expressão de uma molécula de ácido nucléico, énão etanologênica. Em uma forma de realização particular, a célula bacteriananão etanologênica produz etanol como o produto de fermentação secundário;isto é, menos do que cerca de 40% de produtos de fermentação não gasosostotais.In one embodiment, the ethanol produced by the cell comprises more than 50% of total non-gaseous fermentation products under anaerobic conditions. In another embodiment, the cell is a bacterial cell. In yet another embodiment, the bacterial cell, in the absence of expression of a nucleic acid molecule, is not ethanogenic. In a particular embodiment, the non-ethanogenic bacterial cell produces ethanol as the secondary fermentation product, that is, less than about 40% of non-gaseous fermentation products.

Em uma outra forma de realização, a célula bacteriana produzetanol como o produto de fermentação primário sob condições anaeróbicas.Em uma forma de realização particular, a expressão da molécula de ácidonucléico em uma célula bacteriana fornece uma via de fermentação dehomoetanol em uma célula bacteriana através da qual o etanol é produzidocomo o produto de fermentação primário.In another embodiment, the bacterial cell produces ethanol as the primary fermentation product under anaerobic conditions. In a particular embodiment, expression of the nucleic acid molecule in a bacterial cell provides a dehomoethanol fermentation pathway in a bacterial cell by which ethanol is produced as the primary fermentation product.

Ainda, em uma outra forma de realização deste aspecto dainvenção, a molécula de ácido nucléico compreende um fragmento da SEQ IDN°: 1 em que a molécula de ácido nucléico é de pelo menos 100 nucleotídeosde comprimento e contém um T em uma posição que corresponde à posição997 da SEQID N°: 1.In yet another embodiment of this aspect of the invention, the nucleic acid molecule comprises a fragment of SEQ ID NO: 1 wherein the nucleic acid molecule is at least 100 nucleotides in length and contains a T at a position corresponding to SEQID heading No 997: 1.

Em uma outra forma de realização, a molécula de ácidonucléico compreende um fragmento da SEQ ID N°: 3 em que a molécula deácido nucléico e de pelo menos 100 nucleotídeos de comprimento e contémum G em uma posição que corresponde à posição 1023 da SEQID N°: 1.In another embodiment, the nucleic acid molecule comprises a fragment of SEQ ID NO: 3 wherein the nucleic acid molecule is at least 100 nucleotides in length and contains a G at a position corresponding to position 1023 of SEQID NO. : 1.

Em uma forma de realização, a molécula de ácido nucléico delpd da invenção e pelo menos 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%,93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% ou mais idênticas à seqüência denucleotídeo (por exemplo, quando comparado com o comprimento total daseqüência de nucleotídeo) mostrada na SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N0: 3 ou umcomplemento da mesma. A SEQ ID N°: 1 e a SEQ ID N°: 3 são mostradasnas Figuras I(A) e 3(A), respectivamente.In one embodiment, the delpd nucleic acid molecule of the invention is at least 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or more identical to the nucleotide sequence (for example, as compared to the total length of the nucleotide sequence) shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a complement thereto. SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 3 are shown in Figures I (A) and 3 (A), respectively.

Em uma outra forma de realização, a invenção fornece umamolécula de ácido nucléico isolada compreende um fragmento de pelo menos100, 150, 200, 250 ou 300 nucleotídeos de uma molécula de ácido nucléicoque compreende uma seqüência de nucleotídeo da SEQ ID N°: 1 ou SEQ IDN°: 3 ou um complemento da mesma.In another embodiment, the invention provides an isolated nucleic acid molecule comprising a fragment of at least 100, 150, 200, 250 or 300 nucleotides of a nucleic acid molecule that comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ IDN °: 3 or a complement thereto.

Ainda, em uma outra forma de realização particular, ainvenção fornece uma molécula de ácido nucléico que codifica umpolipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido de pelo menoscerca de 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%,96%, 97%, 98% ou mais idênticas à uma seqüência de aminoácido da SEQ IDN°: 2 ou SEQ ID N°: 4, mostrada na Figura I(B) e Figura 2 (B).Em uma outra forma de realização, a molécula de ácidonucléico codifica um fragmento de um polipeptídeo que compreende umaseqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4, em que ofragmento compreende pelo menos 15, 25, 35, 45, 55, 65 resíduos deaminoácidos contíguos da seqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ IDN°: 4.In yet another particular embodiment, the invention provides a nucleic acid molecule encoding a polypeptide comprising an amino acid sequence of at least about 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%. , 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or more identical to an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, shown in Figure I (B) and Figure 2 (B). In another embodiment, the nucleic acid molecule encodes a fragment of a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, wherein the deletion comprises at least 15, 25, 35, 45, 55, 65 contiguous amino acid residues of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4.

Em um aspecto adicional, a invenção fornece bactérias nãorecombinantes como descrito acima, que compreende uma molécula de ácidonucléico isolada descrita acima. Em uma forma de realização, a bactéria nãorecombinante produz etanol a partir de um açúcar. Em uma outra forma derealização, o açúcar é selecionado do grupo que consiste de glicose, xilose,arabinose, manose, galactose, sacarose e lactose.In a further aspect, the invention provides non-recombinant bacteria as described above comprising an isolated nucleic acid molecule described above. In one embodiment, the non-recombinant bacterium produces ethanol from a sugar. In another derealization form, sugar is selected from the group consisting of glucose, xylose, arabinose, mannose, galactose, sucrose and lactose.

Os genes Ipd, como descrito neste (e em itálico porconvenção), inclui uma molécula de ácido nucléico (por exemplo, umamolécula de DNA ou segmento deste), por exemplo, um polipeptídeo oumolécula de ácido nucléico que codifica RNA que, em um organismo, éseparado de um outro gene ou outros genes, por DNA intergênico (isto é,DNA de intervenção ou espaçador que naturalmente flanqueia o gene e/ougenes separados no DNA cromossômico do organismo). Um gene podedirecionar a síntese de uma enzima ou outra molécula de peptídeo (porexemplo, pode compreender as seqüências codificadoras, por exemplo, umaestrutura de leitura aberta contígua (ORF) que codifica um polipeptídeo) oupode ser, por si só, funcional no organismo. Um gene em um organismo podeser agrupado em um óperon, como definido neste, em que o óperon éseparado de outros genes e/ou óperons por DNA intergênico. Os genesindividuais contidos dentro de um óperon pode se sobrepor sem o DNAintergênico entre os genes individuais.The Ipd genes, as described herein (and in italics by convention), include a nucleic acid molecule (for example, a DNA molecule or segment thereof), for example, an RNA-encoding nucleic acid polypeptide or molecule that, in an organism, It is separated from another gene or genes by intergenic DNA (ie, intervention DNA or spacer that naturally flanks the gene and / or separate genes in the organism's chromosomal DNA). A gene may direct the synthesis of an enzyme or other peptide molecule (for example, it may comprise coding sequences, for example, a contiguous open reading frame (ORF) encoding a polypeptide) or may itself be functional in the body. A gene in an organism may be grouped into an operon, as defined therein, where the operon is separated from other genes and / or operons by intergenic DNA. Individual genes contained within an operon may overlap without intergenic DNA between individual genes.

Uma forma de realização da presente invenção caracteriza asmoléculas de ácido nucléico ou genes Ipd mutantes. Tipicamente, a moléculade ácido nucléico mutante ou gene mutante como descrito neste, inclui umamolécula de ácido nucléico ou gene tendo uma seqüência de nucleotídeo queinclui pelo menos uma alteração (por exemplo, substituição, inserção,anulação) tal que o polipeptídeo ou polipeptídeo que pode ser codificadopelo9 mutante apresenta a atividade que difere do polipeptídeo oupolipeptídeo codificado por molécula ou gene de ácido nucléico do tiposelvagem. Vantajosamente, a molécula de ácido nucléico mutante ou genemutante (por exemplo, um gene mutante Ipd) codifica um polipeptídeo LPDtendo atividade melhorada, por exemplo, atividade de diidrolipoamidadesidrogenase.One embodiment of the present invention features nucleic acid molecules or mutant Ipd genes. Typically, the mutant nucleic acid molecule or mutant gene as described herein includes a nucleic acid molecule or gene having a nucleotide sequence that includes at least one alteration (e.g., substitution, insertion, deletion) such that the polypeptide or polypeptide may be The mutant encoded 9 activity differs from the polypeptide or polypeptide encoded by a wild type nucleic acid molecule or gene. Advantageously, the mutant or genemuting nucleic acid molecule (e.g., an Ipd mutant gene) encodes an LPD polypeptide having enhanced activity, e.g., dihydrolipoamidashydrogenase activity.

Em uma forma de realização, uma molécula de ácido nucléicoda invenção hibridiza sob condições severas a uma molécula de ácidonucléico tendo uma seqüência de nucleotídeo apresentada como a SEQ ID N0:1 ou SEQ ID N°: 3. Tais condições severas são conhecidas por aqueleshabilitados na técnica e podem ser observadas em Current Protocols inMolecular Biology, John Wiley & Sons, N.Y. (1989), 6.3.1-6.3.6. Umexemplo não limitante particular, de condições de hibridização severas (porexemplo, severidade alta) são hibridização em cloreto de sódio/citrato desódio 6X (SSC) em cerca de 45 °C, seguido por uma ou mais lavagens em 0,2X de SSC, 0,1% de SDS de 50 a 65 °C. Vantajosamente, uma molécula deácido nucléico isolada da invenção que hibridiza sob condições severas comrelação à seqüência da SEQ ID SEQ ID N0: 1, SEQ ID N°: 3 corresponde auma molécula de ácido nucléico de ocorrência natural. Tipicamente, umamolécula de ácido nucléico de ocorrência natural inclui uma molécula deRNA ou DNA tendo uma seqüência de nucleotídeo que ocorre em estadonatural.In one embodiment, a nucleic acid molecule of the invention hybridizes under severe conditions to a nucleic acid molecule having a nucleotide sequence shown as SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3. Such severe conditions are known to those skilled in the art. can be observed in Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, NY (1989), 6.3.1-6.3.6. A particular non-limiting example of harsh hybridization conditions (eg, high severity) is 6X sodium chloride / citrate disodium (SSC) hybridization at about 45 ° C, followed by one or more washes in 0.2X SSC. 0.1% SDS at 50 to 65 ° C. Advantageously, an isolated nucleic acid molecule of the invention that hybridizes under severe conditions with respect to the sequence of SEQ ID SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 corresponds to a naturally occurring nucleic acid molecule. Typically, a naturally occurring nucleic acid molecule includes an RNA or DNA molecule having a naturally occurring nucleotide sequence.

Uma molécula de ácido nucléico da presente invenção (porexemplo, uma molécula de ácido nucléico tendo uma seqüência denucleotídeo da SEQ ID N°: 1, SEQ ID N°: 3) pode ser isolado usando-setécnicas de biologia molecular padrão e a informação de seqüência fornecidaneste. Por exemplo, as moléculas de ácido nucléico podem ser isoladasusando-se as técnicas de hibridização padrão e as técnicas de clonagem (porexemplo, como descrito em Sambrook, J., Fritsh, E. F., and Maniatis, T.A nucleic acid molecule of the present invention (e.g., a nucleic acid molecule having a denucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3) may be isolated using standard molecular biology techniques and sequence information. provided in this. For example, nucleic acid molecules may be isolated using standard hybridization techniques and cloning techniques (for example, as described in Sambrook, J., Fritsh, E.F., and Maniatis, T.

Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 2nd, ed., Cold Spring HarborLaboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY,1989) ou pode ser isolado pela reação da cadeia de polimerase usando-seiniciadores de oligonucleotídeo sintéticos denominados com base naseqüência da SEQ ID N°: 1, SEQ ED N°: 3. Um ácido nucléico da invençãopode ser amplificado usando-se cDNA, mRNA ou alternativamente, DNAgenômico, como um padrão e iniciadores de oligonucleotídeo apropriados deacordo com as técnicas de amplificação de PCR padrão. Em uma outra formade realização, uma molécula de ácido nucléico isolada da invençãocompreende uma molécula de ácido nucléico que é um complemento daseqüência de nucleotídeo mostrada na SEQID N°: 1, SEQID N°: 3.Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 2nd, ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989) or can be isolated by polymerase chain reaction using synthetic oligonucleotide initiators named based on the sequence of SEQ ID NO: 1 SEQ ED NO: 3. A nucleic acid of the invention may be amplified using cDNA, mRNA or alternatively, genomic DNA as a standard and appropriate oligonucleotide primers according to standard PCR amplification techniques. In another embodiment, an isolated nucleic acid molecule of the invention comprises a nucleic acid molecule that is a complement to the nucleotide sequence shown in SEQID No. 1, SEQID No.: 3.

As seqüências de ácido nucléico de Ipd adicionais são aquelasque compreendem uma seqüência de nucleotídeo da SEQ ID N°: 1, SEQ IDN°: 3, que codifica um homólogo do polipeptídeo tendo uma seqüência deaminoácido apresentada na SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N0: 4 (por exemplo,codifica um polipeptídeo tendo pelo menos 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%,90%, 95% ou mais identidade com relação ao polipeptídeo tendo umaseqüência de aminoácido apresentada na SEQ ID N°: 2, SEQ ID N°: 4, etendo uma atividade substancialmente idêntica como o polipeptídeo),hibridiza sob condições severas a toda ou a um fragmento de uma moléculade ácido nucléico tendo uma seqüência de nucleotídeo da SEQ ID N°: 1, SEQID N°: 3 ou a toda ou um fragmento de uma molécula de ácido nucléico quecodifica um polipeptídeo tendo uma seqüência de aminoácido da SEQ ID N°:2, SEQ ID N°: 4 ou são complementares a uma seqüência de nucleotídeo Ipdcomo apresentado neste e tal que uma seqüência de Ipd de ácidos nucléicos,quando expressada em uma célula, resulta na produção pela célula de etanolcomo o produto de fermentação primário sob condições anaeróbicasAdditional Ipd nucleic acid sequences are those comprising a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, SEQ IDN: 3, which encodes a polypeptide homologue having an amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID N0: 4 (for example, encodes a polypeptide having at least 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% or more identity to the polypeptide having an amino acid sequence shown in SEQ SEQ ID NO: 4, having substantially identical activity as the polypeptide), hybridizes under severe conditions to all or a fragment of a nucleic acid molecule having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. , SEQID No. 3 or all or a fragment of a nucleic acid molecule that encodes a polypeptide having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, or SEQ ID NO: 4, or are complementary to an Ipd nucleotide sequence as shown in this and such that a sequence of Nucleic acid ipd, when expressed in a cell, results in ethanol cell production as the primary fermentation product under anaerobic conditions.

Em uma forma de realização, a molécula de ácido nucléicocodifica um polipeptídeo ou um fragmento biologicamente ativo de umpolipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2ou SEQ ID N°: 4, em que o polipeptídeo ou o fragmento biologicamente ativoretém a capacidade para produzir etanol em uma célula hospedeira.In one embodiment, the nucleic acid molecule encodes a biologically active polypeptide or fragment of a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2or SEQ ID NO: 4, wherein the biologically active polypeptide or fragment retains a polypeptide or fragment. ability to produce ethanol in a host cell.

Em uma outra forma de realização, uma molécula ou gene deácido nucléico de Ipd codifica um homólogo do polipeptídeo LPD tendo umaseqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N0: 4,. Tipicamente, otermo "homólogo" inclui um polipeptídeo ou polipeptídeo que divide pelomenos cerca de 30 a 35%, vantajosamente pelo menos cerca de 35 a 40%,mais vantajosamente pelo menos cerca de 40 a 50% e ainda maisvantajosamente pelo menos cerca de 60%, 70%, 80%, 90% ou maisidentidade com uma seqüência de aminoácido de um polipeptídeo do tiposelvagem ou polipeptídeo descrito neste e tendo uma atividade funcional oubiológica substancialmente equivalente como o polipeptídeo do tipo selvagemou polipeptídeo. Por exemplo, um homólogo de LPD divide pelo menos cercade 60%, vantajosamente pelo menos cerca de 60%, 70%, 75%, 80%, 85%,90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, ou mais identidade com opolipeptídeo tendo uma seqüência de aminoácido apresentada como SEQ IDN°: 2 ou SEQ ID N°: 4, e tem uma atividade funcional ou biológicasubstancialmente equivalente (isto é, é um equivalente funcional) dopolipeptídeo tendo uma seqüência de aminoácido apresentada como SEQ IDN°: 2 ou SEQ ID N°: 4 (por exemplo, tem uma atividade substancialmenteequivalente de diidrolipoamida desidrogenase).In another embodiment, an Ipd nucleic acid molecule or gene encodes an LPD polypeptide homolog having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4. Typically, the "homologous" includes a polypeptide or polypeptide that divides at least about 30 to 35%, advantageously at least about 35 to 40%, more advantageously at least about 40 to 50%, and even more advantageously at least about 60%. 70%, 80%, 90% or more identity to an amino acid sequence of a wild type polypeptide or polypeptide described herein and having a substantially equivalent biological or functional activity as the wild type or polypeptide polypeptide. For example, an LPD counterpart divides at least about 60%, advantageously at least about 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95 %, 96%, 97%, 98%, or more opolipeptide identity having an amino acid sequence shown as SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, and has substantially equivalent functional or biological activity (that is, it is a functional equivalent) dopolipeptide having an amino acid sequence shown as SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 (for example, has a substantially equivalent dihydrolipoamide dehydrogenase activity).

Em uma forma de realização, uma molécula ou gene de ácidonucléico de Ipd compreende uma seqüência de nucleotídeo que codifica umpolipeptídeo apresentada como SEQ ID N0: 2 ou SEQ ID N°: 4.Em uma outra forma de realização, uma molécula de ácidonucléico de Ipd hibridiza a todo ou a um fragmento de uma molécula de ácidonucléico tendo a seqüência de nucleotídeo apresentada na SEQ LD N°: 1 ouSEQ ID N°: 3 ou hibridiza a todo ou uma porção de uma molécula de ácidonucléico tendo uma seqüência de nucleotídeo que codifica um polipeptídeotendo uma seqüência de aminoácido de qualquer uma das SEQ ED N°: 2 ouSEQ ID N°: 4.In one embodiment, an Ipd nucleic acid molecule or gene comprises a nucleotide sequence encoding a polypeptide shown as SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4. In another embodiment, an Ipd nucleic acid molecule hybridizes to all or a fragment of a nucleic acid molecule having the nucleotide sequence set forth in SEQ LD No. 1 or SEQ ID No.: 3 or hybridizes to all or a portion of a nucleic acid molecule having a nucleotide sequence encoding a polypeptide having an amino acid sequence of either SEQ ED No.: 2 or SEQ ID No.: 4.

Tais condições de hibridização são conhecidas por aqueleshabilitados na técnica e podem ser observados em Current Protocols inMolecular Biology, Ausubel, et al, eds., John Wiley & Sons, Inc. (1995),seções 2, 4 e 6. As condições severas adicionais podem ser observadas emMolecular Cloning: A Laboratory Manual, Sambrook , et al., Cold SpringHarbor Press, Cold Spring Harbor, ΝΎ (1989), capítulos 7, 9 e 11. Umexemplo não limitante particular de hibridização severa inclui hibridizaçãoem cloreto de sódio/citrato de sódio 4X (SSC), em cerca de 65 a 70 °C (ouhibridização em 4X SSC mais 50% de formamida em cerca de 42 a 50 °C)seguido por uma ou mais lavagens em IX SSC, em cerca de 65 a 70 °C. Umexemplo não limitante particular de condições de hibridização altamenteseveras inclui hibridização em IX SSC, em cerca de 65 a 70 °C (ouhibridização em IX SSC mais 50% de formamida em cerca de 42-50 °C)seguido por uma ou mais lavagens em 0,3X SSC, em cerca de 65 a 70 °C. Umexemplo não limitante particular de condições de hibridização de severidadereduzida inclui hibridização em 4X SSC, em cerca de 50 a 60 °C (oualternativamente hibridização em 6X SSC mais 50% de formamida em cercade 40 a 45 °C) seguido por uma ou mais lavagens em 2X SSC, em cerca de 50a 60 °C. a faixas intermediárias para os valores citados acima, por exemplo,de 65 a 70 °C ou de 42 a 50 °C também são pretendidas serem abrangidaspela presente invenção. SSPE (IX SSPE é 0,15 M de NaCl, 10 mM deNaH2PO4 e 1,25 mM de EDTA, pH 7,4) podem ser substituídos por SSC (IXSSC é 0,15 M de NaCl e 15 mM de citrato de sódio) na hibridização etampões de lavagem; as lavagens são realizadas por 15 minutos cada após ahibridização estar completa. A temperatura de hibridização para híbridosantecipados serem menores do que 50 pares de base de comprimento deve serde 5 a 10 °C menor do que a temperatura de fusão (Tm) dos híbridos, onde aTn, é determinada de acordo com as seguintes equações. Para híbridosmenores do que 18 pares de base de comprimento, Tm(°C) = 2(# de A + Tbases) + 4(# de G + C bases). Para híbridos entre 18 e 49 pares de base decomprimento, Tm(°C) = 81,5 + 16.6(log10[Na+]) + 0,41(% de G+C) - (600/N),onde N é o número de bases no híbrido e [Na+] é a concentração de íons desódio no tampão de hibridização ([Na+] para IX SSC = 0,165 M).Such hybridization conditions are known to those skilled in the art and can be observed in Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel, et al., Eds., John Wiley & Sons, Inc. (1995), sections 2, 4 and 6. Additional severe conditions can be seen in Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Sambrook, et al., Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, ΝΎ (1989), chapters 7, 9 and 11. A particular non-limiting example of severe hybridization includes sodium chloride / citrate hybridization. 4X Sodium (SSC) at about 65 to 70 ° C (4X SSC hybridization plus 50% formamide at about 42 to 50 ° C) followed by one or more IX SSC washes at about 65 to 70 ° C ° C. A particular non-limiting example of highly severe hybridization conditions includes IX SSC hybridization at about 65 to 70 ° C (IX SSC hybridization plus 50% formamide at about 42-50 ° C) followed by one or more washes at 0 ° C. .3X SSC at about 65 to 70 ° C. A particular non-limiting example of low stringency hybridization conditions includes 4X SSC hybridization at about 50 to 60 ° C (or alternatively 6X SSC hybridization plus 50% about 40 to 45 ° C formamide) followed by one or more washes at 2X SSC, at about 50 to 60 ° C. intermediate ranges for the values cited above, for example from 65 to 70 ° C or from 42 to 50 ° C are also intended to be encompassed by the present invention. SSPE (IX SSPE is 0.15 M NaCl, 10 mM NaCl 2 PO4 and 1.25 mM EDTA, pH 7.4) can be replaced by SSC (IXSSC is 0.15 M NaCl and 15 mM sodium citrate) in hybridization and wash buffers; washes are performed for 15 minutes each after hybridization is complete. The hybridization temperature for anticipated hybrids to be less than 50 base pairs in length should be 5 to 10 ° C lower than the fusion temperature (Tm) of hybrids, where aTn is determined according to the following equations. For hybrids smaller than 18 base pairs in length, Tm (° C) = 2 (# of A + Tbases) + 4 (# of G + C bases). For hybrids between 18 and 49 base-length pairs, Tm (° C) = 81.5 + 16.6 (log10 [Na +]) + 0.41 (% G + C) - (600 / N), where N is the base number in the hybrid and [Na +] is the concentration of disodium ions in the hybridization buffer ([Na +] for IX SSC = 0.165 M).

Será reconhecido pelo prático habilitado que reagentesadicionais podem ser adicionados para a hibridização e/ou tampões delavagem para diminuir a hibridização não específica de moléculas de ácidonucléico a membranas, por exemplo, membranas de nitrocelulose ou náilon,que incluem mas não limitam-se a agentes bloqueadores (por exemplo, BSAou DNA carregador de esperma de salmão ou arenque), detergentes (porexemplo, SDS), agentes quelantes (por exemplo, EDTA), Ficoll, PVP eoutros, quando usa-se membranas de náilon, em particular, um exemplo nãolimitante adicional de condições de hibridização severas é a hibridização em0,25 a 0,5M de NaH2PO4, 7% de SDS em cerca de 65 °C, seguido por uma oumais lavagens em 0,02 M de NaH2PO4, 1% de SDS a 65 °C, ver, porexemplo, Church and Gilbert (1984) Proc. Natl. Acad. Sei. USA 81:1991-1995, (ou, alternativamente, 0,2X de SSC, 1% de SDS). Em uma outra formade realização, uma molécula de ácido nucléico isolada compreende umaseqüência de nucleotídeo que é complementar a uma seqüência de nucleotídeode lpd como apresentado neste (por exemplo, é o complemento total daseqüência de nucleotídeo apresentada como SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3).It will be appreciated by the skilled practitioner that additional reagents may be added for hybridization and / or wash buffers to decrease non-specific hybridization of nucleic acid molecules to membranes, for example nitrocellulose or nylon membranes, which include but are not limited to blocking agents. (e.g. BSA or salmon or herring sperm DNA), detergents (eg SDS), chelating agents (eg EDTA), Ficoll, PVP and others when using nylon membranes, in particular a non-limiting example In addition to severe hybridization conditions is the 0.25 to 0.5 M hybridization of NaH2PO4, 7% SDS at about 65 ° C, followed by one or more washes in 0.02 M NaH2PO4, 1% SDS at 65 ° C. C, see, for example, Church and Gilbert (1984) Proc. Natl. Acad. Know. USA 81: 1991-1995, (or alternatively 0.2X SSC, 1% SDS). In another embodiment, an isolated nucleic acid molecule comprises a nucleotide sequence that is complementary to an lpd nucleotide sequence as set forth herein (for example, is the full complement of nucleotide sequence shown as SEQ ID NO: 1 or SEQ ID No.: 3).

III. PolipeptídeosSSC é 0,15 M de NaCl e 15 mM de citrato de sódio) na hibridização etampões de lavagem; as lavagens são realizadas por 15 minutos cada após ahibridização estar completa. A temperatura de hibridização para híbridosantecipados serem menores do que 50 pares de base de comprimento deve serde 5 a 10 °C menor do que a temperatura de fusão (Tm) dos híbridos, onde aTn, é determinada de acordo com as seguintes equações. Para híbridosmenores do que 18 pares de base de comprimento, Tm(°C) = 2(# de A + Tbases) + 4(# de G + C bases). Para híbridos entre 18 e 49 pares de base decomprimento, Tm(°C) = 81,5 + 16.6(log10[Na+]) + 0,41(% de G+C) - (600/N),onde N é o número de bases no híbrido e [Na+] é a concentração de íons desódio no tampão de hibridização ([Na+] para IX SSC = 0,165 M).III. SSC polypeptides are 0.15 M NaCl and 15 mM sodium citrate) in hybridization and wash buffers; washes are performed for 15 minutes each after hybridization is complete. The hybridization temperature for anticipated hybrids to be less than 50 base pairs in length should be 5 to 10 ° C lower than the fusion temperature (Tm) of hybrids, where aTn is determined according to the following equations. For hybrids smaller than 18 base pairs in length, Tm (° C) = 2 (# of A + Tbases) + 4 (# of G + C bases). For hybrids between 18 and 49 base-length pairs, Tm (° C) = 81.5 + 16.6 (log10 [Na +]) + 0.41 (% G + C) - (600 / N), where N is the base number in the hybrid and [Na +] is the concentration of disodium ions in the hybridization buffer ([Na +] for IX SSC = 0.165 M).

Será reconhecido pelo prático habilitado que reagentesadicionais podem ser adicionados para a hibridização e/ou tampões delavagem para diminuir a hibridização não específica de moléculas de ácidonucléico a membranas, por exemplo, membranas de nitrocelulose ou náilon,que incluem mas não limitam-se a agentes bloqueadores (por exemplo, BSAou DNA carregador de esperma de salmão ou arenque), detergentes (porexemplo, SDS), agentes quelantes (por exemplo, EDTA), Ficoll, PVP eoutros, quando usa-se membranas de náilon, em particular, um exemplo nãolimitante adicional de condições de hibridização severas é a hibridização em0,25 a 0,5M de NaH2PO4, 7% de SDS em cerca de 65 °C, seguido por uma oumais lavagens em 0,02 M de NaH2PO4, 1% de SDS a 65 °C, ver, porexemplo, Church and Gilbert (1984) Proc. Natl. Acad. Sei. USA 81:1991-1995, (ou, alternativamente, 0,2X de SSC, 1% de SDS). Em uma outra formade realização, uma molécula de ácido nucléico isolada compreende umaseqüência de nucleotídeo que é complementar a uma seqüência de nucleotídeode lpd como apresentado neste (por exemplo, é o complemento total daseqüência de nucleotídeo apresentada como SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3).It will be appreciated by the skilled practitioner that additional reagents may be added for hybridization and / or wash buffers to decrease nonspecific hybridization of nucleic acid molecules to membranes, for example nitrocellulose or nylon membranes, which include but are not limited to blocking agents. (e.g. BSA or salmon or herring sperm DNA), detergents (eg SDS), chelating agents (eg EDTA), Ficoll, PVP and others when using nylon membranes, in particular a non-limiting example In addition to severe hybridization conditions is the 0.25 to 0.5 M hybridization of NaH2PO4, 7% SDS at about 65 ° C, followed by one or more washes in 0.02 M NaH2PO4, 1% SDS at 65 ° C. C, see, for example, Church and Gilbert (1984) Proc. Natl. Acad. Know. USA 81: 1991-1995, (or alternatively 0.2X SSC, 1% SDS). In another embodiment, an isolated nucleic acid molecule comprises a nucleotide sequence that is complementary to an lpd nucleotide sequence as set forth herein (for example, is the full complement of nucleotide sequence shown as SEQ ID NO: 1 or SEQ ID No.: 3).

III. PolipeptídeosAs características da invenção dos polipeptídeos (por exemplo,enzimas etanologênicas mutantes, por exemplo, desidrogenase dediidrolipoamida (LPD)). Quando os polipeptídeos são expressados em umacélula, por exemplo, uma bactéria, a célula produz etanol como o produto defermentação primária sob condições anaeróbicas.III. PolypeptidesFeatures of the invention of polypeptides (e.g., mutant ethanological enzymes, e.g., dihydrolipoamide dehydrogenase (LPD)). When polypeptides are expressed in a cell, for example a bacterium, the cell produces ethanol as the primary defermentation product under anaerobic conditions.

Deste modo, em outro aspecto, a invenção fornecepolipeptídeos selecionados do grupo que consiste de:Thus, in another aspect, the invention provides polypeptides selected from the group consisting of:

a) um fragmento de um polipeptídeo que compreende aseqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4, em que ofragmento compreende pelo menos 15 aminoácidos contínuos da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4;a) a fragment of a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, wherein the fragment comprises at least 15 continuous amino acids of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 ;

b) uma variante alélica de ocorrência natural de umpolipeptídeo que compreende a seqüência de aminoácido da SEQ ID N°; 2 ouSEQ ID N°: 4, em que o polipeptídeo é codificado por uma molécula de ácidonucléico que hibridiza ao complemento de uma molécula de ácido nucléicoque compreende a SEQ ID N°; 1 ou SEQ ID N°: 3, sob severas condições;b) a naturally occurring allelic variant of a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO; 2 or SEQ ID NO: 4, wherein the polypeptide is encoded by a nucleic acid molecule that hybridizes to the complement of a nucleic acid molecule which comprises SEQ ID NO; 1 or SEQ ID NO: 3 under severe conditions;

c) um polipeptídeo que é codificado por uma molécula deácido nucléico que é pelo menos 50% idêntica ao ácido nucléico quecompreende a seqüência de nucleotídeo da SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3;c) a polypeptide that is encoded by a nucleic acid molecule that is at least 50% identical to the nucleic acid comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3;

d) um polipeptídeo que compreende uma seqüência deaminoácido que é pelo menos 90% idêntica a uma seqüência de aminoácidoda SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4; ed) a polypeptide comprising an amino acid sequence that is at least 90% identical to an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4; and

e) um polipeptídeo isolado que compreende a seqüência deaminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4; e em que o polipeptídeoquando expressado em uma célula, rende-se a célula capaz de produzir etanolcomo o produto de fermentação primária.e) an isolated polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4; and wherein the polypeptide, when expressed in a cell, yields the cell capable of producing ethanol as the primary fermentation product.

Em uma forma de realização, o etanol produzido pela célulacompreende maior do que 50% dos produtos de fermentação não gasosostotais sob condições anaeróbicas. Em uma outra forma de realização desteaspecto, o polipeptídeo tem atividade de desidrogenase de diidrolipoamidasob condições anaeróbicas. Em uma forma de realização adicional, a célula éuma célula bacteriana.In one embodiment, the ethanol produced by the cell comprises greater than 50% of non-gaseous fermentation products under anaerobic conditions. In another embodiment of this embodiment, the polypeptide has dihydrolipoamidase dehydrogenase activity under anaerobic conditions. In a further embodiment, the cell is a bacterial cell.

Ainda em uma outra forma de realização, a célula bacteriana,na ausência da expressão do polipeptídeo, não é etanologênica. Em umaforma de realização particular, as células bacterianas não etanologênicasproduzem etanol como o produto de fermentação menor; isto é, menos do quecerca de 40% dos produtos de fermentação não gasosos totais.In yet another embodiment, the bacterial cell, in the absence of polypeptide expression, is not ethanogenic. In a particular embodiment, nonethanogenic bacterial cells produce ethanol as the minor fermentation product; that is, less than about 40% of total non-gaseous fermentation products.

Em uma forma de realização adicional, a célula bacterianaproduz etanol como o produto de fermentação primária sob condiçõesanaeróbicas, e ainda uma forma de realização adicional o etanol produzidocompreende maior do que 50% dos produtos de fermentação não gasosostotais sob condições anaeróbicas. Em uma forma de realização particular, aexpressão do polipeptídeo na célula bacteriana fornece uma via defermentação homoetanol na célula bacteriana.In a further embodiment, the bacterial cell produces ethanol as the primary fermentation product under anaerobic conditions, and yet an additional embodiment the ethanol produced comprises greater than 50% of the non-gaseous fermentation products under anaerobic conditions. In a particular embodiment, expression of the polypeptide in the bacterial cell provides a homoethanol defermentation pathway in the bacterial cell.

Em uma outra forma de realização, o polipeptídeo isoladoda invenção é um fragmento de um polipeptídeo que compreende aseqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4, em que ofragmento compreende pelo menos 15, 25, 35, 45, 55, ou 65 resíduos deaminoácidos contínuos de uma seqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2 ouSEQ ID N°: 4In another embodiment, the isolated polypeptide of the invention is a fragment of a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, wherein the fragment comprises at least 15, 25, 35, 45. , 55, or 65 continuous amino acid residues of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4

Em uma outra forma de realização, a invenção fornece umpolipeptídeo isolado tendo pelo menos cerca de 50%, 60%, 70%, 75%, 80%,81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%,94%, 95%, 96%, 97%, 98%, ou mais identidade (por exemplo, quandocomparado ao comprimento total de uma seqüência de aminoácido) a umaseqüência de aminoácido mostrado na SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N0:4.In another embodiment, the invention provides an isolated polypeptide having at least about 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, or more identity (e.g., when compared to the total length of a sequence of amino acid) to an amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4.

Em um aspecto adicional, a invenção fornece uma célulahospedeira bacteriana que compreende as moléculas de ácido nucléico isoladoque codifica polipeptídeos de desidrogenase de diidrolipoamida oufragmentos destes.In a further aspect, the invention provides a bacterial host cell comprising isolated nucleic acid molecules encoding dihydrolipoamide dehydrogenase polypeptides or fragments thereof.

Em uma forma de realização, a célula hospedeira bacterianacompreende um vetor que compreende a seqüência de nucleotídeo da SEQ IDN°: 1 ou SEQ ID N°: 3, ou um fragmento deste. Em uma outra forma derealização, a célula hospedeira bacteriana compreende o vetor que é pKY33.In one embodiment, the bacterial host cell comprises a vector comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, or a fragment thereof. In another embodiment, the bacterial host cell comprises the vector which is pKY33.

A invenção também fornece um método para produção de umpolipeptídeo selecionado do grupo que consiste de:The invention also provides a method for producing a polypeptide selected from the group consisting of:

a) um polipeptídeo que compreende a seqüência deaminoácido SEQ ID N0: 2 ou SEQ ID N0: 4;a) a polypeptide comprising the amino acid sequence SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4;

b) um fragmento de um polipeptídeo que compreende aseqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4; em que ofragmento compreende pelo menos 15 aminoácidos contínuos da SEQ ID N°:2 ou SEQ ID N°: 4; eb) a fragment of a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4; wherein the fragment comprises at least 15 continuous amino acids of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4; and

c) uma variante alélica de ocorrência natural de umpolipeptídeo que compreende a seqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2 ouSEQ ID N°: 4,c) a naturally occurring allelic variant of a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4,

em que o polipeptídeo é codificado por uma molécula de ácidonucléico que hibridiza a um complemento de uma molécula de ácido nucléicoque compreende SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3, sob severas condições;wherein the polypeptide is encoded by a nucleic acid molecule that hybridizes to a complement of a nucleic acid molecule which comprises SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 under severe conditions;

que compreende células hospedeiras bacterianas cultivadascontendo as moléculas de ácido nucléico isolado que codifica polipeptídeosde desidrogenase de diidrolipoamida ou fragmentos destes, sob condições emque a molécula de ácido nucléico é expressado.which comprises cultured bacterial host cells containing the isolated nucleic acid molecules encoding dihydrolipoamide dehydrogenase polypeptides or fragments thereof, under conditions under which the nucleic acid molecule is expressed.

Em uma forma de realização, o polipeptídeo LPD ou produtodo gene é derivado a partir de uma bactéria de Gram-positivo ou de Gram-negativo etanologênica não recombinante. Em formas de realização exemplar,o polipeptídeo LPD ou produto do gene é derivado a partir de ummicroorganismo Gram-negativo etanologênico selecionado do grupo queconsiste deIn one embodiment, the LPD polypeptide or gene product is derived from a non-recombinant Gram-positive or ethanogenic Gram-negative bacterium. In exemplary embodiments, the LPD polypeptide or gene product is derived from an ethanological gram-negative microorganism selected from the group consisting of

Acinetobacter, Gluconobacter, Escherichia, Geobacter,Shewanella, Salmonella, Eneterobacter e Klebsella.Acinetobacter, Gluconobacter, Escherichia, Geobacter, Shewanella, Salmonella, Eneterobacter and Klebsella.

Em uma outra forma de realização, o polipeptídeo LPD ouproduto do gene é derivado a partir de um microorganismo Gram-positivoetanologênico selecionado do grupo que consiste de Bacillus, Clostridium,Corynebacterium, Lactobacillis, Lactococcus, Oenococcus, Streptococcus eEubacterium.In another embodiment, the LPD polypeptide or gene product is derived from a gram-positive ethanogenic microorganism selected from the group consisting of Bacillus, Clostridium, Corynebacterium, Lactobacillis, Lactococcus, Oenococcus, Streptococcus and Eubacterium.

Incluído dentro do escopo da presente invenção sãopolipeptídeos LPD ou produto do gene que são Escherichia coli derivada depolipeptídeos ou produto do gene codificado pelos genes bacterianos deocorrência natural. Ainda incluído dentro do escopo da presente invenção sãopolipeptídeos derivados bacterianos ou produto do gene que difere-se debactéria de ocorrência natural e/ou genes de Escherichia coli (por exemplo,lpd), por exemplo, genes que tem ácidos nucléicos que são mutados, inseridosou deletados, mas que codificam os polipeptídeos substancialmente similaraos produtos de gene de ocorrência natural da presente invenção, porexemplo, que compreende a atividade de desidrogenase de diidrolipoamida.Included within the scope of the present invention are LPD polypeptides or gene products that are Escherichia coli derived from polypeptides or gene products encoded by the naturally occurring bacterial genes. Still included within the scope of the present invention are bacterial derived polypeptides or product of the naturally occurring differing gene of differing and / or Escherichia coli genes (e.g., lpd), for example, genes having nucleic acids that are mutated, inserted or deleted, but encoding polypeptides substantially similar to the naturally occurring gene products of the present invention, for example, comprising dihydrolipoamide dehydrogenase activity.

E então entendido que uma pessoa habilitada na técnica podemutar (por exemplo, substituto) ácidos nucléicos que codificam parasubstituições de aminoácido conservativos. E ainda bem entendido que umapessoa habilitada na técnica pode substituir, adicionar ou deletar aminoácidospara um certo grau sem afetar substancialmente a função do produto do gene(por exemplo, desidrogenase de diidrolipoamida) como comparado com umproduto do gene de ocorrência natural, cada exemplo que é entendido a serincluído dentro do escopo da presente invenção.It is then understood that a person skilled in the art can (for example, substitute) nucleic acids encoding conservative amino acid substitutions. It is well understood that a person skilled in the art can replace, add or delete amino acids to some degree without substantially affecting the function of the gene product (e.g., dihydrolipoamide dehydrogenase) as compared to a naturally occurring gene product, each example being intended to be included within the scope of the present invention.

Incluído dentro do escopo da invenção são bactérias nãorecombinantes que compreendem um gene lpd que compreende uma mutação,em que a substituição é uma mutação de H em posição 322, ou E em posição354, no tipo selvagem do gene Ipd (SEQ DD N°: 6), para qualqueraminoácido, tal que o aminoácido altera a acidez da região. Em formas derealização adicionais, o aminoácido é um aminoácido de carga neutra em pHfisiológico. Ainda em formas de realização adicionais, o aminoácido é umaminoácido de carga de base em pH fisiológico.Included within the scope of the invention are non-matching bacteria comprising an lpd gene comprising a mutation, wherein the substitution is a H-position 322, or E-position354 mutation in the wild type of the Ipd gene (SEQ DD N °: 6 ), for any amino acid, such that the amino acid alters the acidity of the region. In further embodiment forms, the amino acid is a physiologically neutral charge amino acid. In still further embodiments, the amino acid is a base charge amino acid at physiological pH.

Em uma forma de realização, um polipeptídeo isolado dapresente invenção (por exemplo, uma enzima de desidrogenase dediidrolipoamida isolada) tem uma seqüência de aminoácido mostrado na SEQID N°: 2 ou SEQ ED N°: 4. Em outras formas de realização, um polipeptídeoisolado da presente invenção é um homólogo de pelo menos um dospolipeptídeos apresentados na SEQ ID N0: 2 ou SEQ ID N°: 4 (por exemplo,compreende uma seqüência de aminoácido pelo menos cerca de 30 a 40%idêntica, vantajosamente cerca de 40 a 50% idêntica, mais vantajosamentecerca de 50 a 60% idêntica, e ainda mais vantajosamente cerca de 60 a 70%,70 a 80%, 80 a 90%, 90 a 95% ou mais idêntica a uma seqüência deaminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4, e tem uma atividade que ésubstancialmente similar aquela do polipeptídeo codificado pela seqüência deaminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4, respectivamente.In one embodiment, an isolated polypeptide of the present invention (for example, an isolated dihydrolipoamide dehydrogenase enzyme) has an amino acid sequence shown in SEQID No. 2 or SEQ ED No. 4. In other embodiments, an isolated polypeptide is isolated of the present invention is a homologue of at least one of the polypeptides set forth in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 (for example, comprises an identical at least about 30 to 40% amino acid sequence, advantageously about 40 to 50 % identical, more advantageously about 50 to 60% identical, and even more advantageously about 60 to 70%, 70 to 80%, 80 to 90%, 90 to 95% or more identical to an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, and has an activity that is substantially similar to that of the polypeptide encoded by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, respectively.

Para determinar o percentual da identidade de duas seqüênciasde aminoácidos ou de dois ácidos nucléicos, as seqüências são alinhadas paraos propósitos de comparação ótimos (por exemplo, fendas pode serintroduzido na seqüência de uma primeiro aminoácido ou seqüência de ácidonucléico por ótimos alinhamentos com um segundo aminoácido ou seqüênciade ácido nucléico). Quando uma posição na primeira seqüência é ocupadapelo mesmo resíduo de aminoácido ou nucleotídeo como a posiçãocorrespondente na segunda seqüência, então as moléculas são idênticas nestaposição. O percentual da identidade entre as suas seqüências é uma função dediversas posições idênticas dividida pelas seqüências (isto é,% identidade = #de posições idênticas/total # de posições χ 100), vantajosamente tornada emconta diversas fendas e tamanho das fendas necessárias para produzir umótimo alinhamento.To determine the percent identity of two amino acid sequences or two nucleic acids, the sequences are aligned for optimal comparison purposes (for example, slits can be introduced in the sequence of a first amino acid or nucleic acid sequence by optimal alignments with a second amino acid or nucleic acid sequence). When a position in the first sequence is occupied by the same amino acid or nucleotide residue as the corresponding position in the second sequence, then the molecules are identical in that position. The percent identity between their sequences is a function of several identical positions divided by the sequences (ie% identity = #of identical positions / total # of positions χ 100), advantageously made into account the various slots and size of slots needed to produce a great deal. alignment.

A comparação das seqüências e determinação do percentual deidentidade entre duas seqüências pode ser realizada usando um algoritmomatemático. Em particular, exemplo não limitante de um algoritmomatemático utilizado para uma comparação das seqüências é o algoritmo deKarlin e Altschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sei. USA 87:2264-2268,modificado como em Karlin e Altschul (1993) Proc. Natl. Acad. Sei. USA90:5873-5877. Um tal algoritmo é incorporado nos programas de NBLAST eXBLAST (versão 2,0) de Altschul, et al. (1990) J. Mol. Biol. 215:403-410. Abusca do nucleotídeo de BLAST pode ser realizado com o programaNBLAST, contagem = 100, comprimento da palavra =12 para obter oshomólogos da seqüência de nucleotídeo para a molécula de ácido nucléicos dainvenção. A busca de polipeptídeo de BLAST pode ser realizado com oprograma XBLAST, contagem = 50, comprimento da palavra = 3 para obterhomólogos de seqüência de aminoácido para moléculas de polipeptídeo dainvenção. Para obter alinhamentos com fendas para o propósito dacomparação, BLAST com fendas pode ser utilizado como descrito emAltschul, et al. (1997) Nucleic Acids Research 25(17):3389-3402. quandoutilizado BLAST e BLAST com programas de fendas, a falta dos parâmetrosdos programas respectivos (por exemplo, XBLAST e NBLAST) podem serusados. Ver http://www.ncbi.nlm.nih.gov. Um outro exemplo particular, naolimitante de um algoritmo matemático utilizado para uma comparação dasseqüências é o algoritmo de Myers e Miller (1988) Comput Appl Biosci.4:11-17. Um tal algoritmo é incorporado no programa disponível ALIGN, porexemplo, no servidor de reder GENESTREAM, IGH Montpellier, FRANCEou no servidor ou ISREC. Quando utilizado o programa ALIGN paracomparação das seqüências de aminoácido, uma tabela de resíduo em pesoPAM120, uma penalidade de comprimento da fenda de 12, e uma penalidadeda fenda de 4 pode ser usado.Sequence comparison and determination of the percent identity between two sequences can be performed using a mathematical algorithm. In particular, a non-limiting example of a mathematical algorithm used for sequence comparison is the algorithm of Karlin and Altschul (1990) Proc. Natl. Acad. Know. USA 87: 2264-2268, modified as in Karlin and Altschul (1993) Proc. Natl. Acad. Know. USA90: 5873-5877. Such an algorithm is incorporated into the NBLAST and XBLAST (version 2.0) programs of Altschul, et al. (1990) J. Mol. Biol. 215: 403-410. BLAST nucleotide scavenging can be performed with the NBLAST program, count = 100, word length = 12 to obtain nucleotide sequence homologs for the inventive nucleic acid molecule. BLAST polypeptide search can be performed with the XBLAST program, count = 50, word length = 3 to obtain amino acid sequence homologs for invention polypeptide molecules. To obtain slotted alignments for the purpose of comparison, slotted BLAST may be used as described in Altschul, et al. (1997) Nucleic Acids Research 25 (17): 3389-3402. When using BLAST and BLAST with slot programs, the lack of the respective program parameters (for example, XBLAST and NBLAST) can be used. See http://www.ncbi.nlm.nih.gov. Another particular, nonlimiting example of a mathematical algorithm used for a comparison of sequences is the algorithm of Myers and Miller (1988) Comput Appl Biosci.4: 11-17. Such an algorithm is incorporated into the available ALIGN program, for example, on the GENESTREAM, IGH Montpellier, FRANCE or server or ISREC network server. When using the ALIGN program for amino acid sequence comparison, a PAM120 weight residue table, a slit length penalty of 12, and a slit penalty of 4 can be used.

Por exemplo, em uma forma de realização da invenção opercentual da identidade entre duas seqüências de aminoácido é determinadausando o servidor Blast em NCBI ou ClustalW no European BiotechnologyInstitute. Por exemplo, a seqüência de aminoácido da desidrogenase dediidrolipoamida a partir de vários organismos é comparada ao da proteína Lpdde E. coli, e o percentual da identidade de uma seqüência específica ao que daseqüência de E. coli que pode ser obtida a partir dos bancos de dados. Tabela7 e Figura 9 ilustram estas comparações. O valor em parêntese representa asimilaridade total da proteína específica ao que do Lpd de E. coli e incluitanto as posições de aminoácido que são idênticas quanto as posições em queuma substituição conservativa é ocorrida. Para o Bacilus subtilis, duasdesidrogenase de diidrolipoila, um a partir do complexo PDH e outro a partirde desidrogenase de acetoina, foram incluídas, para comparação.For example, in one embodiment of the opercent invention the identity between two amino acid sequences is determined using the Blast server in NCBI or ClustalW in the European Biotechnology Institute. For example, the amino acid sequence of dihydrolipoamide dehydrogenase from various organisms is compared to that of E. coli protein Lpd, and the percent identity of a specific sequence to that of the E. coli sequence that can be obtained from the databases. Dice. Table 7 and Figure 9 illustrate these comparisons. The value in parenthesis represents the total similarity of the protein specific to that of E. coli Lpd and including amino acid positions that are identical to the positions at which a conservative substitution occurs. For Bacilus subtilis, two dihydrolipoyl dehydrogenase, one from the PDH complex and one from acetoin dehydrogenase, were included for comparison.

Uma pessoa habilitada na técnica será reconhecida com baseem cálculos acima mencionados, existe um alto grau de conservação em LPDentre uma faixa de espécies bacterianas, incluindo as bactérias que sãoremovidas distantes de cada um outra filogenticamente (com base emseqüência de ribossomo RNA(DNA) 16S), tal como, por exemplo, bactériaGram-positiva e Gram-negativa, archaea e Streptomyces.A person skilled in the art will be recognized on the basis of the above calculations, there is a high degree of conservation in LPD among a range of bacterial species, including bacteria which are philogently removed from each other (based on 16S RNA (DNA) ribosome) , such as, for example, Gram-positive and Gram-negative bacteria, archaea and Streptomyces.

A desidrogenase purulenta da enzima é observada em todos osorganismos aeróbicos e é a enzima essencial na conversão de glicose paraenergia. Desidrogenase de diidrolipoamida (Lpd) é uma das três sub-unidadesdo complexo PDH. O Lpd contém dois motivos únicos: um motivo de ligaçãode flavina (aminoácidos 15 a 45) e um motivo de oxidoredutase de bissulfeto-nucleotídeo de piridina (aminoácidos 347 a 456) (numeração de Lpd de E.coli). A seqüência de aminoácidos das proteínas Lpd dos diversos organismostem homologia significante devido ao seu papel único em uma seqüência decomplexo PDH de aminoácido identidade entre Lpd E. coli e outras faixasLpds bacterianas de 30% a 99%. No caso extremo do Lpd de E. coli eHumano, 42% dos aminoácidos na seqüência são idênticas. Na região deligação de flavina do Lpd (aminoácidos 15 a 45), esta identidade de seqüênciaaumenta a 67%. Em uma sub-seção desta seqüência de 18 aminoácidos(posições 28 a 55), mas todos de um aminoácido é conservado nas seqüênciasLpd de E. coli, humano e camundongo. Histidina a 322 e glutamato a 354 sãotambém conservados entre estas proteínas. Devido aos mais altos graus daconservação da seqüência, as mutações de Lpd de E. coli que são descritas napresente descoberta são esperadas ter fenótipos similares na introdução nasproteínas Lpd a partir de outros organismos. Deste modo, os métodos dainvenção não são limitados às cepas mostradas neste.Purulent enzyme dehydrogenase is observed in all aerobic organisms and is the essential enzyme in glucose conversion for energy. Dihydrolipoamide dehydrogenase (Lpd) is one of three subunits of the PDH complex. Lpd contains two unique motifs: a flavin-binding motif (amino acids 15 to 45) and a pyridine bisulfide-nucleotide oxidoreductase motif (amino acids 347 to 456) (E.coli Lpd numbering). The amino acid sequence of the Lpd proteins of the various organism has significant homology due to their unique role in an amino acid identity PDH complex sequence between Lpd E. coli and other bacterial Lpd ranges from 30% to 99%. In the extreme case of E. coli eHuman Lpd, 42% of the amino acids in the sequence are identical. In the Lpd flavin deletion region (amino acids 15 to 45), this sequence identity increases to 67%. In a subsection of this 18 amino acid sequence (positions 28 to 55), but all of one amino acid is conserved in the human E. coli mouse sequences. Histidine at 322 and glutamate at 354 are also conserved among these proteins. Due to the higher degrees of sequence conservation, the E. coli Lpd mutations that are described in the present finding are expected to have similar phenotypes in introducing Lpd proteins from other organisms. Thus, the methods of the invention are not limited to the strains shown herein.

IV. Métodos de Fabricação de bactéria não recombinanteIV. Non-Recombinant Bacteria Manufacturing Methods

Em um aspecto adicional da invenção fornecem as bactériasnão recombinantes que compreendem um gene Ipd tendo um ou maismutações, em que a mutação rende-se as bactérias não recombinantes capazesde produzir etanol como o produto de fermentação primário sob condiçõesanaeróbicas, e em que a bactéria é preparada por um processo quecompreende as etapas de:In a further aspect of the invention there are provided non-recombinant bacteria comprising an Ipd gene having one or more mutations, wherein the mutation yields non-recombinant bacteria capable of producing ethanol as the primary fermentation product under anaerobic conditions, and wherein the bacterium is prepared. a process that comprises the steps of:

a) desenvolvimento da cepa mutante candidata de umabactéria sob condições de desenvolvimento anaeróbico em meio rico emaçúcar; e(a) development of a mutant candidate strain of a bacterium under anaerobic development conditions in a rich sugar medium and

b) mutantes de seleção que produzem etanol como o produtomaior da fermentação.b) selection mutants that produce ethanol as the major fermentation product.

Em uma forma de realização do método, o etanol produzidocompreende maior do que 50% dos produtos de fermentação não gasosostotais sob condições anaeróbicas.In one embodiment of the method, ethanol produced comprises greater than 50% of non-gaseous fermentation products under anaerobic conditions.

Em outro aspecto, a invenção fornece um método de produçãodas bactérias não recombinantes etanologênicas da invenção que compreendeas etapas de:a) desenvolvimento da cepa mutante candidata de umabactéria sob condições de desenvolvimento anaeróbico em meio rico emaçúcar; eIn another aspect, the invention provides a method of producing the ethanological non-recombinant bacteria of the invention which comprises the steps of: a) developing the candidate mutant bacterial strain under conditions of anaerobic development in rich sugar medium; and

b) mutantes de seleção que produzem etanol como o produtomaior da fermentação.b) selection mutants that produce ethanol as the major fermentation product.

Em formas de realização dos precedentes métodos e processosda invenção, o açúcar no meio rico em açúcar é selecionado do grupo queconsiste de glicose, xilose, arabinose, manose, galactose, sacarose, e lactose.Em uma forma de realização da presente invenção, as bactérias nãorecombinantes tendo os atributos mencionados acima também éetanologênicas. Consequentemente, a invenção fornece métodos parafabricação das bactérias não recombinantes etanologênicas. Ainda, a invençãofornece métodos para avaliar o fenótipo etanologênico desejado.In embodiments of the foregoing methods and processes of the invention, sugar in the sugar rich medium is selected from the group consisting of glucose, xylose, arabinose, mannose, galactose, sucrose, and lactose. In one embodiment of the present invention, the bacteria non-matching having the above mentioned attributes are also ethanogenic. Accordingly, the invention provides methods for the manufacture of ethanological non-recombinant bacteria. Furthermore, the invention provides methods for evaluating the desired ethanological phenotype.

A cepa precursora da invenção é caracterizada por um nívelbaixo de produção de etanol sob condições anaeróbicas, quando desenvolvidoem meio rico em açúcar. Um exemplo de uma tal cepa deve ser a cepaAH242; entretanto, qualquer cepa que é caracterizada pelos níveis baixos deprodução de etanol sob condições anaeróbicas é adequada para o uso nométodo. A mutação adicional de uma cepa precursora de acordo com osmétodos conhecidos na técnica (Dastenko e Wanner, 2000. Proc. Natl. Acad.Sei. USA 97:6640-6645.) são realizados para render a cepa precursoraincapaz de desenvolvimento anaeróbico (defeituosa) em meios totais.Adicionalmente, um cassete para a resistência antibiótica é adicionado para opropósito da seleção, de acordo com a prática bem conhecida na técnica.The precursor strain of the invention is characterized by a low level of ethanol production under anaerobic conditions when developed in sugar rich medium. An example of such a strain should be strain AH242; however, any strain that is characterized by low levels of ethanol production under anaerobic conditions is suitable for the particular use. Further mutation of a precursor strain according to methods known in the art (Dastenko and Wanner, 2000. Proc. Natl. Acad.Sei. USA 97: 6640-6645.) Is performed to yield the precursor strain capable of anaerobic (defective) development. In addition, a cassette for antibiotic resistance is added for selection purposes in accordance with well-known practice in the art.

Tipicamente, a seleção é realizada pelo cultivo dodesenvolvimento da cepa defeituosa em condições aeróbicas sob a faseexponencial média do desenvolvimento é atingida, expandindo a cultura emágar, e expondo a cultura por agente de mutagênese. Uma pessoa habilitadana técnica será reconhecida que diversos agentes de mutações podem serusados, incluindo sulfonato de etil metano, 2-aminopurina, ICR-191,sulfonato de metil metano, N-metil-lSP-nitro-N-nitrosoguanidina, ou qualqueroutro agente conhecido por causar uma mudança na seqüência de nucleotídeo.Após exposição ao agente de mutações em condições anaeróbicas, as culturassão mudadas por condições aeróbicas, então volta para as condiçõesanaeróbicas. As colônias aumentadas foram escolhidas e traçadas nas placasfrescas e desenvolvidas sob condições anaeróbicas. Cada colônia pode serseparadamente cultivadas e desenvolvidas na placa de antibiótico apropriadopara confirmar que os carregadores mutantes da resistência de antibiótico doprecursor. Uma pessoa habilitada na técnica entenderá que os procedimentosde cultura bacteriana são realizadas de acordo com o protocolo padrão à técnica.Typically, selection is performed by cultivating the development of the defective strain under aerobic conditions under the average developmental phase and is achieved by expanding the emagar culture and exposing the culture by mutagenesis agent. One skilled in the art will recognize that various mutation agents may be used, including ethyl methane sulfonate, 2-aminopurine, ICR-191, methyl methane sulfonate, N-methyl-1SP-nitro-N-nitrosoguanidine, or any other agent known as cause a change in nucleotide sequence. After exposure to the mutated agent under anaerobic conditions, the cultures are changed by aerobic conditions, then back to the anaerobic conditions. Enlarged colonies were picked and plotted on the fresh plates and developed under anaerobic conditions. Each colony can be separately grown and grown on the appropriate antibiotic plate to confirm that mutant carriers of the doprecursor antibiotic resistance. One skilled in the art will understand that bacterial culture procedures are performed according to the standard protocol for the technique.

A cromatografia líquida de alta desempenho pode ser usadapara determinar o rendimento dos produtos de fermentação no meio gasto dosmutantes isolados. Por exemplo, etanol, acetato, formato e succinato pode serdetectado pelo HPLC.High performance liquid chromatography can be used to determine the yield of fermentation products in the spent medium of the isolated mutants. For example, ethanol, acetate, formate and succinate may be detected by HPLC.

Uma pessoa habilitada na técnica pode reconhecer que combase nos exemplos mencionados acima, e com base em homologia entre cepasbacterianas, os métodos da instante invenção não são limitados às cepasmostradas na instante aplicação.One skilled in the art may recognize that based on the examples mentioned above, and based on homology between bacterial strains, the methods of the instant invention are not limited to those shown in the instant application.

V. Métodos para produzir EtanolV. Methods to Produce Ethanol

Em outro aspecto, a invenção fornece um método para produziretanol a partir de uma fonte de oligossacarídeo. O método compreende o contatodo oligossacarídeo com as bactérias não recombinantes ou células hospedeirasda invenção como descrito acima, deste modo produzem etanol a partir de umafonte de oligossacarídeo. Em uma forma de realização particular do método, ooligossacarídeo é selecionado do grupo que consiste de lignocelulose,hemicelulose, celulose, pectina e qualquer combinação deste.In another aspect, the invention provides a method for producing ethanol from an oligosaccharide source. The method comprises contacting the oligosaccharide with non-recombinant bacteria or host cells of the invention as described above, thereby producing ethanol from an oligosaccharide source. In a particular embodiment of the method, the oligosaccharide is selected from the group consisting of lignocellulose, hemicellulose, cellulose, pectin and any combination thereof.

A células hospedeira da invenção é caracterizada por um nívelbaixo de produção de etanol sob condições anaeróbicas. E. coli de tiposelvagem produzem etanol e acetato em uma razão de 1:1 durante odesenvolvimento anaeróbico. Durante a fase estacionária de desenvolvimento,a E.coli de tipo selvagem produz lactato como um produto principal, e afração de etanol nos produtos de fermentação total é cerca de 20%. Osprodutos em todas estas fermentações que compreende vários ácidos, destemodo levando ao termo, fermentação de ácido misturado. Em um aspecto, oinstante invenção fornece as bactérias não recombinantes que compreendemum gene Ipd tendo uma ou mais mutações, em que a mutação rende-se asbactérias não recombinantes capaz de produzir etanol como o produto defermentação primária de condições anaeróbicas amplas. O produto defermentação primária é pretendido incluir produtos da fermentação nãogasosos que compreendem maior do que 50% do produto não gasoso total. Oproduto de fermentação primária é o produto não gasoso mais abundante.The host cell of the invention is characterized by a low level of ethanol production under anaerobic conditions. Wild type E. coli produce ethanol and acetate at a ratio of 1: 1 during anaerobic development. During the stationary phase of development, wild-type E.coli produces lactate as a major product, and the fraction of ethanol in total fermentation products is about 20%. The products in all of these fermentations comprise various acids, thus leading to the term, mixed acid fermentation. In one aspect, the present invention provides non-recombinant bacteria comprising an Ipd gene having one or more mutations, wherein the mutation yields non-recombinant asbacteria capable of producing ethanol as the primary defermentation product of broad anaerobic conditions. The primary defermentation product is intended to include non-gaseous fermentation products comprising greater than 50% of the total non-gaseous product. The primary fermentation product is the most abundant non-gaseous product.

Tipicamente, as condições de fermentação são selecionadas parafornecer um ótimo pH e temperatura para promover as melhoras cinéticas dedesenvolvimento das cepas de células hospedeiras produzidas e condiçõescatalíticas para as enzimas produzidas pelo meio de cultura (Doran, et al., (1993)Biotechnol. Progress. 9:533-538). Por exemplo, para Klebsiella, por exemplo, acepa P2, ótimas condições foram determinadas por ser entre 35 a 37 0C e pH 5,0ao pH 5.4. Sob estas condições, ainda exogenamente adicionado o endoglucanasefungica e exoglucanase são completamente estáveis e continuam a função porlongos períodos de tempo. Outras condições são debatidas nos exemplos. Alémdisso, será apreciado pelo técnico habilitado, que apenas a experimentação derotina é necessária, usando práticas conhecidas na técnica, para otimizar uma dadareação de fermentação da invenção. Ver, por exemplo, Patente U.S. N0 5.424.202e 5.916.787, que são especificamente incorporado neste por referência.Typically, fermentation conditions are selected to provide optimum pH and temperature to promote developmental kinetic improvements of the produced host cell strains and catalytic conditions for the enzymes produced by the culture medium (Doran, et al., (1993) Biotechnol. Progress. 9: 533-538). For example, for Klebsiella, for example acepa P2, optimal conditions were determined to be between 35 to 37 ° C and pH 5.0 to pH 5.4. Under these conditions, yet exogenously added endoglucanasefungica and exoglucanase are completely stable and continue to function for long periods of time. Other conditions are discussed in the examples. In addition, it will be appreciated by the skilled artisan that only routine experimentation is required, using practices known in the art, to optimize a fermentation arrangement of the invention. See, for example, U.S. Patent No. 5,424,202 and 5,916,787, which are specifically incorporated herein by reference.

Já em um outro aspecto, a invenção fornece um kit quecompreende as bactérias não recombinantes ou células hospedeiras dainvenção como descrito acima, e instruções para produzir etanol de acordocom os métodos e processos descritos neste. Em uma forma de realização, okit compreende uma fonte de açúcar.In yet another aspect, the invention provides a kit comprising non-recombinant bacteria or inventive host cells as described above, and instructions for producing ethanol according to the methods and methods described herein. In one embodiment, okit comprises a sugar source.

VI. ExemplificaçãoSAW. Exemplification

A invenção ainda é ilustrada pelos seguintes exemplos, que nãodevem ser construídos como limitantes. Por todos os exemplos, os materiaisseguintes e métodos são usados a não ser outra maneira estabelecidos.The invention is further illustrated by the following examples, which are not to be construed as limiting. By all examples, the following materials and methods are used unless otherwise stated.

Materiais e MétodosMaterials and methods

Cepas bacterianasBacterial Strains

Cepa de E. coli K-12 W3110 (ATCC 27325) e um derivado,E. coli K-12 strain W3110 (ATCC 27325) and a derivative,

cepa AH242, representado por um depósito com a Agricultural ResearchCulture Collection e designado como número de depósito NRRL B-30967(AldhA e E(focA pflB)), foram usados neste estudo. Cepa SE2378 é ummutante etanologênico da cepa AH242. A anulação dos genes pflB, adhE,mgsA e aceF foram como por Dastenko, et al., A cepa de anulação IdhA foiconstruída após a introdução de transposon TnlO em IdhA seguido pelaseleção em meio ácido fusárico (Klekner, et al. 1991; Maloy, et al. 1981). Aconstrução de outras cepas utilizam técnicas biológicas moleculares egenéticas padrão (Maniatis, et al. 1982; Miller, et al. 1972). Os genótipos dascepas usadas neste são listado na Tabela 1, mostrada abaixo.strain AH242, represented by a deposit with the Agricultural ResearchCulture Collection and designated as deposit number NRRL B-30967 (AldhA and E (focA pflB)), were used in this study. Strain SE2378 is an ethanological mutant of strain AH242. The deletion of the pflB, adhE, mgsA and aceF genes were as per Dastenko, et al., The IdhA deletion strain was constructed after the introduction of Tn10 transposon into IdhA followed by the selection in fusaric acid medium (Klekner, et al. 1991; Maloy, et al., 1981). Construction of other strains utilizes standard egenetic molecular biological techniques (Maniatis, et al. 1982; Miller, et al. 1972). The genotypes of the parasites used in this are listed in Table 1, shown below.

Tabela 1: Cepas bacterianas e genótipo relevanteTable 1: Bacterial strains and relevant genotype

<table>table see original document page 46</column></row><table>Meio de desenvolvimento e fermentação<table> table see original document page 46 </column> </row> <table> Development and fermentation media

O meio rico (Caldo L) continha (por litro), tripticase peptona(10 g), extrato de levedura (5g) e NaCl (5g) (Lee, et al. 1985). Meios de saisminerais foram descritos previamente (Lee, et al. 1985) Glicose ou xilose foiadicionado como necessário. As fermentações foram conduzidas a 37°C comodescrito previamente (Hasona, et al. 2004). pH em cultura foi mantido a 7,0pela adição de KOH. Batelada como fermentações foram conduzidas em 13 χ100 mm tubos com tampa de rosca depositado na parte superior comopreviamente descrito (Patel, et al. 2006)The rich medium (Broth L) contained (per liter), peptone tryptase (10g), yeast extract (5g) and NaCl (5g) (Lee, et al. 1985). Saline minerals have been previously described (Lee, et al. 1985). Glucose or xylose has been added as needed. Fermentations were conducted at 37 ° C as previously described (Hasona, et al. 2004). Culture pH was maintained at 7.0 by the addition of KOH. Batching as fermentations were conducted in 13 χ100 mm screw-capped tubes deposited on top as previously described (Patel, et al. 2006).

Vetores e transformaçãoVectors and transformation

A clonagem e expressão de Ipd bem como os genes na regiãopdh é realizado de acordo com os procedimentos padrão descritos na técnica.Os vetores utilizados na transformação pode incluir pTrc99a (GE), pCR2,l-TOPO, pBR322, pUC19, pACYC184, pBAD24, em adição de outros vetoresconhecidos comumente. Um CaCl2 com base em método de transformaçãotécnica foi usado, de acordo com o procedimento padrão observado emManiatis, et al. (1989).Cloning and expression of Ipd as well as genes in the dph region is performed according to standard procedures described in the art. Vectors used in the transformation may include pTrc99a (GE), pCR2, l-TOP, pBR322, pUC19, pACYC184, pBAD24, in addition to other commonly known vectors. A CaCl2 based technical transformation method was used according to the standard procedure observed in Mantistis, et al. (1989).

Métodos analíticosAnalytical Methods

Produtos de açúcar e fermentação foram determinados porHPLC (Underwood, et al. 2002). Atividade de piruvato de descarboxilado foimedido em preparações celulares rompidas como previamente descrito(Talarico, et al. 2001).Sugar products and fermentation were determined by HPLC (Underwood, et al. 2002). Decarboxylated pyruvate activity was measured in disrupted cell preparations as previously described (Talarico, et al. 2001).

EXEMPLO 1EXAMPLE 1

ISOLAMENTO DA CEPAS DE E. COLI NÃORECOMBINANTE ETANOLOGÊNICO SE23 77, SE23 78, SE2382,SE2383, SE2384, SE2385ISOLATION OF THE ETHANOLOGICAL NON-RECOMBINANT E. COLI CEPAS SE23 77, SE23 78, SE2382, SE2383, SE2384, SE2385

Neste exemplo, o isolamento da cepas etanologênicas nãorecombinantes de uma bactéria E. coli é descrito.In this example, the isolation of non-recombinant ethanogenic strains of an E. coli bacterium is described.

A cepa AH242 de partida foi usada paro isolamento dosmutantes homoetanologênicos descritos de Escherichia coli. A cepa AH242 éincapaz de desenvolvimento anaeróbico em meio rico contendo açúcaresdevidos as mutações nos genes Idh e pflB que codifica desidrogenase delactato (LDH) e piruvato formato liase (PFL), respectivamente (Mat-Jan, et ai.1989). Apesar destas mutações, o desenvolvimento aeróbico de AH242permanece não afetado. O defeito no desenvolvimento anaeróbico em AH242é um resultado de uma deficiência na re-oxidação de NADH ao NAD+, emsubstrato essencial para a gliceraldeído-3-fosfato de desidrogenase de enzimaglicólica chave, e a produção ATP associada. A ausência de LDH elimina aoxidação de NADH pela redução de piruvato de lactato. Na ausência de CoAde acetila que é normalmente produzido por PFL, aqui é CoA de acetilainsuficiente disponível para oxidação efetiva de NADH por aldeído nativo, eatividades de desidrogenase de álcool.The starting AH242 strain was used for isolation of the described homoethanogenic mutants of Escherichia coli. The AH242 strain is unable to anaerobic development in rich media containing sugars due to mutations in the Idh and pflB genes encoding dehydrogenase delactate (LDH) and pyruvate formate lyase (PFL), respectively (Mat-Jan, et al. 1989). Despite these mutations, aerobic development of AH242 remains unaffected. The anaerobic developmental defect in AH242 is a result of a deficiency in the re-oxidation of NADH to NAD +, an essential substrate for key enzymatic glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, and associated ATP production. The absence of LDH eliminates NADH oxidation by reducing lactate pyruvate. In the absence of acetyl CoAde which is normally produced by PFL, here is sufficient acetyl CoA available for effective oxidation of NADH by native aldehyde, and alcohol dehydrogenase activities.

No instante da invenção, partida com a cepa AH242, aanulação de focA- e -pflB (piruvato formato liase) foi construída usandométodos previamente descritos (Datsenko e Wanner, 2000). Os mutantesde anulação simples, AH240, -(focA-pflB) e AH241 -(IdhA) foram ascepas precursoras das cepas AH242 mutantes duplas. No local daanulação, o cassete FRT-Km-FRT foi inserido, deste modo rendendo acepa AH242 a resistência a kanamicina. Devido à duas mutações, cepaAH242 é de desenvolvimento anaeróbico defeituoso em meios totais.Tabela 2, abaixo, lista as características de desenvolvimento dos mutantesde E. coli com mutações em vias de fermentação anaeróbicos.Tabela 2: Características de desenvolvimento de mutantes de E.coli commutações em vias de fermentação anaeróbicas.At the time of the invention, starting with strain AH242, focA- and -pflB (pyruvate formate lyase) cannulation was constructed using previously described methods (Datsenko and Wanner, 2000). The single deletion mutants, AH240, - (focA-pflB) and AH241 - (IdhA) were precursor strains of the double mutant AH242 strains. At the annulment site, the FRT-Km-FRT cassette was inserted, thereby yielding acepa AH242 kanamycin resistance. Due to two mutations, cepaAH242 is of defective anaerobic development in total media. Table 2 below lists the developmental characteristics of E. coli mutants with mutations in anaerobic fermentation pathways. Table 2: Developmental characteristics of E.coli mutants commutations in anaerobic fermentation pathways.

<table>table see original document page 49</column></row><table><table> table see original document page 49 </column> </row> <table>

LB - Caldo L; Mínimo - meio mínimo de glicose suplementado sem ou com acetato esuccinato (1 mg/ml cada).NG - nenhum desenvolvimento.LB - Broth L; Minimum - minimum means of glucose supplemented with or without esuccinate acetate (1 mg / ml each). NG - no development.

Valor em parêntese foi a taxa de desenvolvimento em meiomínimo de glicose com acetato, succinato e glutamato (1 mg/ml).Parenthesis value was the half-development rate of glucose with acetate, succinate and glutamate (1 mg / ml).

A cepa de desenvolvimento anaeróbico defeituoso resultanteAH242 foi cultivada em 5 ml de caldo L em condições aeróbicas, a 37°C, emuma agitador a 200 RPM. Na fase média exponencial de desenvolvimento, omeio de cultura foi removido a partir de um agitador e expandido em ágar Lcom glicose, ou ágar L com glicose mais um corante redox vermelho neutro.Um filtro de papel Whatman foi recolocado na superfície de cada um do meiode ágar. O agente de mutagênese sulfonato de etil metano (EMS) foiadicionado ao disco, e as placas foram transferidas para um jarro anaeróbicocontendo um gerador H2 + CO2 coberto com catalisador de paládio para criarum ambiente livre de O2. Outros agentes padrão adequados para o uso emmutagênese pode ser utilizado na invenção. O jarro anaeróbico com as placasforam incubadas a 37 °C por 5 dias.The resulting defective anaerobic development strain AH242 was grown in 5 ml of broth L under aerobic conditions at 37 ° C on a shaker at 200 RPM. In the exponential medium phase of development, the culture medium was removed from a shaker and expanded on L-glucose agar, or L-glucose agar plus a neutral redox dye. A Whatman paper filter was replaced on the surface of each medium. agar. The ethyl methane sulfonate mutagenesis agent (EMS) was added to the disc, and the plates were transferred to an anaerobic jar containing a palladium catalyst covered H2 + CO2 generator to create an O2 free environment. Other standard agents suitable for use in mutagenesis may be used in the invention. The anaerobic jar with the plates was incubated at 37 ° C for 5 days.

Após 5 dias de desenvolvimento não visível foi detectado namédia indicada. Subseqüentemente, ambas placas foram incubadas sobcondições aeróbicas por 20 horas. No final desta incubação, uma camada decélulas bacterianas foi observadas tanto em meios quanto em todas as áreasexceto na área adjacente onde o disco de papel com EMS foi colocado. Ascélulas na superfície de cada meio foram transferidas para um meio fresco damesma composição pelo chapeamento da réplica e colocada no jarroanaeróbico por 5 dias. Após 5 dias, cada placa tinha 100 colônias em todas asáreas exceto por onde o EMS foi colocado. 31 colônias foram escolhidas decada uma da glicose (15 colônias) e glicose + placas vermelhas neutras (16colônias) e camadas em ágar L fresco + glicose. As placas foramdesenvolvidas sob condições anaeróbicas. Todas as colônias aumentaram sobcondições anaeróbicas.After 5 days of non-visible development, the indicated name was detected. Subsequently, both plates were incubated under aerobic conditions for 20 hours. At the end of this incubation, a bacterial cell layer was observed in both media and all but the adjacent area where the EMS paper disc was placed. Cells on the surface of each medium were transferred to a fresh medium of the same composition by replica plating and placed in the jar for 5 days. After 5 days, each plate had 100 colonies in all areas except where the EMS was placed. 31 colonies were chosen from one of glucose (15 colonies) and glucose + neutral red plates (16 colonies) and fresh L + agar layers. The plates were developed under anaerobic conditions. All colonies increased anaerobic conditions.

31 mutantes foram inoculados ao caldo L + cultura de glicose,e após o desenvolvimento cada uma foi transferida á superfície de ágar L +placas de kanamicina. Todos os mutantes aumentaram na presença dekanamicina, indicando que estes realizam a resistência de antibiótico de umacepa precursora AH242.31 mutants were inoculated into the L + glucose culture broth, and after development each was transferred to the surface of L + kanamycin plates. All mutants increased in the presence of kanamycin, indicating that they perform antibiotic resistance of AH242 precursor strain.

Os 31 mutantes foram transferidas ao caldo L + glicose emtubos com tampa de rosca, e incubados a 37°C sem misturar. Após odesenvolvimento visível foi detectado, o meio foi separado das células, e osprodutos de fermentação no meio gasto foram determinados usando acromatografia líquida de alta desempenho (Underwood, et al., 2002). ATabela 3 mostra que trinta dos trinta e um mutantes que produzem etanolcomo o primário, ou maior produto de fermentação (73%). O produtoremanescente foi uma combinação de succinato e acetato.The 31 mutants were transferred to L + glucose broth in screw-capped tubes, and incubated at 37 ° C without mixing. After visible development was detected, the medium was separated from the cells, and the fermentation products in the spent medium were determined using high performance liquid chromatography (Underwood, et al., 2002). Table 3 shows that thirty of the thirty-one ethanol-producing mutants as the primary, or largest fermentation product (73%). The remaining product was a combination of succinate and acetate.

Estes resultados mostram que mutantes não recombinantes apartir da cepa de origem AH242, são incapazes de desenvolvimento em umambiente anaeróbico, foram isolados e são capaz de desenvolvimento emcondições anaeróbicas, e produzem etanol como o ou maior produto defermentação.Tabela 3: Perfis de fermentação de derivados de mutantes etanologênicos dacepa de E. coli AH242These results show that non-recombinant mutants from the AH242 strain of origin are incapable of development in an anaerobic environment, have been isolated and are capable of development in anaerobic conditions, and produce ethanol as the major defermentation product. Table 3: Derivative fermentation profiles of ethanogenic mutants dacepa of E. coli AH242

<table>table see original document page 51</column></row><table><table> table see original document page 51 </column> </row> <table>

EXEMPLO 2EXAMPLE 2

TAXA DE DESENVOLVIMENTO E PERFIL DEFERMENTAÇÃO DE BACTÉRIAS NÃO RECOMBINANTESETANOLOGÊNICASDEVELOPMENT RATE AND PROFILE DEFERMENTATION OF NON RECOMBINANTESETANOLOGICAL BACTERIA

Neste exemplo, a taxa de desenvolvimento e perfil defermentação das bactérias não recombinantes etanologênicas são descritos.In this example, the developmental rate and defermentation profile of ethanological non-recombinant bacteria are described.

A partir dos estudos acima, a cepa SE2378 mutante, que écapaz de desenvolvimento em condições anaeróbicas, e produz etanol como oou maior produto de fermentação, foi selecionada para estudo adicional.From the above studies, the mutant SE2378 strain, which is capable of development under anaerobic conditions, and produces ethanol as the largest fermentation product, was selected for further study.

Características de DesenvolvimentoDevelopment Features

As características de desenvolvimento de mutantes de E.colicom mutações em vias de fermentação anaeróbicas foram examinados. Odesenvolvimento aeróbico da cepa SE2378 foi comparável ao da E.coli detipo selvagem cepa W3110 ou qualquer dos mutantes simples ou duplos(focA-pflB) ou IdhA quando cultivados em meio rico como descrito emTabela 2, acima. Em meio mínimo, a taxa de desenvolvimento aeróbico dacepa SE2378 foi cerca de metade de uma cepa precursora AH242. Asuplementação do meio de desenvolvimento com acetato e succinato re-armazena a taxa de desenvolvimento para aquele próximo precursor. Emboraa cepa SE2378 aumentou anaerobicamente, a taxa de desenvolvimento, aindaem meio rico, foi apenas cerca de 50% do que dos mutantes simples AH240 eAH241 (ver Tabela 2, acima). Cepa SE2378 não aumentou anaerobicamenteem meio mínimo de glicose, um fenótipo associado com a mutação pflB(Clark, et al. 1989). A suplementação do meio mínimo com acetato suporta odesenvolvimento do mutante pflB, cepa AH240, mas não o derivado da cepaSE2378 etanologênica. Cepa SE2378 também requer glutamato em adição aoacetato para o desenvolvimento anaeróbico em meio mínimo de glicose.Estudos prévios foram mostrados que a cepa de Escherichia coli KOlletanologênica também requer glutamato para ótima fermentação de xilose(Underwood, et al. 2004). Esta necessidade de glutamato pode ser superadapela adição de um osmólito protetor, betaína, ao meio. Entretanto, anecessidade do glutamato para o desenvolvimento anaeróbico da cepaSE2378 em meio mínimo não foi impedida pela betaína, indicando umadeficiência biosintética em fluxo de acetil-CoA ao 2-quetoglutarato, umprecursor de glutamato, antes do que uma necessidade osmótica. E atravésque o acetil-CoA foi rapidamente convertido ao etanol por este etanologênio,e que o acetil-CoA é a taxa limitante para biossíntese. Com estasnecessidades, a taxa de desenvolvimento da cepa SE2378 em meio mínimoatingida daquela cepa de origem pflB, AH240. Líquido da maceração domilho, um suplemento de meio de custo baixo, substitui o glutamato para odesenvolvimento da cepa SE2378 em meio mínimo de glicose.Fermentações da glicoseDevelopmental characteristics of mutants of E.colicom mutations in anaerobic fermentation pathways were examined. The aerobic development of SE2378 strain was comparable to that of wild type E.coli strain W3110 or either single or double mutant (focA-pflB) or IdhA when grown in rich medium as described in Table 2, above. At a minimum, the aerobic development rate of dacepa SE2378 was about half of an AH242 precursor strain. Supplementing the development medium with acetate and succinate re-stores the development rate for that next precursor. Although the SE2378 strain increased anaerobically, the development rate, still half rich, was only about 50% than that of the single mutants AH240 and AH241 (see Table 2, above). Strain SE2378 did not increase anaerobically in minimal glucose medium, a phenotype associated with the pflB mutation (Clark, et al. 1989). Supplementation of the minimal medium with acetate supports the development of the pflB mutant, strain AH240, but not that derived from the ethanological strain SE2378. SE2378 strain also requires glutamate in addition to acetate for anaerobic development in minimal glucose medium. Previous studies have shown that the KOlletanologian Escherichia coli strain also requires glutamate for optimal xylose fermentation (Underwood, et al. 2004). This need for glutamate can be overcome by adding a protective osmolyte, betaine, to the medium. However, glutamate's need for anaerobic development of strain SE2378 in minimal medium was not precluded by betaine, indicating a biosynthetic flow deficiency of acetyl-CoA to 2-ketoglutarate, a glutamate precursor, rather than an osmotic requirement. And by which acetyl-CoA was rapidly converted to ethanol by this ethanogen, and that acetyl-CoA is the limiting rate for biosynthesis. With these needs, the rate of development of the SE2378 strain in minimal medium is reached from that of the pflB source strain, AH240. Baby maceration liquid, a low-cost medium supplement, replaces glutamate for the development of strain SE2378 in minimal glucose medium. Glucose fermentations

Em fermentações controladas por pH com 50 g l"1 glicose(Hasona, et al., 2004), cepa SE2378 aumentou com uma taxa dedesenvolvimento específica de 0,46 h"1 após um atraso de cerca de 6 horas, eproduziu etanol como o produto primário (Figura 3 e Tabela 4, abaixo). Vistoque a cepa de origem imediata, AH242 não é capaz de aumentaranaerobicamente, a fermentação da cepa SE2378 foi comparado do que a cepado tipo selvagem W3110. W3110 completado a uma fermentação de 50g l-1de glicose em 24 horas, enquanto a cepa mutante requer cerca de 72 horas.Esta diferença pode ser primariamente atribuída a uma diferença emdensidade celular (2,5 mg/ml de peso seco para a tipo selvagem contra 1,7mg/ml de peso seco para um mutante) e a taxa máxima específica demetabolismo de açúcar de duas cepas (4,1 a 3,3 g de glicose h-1 g células-1para um tipo selvagem e o mutante, respectivamente; Tabela 5 abaixo). CepaSE2378 produz cerca de 480 mmol l-1 de etanol (22 g l-1), 88% dos produtostotais pelo qual quantidades pequenas incluídas de acetato, lactato e succinato.Este é um contraste as fermentações da cepa W3110 em que o etanolrepresentado apenas 27% dos produtos a 6,6 g l-1 (Tabela 4). A produtividademáxima específica observada pela cepa SE2378 foi de células 1,34 g h-1 g(Tabela 5) comparado ao valor de células -1de 1,6 g h l-1 g relatado porfermentações de batelada com levedura (Smits, et al., 2000).Tabela 4: Características da fermentação de cepa de E.coli SE2378 e cepa detipo selvagem W 3110aIn pH-controlled fermentations with 50 gl "1 glucose (Hasona, et al., 2004), strain SE2378 increased with a specific development rate of 0.46 h" 1 after a delay of about 6 hours, and produced ethanol as the product. primary (Figure 3 and Table 4, below). Targeting the strain of immediate origin, AH242 is not able to increase aerobically, fermentation of strain SE2378 was compared to wild type strain W3110. W3110 supplemented with a 50 g l-1 fermentation of glucose in 24 hours, while the mutant strain requires about 72 hours. This difference can be primarily attributed to a difference in cell density (2.5 mg / ml dry weight for wild type). against 1.7 mg / ml dry weight for one mutant) and the maximum specific sugar metabolism rate of two strains (4.1 to 3.3 g glucose h-1 g cells-1 for one wild type and the mutant, respectively ; Table 5 below). CepaSE2378 produces about 480 mmol l-1 ethanol (22 g l-1), 88% of the total products for which small amounts of acetate, lactate and succinate are included. This is a contrast to the W3110 strain fermentations in which ethanol represented only 27 % of products at 6.6 g l-1 (Table 4). The specific maximum yield observed by the SE2378 strain was 1.34 g h -1 g cells (Table 5) compared to the 1.6 gh -1 -1 g cell value reported by yeast batch fermentations (Smits, et al., 2000) .Table 4: Fermentation characteristics of E.coli SE2378 strain and wild type W 3110a strain

<table>table see original document page 53</column></row><table>a fermentações foram conduzidas em caldo L suplementado com 50 g 1" de açúcar ao pH 7,0 e37°C.<table> table see original document page 53 </column> </row> <table> Fermentations were conducted in L broth supplemented with 50 g 1 "sugar at pH 7.0 and 37 ° C.

b Rendimento de etanol como uma fração de máxima teórica (0,51 g de etanol por g de açúcar).c Etanol como uma fração molar dos produtos totais por mol de glicose fermentada.Tabela 5: Desenvolvimento e produção de etanol por desenvolvimento dab Ethanol yield as a theoretical maximum fraction (0.51 g ethanol per g sugar) .c Ethanol as a molar fraction of total products per mole of fermented glucose.Table 5: Development and production of ethanol by development of

cepa de E.coli SE2378 em glicose ou xilose.E. coli strain SE2378 in glucose or xylose.

<table>table see original document page 54</column></row><table><table> table see original document page 54 </column> </row> <table>

Abreviações: μΜaχ=, taxa de desenvolvimento específica, h-1; células Yx/s, g células(substrato g)-1;Abbreviations: μΜaχ =, specific development rate, h-1; Yx / s cells, g cells (substrate g) -1;

Qs, g de açúcar consumida L"1 h"1; Qp, g de etanol L-1 h-1; Yp/s: g de etanol (substrato g)-1;qs, g de açúcar consumida (g de célula seca em peso)-3 h-3; qp g de etanol (g de célula secaem peso)-1 h-1Qs, g of sugar consumed L "1 h" 1; Qp, g of ethanol L -1 h -1; Yp / s: g ethanol (substrate g) -1; qs, g sugar consumed (g dry cell weight) -3 h-3; qp g ethanol (g dry cell weight) -1 h -1

Fermentações de xiloseXylose Fermentations

Tanto a cepa de tipo selvagem W3110 quanto a mutante-SE2378 aumentaram a taxa similar durante a fermentação anaeróbica com5Og l"1 de xilose, embora a cepa SE2378 vagarosa por aproximadamente 8horas (Figura 3 -e Tabelas 4 e 5, acima). A taxa de desenvolvimento específicaem xilose foram 80% aquele com glicose, consistente com os relatóriospublicados previamente (Gonzalez, et al. 2002). A cepa mutante fermentada-de xilose é mais rápida do que a do tipo selvagem W3110. Após 48 horas, autilização de xilose excedida da utilização de glicose para a cepa SE2378.Aproximadamente 88% dos produtos de fermentação recuperados com a cepaSE2378 foi etanol; 20g 1-1 de 50 g Vi de xilose. A produtividade específicamáxima de etanol pela cepa SE2378 com xilose foi de 2,23 g h-1 g de-células"1.Both wild-type strain W3110 and mutant-SE2378 increased the similar rate during anaerobic fermentation with 50g l-1 xylose, although the slow-moving strain SE2378 for approximately 8 hours (Figure 3-and Tables 4 and 5 above). xylose-specific development were 80% glucose-like, consistent with previously published reports (Gonzalez, et al. 2002) The fermented-xylose-mutant strain is faster than wild-type W3110.After 48 hours, xylose autilization exceeded glucose utilization for strain SE2378.About 88% of the fermentation products recovered with strain SE2378 were ethanol, 20g 1-1 of 50g Vi of xylose.Maximum ethanol yield by strain SE2378 with xylose was 2.23 g h-1 g cell cells "1.

A produtividade de etanol específica tanto de W3110 quantode SE2378 foi maior com xilose do que com glicose, como mostrado naTabela 5. Esta pode ser indicativa dos rendimentos de energia inferior a partirdo metabolismo de xilose (Hasona, et al., 2004). Para o tipo selvagem, o-rendimento da rede ATP de xilose é apenas de cerca de 1,5 por xilose, comocomparado ao 3,0 por glicose.Este requeria que os uso das células mais xilose produzam amesma quantidade de massa celular. Entretanto a taxa específica de consumode xilose pelo tipo selvagem foi apenas levemente maior do que da glicose(4,93 contra 4,10 g h-1 g de células-1), como visto na Tabela 5 acima, destemodo considerando pelo rendimento celular inferior e o período defermentação mais longo comparado à fermentação de glicose. Em contraste, afalta da cepa SE2378 de piruvato formato liase, uma enzima que é crítica paraa fermentação de xilose em meio mínimo (Hasona, et al. 2004). Devido a estamutação, o rendimento da rede ATP calculada a partir da fermentação dexilose na cepa SE2378 é apenas de 0,67 por xilose. Esta é aparentementeinferior ao rendimento ATP que é pontente ao fluxo de xilose mais alto nestemutante etanologênico. A produtividade específica de etanol a partir de xilosede 2,23 g h-1 g de células" é maior do que o valor de 1,6 g de g de células" emglicose por levedura (Smits, et al. 2000) e para a glicose e xilose na cepa deE.coli cepa KOll etanologênica conduzindo os genes Z.mobilis pdc e adh(cerca de 2 g h-1 de g de células-1).The specific ethanol yield of both W3110 and SE2378 quantities was higher with xylose than with glucose, as shown in Table 5. This may be indicative of lower energy yields from xylose metabolism (Hasona, et al., 2004). For wild type, the yield of the xylose ATP network is only about 1.5 per xylose, as compared to 3.0 per glucose. This required that the use of the xylose cells produce the same amount of cell mass. However, the specific rate of wild-type xylose consumption was only slightly higher than that of glucose (4.93 versus 4.10 g h -1 g-1 cells), as seen in Table 5 above, considering the lower cell yield. and the longer defermentation period compared to glucose fermentation. In contrast, it lacks strain SE2378 of pyruvate formalin lyase, an enzyme that is critical for minimal-medium xylose fermentation (Hasona, et al. 2004). Due to stamutation, the yield of the ATP network calculated from the dexylose fermentation in strain SE2378 is only 0.67 per xylose. This is apparently lower than the ATP yield which is higher than the highest xylose flow in this ethanogenic mutant. Specific ethanol yield from xylosede 2.23 g h -1 g cells "is greater than 1.6 g g cells" in glucose yeast (Smits, et al. 2000) and for glucose and xylose in the E.coli strain E.coli KO11 strain carrying the Z.mobilis pdc and adh genes (about 2 g h-1 g cells-1).

Estes resultados mostram que o mutante SE2378 nãorecombinante produz etanol como o produto de fermentação primária tantopara glicose quanto para xilose. Ainda, a taxa de produção de etanol écomparável a outros organismos etanologênicos.These results show that the non-matching SE2378 mutant produces ethanol as the primary fermentation product for both glucose and xylose. Moreover, the ethanol production rate is comparable to other ethanological organisms.

EXEMPLO 3EXAMPLE 3

IDENTIFICAÇÃO DO GENE MUTANTE LPD DE E. COLINÃO RECOMBINANTE ETANOLOGÊNICAIdentification of the E. colinon mutant ethanological LPD mutant LPD

Neste exemplo, a identificação do gene mutante LPD a partirde cepas de E.coli SE2377, SE2378, SE2382, SE2383, SE2384, SE2385 édescrito.In this example, identification of the LPD mutant gene from E. coli strains SE2377, SE2378, SE2382, SE2383, SE2384, SE2385 is described.

As mutações nas cepas de E.coli mutantes não recombinantesetanologênica foram mapeadas pela co-transdução com zac::TnlO. Quando ogene aroP-pdhR-aceEF foi deletado pela co-transdução (Figura 5), a perdatransdutora a esta capacidade de aumentar em LB contendo 1% de glicose sobcondições anaeróbicas, enquanto a mesma anulação no fundamento de tiposelvagem não afeta o desenvolvimento anaeróbico. Estes resultados sugeremum papel para a enzima de desidrogenase de piruvato no desenvolvimentoanaeróbico da cepa SE2378. A mutação responsável para um fenótipoetanologênico nas cepas mutantes SE2377, SE2378, SE2382, identificadas emapeadas no local de gene de desidrogenase de piruvato.Mutations in the non-recombinant etiological mutant E.coli strains were mapped by co-transduction with zac :: Tn10. When the aroP-pdhR-aceEF gene was deleted by co-transduction (Figure 5), the transducer to this ability to increase in LB containing 1% glucose under anaerobic conditions, while the same cancellation on the basis of wild type does not affect anaerobic development. These results suggest a role for the pyruvate dehydrogenase enzyme in the anaerobic development of the SE2378 strain. The mutation responsible for a phenological phenotype in the SE2377, SE2378, SE2382 mutant strains identified is mapped to the pyruvate dehydrogenase gene site.

}O complexo de desidrogenase de piruvato (PDH) consiste de trêsenzimas, desidrogenase de piruvato/ descarboxilase (enzima 1, El), transacetilasede lipoato (enzima 2, E2), e sub-unidades de desidrogenase de diidrolipoamida(enzima 3, E3). E conhecido que o promotor pdhR é o promotor para a transcriçãodos genes pdhR-aceEF-lpd, apesar da presença dos promotores independentespara genes aceEF e IpdA genes (Quail et al, 1995). Visto que a expressão doóperon PDH é negativamente regulada pela proteína pdhR (Quail, et al., 1995), osgenes pdhR de SE2377, SE2378, SE2382 foram sequenciados (Figura 6A). Aanálise da seqüência da cepa SE2378 revela duas mutações dentro da regiãocodificadora de pdhR: 1 uma substituição de aminoácido (S 12P) e 1 inserção deaminoácido de leucina como amino ácido 118. Outras substituição de nucleotídeode G a A foi observada na região intergênica entre o gene pdhR e o gene aceE(Figura 6B). Cepa SE2377 e SE2382 não realiza qualquer mutação na regiãopdhR-aceEF do DNA genômico. Entretanto, estas cepas, bem como as cepasSE2383, SE2384 e SE2385, todas tem mutações simples no gene Ipd (Figura 5A).A proteína PdhR é um regulador responsivo de piruvato de óperon pdhR-Ipd edeste modo as mutações nesta proteína não são esperadas. O aceEF pode conteresta possuindo o local de partida da transcrição para aceEF-lpd em adição ao localde partida ao início do pdhR para a transcrição de pdhR-lpd. Deste modo, asmutações na região intergênica também pode suportar um nível elevado deexpressão aceEF-lpd na célula anaeróbica. Tem sido previamente relatado que onível de desidrogenase de piruvato/ atividade de descarboxilase do complexoPDH em E.coli é de cerca de 5 dobras maior em células de desenvolvimentoaerobicamente contra anaerobicamente (deGraef, et al., 1999).} Pyruvate dehydrogenase complex (PDH) consists of three enzymes, pyruvate dehydrogenase / decarboxylase (enzyme 1, E1), transacetyldehyde lipoate (enzyme 2, E2), and dihydrolipoamide dehydrogenase subunits (enzyme 3, E3). The pdhR promoter is known to be the promoter for transcription of the pdhR-aceEF-lpd genes, despite the presence of independent promoters for aceEF genes and IpdA genes (Quail et al, 1995). Since PDH expression is negatively regulated by the pdhR protein (Quail, et al., 1995), pdhR genes from SE2377, SE2378, SE2382 were sequenced (Figure 6A). Sequence analysis of the SE2378 strain reveals two mutations within the pdhR coding region: 1 an amino acid substitution (S 12P) and 1 leucine amino acid insertion as amino acid 118. Other nucleotide substitution G a A was observed in the intergenic region between the gene pdhR and the aceE gene (Figure 6B). Strain SE2377 and SE2382 do not mutate in the pdhR-aceEF region of genomic DNA. However, these strains, as well as strains SE2383, SE2384 and SE2385, all have simple mutations in the Ipd gene (Figure 5A). The PdhR protein is a responsive regulator of pdhR-Ipd operon pyruvate and thus mutations in this protein are not expected. The aceEF may contain this having the transcription starting site for aceEF-lpd in addition to the starting site at the beginning of pdhR for pdhR-lpd transcription. Thus, mutations in the intergenic region may also support a high level of aceEF-lpd expression in the anaerobic cell. It has been previously reported that the level of pyruvate dehydrogenase / PDH complex complex decarboxylase activity in E.coli is about 5 fold higher in aerobically versus anaerobically developing cells (deGraef, et al., 1999).

Estes resultados fornecem o local das mutações nas cepas deE. coli etanilogênicas identificadas da instante invenção.These results provide the location of mutations in the E strains. ethanilogenic coli identified from the instant invention.

EXEMPLO 4EXAMPLE 4

MUTAÇÃO NO GENE LPD GENE É RESPONSÁVELPELO FENÓTIPO ETANOLOGÊNICOLPD GENE MUTATION IS RESPONSIBLE FOR THE ETHANOLOGICAL PHENOTYPE

Neste exemplo, a mutação no complexo PDH5 e especificamenteo gene 1pd é mostrado ser causador para um fenótipo etanologênico.In this example, mutation in the PDH5 complex and specifically the 1pd gene is shown to be causative for an ethanological phenotype.

A análise genética preliminar da cepa SE2378 revela que asmutações responsáveis para o desenvolvimento anaeróbico e produçãohomoetanol são localizadas em ou no próximo gene codificador para ocomplexo PDH (local pdh: pdhR, aceF, lpd). Para confirmar que PDH érequerido pelo fenótipo etanologênico da cepa SE2378, uma mutação no gene aceF (acetiltransferase de diidrolipila; enzima E2 de PDH) foi transduzida nacepa YK1, um derivativo da cepa SE2378 que falta o gene resistente akanamicina. A cepa transdutora YK93, perde a capacidade dedesenvolvimento anaerobicamente, como mostrado na Tabela 6, abaixo.Tabela 6: Características de desenvolvimento da cepa de E.coli etanologênica SE2378 com uma mutação no local pdh, (aceF)Preliminary genetic analysis of strain SE2378 reveals that mutations responsible for anaerobic development and homoethanol production are located at or near the gene encoding the PDH complex (pdh: pdhR, aceF, lpd site). To confirm that PDH is required by the ethanogenic phenotype of the SE2378 strain, a mutation in the aceF (dihydrolipile acetyltransferase; PDH E2 enzyme) gene was transduced into Nacepa YK1, a derivative of the SE2378 strain that lacks the akanamycin resistant gene. The YK93 transducer strain loses anaerobically developing capacity, as shown in Table 6, below.Table 6: Developmental Characteristics of SE2378 Ethanogenic E.coli Strain with a pdh Site Mutation (aceF)

<table>table see original document page 57</column></row><table><table> table see original document page 57 </column> </row> <table>

Mínimo - meio mínimo de glicose suplementado sem ou com acetato e succinato (1 mg/mlcada). NG- Nenhum desenvolvimento.Minimum - Minimum of glucose supplemented with or without acetate and succinate (1 mg / mlcada). NG- No development.

* Os dois derivados etanologênicos requerem acetato e glutamato para o desenvolvimentoanaeróbico em meio mínimo como da cepa SE2378.* Both ethanogenic derivatives require acetate and glutamate for minimal aerobic development such as strain SE2378.

Este fenótipo menos anaeróbico da cepa YK93 foi similaraquele da cepa AH242, a origem da cepa SE2378. Embora um mutante aceF émenos aeróbico em meio mínimo devido a incapacidade celular para produziracetil co-A por biossíntese, sob condições de desenvolvimento anaeróbicoesta função é catalisada pelo PFL e deste modo, uma mutação aceF não afetao desenvolvimento anaeróbico de E. coli (cepa YK153, W3110 com mutaçãoaceF, como mostrado na Tabela 6). Desenvolvimento anaeróbico da cepaYK93 foi defeituosa em todos os meio que fora testados. A mutação aceF nacepa YKl 52 foi transduzida pelo fago aceF+ Pl com o gene de W3110 (tiposelvagem) ou SE2378 (etanologênio) e os transdutores foram selecionadospara o desenvolvimento em meio mínimo sob condições aeróbicas. Ostradutores também foram testados para o desenvolvimento anaeróbico eprodutos de fermentação. Os tradutores que receberam o gene aceF+ a partirda cepa do tipo selvagem W3110, aumentou a aerobicamente em meiomínimo mas falta para aumentar anaerobicamente em qualquer dos meiostestados devido a presença das mutações IdhA e pflB. Todos os tradutores quereceberam o gene aceF+ a partir da cepa SE2378 que aumentouanaerobicamente e todos os tradutores testados produziram etanol como oproduto de fermentação principal. Estes resultados mostram que o fenótipoetanologênico da cepa SE2378 requer o local intacto pdh e atividade PDH, econcorda com uma via dependente PDH para a produção de etanol (ver Figura8 C). Nesta via para a produção de homoetanol, piruvato é oxidativamentedescarboxilado ao acetil-coA por PDH e ainda reduzido ao acetilaldeído eetanol pela desidrogenase de álcool (Figura 8C). A anulação aceF (menosPDH; cepa YK93) que é requerido para a produção acetil-coA ou adhE(menos ADH; cepa YK91), necessário para a produção de etanol, resultado nodesenvolvimento anaeróbico de fenótipo negativo que sustenta o papel destavia para a produção homoetanol e equilíbrio de redox em cepa SE2378 que édesidrogenase fermentativa necessitado de lactato e piruvato formato liase.This less anaerobic phenotype of strain YK93 was similar to that of strain AH242, the origin of strain SE2378. Although an aceF mutant is less aerobic than minimal due to cellular inability to produce acetyl co-A by biosynthesis, under conditions of anaerobic development this function is catalyzed by PFL and thus an aceF mutation does not affect the anaerobic development of E. coli (strain YK153, W3110 with mutationaceF, as shown in Table 6). Anaerobic development of cepaYK93 was defective in all media tested. The aceF nacepa YK1 52 mutation was transduced by the aceF + Pl phage with the W3110 (wild type) or SE2378 (ethanogen) gene and transducers were selected for minimal medium development under aerobic conditions. Ostraductors have also been tested for anaerobic development and fermentation products. Translators who received the aceF + gene from wild-type strain W3110 increased aerobically by half but lack to increase anaerobically in either half due to the presence of the IdhA and pflB mutations. All translators wanted the aceF + gene from the SE2378 strain that increased aerobically and all translators tested produced ethanol as the main fermentation product. These results show that the SE2378 strain phenotype requires the intact pdh site and PDH activity, and agrees with a PDH-dependent pathway for ethanol production (see Figure 8 C). In this pathway for homoethanol production, pyruvate is oxidatively decarboxylated to acetyl-coA by PDH and further reduced to acetylaldehyde and ethanol by dehydrogenase alcohol (Figure 8C). The aceF (minus PDH; strain YK93) annulment that is required for acetyl-coA or adhE production (minus ADH; strain YK91), required for ethanol production, results in the anaerobic development of negative phenotype supporting the distortion role for homoethanol production. and redox equilibrium in strain SE2378 which is fermentative dehydrogenase in need of lactate and pyruvate formate lyase.

Nesta próxima série de experimentos, o gene Ipd é mostradopor causar o fenótipo etanologênico. O gene Ipd da cepa de tipo selvagemW3110, e a partir de um mutante de cepa etanologênica SE2378 foramclonados em um vetor de uma expressão para a produção da proteína Lpd apartir do promotor trc com IPTG como induzidor. Estes plasmídios foramtransformados na cepa YKlOO que realiza três anulações: IdhA5 (focA-pflB),e lpd. Além das três mutações, a cepa YK100 é similar a cepa W3110. Devidoas três anulações, a cepa YK100 é defeituosa para o desenvolvimentoanaeróbico em meios totais testados, e é defeituoso para o desenvolvimentoaeróbico em meio mínimo. Como debatido previamente, o complexo dedesidrogenase de piruvato (PDH) consiste de três enzimas, desidrogenase depiruvato/ descarboxilase (enzima 1), transacetilase de lipoato (enzima 2), edesidrogenase de lipoamida (enzima 3). O desenvolvimento aeróbico da E.coli é diminuída por uma mutação em qualquer um dos três componentes docomplexo PDH.In this next series of experiments, the Ipd gene is shown to cause the ethanological phenotype. The wild type strain Ip31 gene W3110, and from an ethanogenic strain mutant SE2378 were cloned into an expression vector for the production of Lpd protein from the trc promoter with IPTG as an inducer. These plasmids were transformed into strain YK100 which performs three deletions: IdhA5 (focA-pflB), and lpd. In addition to the three mutations, strain YK100 is similar to strain W3110. Due to three cancellations, the YK100 strain is defective for aerobic development in total media tested, and is defective for aerobic development in minimal medium. As previously discussed, the pyruvate dehydrogenase (PDH) complex consists of three enzymes, depiruvate dehydruvenase / decarboxylase (enzyme 1), lipoate transacetylase (enzyme 2), lipoamide edehydrogenase (enzyme 3). Aerobic development of E. coli is slowed by a mutation in any of the three components of the PDH complex.

O plasmídeo pKY32 (Figura 7A), contendo o gene lpd (Lpd+)a partir da cepa W3110, ou plasmídeo pKY33 (Figura 7B) contendo o genelpd mutante (Lpd*) a partir da cepa SE2378, foi transformado na cepaYKl00, e transformadores resistentes a ampicilina foram selecionados. Estestransformadores foram positivo PDH como visto pelo desenvolvimentoaeróbico em meio mínimo; enzima 1 e enzima 2 do complexo PDHaproxima-se do cromossomo e aproxima-se Lpd a partir do plasmídeo.Plasmid pKY32 (Figure 7A), containing the lpd (Lpd +) gene from strain W3110, or plasmid pKY33 (Figure 7B) containing the mutant genelpd (Lpd *) from strain SE2378, was transformed into strain 1 and strain resistant transformants. ampicillin were selected. These transformers were positive for PDH as seen by aerobic development in minimal medium; enzyme 1 and enzyme 2 of the PDHa complex approaches the chromosome and approaches Lpd from the plasmid.

Apenas os transformadores com plasmídeo pKY33 realizaram o gene lpd apartir da cepa SE2378 etanologênica foram capaz de desenvolver sobcondições anaeróbicas. Etanol como o ou maior produto de fermentação nomeio gasto a partir da cepa YK100/pKY33 (nomeada YKl 29). Em contraste,a cepa YKlOO com plasmídeo pKY32 realiza o gene lpd natural de W3110não desenvolveu sob condições anaeróbicas.Only plasmid transformers pKY33 performed the lpd gene from the ethanogenic SE2378 strain were able to develop anaerobic conditions. Ethanol as the largest or largest fermentation product I name spent from strain YK100 / pKY33 (named YKl 29). In contrast, strain YK100 with plasmid pKY32 carries the W3110 natural lpd gene not developed under anaerobic conditions.

Retirados juntos, estes resultados mostram que a proteína LPDé responsável pela atividade observada do complexo de desidrogenase depiruvato sob condições de desenvolvimento anaeróbico, e ainda que as formasmutadas do Lpd é suficiente para ajudar a produção homoetanol por E. coli. Arazão do mutante Ipd de E. coli é etanologênica e esta capacidade de produzir4 NADH por glicose.Taken together, these results show that the LPD protein is responsible for the observed activity of the depiruvate dehydrogenase complex under anaerobic development conditions, and that the mutated forms of Lpd is sufficient to aid E. coli homoethanol production. The reason for the E. coli Ipd mutant is ethanogenic and this ability to produce4 NADH by glucose.

EXEMPLO 5EXAMPLE 5

MUTAÇÃO NO GENE LPD É RESPONSÁVEL PELONADH IMPASSÍVELLPD GENE CHANGE IS RESPONSIBLE FOR PELONADH IMPASSIBLE

Neste exemplo, a mutação no gene Ipd é mostrado por causarNADH impassível. Mais particularmente, foi observado que a atividade dedesidrogenase de diidrolipoamida (LPD) que é sensível ao NADH na enzimade tipo selvagem (natural) é mudada ao impassível NADH no mutante, comomostrado na Figura 10 e Figura 11. Porque LPD é um componente docomplexo de desidrogenase de piruvato (PDH) este NADH impassível do Lpdé realizado através do PDH a partir do mutante etanologênico.In this example, the mutation in the Ipd gene is shown to cause impassive NADH. More particularly, it has been observed that dihydrolipoamide (LPD) dehydrogenase (LPD) activity which is sensitive to NADH in the wild type (natural) enzyme is changed to impassive NADH in the mutant, as shown in Figure 10 and Figure 11. Why LPD is a component of the dehydrogenase complex of pyruvate (PDH) this impassive Lpd NADH performed through the PDH from the ethanological mutant.

A E. coli de tipo selvagem, cepa W3110, ou o mutanteetanologênico, a cepa SE2378 foi cultivada em glicose e meios de saisminerais para fase exponencial do meio de desenvolvimento. As célulasforam então coletadas e um extrato foi preparado. A atividade da enzima noextrato celular foi determinado com piruvato e NAD como substratos, e asconcentrações variaram de NADH como o inibidor da atividade de enzima.Figura 10 mostra a inibição da atividade de PDH por NADH. No painel daparte superior, a concentração de NAD foi de 2 mM de NAD tanto para o tiposelvagem, quanto para a cepa W3110, e o mutante etanologênico, a cepaSE2378. No painel de fundo, a concentração de NAD foi de 2 mM de NADpara enzima natural a partir da cepa W3110, e 1 mM para as formas mutadasda enzima a partir da cepa SE2378.Wild type E. coli, strain W3110, or the mutant ethanogenic strain SE2378 was cultured in glucose and demineral salts media for exponential phase of the development medium. The cells were then collected and an extract prepared. Enzyme activity in the cellular extract was determined with pyruvate and NAD as substrates, and concentrations varied from NADH as the inhibitor of enzyme activity. Figure 10 shows inhibition of PDH activity by NADH. In the upper panel, the NAD concentration was 2 mM NAD for both wild type and W3110 strain, and the ethanological mutant, strain SE2378. In the background panel, the concentration of NAD was 2 mM NAD for natural enzyme from strain W3110, and 1 mM for mutated forms of enzyme from strain SE2378.

O gene Ipd de E. coli de tipo selvagem, cepa W3110, e omutante etanologênico, cepa SE2378, foi amplificado por PCR e clonado novetor de expressão da proteína, pET15b. A seqüência do gene de DNA Lpdno plasmídeo selecionado foi verificado pelo sequenciamento do DNAinserido. O gene de expressão do Lpd no plasmídeo foi induzido e a proteínafoi purificada. A atividade da enzima foi determinada na reação reversa emque os dois substratos foram lipoamida (3 mM) e NADH (0,1 mM) em O5IMde tampão de K-fosfato, pH 8,0 comi,5 mM de EDTA. Figura 11 mostrainibição de LPD por NADH. Sob estas condições, a enzima natural não tematividade detectável, como mostrado no gráfico da Figura 11. NAD, o produtoda reação é i]um ativador que requer a atividade de enzima e a atividadeaumentada com aumento da concentração de NAD. A razão de NADH aoNAD na atividade da enzima foi determinada tanto por natural quanto pormutados a partir da enzima e os resultados que são apresentados na Figura 11.The wild type E. coli Ipd gene, strain W3110, and ethanological omutant, strain SE2378, was amplified by PCR and cloned protein expression novector, pET15b. The Lpd DNA gene sequence in the selected plasmid was verified by sequencing the inserted DNA. The Lpd expression gene in the plasmid was induced and the protein was purified. Enzyme activity was determined in the reverse reaction where the two substrates were lipoamide (3 mM) and NADH (0.1 mM) in K5 phosphate buffer O5IM, pH 8.0 comi, 5 mM EDTA. Figure 11 shows the inhibition of LPD by NADH. Under these conditions, the undetectable natural enzyme detectable, as shown in the graph in Figure 11. NAD, the reaction product is an activator that requires enzyme activity and increased activity with increased NAD concentration. The ratio of NADH to NAD in enzyme activity was determined by both natural and mutated from the enzyme and the results shown in Figure 11.

PDH é produzido por todos os organismos aeróbicos (dabactéria ao homem). Esta enzima oxidativamente de descarboxilatos depiruvato ao acetil-CoA, C02 e NADH e o acetil-CoA é então alimentado nociclo TCA para oxidação adicional e produção de energia subseqüente. Em E.coli, PDH é produzido sob condições aeróbicas quanto anaeróbicas.Entretanto, sob condições anaeróbicas a enzima é inativa devido a inibição dePDH por NADH. NADH está usualmente presente em uma alta concentraçãona célula anaeróbica, e deste modo evita a geração de NADH que não podeoxidar pela célula que é necessitado aos aceitantes de elétron externos. Comouma conseqüência a célula produz apenas 2 NADH por glicose, e a segundasérie de redutase é liberada como gás hidrogênio. Porque uma redução deacetil-CoA por etanol requer dois NADH, a célula de tipo selvagem não podeproduzir dois etanóis por glicose.PDH is produced by all aerobic organisms (dabacteria to man). This enzyme oxidatively decarboxylates depyruvate to acetyl CoA, CO2 and NADH and acetyl CoA is then fed to the TCA cycle for further oxidation and subsequent energy production. In E.coli, PDH is produced under aerobic as well as anaerobic conditions. However, under anaerobic conditions the enzyme is inactive due to inhibition of PDH by NADH. NADH is usually present at a high concentration in the anaerobic cell, and thus avoids the generation of NADH that cannot be oxidized by the cell that is required from external electron acceptors. As a result, the cell produces only 2 NADH per glucose, and the second reductase series is released as hydrogen gas. Because a deacetyl-CoA reduction by ethanol requires two NADH, the wild-type cell cannot produce two ethanols per glucose.

Nas cepas mutantes etanologênicas da instante invenção, PDHestá menos sensível ao NADH. Esta sensibilidade diminuída permite que afunção da enzima ainda sob condições anaeróbicas com os maiores grupos deNADH. Devido a esta mudança bioquímica, a célula pode produzir quatromoléculas de NADH por glicose (2 a partir de glicólise e 2 a partir da reaçãode PDH). Todos os quatro NADHs são usados para reduzir dois acetil-CoApor etanol, fabricando o mutante um produtor de homoetanol.Bioquimicamente e fisiologicamente, a célula é um produtor de homoetanoldevido à diminuição na sensibilidade do PDH ao NADH, e esta capacidade dafunção ainda com uma alta razão de NADH/NAD.In the ethanogenic mutant strains of the instant invention, PDH is less sensitive to NADH. This decreased sensitivity allows enzyme function even under anaerobic conditions with the largest groups of NADH. Due to this biochemical change, the cell can produce four NADH glucose molecules (2 from glycolysis and 2 from PDH reaction). All four NADHs are used to reduce two acetyl-CoA by ethanol, making the mutant a homoethanol producer. Biochemically and physiologically, the cell is a homoethane producer due to the decreased sensitivity of PDH to NADH, and this ability to still function with a high NADH / NAD ratio.

Finalmente, em um experimento adicional (dados nãomostrados), a mutação (E354K) no LPD observado na cepa SE2378 nointroduzido no LPD de B. subtilis, um organismo aeróbico, no local análogo.A mutação E356K que ajuda o desenvolvimento anaeróbico do mutante(MRO).Finally, in an additional experiment (data not shown), the LPD mutation (E354K) observed in the SE2378 strain is not introduced into the B. subtilis LPD, an aerobic organism, at the analogous site. The E356K mutation that helps anaerobic mutant development (MRO) ).

EXEMPLO 6EXAMPLE 6

COMPARAÇÃO DO ALINHAMENTO DAS SEQÜÊNCIASDE LPD A PARTIR DE OUTROS ORGANISMOSCOMPARISON OF ALIGNMENT OF LPD SEQUENCES FROM OTHER ORGANIZATIONS

Neste exemplo, a comparação dos alinhamentos de umaseqüência de aminoácidos das enzimas de desidrogenase de diidrolipoamida(LPD) a partir de organismos diferentes são comparados e contrastados.In this example, comparison of the amino acid sequence alignments of dihydrolipoamide dehydrogenase (LPD) enzymes from different organisms are compared and contrasted.

A desidrogenase de piruvato (PDH) está presente em todos osorganismos aeróbicos da bactéria aos humanos. LPD é um componenteessencial do complexo da enzima PDH, e está presente tanto no complexoPDH quanto no complexo de desidrogenase de 2-oxoglutarato. Em E.coli, oIpd é separados por estes dois complexos da enzima, e devido a estanecessidade, o gene Ipd é transcrito a partir de um promotor independente, emadição a um promotor que está em um montante do gene pdhR.Pyruvate dehydrogenase (PDH) is present in all aerobic organisms from bacteria to humans. LPD is an essential component of the PDH enzyme complex, and is present in both the PDH complex and the 2-oxoglutarate dehydrogenase complex. In E.coli, the Ipd is separated by these two enzyme complexes, and due to the tightness, the Ipd gene is transcribed from an independent promoter, and a promoter that is in an amount of the pdhR gene is matched.

Os homólogos Lpd são observados em todos os domínios davida. Entre cepas bacterianas, as faixas de proteína Lpd de 458 a 581aminoácidos, como um peso molecular de anidro de 49 OOO a 62 000 Da. Aidentidade de aminoácido de homólogo de 20 Lpd a partir da bactéria devárias disposições filogenéticas é mostrado na Tabela 7 abaixo.Lpd counterparts are observed in all life domains. Among bacterial strains, the Lpd protein ranges from 458 to 581amino acids, as an anhydrous molecular weight of 49,000 to 62,000 Da. The homologous amino acid identity of 20 Lpd from the bacterium due to phylogenetic arrangements is shown in Table 7 below.

A seqüência de aminoácido da desidrogenase dediidrolipoamida a partir de vários organismos foi comparado ao que daproteína E. coli LPD usando Blast serve a NCBI ou ClustalW no EuropeanBiotechnology Institute. A identidade percentual de uma seqüência específicaao que da seqüência E. coli foi obtido de dois bancos de dados. O valor emparêntese representa a similaridade total da proteína específica ao que da Lpdde E. coli e inclui ambas as posições de aminoácido que são idêntica bemcomo as posições em que uma substituição conservativa é ocorrida. PorBacilus subtilis, duas desidrogenases de diidrolipoila, um a partir docomplexo PDH e outro a partir de desidrogenase de acetoina, foramincluídas, para comparação.The amino acid sequence of dihydrolipoamide dehydrogenase from various organisms was compared to that of E. coli LPD protein using Blast serves the NCBI or ClustalW at the EuropeanBiotechnology Institute. The percent identity of a specific sequence to that of the E. coli sequence was obtained from two databases. The parenthesis value represents the total similarity of the specific protein to that of E. coli Lpd and includes both amino acid positions that are identical as well as the positions at which a conservative substitution occurs. By Bacilus subtilis, two dihydrolipoil dehydrogenases, one from the PDH complex and one from acetoin dehydrogenase, were included for comparison.

A identidade de seqüência varia de uma baixa de 24% porMethanosarcinia barkeri, um archaeon, a 98% por cepa de Salmonellatyphimurium LT2, uma bactéria Gram-negativa. Que a proteína deSalmonella typhimurium LT2 LPD é mais finalmente é relatado à E.coli LPDé consistente com a classificação de duas bactérias como bactéria Gram-negativa na mesma família de enterobacteriaceae. A cepa de Escherichia coliW3110 ou seqüência de aminoácido de MG1655 Lpd foi alinhado com asconhecidas seqüências de Lpd de Acinetobacter sp. ADP 1, Bacillus cereusATCC 10987, cepa Bacillus subtilis 168, cepa Clostridium tetaniMassachusetts/E88, cepa Corynebacterium glutamicum ATCC13 032,Geobacter metallireducens GS-15, Gluconobacter oxydans 621H,Lactobacillus casei ATCC334, subespécies Lactococcus lactis cremoris SKI1, Lactobacillus plantarum WCFS1, cepa Methanosarcinia barkeri Fusaro,Oenococcus oeni MCW PSU-1, Pseudomonas aeruginosa PAOl(ATCC15692), Rhodobacter sphaeroides 2.4.1, Salmonella typhimurium LT2,Shewanella sp ANA-3, Streptococcus mutans ATCC 700610, Streptomycescoelicolor M145, Thermoanaerobacter ethanolicus, cepa Vibrio fischeriATCC 700601. O alinhamento de homologia é mostrado na Figura 9 [estaFigura terá que ser re-numerada]. Quando a comparação da identidadepercentual total, o E.coli LPD parece ser mais similar a outros LPDs Gram-negativo; entretanto, quando os cálculos da identidade percentual são feitoscom base em substituição conservativo, Tabela 4 reflete um alto percentual dehomologia entre as proteínas de LPD nos organismos diversos examinado.Por exemplo, a seqüência de aminoácido identidade da proteína de cepaBacillus subtillis 168 LPD comparada aquela proteína de E.coli LPD é 34%.Entretanto, levar em contas apenas as substituições conservativas, aidentidade de contagem aumenta a 57%. Como pode ser visto a partir doalinhamento da Figura, os diversos aminoácidos são altamente conservadosentre o grupo de 20 homólogos de LPD a partir de muitos grupos diversos deorganismos. Os resíduos que são separados entre os organismos sãoiluminados com um asterisco. As regiões de interesse são sublinhados. Entresas seqüências dos organismos diversos analisados, a seqüência de identidade émais alta na região de terminal Ν. A identidade de seqüência pode ser vistaentre aminoácidos 40 e 55 (numeração de E.coli LPD), que pode representarum local de flavina possível. Uma outra região de similaridade é entreaminoácidos 180 e 190. Embora a seqüência aqui estão em diversas posiçõesem que o resíduo de aminoácido são conservados em todos os 20 LPDs apartir dos organismos diversos analisados. Notavelmente, a posição deaminoácido 322 codifica Histidina (H), e em três cepas da instante invenção(SE2377, SE2383 e SE2382), aqui foi uma mutação na histadina em posição322 por tirosina (Y). Histidina em posição 322 é conservada em todas asformas de 20 LPDs de bactéria Gram-positiva, Gram-negativa por archaea.Outros resíduos que são conservados cruzados nesta diversa faixa que inclui aprolina na posição 355 (18/20 LPDs) e o glutamato em posição 356 (17/20 LPDs).64Sequence identity ranges from a 24% drop by Methanosarcinia barkeri, an archaeon, to 98% by Salmonellatyphimurium LT2 strain, a Gram-negative bacterium. That the protein of Salmonella typhimurium LT2 LPD is most finally reported to E.coli LPD is consistent with the classification of two bacteria as Gram-negative bacteria in the same enterobacteriaceae family. The Escherichia coliW3110 strain or MG1655 Lpd amino acid sequence was aligned with the known Acinetobacter sp. ADP 1, Bacillus cereusATCC 10987, Bacillus subtilis 168 strain, Clostridium tetaniMassachusetts / E88 strain, Corynebacterium glutamicum strain ATCC13 032, Geobacter metallireducens GS-15, Gluconobacter oxydans 621H, Lactobacillus casei cisoccus Leptobacococcus leptocarsis Ccusacarcis ciliacis Leptobacillus caseiocis Fusaro barkeri, Oenococcus oeni MCW PSU-1, Pseudomonas aeruginosa PAOl (ATCC15692), Rhodobacter sphaeroides 2.4.1, Salmonella typhimurium LT2, Shewanella sp ANA-3, Streptococcus mutans ATCC 700610, Streptomycescoelicolor M1451, Thermoaeribacter caterpillar 700 Homology alignment is shown in Figure 9 [this Figure will have to be re-numbered]. When comparing total percent identity, E.coli LPD appears to be more similar to other Gram-negative LPDs; however, when percent identity calculations are made on the basis of conservative substitution, Table 4 reflects a high percentage of homology among LPD proteins in the diverse organisms examined. For example, the amino acid sequence of cepa Bacillus subtillis 168 LPD protein compared to that protein. E.coli LPD is 34%. However, taking into account only conservative substitutions, the counting identity increases to 57%. As can be seen from the alignment of the Figure, the various amino acids are highly conserved among the group of 20 LPD homologues from many diverse groups of organisms. Residues that are separated between organisms are illuminated with an asterisk. The regions of interest are underlined. Among the sequences of the various organisms analyzed, the identity sequence is higher in the região terminal region. Sequence identity can be seen between amino acids 40 and 55 (E. coli LPD numbering), which may represent a possible flavin site. Another region of similarity is entreamino acids 180 and 190. Although the sequence here are in various positions where the amino acid residue is conserved in all 20 LPDs from the various organisms analyzed. Notably, amino acid position 322 encodes Histidine (H), and in three strains of the instant invention (SE2377, SE2383 and SE2382), here was a histadine mutation in position32 by tyrosine (Y). Histidine at position 322 is conserved in all 20 LPDs of Gram positive, Gram negative by archaea bacteria. Other residues that are conserved crossed in this diverse range include aproline at position 355 (18/20 LPDs) and glutamate in position 356 (17/20 LPDs) .64

Tabela 7: Identidade da seqüência de aminoácido da proteína de E. coli LPDpor homólogos LPD a partir de outros organismos.Table 7: Identity of the amino acid sequence of the E. coli LPD protein by LPD homologs from other organisms.

<table>table see original document page 65</column></row><table><table> table see original document page 65 </column> </row> <table>

a Representa os aminoácidos que são idênticos e também mudanças de aminoácidosconservativosReferênciasRepresents amino acids that are identical and also conservative amino acid changesReferences

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EquivalentesEquivalents

Aqueles habilitados na técnica serão reconhecidos, ou serãocapazes para como certo usando mais do que experimentação de rotina,quaisquer equivalentes à formas de realização específica da invenção descritasneste. Tais equivalentes são entendidos a serem abrangidos por esta invenção.Those skilled in the art will be recognized, or capable of for sure using more than routine experimentation, any equivalents to the specific embodiments of the invention described herein. Such equivalents are intended to be encompassed by this invention.

Referência por incorporaçãoEmbed reference

Todas as publicações, pedidos de Patente e Patentesidentificadas neste são expressamente incorporados neste por referência emsua totalidade.listagem de seqüênciaAll publications, patent applications and patents identified herein are expressly incorporated herein by reference in their entirety.

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seqID no: 2seqID no: 2

msteiktqw vlgagpagys aafrcadlgl etvíverynt lggvclnvgcmsteiktqw vlgagpagys aafrcadlgl etvíverynt lggvclnvgc

ipskallifva kvieeakala ehgjvfgbpk tdidkirtwk ekvinqltgglagmakgrkv kwnglgkft gantlevege ngktvinfdn aiiaagsrpiqlpfephedf riwdstdalb lkewe rllv mgggiiglem gtvyhalgsqπ>wemfdqvifaadkdivk vftkriskkf nlmletkvta veakedgfyvtmegkkapae fqrydavlvaigrvpngknl dagkagvevd drgfirvdkqlrtnvrphifaigdivgqfml aykgvheghv aájbvíagkkh yfdpkvffsiaytefevawv glffekeakekl g1syetatfp waasgraias dcadgmtklifdkeshrvig gajvgthgge llgeiglaie mgcbaedial tffiahftlhesvglaaevfe gshidlpnfk akkkSEQ ID NO: 3ipskallifva kvieeakala ehgjvfgbpk tdidkirtwk ekvinqltgglagmakgrkv kwnglgkft gantlevege ngktvinfdn aiiaagsrpiqlpfephedf riwdstdalb lkewe rllv mgggiiglem gtvyhalgsqπ> wemfdqvifaadkdivk vftkriskkf nlmletkvta veakedgfyvtmegkkapae fqrydavlvaigrvpngknl dagkagvevd drgfirvdkqlrtnvrphifaigdivgqfml aykgvheghv aájbvíagkkh yfdpkvffsiaytefevawv glffekeakekl g1syetatfp waasgraias dcadgmtklifdkeshrvig gajvgthgge llgeiglaie mgcbaedial tffiahftlhesvglaaevfe gshidlpnfk akkkSEQ ID NO: 3

SEQ ID NO: 4SEQ ID NO: 4

MSTEIKTQW VLGAGPAG YS AAFRCADLGL ETVTVERYNT LGGVCLNVGCIfSKALLHVA KVIEEAKALA EHGIVFGEPK TDIDKntTWKEKVlNQLTGGLAGMAKGftKV KWNGLGKFT GANTLB VEGE NGKTVTNFDN AIIAAGSRPIQLPflPHEDP RIWDSTDALE LKEVPERLLV MGGGIIGLEM GTVYHALGSQIDWEMFDQVIP AADKDIVK VFTKRISKKF NLMLETKVTA VEAKEDGIYVTMEGKKAPAE PQRYDAVLVAIGRVPNGKNL DAGKAGVEVDSlQ ID NO: SMSTEIKTQW VLGAGPAG YS AAFRCADLGL ETVTVERYNT LGGVCLNVGCIfSKALLHVA KVIEEAKALA EHGIVFGEPK TDIDKntTWKEKVlNQLTGGLAGMAKGftKV KWNGLGKFT GANTLB VEGE NGKTVTNFDN AIIAAGSRPIQLPflPHEDP RIWDSTDALE LKEVPERLLV MGGGIIGLEM GTVYHALGSQIDWEMFDQVIP AADKDIVK VFTKRISKKF NLMLETKVTA VEAKEDGIYVTMEGKKAPAE PQRYDAVLVAIGRVPNGKNL DAGKAGVEVDSlQ ID NO: S

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IGDÍVGQPML AHKGVHBGHV AAEVIAGitCKH YFDPKVÍPSIAYTEPEVAWVGLTEKEAKEK GISYETATFP WAASGRAIAS DCADGMTKLIFDKESHRVIGGA WGTNGGE LLGEIGLAIE MGCDAEDIAL TWAHPTLHE SVGLAAEVFEGSITDLPNPKAKKKIGDÍVGQPML AHKGVHBGHV AAEVIAGitCKH YFDPKVÍPSIAYTEPEVAWVGLTEKEAKEK GISYETATFP WAASGRAIAS DCADGMTKLIFDKESHRVIGGA WGTNGGE LLGEIGLAIE MGCDAEDIAL TWAHPTEKKLKKKKKKKK

Claims (106)

1. Bactéria não recombinante isolada, caracterizada pelo fatode que compreende uma mutação, em que a mutação torna a bactéria nãorecombinante capaz de produzir 4 mol de NADH por mol de açúcar sobcondições anaeróbicas.1. Isolated non-recombinant bacterium characterized by the factor comprising a mutation wherein the mutation renders the non-recombinant bacterium capable of producing 4 mol of NADH per mol of sugar under anaerobic conditions. 2. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a mutação está localizada emum óperon pdh.A non-recombinant bacterium isolated according to claim 1, characterized in that the mutation is located in a pdh operon. 3. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o óperon pdh compreendegenes pdhR, aceEF e Ipds.A non-recombinant bacterium isolated according to claim 2, characterized in that the pdh operon comprises pdhR, aceEF and Ipds. 4. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a mutação está no gene Ipd.4. Non-recombinant bacterium isolated according to claim 3, characterized in that the mutation is in the Ipd gene. 5. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a produção de-4 mol de NADH por mol de açúcar resulta na produção de etanol como oproduto de fermentação primário.Isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the production of -4 mol of NADH per mol of sugar results in the production of ethanol as the primary fermentation product. 6. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o açúcar éselecionado do grupo que consiste de: glicose, xilose, arabinose, manose,galactose, sacarose e lactose.Isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the sugar is selected from the group consisting of: glucose, xylose, arabinose, mannose, galactose, sucrose and lactose. 7. Bactéria não recombinante isolada, caracterizada pelo fatode que compreende um gene Ipd tendo uma mutação, em que a mutação tornaa bactéria não recombinante capaz de produzir etanol como o produto defermentação primário sob condições anaeróbicas.7. Isolated non-recombinant bacterium characterized by the factor comprising an Ipd gene having a mutation, wherein the mutation renders non-recombinant bacteria capable of producing ethanol as the primary defermentation product under anaerobic conditions. 8. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações 5 ou 7, caracterizada pelo fato de que o etanolproduzido compreende mais do que 50% de produtos de fermentação nãogasosos totais sob condições anaeróbicas.An isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 5 or 7, characterized in that the ethanol produced comprises more than 50% of total non-gaseous fermentation products under anaerobic conditions. 9. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a bactéria, naausência da mutação, é não etanologênica.Isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the bacterium, in the absence of mutation, is nonethanogenic. 10. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o etanol é o produto defermentação secundário e compreende menos do que 40% dos produtos defermentação não gasosos totais.Isolated non-recombinant bacterium according to claim 9, characterized in that ethanol is the secondary defermentation product and comprises less than 40% of the total non-gaseous defermentation products. 11. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a mutaçãofornece uma via de fermentação de homoetanol.Isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the mutation provides a homoethanol fermentation pathway. 12. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo fato de que uma ou maisvias alternativas para a fermentação em uma bactéria são inativados.Isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 1 to 8, characterized in that one or more alternatives for fermentation in a bacterium are inactivated. 13. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 12, caracterizada pelo fato de que as vias alternativas para afermentação incluem a produção de lactato pela lactato desidrogenase (JdhA),acetato, etanol, formiato, H2 e CO2 começando com piruvato formiato-liase(pfl) e succinato.Isolated non-recombinant bacterium according to claim 12, characterized in that alternative avenues for affermentation include lactate production by lactate dehydrogenase (JdhA), acetate, ethanol, formate, H2 and CO2 starting with pyruvate formate lyase ( mp) and succinate. 14. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 13, caracterizada pelo fato de que as vias alternativas para afermentação são inativadas por mutação.A non-recombinant bacterium isolated according to claim 13, characterized in that alternative pathways for affermentation are inactivated by mutation. 15. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a mutação está no gene IdhA.Isolated non-recombinant bacterium according to claim 13, characterized in that the mutation is in the IdhA gene. 16. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 13 caracterizada pelo fato de que a mutação está no gene pflgene.A non-recombinant bacterium isolated according to claim 13 characterized in that the mutation is in the pflgene gene. 17. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 15 ou reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que amutação está nos genes IdhA ou pflB.Isolated non-recombinant bacterium according to claim 15 or claim 16, characterized in that the mutation is in the IdhA or pflB genes. 18. Molécula de ácido nucléico isolado, caracterizada pelo fatode que é selecionada do grupo que consiste de:a) uma molécula de ácido nucléico que compreende umaseqüência de nucleotídeo que é pelo menos 60% homóloga com relação àseqüência de nucleotídeo da SEQ ED N°: 1 ou SEQ ID N0:3 ou umcomplemento da mesma;b) uma molécula de ácido nucléico que compreende umfragmento de pelo menos 100 nucleotídeos de um ácido nucléico quecompreende uma seqüência de nucleotídeo da SEQ LD N°: 1 ou SEQ ID N°: 3ou um complemento da mesma;c) uma molécula de ácido nucléico que codifica umpolipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido de pelo menoscerca de 50% homóloga com relação à seqüência de aminoácido da SEQ IDN°: 2 ou SEQ ID N°: 4;d) uma molécula de ácido nucléico que codifica um fragmentode um polipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido da SEQID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4; em que o fragmento compreende pelo menos 15resíduos de aminoácidos contíguos da seqüência de aminoácido da SEQ IDN°: 2 ou SEQ ID N°: 4;e) um ácido nucléico que codifica uma variante alélica deocorrência natural de um polipeptídeo que compreende uma seqüência deaminoácido da SEQ ED N°: 2 ou SEQ ID N0: 4, em que a molécula de ácidonucléico hibridiza a um complemento de uma molécula de ácido nucléico quecompreende SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3, sob condições severas;f) uma molécula de ácido nucléico que compreende umaseqüência de nucleotídeo da SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3 ou umcomplemento da mesma eg) uma molécula de ácido nucléico que codifica umpolipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2OU SEQ ID Ν°: 4;em que a molécula de ácido nucléico quando expressada emuma célula, torna a célula capaz de produzir etanol como o produto defermentação primário.18. Isolated nucleic acid molecule, characterized in that the factor is selected from the group consisting of: a) a nucleic acid molecule comprising a nucleotide sequence that is at least 60% homologous to the nucleotide sequence of SEQ ED N °: 1 or SEQ ID NO: 3 or a complement thereof, (b) a nucleic acid molecule comprising a fragment of at least 100 nucleotides of a nucleic acid comprising a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3or (c) a nucleic acid molecule encoding a polypeptide comprising an amino acid sequence of at least about 50% homologous to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4; a nucleic acid molecule encoding a fragment of a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQID No. 2 or SEQ ID No.: 4; wherein the fragment comprises at least 15 contiguous amino acid residues of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, e) a nucleic acid encoding a naturally occurring allelic variant of a polypeptide comprising a amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, wherein the nucleic acid molecule hybridizes to a complement of a nucleic acid molecule that comprises SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, under severe conditions; a nucleic acid molecule comprising a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a complement thereof eg) a nucleic acid molecule encoding a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: Wherein the nucleic acid molecule when expressed in a cell makes the cell capable of producing ethanol as the primary defermentation product. 19. Molécula de ácido nucléico isolada de acordo com areivindicação 18, caracterizada pelo fato de que o etanol produzidocompreende mais do que 50% de produtos de fermentação não gasosos totaissob condições anaeróbicas.An isolated nucleic acid molecule according to claim 18, characterized in that the ethanol produced comprises more than 50% of total non-gaseous fermentation products under anaerobic conditions. 20. Molécula de ácido nucléico isolada de acordo com areivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a célula é uma célulabacteriana.An isolated nucleic acid molecule according to claim 18, characterized in that the cell is a bacterial cell. 21. Molécula de ácido nucléico isolada de acordo com areivindicação 20, caracterizada pelo fato de que a célula bacteriana, naausência de expressão de uma molécula de ácido nucléico, é nãoetanologênica.21. Isolated nucleic acid molecule according to claim 20, characterized in that the bacterial cell, in the absence of expression of a nucleic acid molecule, is nonethanogenic. 22. Molécula de ácido nucléico isolada de acordo com areivindicação 21, caracterizada pelo fato de que o etanol é o produto defermentação secundário e compreende menos do que 40% de produtos defermentação não gasosos totais.22. Isolated nucleic acid molecule according to claim 21, characterized in that ethanol is the secondary defermentation product and comprises less than 40% of total non-gaseous defermentation products. 23. Molécula de ácido nucléico isolada de acordo com areivindicação 19, caracterizada pelo fato de que a célula bacteriana produzetanol como o produto de fermentação primário sob condições anaeróbicas.An isolated nucleic acid molecule according to claim 19, characterized in that the bacterial cell produces ethanol as the primary fermentation product under anaerobic conditions. 24. Molécula de ácido nucléico isolada de acordo com areivindicação 19, caracterizada pelo fato de que a expressão de uma moléculade ácido nucléico em uma célula bacteriana fornece uma via de fermentaçãode homoetanol em uma célula bacteriana.An isolated nucleic acid molecule according to claim 19, characterized in that the expression of a nucleic acid molecule in a bacterial cell provides a homoethanol fermentation pathway in a bacterial cell. 25. Molécula de ácido nucléico isolada de acordo com areivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a molécula de ácido nucléicocompreende um fragmento da SEQ ID N0: 1 em que a molécula de ácidonucléico e de pelo menos 100 nucleotídeos de comprimento e contém um Tem uma posição que corresponde à posição 997 da SEQ ID N°: 1.An isolated nucleic acid molecule according to claim 18, characterized in that the nucleic acid molecule comprises a fragment of SEQ ID NO: 1 wherein the nucleic acid molecule is at least 100 nucleotides in length and contains one. position corresponding to heading 997 of SEQ ID NO: 1. 26. Molécula de ácido nucléico isolada de acordo com areivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a molécula de ácido nucléicocompreende um fragmento da SEQ ID N°: 3 em que a molécula de ácidonucléico e de pelo menos 100 nucleotídeos de comprimento e contém um Gem uma posição que corresponde à posição 1023 da SEQ ID N°: 1.An isolated nucleic acid molecule according to claim 18, characterized in that the nucleic acid molecule comprises a fragment of SEQ ID NO: 3 wherein the nucleic acid molecule is at least 100 nucleotides in length and contains one Gem. a position corresponding to position 1023 of SEQ ID NO: 1. 27. Polipeptídeo isolado, caracterizado pelo fato de queselecionado do grupo que consiste de:a) um fragmento de um polipeptídeo que compreende umaseqüência de aminoácido da SEQ ID N0: 2 ou SEQ ID N°: 4, em que ofragmento compreende pelo menos 15 aminoácidos contíguos da SEQ ID N0:-2 ou SEQ ID N°: 4;b) uma variante alélica de ocorrência natural de umpolipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido da SEQ ID NO;-2 ou SEQ ID N°: 4, em que o polipeptídeo é codificado por uma molécula deácido nucléico que hibridiza ao complemento de uma molécula de ácidonucléico que compreende SEQ ID NO; 1 ou SEQ ID N°: 3, sob condiçõesseveras;c) um polipeptídeo que é codificado por uma molécula deácido nucléico que é pelo menos 50% idêntico a um ácido nucléico quecompreende uma seqüência de nucleotídeo da SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°:-3;d) um polipeptídeo que compreende uma seqüência deaminoácido que é pelo menos 90% idêntico a uma seqüência de aminoácidoda SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4ee) um polipeptídeo isolado que compreende uma seqüência deaminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4;em que o polipeptídeo quando expressado em uma célula,torna a célula capaz de produzir etanol como o produto de fermentaçãoprimário.27. Isolated polypeptide characterized in that it is selected from the group consisting of: a) a fragment of a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, wherein the fragment comprises at least 15 amino acids b) a naturally occurring allelic variant of a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: -2 or SEQ ID NO: 4, wherein the polypeptide is encoded by a nucleic acid molecule which hybridizes to the complement of a nucleic acid molecule comprising SEQ ID NO; 1 or SEQ ID NO: 3, under the conditions c) a polypeptide that is encoded by a nucleic acid molecule that is at least 50% identical to a nucleic acid that comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID D) a polypeptide comprising an amino acid sequence that is at least 90% identical to an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4e) an isolated polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, wherein the polypeptide when expressed in a cell makes the cell capable of producing ethanol as the primary fermentation product. 28. Polipeptídeo isolado de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de que o etanol produzido compreende mais do que-50% de produtos de fermentação não gasosos totais sob condiçõesanaeróbicas.An isolated polypeptide according to claim 27, characterized in that the ethanol produced comprises more than -50% of total non-gaseous fermentation products under anaerobic conditions. 29. Polipeptídeo isolado de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de que o polipeptídeo tem atividade dediidrolipoamida desidrogenase sob condições anaeróbicas.An isolated polypeptide according to claim 27, characterized in that the polypeptide has dihydrolipoamide dehydrogenase activity under anaerobic conditions. 30. Polipeptídeo isolado de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de que a célula é uma célula bacteriana.An isolated polypeptide according to claim 27, characterized in that the cell is a bacterial cell. 31. Polipeptídeo isolado de acordo com a reivindicação 30,caracterizado pelo fato de que a célula bacteriana, na ausência de expressãodo polipeptídeo, é não etanologênica.An isolated polypeptide according to claim 30, characterized in that the bacterial cell, in the absence of polypeptide expression, is nonethanogenic. 32. Polipeptídeo isolado de acordo com a reivindicação 30,caracterizado pelo fato de que o etanol é o produto de fermentação secundárioe compreende menos do que 40% de produtos de fermentação não gasosostotais.An isolated polypeptide according to claim 30, characterized in that ethanol is the secondary fermentation product and comprises less than 40% of non-gaseous fermentation products. 33. Polipeptídeo isolado de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de que a célula bacteriana produz etanol como oproduto de fermentação primário sob condições anaeróbicas.An isolated polypeptide according to claim 27, characterized in that the bacterial cell produces ethanol as the primary fermentation product under anaerobic conditions. 34. Polipeptídeo isolado de acordo com a reivindicação 30,caracterizado pelo fato de que o etanol produzido compreende mais do que-50% de produtos de fermentação não gasosos totais sob condiçõesanaeróbicas.An isolated polypeptide according to claim 30, characterized in that the ethanol produced comprises more than -50% of total non-gaseous fermentation products under anaerobic conditions. 35. Polipeptídeo isolado de acordo com a reivindicação 30,caracterizado pelo fato de que a expressão do polipeptídeo em uma célulabacteriana fornece uma via de fermentação de homoetanol em uma célulabacteriana.An isolated polypeptide according to claim 30, characterized in that expression of the polypeptide in a bacterial cell provides a homoethanol fermentation pathway in a bacterial cell. 36. Célula hospedeira bacteriana, caracterizada pelo fato deque compreende a molécula de ácido nucléico como definida em qualqueruma das reivindicações de 18 a 26.Bacterial host cell, characterized in that it comprises the nucleic acid molecule as defined in any one of claims 18 to 26. 37. Célula hospedeira bacteriana de acordo com areivindicação 36, caracterizada pelo fato de que compreende um vetor quecompreende uma seqüência de nucleotídeo da SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3ou um fragmento da mesma.Bacterial host cell according to claim 36, characterized in that it comprises a vector comprising a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a fragment thereof. 38. Célula hospedeira bacteriana de acordo com areivindicação 30, caracterizada pelo fato de que o vetor é pKY33.38. Bacterial host cell according to claim 30, characterized in that the vector is pKY33. 39. Célula hospedeira bacteriana de acordo com areivindicação 36, caracterizada pelo fato de que foi geneticamente projetadapara expressar a molécula de ácido nucléico.39. Bacterial host cell according to claim 36, characterized in that it was genetically engineered to express the nucleic acid molecule. 40. Célula hospedeira bacteriana, caracterizada pelo fato deque compreende o polipeptídeo de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 27 a 35.Bacterial host cell, characterized in that it comprises the polypeptide according to any one of claims 27 to 35. 41. Método para produzir um polipeptídeo, caracterizado pelofato de que é selecionado do grupo que consiste de:a) um polipeptídeo que compreende uma seqüência deaminoácido SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4;b) um fragmento de um polipeptídeo que compreende umaseqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4; em que ofragmento compreende pelo menos 15 aminoácidos contíguos da SEQ ID N°: 2 ou SEQ ID N°: 4 ec) uma variante alélica de ocorrência natural de umpolipeptídeo que compreende uma seqüência de aminoácido da SEQ ID N°: 2ou SEQ ID N°: 4,em que o polipeptídeo é codificado por uma molécula de ácidonucléico que hibridiza a um complemento de uma molécula de ácido nucléicoque compreende SEQ ID N°: 1 ou SEQ ID N°: 3, sob condições severas;que compreende cultivar células hospedeiras de acordo com areivindicação 30 sob condições em que a molécula de ácido nucléico éexpressada.41. A method for producing a polypeptide, characterized in that it is selected from the group consisting of: a) a polypeptide comprising an amino acid sequence SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, b) a fragment of a polypeptide which comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4; wherein the fragment comprises at least 15 contiguous amino acids of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 and c) a naturally occurring allelic variant of a polypeptide comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2or SEQ ID NO. Wherein the polypeptide is encoded by a nucleic acid molecule that hybridizes to a complement of a nucleic acid molecule which comprises SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, which comprises culturing host cells of a nucleic acid. according to claim 30 under conditions wherein the nucleic acid molecule is expressed. 42. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 5 e 7, caracterizada pelo fato de quecompreende a molécula de ácido nucléico como definida na reivindicação 18.An isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 1 to 5 and 7, comprising the nucleic acid molecule as defined in claim 18. 43. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o etanol éproduzido a partir do açúcar.An isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 1 to 4, characterized in that ethanol is produced from sugar. 44. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 42 ou 43, caracterizada pelo fato de que o açúcar é selecionadodo grupo que consiste de glicose, xilose, arabinose, manose, galactose,sacarose e lactose.44. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 42 or 43, characterized in that sugar is selected from the group consisting of glucose, xylose, arabinose, mannose, galactose, sucrose and lactose. 45. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 7, molécula de ácido nucléico isolada de acordocom a reivindicação 18, polipeptídeo isolado de acordo com a reivindicação-27 ou célula hospedeira bacteriana de acordo com a reivindicação 36,caracterizada(o) pelo fato de que a bactéria é selecionada do grupo queconsiste de bactérias de Gram-negativo e bactérias de Gram-negativo.An isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 1 to 7, an isolated nucleic acid molecule according to claim 18, an isolated polypeptide according to claim 27 or a bacterial host cell according to claim 36, characterized in ( o) the fact that the bacterium is selected from the group consisting of Gram negative bacteria and Gram negative bacteria. 46. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 7, molécula de ácido nucléico isolada comodefinida na reivindicação 18, polipeptídeo isolado como definido nareivindicação 27 ou célula hospedeira bacteriana como definido nareivindicação 36, caracterizada(o) pelo fato de que a bactéria é uma bactériade Gram-negativo.An isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 1 to 7, an isolated nucleic acid molecule as defined in claim 18, an isolated polypeptide as defined in claim 27 or a bacterial host cell as defined in claim 36, wherein: The bacterium is a gram-negative bacterium. 47. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 7, molécula de ácido nucléico isolada comodefinida na reivindicação 18, polipeptídeo isolado como definido nareivindicação 27 ou célula hospedeira bacteriana como definida nareivindicação 36, caracterizadaCo) pelo fato de que a bactéria de Gram-negativo é selecionada do grupo que consiste de Acinetobacter,Glueonobaeter, EscherichiQ, Geobaeter, Shewanella, Salmonella,Enterobaeter e Klebsiella.An isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 1 to 7, an isolated nucleic acid molecule as defined in claim 18, an isolated polypeptide as defined in claim 27 or a bacterial host cell as defined in claim 36 wherein the bacterium is present. Gram negative is selected from the group consisting of Acinetobacter, Glueonobaeter, EscherichiQ, Geobaeter, Shewanella, Salmonella, Enterobaeter and Klebsiella. 48. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 7, molécula de ácido nucléico isolada de acordocom a reivindicação 18, polipeptídeo isolado de acordo com a reivindicação-27 ou célula hospedeira bacteriana de acordo com a reivindicação 36,caracterizada(o) pelo fato de que a bactéria é uma bactéria de Gram-positivo.An isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 1 to 7, an isolated nucleic acid molecule according to claim 18, an isolated polypeptide according to claim 27 or a bacterial host cell according to claim 36, characterized in ( o) the fact that the bacterium is a gram positive bacterium. 49. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 7, molécula de ácido nucléico isolada de acordocom a reivindicação 18, polipeptídeo isolado de acordo com a reivindicação-27 ou célula hospedeira bacteriana de acordo com a reivindicação 36,caracterizada(o) pelo fato de que a bactéria de Gram-positivo é selecionada dogrupo que consiste de Bacillus, Clostridium, Corynebaeterium, Lactobacillis,Lactoeoceus, Oenoeoeeus, Streptoeoeeus e Eubacterium.An isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 1 to 7, an isolated nucleic acid molecule according to claim 18, an isolated polypeptide according to claim 27 or a bacterial host cell according to claim 36, characterized in ( o) the fact that Gram-positive bacteria are selected from the group consisting of Bacillus, Clostridium, Corynebaeterium, Lactobacillis, Lactoeoceus, Oenoeoeeus, Streptoeoeeus and Eubacterium. 50. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 7, molécula de ácido nucléico isolada de acordocom a reivindicação 18, polipeptídeo isolado de acordo com a reivindicação-27 ou célula hospedeira bacteriana de acordo com a reivindicação 36,caracterizada(o) pelo fato de que a bactéria é Eseheriehia eoli.An isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 1 to 7, an isolated nucleic acid molecule according to claim 18, an isolated polypeptide according to claim 27 or a bacterial host cell according to claim 36, characterized in ( o) the fact that the bacterium is Eseheriehia eoli. 51. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 4 ou 7, caracterizada pelo fato de que a mutação compreendesubstituição de um aminoácido por um outro aminoácido em um polipeptídeoexpressado pelo gene Ipd mutado, em que a substituição muda o pK dopolipeptídeo.51. The isolated non-recombinant bacterium according to claim 4 or 7, characterized in that the mutation comprises the substitution of one amino acid for another amino acid in a polypeptide expressed by the mutated Ipd gene, wherein the substitution changes the pK dopolipeptide. 52. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 51, caracterizada pelo fato de que o polipeptídeo compreende aSEQ ID N°: 6 e a mutação compreende a substituição de um aminoácido dotipo selvagem por um outro aminoácido em:a) posição 322 ou qualquer posição dentro de cerca de 50posições no lado da posição 322 na SEQ ID N°: 6 oub) posição 354 ou qualquer posição dentro de cerca de 50posições no lado da posição 354 na SEQ ID N°: 6.Isolated non-recombinant bacterium according to claim 51, characterized in that the polypeptide comprises a SEQ ID NO: 6 and the mutation comprises the substitution of one wild type amino acid for another amino acid at: a) position 322 or any position within about 50 positions on the side of position 322 in SEQ ID NO: 6 orb) position 354 or any position within about 50 positions on the side of position 354 in SEQ ID NO: 6. 53. Bactéria não recombinante isolada de acordo com asreivindicações 51 ou 52, caracterizada pelo fato de que o um outroaminoácido é um aminoácido neutro selecionado do grupo que consiste dealanina, cisteína, glicina, isoleucina, leucina, metionina, fenilalanina, prolina,serina, treonina, triptofano, tirosina e valina.Isolated non-recombinant bacterium according to claims 51 or 52, characterized in that the other amino acid is a neutral amino acid selected from the group consisting of dealanin, cysteine, glycine, isoleucine, leucine, methionine, phenylalanine, proline, serine, threonine. , tryptophan, tyrosine and valine. 54. Bactéria não recombinante isolada de acordo com asreivindicações 51 ou 52, caracterizada pelo fato de que o um outroaminoácido é um aminoácido básico selecionado do grupo que consiste dearginina, asparagina, glutamina, histidina e lisina.Isolated non-recombinant bacterium according to claims 51 or 52, characterized in that the other amino acid is a basic amino acid selected from the group consisting of dearginine, asparagine, glutamine, histidine and lysine. 55. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 52, caracterizada pelo fato de que a mutação compreende asubstituição de H na posição 322 com qualquer aminoácido, tal que asubstituição de aminoácido aumenta a acidez do polipeptídeo expressado pelogene Ipd mutado.55. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 52, characterized in that the mutation comprises H-substitution at position 322 with any amino acid, such that amino acid substitution increases the acidity of the mutated Ipd expressed polypeptide. 56. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 55, caracterizada pelo fato de que a mutação compreende asubstituição de H a Y na posição 322 na SEQ ID N°: 6.56. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 55, characterized in that the mutation comprises the substitution of H to Y at position 322 in SEQ ID NO: 6. 57. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 52, caracterizada pelo fato de que a mutação compreende asubstituição de E na posição 354 com qualquer aminoácido, tal que asubstituição de aminoácido reduz a acidez do polipeptídeo expressado pelogene Ipd mutado.57. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 52, characterized in that the mutation comprises the substitution of E at position 354 with any amino acid, such that the amino acid substitution reduces the acidity of the mutated Ipd expressed polypeptide. 58. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 57, caracterizada pelo fato de que a mutação compreende asubstituição de E a K na posição 354 na SEQ ID N°: 6.58. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 57, characterized in that the mutation comprises the substitution of E to K at position 354 in SEQ ID NO: 6. 59. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 56, caracterizada pelo fato de que a bactéria é a cepa de E. coliSE2377.59. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 56, characterized in that the bacterium is the strain of E. coliSE2377. 60. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 59, caracterizada pelo fato de que a bactéria compreende a SEQLD N°: 1 ou um fragmento da mesma.60. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 59, characterized in that the bacterium comprises SEQLD No. 1 or a fragment thereof. 61. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 58, caracterizada pelo fato de que a bactéria é a cepa de E. coliSE2378.61. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 58, characterized in that the bacterium is the strain of E. coliSE2378. 62. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 61, caracterizada pelo fato de que a bactéria compreende a SEQID N°: 3 ou um fragmento da mesma.62. The isolated non-recombinant bacterium according to claim 61, characterized in that the bacterium comprises SEQID No. 3 or a fragment thereof. 63. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 58, caracterizada pelo fato de que a bactéria é a cepa de E. coliSE2382.63. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 58, characterized in that the bacterium is the strain of E. coliSE2382. 64. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 63, caracterizada pelo fato de que a bactéria compreende SEQID N°: 3 ou um fragmento da mesma.64. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 63, characterized in that the bacterium comprises SEQID No. 3 or a fragment thereof. 65. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 56, caracterizada pelo fato de que a bactéria é a cepa de E. coliSE2383.65. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 56, characterized in that the bacterium is the strain of E. coliSE2383. 66. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 65, caracterizada pelo fato de que a bactéria compreende SEQID N°: 1 ou um fragmento da mesma.66. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 65, characterized in that the bacterium comprises SEQID No. 1 or a fragment thereof. 67. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 56, caracterizada pelo fato de que a bactéria é a cepa de E. coliSE2384.67. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 56, characterized in that the bacterium is the strain of E. coliSE2384. 68. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 67, caracterizada pelo fato de que a bactéria compreende a SEQID N°: 1 ou um fragmento da mesma.68. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 67, characterized in that the bacterium comprises SEQID No. 1 or a fragment thereof. 69. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 58, caracterizada pelo fato de que a bactéria é a cepa de E. coliSE2385.69. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 58, characterized in that the bacterium is the strain of E. coliSE2385. 70. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 69, caracterizada pelo fato de que a bactéria compreende a SEQID N°: 3 ou um fragmento da mesma.70. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 69, characterized in that the bacterium comprises SEQID No. 3 or a fragment thereof. 71. Bactéria não recombinante isolada de acordo com qualqueruma das reivindicações de 56 a 70, caracterizada pelo fato de que a bactéria éadequada para produzir etanol a partir do açúcar.Isolated non-recombinant bacterium according to any one of claims 56 to 70, characterized in that the bacterium is suitable for producing ethanol from sugar. 72. Bactéria não recombinante isolada, caracterizada pelo fatode que compreende um gene de Ipd tendo uma ou mais mutações, em que amutação torna a bactéria não recombinante capaz de produzir etanol como oproduto de fermentação primário sob condições anaeróbicas, em que abactéria é preparada por um processo que compreende as etapas de:a) desenvolver uma cepa mutante candidata de uma bactériasob condições de desenvolvimento anaeróbico em meio rico em açúcar eb) selecionar mutantes que produzem etanol como o produtoprincipal da fermentação.72. Isolated non-recombinant bacterium, characterized in that the fat comprising an Ipd gene having one or more mutations, wherein mutation renders the non-recombinant bacterium capable of producing ethanol as the primary fermentation product under anaerobic conditions, wherein the abacteria is prepared by a a process comprising the steps of: a) developing a candidate mutant strain of a bacterium under anaerobic development conditions in a sugar rich medium and b) selecting ethanol-producing mutants as the primary fermentation product. 73. Método de acordo com a reivindicação 72, caracterizadopelo fato de que o etanol produzido compreende mais do que 50% deprodutos de fermentação não gasosos totais sob condições anaeróbicas.A method according to claim 72, characterized in that the ethanol produced comprises more than 50% of total non-gaseous fermentation products under anaerobic conditions. 74. Método para produzir uma bactéria não recombinantecomo definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizadopelo fato de que compreende as etapas de:a) desenvolver uma cepa mutante candidata de uma bactériasob condições de desenvolvimento anaeróbico em meio rico em açúcar eb) selecionar mutantes que produzem etanol como o produtoprincipal da fermentação.A method for producing a non-recombinant bacterium as defined in any one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises the steps of: a) developing a candidate mutant strain of a bacterium under conditions of anaerobic development in sugar rich medium and b) select ethanol-producing mutants as the main fermentation product. 75. Método de acordo com a reivindicação 72, caracterizadopelo fato de que o etanol produzido compreende mais do que 50% deprodutos de fermentação não gasosos totais sob condições anaeróbicas.75. The method of claim 72, characterized in that the ethanol produced comprises more than 50% of total non-gaseous fermentation products under anaerobic conditions. 76. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 72 ou método de acordo com a reivindicação 74,caracterizada(o) pelo fato de que os mutantes resultam da mutaçãoespontânea.Isolated non-recombinant bacterium according to claim 72 or method according to claim 74, characterized in that the mutants result from spontaneous mutation. 77. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 72 ou método de acordo com a reivindicação 74,caracterizada(o) pelo fato de que a bactéria é exposta a um agente demutagênese.Isolated non-recombinant bacterium according to claim 72 or method according to claim 74, characterized in that the bacterium is exposed to a demutagenesis agent. 78. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 72 ou método de acordo com a reivindicação 74,caracterizada(o) pelo fato de que o agente de mutagênese é selecionado dogrupo que consiste de metano sulfonato de etila, 2-aminopurina, ICR-191,metano sulfonato de metila, N-metil-N'-nitro-N-nitrosoguanidina.Isolated non-recombinant bacterium according to claim 72 or method according to claim 74, characterized in that the mutagenizing agent is selected from the group consisting of ethyl methane sulfonate, 2-aminopurine, ICR-191. methyl methane sulfonate, N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine. 79. Bactéria não recombinante isolada ou método de acordocom a reivindicação 78, caracterizada(o) pelo fato de que o agente demutagênese é metano sulfonato de etila.Isolated non-recombinant bacterium or method according to claim 78, characterized in that the demutagenesis agent is ethyl methane sulfonate. 80. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 72 ou método de acordo com a reivindicação 74,caracterizada(o) pelo fato de que o açúcar no meio rico em açúcar éselecionado do grupo que consiste de glicose, xilose, arabinose, manose,galactose, sacarose e lactose.Isolated non-recombinant bacterium according to claim 72 or method according to claim 74, characterized in that the sugar in the sugar rich medium is selected from the group consisting of glucose, xylose, arabinose, mannose, galactose. , sucrose and lactose. 81. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 72 ou método de acordo com a reivindicação 74,caracterizada(o) pelo fato de que ainda compreende o método de inativar asvias de fermentação alternativas em uma bactéria.81. The isolated non-recombinant bacterium according to claim 72 or the method according to claim 74, characterized in that it further comprises the method of inactivating alternative fermentation pathways in a bacterium. 82. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 72 ou método de acordo com a reivindicação 74,caracterizada(o) pelo fato de que as vias de fermentação alternativas sãoinativadas pela introdução de mutações de anulação em um bactéria.An isolated non-recombinant bacterium according to claim 72 or a method according to claim 74, characterized in that alternative fermentation pathways are inactivated by the introduction of nullification mutations into a bacterium. 83. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 72, caracterizada pelo fato de que a bactéria, na ausência damutação, é não etanologênica.83. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 72, characterized in that the bacterium, in the absence of mutation, is nonethanogenic. 84. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 83, caracterizada pelo fato de que o etanol é o produto defermentação secundário e compreende menos do que 40% de produtos defermentação não gasosos totais.84. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 83, characterized in that ethanol is the secondary defermentation product and comprises less than 40% of total non-gaseous defermentation products. 85. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 72, caracterizada pelo fato de que a bactéria produz etanol comoo produto de fermentação primário sob condições anaeróbicas.85. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 72, characterized in that the bacterium produces ethanol as the primary fermentation product under anaerobic conditions. 86. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 85, caracterizada pelo fato de que o etanol produzidocompreende mais do que 50% de produtos de fermentação não gasosos totaissob condições anaeróbicas.86. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 85, characterized in that the ethanol produced comprises more than 50% of total non-gaseous fermentation products under anaerobic conditions. 87. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 72, caracterizada pelo fato de que a mutação fornece uma via defermentação de homoetanol.87. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 72, characterized in that the mutation provides a homoethanol defermentation pathway. 88. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 87, caracterizada pelo fato de que uma ou mais vias alternativaspara a fermentação em uma bactéria são inativadas.88. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 87, characterized in that one or more alternative pathways for fermentation in a bacterium are inactivated. 89. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 88, caracterizada pelo fato de que as vias alternativas para afermentação são inativadas por mutação.89. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 88, characterized in that the alternative pathways for affermentation are inactivated by mutation. 90. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 88, caracterizada pelo fato de que as vias alternativas para afermentação incluem a produção de lactato por lactato desidrogenase (Jdh),acetato, etanol, formiato, H2 e CO2 começando com piruvato formiato-liase(pfl) e succinato.90. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 88, characterized by the fact that alternative routes for affermentation include lactate dehydrogenase (Jdh) lactate production, acetate, ethanol, formate, H2 and CO2 starting with pyruvate formate lyase ( mp) and succinate. 91. Método para produzir etanol de uma fonte deoligossacarídeo, caracterizado pelo fato de que compreende, contatar ooligossacarídeo com a bactéria não recombinante isolada como definida emqualquer uma das reivindicações de 1 a 8 ou a célula hospedeira bacterianacomo definida na reivindicação 36, desse modo produzindo etanol de umafonte de oligossacarídeo.A method for producing ethanol from a deoligosaccharide source, comprising contacting the oligosaccharide with the isolated non-recombinant bacterium as defined in any one of claims 1 to 8 or the bacterial host cell as defined in claim 36, thereby producing ethanol. of an oligosaccharide source. 92. Método de acordo com a reivindicação 91, caracterizadopelo fato de que o oligossacarídeo é selecionado do grupo que consiste delignocelulose, hemicelulose, celulose, pectina e qualquer combinação dosmesmos.A method according to claim 91, characterized in that the oligosaccharide is selected from the group consisting of delignocellulose, hemicellulose, cellulose, pectin and any combination thereof. 93. Kit, caracterizado pelo fato de que compreende a bactérianão recombinante isolada como definida em qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 8 e instruções para a produção de etanol.93. Kit comprising the recombinant non-isolated bacterium as defined in any one of claims 1 to 8 and instructions for the production of ethanol. 94. Kit de acordo com a reivindicação 93, caracterizado pelofato de que ainda compreende uma fonte de açúcar.A kit according to claim 93, characterized in that it further comprises a sugar source. 95. Cepa de E. coli AH218, caracterizada pelo fato de que érepresentada por um depósito com a Agricultural Research Culture Collectionindicada como o número de depósito NRRL B-30967.95. E. coli strain AH218, characterized in that it is represented by a deposit with the Agricultural Research Culture Collection indicated as deposit number NRRL B-30967. 96. Cepa de E. coli cepa AH241, caracterizada pelo fato deque é representada por um depósito com a Agricultural Research CultureCollection indicada com o número de depósito NRRL B-30968.96. E. coli strain AH241 strain, characterized in that it is represented by a deposit with the Agricultural Research Culture Collection indicated with deposit number NRRL B-30968. 97. Cepa de E. coli AH242, caracterizada pelo fato de que érepresentada por um depósito com a Agricultural Research Culture Collectionindicada com o número de depósito NRRL B-30969.97. E. coli strain AH242, characterized in that it is represented by a deposit with the Agricultural Research Culture Collection indicated under deposit number NRRL B-30969. 98. Cepa de E. coli SE2377, caracterizada pelo fato de que érepresentada por um depósito com a Agricultural Research Culture Collectionindicada com o número de depósito NRRL B-30970.98. E. coli strain SE2377, characterized in that it is represented by a deposit with the Agricultural Research Culture Collection indicated under deposit number NRRL B-30970. 99. Cepa de E. coli SE2378, caracterizada pelo fato de que érepresentada por um depósito com a Agricultural Research Culture Collectionindicada com o número de depósito NRRL B-30971.99. E. coli strain SE2378, characterized in that it is represented by a deposit with the Agricultural Research Culture Collection indicated under deposit number NRRL B-30971. 100. Cepa de E. coli SE2382, caracterizada pelo fato de que érepresentada por um depósito com a Agricultural Research Culture Collectionindicada com o número de depósito NRRL B-30972.100. E. coli strain SE2382, characterized in that it is represented by a filing with the Agricultural Research Culture Collection indicated under filing number NRRL B-30972. 101. Cepa de E. coli SE2383, caracterizada pelo fato de que érepresentada por um depósito com a Agricultural Research Culture Collectionindicada com o número de depósito NRRL B-30973.E. coli strain SE2383, characterized in that it is represented by a filing with the Agricultural Research Culture Collection indicated under filing number NRRL B-30973. 102. Cepa de E. coli SE2384, caracterizada pelo fato de que érepresentada por um depósito com a Agricultural Research Culture Collectionindicada com o número de depósito NRRL B-30974.102. E. coli strain SE2384, characterized in that it is represented by a filing with the Agricultural Research Culture Collection indicated under filing number NRRL B-30974. 103. Cepa de E. coli SE2385, caracterizada pelo fato de que érepresentada por um depósito com a Agricultural Research Culture Collectionindicada com o número de depósito NRRL B-30975.103. E. coli strain SE2385, characterized in that it is represented by a deposit with the Agricultural Research Culture Collection indicated under deposit number NRRL B-30975. 104. Bactéria não recombinante isolada de acordo com areivindicação 4, 7 ou 72, caracterizada pelo fato de que a mutação no gene Ipdcausa insensibilidade a NADH.104. Isolated non-recombinant bacterium according to claim 4, 7 or 72, characterized in that the Ipd gene mutation causes insensitivity to NADH. 105. Método de acordo com a reivindicação 72, 74 ou 91 oukit de acordo com a reivindicação 93, caracterizados pelo fato de que omutante resulta da mutação no gene Ipd.105. The method according to claim 72, 74 or 91 oukit according to claim 93, characterized in that the mutant results from mutation in the Ipd gene. 106. Método ou o kit de acordo com a reivindicação 105,caracterizados pelo fato de que a mutação no gene Ipd causa insensibilidade aNADH.106. The method or kit according to claim 105, characterized in that the mutation in the Ipd gene causes aNADH insensitivity.
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