JP2010505388A - 脂肪酸およびその誘導体の生産 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2006年5月19出願の米国仮出願第60/802,016号、2006年5月19出願の米国仮出願第60/801,995号、2007年3月28日出願の米国仮出願 60/908,547および2007年2月13日出願のPCT出願番号 PCT/US2007/003736からの優先権を主張し、これらはすべて引用により本明細書に含まれる。
脂肪酸生合成経路からの生成物(脂肪酸誘導体)を生産する遺伝子操作された微生物、およびその使用方法が提供される。
技術開発に伴って、燃料源への依存が高まっており、かかる燃料源はますます制限され取得が困難となってきている。今までにない速度で起こっている化石燃料の燃焼により、世界の燃料需要はすぐに現在の燃料の供給を上回ってしまうであろう。
脂肪酸生合成経路に由来する生成物(脂肪酸誘導体)を合成することができ、所望によりかかる生成物を発酵ブロスに放出することが出来る組換え微生物が本明細書に開示される。かかる脂肪酸誘導体はとりわけ、バイオ燃料および特殊化学製品として有用である。これらバイオ燃料および特殊化学製品は、さらなる製品、例えば、栄養サプリメント、ポリマー、パラフィン代用品およびパーソナルケア製品の製造に利用できる。
図1はFAS 生合成経路を示す。
以下の用語および方法の説明は、本開示を詳細に説明するため、および本開示を実施する当業者へのガイドのために提供する。本明細書において用いる場合、「含む」とは、「包含する」という意味であり、単数形「ある」または「1つの」または「その」は、特に断りのない限り複数形を包含する。例えば、「細胞を含む」という記載は、1または複数のかかる細胞を包含し、「チオエステラーゼを含む」という記載は、1以上のチオエステラーゼ ペプチドおよび当業者に知られたその均等物に対する言及を包含する、といった具合である。用語「または」とは、特に断りのない限り、記載された選択肢である複数の要素の1つの要素または2以上の要素の組合せを意味する。例えば、「チオエステラーゼ活性または脂肪アルコール-形成アシル-CoAレダクターゼ活性」という表現は、チオエステラーゼ 活性、脂肪アルコール 形成アシル-CoAレダクターゼ 活性、または脂肪アルコール 形成アシル-CoAレダクターゼ 活性とチオエステラーゼ 活性との両方の組合せを指す。
I.脂肪酸誘導体の生産
外来性 DNA 配列が形質転換される宿主生物は改変された宿主生物でもよく、例えば、アシル-ACPまたはアシル-CoAの生産を上昇させるよう、脂肪酸誘導体および中間体の異化を低下させるよう、または生合成経路の特定の点でのフィードバック阻害を低下させるよう改変された生物であってもよい。本明細書に記載する遺伝子を改変することに加えて、さらなる細胞資源を、脂肪酸、例えば、乳酸、コハク酸を過剰生産するよう転用してもよく、および/または、酢酸経路を減弱させてもよく、アセチル-CoA カルボキシラーゼ (ACC)を過剰発現させてもよい。本明細書に記載する生産宿主に対する改変は、ゲノムの改変、染色体外発現系、またはその組合せを介するものであってよい。経路の概観を、図1および2に提供する。
脂肪酸 シンターゼ (FAS)はアシル鎖の開始および伸長を触媒するペプチドの一群である(Marrakchi et al.、Biochemical Society、30:1050-1055、2002)。アシル キャリアタンパク質 (ACP)はFAS 経路における酵素とともに、生産される脂肪酸の長さ、飽和および分枝の程度を制御する。FASに含まれうる酵素としては、 AccABCD、FabD、FabH、FabG、FabA、FabZ、FabI、FabK、FabL、FabM、FabB、および FabFが挙げられる。所望の生成物に応じて、これらの遺伝子の1以上が減弱または過剰発現されうる。
脂肪酸誘導体の均質な集団の生産のために生産宿主を操作するために、1以上の 内因性遺伝子を減弱または機能的に欠失させることができ、1以上の チオエステラーゼを発現させることが出来る。例えば、C10 脂肪酸誘導体は、 C18:1-ACPを使用するチオエステラーゼ C18 (例えば 受入番号AAC73596およびP0ADA1 )の減弱、およびC10-ACPを使用するチオエステラーゼ C10 (例えば 受入番号 Q39513)の発現により生産できる。このようにして、炭素鎖長10を有する脂肪酸誘導体の比較的均質な 集団が結果として得られる。別の例において、C14 脂肪酸誘導体は非-C14 脂肪酸を生産する内因性 チオエステラーゼを減弱させ、 チオエステラーゼ 受入番号 Q39473 (C14-ACPを使用する)を発現させることにより生産することができる。さらに別の例において、C12 脂肪酸誘導体は C12-ACPを使用するチオエステラーゼ (例えば 受入番号 Q41635)を発現させ、非-C12 脂肪酸を生産するチオエステラーゼを減弱することによって生産することができる。アセチル CoA、マロニル CoA、および脂肪酸過剰生産は当該技術分野において知られている方法、例えば細胞溶解の後に放射性前駆体、HPLC、およびGC-MSを用いることによって確認することが出来る。
生産宿主は、様々な長さの脂肪酸を生産することが知られているペプチドを用いて操作することができる。脂肪酸を作る1つの方法は、1以上の アシル-CoA シンターゼ ペプチド (EC 2.3.1.86)の発現を上昇させること、または1以上の アシル-CoA シンターゼ ペプチド(EC 2.3.1.86)のより活性な形態を発現させることを含む。
生産宿主はアシル-CoAから脂肪アルコールを生産することが知られているポリペプチドを用いて操作することができる。脂肪アルコールを作る1つの方法は、脂肪アルコール 形成アシル-CoAレダクターゼ (FAR、EC 1.1.1.*)、またはアシル-CoAレダクターゼ (EC 1.2.1.50) およびアルコール デヒドロゲナーゼ (EC 1.1.1.1)の発現を上昇させることまたはそれらのより活性な形態を発現させることを含む。以下、脂肪アルコール 形成アシル-CoAレダクターゼ (FAR、EC 1.1.1.*)、アシル-CoAレダクターゼ(EC 1.2.1.50) およびアルコール デヒドロゲナーゼ (EC 1.1.1.1)を脂肪アルコール形成ペプチドと総称する。いくつかの例において3つのすべての脂肪アルコール 形成遺伝子を生産宿主において過剰発現させるとよく、さらに別の例において 1以上の脂肪アルコール 形成遺伝子を過剰発現させるとよい。
生産宿主は様々な 長さの脂肪エステルを生産することが知られているポリペプチドを用いて操作することができる。脂肪エステルを作る1つの方法は、1以上の アルコール O-アセチルトランスフェラーゼ ペプチド (EC 2.3.1.84)の発現を上昇させることまたはそのより活性な形態を発現させることを含む。これらのペプチドはアセチル-CoA とアルコールとからCoAおよび酢酸エステルを形成する反応を触媒する。いくつかの例において 、アルコール O-アセチルトランスフェラーゼ ペプチドは、選択されたチオエステラーゼ ペプチド、FAS ペプチドおよび脂肪アルコール形成ペプチドとともに発現させることが出来、それによって炭素鎖長、飽和および分枝の程度が制御できる。場合によっては、bkd オペロンを、分枝脂肪酸 前駆体の生産を可能にするために共発現させることができる。
生産宿主は、アシル-CoAとアルコールから脂肪酸エステルを生産することが知られているペプチドを用いて操作することができる。いくつかの例において、アルコールは発酵培地中に提供され、別の例において、生産宿主が本明細書に記載のようにアルコールを提供しうる。当業者であれば、構造的に、脂肪酸エステルは A および B側を有していることを認識しているであろう。 本明細書に記載のように、エステルのA側はアルコールにより寄与される炭素鎖を記載するために用いられ、エステルのB側はアシル-CoAにより寄与される炭素鎖を記載するために用いられる。いずれの鎖も飽和または不飽和であってよく、分枝していてもしていなくてもよい。生産宿主は脂肪アルコールまたは短鎖 アルコールを生産するよう操作することができる。生産宿主はまた、特定のアシル-CoA 分子を生産するよう操作することもできる。本明細書において用いる場合、脂肪酸エステルは、脂肪アシル-チオエステルおよびアルコールに由来するエステルであり、エステルのA側およびB側は独立に長さにおいて異なっていてもよい。一般に、エステルのA側は 少なくとも 1、2、3、4、5、6、7、または8 炭素の長さであり、エステルのB側は、8、10、12、14、16、18、20、22、24、または26 炭素の長さである。A側およびB側は、直鎖または分枝鎖、飽和または不飽和であってよい。
多様な微生物が、炭化水素、例えば、 アルカン、オレフィンおよび イソプレノイドを生産することが知られている。これらの炭化水素の多くは脂肪酸生合成に由来する。これらの炭化水素の生産は、ネイティブな宿主における脂肪酸 生合成に関与する遺伝子を制御することによって制御することが出来る。例えば、藻類 ボツリオコッカス・ブラウニにおける炭化水素 生合成は、脂肪アルデヒドの脱カルボニルを介して起こる。脂肪アルデヒドは脂肪アシル - チオエステルの脂肪-アシルCoAレダクターゼによる還元によって生産される。したがって、最終的なアルカンの構造は、アルカン 生合成に導かれる脂肪酸鎖 長を制御する特定の遺伝子、例えば、 チオエステラーゼを発現するようボツリオコッカス・ブラウニを操作することによって制御することが出来る。ボツリオコッカス・ブラウニにおける分枝鎖 脂肪酸 生合成をもたらす酵素の発現は、分枝鎖 アルカンの生産をもたらす。脂肪酸の不飽和化を生じさせる遺伝子の導入はオレフィンの生産をもたらす。これら遺伝子のさらなる組合せは、生産される炭化水素の最終的構造に対するさらなる制御を提供しうる。より高いレベルのネイティブなまたは操作された炭化水素を生産するために、脂肪酸およびその前駆体の生合成 またはその他の生成物への分解に関与する遺伝子を発現、過剰発現、または減弱させることができる。これらアプローチのそれぞれは脂肪アルコールの還元を介してアルカンを生産するVibrio furnissi M1 およびその機能的ホモログにおけるアルカンの生産に適用できる (脂肪アルコール生合成および生産の操作について上記参照)。これらアプローチのそれぞれは、Micrococcus leuteus、ステノトロフォモナス・マルトフィリア、Jeogalicoccus sp. (ATCC8456)の多くの株および関連微生物により生産されるオレフィンの生産にも適用できる。これら微生物は脂肪酸 前駆体のヘッドトゥーヘッドの 縮合に由来する長鎖内部オレフィンを生産する。本明細書に記載する方法を用いて脂肪酸 前駆体の構造およびレベルを制御することにより、様々な鎖長、分枝、および飽和レベルのオレフィンの形成が導かれる。
脂肪酸誘導体の生産のための生合成経路に関与する異種 DNA 配列は、当該技術分野で周知の技術、例えば エレクトロポレーション、リン酸カルシウム沈降法、DEAE-デキストラン媒介トランスフェクション、リポソーム-媒介トランスフェクション、コンジュゲーション、形質導入等を用いて宿主細胞に安定にまたは一過性に導入されうる。安定な形質転換のために、DNA 配列はさらに、選択可能マーカー、例えば、抗生物質耐性、例えばネオマイシン、テトラサイクリン、クロラムフェニコール、カナマイシンに対する耐性、栄養要求欠損を補完する遺伝子等を含みうる。
本明細書に提供する教示を用いて一定範囲の生成物を生産することができる。かかる生成物としては、炭化水素、脂肪アルコール、脂肪酸エステルおよびろうが挙げられる。かかる生成物のいくつかはバイオ燃料および特殊化学製品として有用である。かかる生成物は微生物において設計および生産されうる。生成物は分枝点、飽和レベル、および炭素鎖長を含むよう生産され得、これらの生成物は多くの用途における使用のために望ましい出発物質となる (図10は様々な脂肪酸誘導体を作るために単独でまたは組み合わせて用いられうる様々な 酵素の説明を提供する)。
生産宿主は、生産宿主をfabBを過剰発現するよう操作することにより、または低温で生産宿主を培養することにより(例えば 37℃未満)、不飽和脂肪酸を生産するよう操作されうる。FabBはシス-δ3デセノイル-ACPを優先し、大腸菌における不飽和脂肪酸生産がもたらされる。FabBの過剰発現により、かなりのパーセンテージの不飽和脂肪酸の生産が導かれる(de Mendoza et al.、J. Biol. Chem.、258:2098-101、1983)。これら不飽和脂肪酸は、脂肪酸誘導体、例えば、 脂肪アルコール、エステル、ろう、オレフィン、アルカン等を生産するよう操作された生産宿主において中間体として利用することが出来る。当業者であれば、fabAの減弱、またはFabBの過剰発現および特定のチオエステラーゼの発現により (以下に記載)、所望の 炭素鎖長を有する不飽和脂肪酸誘導体が生産されうることを理解している。あるいは、脂肪酸 生合成のリプレッサー、FabR (Genbank 受入番号 NP_418398 )を欠失させてもよく、それによっても大腸菌における不飽和脂肪酸 生産が上昇する (Zhang et al.、J. Biol. Chem. 277:pp. 15558、2002.)。不飽和脂肪酸のさらなる上昇はFabM (トランス-2,シス-3-デセノイル-ACP イソメラーゼ、Genbank 受入番号 DAA05501) の過剰発現およびStreptococcus pneumoniae からのFabK (トランス-2-エノイル-ACP レダクターゼ II、Genbank 受入番号 NP_357969)の発現制御 (Marrakchi et al.、J. Biol. Chem. 277: 44809、2002)、および大腸菌 Fab I ((トランス-2-エノイル-ACP レダクターゼ、Genbank 受入番号 NP_415804)の欠失により達成できる。さらに、不飽和脂肪酸エステルのパーセンテージを高めるためには、微生物は、fabB (β-ケトアシル-ACP シンターゼ I、受入番号: BAA16180、EC:2.3.1.41をコードする)、Sfa (fabAのサプレッサー、受入番号: AAC44390をコードする)および gnsA およびgnsB (ともに secG ヌル突然変異体 サプレッサー、a.k.a. 冷ショック タンパク質、受入番号: ABD18647.1、AAC74076.1をコードする)を過剰発現するとよい。
分枝点、環状部分、およびそれらの組合せを含む脂肪酸誘導体を本明細書に提供する教示を用いて生産することができる。
シクロヘキシルカルボニル-CoA合成のための遺伝子
当業者であれば、エステルはA側とB側とを含むことを理解している。本明細書に記載のように、B側には宿主生物におけるデノボ合成から生産される脂肪酸が寄与する。いくつかの例において、宿主がさらに操作されてアルコール、例えば脂肪アルコールを作る場合、A側もまた宿主生物により生産される。さらに別の例において、A側は培地において提供されうる。本明細書に記載のように、所望のチオエステラーゼ 遺伝子を選択することにより、B側、および脂肪アルコールが作られる場合、A側は、特定の炭素鎖特徴を有するよう設計されうる。これらの特徴には、不飽和点、分枝、および所望の炭素鎖長が含まれる。長鎖脂肪酸エステルを作る例示的な方法であって、AおよびB側が生産宿主によって生産される方法を以下の実施例6に提供する。同様に、実施例5は、中鎖 脂肪酸エステルを作る方法を提供する。AおよびB側の両方が生産宿主によって寄与される場合、それらは類似の炭素鎖特徴を有する脂肪酸生合成経路中間体を用いて生産される。例えば、生産される脂肪酸エステルの少なくとも 50%、60%、70%、または80%は、 6、4、または 2 炭素、長さにおいて変動するA側および B側を有する。A側およびB側はまた、類似の分枝および飽和レベルを示す。
脂肪酸誘導体の生産および単離は特定の発酵技術の使用によって促進されうる。生産を最大化させ、コストを削減する1つの方法は、炭化水素生成物に変換される炭素源のパーセンテージを上昇させることである。通常の細胞の生活環において、炭素は、細胞機能、例えば、 脂質、糖類、タンパク質、有機酸および核酸の生産に用いられる。生育に関連する活性に必要な炭素の量を減らすと、炭素源の出力への変換効率を高めることが出来る。これは、所望の密度、例えば、対数増殖期のピークに達する密度までまず微生物を培養することにより達成できる。かかる点において、複製チェックポイント遺伝子が細胞の増殖の停止に利用されうる。具体的には、クオラムセンシングメカニズム(Camilli and Bassler Science 311:1113、2006; Venturi FEMS Microbio Rev 30:274-291、2006;および Reading and Sperandio FEMS Microbiol Lett 254:1-11、2006に概説)を利用して、遺伝子、例えば、 p53、p21、またはその他の チェックポイント 遺伝子を活性化することが出来る。細胞複製を停止するよう活性化され得、大腸菌において生育できる遺伝子としては umuDC 遺伝子が挙げられ、その過剰発現は静止期から対数増殖期への進行を停止する (Murli et al.、J. of Bact. 182:1127、2000)。 UmuCは非コード損傷に対する損傷乗り越え合成を行うことが出来るDNA ポリメラーゼであり、これは多くのUVおよび化学物質 突然変異誘発の機構の基礎である。umuDC 遺伝子産物は損傷乗り越え合成のプロセスに用いられ、DNA損傷チェックポイントとしても働く。UmuDC 遺伝子産物には UmuC、UmuD、umuD’、UmuD’2C、UmuD’2 およびUmuD2が含まれる。同時に、生成物生産遺伝子は活性化され、したがって複製および維持経路が用いられる必要性が最小となり、一方脂肪酸誘導体が作られる。
発酵において生産された脂肪酸誘導体は発酵培地から分離されうる。脂肪酸誘導体を水性培地から分離するために知られているあらゆる技術を利用できる。本明細書において提供する1つの例示的な分離プロセスは二相(二相性) 分離プロセスである。このプロセスは、遺伝子操作された生産宿主を脂肪酸誘導体を生産するのに十分な条件下で培養すること、誘導体を有機相に回収することおよび有機相を水性発酵ブロスから分離することを含む。この方法はバッチおよび連続発酵設定の両方において実施できる。
本明細書に記載する脂肪酸誘導体は燃料として利用できる。当業者であれば、燃料の意図される目的に応じて、異なる脂肪酸誘導体を生産および利用できることを理解している。例えば、寒冷気候において使用されることが意図される自動車 燃料のためには、分枝脂肪酸誘導体が望ましく、本明細書に提供する教示を用いて、分枝 炭化水素、脂肪酸エステルおよびアルコールを製造できる。本明細書に記載する方法を用いて、所望の燃料品質を有する比較的均質な 脂肪酸誘導体を含む燃料を生産することができる。かかる燃料は、炭素フィンガープリント法、石油由来燃料またはトリグリセリド由来バイオディーゼルと比較した場合に不純物が無いことにより特徴づけられ得、さらに、脂肪酸誘導体に基づく燃料をその他の燃料または燃料添加剤と組み合わせて所望の性質を有する燃料を生産することができる。
生物学的に生産された脂肪酸誘導体は、燃料、例えば、 アルコール、ディーゼルおよびガソリンのための新しい原材料である。脂肪酸誘導体を用いて作られたいくつかのバイオ燃料は再生可能な源から生産されているわけではなく、したがって、新規な組成物である。かかる新規な燃料は二重炭素-同位体 フィンガープリント法に基づいて石油化学の炭素由来の燃料とは区別されうる。さらに、特定の生物由来の炭素源(例えば、グルコース 対 グリセロール) は二重炭素-同位体 フィンガープリント法により判定できる (米国特許第7,169,588号参照、これは引用により本明細書に含める) 。
Xは、CH3、-CH2OR1; -C(O)OR2; または-C(O)NR3R4;
Rは各 nについて独立に非存在、Hまたは低級脂肪族;
nは 8〜34の整数、例えば、10〜24;および、
R1、R2、R3およびR4は独立にHおよび低級アルキルから選択される]。
典型的には、Rが低級 脂肪族である場合、R は分枝、非分枝または環状 低級 アルキルまたは低級 アルケニル 部分である。例示的な R基としては、限定されないが、メチル、イソプロピル、イソブチル、sec-ブチル、シクロペンテニル 等が挙げられる。脂肪酸誘導体は さらにδ13Cが約 -10.9 から 約 -15.4であるとして特徴づけられ;脂肪酸誘導体が組成物における生物由来材料の少なくとも 約 85% を占める。 いくつかの例においてバイオ燃料組成物における脂肪酸誘導体は現代炭素比(fM 14C)少なくとも 約 1.003、1.010、または 1.5を有することを特徴とする。
様々な 脂肪酸エステルについてのセタン価(centane number) (CN)、粘度、融点、および燃焼熱が例えば、Knothe、Fuel Processing Technology 86:1059-1070、2005において特徴づけられており、これは引用により本明細書に含める。本明細書に提供する教示を用いて、生産宿主を Knothe、Fuel Processing Technology 86:1059-1070、2005に記載の脂肪酸エステルのいずれかを生産するよう操作することができる。
本明細書に記載する脂肪酸誘導体はバイオ燃料の製造に有用である。かかる脂肪酸誘導体は脂肪酸から直接作られ、トリグリセリドの化学的加工から作られるものではない。したがって、開示された脂肪酸誘導体を含む燃料は、トリグリセリド由来のバイオ燃料、例えば、植物油および脂肪に由来する燃料に通常付随するものよりも少ない不純物を含有する。
燃料添加剤は燃料またはエンジンの性能を増強するために用いられる。例えば、燃料添加剤は、凍結/ゲル化点、曇り点、潤滑性、粘度、酸化安定性、発火性、オクタン レベルおよび引火点を変化させるために利用されうる。米国においては、すべての燃料添加剤は環境保護庁に登録しなければならず、燃料添加剤を販売する会社および燃料添加剤の名称は公共に庁のウェブサイトから入手でき、庁に接触することによっても入手できる。当業者であれば本明細書に記載する脂肪酸誘導体は所望の性質を付与するために1以上のかかる添加剤と混合されうることを理解している。
例示的な生産宿主は LS9001である。LS9001 はfadE 遺伝子 (アシル-CoA デヒドロゲナーゼ)を機能的に欠失させるようOverexpress.com (Saint Beausine、France)からのC41(DE3)を改変することによって作られた。
以下のプラスミドを脂肪酸誘導体の合成に用いられる様々な タンパク質の発現のために構築した。コンストラクトは標準的 分子生物学 方法を用いて作成し、すべてのクローニングされた遺伝子はIPTG-誘導可能 プロモーター(T7、tacまたは lac プロモーター)の制御下に置いた。
脂肪アルコールを生産宿主において外来性のチオエステラーゼ 遺伝子およびアシル-CoAレダクターゼ 遺伝子 (FAR)を発現させることにより生産した。より具体的には、プラスミドpCDFDuet-1-fadD-acr1 (アシル-CoAレダクターゼ) およびpETDuet-1-’tesA (チオエステラーゼ)を大腸菌 株 LS9001 (実施例 1に記載)に形質転換し、対応する形質転換体を100 mg/L のスペクチノマイシンおよび 50 mg/Lのカルベニシリンを追加したLBプレートにおいて選択した。LS9001/pCDFDuet-1-fadD-acr1 の4つの形質転換体を独立に 50 mg/Lのカルベニシリンおよび100 mg/L のスペクチノマイシンを追加した3 mLの M9 培地に接種した。形質転換体を含むサンプルを25℃でシェーカー (250 rpm) でOD600が0.5となるまで培養した。1.5 mLの各サンプルを30 mLの上記の培地を含む250 mL フラスコに移した。 その結果得られた培養物を25℃でシェーカーで OD600が0.5 -1.0となるまで培養した。 IPTGを次いで終濃度1 mMとなるように添加し、培養を40 時間続けた。
Acr1 (アシル-CoAレダクターゼ)を、唯一の炭素およびエネルギー 源としてグルコース上で培養した大腸菌で発現させた。大腸菌は少量の 脂肪アルコール、例えば、ドデカノール (C12:0-OH)、テトラデカノール (C14:0-OH)およびヘキサデカノール (C16:0-OH)を生産した。別のサンプルにおいて、大腸菌においてFadD (アシル-CoA シンゼターゼ) を acr1と共に発現させたところ、脂肪アルコール 生産の5倍の上昇が観察された。
様々な植物における酢酸アシル生産を担うアルコール アセチルトランスフェラーゼ (AAT、EC 2.3.1.84)は、中程度の長さのろう、例えば、 オクチルオクタノエート、デシル オクタノエート、デシル デカノエート等を生産するために利用できる。中鎖 アルコール (例えば、 C6、C8)および中鎖 アシル-CoA (または 脂肪酸、例えば、 C6またはC8)から合成された脂肪エステルは比較的低い融点を有する。例えば、ヘキシル ヘキサノエートは融点が-55℃であり、オクチルオクタノエートは融点が -18から-17℃である。これら化合物の低い融点によりこれらはバイオ燃料として使用するための良好な候補となる。
ろうエステルを 脂肪アルコール 形成アシル-CoAレダクターゼ、チオエステラーゼ、およびろうシンターゼを発現するよう大腸菌 生産宿主を操作することによって生産した。したがって、生産宿主はエステルのAおよびB側の両方を生産し、両方の側の構造はチオエステラーゼ 遺伝子発現により影響を受けた。
LS9001 株を A. baylyi由来ろうシンターゼ 遺伝子を担持するプラスミド(プラスミド pHZ1.43)、Cuphea hookeriana由来チオエステラーゼ 遺伝子を担持するプラスミド(プラスミド pMAL-c2X-TEcu)および大腸菌 由来fadD 遺伝子を担持するプラスミド (プラスミド pCDFDuet-1-fadD)で形質転換することによって改変した。この組換え 株を25℃で50mg/Lの カナマイシン、100 mg/Lの カルベニシリンおよび 100 mg/Lの スペクチノマイシンを含む3 mLの M9 培地で培養した。IPTG 誘導の後、培地を終濃度 1% エタノールおよび2% グルコースとなるよう調整した。培養物を IPTG 誘導後40 時間培養した。細胞を 3500 X g で 10 分間の遠心分離により消費培地から分離した。細胞ペレットを3 mLの M9 培地に再懸濁した。細胞 懸濁液および消費培地を次いで1体積の酢酸エチルにより抽出した。その結果得られた細胞懸濁液からの酢酸エチル 相および上清を GC-MS 分析に供した。結果はC16 エチルエステルがもっとも主要なエステル 種 (このチオエステラーゼについて予想されるとおり、表1参照)であり、生産された脂肪酸エステルの20%が細胞から放出されたことを示した(図8参照)。pCOLADuet-1 (ろうシンターゼ 遺伝子について空の ベクター)、pMAL-c2X-TEuc ( U. california由来fatB含有)およびpCDFDuet-1-fadD (大腸菌由来fadD 遺伝子 )を含む対照 大腸菌 株 C41(DE3、ΔfadE) は検出可能な量の脂肪-エチルエステルを生産することができなかった。脂肪酸エステルを市販の パルミチン酸 エチルエステルを参照として用いて定量した。 脂肪酸エステルは、メタノールまたは イソプロパノールを発酵ブロスに添加する以外は本明細書に記載する方法を用いても作られ、予測される脂肪酸エステルが生産された。
チオエステラーゼ、FatB3 (C. hookeriana)、TesA (大腸菌)、および FatB (U. california) をろうシンターゼ (A. baylyi)と同時に発現させた。pHZ1.61と称するプラスミドを NotI-AvrII 断片 (acr1 遺伝子担持) を pHZ1.43由来のNotI-AvrII 断片により置換することにより構築し、fadDおよびADP1 ろうシンターゼが1つのプラスミドにあり、両方のコード配列が別々の T7 プロモーターの制御下にあるようにした。pHZ1.61の構築により実施例 6に記載の 3つのプラスミド システムではなく2つのプラスミド システムを使用することが可能となった。 pHZ1.61を様々な上記のチオエステラーゼ 遺伝子を担持する様々な プラスミドの何れかと共に大腸菌 C41(DE3、ΔfadE)に共形質転換した。
組換え 大腸菌 C41(DE3、ΔfadE)/pHZ1.61および 様々なチオエステラーゼ遺伝子を担持するプラスミドによる脂肪酸 エチルエステルの収率(mg/L)および組成
脂肪酸 生産を制御する遺伝子は微生物の間で保存されている。例えば、表 9は炭化水素を生産する微生物において発現することが知られている本明細書に記載する多くの遺伝子のホモログを示す。脂肪酸 生産を上昇させ、それゆえ、微生物、例えば、表 9に示すものにおける炭化水素 生産を上昇させるために、異種 遺伝子、例えば、大腸菌由来のものを発現させることができる。当業者であれば表 9に示す微生物に内因性の遺伝子を、本明細書に記載する方法を用いて過剰発現、または減弱させることができることを理解している。さらに、図10に示す遺伝子を内因的に炭化水素を生産する微生物において発現または減弱させて規定された炭素鎖長、飽和点および分枝点を有する特定の炭化水素 の生産を可能とすることが出来る。
以下の表10は、さらなる 例示的な 生産株を示す。2例の生合成経路が脂肪酸、脂肪アルコールおよびろうエステルの生産のために記載されている。遺伝子操作された宿主は、大腸菌からのaccABCD 遺伝子、大腸菌からのtesA 遺伝子および大腸菌からのfadD 遺伝子の発現を 宿主細胞にクローニングすることによって生産できる。宿主細胞はリストに加えて大腸菌、酵母から選択しうる。これらの遺伝子は実施例1 および2に上記する1以上の遺伝子操作を含むよう改変された宿主細胞へと形質転換されうる。表10に示すように、さらなる生産宿主を示した外来性 遺伝子を用いて作ることが出来る。
宿主 微生物をprpBCDE プロモーター系の下でpBAD24において大腸菌からのumuC およびumuDを適当な最終-生成物の生産遺伝子によるこの遺伝子のデノボ合成を介して発現させるよう操作することができる。スモールスケールの炭化水素 生成物の生産のために、pBAD24(アンピシリン 耐性および最終生成物合成 経路を有する)ならびに pUMVC1 (カナマイシン 耐性およびアセチル CoA/マロニル CoA 過剰発現系を有する) を担持する大腸菌 BL21(DE3) 細胞を37℃で2L フラスコ中の、75 μg/mL アンピシリンおよび50 μg/ml カナマイシンを追加した500 ml LB 培地中で>200 rpmで振盪しながら培養物の OD600 が > 0.8となるまで一晩インキュベートした。OD600が> 0.8に達すると、細胞に25 mM プロピオン酸ナトリウム (pH 8.0)を補給し、操作した遺伝子系を活性化して、生産させ、細胞増殖を停止させた (umuCおよび umuD タンパク質の活性化を介して)。誘導は 6 時間30℃で行った。インキュベーションの後、培地を GC-MSを用いて生成物について調査する (以下に記載のように)。
脂肪アルコールおよび脂肪酸エステルを特徴づけ、定量するために、電子衝撃質量分析 (MS)検出に結合したガスクロマトグラフィー (GC)を用いた。脂肪アルコール サンプルをまず過剰の N-トリメチルシリル (TMS) イミダゾールで誘導体化して検出感受性を高めた。脂肪酸エステルは誘導体化は必要なかった。脂肪アルコール-TMS 誘導体と脂肪酸エステルとの両方を酢酸エチルなどの適当な 揮発性溶媒に溶解した。サンプルを30m DP-5 キャピラリーカラムで以下の方法を用いて分析した。GC/MS カラムへの1 μL スプリットレス注入の後、オーブンを100℃に3 分間維持した。温度を20℃/分の速度で320℃に上げた。オーブンを320℃にさらに5 分間維持した。キャリアガスであるヘリウムの流速は1.3 mL/分であった。MS 四極子(quadrapole)は50から550 m/zを走査する。生成物ピークの保持時間およびフラグメンテーションパターンを確実な参照と比較してピークの実体を確認した。
本発明の特定の実施例が明示的に本明細書に開示されるが、上記の明細書および実施例は例示的なものであり限定的なものではない。本発明の多くの改変が実施例を含む本明細書を読むと当業者に明らかであろう。本発明の完全な範囲は均等物の完全な範囲と共に実施例および明細書を参照してかかる改変と共に決定されるべきである。
Claims (59)
- accA (EC 6.4.1.2)、accB (EC 6.4.1.2)、accC (EC 6.4.1.2)、accD (EC 6.4.1.2)、 aceE (EC 1.2.4.1、2.3.1.61、2.3.1.12)、aceF (EC 1.2.4.1、2.3.4.16、2.3.1.12)、 acpP (AAC74178)、fadD (EC 2.3.1.86)、cer1 (EC 4.1.99.5)、fabA (EC4.2.1.60)、fabB (EC 2.3.1.41)、fabD (EC 2.3.1.39)、fabG (EC 1.1.1.100)、fabH (EC 2.3.1.180)、fabI (EC 1.3.1.9)、fabZ(EC 4.2.1.-)、リパーゼ (EC 3.1.1.3)、マロニル-CoA デカルボキシラーゼ (EC 4.1.1.9、4.1.1.41)、panD (EC 4.1.1.11)、panK (EC 2.7.1.33)、pdh (EC 1.2.4.1)、udhA (EC 1.6.1.1) およびそれらの組合せから選択される少なくとも1つの ペプチド、およびろうシンターゼ (EC 2.3.1.75)を含むペプチドをコードする1以上の外来性核酸配列を含む微生物。
- accA (EC 6.4.1.2)、accB (EC 6.4.1.2)、accC (EC 6.4.1.2)、accD (EC 6.4.1.2)、 aceE (EC 1.2.4.1、2.3.1.61、2.3.1.12)、aceF (EC 1.2.4.1、2.3.4.16、2.3.1.12)、 acpP (AAC74178)、fadD (EC 2.3.1.86)、cer1 (EC 4.1.99.5)、fabA (EC4.2.1.60)、fabB (EC 2.3.1.41)、fabD (EC 2.3.1.39)、fabG (EC 1.1.1.100)、fabH (EC 2.3.1.180)、fabI (EC 1.3.1.9)、fabZ(EC 4.2.1.-)、リパーゼ (EC 3.1.1.3)、マロニル-CoA デカルボキシラーゼ (EC 4.1.1.9、4.1.1.41)、panD (EC 4.1.1.11)、panK (EC 2.7.1.33)、pdh (EC 1.2.4.1)、udhA (EC 1.6.1.1) およびそれらの組合せから選択される少なくとも1つの ペプチド、およびアルコール アセチルトランスフェラーゼ (2.3.1.84)を含むペプチドをコードする1以上の外来性核酸配列を含む微生物。
- accA (EC 6.4.1.2)、accB (EC 6.4.1.2)、accC (EC 6.4.1.2)、accD (EC 6.4.1.2)、 aceE (EC 1.2.4.1、2.3.1.61、2.3.1.12)、aceF (EC 1.2.4.1、2.3.4.16、2.3.1.12)、 acpP (AAC74178)、fadD (EC 2.3.1.86)、cer1 (EC 4.1.99.5)、fabA (EC4.2.1.60)、fabB (EC 2.3.1.41)、fabD (EC 2.3.1.39)、fabG (EC 1.1.1.100)、fabH (EC 2.3.1.180)、fabI (EC 1.3.1.9)、fabZ(EC 4.2.1.-)、リパーゼ (EC 3.1.1.3)、マロニル-CoA デカルボキシラーゼ (EC 4.1.1.9、4.1.1.41)、panD (EC 4.1.1.11)、panK (EC 2.7.1.33)、pdh (EC 1.2.4.1)、udhA (EC 1.6.1.1) 、それらの組合せから選択される少なくとも1つの ペプチド、およびアルコール デヒドロゲナーゼ (EC 1.1.1.1)を含むペプチドをコードする1以上の外来性核酸配列を含む微生物。
- accA (EC 6.4.1.2)、accB (EC 6.4.1.2)、accC (EC 6.4.1.2)、accD (EC 6.4.1.2)、 aceE (EC 1.2.4.1、2.3.1.61、2.3.1.12)、aceF (EC 1.2.4.1、2.3.4.16、2.3.1.12)、 acpP (AAC74178)、fadD (EC 2.3.1.86)、cer1 (EC 4.1.99.5)、fabA (EC4.2.1.60)、fabB (EC 2.3.1.41)、fabD (EC 2.3.1.39)、fabG (EC 1.1.1.100)、fabH (EC 2.3.1.180)、fabI (EC 1.3.1.9)、fabZ(EC 4.2.1.-)、リパーゼ (EC 3.1.1.3)、マロニル-CoA デカルボキシラーゼ (EC 4.1.1.9、4.1.1.41)、panD (EC 4.1.1.11)、panK (EC 2.7.1.33)、pdh (EC 1.2.4.1)、udhA (EC 1.6.1.1) およびそれらの組合せから選択される少なくとも1つの ペプチド、および脂肪アルコール 形成アシル-CoAレダクターゼ (1.1.1.*)を含むペプチドをコードする1以上の外来性核酸配列を含む微生物。
- ackA (EC 2.7.2.1)、ackB (EC 2.7.2.1)、adhE (EC 1.1.1.1、1.2.1.10)、fabF (EC 2.3.1.179)、 fabR (受入番号 NP_418398)、fadE (EC 1.3.99.3、1.3.99.-)、GST (EC 6.3.2.3)、gpsA (EC 1.1.1.94)、 ldhA (EC 1.1.1.28)、pflB (EC 2.3.1.54)、plsB (EC 2.3.1.15)、poxB (EC 1.2.2.2)、pta (EC 2.3.1.8)、グルタチオンシンターゼ (EC 6.3.2.3) およびそれらの組合せから選択される1以上の 減弱された内因性 核酸配列、およびろうシンターゼ (EC 2.3.1.75) またはアシルトランスフェラーゼ (EC2.3.1.84)を含む第二のペプチドをコードする1以上の外来性核酸配列を含む微生物。
- ackA (EC 2.7.2.1)、ackB (EC 2.7.2.1)、adhE (EC 1.1.1.1、1.2.1.10)、fabF (EC 2.3.1.179)、 fabR (受入番号 NP_418398)、fadE (EC 1.3.99.3、1.3.99.-)、GST (EC 6.3.2.3)、gpsA (EC 1.1.1.94)、 ldhA (EC 1.1.1.28)、pflB (EC 2.3.1.54)、plsB (EC 2.3.1.15)、poxB (EC 1.2.2.2)、pta (EC 2.3.1.8)、グルタチオンシンターゼ (EC 6.3.2.3) およびそれらの組合せから選択される1以上の 減弱された内因性 核酸配列、および、アルコール アセチルトランスフェラーゼ (EC 2.3.1.84)を含むペプチドをコードする1以上の外来性核酸配列を含む微生物。
- ackA (EC 2.7.2.1)、ackB (EC 2.7.2.1)、adhE (EC 1.1.1.1、1.2.1.10)、fabF (EC 2.3.1.179)、 fabR (受入番号 NP_418398)、fadE (EC 1.3.99.3、1.3.99.-)、GST (EC 6.3.2.3)、gpsA (EC 1.1.1.94)、 ldhA (EC 1.1.1.28)、pflB (EC 2.3.1.54)、plsB (EC 2.3.1.15)、poxB (EC 1.2.2.2)、pta (EC 2.3.1.8)、グルタチオンシンターゼ (EC 6.3.2.3) およびそれらの組合せから選択される1以上の 減弱された内因性 核酸配列、および、アルコール デヒドロゲナーゼ (EC 1.1.1.1)を含むペプチドをコードする1以上の外来性核酸配列を含む微生物。
- ackA (EC 2.7.2.1)、ackB (EC 2.7.2.1)、adhE (EC 1.1.1.1、1.2.1.10)、fabF (EC 2.3.1.179)、 fabR (受入番号 NP_418398)、fadE (EC 1.3.99.3、1.3.99.-)、GST (EC 6.3.2.3)、gpsA (EC 1.1.1.94)、 ldhA (EC 1.1.1.28)、pflB (EC 2.3.1.54)、plsB (EC 2.3.1.15)、poxB (EC 1.2.2.2)、pta (EC 2.3.1.8)、グルタチオンシンターゼ (EC 6.3.2.3) およびそれらの組合せから選択される1以上の 減弱された内因性 核酸配列、および、脂肪アルコール 形成アシル-CoAレダクターゼ (1.2.1.*)を含むペプチドをコードする1以上の外来性核酸配列を含む微生物。
- 大腸菌である請求項1-8のいずれかの微生物。
- さらに脂肪酸誘導体を含む請求項1-8のいずれかの微生物。
- さらにACP、Sfa、またはそれらの組合せをコードする外来性 核酸配列を含む請求項 10の微生物。
- 分枝鎖 ケト 酸 デヒドロゲナーゼ複合体の1以上の成分(EC 1.2.4.4)、llve (EC 2.6.1.42)、lpd (EC 1.8.1.4)、Ccr (EC1.1.19)、IcmA (EC5.4.99.2)、IcmB (5.4.99.13)、fabH (EC 2.3.1.180)、fabF (EC 2.3.1.179)、fabH3 (EC 2.3.1.180)、fabC3(NP_823468)、ベータ-ケトアシル-ACP シンターゼ II (EC 2.3.1.180)、エノイル-CoA レダクターゼ (EC 1.3.1.34)、エノイル-CoA イソメラーゼ (EC 4.2.1.-)、およびそれらの組合せから選択される酵素をコードする1以上の外来性核酸配列を発現し、脂肪酸誘導体が分枝のものである請求項 10の微生物。
- チオエステラーゼ (3.1.2.-、3.1.1.- )をコードする1以上の外来性核酸配列を発現する請求項 10の微生物。
- fabB (EC2.3.1.41)、fabK (EC 1.2.1.9)、fabL (EC 1.2.1.9)、fabM (5.3.3.14)、fadE (EC 1.3.99.3、1.3.99.-) およびそれらの組合せから選択される酵素をコードする1以上の外来性核酸配列を発現し、脂肪酸誘導体が不飽和のものである請求項 10の微生物。
- fadEが 減弱されている請求項1-8のいずれかの微生物。
- accABCE、fadD が過剰発現されている請求項1-8のいずれかの微生物。
- 微生物が少なくとも 10 mg/Lの脂肪酸エステル、10 mg/L の脂肪アルコール、10 mg/Lの 炭化水素 または 少なくとも 10 mg/Lの ろうを含む発酵ブロスを含む容器内にある請求項1-8のいずれかの微生物。
- 脂肪酸誘導体が約 1から約 5の二重結合を含む請求項 10の微生物。
- 脂肪酸誘導体が炭素鎖長 約 8から約 30を含む請求項 10の微生物。
- 脂肪酸誘導体が約 1から約 5の分枝点を含む請求項 10の微生物。
- A側および B側を有する脂肪酸エステルまたはろうをさらに含む請求項1-8のいずれかの微生物。
- A側およびB側が微生物によって生産される請求項 21の微生物。
- A側、B側、またはA側およびB側の両方が、約 1から約 5の二重結合を含む請求項 21の微生物。
- A側、B側、またはA側およびB側の両方が 炭素鎖長約 1から約 26を含む請求項 21の微生物。
- A側、B側、またはA側およびB側の両方が、約 1 から約 5の炭素分枝点を含む請求項 21の微生物。
- A側、B側、またはA側およびB側の両方が、1から5のシクロプロピル部分を含む請求項 21の微生物。
- アルスロバクター・エスピー、バシラス・エスピー、ボツリオコッカス・ブラウニ、クロマチウム・エスピー、クラドスポリウム・レシナ (ATCC22711)、クロストリジウム・パステウリアヌム・ブイケーエム、クロストリジウム・テナノモルフム、クロストリジウム・アシディウリキ、コリネバクテリウム種、シアノバクテリア種 (ノストック・ムスコルム、アナシスティス (シネココッカス)・ニドゥランス、フォルミジウム・ルリダム、クロログロエア・フリツキ、トリコデスミウム・エリタエウム、オシラトリア・ウィリアムシ、ミクロコレウス・キトノプラセイス、コッコクロリス・エラベンス、アグメネルム・クアドルプリカツム、プレクトネマ・テレブランス、エム・ヴァギナツス、およびシー・スコプロルム) 、デスルフォビブリオ・デスルフリカンス (ATCC29577)、キネオコッカス・ラジオトレランス (BAA-149)、ミクロコッカス・ルテウス (FD533、ATCC 272、381、382、ISU、540、4698、7468、27141)、ミクロコッカス・エスピー(ATCC 146、398、401、533)、ミクロコッカス・ロセウス (ATCC 412、416、516)、ミクロコッカス・リソデイクチクス、マイコバクテリウム種、ペニシリウム・エスピー、アスペルギルス・エスピー、トリコデルマ・ビリダ、プルラリア・プルランス、ジェオトガリコッカス・エスピー(エム・カンディカンス)(ATCC 8456)、ロドシュードモナス・スフェロイド、クロロビウム・エスピー、ロドスピリリウム・ルブラム (ATCC11170)、ロドミクロビウム・バニエリ、ステノトロフォモナス・マルトフィリア (ATCC 13637、17444、17445、17666、17668、17673、17674、17679、17677)、サッカロマイコデス・ルドウィギ (ATCC 22711)、サッカロマイセス・エスピー(オビフォルムス、ルドウィギ、トロピカリス)、ビブリオ・ファーニッシ M1、ビブリオ・マリヌス MP-1、ビブリオ・ポンチクス、セッラティア・マリノルブラ、ウスティラゴ・マイディス、ウスティラゴ・ヌダ、ウロシスティス・アグロピリ、スファセロテカ・レイリアナ、またはティレティア・エスピー(フォエチダ、カリエス、コントロヴェルサ)である請求項1-8のいずれかの微生物。
- 請求項3、4、7または8のいずれかの微生物を脂肪アルコールを生産するのに十分な条件下で培養する工程; および脂肪アルコールを分離する工程を含む、脂肪アルコールの生産方法。
- 請求項1、2、6、7 または21-25のいずれかの微生物を脂肪酸エステルを生産するのに十分な条件下で培養する工程; および 脂肪酸エステルを分離する工程を含む、脂肪酸エステルの生産方法。
- 請求項1、2、6、7 または 21-25のいずれかの微生物をろうを生産するのに十分な条件下で培養する工程; およびろうを分離する工程を含む、ろうの生産方法。
- accA (EC 6.4.1.2)、accB (EC 6.4.1.2)、accC (EC 6.4.1.2)、accD (EC 6.4.1.2)、 aceE (EC 1.2.4.1、2.3.1.61、2.3.1.12)、aceF (EC 1.2.4.1、2.3.4.16、2.3.1.12)、 acpP (AAC74178)、fadD (EC 2.3.1.86)、cer1 (EC 4.1.99.5)、fabA (EC4.2.1.60)、fabB (EC 2.3.1.41)、fabD (EC 2.3.1.39)、fabG (EC 1.1.1.100)、fabH (EC 2.3.1.180)、fabI (EC 1.3.1.9)、fabZ(EC 4.2.1.- )、リパーゼ (EC 3.1.1.3)、マロニル-CoA デカルボキシラーゼ (EC 4.1.1.9、4.1.1.41)、panD (EC 4.1.1.11)、panK (EC 2.7.1.33)、pdh (EC 1.2.4.1)、udhA (EC 1.6.1.1) およびそれらの組合せから選択される第一のポリペプチドをコードする1以上の外来性核酸配列を含む、アルスロバクター・エスピー、バシラス・エスピー、ボツリオコッカス・ブラウニ、クロマチウム・エスピー、クラドスポリウム・レシナ (ATCC22711)、クロストリジウム・パステウリアヌム・ブイケーエム、クロストリジウム・テナノモルフム、クロストリジウム・アシディウリキ、コリネバクテリウム種、シアノバクテリア種 (ノストック・ムスコルム、アナシスティス (シネココッカス)・ニドゥランス、フォルミジウム・ルリダム、クロログロエア・フリツキ、トリコデスミウム・エリタエウム、オシラトリア・ウィリアムシ、ミクロコレウス・キトノプラセイス、コッコクロリス・エラベンス、アグメネルム・クアドルプリカツム、プレクトネマ・テレブランス、エム・ヴァギナツス、およびシー・スコプロルム) 、デスルフォビブリオ・デスルフリカンス (ATCC29577)、キネオコッカス・ラジオトレランス (BAA-149)、ミクロコッカス・ルテウス (FD533、ATCC 272、381、382、ISU、540、4698、7468、27141)、ミクロコッカス・エスピー(ATCC 146、398、401、533)、ミクロコッカス・ロセウス (ATCC 412、416、516)、ミクロコッカス・リソデイクチクス、マイコバクテリウム種、ペニシリウム・エスピー、アスペルギルス・エスピー、トリコデルマ・ビリダ、プルラリア・プルランス、ジェオトガリコッカス・エスピー (エム・カンディカンス)(ATCC 8456)、ロドシュードモナス・スフェロイド、クロロビウム・エスピー、ロドスピリリウム・ルブラム (ATCC11170)、ロドミクロビウム・バニエリ、ステノトロフォモナス・マルトフィリア (ATCC 13637、17444、17445、17666、17668、17673、17674、17679、17677)、サッカロマイコデス・ルドウィギ (ATCC 22711)、サッカロマイセス・エスピー (オビフォルムス、ルドウィギ、トロピカリス)、ビブリオ・ファーニッシ M1、ビブリオ・マリヌス MP-1、ビブリオ・ポンチクス、セッラティア・マリノルブラ、ウスティラゴ・マイディス、ウスティラゴ・ヌダ、ウロシスティス・アグロピリ、スファセロテカ・レイリアナ、 または ティレティア・エスピー(フォエチダ、カリエス、コントロヴェルサ) から選択される微生物であり、野生型 微生物と比較して多量の炭化水素を生産する微生物。
- ackA (EC 2.7.2.1)、ackB (EC 2.7.2.1)、adhE (EC 1.1.1.1、1.2.1.10)、fabF (EC 2.3.1.179)、 fabR (受入番号 NP_418398)、fadE (EC 1.3.99.3、1.3.99.-)、GST (EC 6.3.2.3)、gpsA (EC 1.1.1.94)、 ldhA (EC 1.1.1.28)、pflB (EC 2.3.1.54)、plsB (EC 2.3.1.15)、poxB (EC 1.2.2.2)、pta (EC 2.3.1.8)、グルタチオンシンターゼ (EC 6.3.2.3) およびそれらの組合せから選択される1以上の 減弱された内因性 核酸配列を含む、アルスロバクター・エスピー、バシラス・エスピー、ボツリオコッカス・ブラウニ、クロマチウム・エスピー、クラドスポリウム・レシナ (ATCC22711)、クロストリジウム・パステウリアヌム・ブイケーエム、クロストリジウム・テナノモルフム、クロストリジウム・アシディウリキ、コリネバクテリウム種、シアノバクテリア種 (ノストック・ムスコルム、アナシスティス (シネココッカス)・ニドゥランス、フォルミジウム・ルリダム、クロログロエア・フリツキ、トリコデスミウム・エリタエウム、オシラトリア・ウィリアムシ、ミクロコレウス・キトノプラセイス、コッコクロリス・エラベンス、アグメネルム・クアドルプリカツム、プレクトネマ・テレブランス、エム・ヴァギナツス、およびシー・スコプロルム) 、デスルフォビブリオ・デスルフリカンス (ATCC29577)、キネオコッカス・ラジオトレランス (BAA-149)、ミクロコッカス・ルテウス (FD533、ATCC 272、381、382、ISU、540、4698、7468、27141)、ミクロコッカス・エスピー(ATCC 146、398、401、533)、ミクロコッカス・ロセウス (ATCC 412、416、516)、ミクロコッカス・リソデイクチクス、マイコバクテリウム種、ペニシリウム・エスピー、アスペルギルス・エスピー、トリコデルマ・ビリダ、プルラリア・プルランス、ジェオトガリコッカス・エスピー (エム・カンディカンス)(ATCC 8456)、ロドシュードモナス・スフェロイド、クロロビウム・エスピー、ロドスピリリウム・ルブラム (ATCC11170)、ロドミクロビウム・バニエリ、ステノトロフォモナス・マルトフィリア (ATCC 13637、17444、17445、17666、17668、17673、17674、17679、17677)、サッカロマイコデス・ルドウィギ (ATCC 22711)、サッカロマイセス・エスピー(オビフォルムス、ルドウィギ、トロピカリス)、ビブリオ・ファーニッシ M1、ビブリオ・マリヌス MP-1、ビブリオ・ポンチクス、セッラティア・マリノルブラ、ウスティラゴ・マイディス、ウスティラゴ・ヌダ、ウロシスティス・アグロピリ、スファセロテカ・レイリアナ、 およびティレティア・エスピー(フォエチダ、カリエス、コントロヴェルサ) から選択される微生物であり、野生型 微生物と比較して多量の炭化水素を生産する微生物。
- ろうシンターゼ (EC 2.3.1.75)、アルコール アセチルトランスフェラーゼ (2.3.1.84)、アルコール デヒドロゲナーゼ (EC 1.1.1.1)、および脂肪アルコール 形成アシル-CoAレダクターゼ (1.1.1.*) から選択される酵素をさらに 発現する請求項31または32のいずれかの微生物。
- 分枝鎖 ケト 酸 デヒドロゲナーゼ複合体 の1以上の 成分(EC 1.2.4.4)、llve (EC 2.6.1.42)、lpd (EC 1.8.1.4)、ccr (EC1.1.19)、IcmA (EC5.4.99.2)、IcmB (5.4.99.13)、fabH (EC 2.3.1.180)、ACP (受入番号 NP_626635)、fabF (EC 2.3.1.179)、fabH3 (EC 2.3.1.180)、fabC3 (NP_823468)、ベータ-ケトアシル-ACP シンターゼ II (EC 2.3.1.180)、エノイル-CoA レダクターゼ (EC 1.3.1.34)、エノイル-CoA イソメラーゼ (EC 4.2.1.-)、およびそれらの組合せから選択される酵素をコードする1以上の 核酸配列を発現し、脂肪酸誘導体が分枝したものである請求項31および32のいずれかの微生物。
- チオエステラーゼ (3.1.2.-、3.1.1.-) をコードする1以上の外来性核酸配列を発現する請求項31および32のいずれかの微生物。
- FadA (EC 2.3.1.16 )、FadI (EC 2.3.1.16)、 FadB (EC 2.3.1.41)、FadJ (EC 4.2.1.17、 EC 5.1.2.3、EC 5.3.3.8、EC 1.1.1.35)、FabK (EC 1.2.1.9)、FabL (EC 1.2.1.9)、FabM (5.3.3.14) およびそれらの組合せから選択される酵素をコードする1以上の外来性核酸配列を発現する請求項31および32のいずれかの微生物。
- 以下の工程を含む精製脂肪酸誘導体を得る方法 :
請求項1-28、および 31-36のいずれかの微生物を脂肪酸誘導体を生産するのに十分な条件下で培養する工程;
脂肪酸誘導体を有機相中に分離させる工程;および、
有機相から脂肪酸誘導体を精製する工程。 - 以下を含むバイオ燃料組成物:
少なくとも 約 85% の 脂肪酸誘導体、ここで脂肪酸誘導体は8:0、10:0、12:0、14:0、14:1、16:0、16:1、18:0、18:1、18:2、18:3、20:0、20:1、20:2、20:3、22:0、22:1 または 22:3からなる群から選択される炭素鎖を含む; および
バイオ燃料組成物 の曇り点を約 0℃未満に低下させるのに十分な少なくとも1つの 添加剤。 - 以下を含むバイオ燃料組成物:
少なくとも 約 17%の脂肪酸誘導体、ここで脂肪酸誘導体は、8:0、10:0、12:0、14:0、14:1、16:0、16:1、18:0、18:1、18:2、18:3、20:0、20:1、20:2、20:3、22:0、22:1または 22:3からなる群から選択される炭素鎖を含む;および、
少なくとも 約 80% の従来型のディーゼル 燃料。 - 約 -10.9から約 -15.4のδ13Cを有する脂肪酸誘導体を含み、脂肪酸誘導体が組成物における生物由来材料 の少なくとも 約 85%を占める、バイオ燃料組成物または原材料。
- 脂肪酸誘導体が組成物における生物由来脂肪酸由来材料の少なくとも 約 85%を占める請求項 40のバイオ燃料組成物。
- 脂肪酸誘導体が少なくとも 約 1.003の現代炭素比 (fM 14C)を有する請求項 41のバイオ燃料組成物または原材料。
- Rが各nについて、独立にH、メチル、エチル、イソプロピル、イソブチル、sec-ブチル およびシクロペンテニルから選択される請求項 41のバイオ燃料組成物または原材料。
- 脂肪酸誘導体が、8:0、10:0、12:0、14:0、14:1、16:0、16:1、18:0、18:1、18:2、18:3、20:0、20:1、20:2、20:3、22:0、22:1または 22:3からなる群から選択される炭素鎖を含む請求項 41のバイオ燃料組成物または原材料。
- バイオ燃料組成物中にさらに低級 アルコールを含む請求項 41のバイオ燃料組成物または原材料。
- 低級 アルコールが、エタノール、ブタノール、ヘキサノールまたはそれらの組合せから選択される請求項 47のバイオ燃料組成物。
- さらに界面活性剤を含む請求項 47のバイオ燃料組成物。
- バイオ燃料組成物がマイクロエマルジョンを含む請求項 47のバイオ燃料組成物。
- 以下を含むバイオ燃料組成物:
少なくとも 約 55%の脂肪酸誘導体、ここで脂肪酸誘導体は8:0、10:0、12:0、14:0、14:1、16:0、16:1、18:0、18:1、18:2、18:3、20:0、20:1、20:2、20:3、22:0、22:1または22:3からなる群から選択される炭素鎖を含む;および、
バイオ燃料組成物の曇り点を約 0℃未満に低下させるのに十分な少なくとも1つの 添加剤。 - 脂肪酸誘導体が約 -10.9から約 -15.4のδ13Cを有する請求項 51のバイオ燃料組成物。
- さらに低級アルコールを含む請求項 51のバイオ燃料組成物。
- 以下を含むバイオ燃料組成物:
少なくとも 約 11%の脂肪酸誘導体、ここで脂肪酸誘導体は8:0、10:0、12:0、14:0、14:1、16:0、16:1、18:0、18:1、18:2、18:3、20:0、20:1、20:2、20:3、22:0、22:1 または22:3からなる群から選択される炭素鎖を含む;および、
少なくとも 約 80%の従来型のディーゼル 燃料。 - 脂肪酸誘導体がバイオ燃料組成物の少なくとも 約 10%である請求項 55のバイオ燃料組成物。
- バイオ燃料が.1%未満のグリセリンを含む請求項38-57のいずれかのバイオ燃料。
- バイオ燃料が 0.1%未満のエステル交換触媒を含む請求項38-58のいずれかのバイオ燃料。
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