JP2012506716A5 - - Google Patents
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Description
このように生成された化学製品は、乳酸、エタノール、およびコハク酸であり得るが、これらに限定されない。
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
(項目1)
微生物内で還元炭素源から酸化還元中性または酸化した化学製品を製造するための方法であって、
電子受容体は、それらが提供されるのと少なくとも同様に迅速に消費される速度で、前記微生物に電子受容体を提供することと、
前記酸化還元中性または酸化した生成物および少なくともいくつかの細胞集団が、前記還元炭素源から生じ、前記還元炭素源が、前記細胞集団よりもさらに還元されるように、前記微生物の供給原料として前記還元炭素源を提供することと、を含み、
前記還元炭素源の前記還元化学製品への変換のための還元バランスの度合いは、ゼロ以上であり、炭素源の細胞集団への変換のための還元バランスの度合いは、ゼロを超える、方法。
(項目2)
前記還元炭素源はグリセロールを含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記酸化還元中性または酸化した化学製品は、アルコール、有機酸、アミノ酸、またはラクトンを含む、項目1に記載の方法。
(項目4)
前記酸化還元中性または酸化した化学製品は、コハク酸、プロピオン酸、エタノール、乳酸、またはアラニンを含む、項目1に記載の方法。
(項目5)
前記電子受容体は、大気、酸素、硝酸、亜硝酸、またはこれらの組み合わせを含む、項目1に記載の方法。
(項目6)
前記電子受容体は、1時間当たり細胞集団1グラムにつき酸素1ミリグラムから1時間当たり細胞集団1グラムにつき酸素15ミリグラムの範囲内の速度で、前記微生物に提供される、項目4に記載の方法。
(項目7)
前記微生物は、エシェリキア属、バシラス属、パエニバチルス属、またはサッカロミセス属に属する、項目1に記載の方法。
(項目8)
前記化学製品は、コハク酸を含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのエタノールへの変換に関与する遺伝子の破壊、アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ホスホエノールピルビン酸のオキサロ酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のアセチル−CoAへの変換に関与する遺伝子の破壊、ホスホエノールピルビン酸のピルビン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのグリセロール−3−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてATPを使用し、副産物としてADPを生成する)、グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、フマル酸へ還元当量を渡す)、フマル酸のコハク酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、グリセロール−3−リン酸の酸化からの還元当量を受容する)、ピルビン酸およびCO 2 のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてATPを使用し、副産物としてADPを生成する)、ホスホエノールピルビン酸およびCO 2 のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子、ホスホエノールピルビン酸およびCO 2 のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてADPを使用し、副産物としてATPを生成する)、または、ピルビン酸およびCO 2 のリンゴ酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてNADHを使用する)のうちの1つまたはそれ以上を含む、項目1に記載の方法。
(項目9)
前記化学製品は、プロピオン酸を含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのエタノールへの変換に関与する遺伝子の破壊、アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ホスホエノールピルビン酸のオキサロ酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のアセチル−CoAへの変換に関与する遺伝子の破壊、ホスホエノールピルビン酸のピルビン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのグリセロール−3−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてATPを使用し、副産物としてADPを生成する)、グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、フマル酸へ還元当量を渡す)、フマル酸のコハク酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、グリセロール−3−リン酸の酸化からの還元当量を受容する)、ピルビン酸およびCO 2 のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてATPを使用し、副産物としてADPを生成する)、ホスホエノールピルビン酸およびCO 2 のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子、ホスホエノールピルビン酸およびCO 2 のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてADPを使用し、副産物としてATPを生成する)、または、ピルビン酸およびCO 2 のリンゴ酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてNADHを使用する)、スクシニル−CoAをメチルマロニル−CoAに、メチルマロニル−CoAをプロピオニル−CoAおよびCO 2 に、ならびにプロピオニル−CoAおよびコハク酸をプロピオン酸およびスクシニル−CoAに変換する酵素をコードする、外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現のうちの1つまたはそれ以上を含む、項目1に記載の方法。
(項目10)
前記化学製品は、エタノールを含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、フマル酸のコハク酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのグリセロール−3−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ギ酸のCO 2 および水素への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する外因性遺伝子、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロールのグリセロール−3−Pへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、またはグリセロール−3−Pのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ピルビン酸のアセトアルデヒドおよびCO 2 への変換に関与する外因性遺伝子、ピルビン酸のアセチル−CoA、CO 2 、およびNADHへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ピルビン酸のアセチル−CoAおよびギ酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ギ酸のCO 2 およびNADHへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現のうちの少なくとも1つを含む、項目1に記載の方法。
(項目11)
前記化学製品は、乳酸を含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのエタノールへの変換に関与する遺伝子の破壊、アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、フマル酸のコハク酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のアセチル−CoAへの変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のD−乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロールのグリセロール−3−Pへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロール−3−Pのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ピルビン酸のL−乳酸もしくはD−乳酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現のうちの少なくとも1つを含む、項目1に記載の方法。
(項目12)
前記化学製品は、乳酸を含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのエタノールへの変換に関与する遺伝子の破壊、アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、フマル酸のコハク酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のアセチル−CoAへの変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のD−乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロールのグリセロール−3−Pへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロール−3−Pのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ピルビン酸のアラニンへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現のうちの少なくとも1つを含む、項目1に記載の方法。
(項目13)
adhE遺伝子、pta遺伝子、poxB遺伝子、ppc遺伝子、またはdhαK遺伝子のうちの1つまたはそれ以上の破壊、
外因性シトロバクターフロインディ(Citrobacter freundii)dhaKL遺伝子、および
外因性アクチノバチルスサクシノゲネス(Actinobacillus succinogenes)pckA遺伝子
を含む、大腸菌株。
(項目14)
過剰発現されるgldA遺伝子または過剰発現されるdhaKLMオペロン、
frdA、frdB、frdC、またはfrdD遺伝子のうちの少なくとも1つの破壊、および
pta遺伝子の破壊またはpoxB遺伝子の破壊を含む、大腸菌株。
(項目15)
過剰発現されるgldA遺伝子または過剰発現されるdhaKLMオペロン、および
adhE遺伝子、pta遺伝子、poxB遺伝子;frdA遺伝子、frdB遺伝子、frdC遺伝子、またはfrdD遺伝子のうちの1つまたはそれ以上の破壊を含む、大腸菌株。
(項目16)
代謝産物を生成するための細菌を培養する方法であって、
a.代謝産物を生成することができる細菌を用いて、供給原料としてグリセロールを含む培養培地を接種するステップと、
b.前記グリセロールを代謝産物に変換するために前記反応器中で、≦20mg O 2 /L/時の微好気性であるが、好気性あるいは嫌気性でない条件下で、前記細菌を育てるステップであって、グリセロールの代謝産物への変換は、それが生成するよりもさらに還元当量を消費しない、ステップと、を含む、方法。
(項目17)
前記細菌は、Δpta、ΔfrdA、ならびに過剰発現されるgldAおよびdhaKLMを含む大腸菌である、項目16に記載の方法。
(項目18)
前記代謝産物は、エタノール、乳酸、コハク酸、プロピオン酸、アラニン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、項目16に記載の方法。
(項目19)
前記代謝産物は、エタノール、乳酸、プロピオン酸、コハク酸、プロピオン酸、アラニン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、項目16に記載の方法。
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
(項目1)
微生物内で還元炭素源から酸化還元中性または酸化した化学製品を製造するための方法であって、
電子受容体は、それらが提供されるのと少なくとも同様に迅速に消費される速度で、前記微生物に電子受容体を提供することと、
前記酸化還元中性または酸化した生成物および少なくともいくつかの細胞集団が、前記還元炭素源から生じ、前記還元炭素源が、前記細胞集団よりもさらに還元されるように、前記微生物の供給原料として前記還元炭素源を提供することと、を含み、
前記還元炭素源の前記還元化学製品への変換のための還元バランスの度合いは、ゼロ以上であり、炭素源の細胞集団への変換のための還元バランスの度合いは、ゼロを超える、方法。
(項目2)
前記還元炭素源はグリセロールを含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記酸化還元中性または酸化した化学製品は、アルコール、有機酸、アミノ酸、またはラクトンを含む、項目1に記載の方法。
(項目4)
前記酸化還元中性または酸化した化学製品は、コハク酸、プロピオン酸、エタノール、乳酸、またはアラニンを含む、項目1に記載の方法。
(項目5)
前記電子受容体は、大気、酸素、硝酸、亜硝酸、またはこれらの組み合わせを含む、項目1に記載の方法。
(項目6)
前記電子受容体は、1時間当たり細胞集団1グラムにつき酸素1ミリグラムから1時間当たり細胞集団1グラムにつき酸素15ミリグラムの範囲内の速度で、前記微生物に提供される、項目4に記載の方法。
(項目7)
前記微生物は、エシェリキア属、バシラス属、パエニバチルス属、またはサッカロミセス属に属する、項目1に記載の方法。
(項目8)
前記化学製品は、コハク酸を含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのエタノールへの変換に関与する遺伝子の破壊、アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ホスホエノールピルビン酸のオキサロ酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のアセチル−CoAへの変換に関与する遺伝子の破壊、ホスホエノールピルビン酸のピルビン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのグリセロール−3−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてATPを使用し、副産物としてADPを生成する)、グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、フマル酸へ還元当量を渡す)、フマル酸のコハク酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、グリセロール−3−リン酸の酸化からの還元当量を受容する)、ピルビン酸およびCO 2 のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてATPを使用し、副産物としてADPを生成する)、ホスホエノールピルビン酸およびCO 2 のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子、ホスホエノールピルビン酸およびCO 2 のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてADPを使用し、副産物としてATPを生成する)、または、ピルビン酸およびCO 2 のリンゴ酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてNADHを使用する)のうちの1つまたはそれ以上を含む、項目1に記載の方法。
(項目9)
前記化学製品は、プロピオン酸を含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのエタノールへの変換に関与する遺伝子の破壊、アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ホスホエノールピルビン酸のオキサロ酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のアセチル−CoAへの変換に関与する遺伝子の破壊、ホスホエノールピルビン酸のピルビン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのグリセロール−3−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてATPを使用し、副産物としてADPを生成する)、グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、フマル酸へ還元当量を渡す)、フマル酸のコハク酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、グリセロール−3−リン酸の酸化からの還元当量を受容する)、ピルビン酸およびCO 2 のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてATPを使用し、副産物としてADPを生成する)、ホスホエノールピルビン酸およびCO 2 のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子、ホスホエノールピルビン酸およびCO 2 のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてADPを使用し、副産物としてATPを生成する)、または、ピルビン酸およびCO 2 のリンゴ酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子(前記酵素は、補因子としてNADHを使用する)、スクシニル−CoAをメチルマロニル−CoAに、メチルマロニル−CoAをプロピオニル−CoAおよびCO 2 に、ならびにプロピオニル−CoAおよびコハク酸をプロピオン酸およびスクシニル−CoAに変換する酵素をコードする、外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現のうちの1つまたはそれ以上を含む、項目1に記載の方法。
(項目10)
前記化学製品は、エタノールを含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、フマル酸のコハク酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのグリセロール−3−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ギ酸のCO 2 および水素への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する外因性遺伝子、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロールのグリセロール−3−Pへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、またはグリセロール−3−Pのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ピルビン酸のアセトアルデヒドおよびCO 2 への変換に関与する外因性遺伝子、ピルビン酸のアセチル−CoA、CO 2 、およびNADHへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ピルビン酸のアセチル−CoAおよびギ酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ギ酸のCO 2 およびNADHへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現のうちの少なくとも1つを含む、項目1に記載の方法。
(項目11)
前記化学製品は、乳酸を含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのエタノールへの変換に関与する遺伝子の破壊、アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、フマル酸のコハク酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のアセチル−CoAへの変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のD−乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロールのグリセロール−3−Pへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロール−3−Pのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ピルビン酸のL−乳酸もしくはD−乳酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現のうちの少なくとも1つを含む、項目1に記載の方法。
(項目12)
前記化学製品は、乳酸を含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのエタノールへの変換に関与する遺伝子の破壊、アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、フマル酸のコハク酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のアセチル−CoAへの変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のD−乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロールのグリセロール−3−Pへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロール−3−Pのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ピルビン酸のアラニンへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現のうちの少なくとも1つを含む、項目1に記載の方法。
(項目13)
adhE遺伝子、pta遺伝子、poxB遺伝子、ppc遺伝子、またはdhαK遺伝子のうちの1つまたはそれ以上の破壊、
外因性シトロバクターフロインディ(Citrobacter freundii)dhaKL遺伝子、および
外因性アクチノバチルスサクシノゲネス(Actinobacillus succinogenes)pckA遺伝子
を含む、大腸菌株。
(項目14)
過剰発現されるgldA遺伝子または過剰発現されるdhaKLMオペロン、
frdA、frdB、frdC、またはfrdD遺伝子のうちの少なくとも1つの破壊、および
pta遺伝子の破壊またはpoxB遺伝子の破壊を含む、大腸菌株。
(項目15)
過剰発現されるgldA遺伝子または過剰発現されるdhaKLMオペロン、および
adhE遺伝子、pta遺伝子、poxB遺伝子;frdA遺伝子、frdB遺伝子、frdC遺伝子、またはfrdD遺伝子のうちの1つまたはそれ以上の破壊を含む、大腸菌株。
(項目16)
代謝産物を生成するための細菌を培養する方法であって、
a.代謝産物を生成することができる細菌を用いて、供給原料としてグリセロールを含む培養培地を接種するステップと、
b.前記グリセロールを代謝産物に変換するために前記反応器中で、≦20mg O 2 /L/時の微好気性であるが、好気性あるいは嫌気性でない条件下で、前記細菌を育てるステップであって、グリセロールの代謝産物への変換は、それが生成するよりもさらに還元当量を消費しない、ステップと、を含む、方法。
(項目17)
前記細菌は、Δpta、ΔfrdA、ならびに過剰発現されるgldAおよびdhaKLMを含む大腸菌である、項目16に記載の方法。
(項目18)
前記代謝産物は、エタノール、乳酸、コハク酸、プロピオン酸、アラニン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、項目16に記載の方法。
(項目19)
前記代謝産物は、エタノール、乳酸、プロピオン酸、コハク酸、プロピオン酸、アラニン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、項目16に記載の方法。
Claims (19)
- adhE遺伝子、pta遺伝子、poxB遺伝子、ppc遺伝子、またはdhαK遺伝子のうちの1つまたはそれ以上の破壊、
外因性シトロバクターフロインディ(Citrobacter freundii)dhaKL遺伝子、および
外因性アクチノバチルスサクシノゲネス(Actinobacillus succinogenes)pckA遺伝子
を含む、大腸菌株。 - 過剰発現されるgldA遺伝子または過剰発現されるdhaKLMオペロン、
frdA、frdB、frdC、またはfrdD遺伝子のうちの少なくとも1つの破壊、および
pta遺伝子の破壊またはpoxB遺伝子の破壊を含む、大腸菌株。 - 過剰発現されるgldA遺伝子または過剰発現されるdhaKLMオペロン、および
adhE遺伝子、pta遺伝子、poxB遺伝子;frdA遺伝子、frdB遺伝子、frdC遺伝子、またはfrdD遺伝子のうちの1つまたはそれ以上の破壊を含む、大腸菌株。 - 代謝産物を生成するための細菌を培養する方法であって、
a.代謝産物を生成することができる細菌を用いて、供給原料としてグリセロールを含む培養培地を接種するステップと、
b.前記グリセロールを代謝産物に変換するために前記反応器中で、≦20mg O2/L/時の微好気性であるが、好気性でも嫌気性でもない条件下で、前記細菌を育てるステップであって、グリセロールの前記代謝産物への変換は、代謝により生成される量より多く還元当量を消費しない、ステップと、
を含む、方法。 - 前記細菌は、Δpta、ΔfrdA、ならびに過剰発現されるgldAおよびdhaKLMを含む大腸菌である、請求項4に記載の方法。
- 前記代謝産物は、エタノール、乳酸、コハク酸、プロピオン酸、アラニン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項4に記載の方法。
- 前記代謝産物は、エタノール、乳酸、プロピオン酸、コハク酸、プロピオン酸、アラニン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項4に記載の方法。
- 微生物内で還元炭素源から酸化還元中性または酸化した化学製品を製造するための方法であって、
電子受容体が、それらが提供される速度と少なくとも同じ速度で消費される速度で、前記微生物に電子受容体を提供することと、
前記酸化還元中性または酸化した生成物および少なくともいくつかの細胞集団が、前記還元炭素源から生じ、前記還元炭素源が、前記細胞集団よりもさらに還元されるように、前記微生物の供給原料として前記還元炭素源を提供することと、を含み、
前記還元炭素源の前記還元化学製品への変換のための還元バランスの度合いは、ゼロ以上であり、炭素源の細胞集団への変換のための還元バランスの度合いは、ゼロを超える、方法。 - 前記還元炭素源はグリセロールを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記酸化還元中性または酸化した化学製品は、アルコール、有機酸、アミノ酸、またはラクトンを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記酸化還元中性または酸化した化学製品は、コハク酸、プロピオン酸、エタノール、乳酸、またはアラニンを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記電子受容体は、大気、酸素、硝酸、亜硝酸、またはこれらの組み合わせを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記電子受容体は、1時間当たり細胞集団1グラムにつき酸素1ミリグラムから1時間当たり細胞集団1グラムにつき酸素15ミリグラムの範囲内の速度で、前記微生物に提供される、請求項11に記載の方法。
- 前記微生物は、エシェリキア属、バシラス属、パエニバチルス属、またはサッカロミセス属に属する、請求項8に記載の方法。
- 前記化学製品は、コハク酸を含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのエタノールへの変換に関与する遺伝子の破壊、アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ホスホエノールピルビン酸のオキサロ酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のアセチル−CoAへの変換に関与する遺伝子の破壊、ホスホエノールピルビン酸のピルビン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのグリセロール−3−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子であって、前記酵素は、補因子としてATPを使用し、副産物としてADPを生成する外因性遺伝子;グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子であって、前記酵素は、フマル酸へ還元当量を渡す外因性遺伝子;フマル酸のコハク酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子であって、前記酵素は、グリセロール−3−リン酸の酸化からの還元当量を受容する外因性遺伝子;ピルビン酸およびCO2のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子であって、前記酵素は、補因子としてATPを使用し、副産物としてADPを生成する外因性遺伝子;ホスホエノールピルビン酸およびCO2のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子;ホスホエノールピルビン酸およびCO2のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子であって、前記酵素は、補因子としてADPを使用し、副産物としてATPを生成する外因性遺伝子;または、ピルビン酸およびCO2のリンゴ酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子であって、前記酵素は、補因子としてNADHを使用する外因性遺伝子
のうちの1つまたはそれ以上を含む、請求項8に記載の方法。 - 前記化学製品は、プロピオン酸を含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのエタノールへの変換に関与する遺伝子の破壊、アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ホスホエノールピルビン酸のオキサロ酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のアセチル−CoAへの変換に関与する遺伝子の破壊、ホスホエノールピルビン酸のピルビン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのグリセロール−3−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子であって、前記酵素は、補因子としてATPを使用し、副産物としてADPを生成する外因性遺伝子;グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子であって、前記酵素は、フマル酸へ還元当量を渡す外因性遺伝子;フマル酸のコハク酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子であって、前記酵素は、グリセロール−3−リン酸の酸化からの還元当量を受容する外因性遺伝子;ピルビン酸およびCO2のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子であって、前記酵素は、補因子としてATPを使用し、副産物としてADPを生成する外因性遺伝子;ホスホエノールピルビン酸およびCO2のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子;ホスホエノールピルビン酸およびCO2のオキサロ酢酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子であって、前記酵素は、補因子としてADPを使用し、副産物としてATPを生成する外因性遺伝子;または、ピルビン酸およびCO2のリンゴ酸への変換に関与する酵素を発現する外因性遺伝子であって、前記酵素は、補因子としてNADHを使用する外因性遺伝子;スクシニル−CoAをメチルマロニル−CoAに、メチルマロニル−CoAをプロピオニル−CoAおよびCO2に、ならびにプロピオニル−CoAおよびコハク酸をプロピオン酸およびスクシニル−CoAに変換する酵素をコードする、外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現
のうちの1つまたはそれ以上を含む、請求項8に記載の方法。 - 前記化学製品は、エタノールを含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、フマル酸のコハク酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロール−3−リン酸のジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、グリセロールのグリセロール−3−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ギ酸のCO2および水素への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する外因性遺伝子、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロールのグリセロール−3−Pへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、またはグリセロール−3−Pのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ピルビン酸のアセトアルデヒドおよびCO2への変換に関与する外因性遺伝子、ピルビン酸のアセチル−CoA、CO2、およびNADHへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ピルビン酸のアセチル−CoAおよびギ酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ギ酸のCO2およびNADHへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現
のうちの少なくとも1つを含む、請求項8に記載の方法。 - 前記化学製品は、乳酸を含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのエタノールへの変換に関与する遺伝子の破壊、アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、フマル酸のコハク酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のアセチル−CoAへの変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のD−乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロールのグリセロール−3−Pへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロール−3−Pのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ピルビン酸のL−乳酸もしくはD−乳酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現
のうちの少なくとも1つを含む、請求項8に記載の方法。 - 前記化学製品は、乳酸を含み、前記微生物は、
a)アセチル−CoAのエタノールへの変換に関与する遺伝子の破壊、アセチル−CoAのアセチル−リン酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸の酢酸への変換に関与する遺伝子の破壊、フマル酸のコハク酸への変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のアセチル−CoAへの変換に関与する遺伝子の破壊、ジヒドロキシアセトン−リン酸のメチルグリオキサールへの変換に関与する遺伝子の破壊、ピルビン酸のD−乳酸への変換に関与する遺伝子の破壊、および
b)グリセロールのジヒドロキシアセトンへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ジヒドロキシアセトンのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロールのグリセロール−3−Pへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、グリセロール−3−Pのジヒドロキシアセトン−リン酸への変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現、ピルビン酸のアラニンへの変換に関与する外因性遺伝子もしくは内在性遺伝子の過剰発現
のうちの少なくとも1つを含む、請求項8に記載の方法。
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