JP2017131219A - Production of odd chain fatty acid derivatives in recombinant microbial cells - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide recombinant microbial cells engineered to produce fatty acid derivatives having linear chains containing an odd number of carbon atoms by the fatty acid biosynthetic pathway, and to provide methods for making odd chain fatty acid derivatives using the recombinant microbial cells, and compositions comprising odd chain fatty acid derivatives produced by such methods.SOLUTION: According to the present invention, a recombinant microbial cell comprises polynucleotides respectively encoding a polypeptide having enzymatic activity effective to produce an increased amount of propionyl-CoA, a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity that utilizes propionyl-CoA as a substrate, and a polypeptide having fatty acid derivative enzyme activity. Here, the recombinant microbial cell produces a fatty acid derivative composition comprising odd chain fatty acid derivatives when cultured in the presence of a carbon source under conditions effective to express the polynucleotides, and at least 10% of the fatty acid derivatives in the fatty acid derivative composition are odd chain fatty acid derivatives.SELECTED DRAWING: None

Description

関連出願の相互参照
本出願は、特にその全体が参照により本明細書に組み込まれる2011年9月14日出願の米国特許出願第13/232,927号および2010年9月15日出願の米国特許仮出願第61/383,086号の一部継続出願であり、それらの優先権利益を主張する。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application is specifically related to US patent application Ser. No. 13 / 232,927 filed Sep. 14, 2011 and U.S. patent filed Sep. 15, 2010, which are incorporated herein by reference in their entirety. This is a continuation-in-part of provisional application No. 61 / 383,086 and claims their priority benefits.

電子提出資料の参照による組み込み
本出願は、EFS−WebによってASCII形式で提出され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる配列表を含む。2012年3月7日に作成された前記ASCIIコピーはLS0033PC.txtと称し、350,776バイトの大きさである。
INCORPORATION BY REFERENCE TO ELECTRONIC SUBMITTED MATERIALS This application contains a sequence listing filed in ASCII format by EFS-Web, which is incorporated herein by reference in its entirety. The ASCII copy created on March 7, 2012 is LS0033PC. It is called txt and has a size of 350,776 bytes.

原油は、広範な炭化水素を含有する非常に複雑な混合物である。原油は、精油所において様々な化学的プロセスを経て多種多様な燃料および化学物質に変換される。原油は、輸送燃料の供給源ならびに石油化学製品を製造する原料の供給源である。石油化学製品は、プラスチック、樹脂、繊維、エラストマー、医薬品、潤滑剤およびゲルなどの専門的な化学物質を作製するために使用される。   Crude oil is a very complex mixture containing a wide range of hydrocarbons. Crude oil is converted into a wide variety of fuels and chemicals through various chemical processes in refineries. Crude oil is a source of transportation fuel as well as a source of raw materials for producing petrochemical products. Petrochemical products are used to make specialty chemicals such as plastics, resins, fibers, elastomers, pharmaceuticals, lubricants and gels.

最も重要な輸送燃料、すなわち、ガソリン、ディーゼルおよびジェット燃料は、最適なエンジン性能に合わせて調製された独特の炭化水素の様々な混合物を含有する。例えば、ガソリンは、一般的に炭素原子が約4個から12個の範囲の直鎖、分枝鎖および芳香族炭化水素を含み、一方ディーゼルは主に、炭素原子が約9個から23個の範囲の直鎖炭化水素を含む。ディーゼル燃料の品質は、セタン価、動粘度、酸化的安定性および曇り点などのパラメータによって評価される(Knothe G.,Fuel Process Technol.86:1059−1070(2005)(非特許文献1))。これらのパラメータは、とりわけ炭化水素鎖の長さならびに炭化水素の枝分かれの程度または飽和度に影響を受ける。   The most important transportation fuels, namely gasoline, diesel and jet fuel, contain various mixtures of unique hydrocarbons that are tailored for optimal engine performance. For example, gasoline typically contains linear, branched and aromatic hydrocarbons in the range of about 4 to 12 carbon atoms, while diesel is predominantly about 9 to 23 carbon atoms. Includes a range of linear hydrocarbons. The quality of diesel fuel is evaluated by parameters such as cetane number, kinematic viscosity, oxidative stability, and cloud point (Knothe G., Fuel Process Technol. 86: 1059-1070 (2005)). . These parameters are influenced, inter alia, by the length of the hydrocarbon chain and the degree of hydrocarbon branching or saturation.

微生物が生成する脂肪酸誘導体は、遺伝子操作によって特別に調製することができる。代謝操作によって、微生物株は、例えば、燃料基準または他の商業的に関連した製品規格に合致するか、または上回るように最適化させることができる脂肪酸誘導体の様々な混合物を生成することが可能である。微生物種は、通常石油から得られる化学物質または前駆体分子を生成するように操作することができる。場合によっては、暫定的に効率よく適合させるか、または代用するために、既存の製品の製品プロファイル、例えば、既存の石油由来の燃料もしくは化学製品の製品プロファイルを模倣することが望ましい。本明細書で記載した組換え細胞および方法は、例えば、炭化水素をベースにした燃料および化学物質の構造および機能を正確に制御する手段として、奇数:偶数の長さの鎖の比が様々な脂肪酸誘導体の微生物による生成を実証する。   Fatty acid derivatives produced by microorganisms can be specially prepared by genetic manipulation. By metabolic manipulation, microbial strains can produce various mixtures of fatty acid derivatives that can be optimized, for example, to meet or exceed fuel standards or other commercially relevant product specifications. is there. The microbial species can be engineered to produce chemical or precursor molecules that are usually obtained from petroleum. In some cases, it may be desirable to mimic the product profile of an existing product, for example, the product profile of an existing petroleum-derived fuel or chemical product, for provisional efficient adaptation or substitution. Recombinant cells and methods described herein can vary, for example, in odd to even length chain ratios as a means of precisely controlling the structure and function of hydrocarbon-based fuels and chemicals. Demonstrate the production of fatty acid derivatives by microorganisms.

探索、抽出、長距離輸送または十分な精製を必要とせず、石油の加工に付随する環境被害問題を回避できる対費用効果の高い石油製品代替物が必要とされている。同様の理由で、通常石油から得られる化学物質の代替源が必要とされている。再生可能エネルギー源からの高品質のバイオ燃料、燃料代替物および化学物質の効率的で対費用効果の高い生成方法も必要とされている。   There is a need for a cost-effective petroleum product alternative that does not require exploration, extraction, long-distance transportation or sufficient refining, and that avoids the environmental damage problems associated with petroleum processing. For similar reasons, alternative sources of chemicals usually obtained from petroleum are needed. There is also a need for an efficient and cost-effective method of producing high quality biofuels, fuel substitutes and chemicals from renewable energy sources.

所望する鎖長(例えば、奇数の炭素を有する鎖)を有する脂肪酸前駆体分子およびそれらから作製された脂肪酸誘導体を生成するように操作された組換え微生物細胞、これらの組換え微生物細胞を使用して所望するアシル鎖長および所望する奇数:偶数の長さの鎖の比を有する脂肪酸誘導体を含む組成物を生成する方法ならびにこれらの方法によって生成される組成物が、これらの必要性を解決する。   Recombinant microbial cells engineered to produce fatty acid precursor molecules having the desired chain length (eg, chains having an odd number of carbons) and fatty acid derivatives made therefrom, and using these recombinant microbial cells Processes for producing compositions comprising fatty acid derivatives having desired acyl chain lengths and desired odd: even chain ratios, and compositions produced by these processes, solve these needs .

本発明は、奇数鎖長脂肪酸誘導体を生成する新規の組換え微生物細胞およびこのような新規の組換え微生物細胞を含む細胞培養物を提供する。本発明はまた、本発明の組換え微生物細胞の培養を含む奇数鎖長脂肪酸誘導体を含む組成物の作製方法、このような方法によって作製された組成物およびさらなる調査によって明らかとなった他の特性(feature)を提供する。   The present invention provides novel recombinant microbial cells that produce odd chain length fatty acid derivatives and cell cultures containing such novel recombinant microbial cells. The present invention also provides methods for making compositions comprising odd chain length fatty acid derivatives comprising cultures of recombinant microbial cells of the invention, compositions made by such methods, and other properties revealed by further investigations. (Feature).

第1の態様では、本発明は、プロピオニル−CoAの生成を増加させるために有効な酵素活性を欠如しているか、または量が低下している親微生物細胞におけるプロピオニル−CoAの生成に対して、細胞においてプロピオニル−CoAの生成を増加させるために有効な前記酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む組換え微生物細胞であって、細胞を炭素源の存在下で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、奇数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物を生成する組換え微生物細胞を提供する。組換え微生物細胞は、(a)増加した量のプロピオニル−CoAを生成するために有効な酵素活性を欠如しているか、または量が低下している親微生物細胞において生成するプロピオニル−CoAの量に対して、組換え微生物細胞において増加した量のプロピオニル−CoAを生成するために有効な前記酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドであり、ポリペプチドが組換え微生物細胞にとって外来性であるか、またはポリヌクレオチドの発現が親微生物細胞におけるポリヌクレオチドの発現と比較して組換え微生物細胞においてモジュレートされているポリヌクレオチド、(b)基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素(「FabH」)活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドおよび(c)脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含み、組換え微生物細胞は、炭素源の存在下で、(a)、(b)および(c)によるポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、奇数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物を生成する。いくつかの実施形態では、(a)による少なくとも1種のポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドの外来性プロモーターへの操作可能な連結などによるポリヌクレオチドの過剰発現によってモジュレートされている。   In a first aspect, the invention relates to the production of propionyl-CoA in a parental microbial cell that lacks or has a reduced amount of effective enzymatic activity to increase the production of propionyl-CoA. A recombinant microbial cell comprising a polynucleotide encoding a polypeptide having said enzymatic activity effective to increase the production of propionyl-CoA in the cell, wherein the cell expresses the polynucleotide in the presence of a carbon source Therefore, a recombinant microbial cell that produces a fatty acid derivative composition comprising an odd-chain fatty acid derivative when cultured under effective conditions is provided. Recombinant microbial cells can (a) reduce the amount of propionyl-CoA produced in parental microbial cells that lack or have a reduced amount of effective enzymatic activity to produce increased amounts of propionyl-CoA. In contrast, a polynucleotide encoding a polypeptide having said enzymatic activity effective to produce increased amounts of propionyl-CoA in recombinant microbial cells, wherein the polypeptide is foreign to the recombinant microbial cells. Or a polynucleotide wherein the expression of the polynucleotide is modulated in recombinant microbial cells compared to the expression of the polynucleotide in the parental microbial cell, (b) β-ketoacyl-ACP synthase utilizing propionyl-CoA as a substrate (“FabH”) a polypeptide encoding a polypeptide having activity A recombinant microbial cell expressing a polynucleotide according to (a), (b) and (c) in the presence of a carbon source, comprising a polynucleotide encoding a nucleotide and (c) a polypeptide having fatty acid derivative enzymatic activity When cultured under conditions effective to produce a fatty acid derivative composition comprising an odd chain fatty acid derivative. In some embodiments, the expression of at least one polynucleotide according to (a) is modulated by overexpression of the polynucleotide, such as by operable linkage of the polynucleotide to an exogenous promoter.

いくつかの実施形態では、第1の態様の微生物細胞によって生成される組成物における脂肪酸誘導体の少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%または少なくとも90%が奇数鎖脂肪酸誘導体である。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、炭素源を含有する培養培地中で、(a)、(b)および(c)によるポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、少なくとも50mg/L、少なくとも75mg/L、少なくとも100mg/L、少なくとも200mg/L、少なくとも500mg/L、少なくとも1000mg/L、少なくとも2000mg/L、少なくとも5000mg/Lまたは少なくとも10000mg/Lの奇数鎖脂肪酸誘導体を生成する。   In some embodiments, at least 5%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60% of the fatty acid derivatives in the composition produced by the microbial cells of the first aspect. %, At least 70%, at least 80% or at least 90% are odd chain fatty acid derivatives. In some embodiments, the recombinant microbial cell is cultured in a culture medium containing a carbon source under conditions effective to express the polynucleotide according to (a), (b), and (c). An odd chain fatty acid derivative of at least 50 mg / L, at least 75 mg / L, at least 100 mg / L, at least 200 mg / L, at least 500 mg / L, at least 1000 mg / L, at least 2000 mg / L, at least 5000 mg / L or at least 10,000 mg / L Is generated.

いくつかの実施形態では、(a)による組換え微生物細胞において増加した量のプロピオニル−CoAを生成するために有効な酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドが、(i)アスパルトキナーゼ活性、ホモセリン脱水素酵素活性、ホモセリンキナーゼ活性、スレオニン合成酵素活性またはスレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチドをコードする1種または複数のポリヌクレオチド、(ii)(R)−シトラマル酸合成酵素活性、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性またはベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードする1種または複数のポリヌクレオチドおよび(iii)メチルマロニル−CoAムターゼ活性、メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性、メチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼ活性またはメチルマロニル−CoAエピメラーゼ活性を有するポリペプチドをコードする1種または複数のポリヌクレオチドから選択される。いくつかの実施形態では、微生物細胞は、(i)による1種または複数のポリヌクレオチドおよび(ii)による1種または複数のポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態では、微生物細胞は、(i)および/または(ii)による1種または複数のポリヌクレオチドおよび(iii)による1種または複数のポリヌクレオチドを含む。   In some embodiments, a polynucleotide encoding a polypeptide having an enzymatic activity effective to produce an increased amount of propionyl-CoA in a recombinant microbial cell according to (a) comprises (i) an aspartokinase activity One or more polynucleotides encoding a polypeptide having homoserine dehydrogenase activity, homoserine kinase activity, threonine synthase activity or threonine deaminase activity, (ii) (R) -citramalate synthase activity, isopropylmalate One or more polynucleotides encoding a polypeptide having isomerase activity or beta-isopropylmalate dehydrogenase activity and (iii) methylmalonyl-CoA mutase activity, methylmalonyl-CoA decarboxylase activity, methyl It is selected from one or more polynucleotides encoding a polypeptide having a malonyl -CoA carboxyl transferase activity or methylmalonyl -CoA epimerase activity. In some embodiments, the microbial cell comprises one or more polynucleotides according to (i) and one or more polynucleotides according to (ii). In some embodiments, the microbial cell comprises one or more polynucleotides according to (i) and / or (ii) and one or more polynucleotides according to (iii).

いくつかの実施形態では、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドは組換え微生物細胞にとって外来性である。さらに特定の実施形態では、組換え微生物細胞にとって内在性のβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドの発現は減衰している。   In some embodiments, the polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity that utilizes propionyl-CoA as a substrate is foreign to the recombinant microbial cell. In a more specific embodiment, the expression of a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity that is endogenous to the recombinant microbial cell is attenuated.

脂肪酸誘導体酵素活性は、内在性(「天然」)であっても外来性であってもよい。いくつかの実施形態では、脂肪酸誘導体酵素活性にはチオエステラーゼ活性が含まれ、組換え微生物細胞によって生成される脂肪酸誘導体組成物には奇数鎖脂肪酸および偶数鎖脂肪酸が含まれる。いくつかの実施形態では、組成物における脂肪酸の少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%または少なくとも90%が奇数鎖脂肪酸である。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、炭素源を含有する培養培地中で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、少なくとも50mg/L、少なくとも75mg/L、少なくとも100mg/L、少なくとも200mg/L、少なくとも500mg/L、少なくとも1000mg/L、少なくとも2000mg/L、少なくとも5000mg/Lまたは少なくとも10000mg/Lの奇数鎖脂肪酸を生成する。   The fatty acid derivative enzyme activity may be endogenous ("natural") or exogenous. In some embodiments, the fatty acid derivative enzyme activity includes thioesterase activity, and the fatty acid derivative composition produced by the recombinant microbial cell includes odd and even chain fatty acids. In some embodiments, at least 5%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80% or at least 90% of the fatty acids in the composition. % Are odd chain fatty acids. In some embodiments, the recombinant microbial cells are at least 50 mg / L, at least 75 mg / L, at least when cultured in a culture medium containing a carbon source under conditions effective to express the polynucleotide. It produces odd chain fatty acids of 100 mg / L, at least 200 mg / L, at least 500 mg / L, at least 1000 mg / L, at least 2000 mg / L, at least 5000 mg / L or at least 10,000 mg / L.

第1の態様のいくつかの実施形態では、脂肪酸誘導体酵素活性にはエステル合成酵素活性が含まれ、組換え微生物によって生成される脂肪酸誘導体組成物には奇数鎖脂肪エステルおよび偶数鎖脂肪エステルが含まれる。いくつかの実施形態では、組成物における脂肪エステルの少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%または少なくとも90%が奇数鎖脂肪エステルである。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、炭素源を含有する培養培地中で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、少なくとも50mg/L、少なくとも75mg/L、少なくとも100mg/L、少なくとも200mg/L、少なくとも500mg/L、少なくとも1000mg/L、少なくとも2000mg/L、少なくとも5000mg/Lまたは少なくとも10000mg/Lの奇数鎖脂肪エステルを生成する。   In some embodiments of the first aspect, the fatty acid derivative enzyme activity includes ester synthase activity, and the fatty acid derivative composition produced by the recombinant microorganism includes odd-chain fatty esters and even-chain fatty esters. It is. In some embodiments, at least 5%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80% or at least of the fatty esters in the composition 90% are odd chain fatty esters. In some embodiments, the recombinant microbial cells are at least 50 mg / L, at least 75 mg / L, at least when cultured in a culture medium containing a carbon source under conditions effective to express the polynucleotide. Produce odd chain fatty esters of 100 mg / L, at least 200 mg / L, at least 500 mg / L, at least 1000 mg / L, at least 2000 mg / L, at least 5000 mg / L or at least 10,000 mg / L.

第1の態様のいくつかの実施形態では、脂肪酸誘導体酵素活性には脂肪アルデヒド生合成活性が含まれ、組換え微生物細胞によって生成される脂肪酸誘導体組成物には奇数鎖脂肪アルデヒドおよび偶数鎖脂肪アルデヒドが含まれる。いくつかの実施形態では、組成物における脂肪アルデヒドの少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%または少なくとも90%が奇数鎖脂肪アルデヒドである。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、炭素源を含有する培養培地中で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、少なくとも50mg/L、少なくとも75mg/L、少なくとも100mg/L、少なくとも200mg/L、少なくとも500mg/L、少なくとも1000mg/L、少なくとも2000mg/L、少なくとも5000mg/Lまたは少なくとも10000mg/Lの奇数鎖脂肪アルデヒドを生成する。   In some embodiments of the first aspect, the fatty acid derivative enzyme activity includes fatty aldehyde biosynthetic activity, and the fatty acid derivative composition produced by the recombinant microbial cell comprises an odd chain fatty aldehyde and an even chain fatty aldehyde. Is included. In some embodiments, at least 5%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80% or at least of the fatty aldehydes in the composition 90% are odd chain fatty aldehydes. In some embodiments, the recombinant microbial cells are at least 50 mg / L, at least 75 mg / L, at least when cultured in a culture medium containing a carbon source under conditions effective to express the polynucleotide. It produces an odd chain fatty aldehyde of 100 mg / L, at least 200 mg / L, at least 500 mg / L, at least 1000 mg / L, at least 2000 mg / L, at least 5000 mg / L or at least 10000 mg / L.

第1の態様のいくつかの実施形態では、脂肪酸誘導体酵素活性には脂肪アルコール生合成活性が含まれ、組換え微生物細胞によって生成される脂肪酸誘導体組成物には奇数鎖脂肪アルコールおよび偶数鎖脂肪アルコールが含まれる。いくつかの実施形態では、組成物における脂肪アルコールの少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%または少なくとも90%が奇数鎖脂肪アルコールである。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、炭素源を含有する培養培地中で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、少なくとも50mg/L、少なくとも75mg/L、少なくとも100mg/L、少なくとも200mg/L、少なくとも500mg/L、少なくとも1000mg/L、少なくとも2000mg/L、少なくとも5000mg/Lまたは少なくとも10000mg/Lの奇数鎖脂肪アルコールを生成する。   In some embodiments of the first aspect, the fatty acid derivative enzyme activity includes fatty alcohol biosynthetic activity, and the fatty acid derivative composition produced by the recombinant microbial cell comprises odd and even chain fatty alcohols. Is included. In some embodiments, at least 5%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80% or at least of the fatty alcohol in the composition 90% are odd chain fatty alcohols. In some embodiments, the recombinant microbial cells are at least 50 mg / L, at least 75 mg / L, at least when cultured in a culture medium containing a carbon source under conditions effective to express the polynucleotide. Produce odd chain fatty alcohols of 100 mg / L, at least 200 mg / L, at least 500 mg / L, at least 1000 mg / L, at least 2000 mg / L, at least 5000 mg / L or at least 10,000 mg / L.

第1の態様のいくつかの実施形態では、脂肪酸誘導体酵素活性には炭化水素生合成活性が含まれ、組換え微生物細胞によって生成される脂肪酸誘導体組成物は、アルカン組成物、アルケン組成物、末端オレフィン組成物、内部オレフィン組成物またはケトン組成物などの炭化水素組成物であり、この炭化水素組成物には奇数鎖炭化水素および偶数鎖炭化水素が含まれる。いくつかの実施形態では、組成物における炭化水素の少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%または少なくとも90%が偶数鎖炭化水素である。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、炭素源を含有する培養培地中で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、少なくとも50mg/L、少なくとも75mg/L、少なくとも100mg/L、少なくとも200mg/L、少なくとも500mg/L、少なくとも1000mg/L、少なくとも2000mg/L、少なくとも5000mg/Lまたは少なくとも10000mg/Lの偶数鎖炭化水素を生成する。   In some embodiments of the first aspect, the fatty acid derivative enzyme activity includes a hydrocarbon biosynthetic activity, and the fatty acid derivative composition produced by the recombinant microbial cell comprises an alkane composition, an alkene composition, a terminal A hydrocarbon composition, such as an olefin composition, an internal olefin composition, or a ketone composition, which includes odd and even chain hydrocarbons. In some embodiments, at least 5%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80% or at least of the hydrocarbons in the composition 90% are even chain hydrocarbons. In some embodiments, the recombinant microbial cells are at least 50 mg / L, at least 75 mg / L, at least when cultured in a culture medium containing a carbon source under conditions effective to express the polynucleotide. It produces even chain hydrocarbons of 100 mg / L, at least 200 mg / L, at least 500 mg / L, at least 1000 mg / L, at least 2000 mg / L, at least 5000 mg / L or at least 10,000 mg / L.

様々な実施形態では、炭素源には、糖などの炭水化物、例えば、単糖、二糖、オリゴ糖または多糖が含まれる。いくつかの実施形態では、炭素源はセルロース加水分解物などのバイオマスから得られる。   In various embodiments, the carbon source includes carbohydrates such as sugars, such as monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides or polysaccharides. In some embodiments, the carbon source is obtained from biomass such as cellulose hydrolysate.

様々な実施形態では、親(例えば、宿主)微生物細胞は、糸状菌、藻類、酵母または細菌などの原核細胞である。様々な好ましい実施形態では、宿主細胞は細菌細胞である。より好ましい実施形態では、宿主細胞はE.コリ(E.coli)細胞またはバチルス(Bacillus)細胞である。   In various embodiments, the parent (eg, host) microbial cell is a prokaryotic cell such as a filamentous fungus, algae, yeast or bacterium. In various preferred embodiments, the host cell is a bacterial cell. In a more preferred embodiment, the host cell is E. coli. E. coli cells or Bacillus cells.

偶数鎖脂肪酸誘導体および奇数鎖脂肪酸誘導体を作製するための経路の例をそれぞれ図1Aおよび1Bに示す。図2および3は、奇数鎖脂肪酸誘導体生成を増加させるためにプロピオニル−CoAを通る代謝流を対象とした様々なアプローチの全体像であり、図2は、中間体α−ケト酪酸を通る経路の例を示しており、図3は中間体メチルマロニル−CoAを通る経路の例を示している。   Examples of pathways for making even-chain fatty acid derivatives and odd-chain fatty acid derivatives are shown in FIGS. 1A and 1B, respectively. FIGS. 2 and 3 are an overview of various approaches directed to metabolic flow through propionyl-CoA to increase odd-chain fatty acid derivative production, and FIG. 2 illustrates the pathway through the intermediate α-ketobutyric acid. An example is shown, and FIG. 3 shows an example of a pathway through the intermediate methylmalonyl-CoA.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性、好ましくはEC2.3.1.180として分類されるβ−ケトアシル−ACP合成酵素III活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。一実施形態では、β−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドはfabH遺伝子によってコードされる。一実施形態では、β−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドは、親微生物細胞にとって内在性である。別の実施形態では、β−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドは、親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、β−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによってモジュレートされる。別の実施形態では、β−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドは、基質としてプロピオニル−CoAを利用し、インビトロ(in vitro)またはインビボ(in vivo)において、好ましくはインビボにおいて、奇数鎖アシル−ACPを形成するためにプロピオニル−CoAとマロニル−ACPの縮合を触媒するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有する、配列番号1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、146、147、148もしくは149から選択される配列またはそれらの変異体または断片を含む。別の実施形態では、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドは、配列番号14〜19から選択される1種または複数の配列モチーフを含み、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、奇数鎖アシル−ACPを形成するためにプロピオニル−CoAとマロニル−ACPの縮合を触媒する。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect is β-ketoacyl-ACP synthase activity utilizing propionyl-CoA as a substrate, preferably β-ketoacyl-classified as EC 2.3.1.180. A polynucleotide encoding a polypeptide having ACP synthase III activity is included. In one embodiment, the polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity is encoded by the fabH gene. In one embodiment, the polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity is endogenous to the parent microbial cell. In another embodiment, the polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity is foreign to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity is modulated in a recombinant microbial cell. In some cases, expression of the polynucleotide is modulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In another embodiment, a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity utilizes propionyl-CoA as a substrate and is an odd chain acyl in vitro or in vivo, preferably in vivo. A β-ketoacyl-ACP synthase activity that catalyzes the condensation of propionyl-CoA and malonyl-ACP to form ACP, SEQ ID NO: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A sequence selected from 10, 11, 12, 13, 146, 147, 148 or 149 or a variant or fragment thereof. In another embodiment, a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity that utilizes propionyl-CoA as a substrate comprises one or more sequence motifs selected from SEQ ID NOs: 14-19 and is in vitro or in vivo Preferably catalyze the condensation of propionyl-CoA and malonyl-ACP to form odd chain acyl-ACPs in vivo.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、β−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードする内在性ポリヌクレオチド配列(例えば、内在性fabH遺伝子)を含むが、組換え微生物細胞におけるこのような内在性ポリヌクレオチド配列の発現は減衰している。いくつかの実施形態では、内在性ポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞における内在性ポリヌクレオチドの配列の全てまたは一部の欠失によって減衰している。減衰した内在性β−ケトアシル−ACP合成酵素遺伝子を含むこのような組換え微生物細胞はさらに、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有する外来性ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列を含むことが好ましい。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises an endogenous polynucleotide sequence encoding a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity (eg, an endogenous fabH gene), but is recombinant. The expression of such endogenous polynucleotide sequences in microbial cells is attenuated. In some embodiments, expression of the endogenous polynucleotide is attenuated by deletion of all or part of the sequence of the endogenous polynucleotide in the recombinant microbial cell. Such a recombinant microbial cell comprising a attenuated endogenous β-ketoacyl-ACP synthase gene may further comprise a polypeptide encoding a foreign polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity utilizing propionyl-CoA as a substrate. It preferably includes a nucleotide sequence.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、EC2.7.2.4として分類されるアスパルトキナーゼ活性(図2、経路(A))を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態では、アスパルトキナーゼ活性を有するポリペプチドは、thrA、dapGまたはhom3遺伝子によってコードされる。一実施形態では、アスパルトキナーゼ活性を有するポリペプチドは親微生物細胞にとって内在性であるか、または親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、アスパルトキナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによって調節される。別の実施形態では、アスパルトキナーゼ活性を有するポリペプチドは、アスパルトキナーゼ活性を有し、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、アスパラギン酸からアスパルチルリン酸への変換を触媒する、配列番号20、21、22、23、24から選択される配列またはそれらの変異体または断片を含む。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having aspartokinase activity (FIG. 2, pathway (A)) classified as EC 2.7.2.4. Including. In some embodiments, the polypeptide having aspartokinase activity is encoded by a thrA, dapG or hom3 gene. In one embodiment, the polypeptide having aspartokinase activity is endogenous to the parent microbial cell or foreign to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having aspartokinase activity is modulated in a recombinant microbial cell. In some cases, the expression of the polynucleotide is regulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In another embodiment, the polypeptide having aspartokinase activity has aspartokinase activity and catalyzes the conversion of aspartic acid to aspartyl phosphate in vitro or in vivo, preferably in vivo. A sequence selected from 20, 21, 22, 23, 24 or a variant or fragment thereof.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、EC1.1.1.3として分類されるホモセリン脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態では、ホモセリン脱水素酵素活性を有するポリペプチドは、thrA、homまたはhom6遺伝子によってコードされる。一実施形態では、ホモセリン脱水素酵素活性を有するポリペプチドは親微生物細胞にとって内在性であるか、または親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、ホモセリン脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞において調節されている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによってモジュレートされる。別の実施形態では、ホモセリン脱水素酵素活性を有するポリペプチドは、ホモセリン脱水素酵素活性を有し、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、アスパラギン酸セミアルデヒドからホモセリンへの変換を触媒する、配列番号20、21、25、26、27から選択される配列またはそれらの変異体または断片を含む。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having homoserine dehydrogenase activity classified as EC 1.1.1.3. In some embodiments, the polypeptide having homoserine dehydrogenase activity is encoded by a thrA, hom or hom6 gene. In one embodiment, the polypeptide having homoserine dehydrogenase activity is endogenous to the parent microbial cell or foreign to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having homoserine dehydrogenase activity is regulated in a recombinant microbial cell. In some cases, expression of the polynucleotide is modulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In another embodiment, the polypeptide having homoserine dehydrogenase activity has homoserine dehydrogenase activity and a sequence that catalyzes the conversion of aspartate semialdehyde to homoserine in vitro or in vivo, preferably in vivo. A sequence selected from the numbers 20, 21, 25, 26, 27 or a variant or fragment thereof.

特定の実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、アスパルトキナーゼおよびホモセリン脱水素酵素活性の両方を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。一実施形態では、アスパルトキナーゼおよびホモセリン脱水素酵素活性を有するポリペプチドは親微生物細胞にとって内在性であるか、または親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、アスパルトキナーゼおよびホモセリン脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによってモジュレートされる。一実施形態では、アスパルトキナーゼおよびホモセリン脱水素酵素活性を有するポリペプチドは、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、アスパラギン酸からアスパラチルリン酸への変換およびアスパラギン酸セミアルデヒドからホモセリンへの変換を触媒する、配列番号20または配列番号21などのそれらの変異体または断片を含む。   In certain embodiments, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having both aspartokinase and homoserine dehydrogenase activity. In one embodiment, the polypeptide having aspartokinase and homoserine dehydrogenase activity is endogenous to the parent microbial cell or foreign to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having aspartokinase and homoserine dehydrogenase activity is modulated in a recombinant microbial cell. In some cases, expression of the polynucleotide is modulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In one embodiment, the polypeptide having aspartokinase and homoserine dehydrogenase activity is converted in vitro or in vivo, preferably in vivo, from aspartate to aspartyl phosphate and from aspartate semialdehyde to homoserine. And variants or fragments thereof, such as SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、EC2.7.1.39として分類されるホモセリンキナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態では、ホモセリンキナーゼ活性を有するポリペプチドは、thrB遺伝子またはthrI遺伝子によってコードされる。一実施形態では、ホモセリンキナーゼ活性を有するポリペプチドは親微生物細胞にとって内在性であるか、または親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、ホモセリンキナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによってモジュレートされる。別の実施形態では、ホモセリンキナーゼ活性を有するポリペプチドは、ホモセリンキナーゼ活性を有し、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、ホモセリンからO−ホスホ−L−ホモセリンへの変換を触媒する、配列番号28、29、30、31から選択される配列またはそれらの変異体または断片を含む。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having homoserine kinase activity classified as EC 2.7.1.39. In some embodiments, the polypeptide having homoserine kinase activity is encoded by a thrB gene or a thrI gene. In one embodiment, the polypeptide having homoserine kinase activity is endogenous to the parent microbial cell or foreign to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having homoserine kinase activity is modulated in a recombinant microbial cell. In some cases, expression of the polynucleotide is modulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In another embodiment, the polypeptide having homoserine kinase activity has homoserine kinase activity and catalyzes the conversion of homoserine to O-phospho-L-homoserine in vitro or in vivo, preferably in vivo. A sequence selected from 28, 29, 30, 31 or a variant or fragment thereof.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、EC4.2.3.1として分類されるスレオニン合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。一実施形態では、スレオニン合成酵素活性を有するポリペプチドは、thrC遺伝子によってコードされる。一実施形態では、スレオニン合成酵素活性を有するポリペプチドは、親微生物細胞にとって内在性であるか、または親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、スレオニン合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによってモジュレートされる。別の実施形態では、スレオニン合成酵素活性を有するポリペプチドは、スレオニン合成酵素活性を有し、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、O−ホスホ−L−ホモセリンからスレオニンへの変換を触媒する、配列番号32、33、34から選択される配列またはそれらの変異体または断片を含む。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having threonine synthase activity classified as EC 4.2.3.1. In one embodiment, the polypeptide having threonine synthase activity is encoded by the thrC gene. In one embodiment, the polypeptide having threonine synthase activity is endogenous to the parent microbial cell or foreign to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having threonine synthase activity is modulated in a recombinant microbial cell. In some cases, expression of the polynucleotide is modulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In another embodiment, the polypeptide having threonine synthase activity has threonine synthase activity and catalyzes the conversion of O-phospho-L-homoserine to threonine in vitro or in vivo, preferably in vivo. A sequence selected from SEQ ID NOs: 32, 33, 34 or a variant or fragment thereof is included.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、EC4.3.1.19として分類されるスレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態では、スレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチドは、tdcB遺伝子またはilvA遺伝子によってコードされる。一実施形態では、スレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチドは親微生物細胞にとって内在性であるか、または親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、スレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによってモジュレートされる。別の実施形態では、スレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチドは、スレオニンデアミナーゼ活性を有し、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、スレオニンから2−ケト酪酸への変換を触媒する、配列番号35、36、37、38、39から選択される配列またはそれらの変異体または断片を含む。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having threonine deaminase activity classified as EC 4.3.1.19. In some embodiments, the polypeptide having threonine deaminase activity is encoded by the tdcB gene or the ilvA gene. In one embodiment, the polypeptide having threonine deaminase activity is endogenous to the parent microbial cell or foreign to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having threonine deaminase activity is modulated in a recombinant microbial cell. In some cases, expression of the polynucleotide is modulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In another embodiment, the polypeptide having threonine deaminase activity has threonine deaminase activity and catalyzes the conversion of threonine to 2-ketobutyric acid in vitro or in vivo, preferably in vivo. , 37, 38, 39 or a variant or fragment thereof.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、EC2.3.1.182として分類される(R)−シトラマル酸合成酵素活性(図2、経路(B))を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。一実施形態では、(R)−シトラマル酸合成酵素活性を有するポリペプチドはcimA遺伝子によってコードされる。一実施形態では、(R)−シトラマル酸合成酵素活性を有するポリペプチドは親微生物細胞にとって内在性であるか、または親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、(R)−シトラマル酸合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによってモジュレートされる。別の実施形態では、(R)−シトラマル酸合成酵素活性を有するポリペプチドは、(R)−シトラマル酸合成酵素活性を有し、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、アセチル−CoAおよびピルビン酸から(R)−シトラマル酸への反応を触媒する、配列番号40、41、42、43から選択される配列またはそれらの変異体または断片を含む。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises a polypeptide having (R) -citramalic acid synthase activity (FIG. 2, pathway (B)) classified as EC 2.3.1.182. The encoding polynucleotide is included. In one embodiment, the polypeptide having (R) -citramalate synthase activity is encoded by the cimA gene. In one embodiment, the polypeptide having (R) -citramalate synthase activity is endogenous to the parent microbial cell or is exogenous to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having (R) -citramalate synthase activity is modulated in a recombinant microbial cell. In some cases, expression of the polynucleotide is modulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In another embodiment, the polypeptide having (R) -citramalate synthase activity has (R) -citramalate synthase activity and is acetyl-CoA and pyruvate in vitro or in vivo, preferably in vivo. Comprising a sequence selected from SEQ ID NOs: 40, 41, 42, 43 or a variant or fragment thereof that catalyzes the reaction from to (R) -citramalic acid.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、EC4.2.1.33として分類されるイソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。一実施形態では、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性を有するポリペプチドは、leuCD遺伝子によってコードされる大サブユニットおよび小サブユニットを含む。一実施形態では、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性を有するポリペプチドは親微生物細胞にとって内在性であるか、または親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによってモジュレートされる。別の実施形態では、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性を有するポリペプチドは大サブユニットおよび小サブユニットを含む。他の実施形態では、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性を有するポリペプチドは、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性を有し、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、(R)−シトラマル酸からシトラコン酸およびシトラコン酸からベータ−メチル−D−リンゴ酸への変換を触媒する、配列番号44および46から選択される大サブユニット配列および配列番号45および47から選択される小サブユニット配列またはそれらの変異体または断片を含む。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having isopropylmalate isomerase activity classified as EC 4.2.1.33. In one embodiment, the polypeptide having isopropylmalate isomerase activity comprises a large subunit and a small subunit encoded by the leuCD gene. In one embodiment, the polypeptide having isopropylmalate isomerase activity is endogenous to the parent microbial cell or foreign to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having isopropylmalate isomerase activity is modulated in a recombinant microbial cell. In some cases, expression of the polynucleotide is modulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In another embodiment, the polypeptide having isopropylmalate isomerase activity comprises a large subunit and a small subunit. In other embodiments, the polypeptide having isopropylmalate isomerase activity has isopropylmalate isomerase activity and is in vitro or in vivo, preferably in vivo, from (R) -citramalic acid to citraconic acid and from citraconic acid to beta. A large subunit sequence selected from SEQ ID NOs: 44 and 46 and a small subunit sequence selected from SEQ ID NOs: 45 and 47 or variants or fragments thereof that catalyze the conversion to methyl-D-malic acid .

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、EC1.1.1.85として分類されるベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態では、ベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチドは、leuB遺伝子またはleu2遺伝子によってコードされる。一実施形態では、ベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチドは、親微生物細胞にとって内在性であるか、または親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、ベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによってモジュレートされる。別の実施形態では、ベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチドは、ベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有し、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、ベータ−メチル−D−リンゴ酸から2−ケト酪酸への変換を触媒する、配列番号48、49、50から選択される配列またはそれらの変異体または断片を含む。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having beta-isopropylmalate dehydrogenase activity classified as EC 1.1.1.185. In some embodiments, the polypeptide having beta-isopropylmalate dehydrogenase activity is encoded by the leuB gene or the leu2 gene. In one embodiment, the polypeptide having beta-isopropylmalate dehydrogenase activity is endogenous to the parent microbial cell or foreign to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having beta-isopropylmalate dehydrogenase activity is modulated in a recombinant microbial cell. In some cases, expression of the polynucleotide is modulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In another embodiment, the polypeptide having beta-isopropylmalate dehydrogenase activity has beta-isopropylmalate dehydrogenase activity and is in vitro or in vivo, preferably in vivo, beta-methyl-D- A sequence selected from SEQ ID NOs: 48, 49, 50 or a variant or fragment thereof that catalyzes the conversion of malic acid to 2-ketobutyric acid.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、EC5.4.99.2として分類されるメチルマロニル−CoAムターゼ活性(図3)を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態では、メチルマロニル−CoAムターゼ活性を有するポリペプチドは、scpA(sbmとしても知られている)遺伝子によってコードされる。一実施形態では、メチルマロニル−CoAムターゼ活性を有するポリペプチドは、親微生物細胞にとって内在性であるか、または親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、メチルマロニル−CoAムターゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによってモジュレートされる。別の実施形態では、メチルマロニル−CoAムターゼ活性を有するポリペプチドは、メチルマロニル−CoAムターゼ活性を有し、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、スクシニル−CoAからメチルマロニル−CoAへの変換を触媒する、配列番号51、52、53、54,55、56、57、58から選択される配列またはそれらの変異体または断片を含む。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having methylmalonyl-CoA mutase activity (FIG. 3) classified as EC 5.4.99.2. In some embodiments, the polypeptide having methylmalonyl-CoA mutase activity is encoded by the scpA (also known as sbm) gene. In one embodiment, the polypeptide having methylmalonyl-CoA mutase activity is endogenous to the parent microbial cell or foreign to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having methylmalonyl-CoA mutase activity is modulated in a recombinant microbial cell. In some cases, expression of the polynucleotide is modulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In another embodiment, the polypeptide having methylmalonyl-CoA mutase activity has methylmalonyl-CoA mutase activity and converts succinyl-CoA to methylmalonyl-CoA in vitro or in vivo, preferably in vivo. It comprises a sequence selected from SEQ ID NO: 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58 or a variant or fragment thereof that catalyzes.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、EC4.1.1.41として分類されるメチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態では、メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性を有するポリペプチドは、scpB(ygfGとしても知られている)遺伝子によってコードされる。一実施形態では、メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性を有するポリペプチドは、親微生物細胞にとって内在性であるか、または親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼを有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによってモジュレートされる。別の実施形態では、メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性を有するポリペプチドは、メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性を有し、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、メチルマロニル−CoAからプロピオニル−CoAへの変換を触媒する、配列番号59、60、61から選択される配列またはそれらの変異体または断片を含む。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having methylmalonyl-CoA decarboxylase activity classified as EC 4.1.1.41. In some embodiments, the polypeptide having methylmalonyl-CoA decarboxylase activity is encoded by the scpB (also known as ygfG) gene. In one embodiment, the polypeptide having methylmalonyl-CoA decarboxylase activity is endogenous to the parent microbial cell or foreign to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having methylmalonyl-CoA decarboxylase is modulated in a recombinant microbial cell. In some cases, expression of the polynucleotide is modulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In another embodiment, the polypeptide having methylmalonyl-CoA decarboxylase activity has methylmalonyl-CoA decarboxylase activity and is converted from methylmalonyl-CoA to propionyl-CoA in vitro or in vivo, preferably in vivo. Including a sequence selected from SEQ ID NOs: 59, 60, 61 or variants or fragments thereof that catalyze the conversion.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、EC2.1.3.1として分類されるメチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。一実施形態では、メチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドは、親微生物細胞にとって内在性であるか、または親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、メチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによってモジュレートされる。別の実施形態では、メチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドは、メチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼ活性を有し、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、メチルマロニル−CoAからプロピオニル−CoAへの変換を触媒する、配列番号62の配列またはその変異体または断片を含む。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having methylmalonyl-CoA carboxyltransferase activity classified as EC 2.1.3.1. In one embodiment, the polypeptide having methylmalonyl-CoA carboxyltransferase activity is endogenous to the parent microbial cell or foreign to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having methylmalonyl-CoA carboxyltransferase activity is modulated in a recombinant microbial cell. In some cases, expression of the polynucleotide is modulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In another embodiment, the polypeptide having methylmalonyl-CoA carboxyltransferase activity has methylmalonyl-CoA carboxyltransferase activity, and from methylmalonyl-CoA to propionyl-CoA in vitro or in vivo, preferably in vivo. Includes the sequence of SEQ ID NO: 62 or a variant or fragment thereof that catalyzes the conversion.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、EC5.1.99.1として分類されるメチルマロニル−CoAエピメラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。一実施形態では、メチルマロニル−CoAエピメラーゼ活性を有するポリペプチドは、親微生物細胞にとって内在性であるか、または親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、メチルマロニル−CoAエピメラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによってモジュレートされる。別の実施形態では、メチルマロニル−CoAエピメラーゼ活性を有するポリペプチドは、メチルマロニル−CoAエピメラーゼ活性を有し、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、(R)−メチルマロニル−CoAから(S)−メチルマロニル−CoAへの変換を触媒する配列番号63の配列またはその変異体または断片を含む。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having methylmalonyl-CoA epimerase activity classified as EC 5.1.99.1. In one embodiment, the polypeptide having methylmalonyl-CoA epimerase activity is endogenous to the parent microbial cell or foreign to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having methylmalonyl-CoA epimerase activity is modulated in a recombinant microbial cell. In some cases, expression of the polynucleotide is modulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In another embodiment, the polypeptide having methylmalonyl-CoA epimerase activity has methylmalonyl-CoA epimerase activity and is from (R) -methylmalonyl-CoA to (S) in vitro or in vivo, preferably in vivo. -Comprises the sequence of SEQ ID NO: 63 or a variant or fragment thereof that catalyzes the conversion to methylmalonyl-CoA.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、プロピオニル−CoA::スクシニル−CoAトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドをコードする内在性ポリヌクレオチド配列(例えば、内在性scpC遺伝子(ygfHとしても知られている))を含み、組換え微生物細胞におけるこのような内在性ポリヌクレオチドの発現は減衰している。いくつかの実施形態では、内在性ポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞における内在性ポリヌクレオチドの配列の全てまたは一部の欠失によって減衰している。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect is an endogenous polynucleotide sequence encoding a polypeptide having propionyl-CoA :: succinyl-CoA transferase activity (eg, the endogenous scpC gene (also known as ygfH)). The expression of such endogenous polynucleotides in recombinant microbial cells is attenuated. In some embodiments, expression of the endogenous polynucleotide is attenuated by deletion of all or part of the sequence of the endogenous polynucleotide in the recombinant microbial cell.

一実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、アシル−CoA脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードする内在性ポリヌクレオチド配列(例えば、内在性fadE遺伝子)を含み、組換え微生物細胞におけるこのような内在性ポリヌクレオチド配列の発現は減衰していてもよく、または減衰していなくてもよい。   In one embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises an endogenous polynucleotide sequence (eg, endogenous fadE gene) encoding a polypeptide having acyl-CoA dehydrogenase activity, and the recombinant microbial cell. The expression of such endogenous polynucleotide sequences in may or may not be attenuated.

他の実施形態では、第1の態様による組換え微生物細胞は、脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含み、組換え微生物細胞は、炭素源の存在下で培養したとき、奇数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物を生成する。   In another embodiment, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having fatty acid derivative enzyme activity, and the recombinant microbial cell is odd when cultured in the presence of a carbon source. A fatty acid derivative composition comprising a chain fatty acid derivative is produced.

様々な実施形態では、脂肪酸誘導体酵素活性には、チオエステラーゼ活性、エステル合成酵素活性、脂肪アルデヒド生合成活性、脂肪アルコール生合成活性、ケトン生合成活性および/または炭化水素生合成活性が含まれる。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、2種以上のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドであって、各ポリペプチドが脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリヌクレオチドを含む。さらに特定の実施形態では、組換え微生物細胞は、(1)チオエステラーゼ活性を有するポリペプチド、(2)デカルボキシラーゼ活性を有するポリペプチド、(3)カルボン酸レダクターゼ活性を有するポリペプチド、(4)アルコール脱水素酵素活性を有するポリペプチド(EC1.1.1.1)、(5)アルデヒドデカルボニラーゼ活性を有するポリペプチド(EC 4.1.99.5)、(6)アシル−CoA−レダクターゼ活性を有するポリペプチド(EC1.2.1.50)、(7)アシル−ACPレダクターゼ活性を有するポリペプチド、(8)エステル合成酵素活性を有するポリペプチド(EC3.1.1.67)、(9)OleA活性を有するポリペプチド、または(10)OleCDもしくはOleBCD活性を有するポリペプチドから選択される脂肪酸誘導体酵素活性を有する1種または複数のポリペプチドを発現するかまたは過剰発現し、組換え微生物細胞は、奇数鎖脂肪酸、奇数鎖脂肪エステル、奇数鎖ワックスエステル、奇数鎖脂肪アルデヒド、奇数鎖脂肪アルコール、偶数鎖アルカン、偶数鎖アルケン、偶数鎖内部オレフィン、偶数鎖末端オレフィンまたは偶数鎖ケトンを含む組成物を生成する。   In various embodiments, the fatty acid derivative enzyme activity includes thioesterase activity, ester synthase activity, fatty aldehyde biosynthesis activity, fatty alcohol biosynthesis activity, ketone biosynthesis activity and / or hydrocarbon biosynthesis activity. In some embodiments, the recombinant microbial cell comprises a polynucleotide that encodes two or more polypeptides, each polypeptide having a fatty acid derivative enzyme activity. In a more specific embodiment, the recombinant microbial cell comprises (1) a polypeptide having thioesterase activity, (2) a polypeptide having decarboxylase activity, (3) a polypeptide having carboxylic acid reductase activity, (4) Polypeptide having alcohol dehydrogenase activity (EC 1.1.1.1), (5) Polypeptide having aldehyde decarbonylase activity (EC 4.1.99.5), (6) Acyl-CoA-reductase Polypeptide having activity (EC 1.2.1.50), (7) polypeptide having acyl-ACP reductase activity, (8) polypeptide having ester synthase activity (EC 3.1.1.67), ( 9) Polypeptide having OleA activity, or (10) OleCD or OleBCD activity A recombinant microbial cell that expresses or overexpresses one or more polypeptides having a fatty acid derivative enzyme activity selected from repeptides, wherein the recombinant microbial cell is an odd chain fatty acid, odd chain fatty ester, odd chain wax ester, odd chain fat A composition comprising an aldehyde, an odd chain fatty alcohol, an even chain alkane, an even chain alkene, an even chain internal olefin, an even chain terminal olefin or an even chain ketone is produced.

一実施形態では、脂肪酸誘導体酵素活性は、チオエステラーゼ活性を含み、組換え微生物細胞を含む培養物は、炭素源の存在下で培養したとき、奇数鎖脂肪酸を含む脂肪酸組成物を生成する。いくつかの実施形態では、ポリペプチドは、EC3.1.1.5、EC3.1.2.−またはEC3.1.2.14に分類されるチオエステラーゼ活性を有する。いくつかの実施形態では、チオエステラーゼ活性を有するポリペプチドは、tesA、tesB、fatAまたはfatB遺伝子によってコードされる。いくつかの実施形態では、チオエステラーゼ活性を有するポリペプチドは親微生物細胞にとって内在性であるか、または親微生物細胞にとって外来性である。別の実施形態では、チオエステラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現は、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。場合によっては、ポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドが組換え微生物細胞において過剰発現するように、ポリヌクレオチドを外来性プロモーターに操作可能に連結することによってモジュレートされる。別の実施形態では、チオエステラーゼ活性を有するポリペプチドは、チオエステラーゼ活性を有し、インビトロまたはインビボにおいて、好ましくはインビボにおいて、奇数鎖アシル−ACPの奇数鎖脂肪酸への加水分解を触媒するかまたは奇数鎖アシル−ACPの奇数鎖脂肪エステルへの加アルコール分解を触媒する、配列番号64、65、66、67、68、69、70、71および72から選択される配列またはそれらの変種または断片を含む。いくつかの実施形態では、チオエステラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む第1の態様による組換え微生物細胞は、炭素源の存在下で培養したとき、炭素源を含有する培養培地中でポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、少なくとも50mg/L、少なくとも75mg/L、少なくとも100mg/L、少なくとも200mg/L、少なくとも500mg/L、少なくとも1000mg/Lまたは少なくとも2000mg/Lの奇数鎖脂肪酸を生成する。いくつかの実施形態では、チオエステラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む第1の態様による組換え微生物細胞は、奇数鎖脂肪酸および偶数鎖脂肪酸を含む脂肪酸組成物を生成する。いくつかの実施形態では、組成物における脂肪酸の少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%または少なくとも90%が奇数鎖脂肪酸である。   In one embodiment, the fatty acid derivative enzyme activity comprises thioesterase activity, and the culture comprising the recombinant microbial cells produces a fatty acid composition comprising odd chain fatty acids when cultured in the presence of a carbon source. In some embodiments, the polypeptide has an EC 3.1.1.5, an EC 3.1.2. -Or thioesterase activity classified as EC 3.1.2.14. In some embodiments, the polypeptide having thioesterase activity is encoded by a tesA, tesB, fatA or fatB gene. In some embodiments, the polypeptide having thioesterase activity is endogenous to the parent microbial cell or foreign to the parent microbial cell. In another embodiment, the expression of a polynucleotide encoding a polypeptide having thioesterase activity is modulated in a recombinant microbial cell. In some cases, expression of the polynucleotide is modulated by operably linking the polynucleotide to an exogenous promoter such that the polynucleotide is overexpressed in recombinant microbial cells. In another embodiment, the polypeptide having thioesterase activity has thioesterase activity and catalyzes the hydrolysis of odd chain acyl-ACP to odd chain fatty acids in vitro or in vivo, preferably in vivo, or A sequence selected from SEQ ID NOs: 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71 and 72, or a variant or fragment thereof, which catalyzes the alcoholysis of an odd chain acyl-ACP to an odd chain fatty ester. Including. In some embodiments, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprising a polynucleotide encoding a polypeptide having thioesterase activity, when cultured in the presence of a carbon source, in a culture medium containing the carbon source. At least 50 mg / L, at least 75 mg / L, at least 100 mg / L, at least 200 mg / L, at least 500 mg / L, at least 1000 mg / L or at least 2000 mg / L when cultured under conditions effective to express the polynucleotide at Produces L odd chain fatty acids. In some embodiments, the recombinant microbial cell according to the first aspect comprising a polynucleotide encoding a polypeptide having thioesterase activity produces a fatty acid composition comprising odd and even chain fatty acids. In some embodiments, at least 5%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80% or at least 90% of the fatty acids in the composition. % Are odd chain fatty acids.

本発明は、第1の態様による組換え微生物細胞を含む細胞培養物を含む。   The present invention includes a cell culture comprising a recombinant microbial cell according to the first aspect.

第2の態様では、本発明は、組換え微生物細胞における奇数鎖脂肪酸誘導体(または奇数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物)の生成方法であって、細胞内におけるプロピオニル−CoAの生成を増加させるために有効な酵素活性を有する組換えポリペプチドを細胞内で発現させることと、炭素源の存在下で組換えポリペプチドを発現し、奇数鎖脂肪酸誘導体を生成するために有効な条件下で細胞を培養することとを含む方法を含む。   In a second aspect, the present invention is a method for producing odd-chain fatty acid derivatives (or fatty acid derivative compositions comprising odd-chain fatty acid derivatives) in recombinant microbial cells, which increases the production of propionyl-CoA in the cells. In order to express a recombinant polypeptide having an effective enzymatic activity in the cell and to express the recombinant polypeptide in the presence of a carbon source and to produce an odd chain fatty acid derivative And culturing.

一実施形態では、奇数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物の作製方法は、第1の態様による組換え微生物細胞を得ることと、炭素源を含有する培養培地中で、(a)、(b)および(c)によるポリヌクレオチドを発現し、奇数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物を生成するために有効な条件下で細胞を培養することと、適宜培養培地から組成物を回収することとを含む。   In one embodiment, a method for producing a fatty acid derivative composition comprising an odd-chain fatty acid derivative comprises obtaining a recombinant microbial cell according to the first aspect and in a culture medium containing a carbon source (a), (b ) And (c) expressing the polynucleotide and culturing the cells under conditions effective to produce a fatty acid derivative composition comprising an odd chain fatty acid derivative, and optionally recovering the composition from the culture medium; including.

いくつかの実施形態では、第2の態様による方法によって生成される脂肪酸誘導体組成物は、奇数鎖脂肪酸誘導体および偶数鎖脂肪酸誘導体を含み、組成物中の脂肪酸誘導体の少なくとも5重量%、少なくとも6重量%、少なくとも8重量%、少なくとも10重量%、少なくとも20重量%、少なくとも30重量%、少なくとも40重量%、少なくとも50重量%、少なくとも60重量%、少なくとも70重量%、少なくとも80重量%または少なくとも90重量%が奇数鎖脂肪酸誘導体である。いくつかの実施形態では、脂肪酸誘導体組成物は、奇数鎖脂肪酸誘導体を少なくとも50mg/L、少なくとも75mg/L、少なくとも100mg/L、少なくとも200mg/L、少なくとも500mg/L、少なくとも1000mg/L、少なくとも2000mg/L、少なくとも5000mg/L、少なくとも10000mg/Lまたは少なくとも20000mg/Lの量(例えば、力価)で含む。   In some embodiments, the fatty acid derivative composition produced by the method according to the second aspect comprises an odd chain fatty acid derivative and an even chain fatty acid derivative, and at least 5%, at least 6% by weight of the fatty acid derivative in the composition. %, At least 8%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80% or at least 90% % Is an odd-chain fatty acid derivative. In some embodiments, the fatty acid derivative composition comprises an odd chain fatty acid derivative of at least 50 mg / L, at least 75 mg / L, at least 100 mg / L, at least 200 mg / L, at least 500 mg / L, at least 1000 mg / L, at least 2000 mg. / L, at least 5000 mg / L, at least 10,000 mg / L or at least 20000 mg / L (eg, titer).

第2の態様の様々な実施形態では、脂肪酸誘導体酵素活性には、チオエステラーゼ活性、エステル合成酵素活性、脂肪アルデヒド生合成活性、脂肪アルコール生合成活性、ケトン生合成活性および/または炭化水素生合成活性が含まれる。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、2種以上のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドであって、各ポリペプチドが脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリヌクレオチドを含む。さらに特定の実施形態では、組換え微生物細胞は、(1)チオエステラーゼ活性を有するポリペプチド、(2)デカルボキシラーゼ活性を有するポリペプチド、(3)カルボン酸レダクターゼ活性を有するポリペプチド、(4)アルコール脱水素酵素活性を有するポリペプチド(EC1.1.1.1)、(5)アルデヒドデカルボニラーゼ活性を有するポリペプチド(EC4.1.99.5)、(6)アシル−CoA−レダクターゼ活性を有するポリペプチド(EC1.2.1.50)、(7)アシル−ACPレダクターゼ活性を有するポリペプチド、(8)エステル合成酵素活性を有するポリペプチド(EC3.1.1.67)、(9)OleA活性を有するポリペプチド、または(10)OleCDもしくはOleBCD活性を有するポリペプチドから選択される脂肪酸誘導体酵素活性を有する1種または複数のポリペプチドを発現するかまたは過剰発現し、組換え微生物細胞は、1種または複数の奇数鎖脂肪酸、奇数鎖脂肪エステル、奇数鎖ワックスエステル、奇数鎖脂肪アルデヒド、奇数鎖脂肪アルコール、偶数鎖アルカン、偶数鎖アルケン、偶数鎖内部オレフィン、偶数鎖末端オレフィンおよび偶数鎖ケトンを含む組成物を生成する。   In various embodiments of the second aspect, the fatty acid derivative enzyme activity includes thioesterase activity, ester synthase activity, fatty aldehyde biosynthesis activity, fatty alcohol biosynthesis activity, ketone biosynthesis activity and / or hydrocarbon biosynthesis. Activity included. In some embodiments, the recombinant microbial cell comprises a polynucleotide that encodes two or more polypeptides, each polypeptide having a fatty acid derivative enzyme activity. In a more specific embodiment, the recombinant microbial cell comprises (1) a polypeptide having thioesterase activity, (2) a polypeptide having decarboxylase activity, (3) a polypeptide having carboxylic acid reductase activity, (4) Polypeptide having alcohol dehydrogenase activity (EC1.1.1.1), (5) Polypeptide having aldehyde decarbonylase activity (EC4.11.99.5), (6) Acyl-CoA-reductase activity (7) a polypeptide having acyl-ACP reductase activity, (8) a polypeptide having ester synthase activity (EC 3.1.1.67), (9) ) A polypeptide having OleA activity, or (10) a polypeptide having OleCD or OleBCD activity. One or more polypeptides having fatty acid derivative enzyme activity selected from peptides are expressed or overexpressed, the recombinant microbial cell is one or more odd chain fatty acids, odd chain fatty esters, odd chain waxes A composition comprising an ester, an odd chain fatty aldehyde, an odd chain fatty alcohol, an even chain alkane, an even chain alkene, an even chain internal olefin, an even chain terminal olefin and an even chain ketone is produced.

本発明は、第2の態様による方法によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物を含む。   The present invention includes a fatty acid derivative composition comprising an odd chain fatty acid derivative produced by the method according to the second aspect.

第3の態様では、本発明は、親微生物細胞よりも高い力価または高い割合の奇数鎖脂肪酸誘導体を生成する組換え微生物細胞の作製方法であって、脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む親微生物細胞を得ることと、同じ条件下で培養したとき、親微生物細胞によって生成されるプロピオニル−CoAの量よりも多量のプロピオニル−CoAを生成する、または生成することができる組換え微生物細胞を得るために親微生物細胞を操作することとを含み、組換え微生物細胞が、炭素源の存在下で、組換え微生物細胞においてプロピオニル−CoAおよび脂肪酸誘導体を生成するために有効な条件下で培養したとき、同じ条件下で培養した親微生物細胞によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体の力価または割合に対して、より高い力価または高い割合の奇数鎖脂肪酸誘導体を生成する方法を含む。   In a third aspect, the present invention provides a method for producing a recombinant microbial cell that produces a higher potency or higher proportion of odd-chain fatty acid derivatives than the parent microbial cell, which encodes a polypeptide having fatty acid derivative enzyme activity. Can produce or produce a larger amount of propionyl-CoA than the amount of propionyl-CoA produced by the parental microbial cell when cultured under the same conditions. Manipulating the parent microbial cell to obtain a recombinant microbial cell, wherein the recombinant microbial cell is effective to produce propionyl-CoA and fatty acid derivatives in the recombinant microbial cell in the presence of a carbon source. When cultured under the same conditions, the titer of the odd-chain fatty acid derivative produced by the parental microbial cells cultured under the same conditions. Includes against percentage, a method of generating a higher titers or high proportion odd-chain fatty acid moieties.

第4の態様では、本発明は、微生物細胞によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体の力価または割合を増加させる方法であって、脂肪酸誘導体を生成することができる親微生物細胞を得ることと、同じ条件下で培養したとき、親微生物細胞によって生成されるプロピオニル−CoAの量よりも多量のプロピオニル−CoAを生成する、または生成することができる組換え微生物細胞を得るために親微生物細胞を操作することとを含み、組換え微生物細胞が、炭素源の存在下で、組換え微生物細胞においてプロピオニル−CoAおよび脂肪酸誘導体を生成するために有効な条件下で培養したとき、同じ条件下で培養した親微生物細胞によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体の力価または割合に対して、より高い力価またはより高い割合の奇数鎖脂肪酸誘導体を生成する方法を含む。   In a fourth aspect, the present invention is a method for increasing the potency or proportion of odd-chain fatty acid derivatives produced by microbial cells, the same as obtaining parental microbial cells capable of producing fatty acid derivatives. Manipulating the parental microbial cell to obtain a recombinant microbial cell that produces or is capable of producing a larger amount of propionyl-CoA than the amount of propionyl-CoA produced by the parental microbial cell when cultured under conditions And when the recombinant microbial cell is cultured under conditions effective to produce propionyl-CoA and a fatty acid derivative in the recombinant microbial cell in the presence of a carbon source, Higher titer or higher percentage of odd chain fat relative to the potency or percentage of odd chain fatty acid derivatives produced by microbial cells It includes a method for generating acid derivative.

第3または第4の態様によるいくつかの実施形態では、親微生物細胞を操作する工程は、(a)アスパルトキナーゼ活性、ホモセリン脱水素酵素活性、ホモセリンキナーゼ活性、スレオニン合成酵素活性およびスレオニンデアミナーゼ活性を有する1種または複数のポリペプチド、(b)(R)−シトラマル酸合成酵素活性、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性およびベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有する1種または複数のポリペプチド、ならびに(c)メチルマロニル−CoAムターゼ活性、メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性、メチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼ活性およびメチルマロニル−CoAエピメラーゼ活性を有する1種または複数のポリペプチドから選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現するために細胞を操作することを含み、(a)、(b)または(c)による少なくとも1種のポリペプチドが親微生物細胞にとって外来性であるか、または(a)、(b)または(c)による少なくとも1種のポリヌクレオチドの発現が、親微生物細胞におけるポリヌクレオチドの発現と比較して、組換え微生物細胞においてモジュレートされている。いくつかの実施形態では、少なくとも1種のポリヌクレオチドの発現は、ポリヌクレオチドの外来性プロモーターへの操作可能な連結などによるポリヌクレオチドの過剰発現によってモジュレートされる。いくつかの実施形態では、操作された細胞は、(a)による1種または複数のポリペプチドおよび(b)による1種または複数のポリペプチドを発現する。   In some embodiments according to the third or fourth aspects, the step of manipulating the parent microbial cell comprises (a) aspartokinase activity, homoserine dehydrogenase activity, homoserine kinase activity, threonine synthase activity and threonine deaminase activity. One or more polypeptides having: (b) one or more polypeptides having (R) -citramalic acid synthase activity, isopropylmalate isomerase activity and beta-isopropylmalate dehydrogenase activity, and ( c) a polypeptide selected from one or more polypeptides having methylmalonyl-CoA mutase activity, methylmalonyl-CoA decarboxylase activity, methylmalonyl-CoA carboxyltransferase activity and methylmalonyl-CoA epimerase activity. Engineering the cell to express a polynucleotide encoding tide, wherein at least one polypeptide according to (a), (b) or (c) is foreign to the parental microbial cell, or ( The expression of at least one polynucleotide according to a), (b) or (c) is modulated in the recombinant microbial cell compared to the expression of the polynucleotide in the parental microbial cell. In some embodiments, the expression of at least one polynucleotide is modulated by overexpression of the polynucleotide, such as by operable linkage of the polynucleotide to an exogenous promoter. In some embodiments, the engineered cells express one or more polypeptides according to (a) and one or more polypeptides according to (b).

第3または第4の態様によるいくつかの実施形態では、親微生物細胞は、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードする外来性ポリヌクレオチドを発現するか、または内在性ポリヌクレオチドを過剰発現するために操作される。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードする外来性ポリヌクレオチドを発現するように操作されており、β−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードする内在性ポリヌクレオチドの発現は減衰している。いくつかの実施形態では、β−ケトアシル−ACP合成酵素を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、内在性ポリヌクレオチドの改変された、突然変異型または変異型の形態あり、改変されていない内在性ポリヌクレオチドに対して、基質としてのプロピオニル−CoAに対する増強された親和性または活性で選択されている。改変された突然変異体または変異体ポリヌクレオチドを生成するための数多くの方法は当技術分野では周知で、その例を本明細書で以下に記載する。   In some embodiments according to the third or fourth aspects, the parental microbial cell comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity that utilizes propionyl-CoA as a substrate. In some embodiments, the recombinant microbial cell expresses an exogenous polynucleotide that encodes a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity that utilizes propionyl-CoA as a substrate, or an endogenous polynucleotide. Is engineered to overexpress. In some embodiments, the recombinant microbial cell has been engineered to express an exogenous polynucleotide encoding a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity that utilizes propionyl-CoA as a substrate; Expression of the endogenous polynucleotide encoding a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity is attenuated. In some embodiments, the polynucleotide encoding a polypeptide having a β-ketoacyl-ACP synthase is a modified, mutated or mutated form of an endogenous polynucleotide, and is not modified endogenously. The polynucleotide is selected for enhanced affinity or activity for propionyl-CoA as a substrate. Numerous methods for generating modified mutants or mutant polynucleotides are well known in the art, examples of which are described herein below.

[本発明1001]
(a)プロピオニル−CoAを生成するために有効な酵素活性を欠如しているか、または量が低下している親微生物細胞において生成されるプロピオニル−CoAの量に対して、増加した量のプロピオニル−CoAを組換え微生物細胞において生成するために有効な前記酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドであって、前記ポリペプチドが組換え微生物細胞にとって外来性であるか、または前記ポリヌクレオチドの発現が親微生物細胞におけるポリヌクレオチドの発現と比較して組換え微生物細胞においてモジュレートされているポリヌクレオチド、
(b)基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、および
(c)脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、
を含む組換え微生物細胞であって、
組換え微生物細胞が、炭素源の存在下で、(a)、(b)および(c)によるポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、奇数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物を生成し、
前記脂肪酸誘導体組成物における脂肪酸誘導体の少なくとも10%が奇数鎖脂肪酸誘導体である、組換え微生物細胞。
[本発明1002]
脂肪酸誘導体組成物における脂肪酸誘導体の少なくとも20%が奇数鎖脂肪酸誘導体である、本発明1001の組換え微生物細胞。
[本発明1003]
奇数鎖脂肪酸誘導体を少なくとも100mg/L生成する、本発明1001の組換え微生物細胞。
[本発明1004]
(a)による少なくとも1種のポリヌクレオチドの発現が、組換え微生物細胞におけるポリヌクレオチドの過剰発現によってモジュレートされる、本発明1001の組換え微生物細胞。
[本発明1005]
(a)によるポリヌクレオチドが、
(i)アスパルトキナーゼ活性、ホモセリン脱水素酵素活性、ホモセリンキナーゼ活性、スレオニン合成酵素活性およびスレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチドをコードする1種または複数のポリヌクレオチド;
(ii)(R)−シトラマル酸合成酵素活性、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性およびベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードする1種または複数のポリヌクレオチド;ならびに
(iii)メチルマロニル−CoAムターゼ活性、メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性およびメチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドをコードする1種または複数のポリヌクレオチド、
からなる群から選択される、本発明1001の組換え微生物細胞。
[本発明1006]
(i)による1種または複数のポリヌクレオチドおよび(ii)による1種または複数のポリヌクレオチドを含む、本発明1005の組換え微生物細胞。
[本発明1007]
基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドが組換え微生物細胞にとって外来性であり、組換え微生物細胞にとって内在性であるβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドの発現が減衰している、本発明1001の組換え微生物細胞。
[本発明1008]
脂肪酸誘導体酵素活性がチオエステラーゼ活性を含み、組換え微生物細胞が奇数鎖脂肪酸を含む脂肪酸組成物を生成し、組成物中の脂肪酸の少なくとも10%が奇数鎖脂肪酸である、本発明1001の組換え微生物細胞。
[本発明1009]
脂肪酸誘導体酵素活性がエステル合成酵素活性を含み、組換え微生物細胞が奇数鎖脂肪エステルを含む脂肪エステル組成物を生成し、組成物中の脂肪エステルの少なくとも10%が奇数鎖脂肪エステルである、本発明1001の組換え微生物細胞。
[本発明1010]
脂肪酸誘導体酵素活性が脂肪アルデヒド生合成活性を含み、組換え微生物細胞が奇数鎖脂肪アルデヒドを含む脂肪アルデヒド組成物を生成し、組成物中の脂肪アルデヒドの少なくとも10%が奇数鎖脂肪アルデヒドである、本発明1001の組換え微生物細胞。
[本発明1011]
脂肪酸誘導体酵素活性が脂肪アルコール生合成活性を含み、組換え微生物細胞が奇数鎖脂肪アルコールを含む脂肪アルコール組成物を生成し、組成物中の脂肪アルコールの少なくとも10%が奇数鎖脂肪アルコールである、本発明1001の組換え微生物細胞。
[本発明1012]
脂肪酸誘導体酵素活性が炭化水素生合成活性を含み、組換え微生物細胞が偶数鎖炭化水素を含む炭化水素組成物を生成し、組成物中の炭化水素の少なくとも10%が偶数鎖炭化水素である、本発明1001の組換え微生物細胞。
[本発明1013]
本発明1001の組換え微生物細胞を含む細胞培養物。
[本発明1014]
奇数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物の作製方法であって、
本発明1001の組換え微生物細胞を得ること、
炭素源を含有する培養培地中で、(a)、(b)および(c)によるポリヌクレオチドを発現し、奇数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物を生成するために有効な条件下で組換え微生物細胞を培養することであって、組成物中の脂肪酸誘導体の少なくとも10%が奇数鎖脂肪酸誘導体であること、および
任意に、培養培地から奇数鎖脂肪酸誘導体組成物を回収すること、
を含む方法。
[本発明1015]
組換え微生物細胞が、
(1)チオエステラーゼ活性を有するポリペプチド;
(2)デカルボキシラーゼ活性を有するポリペプチド;
(3)カルボン酸レダクターゼ活性を有するポリペプチド;
(4)アルコール脱水素酵素活性を有するポリペプチド(EC1.1.1.1);
(5)アルデヒドデカルボニラーゼ活性を有するポリペプチド(EC4.1.99.5);
(6)アシル−CoA−レダクターゼ活性を有するポリペプチド(EC1.2.1.50);
(7)アシル−ACPレダクターゼ活性を有するポリペプチド;
(8)エステル合成酵素活性を有するポリペプチド(EC3.1.1.67);
(9)OleA活性を有するポリペプチド;および
(10)OleCDまたはOleBCD活性を有するポリペプチド、
からなる群から選択される脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをコードする1種または複数のポリヌクレオチドを発現し、
組換え微生物細胞が、奇数鎖脂肪酸、奇数鎖脂肪エステル、奇数鎖脂肪アルデヒド、奇数鎖脂肪アルコール、偶数鎖アルカン、偶数鎖アルケン、偶数鎖末端オレフィン、偶数鎖内部オレフィンまたは偶数鎖ケトンの1種または複数を含む組成物を生成する、本発明1014の方法。
[本発明1016]
親微生物細胞によって生成されるよりも高い力価または高い割合の奇数鎖脂肪酸誘導体を生成する組換え微生物細胞の作製方法であって、
基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドおよび脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む親微生物細胞を得ること、および
同じ条件下で培養したとき、親微生物細胞によって生成されるプロピオニル−CoAの量よりも多量のプロピオニル−CoAを生成する、または生成することができる組換え微生物細胞を得るために親微生物細胞を操作すること、を含み、
組換え微生物細胞が炭素源の存在下で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、同じ条件下で培養した親微生物細胞によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体の力価または割合に対してより高い力価または高い割合の奇数鎖脂肪酸誘導体を生成する方法。
[本発明1017]
親微生物細胞を操作する工程が、
(a)アスパルトキナーゼ活性、ホモセリン脱水素酵素活性、ホモセリンキナーゼ活性、スレオニン合成酵素活性およびスレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチド;
(b)(R)−シトラマル酸合成酵素活性、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性およびベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチド;ならびに
(c)メチルマロニル−CoAムターゼ活性、メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性またはメチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼ活性のどちらかおよび適宜メチルマロニル−CoAエピメラーゼ活性を有するポリペプチド、
からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現するために親微生物細胞を操作することを含み、
(a)、(b)または(c)による少なくとも1種のポリペプチドが親微生物細胞に対して外来性であるか、または(a)、(b)または(c)による少なくとも1種のポリヌクレオチドの発現が、親微生物細胞におけるポリヌクレオチドの発現と比較して、組換え微生物細胞においてモジュレートされている、本発明1016の方法。
[本発明1018]
組換え微生物細胞が、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードする外来性ポリヌクレオチドを発現するように操作されており、β−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードする内在性ポリヌクレオチドの発現が減衰している、本発明1016の方法。
[本発明1019]
微生物細胞によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体の力価または割合を増加させる方法であって、
脂肪酸誘導体を生成する親微生物細胞を得ること、および
同じ条件下で培養したとき、親微生物細胞によって生成されるプロピオニル−CoAの量よりも多量のプロピオニル−CoAを生成する、または生成することができる組換え微生物細胞を得るために親微生物細胞を操作すること、を含み、
組換え微生物細胞が、炭素源の存在下で、組換え微生物細胞においてプロピオニル−CoAおよび脂肪酸誘導体を生成するために有効な条件下で培養したとき、同じ条件下で培養した親微生物細胞によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体の力価または割合に対してより高い力価または高い割合の奇数鎖脂肪酸誘導体を生成する方法。
[本発明1020]
本発明1014の方法によって生成される脂肪酸誘導体組成物。
本発明のこれらおよび他の目的および特性は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を読むとより完全に明らかとなろう。
[Invention 1001]
(A) an increased amount of propionyl-CoA relative to the amount of propionyl-CoA produced in a parental microbial cell that lacks or has a reduced amount of effective enzymatic activity to produce propionyl-CoA. A polynucleotide encoding a polypeptide having said enzymatic activity effective for producing CoA in recombinant microbial cells, wherein said polypeptide is foreign to recombinant microbial cells or expression of said polynucleotide Wherein the polynucleotide is modulated in the recombinant microbial cell compared to the expression of the polynucleotide in the parental microbial cell,
(B) a polynucleotide encoding a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity utilizing propionyl-CoA as a substrate, and (c) a polynucleotide encoding a polypeptide having fatty acid derivative enzyme activity,
A recombinant microbial cell comprising
Fatty acid derivative composition comprising odd-chain fatty acid derivatives when recombinant microbial cells are cultured under conditions effective to express the polynucleotides according to (a), (b) and (c) in the presence of a carbon source Produce things,
A recombinant microbial cell, wherein at least 10% of the fatty acid derivatives in the fatty acid derivative composition are odd chain fatty acid derivatives.
[Invention 1002]
The recombinant microbial cell of the invention 1001, wherein at least 20% of the fatty acid derivatives in the fatty acid derivative composition are odd chain fatty acid derivatives.
[Invention 1003]
100. The recombinant microbial cell of the invention 1001 which produces an odd chain fatty acid derivative of at least 100 mg / L.
[Invention 1004]
The recombinant microbial cell of the invention 1001, wherein the expression of at least one polynucleotide according to (a) is modulated by overexpression of the polynucleotide in the recombinant microbial cell.
[Invention 1005]
A polynucleotide according to (a),
(I) one or more polynucleotides encoding a polypeptide having aspartokinase activity, homoserine dehydrogenase activity, homoserine kinase activity, threonine synthase activity and threonine deaminase activity;
(Ii) one or more polynucleotides encoding a polypeptide having (R) -citramalate synthase activity, isopropylmalate isomerase activity and beta-isopropylmalate dehydrogenase activity; and (iii) methylmalonyl- One or more polynucleotides encoding a polypeptide having CoA mutase activity, methylmalonyl-CoA decarboxylase activity and methylmalonyl-CoA carboxyltransferase activity;
The recombinant microbial cell of the invention 1001, selected from the group consisting of:
[Invention 1006]
The recombinant microbial cell of the invention 1005, comprising one or more polynucleotides according to (i) and one or more polynucleotides according to (ii).
[Invention 1007]
A polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity utilizing propionyl-CoA as a substrate is foreign to recombinant microbial cells and has β-ketoacyl-ACP synthase activity endogenous to recombinant microbial cells The recombinant microbial cell of the invention 1001, wherein the polypeptide expression is attenuated.
[Invention 1008]
The recombinant of invention 1001 wherein the fatty acid derivative enzyme activity comprises thioesterase activity, the recombinant microbial cell produces a fatty acid composition comprising odd chain fatty acids, wherein at least 10% of the fatty acids in the composition are odd chain fatty acids Microbial cell.
[Invention 1009]
The present invention wherein the fatty acid derivative enzyme activity comprises ester synthase activity and the recombinant microbial cell produces a fatty ester composition comprising an odd chain fatty ester, wherein at least 10% of the fatty esters in the composition are odd chain fatty esters The recombinant microbial cell of invention 1001.
[Invention 1010]
The fatty acid derivative enzyme activity comprises a fatty aldehyde biosynthetic activity and the recombinant microbial cell produces a fatty aldehyde composition comprising an odd chain fatty aldehyde, wherein at least 10% of the fatty aldehydes in the composition are odd chain fatty aldehydes; The recombinant microbial cell of the invention 1001.
[Invention 1011]
The fatty acid derivative enzyme activity comprises fatty alcohol biosynthetic activity, and the recombinant microbial cell produces a fatty alcohol composition comprising odd chain fatty alcohol, wherein at least 10% of the fatty alcohol in the composition is odd chain fatty alcohol; The recombinant microbial cell of the invention 1001.
[Invention 1012]
The fatty acid derivative enzyme activity comprises a hydrocarbon biosynthetic activity and the recombinant microbial cell produces a hydrocarbon composition comprising even chain hydrocarbons, wherein at least 10% of the hydrocarbons in the composition are even chain hydrocarbons; The recombinant microbial cell of the invention 1001.
[Invention 1013]
A cell culture comprising the recombinant microbial cell of the invention 1001.
[Invention 1014]
A method for producing a fatty acid derivative composition comprising an odd-chain fatty acid derivative,
Obtaining a recombinant microbial cell of the invention 1001;
Recombinant under conditions effective to express a polynucleotide according to (a), (b) and (c) in a culture medium containing a carbon source and produce a fatty acid derivative composition comprising an odd chain fatty acid derivative Culturing microbial cells, wherein at least 10% of the fatty acid derivatives in the composition are odd chain fatty acid derivatives, and optionally recovering the odd chain fatty acid derivative composition from the culture medium;
Including methods.
[Invention 1015]
Recombinant microbial cells
(1) a polypeptide having thioesterase activity;
(2) a polypeptide having decarboxylase activity;
(3) a polypeptide having carboxylate reductase activity;
(4) a polypeptide having alcohol dehydrogenase activity (EC 1.1.1.1);
(5) a polypeptide having aldehyde decarbonylase activity (EC 4.1.19.5);
(6) a polypeptide having an acyl-CoA-reductase activity (EC 1.2.1.50);
(7) a polypeptide having acyl-ACP reductase activity;
(8) a polypeptide having an ester synthase activity (EC 3.1. 1.67);
(9) a polypeptide having OleA activity; and (10) a polypeptide having OleCD or OleBCD activity;
Expressing one or more polynucleotides encoding a polypeptide having a fatty acid derivative enzyme activity selected from the group consisting of:
Recombinant microbial cell is one of odd chain fatty acid, odd chain fatty ester, odd chain fatty aldehyde, odd chain fatty alcohol, even chain alkane, even chain alkene, even chain end olefin, even chain internal olefin or even chain ketone or The method of the present invention 1014, wherein a composition comprising a plurality is produced.
[Invention 1016]
A method of making a recombinant microbial cell that produces a higher titer or a higher proportion of odd chain fatty acid derivatives than that produced by a parent microbial cell, comprising:
Obtaining a parental microbial cell comprising a polynucleotide encoding a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity utilizing propionyl-CoA as a substrate and a polynucleotide encoding a polypeptide having fatty acid derivative enzyme activity, and the same Manipulating the parental microbial cell to obtain a recombinant microbial cell that produces or is capable of producing a larger amount of propionyl-CoA than the amount of propionyl-CoA produced by the parental microbial cell when cultured under conditions Including,
Potency or percentage of odd-chain fatty acid derivatives produced by parental microbial cells cultured under the same conditions when the recombinant microbial cells are cultured under conditions effective to express the polynucleotide in the presence of a carbon source To produce higher titers or higher proportions of odd chain fatty acid derivatives.
[Invention 1017]
The process of manipulating the parent microbial cells
(A) a polypeptide having aspartokinase activity, homoserine dehydrogenase activity, homoserine kinase activity, threonine synthase activity and threonine deaminase activity;
(B) a polypeptide having (R) -citramalate synthase activity, isopropylmalate isomerase activity and beta-isopropylmalate dehydrogenase activity; and (c) methylmalonyl-CoA mutase activity, methylmalonyl-CoA decarboxylase A polypeptide having either activity or methylmalonyl-CoA carboxyltransferase activity and optionally methylmalonyl-CoA epimerase activity,
Engineering a parental microbial cell to express a polynucleotide encoding a polypeptide selected from the group consisting of:
At least one polypeptide according to (a), (b) or (c) is foreign to the parental microbial cell, or at least one polynucleotide according to (a), (b) or (c) The method of invention 1016, wherein the expression of is modulated in a recombinant microbial cell as compared to the expression of a polynucleotide in the parental microbial cell.
[Invention 1018]
A recombinant microbial cell has been engineered to express an exogenous polynucleotide encoding a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity utilizing propionyl-CoA as a substrate, and β-ketoacyl-ACP synthase The method of 1016 of this invention wherein the expression of the endogenous polynucleotide encoding the polypeptide having activity is attenuated.
[Invention 1019]
A method for increasing the potency or proportion of odd-chain fatty acid derivatives produced by microbial cells, comprising:
Can obtain or produce a larger amount of propionyl-CoA than the amount of propionyl-CoA produced by the parental microbial cells when obtained under parental microbial cells producing fatty acid derivatives Manipulating parent microbial cells to obtain recombinant microbial cells;
When recombinant microbial cells are cultured under conditions effective to produce propionyl-CoA and fatty acid derivatives in the recombinant microbial cells in the presence of a carbon source, they are produced by parental microbial cells cultured under the same conditions. A method of producing a higher titer or ratio of odd chain fatty acid derivatives relative to the potency or ratio of odd chain fatty acid derivatives.
[Invention 1020]
Fatty acid derivative composition produced by the method of the present invention 1014.
These and other objects and features of the invention will become more fully apparent when the following detailed description is read in conjunction with the accompanying drawings.

図1Aおよび1Bは、異なるアシル−CoA「プライマー」分子を供給したときの脂肪酸生合成経路の中間体および生成物の例を比較する。図1Aは、2炭素プライマーアセチル−CoAを利用する反応経路の例を示しており、この経路で偶数鎖長のβ−ケトアシル−ACP中間体アセトアセチル−ACPが生成され、偶数鎖(ec)−アシル−ACP中間体およびそれから生成される偶数鎖脂肪酸誘導体が導かれる。図1Bは、3炭素プライマープロピオニル−CoAを利用する反応経路を示しており、この経路で奇数鎖長のβ−ケトアシル−ACP中間体3−オキソバレリル−ACPが生成され、奇数鎖(oc)−アシル−ACP中間体およびそれらから生成される奇数鎖脂肪酸誘導体が導かれる。FIGS. 1A and 1B compare examples of intermediates and products of the fatty acid biosynthetic pathway when supplied with different acyl-CoA “primer” molecules. FIG. 1A shows an example of a reaction pathway utilizing the two-carbon primer acetyl-CoA, which produces an even chain length β-ketoacyl-ACP intermediate acetoacetyl-ACP and even chain (ec)- Acyl-ACP intermediates and even chain fatty acid derivatives produced therefrom are derived. FIG. 1B shows a reaction pathway utilizing the 3-carbon primer propionyl-CoA, which generates an odd chain length β-ketoacyl-ACP intermediate 3-oxovaleryl-ACP and odd chain (oc) -acyl. -ACP intermediates and odd chain fatty acid derivatives produced therefrom are derived. 図2は、本明細書で記載したようなスレオニン生合成経路(経路(A))およびシトラマル酸生合成経路(経路(B))による、中間体α−ケト酪酸を介したプロピオニル−CoAの生成増加のための経路の例を示す。FIG. 2 shows the production of propionyl-CoA via the intermediate α-ketobutyric acid by the threonine biosynthetic pathway (route (A)) and citramalic acid biosynthetic pathway (route (B)) as described herein. The example of the path | route for increase is shown. 図3は、本明細書で記載したようなメチルマロニル−CoA生合成経路(経路(C))を介したプロピオニル−CoAの生成増加のための経路の一例を示す。FIG. 3 shows an example of a pathway for increased production of propionyl-CoA via the methylmalonyl-CoA biosynthetic pathway (route (C)) as described herein.

本明細書で記載した特定の組成物および方法はもちろん変化することがあるので、本発明は、それらだけに限定はされない。本明細書で使用した用語は、特定の実施形態を説明する目的のためのものにすぎず、本発明の範囲を制限するものではないことも理解されたい。   The particular compositions and methods described herein can of course vary, and the invention is not so limited. It is also to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the scope of the invention.

受託番号:本記載を通じて配列受託番号は、米国の国立衛生研究所によって管理されているNCBI(国立バイオテクノロジー情報センター)によって提供されるデータベースから(本明細書では、「NCBI受託番号」あるいは「GenBank受託番号」と識別される)、スイスバイオインフォマティクス研究所によって提供されるUniProt知識データベース(UniProtKB)およびSwiss−Protデータベースから(本明細書では「UniProtKB受託番号」と識別される)得られた。特に明確に指示されていなければ、NCBI/GenBank受託番号によって識別された配列は、バージョン番号1である(すなわち、配列のバージョン番号は「受託番号1」である)。本明細書で提供されたNCBIおよびUniProtKB受託番号は、2011年8月2日時点で最新であった。   Accession number: Throughout this description, the accession number is obtained from a database provided by NCBI (National Center for Biotechnology Information) maintained by the National Institutes of Health in the United States (herein referred to as “NCBI Accession Number” or “GenBank”). (Identified as “Accession Number”), from the UniProt Knowledge Database (UniProtKB) and Swiss-Prot Database provided by the Swiss Institute of Bioinformatics (identified herein as “UniProtKB Accession Number”). Unless specifically indicated otherwise, the sequence identified by the NCBI / GenBank accession number is version number 1 (ie, the version number of the sequence is “accession number 1”). The NCBI and UniProtKB accession numbers provided herein were current as of August 2, 2011.

酵素分類(EC)番号:EC番号は、国際生化学および分子生物学連合(IUBMB)の命名委員会によって確立され、その記述はワールドワイドウェブのIUBMB酵素命名ウェブサイトで利用可能である。EC番号は、触媒する反応に応じて酵素を分類する。本明細書で参考にしたEC番号は、一部を東京大学によって支援されているKyoto Encyclopedia of Genes and Genomicsによって維持されているKEGGリガンドデータベースから得られる。特に指示がなければ、EC番号は、2011年8月2日時点のKEGGデータベースに提供されている通りである。   Enzyme Classification (EC) Number: The EC number is established by the International Biochemistry and Molecular Biology Union (IUBMB) nomenclature committee and its description is available on the IUBMB enzyme nomenclature website on the World Wide Web. EC numbers classify enzymes according to the reaction they catalyze. The EC numbers referenced herein are obtained from the KEGG ligand database maintained by Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomics, partially supported by the University of Tokyo. Unless otherwise indicated, EC numbers are as provided in the KEGG database as of August 2, 2011.

特に定義しなければ、本明細書で使用した技術的および科学的用語は全て、本発明が属する当分野の技術者によって通常理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で記載したものと類似または同等のいかなる材料および方法も、本発明の実施または試験において使用することができるが、好ましい組成物および方法をここで記載する。   Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although any materials and methods similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, the preferred compositions and methods are now described.

定義
本明細書では、「脂肪酸」という用語は、式R−(C=O)−OHを有するカルボン酸を指し、式中、Rは長さが炭素原子約4個と約36個の間、より一般的には長さが炭素原子約4個と約22個の間であってもよい炭素鎖を表す。脂肪酸は、飽和しているか、または不飽和であってもよい。不飽和の場合、Rは1個または複数の不飽和点を有していてもよく、すなわち、Rはモノ不飽和またはポリ不飽和であってもよい。Rは、直鎖(本明細書ではまた「直線状鎖(linear chain)」と称する)または分枝鎖であってもよい。「脂肪酸」という用語は、1種または複数の異なる脂肪酸誘導体または脂肪酸誘導体の混合物を含むことができる「脂肪酸誘導体」を指すために本明細書では使用してもよい。
Definitions As used herein, the term “fatty acid” refers to a carboxylic acid having the formula R— (C═O) —OH, wherein R is between about 4 and about 36 carbon atoms in length, More generally, it represents a carbon chain that may be between about 4 and about 22 carbon atoms in length. The fatty acid may be saturated or unsaturated. When unsaturated, R may have one or more points of unsaturation, i.e. R may be monounsaturated or polyunsaturated. R may be a straight chain (also referred to herein as a “linear chain”) or a branched chain. The term “fatty acid” may be used herein to refer to a “fatty acid derivative” that may include one or more different fatty acid derivatives or mixtures of fatty acid derivatives.

本明細書で使用される場合、「奇数鎖脂肪酸」(「oc−FA」と略す)は、カルボニル炭素を含めて、奇数の炭素原子を含有する直鎖状炭素鎖を有する脂肪酸分子を指す。oc−FAの非限定的例には、飽和oc−FAであるトリデカン酸(C13:0)、ペンタデカン酸(C15:0)およびヘプタデカン酸(C17:0)および不飽和(すなわちモノ不飽和)oc−FAであるヘプタデカン酸(C17:1)が含まれる。   As used herein, “odd chain fatty acid” (abbreviated “oc-FA”) refers to a fatty acid molecule having a linear carbon chain containing an odd number of carbon atoms, including the carbonyl carbon. Non-limiting examples of oc-FA include saturated oc-FAs tridecanoic acid (C13: 0), pentadecanoic acid (C15: 0) and heptadecanoic acid (C17: 0) and unsaturated (ie monounsaturated) oc -FA includes heptadecanoic acid (C17: 1).

本明細書で使用される場合、「β−ケトアシル−ACP」という用語は、図1Aおよび1Bで示した経路の部分(D)によって表されるようなベータケトアシル−ACP合成酵素活性(例えば、EC2.3.1.180)を有する酵素によって触媒されるアシル−CoAプライマー分子とマロニル−ACPとの縮合生成物を指す。アシル−CoAプライマー分子は、図1Aで示したアセチル−CoAなどの偶数の炭素原子を含有するアシル基を有していてもよく、この場合、得られたβ−ケトアシル−ACP中間体はアセトセチル−ACPで、これは偶数鎖(ec−)β−ケトアシル−ACPである。アシル−CoAプライマー分子は、図1Bで表したようなプロピオニル−CoAなどの奇数の炭素原子を含有するアシル基を有していてもよく、この場合、得られたβ−ケトアシル−ACP中間体は3−オキソバレリル−ACPで、これは奇数鎖(oc−)β−ケトアシル−ACPである。β−ケトアシル−ACP中間体は、図1Aおよび1Bの(E)部に表した脂肪酸合成酵素(FAS)サイクルに入り、一巡の伸長反応を受け(すなわち、ケト還元、脱水およびエノイル還元)、アシル鎖に2個の炭素単位を付加し、その後さらに伸長サイクルを行い、それぞれのサイクルは、別のマロニル−ACP分子との縮合、ケト還元、脱水およびエノイル還元が関与しており、したがってアシル−ACPのアシル鎖は伸長サイクル1回当たり2個の炭素単位が伸長される。   As used herein, the term “β-ketoacyl-ACP” refers to beta-ketoacyl-ACP synthase activity (eg, as represented by part (D) of the pathway shown in FIGS. 1A and 1B. Refers to the condensation product of an acyl-CoA primer molecule and malonyl-ACP catalyzed by an enzyme having EC 2.3.1.180). The acyl-CoA primer molecule may have an acyl group containing an even number of carbon atoms, such as acetyl-CoA shown in FIG. 1A, in which case the resulting β-ketoacyl-ACP intermediate is acetocetyl- ACP, which is an even chain (ec-) β-ketoacyl-ACP. The acyl-CoA primer molecule may have an acyl group containing an odd number of carbon atoms such as propionyl-CoA as depicted in FIG. 1B, in which case the resulting β-ketoacyl-ACP intermediate is 3-Oxovaleryl-ACP, which is an odd chain (oc-) β-ketoacyl-ACP. The β-ketoacyl-ACP intermediate enters the fatty acid synthase (FAS) cycle depicted in part (E) of FIGS. 1A and 1B and undergoes a round of elongation reactions (ie, keto reduction, dehydration and enoyl reduction) and acyl. Two carbon units are added to the chain, followed by further extension cycles, each cycle involving condensation with another malonyl-ACP molecule, keto reduction, dehydration and enoyl reduction, thus acyl-ACP. The acyl chain is extended by 2 carbon units per extension cycle.

「アシル−ACP」は一般的に、β−ケトアシル−ACP中間体の1回または複数のFAS触媒伸長による生成物を指す。アシル−ACPは、アルキル鎖のカルボニル炭素とアシル運搬タンパク質(ACP)の4’−ホスホパンテチオニル部分のスルフヒドリル基との間で形成されたアシルチオエステルであり、直鎖状炭素鎖の場合、通常、式CH3−(CH2)n−C(=O)−s−ACPを有し、式中、nは偶数(例えば、「偶数鎖アシル−ACP」または「ec−アシル−ACP」で、例えば、アセチル−CoAがプライマー分子のとき生成される、図1A参照)または奇数(例えば、「奇数鎖アシル−ACP」または「oc−アシル−ACP」で、例えば、プロピオニル−CoAがプライマー分子のとき生成される、図1B参照)であってもよい。   “Acyl-ACP” generally refers to the product of one or more FAS-catalyzed extensions of a β-ketoacyl-ACP intermediate. Acyl-ACP is an acyl thioester formed between the carbonyl carbon of the alkyl chain and the sulfhydryl group of the 4′-phosphopanthethionyl moiety of the acyl carrier protein (ACP), and in the case of a linear carbon chain, usually Having the formula CH3- (CH2) n-C (= O) -s-ACP, where n is an even number (e.g. "even chain acyl-ACP" or "ec-acyl-ACP", e.g. acetyl Generated when CoA is a primer molecule, see FIG. 1A) or odd (eg, “odd chain acyl-ACP” or “oc-acyl-ACP”, eg, generated when propionyl-CoA is a primer molecule , See FIG. 1B).

特に記載がなければ、「脂肪酸誘導体」(略して「FA誘導体」)は、少なくとも一部が組換え微生物細胞の脂肪酸生合成経路によって作製されたいかなる生成物も含むものとする。脂肪酸誘導体はまた、少なくとも一部がアシル−ACP中間体などの脂肪酸経路中間体によって作製されたいかなる生成物も含む。本明細書で記載した脂肪酸生合成経路は、脂肪酸誘導体を生成するために操作することができる脂肪酸誘導体酵素を含むことができ、場合によっては、例えば、所望する数の炭素原子を含有する炭素鎖を有する脂肪酸誘導体の組成物または奇数の炭素鎖を含有する誘導体の所望する割合などを有する脂肪酸誘導体の組成物などの、所望する炭素鎖特性を有する脂肪酸誘導体を生成するために、さらに酵素を発現させることができる。脂肪酸誘導体は、限定はしないが、脂肪酸、脂肪アルデヒド、脂肪アルコール、脂肪エステル(ワックスなど)、炭化水素(アルカンおよびアルケンなど(末端オレフィンおよび内部オレフィンを含む))およびケトンを含む。   Unless otherwise stated, a “fatty acid derivative” (abbreviated as “FA derivative”) is intended to include any product produced at least in part by the fatty acid biosynthetic pathway of recombinant microbial cells. Fatty acid derivatives also include any product made at least in part by a fatty acid pathway intermediate, such as an acyl-ACP intermediate. The fatty acid biosynthetic pathway described herein can include a fatty acid derivative enzyme that can be manipulated to produce a fatty acid derivative, and in some cases, for example, a carbon chain containing the desired number of carbon atoms. Expressing further enzymes to produce fatty acid derivatives with the desired carbon chain properties, such as compositions of fatty acid derivatives having a desired ratio of fatty acid derivatives having a desired ratio of derivatives containing odd numbers of carbon chains, etc. Can be made. Fatty acid derivatives include, but are not limited to, fatty acids, fatty aldehydes, fatty alcohols, fatty esters (such as waxes), hydrocarbons (such as alkanes and alkenes (including terminal and internal olefins)) and ketones.

「奇数鎖脂肪酸誘導体」(略して「oc−FA誘導体」)という用語は、上記で定義したように、oc−アシル−ACPと1種または複数の脂肪酸誘導体酵素との反応の生成物を指す。脂肪酸誘導体がそれ自体oc−FA誘導体またはoc−アシル−ACPの脱カルボニル化または脱カルボキシル化の生成物でなければ、すなわち、得られたoc−FA誘導体が偶数の炭素原子を有する場合でなければ、例えば、脂肪酸誘導体がoc−脂肪アルデヒドの脱カルボニル化によって生成したec−アルカンまたはec−アルケン、oc−脂肪酸の脱カルボキシル化によって生成したec末端オレフィン、oc−アシル−ACPの脱カルボキシル化によって生成したec−ケトンもしくはec−内部オレフィンなどであるときでなければ、同様にして得られた脂肪酸誘導体生成物は、奇数の炭素原子を含有する直鎖状炭素鎖を有する。oc−FA誘導体またはoc−アシル−ACP前駆体分子のこのような偶数鎖長生成物は、偶数の炭素原子を含有する直鎖状鎖を有するけれども、それでも「oc−FA誘導体」の定義に入ると見なされるものと理解されたい。   The term “odd chain fatty acid derivative” (abbreviated as “oc-FA derivative”) refers to the product of the reaction of oc-acyl-ACP with one or more fatty acid derivative enzymes, as defined above. Unless the fatty acid derivative itself is a product of decarbonylation or decarboxylation of an oc-FA derivative or oc-acyl-ACP, i.e. if the resulting oc-FA derivative has an even number of carbon atoms For example, a fatty acid derivative is produced by decarboxylation of ec-alkane or ec-alkene produced by decarbonylation of oc-fatty aldehyde, ec-terminal olefin produced by decarboxylation of oc-fatty acid, oc-acyl-ACP Unless the ec-ketone or ec-internal olefin is used, the fatty acid derivative product obtained in the same manner has a linear carbon chain containing an odd number of carbon atoms. Such even chain length products of oc-FA derivatives or oc-acyl-ACP precursor molecules have a linear chain containing an even number of carbon atoms but still fall within the definition of “oc-FA derivative” Should be understood as being considered.

「内在性」ポリペプチドとは、組換え細胞が操作された(または「得られた」)親微生物細胞(「宿主細胞」とも称する)のゲノムによってコードされるポリペプチドを指す。   An “endogenous” polypeptide refers to a polypeptide encoded by the genome of a parent microbial cell (also referred to as a “host cell”) from which a recombinant cell has been engineered (or “obtained”).

「外来性」ポリペプチドとは、親微生物細胞のゲノムによってコードされていないポリペプチドを指す。変異体(すなわち、突然変異体)ポリペプチドは、外来性ポリペプチドの一例である。   A “foreign” polypeptide refers to a polypeptide that is not encoded by the genome of the parental microbial cell. A variant (ie, mutant) polypeptide is an example of a foreign polypeptide.

ポリヌクレオチド配列が内在性ポリペプチドをコードする本発明の実施形態では、場合によっては内在性ポリペプチドは過剰発現している。本明細書で使用される場合、「過剰発現」とは、同じ条件下で対応する親細胞(例えば、野生型細胞)において通常生成されるよりも高い濃度で、細胞においてポリヌクレオチドまたはポリペプチドを生成すること、あるいは生成を引き起こすことを意味する。ポリヌクレオチドまたはポリペプチドが、同じ条件下で同種の非組換え微生物細胞(例えば、親微生物細胞)における濃度と比較して、組換え微生物細胞においてより高い濃度で存在するとき、ポリヌクレオチドまたはポリペプチドは組換え微生物細胞において「過剰発現」することができる。過剰発現は、当技術分野で公知の任意の適切な手段によって実現することができる。   In embodiments of the invention in which the polynucleotide sequence encodes an endogenous polypeptide, in some cases the endogenous polypeptide is overexpressed. As used herein, “overexpression” refers to a polynucleotide or polypeptide in a cell at a higher concentration than would normally be produced in the corresponding parent cell (eg, wild type cell) under the same conditions. It means creating or causing creation. A polynucleotide or polypeptide when a polynucleotide or polypeptide is present at a higher concentration in a recombinant microbial cell compared to a concentration in a homologous non-recombinant microbial cell (eg, a parental microbial cell) under the same conditions Can be “overexpressed” in recombinant microbial cells. Overexpression can be achieved by any suitable means known in the art.

いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞における内在性ポリペプチドの過剰発現は、外来性調節要素の使用によって実現することができる。「外来性調節要素」という用語は一般的に、宿主細胞の外から生じる調節要素(例えば、発現制御配列または化合物)を指す。しかし、ある種の実施形態では、「外来性調節要素」(例えば、「外来性プロモーター」)という用語は、組換え細胞において内在性ポリペプチドの発現を制御するためにその機能が複製されているかまたは奪われている宿主細胞から得られた調節要素を指し得る。例えば、宿主細胞がE.コリ細胞の場合、ポリペプチドは内在性ポリペプチドであり、組換え細胞における内在性ポリペプチドの発現は別のE.コリ遺伝子から得られたプロモーターによって制御され得る。いくつかの実施形態では、内在性ポリペプチドの発現および/または活性のレベルの増加を引き起こす外来性調節要素は、低分子などの化合物である。   In some embodiments, overexpression of endogenous polypeptides in recombinant microbial cells can be achieved through the use of exogenous regulatory elements. The term “exogenous regulatory element” generally refers to a regulatory element (eg, an expression control sequence or compound) that originates from outside the host cell. However, in certain embodiments, the term “exogenous regulatory element” (eg, “foreign promoter”) is replicated in its function to control expression of an endogenous polypeptide in a recombinant cell. Or it may refer to a regulatory element obtained from a host cell that has been deprived. For example, if the host cell is E. coli. In the case of E. coli cells, the polypeptide is an endogenous polypeptide, and the expression of the endogenous polypeptide in the recombinant cell is different from that of E. coli. It can be controlled by a promoter obtained from the E. coli gene. In some embodiments, the exogenous regulatory element that causes an increase in the level of expression and / or activity of the endogenous polypeptide is a compound such as a small molecule.

いくつかの実施形態では、内在性ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド(例えば、内在性ポリヌクレオチド)の発現を制御する外来性調節要素は、組換え組み込みによって内在性ポリヌクレオチドを宿主細胞のゲノムに操作可能に連結される発現制御配列である。ある種の実施形態では、発現制御配列は、当技術分野で公知の方法を使用して相同組換えによって宿主細胞染色体に組み込まれる(例えば、Datsenko et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 97(12):
6640−6645 (2000))。
In some embodiments, the exogenous regulatory element that controls expression of a polynucleotide encoding an endogenous polypeptide (eg, an endogenous polynucleotide) manipulates the endogenous polynucleotide into the genome of the host cell by recombinant integration. An expression control sequence that can be linked. In certain embodiments, expression control sequences are integrated into the host cell chromosome by homologous recombination using methods known in the art (eg, Datsenko et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. SA, 97 (12):
6640-6645 (2000)).

発現制御配列は、当技術分野では公知で、例えば、宿主細胞におけるポリヌクレオチド配列の発現をもたらすプロモーター、エンハンサー、ポリアデニル化シグナル、転写ターミネーター、リボソーム内部進入部位(IRES)などを含む。発現制御配列は、転写に関与した細胞タンパク質と特異的に相互作用する(Maniatis et al., Science 236: 1237−1245 (1987))。発現制御配列の例は、例えば、Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology, Vol. 185, Academic Press, San Diego, Calif. (1990)に記載されている。   Expression control sequences are known in the art and include, for example, promoters, enhancers, polyadenylation signals, transcription terminators, ribosomal internal entry sites (IRES), and the like that provide for expression of polynucleotide sequences in host cells. Expression control sequences interact specifically with cellular proteins involved in transcription (Maniatis et al., Science 236: 1237-1245 (1987)). Examples of expression control sequences are described, for example, in Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology, Vol. 185, Academic Press, San Diego, Calif. (1990).

本発明の方法では、発現制御配列は、ポリヌクレオチド配列に操作可能に連結する。「操作可能に連結した」とは、適切な分子(例えば、転写活性化タンパク質)が発現制御配列(複数可)に結合したとき、遺伝子発現を可能にするような様式でポリヌクレオチド配列および発現制御配列(複数可)が接続することを意味する。操作可能に連結したプロモーターは、転写および翻訳の方向の観点から選択されるポリヌクレオチド配列の上流に位置する。操作可能に連結したエンハンサーは、選択されるポリヌクレオチドの上流、内部または下流に位置することができる。選択マーカー、精製部分、標的タンパク質などをコードする核酸配列などのさらなる核酸配列は、さらなる核酸配列がポリヌクレオチド配列と一緒に発現するように、ポリヌクレオチド配列に操作可能に連結することができる。   In the methods of the invention, the expression control sequence is operably linked to the polynucleotide sequence. “Operably linked” refers to polynucleotide sequences and expression control in a manner that allows gene expression when an appropriate molecule (eg, a transcriptional activation protein) is attached to the expression control sequence (s). Means that array (s) are connected. An operably linked promoter is located upstream of the polynucleotide sequence selected in terms of the direction of transcription and translation. The operably linked enhancer can be located upstream, internal or downstream of the selected polynucleotide. Additional nucleic acid sequences, such as nucleic acid sequences encoding selectable markers, purification moieties, target proteins, and the like, can be operably linked to the polynucleotide sequence such that the additional nucleic acid sequence is expressed along with the polynucleotide sequence.

いくつかの実施形態では、ポリヌクレオチド配列は、ポリヌクレオチド配列に操作可能に連結したプロモーターを含む組換えベクターによって組換え細胞に与えられる。ある種の実施形態では、プロモーターは、発生調節された、細胞内小器官特異的、組織特異的、誘導性、構成的または細胞特異的プロモーターである。   In some embodiments, the polynucleotide sequence is provided to the recombinant cell by a recombinant vector comprising a promoter operably linked to the polynucleotide sequence. In certain embodiments, the promoter is a developmentally regulated, organelle-specific, tissue-specific, inducible, constitutive or cell-specific promoter.

本明細書で使用される場合、「ベクター」という用語は、連結した別の核酸、すなわちポリヌクレオチド配列を輸送することができる核酸分子を指す。有用なベクターの1種は、エピソーム(すなわち、染色体外での複製が可能な核酸)である。有用なベクターは、連結した核酸の自己複製および/または発現を可能にするベクターである。操作可能に連結した遺伝子の発現を対象とすることができるベクターは、本明細書では「発現ベクター」と称する。一般的に、組換えDNA技術で有用な発現ベクターは、ベクター形態で染色体に結合しない環状2本鎖DNAループを通常指す「プラスミド」の形態であることが多い。プラスミドはベクターの最も一般的に使用される形態であるので、本明細書では、「プラスミド」および「ベクター」という用語は同義に使用される。しかし、同等の機能を果たし、今後当技術分野で公知になる発現ベクターのこのような他の形態も含まれる。   As used herein, the term “vector” refers to a nucleic acid molecule capable of transporting another linked nucleic acid, ie, a polynucleotide sequence. One useful vector is an episome (ie, a nucleic acid capable of extrachromosomal replication). Useful vectors are vectors that allow self-replication and / or expression of linked nucleic acids. A vector that can be targeted for expression of an operably linked gene is referred to herein as an “expression vector”. In general, expression vectors useful in recombinant DNA technology are often in the form of “plasmids” that usually refer to circular double stranded DNA loops that do not bind to the chromosome in vector form. In the present specification, the terms “plasmid” and “vector” are used interchangeably as the plasmid is the most commonly used form of vector. However, such other forms of expression vectors that perform equivalent functions and become known in the art in the future are also included.

いくつかの実施形態では、組換えベクターは、(a)ポリヌクレオチド配列に操作可能に連結した発現制御配列、(b)ポリヌクレオチド配列に操作可能に連結した選択マーカー、(c)ポリヌクレオチド配列に操作可能に連結したマーカー配列、(d)ポリヌクレオチド配列に操作可能に連結した精製部分、(e)ポリヌクレオチド配列に操作可能に連結した分泌配列、および(f)ポリヌクレオチド配列に操作可能に連結した標的配列からなる群から選択される少なくとも1種の配列を含む。   In some embodiments, the recombinant vector comprises (a) an expression control sequence operably linked to the polynucleotide sequence, (b) a selectable marker operably linked to the polynucleotide sequence, (c) to the polynucleotide sequence. An operably linked marker sequence, (d) a purified moiety operably linked to the polynucleotide sequence, (e) a secretory sequence operably linked to the polynucleotide sequence, and (f) an operably linked to the polynucleotide sequence. At least one sequence selected from the group consisting of selected target sequences.

本明細書で記載した発現ベクターは、宿主細胞におけるポリヌクレオチド配列の発現に適切な形態の本明細書で記載したポリヌクレオチド配列を含む。当業者であれば、発現ベクターの設計は、形質転換する宿主細胞の選択、所望するポリペプチドの発現レベルなどの要因に左右され得ることなどを理解するだろう。本明細書で記載した発現ベクターは、本明細書で記載したポリヌクレオチド配列によってコードされる融合ポリペプチドを含むポリペプチドを生成するために宿主細胞に導入することができる。   The expression vectors described herein comprise a polynucleotide sequence described herein in a form suitable for expression of the polynucleotide sequence in a host cell. One skilled in the art will appreciate that the design of the expression vector can depend on factors such as the choice of host cell to transform, the expression level of the desired polypeptide, and the like. The expression vectors described herein can be introduced into a host cell to produce a polypeptide comprising a fusion polypeptide encoded by the polynucleotide sequences described herein.

原核細胞、例えば、E.コリにおけるポリペプチドをコードする遺伝子の発現は、融合または非融合ポリペプチドのどちらかの発現を対象とする構成的または誘導性プロモーターを含有するベクターで実施することが多い。融合ベクターは、ベクター内でコードされるポリペプチドに、通常組換えポリペプチドのアミノまたはカルボキシ末端にいくつかのアミノ酸を付加する。このような融合ベクターは通常、以下の3つの目的の1つまたは複数に役立つ:(1)組換えポリペプチドの発現の増加、(2)組換えポリペプチドの溶解性の増加および(3)アフィニティ精製においてリガンドとして作用することによる組換えポリペプチドの精製の補助。しばしば、融合発現ベクターでは、タンパク質分解切断部位を融合部分および組換えポリペプチドの接合部に導入する。これによって、融合ポリペプチドの精製後、融合部分から組換えポリペプチドを分離することが可能になる。このような酵素および同族認識配列の例には、第Xa因子、トロンビンおよびエンテロキナーゼが含まれる。融合発現ベクターの例には、pGEX(Pharmacia Biotech, Inc., Piscataway, NJ; Smith et al., Gene, 67: 31−40 (1988))、pMAL(New England Biolabs, Beverly, MA)およびpRITS(Pharmacia Biotech, Inc., Piscataway, N.J.)が含まれ、それぞれ標的組換えポリペプチドにグルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)、マルトースE結合タンパク質またはプロテインAを融合させる。   Prokaryotic cells such as E. coli. Expression of a gene encoding a polypeptide in E. coli is often performed with a vector containing a constitutive or inducible promoter directed to the expression of either a fused or non-fused polypeptide. A fusion vector adds several amino acids to the polypeptide encoded in the vector, usually at the amino or carboxy terminus of the recombinant polypeptide. Such fusion vectors typically serve one or more of the following three purposes: (1) increased expression of the recombinant polypeptide, (2) increased solubility of the recombinant polypeptide, and (3) affinity. Assisting in the purification of recombinant polypeptides by acting as a ligand in purification. Often, in fusion expression vectors, a proteolytic cleavage site is introduced at the junction of the fusion moiety and the recombinant polypeptide. This allows the recombinant polypeptide to be separated from the fusion moiety after purification of the fusion polypeptide. Examples of such enzymes and cognate recognition sequences include factor Xa, thrombin and enterokinase. Examples of fusion expression vectors include pGEX (Pharmacia Biotech, Inc., Piscataway, NJ; Smith et al., Gene, 67: 31-40 (1988)), pMAL (New England Biolabs, BEVERP, BEVERP, and BEVERP) Pharmacia Biotech, Inc., Piscataway, NJ), each of which fuses a target recombinant polypeptide with glutathione S-transferase (GST), maltose E binding protein or protein A.

ベクターは、従来の形質転換または遺伝子導入技術によって原核細胞または真核細胞に導入することができる。本明細書で使用される場合、「形質転換」および「遺伝子導入」という用語は、リン酸カルシウムまたは塩化カルシウム共沈殿法、DEAEデキストランによる遺伝子導入、リポフェクションまたはエレクトロポレーションを含む、外来性核酸(例えば、DNA)を宿主細胞に導入するための当技術分野で確認された様々な技術を指す。宿主細胞を形質転換または遺伝子導入するために適切な方法は、例えば、Sambrook et al.(上記)に見出すことができる。   Vectors can be introduced into prokaryotic or eukaryotic cells via conventional transformation or gene transfer techniques. As used herein, the terms “transformation” and “gene transfer” refer to exogenous nucleic acids (eg, including calcium phosphate or calcium chloride coprecipitation, gene transfer with DEAE dextran, lipofection or electroporation (eg, Refers to various art-recognized techniques for introducing DNA) into host cells. Suitable methods for transforming or transfecting host cells are described, for example, in Sambrook et al. (Above) can be found.

細菌細胞の安定した形質転換のために、使用する発現ベクターおよび形質転換技術に応じて、細胞の小画分のみを取り出し、発現ベクターを複製することが知られている。これらの形質転換体を同定し選択するために、選択可能なマーカー(例えば、抗生物質に対する耐性)をコードする遺伝子を目的の遺伝子と一緒に宿主細胞に導入することができる。選択可能なマーカーには、限定はしないが、アンピシリン、カナマイシン、クラムフェニコールまたはテトラサイクリンなどの薬物に対する耐性を付与するマーカーが含まれる。選択可能なマーカーをコードする核酸は、本明細書で記載したポリペプチドをコードするベクターと同じベクターで、宿主細胞に導入することができるか、または別のベクターで導入することができる。導入した核酸で安定して形質転換され、組換え細胞を生じる宿主細胞は、適切な選択薬の存在下での増殖によって同定することができる。   For stable transformation of bacterial cells, depending on the expression vector and transformation technique used, it is known to remove only a small fraction of cells and replicate the expression vector. In order to identify and select these transformants, a gene encoding a selectable marker (eg, resistance to antibiotics) can be introduced into the host cells along with the gene of interest. Selectable markers include, but are not limited to, markers that confer resistance to drugs such as ampicillin, kanamycin, clamphenicol, or tetracycline. Nucleic acid encoding a selectable marker can be introduced into a host cell on the same vector as that encoding the polypeptides described herein or can be introduced on a separate vector. Host cells that are stably transformed with the introduced nucleic acid to yield recombinant cells can be identified by growth in the presence of an appropriate selection agent.

同様に、ほ乳類細胞の安定した遺伝子導入のために、使用する発現ベクターおよび遺伝子導入技術に応じて、細胞の小画分のみが外来DNAをそのゲノムに組み込むことができることが知られている。これらの組み込み体を同定し選択するために、選択可能なマーカー(例えば、抗生物質に対する耐性)をコードする遺伝子を目的の遺伝子と一緒に宿主細胞に導入することができる。好ましい選択可能なマーカーには、G418、ハイグロマイシンおよびメトトレキセートなどの薬物に対する耐性を付与するマーカーが含まれる。選択可能なマーカーをコードする核酸は、本明細書で記載したポリペプチドをコードするベクターと同じベクターで、宿主細胞に導入することができるか、または別のベクターで導入することができる。導入した核酸で安定して遺伝子導入され、組換え細胞を生じる宿主細胞は、適切な選択薬の存在下での増殖によって同定することができる。   Similarly, for stable gene transfer of mammalian cells, depending on the expression vector and gene transfer technique used, it is known that only a small fraction of cells can incorporate foreign DNA into its genome. In order to identify and select these integrants, a gene that encodes a selectable marker (eg, resistance to antibiotics) can be introduced into the host cells along with the gene of interest. Preferred selectable markers include markers that confer resistance to drugs such as G418, hygromycin and methotrexate. Nucleic acid encoding a selectable marker can be introduced into a host cell on the same vector as that encoding the polypeptides described herein or can be introduced on a separate vector. Host cells that are stably transfected with the introduced nucleic acid to yield recombinant cells can be identified by growth in the presence of an appropriate selection agent.

本明細書で使用される場合、「遺伝子ノックアウト」とは、インタクトなタンパク質の機能を低下させるかまたは排除するために、標的タンパク質をコードする遺伝子を改変または不活性化する手順を指す。遺伝子の不活性化は、UV照射による突然変異誘発またはN−メチル−N’−ニトロ−N−ニトロソグアニジンによる処理、部位特異的突然変異誘発、相同組換え、挿入欠失変異または「Red−driven integration」(Datsenko et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97:6640−45, 2000)などの一般的方法によって実施することができる。例えば、一実施形態では、得られた組換え細胞において相同組換え事象を選択することが可能であるように、コンストラクトを親細胞に導入する。当業者であれば、コンストラクトで相同組換え事象を受けた遺伝子導入(すなわち、組換え)細胞を効率よく選択するために、ポジティブおよびネガティブ選択遺伝子の両方を含むノックアウトコンストラクトを容易に設計することができるだろう。親細胞の変化は、例えば、シングルもしくはダブルクロスオーバー組換えによって、変化を含有するDNA配列で野生型(すなわち、内在性)DNA配列を置換することによって得ることができる。形質転換体(すなわち、組換え細胞)の便利な選択のために、この変化は、例えば、抗生物質耐性マーカーをコードするDNA配列または宿主細胞の可能性のある栄養要求性を補完する遺伝子であってもよい。突然変異には、限定はしないが、欠失挿入突然変異が含まれる。組換え細胞におけるこのような変化の一例には、ある遺伝子から通常生成される生成物が機能型で生成されないような遺伝子破壊、すなわち、遺伝子の混乱が含まれる。これは、完全な欠失、選択マーカーの欠失もしくは挿入、選択マーカーの挿入、フレームシフト突然変異、インフレーム欠失または中途終止を引き起こす点突然変異によって行われ得る。場合によっては、遺伝子の全mRNAが存在しない。他の状況では、生じるmRNAの量は変動する。   As used herein, “gene knockout” refers to a procedure that modifies or inactivates a gene that encodes a target protein to reduce or eliminate the function of the intact protein. Inactivation of genes can be achieved by mutagenesis by UV irradiation or treatment with N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine, site-directed mutagenesis, homologous recombination, insertion deletion mutations or “Red-drive” integration "(Datsenko et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97: 6640-45, 2000). For example, in one embodiment, the construct is introduced into the parent cell so that homologous recombination events can be selected in the resulting recombinant cell. One skilled in the art can easily design knockout constructs containing both positive and negative selection genes to efficiently select transgenic (ie, recombinant) cells that have undergone homologous recombination events in the construct. I can do it. Changes in the parent cell can be obtained by replacing the wild-type (ie, endogenous) DNA sequence with the DNA sequence containing the change, eg, by single or double crossover recombination. For convenient selection of transformants (ie, recombinant cells), this change may be, for example, a DNA sequence encoding an antibiotic resistance marker or a gene that complements the host's potential auxotrophy. May be. Mutations include, but are not limited to, deletion insertion mutations. An example of such a change in a recombinant cell includes gene disruption, i.e. gene disruption, such that a product normally produced from a gene is not produced in a functional form. This can be done by complete deletions, selection marker deletions or insertions, selection marker insertions, frameshift mutations, in-frame deletions or point mutations that cause premature termination. In some cases, there is no total mRNA of the gene. In other situations, the amount of mRNA produced will vary.

「内在性ポリペプチドの発現レベルの増加」という表現は、内在性ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列の過剰発現を引き起こすか、または内在性ポリペプチド配列の過剰発現を引き起こすことを意味する。過剰発現の程度は、約1.5倍以上、約2倍以上、約3倍以上、約5倍以上、約10倍以上、約20倍以上、約50倍以上、約100倍以上またはそれらの任意の範囲であってもよい。   The expression “increased expression level of endogenous polypeptide” means to cause overexpression of a polynucleotide sequence encoding the endogenous polypeptide or to cause overexpression of an endogenous polypeptide sequence. The degree of overexpression is about 1.5 times or more, about 2 times or more, about 3 times or more, about 5 times or more, about 10 times or more, about 20 times or more, about 50 times or more, about 100 times or more or those An arbitrary range may be used.

「内在性ポリペプチドの活性レベルの増加」という表現は、内在性ポリペプチドの生化学的または生物学的機能(例えば、酵素活性)を増強することを意味する。活性増強の程度は、約10%以上、約20%以上、約50%以上、約75%以上、約100%以上、約200%以上、約500%以上、約1000%以上またはそれらの任意の範囲であってもよい。   The expression “increasing the level of activity of an endogenous polypeptide” means enhancing the biochemical or biological function (eg, enzymatic activity) of the endogenous polypeptide. The degree of activity enhancement is about 10% or more, about 20% or more, about 50% or more, about 75% or more, about 100% or more, about 200% or more, about 500% or more, about 1000% or more, or any of them It may be a range.

「前記ポリヌクレオチド配列の発現は野生型ポリヌクレオチド配列に対して改変されている」という表現は、本明細書で使用される場合、内在性ポリヌクレオチド配列の発現および/または活性のレベルの増加または減少を意味する。いくつかの実施形態では、内在性ポリヌクレオチドの発現を制御する外来性調節要素は、組換え組み込みによって内在性ポリヌクレオチドを宿主細胞のゲノムに操作可能に連結される発現制御配列である。いくつかの実施形態では、発現制御配列は、当技術分野で公知の方法を使用して相同組換えによって宿主細胞染色体に組み込まれる。   The expression “expression of said polynucleotide sequence is altered relative to the wild-type polynucleotide sequence” as used herein means an increase in the level of expression and / or activity of the endogenous polynucleotide sequence or Means decrease. In some embodiments, the exogenous regulatory element that controls the expression of the endogenous polynucleotide is an expression control sequence that is operably linked to the genome of the host cell by recombinant integration. In some embodiments, expression control sequences are integrated into the host cell chromosome by homologous recombination using methods known in the art.

本明細書で使用される場合、「前記ポリヌクレオチド配列(複数可)を発現するために有効な条件下で」という表現は、組換え細胞が所望する脂肪酸誘導体を生成することを可能にする任意の条件を意味する。適切な条件には、例えば、発酵条件が含まれる。発酵条件には、温度範囲、通気レベルおよび培地組成などの多くのパラメータを含めることができる。これらの条件はそれぞれ、個々におよび組み合わせて、宿主細胞の増殖を可能にする。培養培地例には、ブロスまたはゲルが含まれる。一般的に、培地には、組換え細胞が直接代謝することができる炭素源が含まれる。発酵とは、本発明の組換え微生物細胞などの生成宿主による炭素源の使用を意味する。発酵は、好気性、嫌気性またはそれらの変種(微好気性など)であってもよい。当業者によって理解されるように、組換え微生物細胞が炭素源をoc−アシル−ACPまたは所望するoc−FA誘導体(例えば、oc−脂肪酸、oc−脂肪エステル、oc−脂肪アルデヒド、oc−脂肪アルコール、ec−アルカン、ec−アルケンまたはec−ケトン)に処理できる条件は、一部には、特定の微生物に基づいて変化するだろう。いくつかの実施形態では、このプロセスは好気性環境で生じる。いくつかの実施形態では、このプロセスは嫌気性環境で生じる。いくつかの実施形態では、このプロセスは微好気性環境で生じる。   As used herein, the expression “under conditions effective to express the polynucleotide sequence (s)” is any that allows a recombinant cell to produce the desired fatty acid derivative. Means the condition. Suitable conditions include, for example, fermentation conditions. Fermentation conditions can include many parameters such as temperature range, aeration level and medium composition. Each of these conditions, individually and in combination, allows for host cell growth. Examples of culture media include broth or gel. In general, the medium includes a carbon source that can be directly metabolized by the recombinant cells. Fermentation means the use of a carbon source by a production host such as the recombinant microbial cell of the present invention. Fermentation may be aerobic, anaerobic or variants thereof (such as microaerobic). As will be appreciated by those skilled in the art, the recombinant microbial cell may have a carbon source of oc-acyl-ACP or a desired oc-FA derivative (eg, oc-fatty acid, oc-fatty ester, oc-fatty aldehyde, oc-fatty alcohol). , Ec-alkanes, ec-alkenes or ec-ketones) will vary in part based on the particular microorganism. In some embodiments, this process occurs in an aerobic environment. In some embodiments, this process occurs in an anaerobic environment. In some embodiments, this process occurs in a microaerobic environment.

本明細書で使用される場合、「炭素源」という用語は、原核細胞または単純な真核細胞の増殖のための炭素の供給源としての使用に適切な基質または化合物を指す。炭素源は、限定はしないが、ポリマー、炭水化物(例えば、単糖類、二糖類、オリゴ糖類および多糖類などの糖類)、酸、アルコール、アルデヒド、ケトン、アミノ酸、ペプチドおよび気体(例えば、COおよびCO)を含む様々な形態であってもよい。炭素源の例には、限定はしないが、グルコース、フルクトース、マンノース、ガラクトース、キシロースおよびアラビノースなどの単糖類、スクロース、マルトース、セロビオースおよびツラノースなどの二糖類、フルクトオリゴ糖およびガラクトオリゴ糖などのオリゴ糖類、デンプン、セルロース、ペクチンおよびキシランなどの多糖類、ヘミセルロース、メチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースナトリウムなどのセルロース物質および変異体、飽和または不飽和脂肪酸、コハク酸、乳酸および酢酸、エタノール、メタノールおよびグリセロールなどのアルコールまたはそれらの混合物が含まれる。炭素源は、グルコースなどの光合成の生成物であってもよい。ある種の好ましい実施形態では、炭素源はバイオマスから得られる。別の好ましい実施形態では、炭素源にはスクロースが含まれる。別の好ましい実施形態では、炭素源にはグルコースが含まれる。 As used herein, the term “carbon source” refers to a substrate or compound suitable for use as a source of carbon for the growth of prokaryotic or simple eukaryotic cells. Carbon sources include, but are not limited to polymers, carbohydrates (eg, saccharides such as monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides and polysaccharides), acids, alcohols, aldehydes, ketones, amino acids, peptides and gases (eg, CO and CO It may be in various forms including 2 ). Examples of carbon sources include, but are not limited to, monosaccharides such as glucose, fructose, mannose, galactose, xylose and arabinose, disaccharides such as sucrose, maltose, cellobiose and turanose, oligosaccharides such as fructo-oligosaccharide and galacto-oligosaccharide, Polysaccharides such as starch, cellulose, pectin and xylan, cellulose materials and variants such as hemicellulose, methylcellulose and sodium carboxymethylcellulose, saturated or unsaturated fatty acids, alcohols such as succinic acid, lactic acid and acetic acid, ethanol, methanol and glycerol or those A mixture of The carbon source may be a product of photosynthesis such as glucose. In certain preferred embodiments, the carbon source is derived from biomass. In another preferred embodiment, the carbon source includes sucrose. In another preferred embodiment, the carbon source includes glucose.

本明細書で使用される場合、「バイオマス」という用語は、炭素源が得られる任意の生物学的材料を指す。いくつかの実施形態では、バイオマスは生物変換に適した炭素源に処理される。他の実施形態では、バイオマスはさらに炭素源に処理する必要はない。炭素源は、バイオ燃料に変換することができる。バイオマス源の例は、トウモロコシ、サトウキビまたはアメリカクサキビなどの植物質または植生である。別のバイオマス源の例は、動物質などの代謝廃棄物(例えば、牛糞肥料)である。バイオマス源のさらなる例には、藻類および他の海洋性植物が含まれる。バイオマスにはまた、限定はしないが、発酵廃棄物、エンシレージ、ワラ、木材、下水、ゴミ、セルロース性都市廃棄物および残飯を含む工業、農業、林業および家庭からの廃棄物が含まれる。「バイオマス」という用語はまた、炭水化物(例えば、単糖類、二糖類または多糖類)などの炭素源を指す。   As used herein, the term “biomass” refers to any biological material from which a carbon source is obtained. In some embodiments, the biomass is processed into a carbon source suitable for bioconversion. In other embodiments, the biomass need not be further processed into a carbon source. The carbon source can be converted to biofuel. Examples of biomass sources are plant matter or vegetation such as corn, sugar cane or American sugar cane. Another example of a biomass source is metabolic waste such as animal matter (eg, cow manure). Further examples of biomass sources include algae and other marine plants. Biomass also includes, but is not limited to, waste from industry, agriculture, forestry and household, including fermentation waste, ensilage, straw, wood, sewage, garbage, cellulosic urban waste and leftover food. The term “biomass” also refers to a carbon source, such as a carbohydrate (eg, a monosaccharide, disaccharide or polysaccharide).

条件が生成物の生成またはポリペプチドの発現を可能にするために十分であるかどうかを決定するために、組換え微生物細胞を、例えば、約4、8、12、24、36、48、72時間またはそれ以上培養してもよい。培養中および/または後に、試料を採取し、その条件が生成または発現を可能にするかどうかを決定するために分析することができる。例えば、組換え微生物細胞が増殖した試料または培地中の組換え微生物細胞の所望する生成物の存在を試験することができる。奇数鎖脂肪酸誘導体(例えば、oc−脂肪酸、oc−脂肪エステル、oc−脂肪アルデヒド、oc−脂肪アルコールまたはec−炭化水素)などの所望する生成物の存在を試験するとき、限定はしないが、ガスクロマトグラフィー(GC)、質量分析(MS)、薄層クロマトグラフィー(TLC)、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、液体クロマトグラフィー(LC)、水素炎イオン化検出器付きGC(GC−FID)、GC−MSおよびLC−MSなどのアッセイを使用することができる。ポリペプチドの発現を試験するとき、限定はしないが、ウェスタンブロットおよびドットブロットなどの技術を使用してもよい。   In order to determine whether the conditions are sufficient to allow product production or polypeptide expression, recombinant microbial cells can be expressed, for example, at about 4, 8, 12, 24, 36, 48, 72 You may incubate for time or more. During and / or after culture, a sample can be taken and analyzed to determine if the conditions allow production or expression. For example, the presence of a desired product of recombinant microbial cells in a sample or medium in which the recombinant microbial cells are grown can be tested. When testing for the presence of a desired product, such as, but not limited to, an odd chain fatty acid derivative (eg, oc-fatty acid, oc-fatty ester, oc-fatty aldehyde, oc-fatty alcohol or ec-hydrocarbon) Chromatography (GC), mass spectrometry (MS), thin layer chromatography (TLC), high performance liquid chromatography (HPLC), liquid chromatography (LC), GC with flame ionization detector (GC-FID), GC- Assays such as MS and LC-MS can be used. When testing polypeptide expression, techniques such as, but not limited to, Western blots and dot blots may be used.

本明細書で使用される場合、「微生物」という用語は、古細菌、細菌および真核生物のドメインの原核および真核微生物種を意味し、後者には酵母および糸状菌、原生動物、藻類および高等原生動物が含まれる。「微生物(microbe)」および「微生物細胞(microbial cell)」(すなわち、微生物の細胞)は「微生物(microorganism)」と同義に使用され、顕微鏡を用いてのみ見ることができる細胞または小生物を指す。   As used herein, the term “microorganism” means prokaryotic and eukaryotic microbial species of archaeal, bacterial and eukaryotic domains, including the yeast and filamentous fungi, protozoa, algae and Higher protozoa are included. “Microbe” and “microbial cell” (ie, microbial cell) are used interchangeably with “microorganism” and refer to a cell or small organism that can only be viewed using a microscope. .

いくつかの実施形態では、宿主細胞(例えば、親細胞)は微生物細胞である。いくつかの実施形態では、宿主細胞は、エシェリキア(Escherichia)、バチルス、ラクトバチルス(Lactobacillus)、パンテア(Pantoea)、ザイモモナス(Zymomonas)、ロドコッカス(Rhodococcus)、シュードモナス(Pseudomonas)、アスペルギルス(Aspergillus)、トリコデルマ(Trichoderma)、ニューロスポラ(Neurospora)、フザリウム(Fusarium)、ヒューミコーラ(Humicola)、リゾムコール(Rhizomucor)、クリベロマイセス(Kluyveromyces)、ピキア(Pichia)、ムコール(Mucor)、ミセリオフトラ(Myceliophtora)、ペニシリウム(Penicillium)、ファネロカエテ(Phanerochaete)、プレウロタス(Pleurotus)、トラメテス(Trametes)、クリソスポリウム(Chrysosporium)、サッカロミセス(Saccharomyces)、ステノトロホモナス(Stenotrophamonas)、シゾサッカロミセス(Schizosaccharomyces)、ヤロウイア(Yarrowia)、ストレプトマイセス(Streptomyces)、シネココッカス(Synechococcus)、クロレラ(Chlorella)またはプロトテカ(Prototheca)属から選択される微生物細胞である。   In some embodiments, the host cell (eg, parent cell) is a microbial cell. In some embodiments, the host cell is Escherichia, Bacillus, Lactobacillus, Pantoea, Zymomonas, Rhodococulus, Pseudomus sp. (Trichoderma), Neurospora, Fusarium, Humicola, Rhizomucor, Kryveromyces, Pichia, Micole, icillium, Phanerochaete, Pleurotus, Trametes, Chrysosporium, Saccharomyces, Stenotrosonas Microbial cells selected from the genera Streptomyces, Synechococcus, Chlorella or Prototheca.

他の実施形態では、宿主細胞は、バチルス・レンタス(Bacillus lentus)細胞、バチルス・ブレビス(Bacillus brevis)細胞、バチルス・ステアロサーモフィラス(Bacillus stearothermophilus)細胞、バチルス・リケニフォフミス(Bacillus lichenoformis)細胞、バチルス・アルカロフィラス(Bacillus alkalophilus)細胞、バチルス・コアギュランス(Bacillus coagulans)細胞、バチルス・サーキュランス(Bacillus circulans)細胞、バチルス・プミルス(Bacillus pumilis)細胞、バチルス・チューリンゲンシス(Bacillus thuringiensis)細胞、バチルス・クラウジ(Bacillus
clausii)細胞、バチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium)細胞、バチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)細胞またはバチルス・アミロリクエファシエンス(Bacillus amyloliquefaciens)細胞である。
In other embodiments, the host cell is a Bacillus lentus cell, a Bacillus brevis cell, a Bacillus stearothermophilus cell, a Bacillus lichenifolis cell, or a Bacillus lichenifolis cell. Bacillus alkalophilus cells, Bacillus coagulans cells, Bacillus circulans cells, Bacillus pumilis cells, genus Bacillus pulis sill , Bacillus clausii (Bacillus
clausii cells, Bacillus megaterium cells, Bacillus subtilis cells or Bacillus amyloliquefaciens cells.

他の実施形態では、宿主細胞は、トリコデルマ・コニンギ(Trichoderma koningii)細胞、トリコデルマ・ビリデ(Trichoderma viride)細胞、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)細胞、トリコデルマ・ロンギブラキアタム(Trichoderma longibrachiatum)細胞、アスペルギルス・アワモリ(Aspergillus awamori)細胞、アスペルギルス・フミガータス(Aspergillus fumigates)細胞、アスペルギルス・フェチダス(Aspergillus foetidus)細胞、アスペルギルス・ニディランス(Aspergillus nidulans)細胞、アスペルギルス・ニガ−(Aspergillus niger)細胞、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)細胞、ヒューミコラ・インソレンス(Humicola insolens)細胞、ヒューミコラ・ラヌギノサ(Humicola lanuginose)細胞、ロドコッカス・オパクス(Rhodococcus opacus)細胞、リゾムコール・ミエヘイ(Rhizomucor miehei)細胞またはムコール・ミエヘイ(Mucor michei)細胞である。   In other embodiments, the host cell is a Trichoderma koningii cell, a Trichoderma viride cell, a Trichoderma reesei cell, a Trichoderma reegi Aspergillus awamori cells, Aspergillus fumigatus cells, Aspergillus fetidus cells, Aspergillus nidulans (Aspergillus sp.) gills niger cells, Aspergillus oryzae cells, Humicola insolens cells, Humicola lanocinho cells Mucor michei cells.

さらに他の実施形態では、宿主細胞はストレプトマイセス・リビダンス(Streptomyces lividans)細胞またはストレプトマイセス・ムリヌス(Streptomyces murinus)細胞である。   In still other embodiments, the host cell is a Streptomyces lividans cell or a Streptomyces murinus cell.

さらに他の実施形態では、宿主細胞はアクチノマイセス(Actinomycetes)細胞である。   In yet other embodiments, the host cell is an Actinomyces cell.

いくつかの実施形態では、宿主細胞はサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)細胞である。   In some embodiments, the host cell is a Saccharomyces cerevisiae cell.

さらに他の実施形態では、宿主細胞は、CHO細胞、COS細胞、VERO細胞、BHK細胞、HeLa細胞、Cvl細胞、MDCK細胞、293細胞、3T3細胞またはPC12細胞である。   In still other embodiments, the host cell is a CHO cell, COS cell, VERO cell, BHK cell, HeLa cell, Cvl cell, MDCK cell, 293 cell, 3T3 cell or PC12 cell.

いくつかの実施形態では、宿主細胞は、真核植物、藻類、ラン藻、緑色硫黄細菌、緑色非硫黄細菌、紅色硫黄細菌、紅色非硫黄細菌、好極限性細菌、酵母、真菌、それらの操作された生物または合成生物の細胞である。いくつかの実施形態では、宿主細胞は光依存性であるかまたは炭素を固定する。いくつかの実施形態では、宿主細胞は独立栄養活性を有する。いくつかの実施形態では、宿主細胞は、光の存在下などにおいて光独立栄養活性を有する。いくつかの実施形態では、宿主細胞は、光の非存在下において従属栄養性または混合栄養性である。   In some embodiments, the host cell is a eukaryotic plant, algae, cyanobacteria, green sulfur bacterium, green non-sulfur bacterium, red sulfur bacterium, red non-sulfur bacterium, extreme bacterium, yeast, fungus, manipulation thereof Cell of a living organism or a synthetic organism. In some embodiments, the host cell is light dependent or fixes carbon. In some embodiments, the host cell has autotrophic activity. In some embodiments, the host cell has photoautotrophic activity, such as in the presence of light. In some embodiments, the host cell is heterotrophic or mixed vegetative in the absence of light.

ある種の実施形態では、宿主細胞はアラビドプシス・タリアナ(Avabidopsis thaliana)、パニカム・ウィルガツム(Panicum virgatum)、ミスカンサス・ギガンテス(Miscanthus giganteus)、ジー・メイズ(Zea mays)、ボツリオコッカス・ブラウニー(Botryococcuse braunii)、クラミドモナス・レインハルディ(Chlamydomonas reinhardtii)、ドナリエナ・サリナ(Dunaliela salina)、シネココッカス種PCC7002、シネココッカス種PCC7942、シネコシスティス(Synechocystis)種PCC6803、サーモシネココッカス・エロンガタス(Thermosynechococcus elongates)BP−1、クロロビウム・テピダム(Chlorobium tepidum)、クロロフレクサス・オウランティアカス(Chlorojlexus auranticus)、クロマチウム・ビノサム(Chromatiumm vinosum)、ロドスピリラム・ラブラム(Rhodospirillum rubrum)、ロドバクター・カプスラータ(Rhodobacter capsulatus)、ロドシュードモナス・パルストリス(Rhodopseudomonas palusris)、クロストリジウム・リュングダーリイ(Clostridium ljungdahlii)、クロストリジウム・サーモセラム(Clostridiuthermocellum)、ペニシリウム・クリソゲナム(Penicillium chrysogenum)、ピキア・パストリス(Pichia pastoris)、サッカロマイセス・セレビシエ、シゾサッカロマイセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)、シュードモナス・フルオレセンス(Pseudomonas jluorescens)、パンテア・シトレア(Pantoea citrea)またはザイモモナス・モビリス(Zymomonas mobilis)の細胞である。ある種の実施形態では、宿主細胞は、クロレラ・フスカ(Chlorella fusca)、クロレラ・プロトセコイデス(Chlorella protothecoides)、クロレラ・ピレノイドサ(Chlorella pyrenoidosa)、クロレラ・ケスレリ(Chlorella kessleri)、クロレラ・ブルガリス(Chlorella vulgaris)、クロレラ・サッカロフィラ(Chlorella saccharophila)、クロレラ・ソロキニアナ(Chlorella sorokiniana)、クロレラ・エリプソイディア(Chlorella ellipsoidea)、プロトテカ・スタグノラ(Prototheca stagnora)、プロトテカ・ポロトリセンシズ(Prototheca portoricensis)、プロトテカ・モリフォルミス(Prototheca moriformis)、プロトテカ・ウィッカハミイ(Prototheca wickerhamii)またはプロトテカ・ゾフィ(Prototheca zopfii)の細胞である。   In certain embodiments, the host cell is an Arabidopsis thaliana, Panicum virgatum, Miscanthus gigantesus, Zea maitus cc, braunii), Chlamydomonas reinhardtii, Donariena salina (Dunaliela salina), Synechococcus sp. PCC7002, Synecococcus sp. ococcus elongates) BP-1, Chlorobium tepidum, Chloroflexus aurticus, Chromatium bursum, Chromatium bursum Rhodopseudomonas palusris, Clostridium ljungdahlii, Clostridium thermocellum, Peni Pichia pastoris (Pichia pastoris), Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe (Schizosaccharomyces pombe), Pseudomonas fluorescens (Pseia pastures) It is a cell of Zymomonas mobilis. In certain embodiments, the host cell can be Chlorella fusca, Chlorella protothecoides, Chlorella pyrenoidosa, Chlorella kesleri, Chlorella Chlorella vulgaris), Chlorella saccharophila, Chlorella sorokiniana, Chlorella eliposider, Proto-c prototeca Prototheca portoricensis), Prototheca moriformis (Prototheca moriformis), which is a cell of Prototheca Wikkahamii (Prototheca wickerhamii) or Prototheca Sophie (Prototheca zopfii).

いくつかの実施形態では、宿主細胞は細菌細胞である。いくつかの実施形態では、宿主細胞はグラム陽性細菌細胞である。いくつかの実施形態では、宿主細胞はグラム陰性細菌細胞である。   In some embodiments, the host cell is a bacterial cell. In some embodiments, the host cell is a Gram positive bacterial cell. In some embodiments, the host cell is a Gram negative bacterial cell.

いくつかの実施形態では、宿主細胞はE.コリ細胞である。いくつかの実施形態では、E.コリ細胞は、B株、C株、K株またはW株E.コリ細胞である。   In some embodiments, the host cell is E. coli. It is a coli cell. In some embodiments, E.I. The E. coli cells are B, C, K or W strains E. coli. It is a coli cell.

本発明のある種の実施形態では、宿主細胞は輸送タンパク質を発現(または過剰発現)するために操作されている。輸送タンパク質は、ポリペプチドおよび有機化合物(例えば、脂肪酸またはそれらの誘導体)を宿主細胞の外に運び出すことができる。   In certain embodiments of the invention, the host cell has been engineered to express (or overexpress) the transport protein. Transport proteins can carry polypeptides and organic compounds (eg, fatty acids or their derivatives) out of the host cell.

本明細書で使用される場合、「代謝的に操作された」または「代謝操作」という用語は、例えば、本明細書で記載したような組換え微生物細胞などの組換え細胞におけるoc−β−ケトアシル−ACP、oc−アシル−ACPまたはoc−脂肪酸誘導体などの所望する代謝物を生成するための合理的な経路設計ならびに生合成遺伝子、オペロンに関連する遺伝子に対応するポリヌクレオチドおよびこのようなポリヌクレオチドの制御要素のアセンブリーを含む。「代謝操作」はさらに、所望する経路に導く中間体と競合する競合代謝経路の低下、破壊またはノックアウトを含む遺伝子操作および適切な培養条件を使用した転写、翻訳、タンパク質安定性およびタンパク質機能の調節および最適化による代謝流の最適化を含むことができる。「生合成遺伝子」は、宿主細胞にとって内在性(天然)であってもよく(すなわち、宿主細胞から改変されていない遺伝子)、あるいは宿主細胞にとって外来性であることによってかまたは組換え細胞における突然変異誘発、組換えおよび/または外来性(異種)発現制御配列との関連によって改変されることによって、宿主細胞にとって外来性(異種)であってもよい。生合成遺伝子は、「生合成ポリペプチド」または「生合成酵素」をコードする。   As used herein, the term “metabolically engineered” or “metabolic engineered” refers to oc-β-in recombinant cells such as, for example, recombinant microbial cells as described herein. Rational pathway design to produce desired metabolites such as ketoacyl-ACP, oc-acyl-ACP or oc-fatty acid derivatives and polynucleotides corresponding to biosynthetic genes, genes associated with operons and such poly Includes assembly of nucleotide control elements. “Metabolic engineering” further regulates transcription, translation, protein stability and protein function using genetic manipulation and appropriate culture conditions, including reduction, disruption or knockout of competing metabolic pathways that compete with intermediates that lead to the desired pathway And optimization of metabolic flow by optimization. A “biosynthetic gene” may be endogenous (natural) to the host cell (ie, a gene that has not been modified from the host cell) or it may be foreign to the host cell or suddenly in a recombinant cell It may be foreign (heterologous) to the host cell by being modified by mutagenesis, recombination and / or by association with foreign (heterologous) expression control sequences. A biosynthetic gene encodes a “biosynthetic polypeptide” or “biosynthetic enzyme”.

「生合成経路」という用語はまた「代謝経路」とも呼ばれ、1化学種を別の化学種に変換する生合成酵素によって触媒される一連の生化学反応を指す。本明細書で使用される場合、「脂肪酸生合成経路」(または、より簡単に、「脂肪酸経路」)という用語は、脂肪酸誘導体(例えば、脂肪酸、脂肪エステル、脂肪アルデヒド、脂肪アルコール、アルカン、アルケン、ケトンなど)を生成する一連の生化学反応を指す。脂肪酸経路には、本明細書で記載したように、脂肪酸誘導体を生成するために操作することができ、いくつかの実施形態では、所望する炭素鎖特性を有する脂肪酸誘導体を生成するためにさらなる酵素と一緒に発現することができる脂肪酸経路生合成酵素(すなわち、「脂肪酸経路酵素」)が含まれる。例えば、本明細書で記載した「奇数鎖脂肪酸生合成経路」(すなわち、「oc−FA経路」)には、oc−脂肪酸誘導体を生成するために十分な酵素が含まれる。   The term “biosynthetic pathway”, also called “metabolic pathway”, refers to a series of biochemical reactions catalyzed by a biosynthetic enzyme that converts one species to another. As used herein, the term “fatty acid biosynthetic pathway” (or more simply “fatty acid pathway”) refers to fatty acid derivatives (eg, fatty acids, fatty esters, fatty aldehydes, fatty alcohols, alkanes, alkenes). , Ketone, etc.). The fatty acid pathway can be engineered to produce fatty acid derivatives as described herein, and in some embodiments, additional enzymes to produce fatty acid derivatives having the desired carbon chain properties. Fatty acid pathway biosynthetic enzymes (ie, “fatty acid pathway enzymes”) that can be expressed together with are included. For example, the “odd chain fatty acid biosynthetic pathway” described herein (ie, the “oc-FA pathway”) includes sufficient enzymes to produce oc-fatty acid derivatives.

「組換え微生物細胞」という用語は、選択した「親微生物細胞」(すなわち、宿主細胞)に遺伝物質を導入し、それによって親微生物細胞の細胞生理機能および生化学的機能を改変または変化させることによって、遺伝的に改変した(すなわち、操作された)微生物細胞(すなわち、微生物)を指す。遺伝物質の導入によって、組換え微生物細胞は親微生物細胞と比較して新たな、または改善された特性、例えば、新たな細胞内代謝物または既存の細胞内代謝物をより多量に生成する能力などを獲得する。本明細書で提供する組換え微生物細胞は、例えば、適切な炭素源からoc−アシル−ACP中間体またはoc−脂肪酸誘導体を生成するための経路に関与する複数の生合成酵素(例えば、oc−FA経路酵素などの脂肪酸経路酵素)を発現する。親微生物細胞に導入された遺伝物質は、oc−脂肪酸誘導体の生成のための生合成経路(すなわち、生合成酵素)に関与する1種または複数の酵素をコードする遺伝子(複数可)または遺伝子の一部を含有していてもよく、代わりにまたはさらに、プロモーター配列などのこのような生合成酵素をコードする遺伝子の発現および/または発現の調節のためのさらなる要素を含んでいてもよい。したがって、本明細書で記載した組換え微生物細胞は、本明細書で記載したoc−脂肪酸(oc−FA)生合成経路に関与する生合成酵素を発現または過剰発現するように遺伝的に操作されている。   The term “recombinant microbial cell” refers to the introduction of genetic material into a selected “parental microbial cell” (ie, a host cell), thereby altering or altering the cellular physiology and biochemical functions of the parental microbial cell. Refers to a genetically modified (ie, engineered) microbial cell (ie, a microorganism). With the introduction of genetic material, recombinant microbial cells have new or improved properties compared to the parent microbial cells, such as the ability to produce new or existing intracellular metabolites in greater quantities To win. Recombinant microbial cells provided herein can include, for example, a plurality of biosynthetic enzymes involved in the pathway for generating oc-acyl-ACP intermediates or oc-fatty acid derivatives from a suitable carbon source (eg, oc- Expresses fatty acid pathway enzymes such as FA pathway enzymes). The genetic material introduced into the parental microbial cell is the gene (s) or genes of one or more enzymes that are involved in the biosynthetic pathway (ie, biosynthetic enzymes) for the production of oc-fatty acid derivatives. Alternatively, or in addition, it may contain further elements for the expression and / or regulation of expression of genes encoding such biosynthetic enzymes, such as promoter sequences. Accordingly, the recombinant microbial cells described herein are genetically engineered to express or overexpress biosynthetic enzymes involved in the oc-fatty acid (oc-FA) biosynthetic pathway described herein. ing.

「組換え微生物細胞」および「組換え微生物」という用語は、特定の組換え微生物細胞/微生物を指すだけでなく、このような細胞の後代または可能性のある後代も指すことを理解されたい。   It should be understood that the terms “recombinant microbial cell” and “recombinant microorganism” refer not only to a specific recombinant microbial cell / microorganism, but also to the progeny or potential progeny of such a cell.

組換え微生物細胞は、親微生物細胞に導入された遺伝物質を含むことの代わりに、あるいは、それに加えて、親微生物細胞の細胞生理学的機能および生化学的機能を変化させる遺伝子またはポリヌクレオチドの低下、破壊、欠失または「ノックアウト」を含んでいてもよい。遺伝子またはポリヌクレオチドの低下、破壊、欠失または「ノックアウト」(遺伝子またはポリヌクレオチドの「減衰」としても知られている)があっても、組換え微生物細胞は、親微生物細胞と比較して新たなまたは改善された特性(例えば、新たな、またはより多量の細胞内代謝物を生成する能力、所望する経路による代謝物の流れを改善する能力、および/または望ましくない副生成物の生成を低下させる能力)を獲得する。   Recombinant microbial cells, instead of, or in addition to containing genetic material introduced into parental microbial cells, reduce genes or polynucleotides that alter the cellular physiological and biochemical functions of the parental microbial cells. , Disruptions, deletions or “knockouts”. Even with a reduction, disruption, deletion or “knockout” of a gene or polynucleotide (also known as “attenuation” of a gene or polynucleotide), the recombinant microbial cell is new compared to the parent microbial cell. Reduced or improved properties (eg, ability to generate new or higher amounts of intracellular metabolites, ability to improve metabolite flow through desired pathways, and / or generation of unwanted by-products Abilities).

奇数鎖脂肪酸誘導体を生成するための組換え微生物細胞の操作
多くの微生物細胞は通常、直鎖状脂肪族鎖が主に偶数の炭素原子を含有する直鎖脂肪酸を生成し、奇数の炭素原子を含有する直鎖状脂肪族鎖を有する脂肪酸の生成量は一般的に比較的少ない。E.コリなどのこのような微生物細胞によって生成される直鎖状奇数鎖脂肪酸(oc−FA)および他の直鎖状奇数鎖脂肪酸誘導体(oc−FA誘導体)の量が比較的少ないのは、場合によってはこのような細胞中に存在するプロピオニル−CoAが低レベルなためであり得る。このような細胞は主に、脂肪酸生合成にプライマー分子としてアセチル−CoAを利用して脂肪酸の大部分をもたらし、このような細胞によって生成される他の脂肪酸誘導体は直鎖状偶数鎖脂肪酸(ec−FA)および他の直鎖状偶数鎖脂肪酸誘導体(ec−FA誘導体)である。
Manipulation of recombinant microbial cells to produce odd-chain fatty acid derivatives Many microbial cells usually produce linear fatty acids in which the linear aliphatic chain contains mainly even-numbered carbon atoms, with odd-numbered carbon atoms The amount of fatty acid having a linear aliphatic chain contained is generally relatively small. E. The amount of linear odd-chain fatty acid (oc-FA) and other linear odd-chain fatty acid derivatives (oc-FA derivatives) produced by such microbial cells such as E. coli may be relatively small in some cases. May be due to low levels of propionyl-CoA present in such cells. Such cells primarily utilize acetyl-CoA as a primer molecule for fatty acid biosynthesis to yield the majority of fatty acids, and other fatty acid derivatives produced by such cells are linear even chain fatty acids (ec -FA) and other linear even chain fatty acid derivatives (ec-FA derivatives).

本発明は、親微生物によって生成されるプロピオニル−CoAと比較して増加した量のプロピオニル−CoAを生成するように微生物を操作することによって、操作された微生物が親微生物によって生成されるoc−FA誘導体の量と比較してより多量(力価)のoc−FA誘導体を生成し、かつ/または親微生物によって生成される脂肪酸誘導体組成物におけるoc−FA誘導体の割合と比較して高い割合のoc−FA誘導体を有する脂肪酸誘導体組成物を生成するという発見に一部基づいている。   The present invention relates to oc-FA in which an engineered microorganism is produced by a parental microorganism by manipulating the microorganism to produce an increased amount of propionyl-CoA compared to the propionyl-CoA produced by the parental microorganism. A higher proportion of oc-FA derivative is produced in comparison with the amount of oc-FA derivative in the fatty acid derivative composition produced by a higher amount (titer) of oc-FA derivative compared to the amount of derivative and / or produced by the parent microorganism. Based in part on the discovery of producing a fatty acid derivative composition having an FA derivative.

最終的な目的は、工業規模での炭素源からの開始した(例えば、炭水化物またはバイオマスなど)、環境的に信頼のおける対費用効果の高い、oc−FA誘導体を含む脂肪酸誘導体の生成方法を実現することなので、微生物によって生成されるoc−FA誘導体分子の収量の改善および/または微生物によって生成される脂肪酸誘導体分子の組成の最適化(偶数鎖生成物に対する奇数鎖生成物の割合の増加などによって)が所望される。したがって、奇数鎖脂肪酸生成をもたらす経路を通る代謝流を増加させるために、様々な経路の中間体を過剰生成する戦略を検討した。糖などの開始物質からプロピオニル−CoAへ、奇数鎖アシル−ACP(oc−アシル−ACP)中間体を通り、oc−FA誘導体生成物への代謝流を目指す経路は、工業的に有用な微生物において操作することができる。   The ultimate goal is to realize an environmentally reliable and cost-effective method for producing fatty acid derivatives, including oc-FA derivatives, initiated from carbon sources on an industrial scale (eg carbohydrates or biomass) Therefore, by improving the yield of oc-FA derivative molecules produced by microorganisms and / or optimizing the composition of fatty acid derivative molecules produced by microorganisms (such as by increasing the ratio of odd chain products to even chain products) ) Is desired. Therefore, strategies to overproduce various pathway intermediates were investigated to increase metabolic flux through pathways leading to odd-chain fatty acid production. Pathways that aim for metabolic flow from starting materials such as sugars to propionyl-CoA, through odd-chain acyl-ACP (oc-acyl-ACP) intermediates, and to oc-FA derivative products, are useful in industrially useful microorganisms. Can be operated.

一態様では、本発明は、組換え微生物細胞を炭素源の存在下で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、プロピオニル−CoAの生合成に関与する、および/またはoc−アシル−ACP中間体の生合成に関与する酵素活性を有するポリペプチド(例えば、酵素)をコードする1種または複数のポリヌクレオチドを含む組換え微生物細胞を含む。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞はさらに、脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをそれぞれコードする1種または複数のポリヌクレオチドを含み、組換え微生物細胞は、炭素源の存在下で、ポリヌクレオチドを発現するために十分な条件下で培養したとき、奇数鎖脂肪酸誘導体を生成する。本発明はまた、本発明の組換え微生物細胞を培養することを含む奇数鎖長脂肪酸誘導体を含む組成物の作製方法を含む。本発明はまた、微生物細胞によって生成されるプロピオニル−CoAの量を増加させる方法および微生物細胞によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体の量または割合を増加させる方法およびさらなる検討によって明らかな他の特性を含む。   In one aspect, the invention involves propionyl-CoA biosynthesis and / or oc when the recombinant microbial cell is cultured in the presence of a carbon source under conditions effective to express the polynucleotide. A recombinant microbial cell comprising one or more polynucleotides encoding a polypeptide having an enzymatic activity involved in the biosynthesis of an acyl-ACP intermediate (eg, an enzyme). In some embodiments, the recombinant microbial cells further comprise one or more polynucleotides that each encode a polypeptide having fatty acid derivative enzyme activity, wherein the recombinant microbial cells are polyvalent in the presence of a carbon source. When cultured under conditions sufficient to express nucleotides, odd-chain fatty acid derivatives are produced. The invention also includes a method of making a composition comprising an odd chain length fatty acid derivative comprising culturing a recombinant microbial cell of the invention. The present invention also includes methods for increasing the amount of propionyl-CoA produced by microbial cells and methods for increasing the amount or proportion of odd chain fatty acid derivatives produced by microbial cells and other properties apparent from further investigation. .

組換え微生物細胞は、糸状菌、藻類、酵母または細菌などの原核細胞(例えば、E.コリまたはバチルス種)であってもよい。   The recombinant microbial cell may be a prokaryotic cell (eg, E. coli or Bacillus species) such as filamentous fungi, algae, yeast or bacteria.

一般的に、奇数鎖脂肪酸誘導体[奇数鎖脂肪酸、奇数鎖脂肪エステル(奇数鎖脂肪酸メチルエステル(oc−FAME)、奇数鎖脂肪酸エチルエステル(oc−FAEE)および奇数鎖ワックスエステルを含む)、奇数鎖脂肪アルデヒド、奇数鎖脂肪アルコールおよび奇数鎖前駆体の脱カルボニル化もしくは脱カルボキシル化による、偶数鎖アルカン、偶数鎖アルケン、偶数鎖末端オレフィン、偶数鎖内部オレフィンおよび偶数鎖ケトンなどの偶数鎖炭化水素]は、本発明の組換え微生物細胞において図1Bで示した奇数鎖脂肪酸生合成経路(「oc−FA経路」)を介して生成することができる。   In general, odd chain fatty acid derivatives [including odd chain fatty acids, odd chain fatty esters (including odd chain fatty acid methyl esters (oc-FAME), odd chain fatty acid ethyl esters (oc-FAEE) and odd chain wax esters), odd chains Even chain hydrocarbons such as even chain alkanes, even chain alkenes, even chain terminal olefins, even chain internal olefins and even chain ketones by decarbonylation or decarboxylation of fatty aldehydes, odd chain fatty alcohols and odd chain precursors] Can be produced in the recombinant microbial cells of the invention via the odd-chain fatty acid biosynthetic pathway shown in FIG. 1B (“oc-FA pathway”).

奇数鎖脂肪酸誘導体を生成するために、組換え微生物細胞は、脂肪アシル鎖伸長プロセスを開始するための「プライマー」としてプロピオニル−CoAを利用する。図1Bに示したように、脂肪アシル伸長プロセスは、最初に、図1Bの工程(D)に示したように、最初の奇数鎖β−ケトアシル−ACP中間体(例えば、3−オキソバレリル−ACP)を形成するために、β−ケトアシルACP合成酵素活性を有する酵素(例えば、β−ケトアシルACP合成酵素III酵素)によって触媒される奇数鎖長プライマー分子プロピオニル−CoAとマロニル−ACP分子の縮合を必要とする。奇数鎖β−ケトアシル−ACP中間体は、最初の奇数鎖アシル−ACP中間体を形成するために、脂肪酸合成酵素(FAS)複合体によってβ炭素でのケト還元、脱水およびエノイル還元を受け、図1Bの工程(E)に示したように、奇数炭素鎖長(「oc−アシル−ACP」)の増加したアシル−ACP中間体を形成するために、マロニル−ACPとの縮合、ケト還元、脱水およびエオニル還元のサイクルをさらに受けて、サイクル当たり2個の炭素単位を追加する。oc−アシル−ACP中間体は、図1Bの工程(F)に示したように、1種または複数の脂肪酸誘導体酵素と反応し、奇数鎖脂肪酸誘導体(oc−FA誘導体)生成物を生じる。これは、比較的低レベルのプロピオニル−CoAを生成する細胞(例えば、野生型E.コリ細胞など)におけるプロセスとは対照的である。このような細胞は、偶数の炭素原子を有する直鎖脂肪酸を主に生成し、奇数の炭素原子を有する直鎖脂肪酸は低量または微量である。図1Aに示したように、偶数鎖長プライマー分子アセチル−CoAは最初に、図1Aの工程(D)に示したように、偶数鎖β−ケトアシル−ACP中間体(例えば、アセトアセチル−ACP)を形成するためにマロニル−ACP分子と縮合し、今度は図1Aの工程(E)に示したように偶数炭素鎖長(「ec−アシル−ACP」)の増加したアシル−ACP中間体を形成するために、同様に、ケト還元、脱水、エオニル還元およびさらなるマロニル−ACP分子との縮合のFAS触媒サイクルを受け、同様にサイクル当たり2個の炭素単位を追加する。ec−アシル−ACP中間体は、図1Aの工程(F)に示したように、1種または複数の脂肪酸誘導体酵素と反応し、偶数鎖脂肪酸誘導体を生じる。   To produce odd chain fatty acid derivatives, recombinant microbial cells utilize propionyl-CoA as a “primer” to initiate the fatty acyl chain extension process. As shown in FIG. 1B, the fatty acyl extension process begins with the first odd-chain β-ketoacyl-ACP intermediate (eg, 3-oxovaleryl-ACP) as shown in step (D) of FIG. 1B. Requires the condensation of an odd chain primer molecule propionyl-CoA and malonyl-ACP molecule catalyzed by an enzyme having β-ketoacyl ACP synthase activity (eg, β-ketoacyl ACP synthase III enzyme). To do. The odd chain β-ketoacyl-ACP intermediate undergoes keto reduction, dehydration and enoyl reduction at the β carbon by the fatty acid synthase (FAS) complex to form the first odd chain acyl-ACP intermediate, As shown in step (E) of 1B, condensation with malonyl-ACP, keto reduction, dehydration to form an acyl-ACP intermediate with increased odd carbon chain length (“oc-acyl-ACP”) And undergo additional cycles of eionyl reduction to add 2 carbon units per cycle. The oc-acyl-ACP intermediate reacts with one or more fatty acid derivative enzymes to produce odd chain fatty acid derivative (oc-FA derivative) products, as shown in step (F) of FIG. 1B. This is in contrast to processes in cells that produce relatively low levels of propionyl-CoA, such as wild type E. coli cells. Such cells mainly produce linear fatty acids having an even number of carbon atoms, and the amount of linear fatty acids having an odd number of carbon atoms is low or trace. As shown in FIG. 1A, the even chain primer molecule acetyl-CoA is first prepared with an even chain β-ketoacyl-ACP intermediate (eg, acetoacetyl-ACP) as shown in step (D) of FIG. 1A. To form an acyl-ACP intermediate with increased even carbon chain length (“ec-acyl-ACP”), as shown in step (E) of FIG. 1A. In order to do so, it undergoes a FAS-catalyzed cycle of keto reduction, dehydration, eionyl reduction and condensation with further malonyl-ACP molecules, similarly adding two carbon units per cycle. The ec-acyl-ACP intermediate reacts with one or more fatty acid derivative enzymes to produce even chain fatty acid derivatives, as shown in step (F) of FIG. 1A.

プロピオニル−CoA「プライマー」分子は、いくつかの方法によって本発明の組換え微生物細胞のoc−FA生合成経路に供給することができる。微生物細胞におけるプロピオニル−CoAの生成を増加させる方法には、限定しないが、以下が含まれる。   Propionyl-CoA “primer” molecules can be supplied to the oc-FA biosynthetic pathway of the recombinant microbial cells of the present invention by several methods. Methods for increasing the production of propionyl-CoA in microbial cells include, but are not limited to:

プロピオニル−CoAは、親微生物細胞の天然の生合成機構によって生成することができる(例えば、親微生物細胞に対して内在性の酵素によって)。親微生物細胞において生成されるプロピオニル−CoAの量の増加を所望するならば、プロピオニル−CoAの生成に寄与する親微生物細胞に対して内在性の1種または複数の酵素を組換え微生物細胞において過剰発現させることができる。   Propionyl-CoA can be produced by the natural biosynthetic machinery of the parent microbial cell (eg, by an enzyme that is endogenous to the parent microbial cell). If it is desired to increase the amount of propionyl-CoA produced in the parental microbial cell, one or more enzymes endogenous to the parental microbial cell that contribute to the production of propionyl-CoA are excessed in the recombinant microbial cell. Can be expressed.

プロピオニル−CoAは、図2に示したように、中間体α−ケトブチレートを通る代謝流の進路を変える内在性酵素を過剰発現させる、および/または外来性酵素を発現させるように細胞を操作することによって生成することができる。このような経路の操作で使用するための非限定的な酵素の例を以下の表1および表2に挙げる。   Propionyl-CoA overexpresses endogenous enzymes that alter the course of metabolic flow through the intermediate α-ketobutyrate and / or manipulates cells to express foreign enzymes, as shown in FIG. Can be generated by Non-limiting examples of enzymes for use in such pathway manipulation are listed in Tables 1 and 2 below.

プロピオニル−CoAは、図3に示したように、中間体メチルマロニル−CoAを通るスクシニル−CoAからの代謝流の進路を変える内在性酵素を過剰発現させる、および/または外来性酵素を発現させるように細胞を操作することによって生成することができる。このような経路の操作で使用するための非限定的な酵素の例を以下の表3に挙げる。   Propionyl-CoA, as shown in FIG. 3, overexpresses an endogenous enzyme that changes the course of metabolic flow from succinyl-CoA through the intermediate methylmalonyl-CoA and / or expresses an exogenous enzyme. Can be produced by manipulating cells. Examples of non-limiting enzymes for use in manipulation of such pathways are listed in Table 3 below.

アプローチ例において、プロピオニル−CoAは、中間体マロン酸セミアルデヒドおよび3−ヒドロキシプロピオン酸を通るマロニル−CoAからの代謝流の進路を変える内在性酵素を過剰発現させる、および/または外来性酵素を発現させるように細胞を操作することによって生成することができる。このような経路の操作で使用するための非限定的な酵素の例は、例えば、米国特許出願公開第US20110201068A1号に挙げられている。   In an example approach, propionyl-CoA overexpresses an endogenous enzyme that alters the course of metabolic flow from malonyl-CoA through the intermediate malonic acid semialdehyde and 3-hydroxypropionic acid and / or expresses an exogenous enzyme Can be generated by manipulating the cells. Non-limiting examples of enzymes for use in manipulation of such pathways are listed, for example, in US Patent Application Publication No. US20110101068A1.

別のアプローチにおいて、プロピオニル−CoAは、中間体ラクトイル−CoAおよびアクリロイル−CoAを通るD−ラクテートからの代謝流の進路を変える内在性酵素を過剰発現させる、および/または外来性酵素を発現させるように細胞を操作することによって生成することができる。このような経路の操作で使用するための非限定的な酵素の例は、例えば、米国特許出願公開第US20110201068A1号に挙げられている。   In another approach, propionyl-CoA overexpresses an endogenous enzyme that alters the pathway of metabolic flow from D-lactate through the intermediate lactoyl-CoA and acryloyl-CoA and / or expresses an exogenous enzyme. Can be produced by manipulating cells. Non-limiting examples of enzymes for use in manipulation of such pathways are listed, for example, in US Patent Application Publication No. US20110101068A1.

前述のように、奇数鎖伸長プロセスの開始には、oc−β−ケトアシル−ACP中間体を形成するためにプロピオニル−CoAとマロニル−ACP分子との縮合が必要である。この工程は、図1Bの(D)部に表したように、組換え微生物細胞において、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性、好ましくはβ−ケトアシル−ACP合成酵素III活性を有する酵素によって(例えば、EC2.3.1.180)触媒される。酵素は、組換え微生物細胞にとって内在性であってもよく、または組換え微生物細胞にとって外来性であってもよい。   As mentioned above, the initiation of the odd chain extension process requires condensation of propionyl-CoA and malonyl-ACP molecules to form an oc-β-ketoacyl-ACP intermediate. As shown in part (D) of FIG. 1B, this step is performed in a recombinant microbial cell using β-ketoacyl-ACP synthase activity, preferably β-ketoacyl-ACP synthase III, which uses propionyl-CoA as a substrate. Catalyzed by an active enzyme (eg, EC 2.3.1.180). The enzyme may be endogenous to the recombinant microbial cell or exogenous to the recombinant microbial cell.

一実施形態では、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有する親微生物細胞にとって内在性のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、組換え微生物細胞において発現するか、または過剰発現する。別の実施形態では、親微生物細胞に対して外来性である、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、組換え微生物細胞において発現する。   In one embodiment, a polynucleotide encoding a polypeptide endogenous to a parental microbial cell having β-ketoacyl-ACP synthase activity that utilizes propionyl-CoA as a substrate is expressed in recombinant microbial cells or in excess. To express. In another embodiment, a polynucleotide encoding a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity that utilizes propionyl-CoA as a substrate that is foreign to the parent microbial cell is expressed in the recombinant microbial cell. To do.

oc−FA経路(図1B)の工程(D)において生成されるoc−β−ケトアシル−ACP中間体は、例えば、II型FAS複合体などの脂肪酸合成酵素(FAS)複合体によって触媒されるベータ炭素でのケト還元、脱水およびエノイル還元、マロニル−ACP分子とのさらなる縮合の連続的サイクルによる伸長を受けることができ、それによって図1Bの工程(E)によって表されるoc−アシル−ACP中間体の長い奇数炭素鎖に2個の炭素単位が追加される。一実施形態では、組換え微生物細胞にとって天然な内在性FAS複合体は、マロニル−ACPとの縮合/ケト還元/脱水/エノイル還元のサイクルを触媒して、oc−アシル−ACP中間体を生成する。   The oc-β-ketoacyl-ACP intermediate produced in step (D) of the oc-FA pathway (FIG. 1B) is a beta catalyzed by, for example, a fatty acid synthase (FAS) complex such as a type II FAS complex. The oc-acyl-ACP intermediate represented by step (E) of FIG. 1B can be subjected to elongation by successive cycles of keto reduction at carbon, dehydration and enoyl reduction, further condensation with malonyl-ACP molecules. Two carbon units are added to the long odd carbon chain of the body. In one embodiment, the endogenous FAS complex native to the recombinant microbial cell catalyzes the condensation / keto reduction / dehydration / enoyl reduction cycle with malonyl-ACP to produce an oc-acyl-ACP intermediate. .

奇数鎖脂肪酸誘導体(oc−脂肪酸、oc−脂肪エステル、oc−脂肪アルデヒド、oc−脂肪アルコール、ec−ケトンおよびec−炭化水素)は、以下に詳細を記載するように、oc−アシル−ACP中間体から生成することができる。したがって、いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞はさらに、それぞれ脂肪酸誘導体酵素活性を有するペプチドをコードする1種または複数のポリヌクレオチド配列、例えば、チオエステラーゼ(例えば、TesA)、デカルボキシラーゼ、カルボン酸レダクターゼ(CAR、例えば、CarA、CarBまたはFadD9)、アルコール脱水素酵素/アルデヒドレダクターゼ、アルデヒドデカルボニラーゼ(ADC)、脂肪アルコール形成アシル−CoAレダクターゼ(FAR)、アシルACPレダクターゼ(AAR)、エステル合成酵素、アシル−CoAレダクターゼ(ACR1)、OleA、OleCDまたはOleBCDを含み、組換え微生物細胞を炭素源の存在下でポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、微生物細胞は、oc−脂肪酸、oc−脂肪エステル(oc−脂肪酸メチルエステル、oc−脂肪酸エチルエステル、oc−ワックスエステルなど)oc−脂肪アルデヒド、oc−脂肪アルコール、ec−ケトンまたはec−炭化水素(ec−アルカン、ec−アルケン、ec−末端オレフィンまたはec−内部オレフィンなど)を含む組成物を生成する。本発明はまた、本発明の組換え微生物細胞を培養することを含むoc−脂肪酸誘導体の生成方法を含む。   Odd-chain fatty acid derivatives (oc-fatty acids, oc-fatty esters, oc-fatty aldehydes, oc-fatty alcohols, ec-ketones and ec-hydrocarbons) are oc-acyl-ACP intermediates as described in detail below. Can be generated from the body. Thus, in some embodiments, the recombinant microbial cell further comprises one or more polynucleotide sequences, eg, thioesterase (eg, TesA), decarboxylase, carvone, each encoding a peptide having fatty acid derivative enzyme activity. Acid reductase (CAR such as CarA, CarB or FadD9), alcohol dehydrogenase / aldehyde reductase, aldehyde decarbonylase (ADC), fatty alcohol forming acyl-CoA reductase (FAR), acyl ACP reductase (AAR), ester synthesis A recombinant microbial cell comprising an enzyme, acyl-CoA reductase (ACR1), OleA, OleCD, or OleBCD, is cultured under conditions effective to express the polynucleotide in the presence of a carbon source. Sometimes microbial cells are oc-fatty acids, oc-fatty esters (oc-fatty acid methyl esters, oc-fatty acid ethyl esters, oc-wax esters, etc.) oc-fatty aldehydes, oc-fatty alcohols, ec-ketones or ec-carbonized. A composition comprising hydrogen (such as ec-alkane, ec-alkene, ec-terminal olefin or ec-internal olefin) is produced. The present invention also includes a method for producing an oc-fatty acid derivative comprising culturing the recombinant microbial cell of the present invention.

増加した量のプロピオニル−CoAを生成させるための微生物細胞の操作
一態様では、本発明には、微生物細胞によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体の量を増加させる方法が含まれ、増加した量のプロピオニル−CoAを生成させるために親微生物細胞を操作することが含まれる。増加した量のプロピオニル−CoAを生成させるための親微生物細胞の操作は、例えば、(a)アスパルトキナーゼ活性、ホモセリン脱水素酵素、ホモセリンキナーゼ活性、スレオニン合成酵素活性およびスレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチド、(b)(R)−シトラマル酸合成酵素活性、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性およびベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチド、または(c)メチルマロニル−CoAムターゼ活性を有するポリペプチドならびにメチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性およびメチルマロニルカルボキシルトランスフェラーゼ活性を有する1種または複数のポリペプチドならびに適宜メチルマロニルエピメラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現するために細胞を操作することによって実現することができ、少なくとも1種のポリペプチドが組換え微生物細胞にとって外来性であるか、または少なくとも1種のポリヌクレオチドの発現が、親微生物細胞おけるポリヌクレオチドの発現と比較して組換え微生物細胞においてモジュレートされており、組換え微生物細胞は、炭素源の存在下でポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、同条件下で培養した親微生物細胞によって生成されるプロピオニル−CoAの量に対してより多量のプロピオニル−CoAを生成する。
Manipulating microbial cells to produce increased amounts of propionyl-CoA In one aspect, the present invention includes a method for increasing the amount of odd chain fatty acid derivatives produced by microbial cells, wherein increased amounts of propionyl are included. -Manipulating the parent microbial cell to produce CoA. Manipulation of parental microbial cells to produce increased amounts of propionyl-CoA include, for example, (a) a polypeptide having aspartokinase activity, homoserine dehydrogenase activity, homoserine kinase activity, threonine synthase activity and threonine deaminase activity (B) a polypeptide having (R) -citramalic acid synthase activity, isopropylmalate isomerase activity and beta-isopropylmalate dehydrogenase activity, or (c) a polypeptide having methylmalonyl-CoA mutase activity and methyl One or more polypeptides having malonyl-CoA decarboxylase activity and methylmalonyl carboxyltransferase activity, and a polynucleotide encoding a polypeptide having methylmalonyl epimerase activity as appropriate Can be achieved by manipulating the cell to express the leotide, wherein the at least one polypeptide is foreign to the recombinant microbial cell or the expression of the at least one polynucleotide is the parental microbial cell Is modulated in the recombinant microbial cell relative to the expression of the polynucleotide in the recombinant microbial cell when cultured under conditions effective to express the polynucleotide in the presence of a carbon source. Produce more propionyl-CoA than the amount of propionyl-CoA produced by the parent microbial cells cultured below.

いくつかの実施形態では、(a)によるポリヌクレオチドによってコードされる少なくとも1種のポリペプチドは、外来性ポリペプチドである(例えば、親微生物細胞以外の生物から生じるポリペプチドまたは親微生物細胞にとって天然のポリペプチドの変異体)。場合によって、(a)によるポリヌクレオチドによってコードされる少なくとも1種のポリペプチドは、内在性ポリペプチドであり(すなわち、親微生物細胞にとって天然のポリペプチド)、内在性ポリペプチドは組換え微生物細胞において過剰発現する。   In some embodiments, the at least one polypeptide encoded by the polynucleotide according to (a) is an exogenous polypeptide (eg, a polypeptide originating from an organism other than the parent microbial cell or native to the parent microbial cell). Variant of polypeptide). In some cases, the at least one polypeptide encoded by the polynucleotide according to (a) is an endogenous polypeptide (ie, a polypeptide that is native to the parent microbial cell), and the endogenous polypeptide is in a recombinant microbial cell. Overexpressed.

いくつかの実施形態では、(b)によるポリヌクレオチドによってコードされる少なくとも1種のポリペプチドは、外来性ポリペプチドである。場合によって、(b)によるポリヌクレオチドによってコードされる少なくとも1種のポリペプチドは、内在性ポリペプチドであり、内在性ポリペプチドは組換え微生物細胞において過剰発現する。   In some embodiments, at least one polypeptide encoded by the polynucleotide according to (b) is an exogenous polypeptide. Optionally, at least one polypeptide encoded by the polynucleotide according to (b) is an endogenous polypeptide, and the endogenous polypeptide is overexpressed in the recombinant microbial cell.

いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、(a)による1種または複数のポリヌクレオチドおよび(b)による1種または複数のポリヌクレオチドを含む。場合によって、(a)または(b)によるポリヌクレオチドによってコードされる少なくとも1種のポリペプチドは、外来性ポリペプチドである。場合によって、(a)または(b)によるポリヌクレオチドによってコードされる少なくとも1種のポリペプチドは、内在性ポリペプチドであり、内在性ポリペプチドは組換え微生物細胞において過剰発現する。   In some embodiments, the recombinant microbial cell comprises one or more polynucleotides according to (a) and one or more polynucleotides according to (b). Optionally, at least one polypeptide encoded by the polynucleotide according to (a) or (b) is an exogenous polypeptide. Optionally, at least one polypeptide encoded by the polynucleotide according to (a) or (b) is an endogenous polypeptide, and the endogenous polypeptide is overexpressed in the recombinant microbial cell.

いくつかの実施形態では、(c)によるポリヌクレオチドによってコードされる少なくとも1種のポリペプチドは、外来性ポリペプチドである。場合によって、(c)によるポリヌクレオチドによってコードされる少なくとも1種のポリペプチドは、内在性ポリペプチドであり、内在性ポリペプチドは組換え微生物細胞において過剰発現する。   In some embodiments, at least one polypeptide encoded by the polynucleotide according to (c) is a foreign polypeptide. Optionally, the at least one polypeptide encoded by the polynucleotide according to (c) is an endogenous polypeptide, and the endogenous polypeptide is overexpressed in the recombinant microbial cell.

親(例えば、非操作)微生物細胞と比較してプロピオニル−CoAを通る代謝流が増加した組換え微生物細胞を得るために親微生物細胞を操作することによって、操作された微生物細胞は、親微生物細胞によって生成されるoc−FA誘導体の量と比較してより多量(力価)のoc−FA誘導体を生成し、かつ/または親微生物細胞によって生成される脂肪酸誘導体組成物におけるoc−FA誘導体の割合と比較してより高い割合のoc−FA誘導体を有する脂肪酸誘導体組成物を生成する。   By manipulating the parent microbial cell to obtain a recombinant microbial cell with increased metabolic flux through propionyl-CoA compared to the parent (eg, non-engineered) microbial cell, the engineered microbial cell is Of the oc-FA derivative in the fatty acid derivative composition that produces a greater amount (titer) of the oc-FA derivative and / or produced by the parental microbial cell compared to the amount of oc-FA derivative produced by To produce a fatty acid derivative composition having a higher proportion of oc-FA derivatives.

したがって、別の態様では、本発明は、微生物細胞によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体の量または割合を増加させる方法であって、同じ条件下で培養した親微生物細胞によって生成されるプロピオニル−CoAの量に対してより多量のプロピオニル−CoAを生成する、またはより多量を生成することができる組換え微生物細胞を得るために親微生物細胞を操作することを含み、組換え微生物細胞および親微生物細胞をそれぞれ炭素源の存在下で、組換え微生物細胞におけるプロピオニル−CoAのレベルを親微生物細胞と比較して増加させるために有効な同一の条件下で培養したとき、組換え微生物細胞の培養が親微生物細胞によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体の量または割合に対してより多量またはより高い割合の奇数鎖脂肪酸誘導体を生成する方法を含む。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、以下により詳細に記載するような経路(a)、(b)および(c)の1種または複数によるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含み、少なくとも1種のコードされたポリペプチドが組換え微生物細胞にとって外来性であるか、または少なくとも1種のポリヌクレオチドの発現が親微生物細胞におけるポリヌクレオチドの発現と比較して組換え微生物細胞においてモジュレートされている。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをコードする少なくとも1種のポリペプチドを含む。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。   Thus, in another aspect, the present invention provides a method for increasing the amount or proportion of odd chain fatty acid derivatives produced by microbial cells, comprising propionyl-CoA produced by parental microbial cells cultured under the same conditions. Manipulating the parent microbial cell to obtain a recombinant microbial cell that produces, or is capable of producing, a larger amount of propionyl-CoA relative to the amount, When cultured under the same conditions, each effective in increasing the level of propionyl-CoA in the recombinant microbial cell compared to the parent microbial cell, in the presence of a carbon source, the culture of the recombinant microbial cell is A higher or higher proportion of odd-chain fatty acids relative to the amount or proportion of odd-chain fatty acid derivatives produced by the cells It includes a method for generating conductor. In some embodiments, the recombinant microbial cell comprises a polynucleotide encoding a polypeptide according to one or more of pathways (a), (b) and (c) as described in more detail below, and at least One encoded polypeptide is foreign to the recombinant microbial cell, or the expression of at least one polynucleotide is modulated in the recombinant microbial cell compared to the expression of the polynucleotide in the parental microbial cell. ing. In some embodiments, the recombinant microbial cell comprises at least one polypeptide encoding a polypeptide having fatty acid derivative enzyme activity. In some embodiments, the recombinant microbial cell comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity that utilizes propionyl-CoA as a substrate.

組換え微生物細胞におけるプロピオニル−CoA生成の増加に有用な代謝経路の例を以下に記載する。組換え細胞においてプロピオニル−CoA生成を増加させるためのこれらの経路の例は、本発明の範囲を限定するものではなく、細胞におけるプロピオニル−CoA生成を増加させ、かつ/またはプロピオニル−CoA中間体を通る細胞における代謝流を増加させる任意の適切な代謝経路が本発明の組換え微生物細胞、組成物および方法で使用するために適切であることを理解されたい。プロピオニル−CoA生成を増加させ、かつ/またはプロピオニル−CoA中間体を通る代謝流を増加させる代謝経路は、したがって、本発明の組換え微生物細胞、組成物および方法における使用に適切である。   Examples of metabolic pathways useful for increasing propionyl-CoA production in recombinant microbial cells are described below. Examples of these pathways for increasing propionyl-CoA production in recombinant cells do not limit the scope of the invention, but increase propionyl-CoA production in cells and / or add propionyl-CoA intermediates. It should be understood that any suitable metabolic pathway that increases metabolic flow in the passing cell is suitable for use in the recombinant microbial cells, compositions and methods of the present invention. Metabolic pathways that increase propionyl-CoA production and / or increase metabolic flux through the propionyl-CoA intermediate are therefore suitable for use in the recombinant microbial cells, compositions and methods of the present invention.

α−ケト酪酸中間体を介するプロピオニル−CoAの生成
様々なアミノ酸生合成経路の操作が、微生物細胞におけるそれらの様々なアミノ酸の生成を増加させるために示されてきた(Guillouet S., et al., Appl. Environ. Microbiol. 65:3100−3107 (1999); Lee K.H., et al., Mol. Syst. Biol.
3:149 (2007))。アミノ酸生合成経路が、E.コリにおける短鎖分枝アルコールの生成において使用されてきた(Atsumi S. and Liao J.C., Appl. Environ. Microbiol. 74(24): 7802−7808 (2008); Cann A.F. and Liao J.C., Appl Microbiol Biotechnol. 81(1):89−98(2008); Zhang K., et al., Proc. Natl. Acad. Sci.USA. 105(52):20653−20658(2008))。
Production of propionyl-CoA via α-ketobutyric acid intermediates Manipulation of various amino acid biosynthetic pathways has been shown to increase the production of these various amino acids in microbial cells (Guilleuet S., et al. Environ.Microbiol.65: 3100-3107 (1999); Lee K.H., et al., Mol. Syst. Biol.
3: 149 (2007)). The amino acid biosynthetic pathway is It has been used in the production of short-chain branched alcohols in E. coli (Atsumi S. and Liao JC, Appl. Environ. Microbiol. 74 (24): 7802-7808 (2008); Can A.F. and Liao J. C., Appl Microbiol Biotechnol.81 (1): 89-98 (2008); Zhang K., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 (52): 20653-20658 (2008). ).

ある種のアミノ酸生合成代謝物の流れの進路を中間体α−ケト酪酸(アルファ−ケト酪酸、2−ケト酪酸、2−ケトブタノエート、2−オキソ酪酸および2−オキソブタノエートとしても知られている)の生成に向けることによって、プロピオニル−CoA生成の増加が引き起こされる。したがって、一実施形態では、本発明は、組換え微生物細胞を炭素源の存在下で、ポリヌクレオチドを発現するために十分な条件下で培養したとき、炭素源(例えば、糖などの炭水化物)からα−ケト酪酸への変換に関与する1種または複数の酵素(すなわち、「oc−FA経路酵素」)をコードするポリヌクレオチドを含む組換え微生物細胞を含む。α−ケト酪酸分子は、oc−FA経路による直鎖状奇数鎖脂肪酸誘導体の生成におけるプライマーとして役立つプロピオニル−CoAの微生物生成における中間体である(図1B)。   The course of the flow of certain amino acid biosynthetic metabolites is also known as the intermediate α-ketobutyric acid (also known as alpha-ketobutyric acid, 2-ketobutyric acid, 2-ketobutanoate, 2-oxobutyric acid and 2-oxobutanoate) Is directed to the production of propionyl-CoA. Thus, in one embodiment, the present invention provides that when a recombinant microbial cell is cultured under conditions sufficient to express a polynucleotide in the presence of a carbon source, from a carbon source (eg, a carbohydrate such as a sugar). Recombinant microbial cells comprising a polynucleotide encoding one or more enzymes involved in conversion to α-ketobutyric acid (ie, “oc-FA pathway enzymes”) are included. The α-ketobutyric acid molecule is an intermediate in the microbial production of propionyl-CoA that serves as a primer in the production of linear odd-chain fatty acid derivatives via the oc-FA pathway (FIG. 1B).

ピルビン酸脱水素酵素複合体(PDC)は、細菌においてプロピオニル−CoAを生成するためにα−ケト酪酸の酸化的脱カルボキシル化を触媒する(Danchin, A.
et al., Mol. Gen. Genet. 193: 473 −478 (1984); Bisswanger, H., J. Biol .Chem. 256:815−822 (1981))。ピルビン酸脱水素酵素複合体は、3種類の活性:ピルビン酸デカルボキシラーゼ(E1)、ジヒドロリポイルトランスアセチラーゼ(E2)およびジヒドロリポイル脱水素酵素(E3)を含有する多酵素複合体である。ピルビン酸以外のα−ケト酸基質を利用する類似の触媒様式を使用する他の適切なケト酸脱水素酵素複合体も存在する。TCAサイクルα−ケトグルタル酸脱水素酵素複合体が一例である。一実施形態では、宿主細胞にとって内在性のピルビン酸脱水素酵素複合体(すなわち、親細胞にとって天然のピルビン酸脱水素酵素複合体)が、α−ケト酪酸からプロピオニル−CoAへの変換を触媒するために利用される。他の実施形態では、ピルビン酸デカルボキシラーゼ、ジヒドロリポイルトランスアセチラーゼおよび/またはジヒドロリポイル脱水素酵素活性を有する1種または複数のPDC複合体ポリペプチドをコードする遺伝子が、組換え微生物細胞において過剰発現する。α−ケト酪酸からプロピオニル−CoAへの変換を触媒する他の酵素または酵素複合体は、α−ケト酪酸からプロピオニル−CoAへの代謝流をさらに増加させるために組換え微生物細胞において発現または過剰発現することができる。
The pyruvate dehydrogenase complex (PDC) catalyzes the oxidative decarboxylation of α-ketobutyric acid to produce propionyl-CoA in bacteria (Danchin, A. et al.
et al. , Mol. Gen. Genet. 193: 473-478 (1984); Bisswanger, H .; , J. et al. Biol. Chem. 256: 815-822 (1981)). The pyruvate dehydrogenase complex is a multi-enzyme complex containing three types of activities: pyruvate decarboxylase (E1), dihydrolipoyl transacetylase (E2) and dihydrolipoyl dehydrogenase (E3). . There are other suitable keto acid dehydrogenase complexes that use similar catalytic modalities that utilize α-keto acid substrates other than pyruvate. The TCA cycle α-ketoglutarate dehydrogenase complex is an example. In one embodiment, a pyruvate dehydrogenase complex that is endogenous to the host cell (ie, a pyruvate dehydrogenase complex that is native to the parent cell) catalyzes the conversion of α-ketobutyrate to propionyl-CoA. Used for. In other embodiments, the gene encoding one or more PDC complex polypeptides having pyruvate decarboxylase, dihydrolipoyl transacetylase and / or dihydrolipoyl dehydrogenase activity is expressed in a recombinant microbial cell. Overexpressed. Other enzymes or enzyme complexes that catalyze the conversion of α-ketobutyric acid to propionyl-CoA are expressed or overexpressed in recombinant microbial cells to further increase the metabolic flux from α-ketobutyric acid to propionyl-CoA can do.

α−ケト酪酸からプロピオニル−CoAへの変換はまた、α−ケト酪酸からプロピオン酸への変換およびプロピオン酸からプロピオニル−CoAへの活性化によって実現することができる。α−ケト酪酸からプロピオン酸への変換は、poxB遺伝子によってコードされるE.コリピルビン酸オキシダーゼなどのピルビン酸オキシダーゼ(EC.1.2.3.3)によって触媒され得る(Grabau and Cronan, Nucleic Acids Res. 14(13): 5449−5460 (1986))。天然のE.コリPoxB酵素は、α−ケト酪酸およびピルビン酸と反応し、ピルビン酸に選択性を示すが、Chang and Cronan(Biochem J. 352:717−724 (2000))は、α−ケト酪酸に対して完全な活性を保持し、ピルビン酸に対する活性が低下しているPoxB突然変異体酵素について記載した。プロピオン酸からプロピオニル−CoAへの活性化は、アセチル−CoA合成酵素などのアシル−CoA合成酵素によって触媒することができる(Doi et al., J. Chem
Soc. 23: 1696 (1986))。酵母アセチル−CoA合成酵素は、プロピオン酸からプロピオニル−CoAへの活性化を触媒することが示された(Patel
and Walt, J. Biol. Chem. 262: 7132 (1987))。プロピオン酸はまた、酢酸キナーゼ(ackA)およびホスホトランスアセチラーゼ(pta)の作用によってプロピオニル−CoAに活性化され得る。
Conversion of α-ketobutyric acid to propionyl-CoA can also be achieved by conversion of α-ketobutyric acid to propionic acid and activation of propionic acid to propionyl-CoA. The conversion of α-ketobutyric acid to propionic acid is the E. coli encoded by the poxB gene. It can be catalyzed by pyruvate oxidase (EC 1.2.3.3) such as colipyruvate oxidase (Grabau and Cronan, Nucleic Acids Res. 14 (13): 5449-5460 (1986)). Natural E. coli Coli PoxB enzyme reacts with α-ketobutyrate and pyruvate and is selective for pyruvate, but Chang and Cronan (Biochem J. 352: 717-724 (2000)) is directed against α-ketobutyrate. A PoxB mutant enzyme has been described that retains full activity and has reduced activity against pyruvate. Activation of propionic acid to propionyl-CoA can be catalyzed by acyl-CoA synthases such as acetyl-CoA synthase (Doi et al., J. Chem).
Soc. 23: 1696 (1986)). Yeast acetyl-CoA synthase has been shown to catalyze the activation of propionic acid to propionyl-CoA (Patel).
and Walt, J.A. Biol. Chem. 262: 7132 (1987)). Propionic acid can also be activated to propionyl-CoA by the action of acetate kinase (ackA) and phosphotransacetylase (pta).

親微生物細胞に対して内在性の1種または複数の酵素は、組換え微生物細胞において操作されたoc−FA生合成経路の酵素と基質を競合することがあるか、または中間体(例えば、α−ケト酪酸)を分解するかそうでなければoc−FA生合成経路から進路を変えさせることがあり、このような望ましくない内在性酵素をコードする遺伝子は、組換え微生物細胞による奇数鎖脂肪酸誘導体の生成を増加させるために減衰させることができる。例えば、E.コリにおいて、AHAS I(例えば、ilvBN遺伝子によってコードされる)、AHAS II(例えば、ilvGM遺伝子によってコードされる)およびAHAS III(例えば、ilvIH遺伝子によってコードされる)などの内在性アセトヒドロキシ酸合成酵素(AHAS)複合体は、α−ケト酪酸からα−アセト−α−ヒドロキシ酪酸への変換を触媒し、したがって、代謝流の進路をプロピオニル−CoAから変えさせ、oc−FA生成を低下させることがある。したがって、1種または複数の内在性AHAS遺伝子の発現を欠如させるか、またはそうでなければ低下させることによって、組換え微生物細胞における生合成をよりプロピオニル−CoAに向かわせ、最終的により奇数鎖脂肪酸生成に向かわせることができる。oc−FA生合成経路酵素と競合し得る他の内在性酵素には、α−アセト−α−ヒドロキシ酪酸から2,3−ジヒドロキシ−3−メチル吉草酸への変換を触媒するアセトヒドロキシ酸イソメロレダクターゼ活性を備えた酵素(例えば、ilvC遺伝子によってコードされる)および2,3−ジヒドロキシ−3−メチル吉草酸から2−ケト−3−メチル吉草酸への変換を触媒するジヒドロキシ酸脱水酵素活性を備えた酵素(例えば、ilvD遺伝子によってコードされる)が含まれ、これらの遺伝子の1種または複数の発現を欠如させるかまたはそうでなければ低下させることによって、組換え微生物細胞における生合成をよりプロピオニル−CoAに向かわせ、最終的により奇数鎖脂肪酸生成に向かわせることができる。   One or more enzymes that are endogenous to the parent microbial cell may compete with the substrate of an engineered oc-FA biosynthetic pathway in the recombinant microbial cell, or an intermediate (eg, α The genes encoding such undesirable endogenous enzymes may be odd-chain fatty acid derivatives by recombinant microbial cells, which may degrade -ketobutyric acid) or otherwise divert from the oc-FA biosynthetic pathway. Can be attenuated to increase production. For example, E.I. In E. coli, endogenous acetohydroxyacid synthases such as AHAS I (eg, encoded by the ilvBN gene), AHAS II (eg, encoded by the ilvGM gene) and AHAS III (eg, encoded by the ilvIH gene) The (AHAS) complex catalyzes the conversion of α-ketobutyric acid to α-aceto-α-hydroxybutyric acid, thus changing the course of metabolic flow from propionyl-CoA and reducing oc-FA production. is there. Thus, by depriving or otherwise reducing the expression of one or more endogenous AHAS genes, biosynthesis in recombinant microbial cells is more directed to propionyl-CoA, and ultimately more odd chain fatty acids. Can be generated. Other endogenous enzymes that can compete with the oc-FA biosynthetic pathway enzymes include isomers of acetohydroxy acid that catalyze the conversion of α-aceto-α-hydroxybutyric acid to 2,3-dihydroxy-3-methylvaleric acid. Enzymes with reductase activity (eg, encoded by the ilvC gene) and dihydroxy acid dehydrase activity that catalyzes the conversion of 2,3-dihydroxy-3-methylvalerate to 2-keto-3-methylvalerate Included enzymes (e.g., encoded by the ilvD genes), thereby making biosynthesis in recombinant microbial cells more difficult by lacking or otherwise reducing expression of one or more of these genes. It can be directed to propionyl-CoA and ultimately to the production of odd chain fatty acids.

以下の経路例のいずれかまたは両方は、一般的なα−ケト酪酸中間体を通る代謝流を増加させて、細胞内でのプロピオニル−CoA生成の増加を引き起こすために、組換え微生物細胞において操作することができる。これらの経路例を図2に示し、以下により詳細に記載する。   Either or both of the following pathways are engineered in recombinant microbial cells to increase metabolic flux through common α-ketobutyric acid intermediates and cause an increase in intracellular propionyl-CoA production. can do. Examples of these routes are shown in FIG. 2 and are described in more detail below.

経路A(スレオニン中間体)
図2の経路(A)に表される一般的なα−ケト酪酸中間体を導く第1の経路には、スレオニン生合成酵素による中間体スレオニンの生成、それに続くスレオニン脱水酵素活性を備えた酵素によって触媒されるスレオニンからα−ケト酪酸への脱アミノ化が関与する。
Pathway A (threonine intermediate)
The first pathway leading to the general α-ketobutyric acid intermediate represented by pathway (A) in FIG. 2 includes the production of the intermediate threonine by threonine biosynthetic enzyme, followed by the enzyme with threonine dehydrase activity. Involves the deamination of threonine to α-ketobutyric acid catalyzed by.

経路(A)において、スレオニンへの代謝流の増加は、アスパラギン酸からアスパルチルリン酸への変換を触媒するアスパラギン酸キナーゼ活性(例えば、EC2.7.2.4;アスパルトキナーゼ活性とも称される)、アスパルチルリン酸からアスパラギン酸セミアルデヒドへの変換を触媒するアスパラギン酸−セミアルデヒド脱水素酵素活性(例えば、EC1.2.1.11)、アスパラギン酸セミアルデヒドからホモセリンへの変換を触媒するホモセリン脱水素酵素活性(例えば、EC1.1.1.3)、ホモセリンからO−ホスホ−L−ホモセリンへの変換を触媒するホモセリンキナーゼ活性(例えば、EC2.7.1.39)およびO−ホスホ−L−ホモセリンからスレオニンへの変換を触媒するスレオニン合成酵素活性(例えば、EC4.2.3.1)を有する酵素を含む、スレオニン生合成に関与する酵素をコードするポリヌクレオチドを発現することによって実現することができる。スレオニン中間体を通る代謝流を増加させるために、上記に挙げた活性全てが組換え微生物細胞において操作される必要はなく、場合によっては、親微生物細胞において既に存在する活性(例えば、親微生物細胞において天然の遺伝子によって生成される活性を有するポリペプチド)は上記に挙げた工程を触媒するために十分であろう。一実施形態では、組換え微生物細胞は、アスパラギン酸キナーゼ活性を有するポリペプチドであって、アスパラギン酸からアスパルチルリン酸への変換を触媒するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、アスパラギン酸セミアルデヒド脱水素酵素活性を有するポリペプチドであって、アスパルチルリン酸からアスパラギン酸セミアルデヒドへの変換を触媒するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、ホモセリン脱水素酵素活性を有するポリペプチドであって、アスパラギン酸セミアルデヒドからホモセリンへの変換を触媒するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、ホモセリンキナーゼ活性を有するポリペプチドであって、ホモセリンからO−ホスホ−L−ホモセリンの変換を触媒するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、スレオニン合成酵素活性を有するポリペプチドであって、O−ホスホ−L−ホモセリンからスレオニンへの変換を触媒するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドから選択される1種または複数のポリヌクレオチドを組換えによって発現するために操作され、組換え微生物細胞は、親微生物細胞と比較して経路中間体スレオニンを通る代謝流が増加している。場合によっては、組換えによって発現したポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドは、同じ条件下で培養したとき、親微生物細胞における濃度と比較してより高い濃度で組換え微生物細胞中に存在する、すなわち、このポリペプチドは組換え細胞において「過剰発現」する。例えば、組換え発現したポリヌクレオチドは、同じ条件下で培養したとき、親微生物細胞において通常発現するよりも高い濃度で組換え微生物細胞においてポリヌクレオチドを発現するプロモーターに操作可能に連結することができる。一実施形態では、アスパラギン酸キナーゼおよびホモセリン脱水素酵素活性を有する二官能性ThrAをコードするE.コリthrA遺伝子を使用する。別の実施形態では、アスパラギン酸キナーゼおよびホモセリン脱水素酵素活性を有し、親ThrA酵素に対してフィードバック阻害が低下した変異体酵素をコードする突然変異体E.コリthrA遺伝子を使用する(ThrAと称する;Ogawa−Miyata,Y., et al., Biosci. Biotechnol. Biochem. 65:1149−1154 (2001); Lee J.−H., et al., J. Bacteriol. 185: 5442−5451 (2003))。 In pathway (A), an increase in metabolic flow to threonine is also referred to as aspartate kinase activity (eg EC 2.7.2.4; aspartokinase activity) that catalyzes the conversion of aspartate to aspartyl phosphate. ), Aspartic acid-semialdehyde dehydrogenase activity that catalyzes the conversion of aspartyl phosphate to aspartic acid semialdehyde (eg, EC 1.2.1.11), and catalyzes the conversion of aspartic acid semialdehyde to homoserine. Homoserine dehydrogenase activity (eg EC 1.1.1.3), homoserine kinase activity catalyzing the conversion of homoserine to O-phospho-L-homoserine (eg EC 2.7.1.39) and O- Threonine synthase activity that catalyzes the conversion of phospho-L-homoserine to threonine (eg, Comprising an enzyme having EC4.2.3.1), it can be achieved by expressing a polynucleotide encoding an enzyme involved in threonine biosynthesis. In order to increase metabolic flow through the threonine intermediate, not all of the activities listed above need to be manipulated in the recombinant microbial cell, and in some cases the activity already present in the parent microbial cell (eg, the parent microbial cell). Polypeptides having activity produced by natural genes in) will be sufficient to catalyze the steps listed above. In one embodiment, the recombinant microbial cell is a polypeptide having aspartate kinase activity, the polynucleotide encoding a polypeptide that catalyzes the conversion of aspartate to aspartyl phosphate, aspartate semialdehyde dehydrogenation. A polypeptide having an enzyme activity, the polynucleotide encoding a polypeptide that catalyzes the conversion of aspartyl phosphate to aspartate semialdehyde, a polypeptide having homoserine dehydrogenase activity, and comprising an aspartate semialdehyde A polynucleotide that encodes a polypeptide that catalyzes the conversion from homoserine to homoserine, a polypeptide having homoserine kinase activity, and a polynucleotide that encodes a polypeptide that catalyzes the conversion of homoserine to O-phospho-L-homoserine Recombining one or more polynucleotides selected from polynucleotides encoding otide and threonine synthase activity polypeptides that catalyze the conversion of O-phospho-L-homoserine to threonine Recombinant microbial cells are engineered to be expressed by the expression of the metabolic pathway through the pathway intermediate threonine compared to the parental microbial cells. In some cases, the polypeptide encoded by the recombinantly expressed polynucleotide is present in the recombinant microbial cell at a higher concentration compared to the concentration in the parental microbial cell when cultured under the same conditions, i.e. This polypeptide is “overexpressed” in recombinant cells. For example, a recombinantly expressed polynucleotide can be operably linked to a promoter that expresses the polynucleotide in a recombinant microbial cell at a higher concentration than that normally expressed in the parental microbial cell when cultured under the same conditions. . In one embodiment, an E. coli encoding bifunctional ThrA having aspartate kinase and homoserine dehydrogenase activity. The coli thrA gene is used. In another embodiment, a mutant E. coli encoding a mutant enzyme having aspartate kinase and homoserine dehydrogenase activity and having reduced feedback inhibition relative to the parental ThrA enzyme. The E. coli thrA gene is used (referred to as ThrA * ; Ogawa-Miyata, Y., et al., Biosci. Biotechnol. Biochem. 65: 1149-1154 (2001); Lee J.-H., et al., J Bacteriol.185: 5442-5451 (2003)).

スレオニンは、スレオニンデアミナーゼ活性(例えば、EC4.3.1.19;スレオニンアンモニアリアーゼ活性としても知られており、以前はEC4.2.1.16、スレオニン脱水酵素として分類された)を有する酵素によってα−ケト酪酸に脱アミノ化することができる。一実施形態では、親微生物細胞に既に存在する(すなわち、内在性)スレオニンデアミナーゼ活性は、スレオニンからα−ケト酪酸への変換を触媒するために十分である。別の実施形態では、組換え微生物細胞は、スレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチドであって、スレオニンからα−ケト酪酸への変換を触媒するポリペプチドを組換えによって発現するように操作する。いくつかの実施形態では、スレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチドは組換え微生物細胞において過剰発現する。   Threonine is produced by enzymes with threonine deaminase activity (eg, EC 4.3.1.19; also known as threonine ammonia lyase activity, previously classified as EC 4.2.1.16, threonine dehydrase). Can be deaminated to α-ketobutyric acid. In one embodiment, the threonine deaminase activity already present in the parental microbial cell (ie, endogenous) is sufficient to catalyze the conversion of threonine to α-ketobutyric acid. In another embodiment, the recombinant microbial cell is engineered to recombinantly express a polypeptide having threonine deaminase activity that catalyzes the conversion of threonine to α-ketobutyric acid. In some embodiments, the polypeptide having threonine deaminase activity is overexpressed in recombinant microbial cells.

経路(A)の操作に使用するための酵素およびこのような酵素をコードするポリヌクレオチドの非限定的な例を表1に挙げる。   Non-limiting examples of enzymes for use in route (A) manipulation and polynucleotides encoding such enzymes are listed in Table 1.

Figure 2017131219
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例えば、上記のEC番号によって分類されるポリペプチドについては、いずれもワールドワイドウェブで利用可能な関連のあるデータベース[KEGGデータベース(東京大学)、PROTEINまたはGENEデータベース(Entrezデータベース;NCBI)、UNIPROTKBまたはENZYMEデータベース(ExPASy;スイスバイオインフォマティクス研究所)およびBRENDAデータベース(The Comprehensive Enzyme Information System;Technical University of Braunschweig)]を検索することによって、ポリペプチドをさらに同定することができる。例えば、アスパルトキナーゼポリペプチドはさらに、EC2.7.2.4に分類されたポリペプチドを検索することによって同定することができ、ホモセリン脱水素酵素ポリペプチドはさらに、EC1.1.1.3に分類されたポリペプチドを検索することによって同定することができ、ホモセリンキナーゼポリペプチドはさらに、EC2.7.1.39に分類されたポリペプチドを検索することによって同定することができ、スレオニン合成酵素ポリペプチドはさらに、EC4.2.3.1に分類されたポリペプチドを検索することによって同定することができ、スレオニンデアミナーゼポリペプチドはさらに、EC4.3.1.19に分類されたポリペプチドを検索することによって同定することができる。   For example, for the polypeptides classified by the above EC numbers, all of the related databases available on the World Wide Web [KEGG database (University of Tokyo), PROTEIN or GENE database (Entrez database; NCBI), UNIPROTKB or ENZYME By searching the database (ExPASy; Swiss Institute of Bioinformatics) and the BRENDA database (The Comprehensive Enzyme Information System; Technical University of Braunschweig)], polypeptides can be further identified. For example, aspartokinase polypeptides can be further identified by searching for polypeptides classified in EC 2.7.2.4, homoserine dehydrogenase polypeptides can further be identified as EC 1.1.1.3. And homoserine kinase polypeptides can be further identified by searching for polypeptides classified in EC 2.7.1.39, and threonine synthesis Enzyme polypeptides can be further identified by searching for polypeptides classified as EC 4.2.3.1, and threonine deaminase polypeptides can be further identified as polypeptides classified as EC 4.3.1.19. Can be identified by searching.

いくつかの実施形態では、親脂肪酸経路ポリペプチド(例えば、表1で記載した、またはEC番号によってもしくはポリペプチドの例に対する相同性によって同定されたポリペプチド)をコードするポリヌクレオチドは、上記の酵素活性(例えば、アスパルトキナーゼ活性、ホモセリン脱水素酵素活性、ホモセリンキナーゼ活性、スレオニン合成酵素活性、スレオニンデアミナーゼ活性)および親ポリペプチドの特性と比較して改善された特性を有する変異体ポリペプチドを生成する当技術分野で周知の方法を使用して改変され、この特性は、例えば、組換え微生物細胞を培養する条件下での触媒活性の増加または安定性の改善、細胞代謝物による、または培養培地成分などによる阻害の低下(例えば、フィードバック阻害の低下)などの操作する微生物細胞および/または経路により適合している。   In some embodiments, a polynucleotide encoding a parent fatty acid pathway polypeptide (eg, a polypeptide described in Table 1 or identified by EC number or by homology to an example polypeptide) comprises the enzyme described above Generate variant polypeptides with improved activity compared to that of the parent polypeptide (eg, aspartokinase activity, homoserine dehydrogenase activity, homoserine kinase activity, threonine synthase activity, threonine deaminase activity) This property can be modified using methods well known in the art, such as increased catalytic activity or improved stability under conditions of culturing recombinant microbial cells, by cellular metabolites, or in culture media Manipulation such as reduction of inhibition by components, etc. (eg reduction of feedback inhibition) Adapted by microbial cells and / or pathway.

経路B(シトラマル酸中間体)
図2の経路(B)に表されるように、一般的なα−ケト酪酸中間体を導く第2の経路には、シトラマル酸合成酵素活性を有する酵素を介した中間体シトラマル酸(2−メチルリンゴ酸としても知られている)の生成およびイソプロピルリンゴ酸イソメラーゼおよびアルコール脱水素酵素活性を有する酵素の作用によるシトラマル酸からα−ケト酪酸への変換が関与する。
Pathway B (citramal acid intermediate)
As shown in the pathway (B) of FIG. 2, the second pathway leading to a general α-ketobutyric acid intermediate includes an intermediate citramalic acid (2- The conversion of citramalic acid to α-ketobutyric acid by the production of isopropylmalate isomerase and an enzyme with alcohol dehydrogenase activity is also involved.

アセチル−CoAとピルビン酸との反応を触媒して(R)−シトラマル酸を形成するシトラマル酸合成酵素活性(例えば、EC2.3.1.182)は、M.ヤンナスキイ(配列番号40)またはL.インテロガンス(配列番号42)のCimAなどのCimAポリペプチドをコードする、メタノコックス・ヤンナスキイ(Methanococcus jannaschi)またはレプトスピラ・インテロガンス(Leptospira interrogans)などの細菌のcimA遺伝子の発現によって供給することができる(Howell, D.M. et al., J. Bacteriol. 181(1):331−3 (1999); Xu, H., et al., J. Bacteriol. 186:5400−5409(2004))。あるいは、例えば、Atsumi S. and Liao J.C. (Appl. Environ. Microbiol. 74(24): 7802−7808 (2008))によって記載されたCimA変異体、好ましくはcimA3.7遺伝子によってコードされたCimA3.7変異体(配列番号41)などの組換え微生物細胞における触媒活性または安定性が改善された、および/またはフィードバック阻害が低下したCimA変異体をコードする改変されたcimA核酸配列を使用することができる。あるいは、レプトスピラ・インテロガンスCimA変異体(配列番号43)を使用することができる。まず(R)−シトラマル酸からシトラコン酸へ、次にベータ−メチル−D−リンゴ酸への変換を触媒するイソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性(EC4.2.1.33、イソプロピルリンゴ酸脱水酵素とも称する)は、例えば、E.コリまたはB.ズブチリスleuCD遺伝子によってコードされるヘテロ二量体タンパク質の発現によってもたらすことができる。ベータ−メチル−D−リンゴ酸から2−ケト酪酸(すなわちα−ケト酪酸)への変換を触媒するアルコール脱水素酵素活性(EC1.1.1.85、ベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素)は、例えば、E.コリまたはB.ズブチリスleuB遺伝子または酵母leu2遺伝子の発現によってもたらすことができる。脂肪酸経路酵素およびoc−FA経路の経路(B)の操作に使用するためのこのような酵素をコードするポリヌクレオチドの非限定的な例を表2に挙げる。   The citramalic acid synthase activity that catalyzes the reaction of acetyl-CoA with pyruvic acid to form (R) -citramalic acid (eg EC 2.3.1.182) is Yannaskii (SEQ ID NO: 40) or L. Can be supplied by expression of a bacterial cimA gene, such as Methanococcus jannaschi or Leptospira interrogans, which encodes a CimA polypeptide, such as CimA of interrogans (SEQ ID NO: 42) (Howell, MM et al., J. Bacteriol.181 (1): 331-3 (1999); Xu, H., et al., J. Bacteriol.186: 5400-5409 (2004)). Alternatively, for example, Atsumi S. et al. and Liao J.M. C. (Appl. Environ. Microbiol. 74 (24): 7802-7808 (2008)), a set of CimaA, preferably a CimA3.7 variant (SEQ ID NO: 41) encoded by the cimA3.7 gene Modified cimA nucleic acid sequences encoding CimA variants with improved catalytic activity or stability and / or reduced feedback inhibition in recombinant microbial cells can be used. Alternatively, a Leptospira interrogans CimA variant (SEQ ID NO: 43) can be used. First, isopropylmalate isomerase activity that catalyzes the conversion of (R) -citramalic acid to citraconic acid and then to beta-methyl-D-malic acid (EC 4.2.3.33, also called isopropylmalate dehydrase) For example, E.I. Coli or B. This can be effected by expression of a heterodimeric protein encoded by the subtilis leuCD gene. Alcohol dehydrogenase activity (EC 1.1.1.185, beta-isopropylmalate dehydrogenase) that catalyzes the conversion of beta-methyl-D-malate to 2-ketobutyrate (ie α-ketobutyrate) is E.g. Coli or B. It can be brought about by expression of the subtilis leuB gene or the yeast leu2 gene. Non-limiting examples of polynucleotides encoding such enzymes for use in manipulation of fatty acid pathway enzymes and pathway (B) of the oc-FA pathway are listed in Table 2.

Figure 2017131219
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例えば、上記のEC番号によって分類されるポリペプチドについては、いずれもワールドワイドウェブで利用可能な関連のあるデータベース[KEGGデータベース(東京大学)、PROTEINまたはGENEデータベース(Entrezデータベース;NCBI)、UNIPROTKBまたはENZYMEデータベース(ExPASy;スイスバイオインフォマティクス研究所)およびBRENDAデータベース(The Comprehensive Enzyme Information System;Technical University of Braunschweig)]を検索することによって、ポリペプチドをさらに同定することができる。例えば、(R)−シトラマル酸合成酵素ポリペプチドはさらに、EC2.3.1.182に分類されたポリペプチドを検索することによって同定することができ、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼポリペプチドはさらに、EC4.2.1.33に分類されたポリペプチドを検索することによって同定することができ、ベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素ポリペプチドはさらに、EC1.1.1.85に分類されたポリペプチドを検索することによって同定することができる。   For example, for the polypeptides classified by the above EC numbers, all of the related databases available on the World Wide Web [KEGG database (University of Tokyo), PROTEIN or GENE database (Entrez database; NCBI), UNIPROTKB or ENZYME By searching the database (ExPASy; Swiss Institute of Bioinformatics) and the BRENDA database (The Comprehensive Enzyme Information System; Technical University of Braunschweig)], polypeptides can be further identified. For example, (R) -citramalate synthase polypeptides can be further identified by searching for polypeptides classified in EC 2.3.1.182, and isopropylmalate isomerase polypeptides can further be identified as EC4. 2.1-33 can be identified by searching for a polypeptide classified as beta-isopropylmalate dehydrogenase polypeptide further searched for a polypeptide classified as EC 1.1.1.185 Can be identified.

いくつかの実施形態では、親脂肪酸経路ポリペプチド(例えば、表2で記載した、またはEC番号によってもしくはポリペプチドの例に対する相同性によって同定されたポリペプチド)をコードするポリヌクレオチドは、上記の酵素活性(例えば、(R)−シトラマル酸合成酵素活性、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性、ベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性)および親ポリペプチドの特性と比較して改善された特性を有する変異体ポリペプチドを生成する当技術分野で周知の方法を使用して改変され、この特性は、親ポリペプチドの特性と比較して、例えば、組換え微生物細胞を培養する条件下での触媒活性の増加または安定性の改善、細胞代謝物による、または培養培地成分などによる阻害の低下(例えば、フィードバック阻害の低下)などの操作する微生物細胞および/または経路により適合している。   In some embodiments, a polynucleotide encoding a parent fatty acid pathway polypeptide (eg, a polypeptide described in Table 2 or identified by EC number or by homology to an example polypeptide) comprises the enzyme described above Variant polypeptides having improved activity (eg, (R) -citramalate synthase activity, isopropylmalate isomerase activity, beta-isopropylmalate dehydrogenase activity) and properties compared to those of the parent polypeptide Modified using methods well known in the art to produce, for example, increased or stable catalytic activity under conditions in which recombinant microbial cells are cultured compared to the properties of the parent polypeptide. Improved inhibition, reduced by cellular metabolites, or by culture media components (e.g., feedback) Adapted by microbial cells and / or pathways to manipulate, such as reduced inhibition).

メチルマロニル−CoAを介するプロピオニル−CoAの生成
経路C(メチルマロニル−CoA中間体)
以下の経路例は、メチルマロニル−CoA中間体を通る代謝流を増加させて、細胞内でのプロピオニル−CoA生成の増加を引き起こすために組換え微生物細胞において操作することができる。この経路例を図3に示し、以下により詳細に記載する。
Propionyl-CoA production pathway C via methylmalonyl-CoA (methylmalonyl-CoA intermediate)
The following pathway example can be manipulated in recombinant microbial cells to increase metabolic flux through the methylmalonyl-CoA intermediate and cause an increase in intracellular propionyl-CoA production. An example of this route is shown in FIG. 3 and described in more detail below.

代謝流をメチルマロニル−CoAに向けることによって、プロピオニル−CoA生成の増加を引き起こすことができる。したがって、一実施形態では、本発明は、組換え微生物細胞を炭素源の存在下で、ポリヌクレオチドを発現するために十分な条件下で培養したとき、炭素源(例えば、糖などの炭水化物)からスクシニル−CoAおよびメチルマロニル−CoAへの変換に関与するものをコードするポリヌクレオチドを含む組換え微生物細胞を含む。スクシニル−CoAおよびメチルマロニル−CoAは、oc−FA経路による直鎖状奇数鎖脂肪酸誘導体の生成におけるプライマーとして役立つプロピオニル−CoAの微生物生成における中間体である(図1B)。   Directing the metabolic stream to methylmalonyl-CoA can cause an increase in propionyl-CoA production. Thus, in one embodiment, the present invention provides that when a recombinant microbial cell is cultured under conditions sufficient to express a polynucleotide in the presence of a carbon source, from a carbon source (eg, a carbohydrate such as a sugar). Recombinant microbial cells comprising polynucleotides encoding those involved in the conversion to succinyl-CoA and methylmalonyl-CoA are included. Succinyl-CoA and methylmalonyl-CoA are intermediates in the microbial production of propionyl-CoA that serve as primers in the production of linear odd-chain fatty acid derivatives via the oc-FA pathway (FIG. 1B).

図3に示したようなプロピオニル−CoAに導く経路(本明細書では「経路(C)」とも称する)には、メチルマロニル−CoAムターゼ活性を有する酵素を介したスクシニル−CoAからメチルマロニル−CoAへの変換ならびにメチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性を有する酵素の作用および/またはメチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の作用によるメチルマロニル−CoAからプロピオニル−CoAへの変換が関与する。場合によっては、使用した特定のメチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼまたはメチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼによって利用されるメチルマロニル−CoAの立体異性体に応じて、メチルマロニル−CoAエピメラーゼ活性を有する酵素は、(R)−および(S)−メチルマロニル−CoAを相互変換するために利用してもよい。   The pathway leading to propionyl-CoA as shown in FIG. 3 (also referred to herein as “route (C)”) involves succinyl-CoA to methylmalonyl-CoA via an enzyme having methylmalonyl-CoA mutase activity. And the conversion of methylmalonyl-CoA to propionyl-CoA by the action of an enzyme having methylmalonyl-CoA decarboxylase activity and / or the action of an enzyme having methylmalonyl-CoA carboxyltransferase activity. In some cases, depending on the particular methylmalonyl-CoA decarboxylase or methylmalonyl-CoA stereoisomer utilized by the methylmalonyl-CoA carboxyltransferase used, the enzyme having methylmalonyl-CoA epimerase activity may be (R )-And (S) -methylmalonyl-CoA may be utilized for interconversion.

スクシニル−CoAは、細胞TCAサイクルによってこの経路に提供することができる。場合によっては、フマル酸からコハク酸への流れは、例えば、内在性frd(フマル酸レダクターゼ)またはコハク酸もしくはスクシニル−CoAの生成に関与する他の遺伝子(複数可)の過剰発現によって増加し得る。スクシニル−CoAからメチルマロニル−CoAへの変換は、メチルマロニル−CoAムターゼ活性(例えば、EC5.4.99.2)を有する酵素によって触媒され得る。このような活性は、外来性scpA(sbmとしても知られている)遺伝子の発現によって、または内在性scpA遺伝子の過剰発現によって、組換え微生物細胞に供給することができる。sbm遺伝子の一例は、メチルマロニル−CoAムターゼ活性を有するSbmポリペプチド(受託番号NP_417392、配列番号51)をコードするE.コリの遺伝子を含む(Haller, T. et al., Biochemistry 39:4622−4629 (2000))。あるいは、例えば、α−サブユニットまたは「大サブユニット」(MutB、受託番号YP_003687736)およびベータ−サブユニットまたは「小サブユニット」(MutA、受託番号CAA33089)を含むプロピオニバクテリウム・フロイデンライヒ亜種シャーマニ(Propionibacterium freundenreichii subsp.shermanii)のメチルマロニル−CoAムターゼを使用することができる。スクシニル−CoAからメチルマロニル−CoAへの変換を触媒するポリペプチドの非限定的例を以下の表3に挙げる。   Succinyl-CoA can be provided to this pathway by the cellular TCA cycle. In some cases, the flow from fumaric acid to succinic acid may be increased, for example, by overexpression of endogenous frd (fumarate reductase) or other gene (s) involved in the production of succinic acid or succinyl-CoA. . The conversion of succinyl-CoA to methylmalonyl-CoA can be catalyzed by an enzyme having methylmalonyl-CoA mutase activity (eg, EC 5.4.99.2). Such activity can be supplied to recombinant microbial cells by expression of an exogenous scpA (also known as sbm) gene or by overexpression of an endogenous scpA gene. An example of an sbm gene is an E. coli encoding Sbm polypeptide having the methylmalonyl-CoA mutase activity (Accession No. NP — 417392, SEQ ID NO: 51). Contains the genes for E. coli (Haller, T. et al., Biochemistry 39: 4622-4629 (2000)). Alternatively, for example, Propionibacterium Freudenreich subspecies comprising an α-subunit or “large subunit” (MutB, accession number YP — 003687736) and a beta-subunit or “small subunit” (MutA, accession number CAA33089). The methylmalonyl-CoA mutase from Shamani (Propionibacterium freundrenreichii subsp. Non-limiting examples of polypeptides that catalyze the conversion of succinyl-CoA to methylmalonyl-CoA are listed in Table 3 below.

一実施形態では、メチルマロニル−CoAからプロピオニル−CoAへの変換は、メチルマロニル−CoAのプロピオニル−CoAへの脱カルボキシル化を触媒するメチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性(例えば、EC4.1.1.41)を有するポリペプチドによって触媒され得る。このような活性は、外来性scpB(ygfGとしても知られている)遺伝子の発現によって、または内在性scpB遺伝子の過剰発現によって、組換え微生物細胞に供給することができる。メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼポリペプチドの例には、例えば、E.コリscpB遺伝子によってコードされるメチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼポリペプチド(Haller et al.、上記)またはサルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)もしくはエルシニア・エンテロコリティカ(Yersinia enterocolitica)によってコードされるメチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼポリペプチドが含まれる。別の実施形態では、メチルマロニル−CoAからプロピオニル−CoAへの変換は、例えば、P.フロイデンライヒ亜種シャーマニ(mmdA、NBCI受託番号Q8GBW6.3)のメチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼなどのメチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼ活性(例えば、EC2.1.3.1)を有するポリペプチドによって触媒され得る。メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼによって、またはメチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼによって利用されるメチルマロニル−CoAの立体異性体に応じて、例えば、バチルス・ズブチリス(yqjC;Haller et al., Biochemistry 39:4622−4629 (2000))またはプロピオニバクテリウム・フロイデンライヒ亜種シャーマニ(NCBI受託番号YP_003688018)のメチルマロニル−CoAエピメラーゼなどのメチルマロニル−CoAエピメラーゼ活性(例えば、EC5.1.99.1)を有するポリペプチドによって触媒され得る(R)−メチルマロニル−CoAと(S)−メチルマロニル−CoAとの間の変換が所望されることがある。   In one embodiment, conversion of methylmalonyl-CoA to propionyl-CoA results in methylmalonyl-CoA decarboxylase activity that catalyzes the decarboxylation of methylmalonyl-CoA to propionyl-CoA (eg, EC 4.1.1. 41). Such activity can be supplied to the recombinant microbial cell by expression of an exogenous scpB (also known as ygfG) gene or by overexpression of an endogenous scpB gene. Examples of methylmalonyl-CoA decarboxylase polypeptides include, for example, E. coli. Methylmalonyl-CoA decarboxylase polypeptide (Haller et al., Supra) encoded by the coli scpB gene or methylmalonyl-CoA encoded by Salmonella enterica or Yersinia enterocolitica Carboxylase polypeptides are included. In another embodiment, the conversion of methylmalonyl-CoA to propionyl-CoA is, for example, P.I. Can be catalyzed by a polypeptide having methylmalonyl-CoA carboxyltransferase activity (eg, EC 2.1.3.1), such as methylmalonyl-CoA carboxyltransferase of Freudenreich subsp. Shamani (mmdA, NBCI accession number Q8GBW6.3) . Depending on the methylmalonyl-CoA stereoisomer utilized by methylmalonyl-CoA decarboxylase or by methylmalonyl-CoA carboxyltransferase, for example, Bacillus subtilis (yqjC; Haller et al., Biochemistry 39: 4622-4629 (2000)) or a polypeptide having a methylmalonyl-CoA epimerase activity (eg EC 5.11.99.1) such as methylmalonyl-CoA epimerase of Propionibacterium freudenreich subsp. Shamani (NCBI accession number YP_003688018) A conversion between (R) -methylmalonyl-CoA and (S) -methylmalonyl-CoA, which can be catalyzed by, may be desired.

親微生物細胞に対して内在性の1種または複数の酵素は、組換え微生物細胞において操作されたoc−FA生合成経路の酵素と基質を競合することがあるか、または中間体を分解するかそうでなければoc−FA生合成経路から進路を変えさせることがあり、このような望ましくない内在性酵素をコードする遺伝子は、組換え微生物細胞による奇数鎖脂肪酸誘導体の生成を増加させるために減衰させることができる。例えば、E.コリにおいて、E.コリscpC(ygfHとしても知られている)遺伝子によってコードされる内在性プロピオニル−CoA:スクシニル−CoAトランスフェラーゼ(NCBI受託番号NP_417395)は、プロピオニル−CoAからスクシニル−CoAへの変換を触媒し、したがって、プロピオニル−CoAからの代謝流の進路を変え、oc−FA生成を低下させ得る。したがって、scpC(ygfH)遺伝子の発現を欠如させるか、そうでなければ低下させることは、組換え微生物細胞における生合成をよりプロピオニル−CoAに向かわせ、最終的により奇数鎖脂肪酸生成に向かわせることができる。   Whether the enzyme or enzymes endogenous to the parental microbial cell may compete with the substrate of the engineered oc-FA biosynthetic pathway in the recombinant microbial cell or degrade the intermediate Otherwise, it may be diverted from the oc-FA biosynthetic pathway, and the genes encoding such undesirable endogenous enzymes are attenuated to increase the production of odd-chain fatty acid derivatives by recombinant microbial cells. Can be made. For example, E.I. In E. coli. Endogenous propionyl-CoA: succinyl-CoA transferase (NCBI accession number NP — 417395) encoded by the coli ScpC (also known as ygfH) gene catalyzes the conversion of propionyl-CoA to succinyl-CoA, and thus It can change the course of metabolic flow from propionyl-CoA and reduce oc-FA production. Thus, lacking or otherwise reducing the expression of the scpC (ygfH) gene will direct biosynthesis in recombinant microbial cells to more propionyl-CoA and ultimately to the production of odd chain fatty acids. Can do.

oc−FA経路の経路(C)の操作に使用するための脂肪酸経路酵素およびスクシニル−CoAからメチルマロニル−CoAへの変換およびメチルマロニル−CoAからプロピオニル−CoAへの変換を触媒するこのような酵素をコードするポリヌクレオチドの非限定的な例を表3に挙げる。   Fatty acid pathway enzymes for use in the manipulation of pathway (C) of the oc-FA pathway and such enzymes that catalyze the conversion of succinyl-CoA to methylmalonyl-CoA and the conversion of methylmalonyl-CoA to propionyl-CoA Non-limiting examples of polynucleotides encoding are listed in Table 3.

Figure 2017131219
Figure 2017131219

例えば、上記のEC番号によって分類されるポリペプチドについては、いずれもワールドワイドウェブで利用可能な関連のあるデータベース[KEGGデータベース(東京大学)、PROTEINまたはGENEデータベース(Entrezデータベース;NCBI)、UNIPROTKBまたはENZYMEデータベース(ExPASy;スイスバイオインフォマティクス研究所)およびBRENDAデータベース(The Comprehensive Enzyme Information System;Technical University of Braunschweig)]を検索することによって、ポリペプチドをさらに同定することができる。例えば、メチルマロニル−CoAムターゼポリペプチドはさらに、EC5.4.99.2に分類されたポリペプチドを検索することによって同定することができ、メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼポリペプチドはさらに、EC4.1.1.41に分類されたポリペプチドを検索することによって同定することができ、メチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼポリペプチドはさらに、EC2.1.3.1に分類されたポリペプチドを検索することによって同定することができ、メチルマロニル−CoAエピメラーゼポリペプチドはさらに、EC5.1.99.1に分類されたポリペプチドを検索することによって同定することができる。   For example, for the polypeptides classified by the above EC numbers, all of the related databases available on the World Wide Web [KEGG database (University of Tokyo), PROTEIN or GENE database (Entrez database; NCBI), UNIPROTKB or ENZYME By searching the database (ExPASy; Swiss Institute of Bioinformatics) and the BRENDA database (The Comprehensive Enzyme Information System; Technical University of Braunschweig)], polypeptides can be further identified. For example, a methylmalonyl-CoA mutase polypeptide can be further identified by searching for polypeptides classified as EC 5.4.99.2, and a methylmalonyl-CoA decarboxylase polypeptide can further be identified as EC 4.1. .1.41 can be identified by searching for polypeptides, and methylmalonyl-CoA carboxyltransferase polypeptides can be further searched by searching for polypeptides classified as EC 2.1.3.1. The methylmalonyl-CoA epimerase polypeptide can be further identified by searching for polypeptides classified in EC5.11.99.1.

いくつかの実施形態では、親脂肪酸経路ポリペプチド(例えば、表3で記載した、またはEC番号によってもしくはポリペプチドの例に対する相同性によって同定されたポリペプチド)をコードするポリヌクレオチドは、上記の酵素活性(例えば、メチルマロニル−CoAムターゼ活性、メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性、メチルマロニル−CoAエピメラーゼ活性、メチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼ活性)および親ポリペプチドの特性と比較して改善された特性を有する変異体ポリペプチドを生成する当技術分野で周知の方法を使用して改変され、この特性は、例えば、組換え微生物細胞を培養する条件下での触媒活性の増加または安定性の改善、細胞代謝物による、または培養培地成分などによる阻害の低下(例えば、フィードバック阻害の低下)などの操作する微生物細胞および/または経路により適合している。   In some embodiments, a polynucleotide encoding a parent fatty acid pathway polypeptide (eg, a polypeptide described in Table 3 or identified by an EC number or by homology to an example polypeptide) comprises the enzyme described above Have improved properties compared to the properties of the parent polypeptide, such as activity (eg, methylmalonyl-CoA mutase activity, methylmalonyl-CoA decarboxylase activity, methylmalonyl-CoA epimerase activity, methylmalonyl-CoA carboxyltransferase activity) Modified using methods well known in the art to produce variant polypeptides, such as increased catalytic activity or improved stability under conditions in which recombinant microbial cells are cultured, cellular metabolism Depending on the product or culture medium components Reduction in harm (e.g., reduction of feedback inhibition) are adapted by microbial cells and / or paths to operate such.

oc−FA誘導体の増加した量を生成させるための微生物細胞の操作
プロピオニル−CoAからoc−β−ケトアシル−ACP
前述したように、プロピオニル−CoAは、oc−FA誘導体の生成におけるその後のFAS触媒伸長工程のプライマーとして役立つ。このプロセスの開始には、oc−β−ケトアシル−ACP中間体3−オキソバレリル−ACPを形成するためにプロピオニル−CoAとマロニル−ACP分子との縮合が必要である(図1B)。この開始工程は、図1Bの工程(D)に表されるように、組換え微生物細胞において、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有する酵素[例えば、III型β−ケトアシル−ACP合成酵素(例えば、EC2.3.1.180)]によって触媒される。
Manipulation of Microbial Cells to Generate Increased Amounts of oc-FA Derivatives Propionyl-CoA to oc-β-ketoacyl-ACP
As mentioned above, propionyl-CoA serves as a primer for the subsequent FAS-catalyzed extension step in the production of oc-FA derivatives. The initiation of this process requires condensation of propionyl-CoA and malonyl-ACP molecules to form the oc-β-ketoacyl-ACP intermediate 3-oxovaleryl-ACP (FIG. 1B). As shown in step (D) of FIG. 1B, this initiation step is performed in an enzyme having β-ketoacyl-ACP synthase activity using propionyl-CoA as a substrate [for example, type III β -Ketoacyl-ACP synthase (eg EC 2.3.1.180)].

特定の微生物のβ−ケトアシル−ACP合成酵素の基質特異性は、その微生物の脂肪酸組成物を反映することが多い(Han, L., et al., J. Bacteriol. 180:4481−4486 (1998); Qui, X., et al., Protein Sci. 14:2087−2094 (2005))。例えば、E.コリFabH酵素は、プロピオニル−CoAおよびアセチル−CoAを利用するが、高い割合で直鎖状偶数鎖脂肪酸を生成することを反映してアセチル−CoAに対して非常に高い選択性を有し(Choi, K.H., et al., J. Bacteriology 182:365−370 (2000); Qui, et al.,
上記)、一方、ストレプトコッカス・ニューモネア(Streptococcus pneumoniae)の酵素は、様々な直鎖状および分枝鎖脂肪酸を生成することを反映して、炭素の長さが2個と4個の間の短い直鎖アシル−CoAプライマーならびに様々な分枝鎖アシル−CoAプライマーを利用する(Khandekar S.S., et al., J. Biol. Chem. 276:30024−30030 (2001))。基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列は一般的に、広範なアシル−CoA基質特異性を備えたβ−ケトアシル−ACP合成酵素を含有する微生物細胞から得ることができる。基質特異性の広いβ−ケトアシル−ACP合成酵素源は、例えば、バチルス(例えば、B.ズブチリス)、リステリア(Listeria)[例えば、L.モノサイトゲネス(L.monocytogenes)]、ストレプトマイセス[例えば、S.コエリカラー(S.coelicolor)]およびプロピオニバクテリウム(例えば、P.フロイデンライヒ亜種シャーマニ)などの分枝鎖脂肪酸を含む様々な脂肪酸構造物を生成する細菌を含むことができる。特に好ましいβ−ケトアシル−ACP合成酵素には、内在性FabHによって示されるよりもプロピオニル−CoA対アセチル−CoAにより選択性を有するものが含まれる。例えば、E.コリ細胞を操作するとき、好ましいβ−ケトアシル−ACP合成酵素は、限定はしないが、B.ズブチリスFabH1(Choi
et al. 2000、上記)、ストレプトマイセス・グラウセンス(Streptomyces glauscens)FabH(Han, L., et al., J. Bacteriol. 180:4481−4486 (1998))、ストレプトコッカス・ニューモネアFabH(Khandekar S.S., et al., J. Biol. Chem. 276:30024−30030 (2001)およびスタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)FabH(Qui, X. et al., Protein Sci. 14:2087−2094 (2005))を含むことができる。
The substrate specificity of the β-ketoacyl-ACP synthase of a particular microorganism often reflects the fatty acid composition of that microorganism (Han, L., et al., J. Bacteriol. 180: 4481-4486 (1998). Qui, X., et al., Protein Sci. 14: 2087-2094 (2005)). For example, E.I. The E. coli FabH enzyme utilizes propionyl-CoA and acetyl-CoA, but has a very high selectivity for acetyl-CoA, reflecting a high proportion of linear even chain fatty acids (Choi , KH, et al., J. Bacteriology 182: 365-370 (2000);
On the other hand, the Streptococcus pneumoniae enzyme produces a variety of linear and branched chain fatty acids, reflecting a short length of between 2 and 4 carbons. A chain acyl-CoA primer is utilized as well as various branched chain acyl-CoA primers (Khandekar SS, et al., J. Biol. Chem. 276: 30024-30030 (2001)). Polynucleotide sequences encoding polypeptides having β-ketoacyl-ACP synthase activity that utilize propionyl-CoA as a substrate generally include β-ketoacyl-ACP synthases with a wide range of acyl-CoA substrate specificities. It can be obtained from the contained microbial cells. Β-ketoacyl-ACP synthase sources with broad substrate specificity include, for example, Bacillus (eg B. subtilis), Listeria [eg L. L. monocytogenes], Streptomyces [e.g. Bacteria that produce a variety of fatty acid structures, including branched chain fatty acids, such as S. coelicolor and Propionibacterium (eg, P. fredenreiich subsp. Shamani) can be included. Particularly preferred β-ketoacyl-ACP synthases include those that are selective for propionyl-CoA versus acetyl-CoA over that exhibited by endogenous FabH. For example, E.I. When manipulating E. coli cells, preferred β-ketoacyl-ACP synthases include, but are not limited to: Subtilis FabH1 (Choi
et al. 2000, supra), Streptomyces glaussens FabH (Han, L., et al., J. Bacteriol. 180: 4481-4486 (1998)), Streptococcus pneumoniae FabH (Khandekar S. , Et al., J. Biol. Chem. 276: 30024-30030 (2001) and Staphylococcus aureus FabH (Qui, X. et al., Protein Sci. 14: 2087-2094 (2005). ) Can be included.

1種または複数の内在性の酵素は、組換え微生物細胞において操作されたoc−FA生合成経路の酵素と基質を競合することがあるか、またはoc−FA経路中間体を分解するかそうでなければoc−FA生成から代謝流の進路を変えさせることがあり、このような望ましくない内在性酵素をコードする遺伝子は、組換え微生物細胞によるoc−FA誘導体の生成を増加させるために減衰させることができる。例えば、E.コリの内在性fabHがコードするβ−ケトアシル−ACP合成酵素は、基質としてプロピオニル−CoAを利用するが、3炭素プロピオニル−CoA分子よりも2炭素アセチル−CoA分子に対してより選択性を有する(Choi et al. 2000、上記)。したがって、E.コリfabH遺伝子を発現する細胞は、脂肪酸合成のプライマーとして選択的にアセチル−CoAを利用し、インビボにおいて偶数鎖脂肪酸分子を主に生成する。内在性fabH遺伝子の発現を欠如させるかそうでなければ低下させ、内在性FabHによって示されるよりもプロピオニル−CoAにより選択性を有するβ−ケトアシル−ACP合成酵素をコードする外来性遺伝子を発現することによって(例えば、E.コリを操作するとき、内在性E.コリFabHを、B.ズブチリスFabH1またはアセチル−CoAよりプロピオニル−CoAに対して、E.コリFabHによって示されるよりも高い選択性を有する代わりの外来性FabHで置換する)、組換え微生物細胞における代謝流をよりoc−β−ケトアシル−ACP中間体に、最終的にはよりoc−FA誘導体の生成に向けることができる。   The endogenous enzyme or enzymes may compete with the substrate of the engineered oc-FA biosynthetic pathway in the recombinant microbial cell, or may degrade the oc-FA pathway intermediate. Otherwise, the course of metabolic flow may be diverted from oc-FA production, and genes encoding such undesirable endogenous enzymes are attenuated to increase the production of oc-FA derivatives by recombinant microbial cells. be able to. For example, E.I. Β-ketoacyl-ACP synthase encoded by E. coli endogenous fabH utilizes propionyl-CoA as a substrate, but is more selective for 2-carbon acetyl-CoA molecules than 3-carbon propionyl-CoA molecules ( Choi et al. 2000, supra). Thus, E.I. Cells expressing the coli fabH gene selectively utilize acetyl-CoA as a primer for fatty acid synthesis and mainly produce even chain fatty acid molecules in vivo. Expressing an exogenous gene encoding a β-ketoacyl-ACP synthase that lacks or otherwise reduces expression of the endogenous fabH gene and is selective by propionyl-CoA over that exhibited by endogenous FabH (Eg, when manipulating E. coli, endogenous E. coli FabH has a higher selectivity for propionyl-CoA over B. subtilis FabH1 or acetyl-CoA than demonstrated by E. coli FabH. Substituting with an exogenous exogenous FabH), the metabolic stream in the recombinant microbial cells can be more directed to the oc-β-ketoacyl-ACP intermediate and ultimately to the production of more oc-FA derivatives.

脂肪酸経路酵素およびoc−FA経路の工程Dの操作に使用するためのこのような酵素をコードするポリヌクレオチドの非限定的な例を表4に挙げる。   Non-limiting examples of polynucleotides encoding such enzymes for use in the manipulation of fatty acid pathway enzymes and step D of the oc-FA pathway are listed in Table 4.

Figure 2017131219
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β−ケトアシル−ACP合成酵素ポリペプチドは、例えば、EC2.3.1.180に分類されるポリペプチドについて、いずれもワールドワイドウェブで利用可能である関連のあるデータベース[KEGGデータベース(東京大学)、PROTEINまたはGENEデータベース(Entrezデータベース;NCBI)、UNIPROTKBまたはENZYMEデータベース(ExPASy;スイスバイオインフォマティクス研究所)およびBRENDAデータベース(The Comprehensive Enzyme Information System;Technical University of Braunschweig)]を検索することによって、さらに同定することができる。   The β-ketoacyl-ACP synthase polypeptide is a related database [KEGG database (University of Tokyo), all of which are available on the World Wide Web, for example, for polypeptides classified in EC 2.3.1.180. Protein or Genene database (Entrez database; NCBI), UNIPROTKB or ENZYME database (ExPASy; Swiss Bioinformatics Institute) and BRENDA database (The Comprehensive Enzyme Information System; TechNy Can do.

β−ケトアシル−ACP合成酵素ポリペプチドはまた、以下に挙げた配列モチーフの1種または複数を含むポリペプチドについて、Prositeデータベース(ExPASyプロテオミクスサーバー、スイスバイオインフォマティクス研究所)などの配列パターンデータベースを検索することによってさらに同定することができる。これは、例えば、ExPaSyプロテオミクスサーバーのワールドワイドウェブサイトで利用可能なScanPrositeツールを使用することによって容易に実現される。   The β-ketoacyl-ACP synthase polypeptide also searches sequence pattern databases such as the Prosite database (ExPASy Proteomics Server, Swiss Bioinformatics Institute) for polypeptides that contain one or more of the sequence motifs listed below Can be further identified. This is easily accomplished, for example, by using the ScanProsite tool available on the ExPaSy proteomics server world wide web site.

一実施形態では、β−ケトアシル−ACP合成酵素ポリペプチドは、以下から選択される1種または複数の配列モチーフを含み、
D-T-[N,S]D-[A,E]-W-I-x(2)-[M,R]-T-G-I-x-[N,E]-R-[R,H] (配列番号14)
[S,A]-x-D-x(2)-A-[A,V]-C-[A,S]-G-F-x(3)-[M,L]-x(2)-A (配列番号15)
D-R-x-T-[A,I]-[I,V]-x-F-[A,G]-D-G-A-[A,G]-[G,A]-[A,V] (配列番号16)
H-Q-A-N-x-R-I-[M,L] (配列番号17)
G-N-T-[G,S]-A-A-S-[V,I]-P-x(2)-[I,L]-x(6)-G (配列番号18)
[I,V]-x-L-x(2)-F-G-G-G-[L,F]-[T,S]-W-G (配列番号19)
括弧のそれぞれのアミノ酸残基は特定の位置の代替アミノ酸残基を示し、各xは任意のアミノ酸残基を示し、「x(n)」中の各nは連続した一連のアミノ酸残基におけるx残基の数を示す。
In one embodiment, the β-ketoacyl-ACP synthase polypeptide comprises one or more sequence motifs selected from:
DT- [N, S] D- [A, E] -WIx (2)-[M, R] -TGIx- [N, E] -R- [R, H] (SEQ ID NO: 14)
[S, A] -xDx (2) -A- [A, V] -C- [A, S] -GFx (3)-[M, L] -x (2) -A (SEQ ID NO: 15)
DRxT- [A, I]-[I, V] -xF- [A, G] -DGA- [A, G]-[G, A]-[A, V] (SEQ ID NO: 16)
HQANxRI- [M, L] (SEQ ID NO: 17)
GNT- [G, S] -AAS- [V, I] -Px (2)-[I, L] -x (6) -G (SEQ ID NO: 18)
[I, V] -xLx (2) -FGGG- [L, F]-[T, S] -WG (SEQ ID NO: 19)
Each amino acid residue in parentheses indicates an alternative amino acid residue at a specific position, each x indicates an arbitrary amino acid residue, and each n in “x (n)” is x in a consecutive series of amino acid residues. Indicates the number of residues.

いくつかの実施形態では、親脂肪酸経路ポリペプチド(例えば、表4で記載した、またはEC番号もしくはモチーフもしくはポリペプチドの例に対する相同性によって同定されたポリペプチド)をコードするポリヌクレオチドは、β−ケトアシル−ACP合成酵素活性および親ポリペプチドの特性と比較して改善された特性を有する変異体ポリペプチドを生成するために当技術分野で周知の方法を使用して改変され、この特性は、例えば、触媒活性の増加および/またはプロピオニル−CoAに対する特異性の増加(例えば、アセチル−CoAと比較して)、組換え微生物細胞を培養する条件下での触媒活性の改善または安定性の改善、細胞代謝物による、または培養培地成分などによる阻害の低下(例えば、フィードバック阻害の低下)などの操作する微生物および/または経路により適合している。   In some embodiments, a polynucleotide encoding a parent fatty acid pathway polypeptide (eg, a polypeptide described in Table 4 or identified by homology to an EC number or motif or polypeptide example) is β- Ketoacyl-ACP synthase activity and modified using methods well known in the art to produce variant polypeptides with improved properties compared to the properties of the parent polypeptide, which properties are for example Increased catalytic activity and / or increased specificity for propionyl-CoA (eg compared to acetyl-CoA), improved catalytic activity or improved stability under conditions in which recombinant microbial cells are cultured, cells Reduced inhibition by metabolites, culture medium components, etc. (eg reduced feedback inhibition) Adapted by microorganisms and / or pathways operations.

本発明は、ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む組換え微生物細胞であって、前記ポリペプチドが配列番号1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、146、147、148および149の1つに対して少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%または少なくとも99%の同一性を有するポリペプチド配列を含み、ポリペプチドが、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有する組換え微生物細胞を含む。場合によっては、ポリペプチド配列は、配列番号14〜19から選択される1種または複数の配列モチーフを含む。本発明はまた、前記ポリペプチド配列を含む単離されたポリペプチドおよび前記ポリペプチドをコードする単離されたポリヌクレオチドを含む。一実施形態では、ポリペプチドは、W310位またはそれと同等の位置に置換を含む。一実施形態では、ポリペプチドはW310G置換を含む。一実施形態では、ポリペプチドは、配列番号7に対して少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%または少なくとも99%の同一性を有する配列を含み、置換W310Gを含む。いくつかの実施形態では、ポリペプチドは、アセチル−CoAよりもプロピオニル−CoAに対してより高い特異性を示す。   The present invention is a recombinant microbial cell comprising a polynucleotide encoding a polypeptide, wherein the polypeptide is SEQ ID NO: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. , 13, 146, 147, 148 and 149 at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 91%, at least 92%, at least 93%, at least 94%, at least 95%, at least 96 Recombinant microbial cells comprising a polypeptide sequence having%, at least 97%, at least 98% or at least 99% identity, wherein the polypeptide utilizes propionyl-CoA as a substrate including. In some cases, the polypeptide sequence comprises one or more sequence motifs selected from SEQ ID NOs: 14-19. The invention also includes an isolated polypeptide comprising the polypeptide sequence and an isolated polynucleotide encoding the polypeptide. In one embodiment, the polypeptide comprises a substitution at position W310 or equivalent. In one embodiment, the polypeptide comprises a W310G substitution. In one embodiment, the polypeptide is at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 91%, at least 92%, at least 93%, at least 94%, at least 95%, at least 96% relative to SEQ ID NO: 7. A sequence having at least 97%, at least 98% or at least 99% identity and including the substitution W310G. In some embodiments, the polypeptide exhibits greater specificity for propionyl-CoA than acetyl-CoA.

本明細書で使用される場合、「基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチド」には、基質プロピオニル−CoAを供給したとき検出可能なレベルのβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するいかなるポリペプチドも含まれる。   As used herein, a “polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity utilizing propionyl-CoA as a substrate” includes a detectable level of β-ketoacyl when supplied with the substrate propionyl-CoA. Any polypeptide having ACP synthase activity is included.

β−ケトアシル−ACP合成酵素のプロピオニル−CoAなどの基質に対する酵素活性および特異性は、公知の方法を使用して測定することができる。例えば、Choi et
al. (J. Bacteriology 182(2):365−370 (2000))は、アセチル−CoA基質に対するβ−ケトアシル−ACP合成酵素(「FabH」)活性を測定するために適切なフィルターディスクアッセイ(filtered disc assay)について詳細に記載しており、このアッセイは基質としてプロピオニル−CoAをアッセイするために改変することができる。アッセイは、最終容量40μL中ACP 25μM、β−メルカプトエタノール1mM、マロニル−CoA 65μM、[1−14C]アセチル−CoA 45μM(比放射能約45.8Ci/mol)、E.コリFadD(0.2μg)および0.1Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.0)を含有する。β−ケトアシル−ACP合成酵素活性をアッセイするために、[1−14C]アセチル−CoAは14C標識プロピオニル−CoAで置換することができる。反応は、FabHを添加することによって開始し、混合物は37℃で12分間インキュベートする。次に、一定量35mLを取り出し、Whatman3MMフィルターディスクに沈着させる。次に氷冷トリクロロ酢酸を3回交換してこのディスクを洗浄する(それぞれ20mL/ディスクで20分間)。次に、連続洗浄それぞれにおいて、トリクロロ酢酸の濃度は10%から5%、さらに1%に低下させる。フィルターを乾燥させ、シンチレーションカクテル3mL中でカウントする。
The enzymatic activity and specificity of β-ketoacyl-ACP synthase for substrates such as propionyl-CoA can be measured using known methods. For example, Choi et
al. (J. Bacteriology 182 (2): 365-370 (2000)) is a suitable filter disc assay for measuring β-ketoacyl-ACP synthase (“FabH”) activity on acetyl-CoA substrates. ), And this assay can be modified to assay propionyl-CoA as a substrate. The assay consists of ACP 25 μM, β-mercaptoethanol 1 mM, malonyl-CoA 65 μM, [1- 14 C] acetyl-CoA 45 μM (specific activity approximately 45.8 Ci / mol), E. coli in a final volume of 40 μL. Contains Kori FadD (0.2 μg) and 0.1 M sodium phosphate buffer (pH 7.0). To assay β-ketoacyl-ACP synthase activity, [1- 14 C] acetyl-CoA can be replaced with 14 C-labeled propionyl-CoA. The reaction is started by adding FabH and the mixture is incubated at 37 ° C. for 12 minutes. Next, a fixed amount of 35 mL is removed and deposited on Whatman 3MM filter discs. The disc is then washed with 3 changes of ice-cold trichloroacetic acid (20 mL / disc for 20 minutes each). Next, in each continuous wash, the concentration of trichloroacetic acid is reduced from 10% to 5% and further to 1%. Filters are dried and counted in 3 mL scintillation cocktail.

あるいは、FabH活性は、生成物を分離し定量するために放射活性標識したマロニル−CoA基質およびゲル電気泳動を使用して測定することができる(Choi et al. 2000、上記)。アッセイ混合物は、最終容量40μL中ACP 25μM、β−メルカプトエタノール 1mM、[2−14C]マロニル−CoA 70μM(比放射能約9Ci/mol)、CoA基質(例えば、アセチル−CoAまたはプロピオニル−CoA)45μL、FadD(0.2μg)、NADPH 100μM、FabG(0.2μg)および0.1Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.0)を含有する。反応は、FAbHを添加することによって開始することができる。混合物を37℃で12分間インキュベートし、その後氷スラリー中に置き、次いでゲルロ−ディング緩衝液を添加し、混合物は、尿素0.5Mから2.0Mを含有する立体構造感受性13%ポリアクリルアミドゲルにロードする。電気泳動は25℃において32mA/ゲルで実施することができる。その後、ゲルを乾燥させ、バンドはゲルをホスホイメージャースクリーン(PhosphoImager screen)に暴露させて定量する。比放射能は、アッセイ中における生成物形成対FabHタンパク質濃度のプロットの勾配から算出することができる。 Alternatively, FabH activity can be measured using radioactively labeled malonyl-CoA substrate and gel electrophoresis to separate and quantify products (Choi et al. 2000, supra). Assay mixture consists of ACP 25 μM, β-mercaptoethanol 1 mM, [2- 14 C] malonyl-CoA 70 μM (specific activity about 9 Ci / mol), CoA substrate (eg acetyl-CoA or propionyl-CoA) in a final volume of 40 μL. Contains 45 μL, FadD (0.2 μg), NADPH 100 μM, FabG (0.2 μg) and 0.1 M sodium phosphate buffer (pH 7.0). The reaction can be initiated by adding FAbH. The mixture is incubated at 37 ° C. for 12 minutes and then placed in an ice slurry, then gel loading buffer is added and the mixture is applied to a conformation sensitive 13% polyacrylamide gel containing 0.5 M to 2.0 M urea. Load it. Electrophoresis can be performed at 25 mA at 32 mA / gel. The gel is then dried and the bands are quantified by exposing the gel to a phosphoimager screen. Specific activity can be calculated from the slope of a plot of product formation versus FabH protein concentration during the assay.

oc−β−ケトアシル−ACPからoc−アシル−ACP
図1Bの工程(E)に示されるように、工程(D)において生成するoc−β−ケトアシル−ACP中間体3−オキソバレリル−ACPは、例えば、II型脂肪酸合成酵素複合体などの脂肪酸合成酵素(FAS)複合体によって触媒されるマロニル−ACPとの縮合/ケト還元/脱水/エノイル還元の連続的サイクルによる伸長を受けることができ、それによって得られたoc−アシル−ACPの長い脂肪酸鎖に2個の炭素単位が追加される。一実施形態では、微生物細胞にとって内在性のFAS酵素複合体(例えば、II型FAS複合体など)は、oc−アシル−ACP中間体を生成するためのマロニル−ACPとの縮合/ケト還元/脱水/エノイル還元のサイクルを触媒するために使用される。
oc-β-ketoacyl-ACP to oc-acyl-ACP
As shown in step (E) of FIG. 1B, the oc-β-ketoacyl-ACP intermediate 3-oxovaleryl-ACP produced in step (D) is a fatty acid synthase such as a type II fatty acid synthase complex. It can be subjected to elongation by successive cycles of condensation / keto reduction / dehydration / enoyl reduction with malonyl-ACP catalyzed by (FAS) complex, resulting in the resulting long fatty acid chain of oc-acyl-ACP Two carbon units are added. In one embodiment, an FAS enzyme complex endogenous to the microbial cell (eg, a type II FAS complex) is condensed / ketoreduced / dehydrated with malonyl-ACP to produce an oc-acyl-ACP intermediate. / Used to catalyze the enoyl reduction cycle.

oc−アシル−ACPからoc−FA誘導体
奇数鎖脂肪酸誘導体は、本発明の組換え微生物細胞によって生成することができる。図1Bの工程(F)に示したように、oc−アシル−ACP中間体は、それぞれが脂肪酸誘導体化活性を有する1種または複数の酵素(すなわち、脂肪酸誘導体酵素)によって触媒される反応においてoc−FA誘導体に変換される。脂肪酸誘導体酵素は、例えば、oc−アシル−ACPを最初のoc−FA誘導体に変換するか、または最初のoc−FA誘導体を第2のoc−FA誘導体に変換することができる。場合によっては、最初のoc−FA誘導体は、異なる脂肪酸誘導体化活性を有する酵素によって第2のoc−FA誘導体に変換される。場合によっては、第2のoc−FA誘導体はさらに、別の脂肪酸誘導体酵素によって第3のoc−FA誘導体に変換されるなどとなる。
oc-acyl-ACP to oc-FA derivatives Odd-chain fatty acid derivatives can be produced by the recombinant microbial cells of the present invention. As shown in step (F) of FIG. 1B, the oc-acyl-ACP intermediate is oc in a reaction catalyzed by one or more enzymes each having fatty acid derivatization activity (ie, a fatty acid derivative enzyme). -Converted to a FA derivative. The fatty acid derivative enzyme can, for example, convert oc-acyl-ACP to a first oc-FA derivative or convert a first oc-FA derivative to a second oc-FA derivative. In some cases, the first oc-FA derivative is converted to a second oc-FA derivative by enzymes having different fatty acid derivatization activities. In some cases, the second oc-FA derivative is further converted to a third oc-FA derivative by another fatty acid derivative enzyme, and the like.

したがって、いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞はさらに、1種または複数のポリヌクレオチドを含み、それぞれのポリヌクレオチドは脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをコードし、組換え微生物細胞は、炭素源の存在下で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、oc−FA誘導体を生成する。   Thus, in some embodiments, the recombinant microbial cell further comprises one or more polynucleotides, each polynucleotide encoding a polypeptide having fatty acid derivative enzyme activity, wherein the recombinant microbial cell is a carbon. When cultured under conditions effective to express the polynucleotide in the presence of the source, an oc-FA derivative is produced.

様々な実施形態では、脂肪酸誘導体化活性には、組換え微生物細胞がoc−脂肪酸を生成するチオエステラーゼ活性、組換え微生物細胞がoc−脂肪エステルを生成するエステル合成酵素活性、組換え微生物細胞がoc−脂肪アルデヒドを生成する脂肪アルデヒド生合成活性、組換え微生物細胞がoc−脂肪アルコールを生成する脂肪アルコール生合成活性、組換え微生物細胞がec−ケトンを生成するケトン生合成活性または組換え微生物細胞がec−炭化水素を生成する炭化水素生合成活性が含まれる。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、2種以上のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドであって、各ポリペプチドが脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリヌクレオチドを含む。   In various embodiments, the fatty acid derivatization activity includes thioesterase activity in which recombinant microbial cells produce oc-fatty acids, ester synthase activity in which recombinant microbial cells produce oc-fatty esters, recombinant microbial cells Fatty aldehyde biosynthetic activity for producing oc-fatty aldehyde, fatty alcohol biosynthetic activity for producing recombinant microbial cells with oc-fatty alcohol, ketone biosynthetic activity for producing ec-ketones with recombinant microbial cells or recombinant microorganisms Includes hydrocarbon biosynthetic activity in which cells produce ec-hydrocarbons. In some embodiments, the recombinant microbial cell comprises a polynucleotide that encodes two or more polypeptides, each polypeptide having a fatty acid derivative enzyme activity.

さらに特定の実施形態では、組換え微生物細胞は、前述したような脂肪酸誘導体酵素活性を有する1種または複数のポリペプチドを発現または過剰発現し、組換え微生物細胞はoc−脂肪酸、oc−脂肪エステル、oc−ワックスエステル、oc−脂肪アルデヒド、oc−脂肪アルコール、ec−ケトン、ec−アルカン、ec−アルカン、ec−内部オレフィンまたはec−末端オレフィンを含むoc−FA組成物を生成する。   In a more specific embodiment, the recombinant microbial cell expresses or overexpresses one or more polypeptides having fatty acid derivative enzyme activity as described above, and the recombinant microbial cell is oc-fatty acid, oc-fatty ester. An oc-FA composition comprising oc-wax ester, oc-fatty aldehyde, oc-fatty alcohol, ec-ketone, ec-alkane, ec-alkane, ec-internal olefin or ec-terminal olefin.

以下は、本発明の様々な実施形態による、脂肪酸誘導体酵素およびこのような酵素によって触媒される反応によって生成するoc−FA誘導体のさらなる例である。   The following are further examples of fatty acid derivative enzymes and oc-FA derivatives produced by reactions catalyzed by such enzymes, according to various embodiments of the invention.

oc−脂肪酸
一実施形態では、組換え微生物細胞には、チオエステラーゼをコードするポリヌクレオチドが含まれ、組換え微生物細胞によって生成されるoc−アシル−ACP中間体はチオエステラーゼ(例えば、3.1.1.5、EC3.1.2.−、例えば、EC3.1.2.14など)によって加水分解され、oc−脂肪酸の生成をもたらす。いくつかの実施形態では、oc−脂肪酸を含む脂肪酸を含む組成物(本明細書では「脂肪酸組成物」とも称する)は、炭素源の存在下で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で組換え細胞を培養することによって生成される。いくつかの実施形態では、脂肪酸組成物には、oc−脂肪酸およびec−脂肪酸が含まれる。いくつかの実施形態では、組成物は細胞培養物から回収する。
oc-Fatty Acids In one embodiment, the recombinant microbial cell includes a polynucleotide encoding thioesterase, and the oc-acyl-ACP intermediate produced by the recombinant microbial cell is a thioesterase (eg, 3.1). 1.5, EC 3.1.2.-, such as EC 3.1.2.14, etc.) leading to the production of oc-fatty acids. In some embodiments, a composition comprising a fatty acid comprising an oc-fatty acid (also referred to herein as a “fatty acid composition”) under conditions effective to express the polynucleotide in the presence of a carbon source. Produced by culturing recombinant cells in In some embodiments, the fatty acid composition includes oc-fatty acids and ec-fatty acids. In some embodiments, the composition is recovered from the cell culture.

いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、チオエステラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドおよび他の脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをコードする1種または複数のさらなるポリヌクレオチドを含む。このような場合には、チオエステラーゼの作用によって生成するoc−脂肪酸は、様々な脂肪酸誘導体酵素活性を有する1種または複数の酵素によって、例えば、oc−脂肪エステル、oc−脂肪アルデヒド、oc−脂肪アルコールまたはec−炭化水素などの別のoc−脂肪酸誘導体に変換される。   In some embodiments, the recombinant microbial cell comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having thioesterase activity and one or more additional polynucleotides encoding polypeptides having other fatty acid derivative enzyme activities. In such a case, the oc-fatty acid produced by the action of thioesterase is converted into one or more enzymes having various fatty acid derivative enzyme activities, for example, oc-fatty ester, oc-fatty aldehyde, oc-fatty. Converted to another oc-fatty acid derivative such as alcohol or ec-hydrocarbon.

一実施形態では、oc−アシル−ACP中間体はチオエステラーゼと反応してoc−脂肪酸を形成する。oc−脂肪酸は、細胞培養物から回収することができるか、またはoc−脂肪エステル、oc−脂肪アルデヒド、oc−脂肪アルコールまたはec−末端オレフィンなどの別のoc−FA誘導体にさらに変換することができる。   In one embodiment, the oc-acyl-ACP intermediate reacts with thioesterase to form an oc-fatty acid. The oc-fatty acid can be recovered from the cell culture or further converted into another oc-FA derivative such as oc-fatty ester, oc-fatty aldehyde, oc-fatty alcohol or ec-terminal olefin. it can.

脂肪酸またはそれらから作製される脂肪酸誘導体の鎖長は、ある種のチオエステラーゼの発現を改変することによって選択することができる。チオエステラーゼは、生成した脂肪酸の鎖長ならびにそれらから作製された誘導体の鎖長に影響を及ぼす。したがって、組換え微生物細胞は、好ましい脂肪酸または脂肪酸誘導体化基質の生成を増加させるために、1種または複数の選択されるチオエステルを発現、過剰発現するように、発現が減衰するように、または発現しないように操作することができる。例えば、C10脂肪酸は、C10脂肪酸の生成を選択するチオエステラーゼを発現させ、およびC10脂肪酸以外の脂肪酸の生成を選択するチオエステラーゼ(例えば、C14脂肪酸の生成を好むチオエステラーゼ)を減衰することによって生成することができる。これは、炭素鎖長10個を有する脂肪酸の比較的均一な集団をもたらす。他の場合、C14脂肪酸は非C14脂肪酸を生成する内在性チオエステラーゼを減衰させ、C14−ACPを使用するチオエステラーゼを発現することによって生成することができる。場合によっては、C12脂肪酸は、C12−ACPを使用するチオエステラーゼを発現し、非C12脂肪酸を生成するチオエステラーゼを減衰することによって生成することができる。脂肪酸過剰生成は、当技術分野で公知の方法、例えば、細胞溶解後の放射活性前駆体、HPLCまたはGC−MSの使用によって検証することができる。 The chain length of fatty acids or fatty acid derivatives made from them can be selected by altering the expression of certain thioesterases. Thioesterase affects the chain length of the fatty acids produced as well as the chain length of derivatives made from them. Thus, the recombinant microbial cell expresses, attenuates, or expresses one or more selected thioesters to increase production of a preferred fatty acid or fatty acid derivatized substrate. Can be operated so as not to. For example, C 10 fatty acids, to express thioesterase selecting product to C 10 fatty acids, and C 10 thioesterase selecting the generation of fatty acids other than fatty acids (e.g., thioesterase prefer production of C 14 fatty acids) attenuating Can be generated. This results in a relatively uniform population of fatty acids having 10 carbon chain lengths. In other cases, C 14 fatty acids can be produced by attenuating endogenous thioesterases that produce non-C 14 fatty acids and expressing thioesterases using C 14 -ACP. Sometimes, C 12 fatty acids can be expressed thioesterase using the C 12-ACP, it produces by attenuating thioesterase to form non-C 12 fatty acids. Fatty acid overproduction can be verified by methods known in the art, such as the use of radioactive precursors after cell lysis, HPLC or GC-MS.

oc−脂肪酸経路で使用するためのチオエステラーゼおよびそれらをコードするポリヌクレオチドのさらなる非限定的例を表5および参照により本明細書に組み込まれるPCT公開番号WO2010/075483号に挙げる。   Additional non-limiting examples of thioesterases and polynucleotides encoding them for use in the oc-fatty acid pathway are listed in Table 5 and PCT Publication No. WO2010 / 075483, incorporated herein by reference.

Figure 2017131219
Figure 2017131219

oc−脂肪エステル
一実施形態では、組換え微生物細胞は例えば、oc−脂肪酸メチルエステルまたはoc−脂肪酸エチルエステルまたはoc−ワックスエステルなどのoc−脂肪エステルを生成する。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞によって生成されるoc−脂肪酸は、oc−脂肪エステルに変換される。
oc-Fatty Ester In one embodiment, the recombinant microbial cell produces an oc-fatty ester such as, for example, oc-fatty acid methyl ester or oc-fatty acid ethyl ester or oc-wax ester. In some embodiments, oc-fatty acids produced by recombinant microbial cells are converted to oc-fatty esters.

いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、エステル合成酵素活性(本明細書では「エステル合成酵素ポリペプチド」または「エステル合成酵素」とも称する)を有するポリペプチド(すなわち、酵素)をコードするポリヌクレオチドを含み、oc−脂肪エステルは組換え微生物細胞において発現または過剰発現したエステル合成酵素ポリペプチドによって触媒される反応によって生成される。いくつかの実施形態では、oc−脂肪エステルを含む脂肪エステルを含む組成物(本明細書では「脂肪エステル組成物」とも称する)は、炭素源の存在下で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で組換え細胞を培養することによって生成される。いくつかの実施形態では、脂肪エステル組成物には、oc−脂肪エステルおよびec−脂肪エステルが含まれる。いくつかの実施形態では、組成物は細胞培養物から回収する。   In some embodiments, the recombinant microbial cell encodes a polypeptide (ie, enzyme) having ester synthase activity (also referred to herein as “ester synthase polypeptide” or “ester synthase”). The oc-fatty ester comprising the polynucleotide is produced by a reaction catalyzed by an ester synthase polypeptide expressed or overexpressed in recombinant microbial cells. In some embodiments, a composition comprising a fatty ester comprising an oc-fatty ester (also referred to herein as a “fatty ester composition”) is effective to express a polynucleotide in the presence of a carbon source. Produced by culturing recombinant cells under mild conditions. In some embodiments, the fatty ester composition includes oc-fatty esters and ec-fatty esters. In some embodiments, the composition is recovered from the cell culture.

エステル合成酵素ポリペプチドには、例えば、EC2.3.1.75として分類されるエステル合成酵素ポリペプチド、または限定はしないが、ワックス−エステル合成酵素、アシル−CoA:アルコールトランスアシラーゼ、アシルトランスフェラーゼまたは脂肪アシル−CoA:脂肪アルコールアシルトランスフェラーゼを含むアシル−チオエステルから脂肪エステルへの変換を触媒する任意の他のポリペプチドが含まれる。例えば、ポリヌクレオチドは、ワックス/dgat、シモンドシア・キネンシス(Simmondsia chinensis)、アシネトバクター(Acinetobacter)種ADP1株、アルカニボラックス・ボルクメンシス(Alcanivorax borkumensis)、シュードモナス・アエルギノーサ(Pseudomonas aeruginosa)、フンディバクター・ジャデンシス(Fundibacter jadensis)、アラビドプシス・タリアナまたはアルカリゲネス・エウトロフス(Alkaligenes eutrophus)の二官能性エステル合成酵素/アシル−CoA:ジアシルグリセロールアシルトランスフェラーゼをコードしていてもよい。特定の実施形態では、エステル合成酵素ポリペプチドは、アシネトバクター種ジアシルグリセロールO−アシルトランスフェラーゼ(ワックス−dgaT;UniProtKB Q8GGG1、GenBank AAO17391)またはシモンドシア・キネンシスワックス合成酵素(UniProtKB Q9XGY6、GenBank AAD38041)である。特定の実施形態では、エステル合成酵素ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、組換え微生物細胞において過剰発現する。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞はさらにチオエステラーゼをコードするポリヌクレオチドを含む。   Ester synthase polypeptides include, for example, ester synthase polypeptides classified as EC 2.3.1.7, or, without limitation, wax-ester synthase, acyl-CoA: alcohol transacylase, acyltransferase or Fatty acyl-CoA: Any other polypeptide that catalyzes the conversion of acyl-thioesters to fatty esters, including fatty alcohol acyltransferases, is included. For example, the polynucleotide may be wax / dgat, Simsonia chinensis, Acinetobacter sp. It may encode the bifunctional ester synthase / acyl-CoA: diacylglycerol acyltransferase of (Fundibacter jadensis), Arabidopsis thaliana or Alkaligenes eutrophus. In certain embodiments, the ester synthase polypeptide is Acinetobacter sp. Diacylglycerol O-acyltransferase (wax-dgaT; UniProtKB Q8GGGG1, GenBank AAO17391) or Simonsia quinensis wax synthase (UniProtKB Q9XGY6), GenBank 80, GenB80. In certain embodiments, a polynucleotide encoding an ester synthase polypeptide is overexpressed in a recombinant microbial cell. In some embodiments, the recombinant microbial cell further comprises a polynucleotide encoding a thioesterase.

別の実施形態では、組換え微生物細胞は、例えば、oc−脂肪酸メチルエステルまたはoc−脂肪酸エチルエステルなどのoc−脂肪エステルを生成し、組換え微生物細胞は、AtfA1(アルカニボラックス・ボルクメンシスSK2から得られたアシルトランスフェラーゼ、UniProtKB Q0VKV8、GenBank YP_694462)またはAtfA2(アルカニボラックス・ボルクメンシスSK2から得られた別のアシルトランスフェラーゼ、UniProtKB Q0VNJ6、GenBank YP_693524)などの2.3.1.20として分類されるエステル合成酵素/アシルトランスフェラーゼポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現する。特定の実施形態では、エステル合成酵素ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、組換え微生物細胞において過剰発現する。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞はさらにチオエステラーゼをコードするポリヌクレオチドを含む。   In another embodiment, the recombinant microbial cell produces an oc-fatty ester, such as, for example, oc-fatty acid methyl ester or oc-fatty acid ethyl ester, and the recombinant microbial cell is AtfA1 (Alkanibolax volcumensis SK2). Acyltransferase obtained from UniProtKB Q0VKV8, GenBank YP — 694462) or AtfA2 (another acyltransferase obtained from Alcanibolax vorcumensis SK2, UniProtKB Q0VNJ6, GenBank YP — 6931.2), etc. A polynucleotide encoding the ester synthase / acyltransferase polypeptide. In certain embodiments, a polynucleotide encoding an ester synthase polypeptide is overexpressed in a recombinant microbial cell. In some embodiments, the recombinant microbial cell further comprises a polynucleotide encoding a thioesterase.

別の実施形態では、組換え微生物細胞は、例えば、oc−脂肪酸メチルエステルまたはoc−脂肪酸エチルエステルなどのoc−脂肪エステルを生成し、組換え微生物細胞は、ES9(ws2遺伝子によってコードされるマリノバクター・ハイドロカーボノクラスティカス(Marinobacter hydrocarbonoclasticus)DSM8798から得られたワックスエステル合成酵素、UniProtKB A3RE51、GenBank ABO21021)またはES376(ws1遺伝子によってコードされるマリノバクター・ハイドロカーボノクラスティカスDSM8798から得られた別のワックスエステル合成酵素、UniProtKB A3RE50、GenBank ABO21020)などのエステル合成酵素ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現する。特定の実施形態では、エステル合成酵素ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、組換え微生物細胞において過剰発現する。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞はさらにチオエステラーゼをコードするポリヌクレオチドを含む。   In another embodiment, the recombinant microbial cell produces an oc-fatty ester such as, for example, oc-fatty acid methyl ester or oc-fatty acid ethyl ester, and the recombinant microbial cell is ES9 (Marino encoded by the ws2 gene. Wax ester synthase from Unibacter hydrocarbonoplasticus DSM 8798, UniProtKB A3RE51, GenBank ABO21021) or ES376 (from Marinobacter hydrocarbonocus M DS 98 encoded by ws1 gene) Other wax ester synthases, such as UniProtKB A3RE50, GenBank ABO21020) A polynucleotide encoding a synthase polypeptide is expressed. In certain embodiments, a polynucleotide encoding an ester synthase polypeptide is overexpressed in a recombinant microbial cell. In some embodiments, the recombinant microbial cell further comprises a polynucleotide encoding a thioesterase.

これらの実施形態で使用するために適切なエステル合成酵素ポリペプチドおよびそれらをコードするポリヌクレオチドのさらなる非限定的な例には、参照により本明細書に組み込まれるPCT公開番号WO2007/136762およびWO2008/119082に記載されたものが含まれる。   Additional non-limiting examples of ester synthase polypeptides suitable for use in these embodiments and polynucleotides encoding them include PCT Publication Nos. WO2007 / 136762 and WO2008 /, which are incorporated herein by reference. 119082 are included.

oc−脂肪アルデヒド
一実施形態では、組換え微生物細胞はoc−脂肪アルデヒドを生成する。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞によって生成されるoc−脂肪酸は、oc−脂肪アルデヒドに変換される。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞によって生成されるoc−脂肪アルデヒドは、次にoc−脂肪アルコールまたはec−炭化水素に変換される。
oc-fatty aldehyde In one embodiment, the recombinant microbial cell produces oc-fatty aldehyde. In some embodiments, oc-fatty acids produced by recombinant microbial cells are converted to oc-fatty aldehydes. In some embodiments, oc-fatty aldehyde produced by recombinant microbial cells is then converted to oc-fatty alcohol or ec-hydrocarbon.

いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、脂肪アルデヒド生合成活性(本明細書では「脂肪アルデヒド生合成ポリペプチド」または「脂肪アルデヒド生合成酵素」とも称する)を有するポリペプチド(すなわち、酵素)をコードするポリヌクレオチドを含み、oc−脂肪アルデヒドは、組換え微生物細胞において発現または過剰発現した脂肪アルデヒド生合成ポリペプチドによって触媒される反応によって生成される。いくつかの実施形態では、oc−脂肪アルデヒドを含む脂肪アルデヒドを含む組成物(本明細書では「脂肪アルデヒド組成物」とも称する)は、炭素源の存在下で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で組換え細胞を培養することによって生成される。いくつかの実施形態では、脂肪アルデヒド組成物には、oc−脂肪アルデヒドおよびec−脂肪アルデヒドが含まれる。いくつかの実施形態では、組成物は細胞培養物から回収する。   In some embodiments, the recombinant microbial cell is a polypeptide having a fatty aldehyde biosynthetic activity (also referred to herein as a “fatty aldehyde biosynthetic polypeptide” or “fatty aldehyde biosynthetic enzyme”) (ie, an enzyme). Oc-fatty aldehyde is produced by a reaction catalyzed by a fatty aldehyde biosynthetic polypeptide expressed or overexpressed in recombinant microbial cells. In some embodiments, a composition comprising a fatty aldehyde comprising oc-fatty aldehyde (also referred to herein as a “fatty aldehyde composition”) is effective to express a polynucleotide in the presence of a carbon source. Produced by culturing recombinant cells under mild conditions. In some embodiments, the fatty aldehyde composition includes oc-fatty aldehyde and ec-fatty aldehyde. In some embodiments, the composition is recovered from the cell culture.

いくつかの実施形態では、oc−脂肪アルデヒドは、組換え微生物細胞において、カルボン酸レダクターゼ(CAR)活性(例えば、car遺伝子によってコードされる)などの脂肪アルデヒド生合成活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現または過剰発現することによって生成される。この実施形態によって有用なカルボン酸レダクターゼ(CAR)ポリペプチドおよびそれらをコードするポリヌクレオチドの例には、限定はしないが、FadD9(EC6.2.1.−、UniProtKB Q50631、GenBank NP_217106)、CarA(GenBank ABK75684)、CarB(GenBank YP889972)および参照により本明細書に組み込まれるPCT公開番号WO2010/042664に記載された関連するポリペプチドが含まれる。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞はさらにチオエステラーゼをコードするポリヌクレオチドを含む。   In some embodiments, the oc-fatty aldehyde encodes a polypeptide having fatty aldehyde biosynthetic activity, such as carboxylate reductase (CAR) activity (eg, encoded by the car gene) in recombinant microbial cells. Produced by expressing or overexpressing a polynucleotide. Examples of carboxylate reductase (CAR) polypeptides and polynucleotides encoding them useful according to this embodiment include, but are not limited to, FadD9 (EC6.2.1.- UniProtKB Q50631, GenBank NP — 217106), CarA ( GenBank ABK75684), CarB (GenBank YP889972) and related polypeptides described in PCT Publication No. WO2010 / 042664, incorporated herein by reference. In some embodiments, the recombinant microbial cell further comprises a polynucleotide encoding a thioesterase.

いくつかの実施形態では、oc−脂肪アルデヒドは、組換え微生物細胞において、例えば、aar遺伝子によってコードされるアシル−ACPレダクターゼ(AAR)活性を有するポリペプチドなどの脂肪アルデヒド生合成ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現または過剰発現することによって生成される。この実施形態によって有用なアシル−ACPレダクターゼポリペプチドの例には、限定はしないが、シネココッカス・エロンガタスPCC7942(GenBank YP_400611)のアシル−ACPレダクターゼおよび参照により本明細書に組み込まれるPCT公開番号WO2010/042664に記載された関連するポリペプチドが含まれる。   In some embodiments, the oc-fatty aldehyde encodes a fatty aldehyde biosynthetic polypeptide, such as a polypeptide having acyl-ACP reductase (AAR) activity encoded by the aar gene in recombinant microbial cells. Produced by expressing or overexpressing a polynucleotide. Examples of acyl-ACP reductase polypeptides useful according to this embodiment include, but are not limited to, Synechococcus elongatas PCC7942 (GenBank YP — 400611) acyl-ACP reductase and PCT Publication No. WO2010 / 042664, incorporated herein by reference. Related polypeptides described in.

いくつかの実施形態では、oc−脂肪アルデヒドは、組換え微生物細胞において、例えば、acr1遺伝子によってコードされるアシル−CoAレダクターゼ活性(例えば、EC1.1.2.x)を有するポリペプチドなどの脂肪アルデヒド生合成ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現または過剰発現することによって生成される。この実施形態によって有用なアシル−CoAレダクターゼポリペプチドの例には、限定はしないが、アシネトバクター種ADP1株(GenBank YP_047869)のACR1および参照により本明細書に組み込まれるPCT公開番号WO2010/042664に記載された関連するポリペプチドが含まれる。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞はさらにチオエステラーゼおよびアシル−CoA合成酵素をコードするポリヌクレオチドを含む。   In some embodiments, the oc-fatty aldehyde is a fat such as a polypeptide having acyl-CoA reductase activity (eg, EC1.1.2.x) encoded by the acr1 gene in the recombinant microbial cell. Produced by expressing or overexpressing a polynucleotide encoding an aldehyde biosynthetic polypeptide. Examples of acyl-CoA reductase polypeptides useful according to this embodiment include, but are not limited to, ACR1 of Acinetobacter sp. Strain ADP1 (GenBank YP — 047869) and PCT Publication No. WO2010 / 042664, incorporated herein by reference. Related polypeptides. In some embodiments, the recombinant microbial cell further comprises a polynucleotide encoding a thioesterase and an acyl-CoA synthase.

oc−脂肪アルコール
一実施形態では、組換え微生物細胞はoc−脂肪アルコールを生成する。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞によって生成されるoc−脂肪アルデヒドは、oc−脂肪アルコールに変換される。他の実施形態では、組換え微生物細胞によって生成されるoc−脂肪酸は、oc−脂肪アルコールに変換される。
oc-fatty alcohol In one embodiment, the recombinant microbial cell produces oc-fatty alcohol. In some embodiments, oc-fatty aldehyde produced by recombinant microbial cells is converted to oc-fatty alcohol. In other embodiments, oc-fatty acids produced by recombinant microbial cells are converted to oc-fatty alcohols.

いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は脂肪アルコール生合成活性を有するポリペプチド(すなわち、酵素)(本明細書では「脂肪アルコール生合成ポリペプチド」または「脂肪アルコール生合成酵素」とも称する)をコードするポリヌクレオチドを含み、oc−脂肪アルコールは、組換え微生物細胞において発現または過剰発現する脂肪アルコール生合成酵素によって触媒される反応によって生成される。いくつかの実施形態では、oc−脂肪アルコールを含む脂肪アルコールを含む組成物(本明細書では「脂肪アルコール組成物」とも称する)は、炭素源の存在下で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で組換え細胞を培養することによって生成される。いくつかの実施形態では、脂肪アルコール組成物には、oc−脂肪アルコールおよびec−脂肪アルコールが含まれる。いくつかの実施形態では、組成物は細胞培養物から回収する。   In some embodiments, the recombinant microbial cell is a polypeptide (ie, enzyme) having fatty alcohol biosynthetic activity (also referred to herein as a “fatty alcohol biosynthetic polypeptide” or “fatty alcohol biosynthetic enzyme”). The oc-fatty alcohol is produced by a reaction catalyzed by a fatty alcohol biosynthetic enzyme that is expressed or overexpressed in recombinant microbial cells. In some embodiments, a composition comprising a fatty alcohol comprising oc-fatty alcohol (also referred to herein as a “fatty alcohol composition”) is effective to express a polynucleotide in the presence of a carbon source. Produced by culturing recombinant cells under mild conditions. In some embodiments, the fatty alcohol composition includes oc-fatty alcohol and ec-fatty alcohol. In some embodiments, the composition is recovered from the cell culture.

いくつかの実施形態では、oc−脂肪アルコールは、組換え微生物細胞において、アルコール脱水素酵素(アルデヒドレダクターゼ)活性、例えば、EC1.1.1.1などの脂肪アルコール生合成活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現または過剰発現することによって生成される。この実施形態によって有用なアルコール脱水素酵素ポリペプチドの例には、限定はしないが、E.コリアルコール脱水素酵素YqhD(GenBank AP_003562)および参照により本明細書に組み込まれるPCT公開番号WO2007/136762およびWO2008/119082に記載された関連するポリペプチドが含まれる。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞はさらに脂肪アルデヒド生合成ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞はさらにチオエステラーゼをコードするポリヌクレオチドを含む。   In some embodiments, the oc-fatty alcohol is a polypeptide having alcohol dehydrogenase (aldehyde reductase) activity, eg, fatty alcohol biosynthetic activity, such as EC 1.1.1.1, in recombinant microbial cells. Produced by expressing or overexpressing the encoding polynucleotide. Examples of alcohol dehydrogenase polypeptides useful according to this embodiment include, but are not limited to Included are coli alcohol dehydrogenase YqhD (GenBank AP — 003562) and related polypeptides described in PCT Publication Nos. WO2007 / 136762 and WO2008 / 119082, which are incorporated herein by reference. In some embodiments, the recombinant microbial cell further comprises a polynucleotide encoding a fatty aldehyde biosynthetic polypeptide. In some embodiments, the recombinant microbial cell further comprises a polynucleotide encoding a thioesterase.

いくつかの実施形態では、oc−脂肪アルコールは、組換え微生物細胞において、脂肪アルコール形成アシル−ACPレダクターゼ(FAR)活性、例えば、EC1.1.1.xを有するポリペプチド、などの脂肪アルコール生合成ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現または過剰発現することによって生成される。この実施形態によって有用なFARポリペプチドの例には、限定はしないが、参照により本明細書に参考として組み込まれるPCT公開番号WO2010/062480に記載されたポリペプチドが含まれる。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞はさらにチオエステラーゼおよびアシル−CoA合成酵素をコードするポリヌクレオチドを含む。   In some embodiments, the oc-fatty alcohol is a fatty alcohol forming acyl-ACP reductase (FAR) activity, eg, EC1.1.1. Produced by expressing or overexpressing a polynucleotide encoding a fatty alcohol biosynthetic polypeptide, such as a polypeptide having x. Examples of FAR polypeptides useful according to this embodiment include, but are not limited to, the polypeptides described in PCT Publication No. WO2010 / 062480, incorporated herein by reference. In some embodiments, the recombinant microbial cell further comprises a polynucleotide encoding a thioesterase and an acyl-CoA synthase.

ec−炭化水素
一実施形態では、組換え微生物細胞は、ec−アルカンまたはec−アルケン(例えば、ec−末端オレフィンまたはec−内部オレフィン)またはec−ケトンなどのec−炭化水素を生成する。いくつかの実施形態では、oc−アシル−ACP中間体は脱カルボキシル化によって変換され、1個の炭素原子が除去されてec−内部オレフィンまたはec−ケトンを形成する。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞によって生成されるoc−脂肪アルデヒドは、脱カルボニル化によって変換され、1個の炭素原子が除去されてec−炭化水素を形成する。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞によって生成されるoc−脂肪酸は脱カルボキシル化によって変換され、1個の炭素原子が除去されてec−末端オレフィンを形成する。
ec-Hydrocarbons In one embodiment, the recombinant microbial cells produce ec-hydrocarbons such as ec-alkanes or ec-alkenes (eg, ec-terminal olefins or ec-internal olefins) or ec-ketones. In some embodiments, the oc-acyl-ACP intermediate is converted by decarboxylation to remove one carbon atom to form an ec-internal olefin or ec-ketone. In some embodiments, oc-fatty aldehyde produced by recombinant microbial cells is converted by decarbonylation to remove one carbon atom to form an ec-hydrocarbon. In some embodiments, oc-fatty acids produced by recombinant microbial cells are converted by decarboxylation to remove one carbon atom to form an ec-terminal olefin.

いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は炭化水素生合成活性を有するポリペプチド(すなわち、酵素)(本明細書では「炭化水素生合成ポリペプチド」または「炭化水素生合成酵素」とも称する)をコードするポリヌクレオチドを含み、ec−炭化水素は組換え微生物細胞において発現または過剰発現する炭化水素生合成酵素によって触媒される反応によって生成される。いくつかの実施形態では、ec−炭化水素を含む炭化水素を含む組成物(本明細書では「炭化水素組成物」とも称する)は、炭素源の存在下で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で組換え細胞を培養することによって生成される。いくつかの実施形態では、炭化水素組成物はec−炭化水素およびoc−炭化水素を含む。いくつかの実施形態では、炭化水素組成物は細胞培養物から回収する。   In some embodiments, the recombinant microbial cell is a polypeptide having hydrocarbon biosynthetic activity (ie, an enzyme) (also referred to herein as a “hydrocarbon biosynthetic polypeptide” or “hydrocarbon biosynthetic enzyme”). The ec-hydrocarbon is produced by a reaction catalyzed by a hydrocarbon biosynthetic enzyme that is expressed or overexpressed in recombinant microbial cells. In some embodiments, a composition comprising a hydrocarbon comprising ec-hydrocarbons (also referred to herein as a “hydrocarbon composition”) is effective to express a polynucleotide in the presence of a carbon source. Produced by culturing recombinant cells under mild conditions. In some embodiments, the hydrocarbon composition comprises ec-hydrocarbon and oc-hydrocarbon. In some embodiments, the hydrocarbon composition is recovered from the cell culture.

いくつかの実施形態では、ec−炭化水素は、組換え微生物細胞において、アルデヒドデカルボニラーゼ(ADC)活性(例えば、EC4.1.99.5)などの炭化水素生合成活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、例えば、プロクロロコッカス・マリナス(Prochlorococcus marinus)MIT9313(GenBank NP_895059)またはノストック・パンクチフォルメ(Nostoc punctiforme)(GenBank受託番号YP_001865325)のアルデヒドデカルボニラーゼをコードするポリヌクレオチドを発現または過剰発現することによって生成される。この実施形態によって有用なアルデヒドデカルボニラーゼおよび関連するポリペプチドのさらなる例には、限定はしないが、参照により本明細書に組み込まれるPCT公開番号WO2008/119082号およびWO2009/140695号に記載されたポリペプチドが含まれる。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞はさらに脂肪アルデヒド生合成ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞はさらにアシル−ACPレダクターゼをコードするポリヌクレオチドを含む。   In some embodiments, the ec-hydrocarbon is a polypeptide having hydrocarbon biosynthetic activity, such as aldehyde decarbonylase (ADC) activity (eg, EC 4.11.99.5), in recombinant microbial cells. Encoding polynucleotides, eg, encoding aldehyde decarbonylase of Prochlorococcus marinus MIT9313 (GenBank NP — 895059) or Nostock punctiforme (GenBank accession number YP — 001865325) Or it is produced by overexpression. Additional examples of aldehyde decarbonylases and related polypeptides useful according to this embodiment include, but are not limited to, those described in PCT Publication Nos. WO 2008/119082 and WO 2009/140695, which are incorporated herein by reference. Polypeptides are included. In some embodiments, the recombinant microbial cell further comprises a polynucleotide encoding a fatty aldehyde biosynthetic polypeptide. In some embodiments, the recombinant microbial cell further comprises a polynucleotide encoding an acyl-ACP reductase.

いくつかの実施形態では、ec−末端オレフィンは、組換え微生物細胞において、例えば、参照により本明細書に組み込まれるPCT公開番号WO2009/085278号に記載されているようなデカルボキシラーゼ活性を有するポリペプチドなどの炭化水素生合成ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現または過剰発現することによって生成される。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞はさらにチオエステラーゼをコードするポリヌクレオチドを含む。   In some embodiments, the ec-terminal olefin is a polypeptide having decarboxylase activity in a recombinant microbial cell, eg, as described in PCT Publication No. WO 2009/085278, incorporated herein by reference. Produced by expressing or overexpressing a polynucleotide encoding a hydrocarbon biosynthetic polypeptide. In some embodiments, the recombinant microbial cell further comprises a polynucleotide encoding a thioesterase.

いくつかの実施形態では、ec−内部オレフィンは、組換え微生物細胞において、例えば、参照により本明細書に組み込まれるPCT公開番号WO2008/147781号に記載されているようなOleCDまたはOleBCD活性を有するポリペプチドなどの炭化水素生合成ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現または過剰発現することによって生成される。   In some embodiments, the ec-internal olefin is a poly having an OleCD or OleBCD activity in recombinant microbial cells, for example, as described in PCT Publication No. WO 2008/147781, incorporated herein by reference. Produced by expressing or overexpressing a polynucleotide encoding a hydrocarbon biosynthetic polypeptide, such as a peptide.

いくつかの実施形態では、ec−ケトンは、組換え微生物細胞において、例えば、参照により本明細書に組み込まれるPCT公開番号WO2008/147781号に記載されているようなOleA活性を有するポリペプチドなどの炭化水素生合成ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現または過剰発現することによって生成される。   In some embodiments, the ec-ketone, such as a polypeptide having OleA activity, as described in PCT Publication No. WO2008 / 147781, which is incorporated herein by reference, in recombinant microbial cells. Produced by expressing or overexpressing a polynucleotide encoding a hydrocarbon biosynthetic polypeptide.

oc−FA誘導体の飽和レベル
oc−アシル−ACP(次に、前述したような様々なoc−FA誘導体に変換することができる)の飽和度は、脂肪酸中間体の飽和度を調節することによって制御することができる。例えば、sfa、gnsおよびfabファミリーの遺伝子は、oc−アシル−ACPの飽和の量を制御するために発現、過剰発現または低下したレベルで発現させる(例えば、減衰させる)ことができる。
Saturation levels of oc-FA derivatives The saturation of oc-acyl-ACP (which can then be converted to various oc-FA derivatives as described above) is controlled by adjusting the saturation of the fatty acid intermediate. can do. For example, the sfa, gns and fab family genes can be expressed (eg, attenuated) at expressed, overexpressed or reduced levels to control the amount of oc-acyl-ACP saturation.

oc−FA経路ポリペプチドおよびポリヌクレオチド
本開示は、本発明の組換え微生物細胞、方法および組成物において有用なポリヌクレオチドを同定するが、このようなポリヌクレオチドに対する絶対的な配列同一性は必要ないことを認識されたい。例えば、特定のポリヌクレオチド配列中に変化を与え、コードされたポリペプチドの活性をスクリーニングすることができる。このような変化は通常、保存された突然変異およびサイレント突然変異(例えば、コドン最適化など)を含む。改変または突然変異した(すなわち突然変異体)ポリヌクレオチドおよびコードされた変異体ポリペプチドは、当技術分野で公知の方法を使用して、限定はしないが、増加した触媒活性、増加した安定性または減少した阻害(例えば、減少したフィードバック阻害)を含む親ポリペプチドと比較して改善された機能などの所望する機能についてスクリーニングすることができる。
oc-FA pathway polypeptides and polynucleotides The present disclosure identifies polynucleotides useful in the recombinant microbial cells, methods and compositions of the invention, but does not require absolute sequence identity to such polynucleotides I want you to recognize that. For example, changes can be made in a particular polynucleotide sequence and the activity of the encoded polypeptide can be screened. Such changes usually include conserved mutations and silent mutations (eg, codon optimization, etc.). Modified or mutated (ie mutant) polynucleotides and encoded variant polypeptides may be used to increase catalytic activity, increased stability, or without limitation using methods known in the art. One can screen for a desired function, such as an improved function compared to the parent polypeptide that includes decreased inhibition (eg, decreased feedback inhibition).

本開示は、本明細書で記載したoc−FA生合成経路の様々な工程(すなわち、反応)に関与する酵素活性を酵素分類(EC)番号にしたがって同定し、このようなEC番号に分類されるポリペプチドの例(すなわち、酵素)およびこのようなポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの例を提供する。受託番号および/または配列同定番号(配列番号)によって本明細書で同定したこのようなポリペプチドおよびポリヌクレオチドの例は、本明細書で記載した組換え微生物細胞を得るために親微生物細胞におけるoc−FA経路を操作するために有用である。しかし、本明細書で記載したポリペプチドおよびポリヌクレオチドは例であって、限定ではないことを理解されたい。本明細書で記載したポリペプチド例の相同体の配列は、例えば、いずれもワールドワイドウェブで利用可能な国立バイオテクノロジー情報センター(NCBI)によって提供されているEntrezデータベース、スイスバイオインフォマティクス研究所によって提供されているExPasyデータベース、Technical University of Braunschweigによって提供されているBRENDAデータベースならびに京都大学および東京大学のバイオインフォマティクスセンターによって提供されているKEGGデータベースなどのデータベースを使用して当業者は利用可能である。   The present disclosure identifies enzyme activities involved in various steps (ie reactions) of the oc-FA biosynthetic pathway described herein according to enzyme classification (EC) numbers, and is classified into such EC numbers. Examples of polypeptides (ie, enzymes) and polynucleotides encoding such polypeptides are provided. Examples of such polypeptides and polynucleotides identified herein by accession number and / or sequence identification number (SEQ ID NO) are oc in parental microbial cells to obtain the recombinant microbial cells described herein. -Useful for manipulating the FA pathway. However, it should be understood that the polypeptides and polynucleotides described herein are exemplary and not limiting. Sequences of homologues of the example polypeptides described herein are provided by, for example, the Entrez database, Swiss Bioinformatics Institute, provided by the National Center for Biotechnology Information (NCBI) available on the World Wide Web Those skilled in the art are able to use such databases as the ExParsy database, the BRENDA database provided by Technical University of Braunschweig, and the KEGG database provided by the Kyoto University and the University of Tokyo Bioinformatics Center.

様々な微生物細胞が本明細書で記載したoc−FA経路を含有するように改変し、奇数鎖脂肪酸誘導体の生成に適切な組換え微生物細胞を生じることができることをさらに理解されたい。様々な細胞は、本明細書で提供した組換え微生物細胞における使用に適切なポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの配列を含む遺伝子物質源を提供することができることも理解されたい。   It should further be appreciated that various microbial cells can be modified to contain the oc-FA pathway described herein to yield recombinant microbial cells suitable for the production of odd chain fatty acid derivatives. It should also be understood that the various cells can provide a source of genetic material comprising a sequence of polynucleotides that encode a polypeptide suitable for use in the recombinant microbial cells provided herein.

本開示は、本明細書で記載したoc−FA生合成経路において使用するために適切な活性を有するポリペプチド(すなわち、酵素)の数多くの例を提供する。このようなポリペプチドは、本明細書では集合的に「oc−FA経路ポリペプチド」(あるいは、「oc−FA経路酵素」)と称する。本発明の組換え微生物細胞において使用するために適切なoc−FA経路ポリペプチドの非限定的例は、本明細書の表および説明および実施例に記載する。   The present disclosure provides numerous examples of polypeptides (ie, enzymes) that have suitable activity for use in the oc-FA biosynthetic pathway described herein. Such polypeptides are collectively referred to herein as “oc-FA pathway polypeptides” (or “oc-FA pathway enzymes”). Non-limiting examples of oc-FA pathway polypeptides suitable for use in the recombinant microbial cells of the invention are described in the tables and descriptions and examples herein.

いくつかの実施形態では、本発明には、oc−FA経路ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列(本明細書ではまた、「oc−FA経路ポリヌクレオチド」配列と称する)を含む組換え微生物細胞が含まれる。   In some embodiments, the invention includes a recombinant microbial cell comprising a polynucleotide sequence encoding an oc-FA pathway polypeptide (also referred to herein as an “oc-FA pathway polynucleotide” sequence). included.

本発明の組換え微生物細胞におけるoc−FA経路の操作において使用するために適切なさらなるoc−FA経路ポリペプチドおよびそれらをコードするポリヌクレオチドは、いくつかの方法によって得ることができる。例えば、EC番号は、触媒する反応に応じて酵素を分類する。本明細書で記載した生合成経路における反応を触媒する酵素は、例えば、いずれもワールドワイドウェブで利用可能なKEGGデータベース(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomics;京都大学および東京大学)、UNIPROTKBデータベースまたはENZYMEデータベース(ExPASyプロテオミクスサーバー;スイスバイオインフォマティクス研究所)、PROTEINデータベースまたはGENEデータベース(Entrezデータベース;国立バイオテクノロジー情報センター(NCBI))あるいはBRENDAデータベース(The Comprehensive Enzyme Information System;Technical University of Braunschweig)などのデータベースにおける反応に対応するEC番号を検索することによって同定することができる。一実施形態では、EC番号(本明細書の説明または表の1つで挙げたEC番号など)によって分類される酵素活性を有するoc−FA経路ポリペプチドをコードするoc−FA経路ポリヌクレオチドまたはその活性を有するそれらの断片もしくは変異体は、組換え微生物細胞におけるoc−FA経路の対応する工程の操作において使用する。   Additional oc-FA pathway polypeptides and polynucleotides encoding them suitable for use in the manipulation of the oc-FA pathway in the recombinant microbial cells of the invention can be obtained by several methods. For example, EC numbers classify enzymes according to the reaction they catalyze. Enzymes that catalyze reactions in the biosynthetic pathway described in this specification include, for example, the KEGG database (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomics; Kyoto University and Tokyo University), UNIPROTKB database, or ENZYME database, all available on the World Wide Web. (ExPASy Proteomics Server; Swiss Bioinformatics Institute), PROTEIN database or GENE database (Entrez database; National Center for Biotechnology Information (NCBI)) or BRENDA database (The Comprehensive Enzyme Information System; TechnicalBicycle) It can be identified by searching the EC number corresponding to the reaction in a database, such as aunschweig). In one embodiment, an oc-FA pathway polynucleotide encoding an oc-FA pathway polypeptide having enzymatic activity classified by an EC number (such as an EC number listed in the description or one of the tables herein) or its Those fragments or variants having activity are used in the operation of the corresponding step of the oc-FA pathway in recombinant microbial cells.

いくつかの実施形態では、oc−FA経路ポリヌクレオチド配列は、操作する組換え細胞の親細胞にとって内在性のポリペプチドをコードする。いくつかのこのような内在性のポリペプチドは、組換え微生物細胞において過剰発現する。本明細書で使用する場合、「内在性ポリペプチド」とは、組換え微生物細胞を生成するために操作されている親(例えば、野生型)細胞のゲノムによってコードされるポリペプチドを指す。   In some embodiments, the oc-FA pathway polynucleotide sequence encodes a polypeptide that is endogenous to the parent cell of the engineered recombinant cell. Some such endogenous polypeptides are overexpressed in recombinant microbial cells. As used herein, “endogenous polypeptide” refers to a polypeptide encoded by the genome of a parent (eg, wild type) cell that has been engineered to produce recombinant microbial cells.

例えば、内在性oc−FA経路ポリペプチドなどのoc−FA経路ポリペプチドは、任意の適切な手段によって過剰発現させることができる。本明細書で使用する場合、「過剰発現」とは、同じ条件下で対応する親(例えば、野生型)細胞において通常発現されるよりも高い濃度で、細胞においてポリヌクレオチドまたはポリペプチドを発現すること、あるいは発現を引き起こすことを意味する。例えば、ポリペプチドは、同じ条件下で培養したとき、同種の非組み換え宿主細胞(例えば、親細胞)における濃度と比較して、組換え細胞においてより高い濃度で存在するとき、ペプチドは組換え細胞内で「過剰発現」している。   For example, an oc-FA pathway polypeptide, such as an endogenous oc-FA pathway polypeptide, can be overexpressed by any suitable means. As used herein, “overexpression” expresses a polynucleotide or polypeptide in a cell at a higher concentration than would normally be expressed in the corresponding parent (eg, wild type) cell under the same conditions. Or cause expression. For example, when a polypeptide is present at a higher concentration in a recombinant cell when cultured under the same conditions as compared to the concentration in a homologous non-recombinant host cell (eg, a parent cell), the peptide Is "overexpressed" within.

いくつかの実施形態では、oc−FA経路ポリヌクレオチド配列は外来性または異種ポリペプチドをコードする。言い換えると、ポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドは、親微生物細胞に対して外来性である。本明細書で使用する場合、「外来性」(または「異種」)ポリペプチドとは、組換え微生物細胞を生成するために操作されている親(例えば、野生型)微生物細胞のゲノムによってコードされていないポリペプチドを指す。このようなポリペプチドはまた、「非天然」ポリペプチドと呼ぶことができる。   In some embodiments, the oc-FA pathway polynucleotide sequence encodes a foreign or heterologous polypeptide. In other words, the polypeptide encoded by the polynucleotide is foreign to the parental microbial cell. As used herein, a “foreign” (or “heterologous”) polypeptide is encoded by the genome of a parent (eg, wild type) microbial cell that has been engineered to produce recombinant microbial cells. Refers to a non-polypeptide. Such polypeptides can also be referred to as “non-natural” polypeptides.

ある種の実施形態では、oc−FA経路ポリペプチドは本明細書で提供したポリペプチドの例の1つのアミノ酸配列以外のアミノ酸配列を含み、例えば、oc−FA経路ポリペプチドは、ポリペプチドの例の配列の相同体、断片または変異体である配列を含むことができる。   In certain embodiments, the oc-FA pathway polypeptide comprises an amino acid sequence other than one of the example polypeptide sequences provided herein, eg, the oc-FA pathway polypeptide is an example of a polypeptide. Sequences that are homologues, fragments or variants of the sequence can be included.

本明細書で使用する場合、「相同体(homolog)」、「相同体(homologue)」および「相同の(homologous)」という用語は、対応するポリヌクレオチドまたはポリペプチド配列と少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%、より好ましくは少なくとも70%(例えば、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%または少なくとも99%)相同である配列を含むポリヌクレオチドまたはポリペプチドを指す。当業者であれば、2種類以上の配列の相同性の測定方法は熟知しているであろう。簡単に説明すると、2種類の配列の「相同性」の計算は、以下の通り実施することができる。配列を最適な比較のためにアラインさせる(例えば、最適なアラインメントのためにギャップを第1および第2のアミノ酸またはポリヌクレオチド配列の1つまたは両方に導入することができ、比較のために非相同な配列は無視することができる)。好ましい実施形態では、比較のためにアラインさせる第1の配列の長さは、第2の配列の長さの少なくとも約30%、好ましくは約40%、より好ましくは少なくとも約50%、さらにより好ましくは少なくとも約60%、さらにより好ましくは少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、または約100%である。その後、第1および第2の配列の対応するアミノ酸の位置またはヌクレオチドの位置のアミノ酸残基またはヌクレオチドを比較する。第1の配列の位置が、第2の配列の対応する位置と同じアミノ酸残基またはヌクレオチドによって占められているときは、その分子はその位置において同一である(本明細書で使用する場合、アミノ酸または核酸の「同一性」は、アミノ酸または核酸の「相同性」と同等である)。2種類の配列の間のパーセント同一性は、2種類の配列の最適なアラインメントのために導入することが必要なギャップの数および各ギャップの長さを考慮して、配列によって共有される同一位置数の関数である。   As used herein, the terms “homologue”, “homologue” and “homologue” are at least 50% of the corresponding polynucleotide or polypeptide sequence, preferably At least 60%, more preferably at least 70% (eg, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 91%, at least 92%, at least 93%, at least 94%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98% or at least 99%) refers to a polynucleotide or polypeptide comprising a sequence that is homologous. Those skilled in the art will be familiar with methods for measuring the homology of two or more sequences. Briefly, the calculation of “homology” between two sequences can be performed as follows. Align sequences for optimal comparison (eg, gaps can be introduced into one or both of the first and second amino acid or polynucleotide sequences for optimal alignment, and heterologous for comparison Can be ignored). In a preferred embodiment, the length of the first sequence aligned for comparison is at least about 30%, preferably about 40%, more preferably at least about 50%, even more preferably the length of the second sequence. Is at least about 60%, even more preferably at least about 70%, at least about 80%, at least about 90%, or about 100%. The amino acid residues or nucleotides at corresponding amino acid positions or nucleotide positions in the first and second sequences are then compared. When a position in the first sequence is occupied by the same amino acid residue or nucleotide as the corresponding position in the second sequence, then the molecules are identical at that position (as used herein, the amino acid Or “identity” of nucleic acids is equivalent to “homology” of amino acids or nucleic acids). The percent identity between the two sequences is the same position shared by the sequences, taking into account the number of gaps and the length of each gap that need to be introduced for optimal alignment of the two sequences. It is a function of numbers.

2種類の配列の間の配列比較およびパーセント相同性(すなわち、パーセント同一性)の測定は、BLAST(Altschul et al., J. Mol. Biol., 215(3): 403−410 (1990))などの数学的アルゴリズムを使用して実現することができる。2種類のアミノ酸配列の間のパーセント相同性はまた、GCGソフトウェアパッケージ内のGAPプログラムに組み込まれているNeedlemanおよびWunschアルゴリズムを使用して、Blossum62マトリクスまたはPAM250マトリクスのどちらかを用いて、ギャップ重み16、14、12、10、8、6もしくは4および長さ重み1、2、3、4、5もしくは6を用いて測定することができる(Needleman and Wunsch, J. Mol. Biol., 48: 444−453 (1970))。2種類のヌクレオチド配列のパーセント相同性はまた、GCGソフトウェアパッケージ内のGAPプログラムを使用して、NWSgapdna.CMPマトリクスおよびギャップ重み40、50、60、70もしくは80および長さ重み1、2、3、4、5もしくは6を用いて測定することができる。当業者であれば最初に相同性計算を実施し、それによってアルゴリズムパラメータを適合させることができる。好ましいパラメータセット(および分子が特許請求の範囲の相同性制限内にあるかどうかを決定するためにどのパラメータを適用すべきか医師が不明である場合使用すべきであるパラメータ)は、Blossum62スコアリングマトリクスで、ギャップペナルティ12,ギャップ拡張ペナルティ4、フレームシフトギャップペナルティ5を用いる。配列アラインメントのさらなる方法は、バイオテクノロジー分野では公知である(例えば、Rosenberg, BMC Bioinformatics, 6: 278 (2005); Altschul et al., FEBS J., 272(20): 5101−5109 (2005)を参照)。   Sequence comparison between two sequences and determination of percent homology (ie, percent identity) was performed using BLAST (Altschul et al., J. Mol. Biol., 215 (3): 403-410 (1990)). Can be implemented using mathematical algorithms such as The percent homology between the two amino acid sequences is also calculated using either the Blossum 62 matrix or the PAM 250 matrix, using the Needleman and Wunsch algorithms embedded in the GAP program in the GCG software package. , 14, 12, 10, 8, 6 or 4 and length weights 1, 2, 3, 4, 5 or 6 (Needleman and Wunsch, J. Mol. Biol., 48: 444). -453 (1970)). The percent homology of the two nucleotide sequences can also be determined using the GAP program in the GCG software package using NWSgapdna. It can be measured using a CMP matrix and gap weights 40, 50, 60, 70 or 80 and length weights 1, 2, 3, 4, 5 or 6. One skilled in the art can first perform the homology calculation, thereby adapting the algorithm parameters. A preferred parameter set (and parameters that should be used if the physician is unsure which parameter to apply to determine whether the molecule is within the homology limits of the claims) is the Blossum 62 scoring matrix Thus, a gap penalty 12, a gap extension penalty 4, and a frame shift gap penalty 5 are used. Additional methods of sequence alignment are known in the biotechnology art (see, eg, Rosenberg, BMC Bioinformatics, 6: 278 (2005); Altschul et al., FEBS J., 272 (20): 5101-5109 (2005)). reference).

「同等の位置」(例えば、「同等のアミノ酸位置」または「同等の核酸位置」)とは、本明細書では、本明細書で記載したアラインメントアルゴリズムを使用して最適にアラインさせたとき、参照ポリペプチド(または参照ポリヌクレオチド)配列の対応する位置とアラインする試験ポリペプチド(または試験ポリヌクレオチド)配列の位置(例えば、アミノ酸位置または核酸位置)と定義される。試験ポリペプチドの同等のアミノ酸の位置は、参照ポリペプチドの対応する位置と同じ数字の位置番号である必要はなく、同様に、試験ポリヌクレオチドの同等の核酸の位置は、参照ポリヌクレオチドの対応する位置と同じ数字の位置番号である必要はない。   An “equivalent position” (eg, “equivalent amino acid position” or “equivalent nucleic acid position”) is referred to herein when optimally aligned using the alignment algorithm described herein. Defined as the position (eg, amino acid position or nucleic acid position) of the test polypeptide (or test polynucleotide) sequence that aligns with the corresponding position in the polypeptide (or reference polynucleotide) sequence. The equivalent amino acid position of the test polypeptide need not be the same numeric position number as the corresponding position of the reference polypeptide; similarly, the equivalent nucleic acid position of the test polynucleotide corresponds to the corresponding position of the reference polynucleotide. It need not be the same position number as the position.

いくつかの実施形態では、oc−FA経路ポリペプチドは、本明細書で記載したoc−FA経路ポリペプチドの例の変異体などの参照(例えば、親)ポリペプチドの変異体である。本明細書で使用する場合「変異体」(あるいは、「突然変異体」)ポリペプチドとは、親(例えば、野生型)ポリペプチドとは少なくとも1個のアミノ酸が異なるアミノ酸配列を有するポリペプチドを指す。変異体は、親ポリペプチド配列と比較して、1種または複数の保存的アミノ酸置換を含むことができ、かつ/または1種または複数の非保存的置換を含むことができる。いくつかの実施形態では、変異体ポリペプチドは、親ポリペプチド配列と比較して、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50またはそれ以上のアミノ酸置換、付加、挿入または欠失を有する。いくつかの実施形態では、変異体ポリペプチドの配列は、親ポリペプチドの配列と少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%または少なくとも99%同一である。   In some embodiments, the oc-FA pathway polypeptide is a variant of a reference (eg, parent) polypeptide, such as a variant of the example oc-FA pathway polypeptide described herein. As used herein, a “variant” (or “mutant”) polypeptide is a polypeptide having an amino acid sequence that differs from a parent (eg, wild-type) polypeptide by at least one amino acid. Point to. A variant can contain one or more conservative amino acid substitutions and / or can contain one or more non-conservative substitutions relative to the parent polypeptide sequence. In some embodiments, the variant polypeptide has 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, compared to the parent polypeptide sequence. Has 50 or more amino acid substitutions, additions, insertions or deletions. In some embodiments, the sequence of the variant polypeptide is at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 91%, at least 92%, at least 93%, at least 94%, at least with the sequence of the parent polypeptide. 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98% or at least 99% identical.

いくつかの実施形態では、oc−FA経路ポリペプチドは、本明細書で記載したoc−FA経路ポリペプチドの例の断片などの参照(例えば、親)ポリペプチドの断片である。「断片」という用語は、4個のアミノ酸残基から全体のアミノ酸配列マイナス1個のアミノ酸残基までの大きさの範囲の完全長ポリペプチドまたはタンパク質のより短い部分を指す。本発明のある種の実施形態では、断片は、ポリペプチドまたはタンパク質のドメイン(例えば、基質結合ドメインまたは触媒ドメイン)の全体のアミノ酸配列を指す。   In some embodiments, the oc-FA pathway polypeptide is a fragment of a reference (eg, parent) polypeptide, such as an example fragment of an oc-FA pathway polypeptide described herein. The term “fragment” refers to a shorter portion of a full-length polypeptide or protein ranging in size from four amino acid residues to the entire amino acid sequence minus one amino acid residue. In certain embodiments of the invention, a fragment refers to the entire amino acid sequence of a polypeptide or protein domain (eg, a substrate binding domain or catalytic domain).

いくつかの実施形態では、相同体、変異体または断片は、本明細書で定義したような1種または複数の配列モチーフを含む。一実施形態では、β−ケトアシル−ACP合成酵素ポリペプチドの相同体、変異体または断片は、配列番号14〜19から選択される1種または複数の配列モチーフを含む。配列が特定の配列モチーフを含有することの決定は、例えば、ExPASyプロテオミクスサーバーのワールドワイドウェブサイトで利用可能なScanPrositeツールを使用して容易に実現することができる。   In some embodiments, a homologue, variant or fragment comprises one or more sequence motifs as defined herein. In one embodiment, a homologue, variant or fragment of a β-ketoacyl-ACP synthase polypeptide comprises one or more sequence motifs selected from SEQ ID NOs: 14-19. The determination that a sequence contains a particular sequence motif can be easily accomplished using, for example, the ScanProsite tool available on the World Wide Web site of the ExPASy proteomics server.

oc−FAポリペプチドは、oc−FAポリペプチドの生物学的機能または特性に対して実質的な効果を有さない、親ポリペプチドに対して保存的または非必須のアミノ酸置換を有していてもよいことを理解されたい。特定の置換が許容されるかどうか(すなわち、酵素活性などの所望する生物学的機能に悪影響を与えないこと)は、例えば、Bowie
et al.(Science, 247: 1306−1310 (1990))において記載されたように決定することができる。
The oc-FA polypeptide has a conservative or non-essential amino acid substitution relative to the parent polypeptide that has no substantial effect on the biological function or properties of the oc-FA polypeptide. I hope you understand. Whether a particular substitution is tolerated (ie, does not adversely affect the desired biological function, such as enzyme activity) is, for example, Bowie
et al. (Science, 247: 1306-1310 (1990)).

「保存的アミノ酸置換」は、アミノ酸残基が類似の側鎖を有するアミノ酸残基で置換されるアミノ酸置換である。類似の側鎖を有するアミノ酸残基のファミリーは、当技術分野では定義されている。これらのファミリーには、塩基性側鎖(例えば、リシン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性側鎖(例えば、アスパラギン酸、グルタミン酸)、無電荷の極性側鎖(例えば、グリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン)、非極性側鎖(例えば、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、ベータ分枝側鎖(例えば、スレオニン、バリン、イソロイシン)および芳香族側鎖(例えば、チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)を有するアミノ酸が含まれる。   A “conservative amino acid substitution” is an amino acid substitution in which the amino acid residue is replaced with an amino acid residue having a similar side chain. A family of amino acid residues having similar side chains has been defined in the art. These families include basic side chains (eg lysine, arginine, histidine), acidic side chains (eg aspartic acid, glutamic acid), uncharged polar side chains (eg glycine, asparagine, glutamine, serine, threonine). , Tyrosine, cysteine), non-polar side chains (eg alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan), beta-branched side chains (eg threonine, valine, isoleucine) and aromatic side chains ( For example, amino acids having tyrosine, phenylalanine, tryptophan, histidine) are included.

変異体は天然に生じていてもよく、またはインビトロで作出してもよい。特に、変異体は部位特異的突然変異誘発、無作為な化学的突然変異誘発、エキソヌクレアーゼIII削除手順または標準的クローニング技術などの遺伝子操作技術を使用して作出することができる。あるいは、このような変異体、断片、類似体または誘導体は、化学合成または改変手順を使用して作出することができる。   Variants may occur naturally or may be generated in vitro. In particular, variants can be created using genetic engineering techniques such as site-directed mutagenesis, random chemical mutagenesis, exonuclease III deletion procedures or standard cloning techniques. Alternatively, such variants, fragments, analogs or derivatives can be created using chemical synthesis or modification procedures.

変異体の作製方法は当技術分野では周知である。これらには、工業的または研究室適用における価値を高める特性(限定はしないが、触媒活性(代謝回転数)の増加、安定性の改善およびフィードバック阻害の低下を含む)を有するポリペプチドをコードする核酸を生成するために、天然の単離物から得られた核酸配列を改変する手順が含まれる。このような手順では、天然の単離物から得られた配列に関して1種または複数のヌクレオチドが異なる多数の改変された核酸配列が生成され、特徴付けられる。通常、これらのヌクレオチドの違いによって、天然の単離物の核酸によってコードされるポリペプチドに関してアミノ酸の変化が引き起こされる。例えば、変異体は無作為または部位特異的突然変異誘発を使用することによって調製することができる。   Methods for producing mutants are well known in the art. These encode polypeptides with properties that enhance value in industrial or laboratory applications, including but not limited to increased catalytic activity (turnover number), improved stability and reduced feedback inhibition In order to produce a nucleic acid, a procedure is included that modifies the nucleic acid sequence obtained from the natural isolate. In such procedures, a number of modified nucleic acid sequences that differ by one or more nucleotides with respect to sequences obtained from natural isolates are generated and characterized. Typically, these nucleotide differences cause amino acid changes with respect to the polypeptide encoded by the nucleic acid of the natural isolate. For example, variants can be prepared by using random or site-directed mutagenesis.

変異体はまた、インビボ突然変異誘発によって作出することができる。いくつかの実施形態では、核酸配列における無作為な突然変異は、DNA修復経路の1種または複数において突然変異を有するE.コリ株などの細菌株における配列の伝播によって生成される。このような「突然変異誘発」株は、野生型株よりも高い無作為突然変異率を有する。これらの株の1種におけるDNA配列の伝播は、最終的にDNA内における無作為突然変異を生成するものである。インビボにおける突然変異誘発で使用するために適切な突然変異株は、例えば、国際特許出願公開番号WO1991/016427号に記載されている。   Variants can also be created by in vivo mutagenesis. In some embodiments, the random mutation in the nucleic acid sequence is an E. coli having a mutation in one or more of the DNA repair pathways. Generated by sequence propagation in bacterial strains such as E. coli strains. Such “mutagenesis” strains have a higher random mutation rate than wild type strains. Propagation of DNA sequences in one of these strains will ultimately generate random mutations in the DNA. Suitable mutant strains for use in in vivo mutagenesis are described, for example, in International Patent Application Publication No. WO1991 / 016427.

変異体はまた、カセット突然変異誘発を使用して生成することができる。カセット突然変異誘発では、2本鎖DNA分子の小領域を、天然の配列とは異なる合成オリゴヌクレオチド「カセット」と置換する。オリゴヌクレオチドは、完全に、および/または部分的に無作為化された天然配列を含有することが多い。   Variants can also be generated using cassette mutagenesis. In cassette mutagenesis, a small region of a double-stranded DNA molecule is replaced with a synthetic oligonucleotide “cassette” that differs from the native sequence. Oligonucleotides often contain native sequences that are fully and / or partially randomized.

再帰的アンサンブル突然変異誘発(Recursive ensemble mutagenesis)も変異体の生成に使用することができる。再帰的アンサンブル突然変異誘発は、メンバーのアミノ酸配列は異なるが表現型が関連した突然変異体の多様な集団を生成するために開発されたタンパク質操作(すなわち、タンパク質突然変異誘発)のためのアルゴリズムである。この方法は、一連のコンビナトリアルカセット突然変異誘発を制御するためにフィードバック機構を使用する。再帰的アンサンブル突然変異誘発は、例えば、Arkin et al., Proc. Natl. Acad. Sci., U.S.A., 89: 7811−7815 (1992)に記載されている。   Recursive ensemble mutagenesis can also be used to generate variants. Recursive ensemble mutagenesis is an algorithm for protein manipulation (ie, protein mutagenesis) that was developed to generate a diverse population of mutants with different member amino acid sequences but related phenotypes. is there. This method uses a feedback mechanism to control a series of combinatorial alkaset mutagenesis. Recursive ensemble mutagenesis is described, for example, in Arkin et al. , Proc. Natl. Acad. Sci. , U. S. A. 89: 7811-7815 (1992).

いくつかの実施形態では、変異体は指数的アンサンブル突然変異誘発(exponential ensemble mutagenesis)を使用して作出される。指数的アンサンブル突然変異誘発は、独特の機能的突然変異体の割合が高いコンビナトリアルライブラリーを生成するための方法であり、変化した各位置において、機能的タンパク質を導くアミノ酸を同定するのと並行して、残基の小群が無作為化される。指数的アンサンブル突然変異誘発は、例えば、Delegrave et al., Biotech. Res, 11: 1548−1552 (1993)に記載されている。   In some embodiments, the variants are created using exponential ensemble mutagenesis. Exponential ensemble mutagenesis is a method for generating combinatorial libraries with a high proportion of unique functional mutants, in parallel with identifying amino acids that lead to functional proteins at each altered position. And a small group of residues is randomized. Exponential ensemble mutagenesis is described, for example, by Delegave et al. , Biotech. Res, 11: 1548-1552 (1993).

親ポリペプチドの好ましい断片または変異体(例えば、親oc−FA経路ポリペプチドの断片または変異体)は、親ポリペプチドの生物学的機能または特性(例えば、酵素活性、熱安定性)のいくつかまたは全てを保持する。いくつかの実施形態では、断片または変異体は、親ポリペプチドの生物学的機能または特性の少なくとも75%(例えば、少なくとも80%、少なくとも90%または少なくとも95%)を保持する。他の実施形態では、断片または変異体は、親ポリペプチドの生物学的機能または特性の約100%を保持する。   Preferred fragments or variants of the parent polypeptide (eg, fragments or variants of the parent oc-FA pathway polypeptide) are some of the biological functions or properties (eg, enzyme activity, thermostability) of the parent polypeptide. Or keep everything. In some embodiments, fragments or variants retain at least 75% (eg, at least 80%, at least 90% or at least 95%) of the biological function or property of the parent polypeptide. In other embodiments, fragments or variants retain about 100% of the biological function or property of the parent polypeptide.

いくつかの実施形態では、親ポリペプチドの断片または変異体は、組換え微生物細胞を培養する条件下において、親ポリペプチドに対して増加した触媒活性を示す(例えば、より高い代謝回転数、変化したpH至適性、所望する基質に対して減少したKまたは所望する基質に対して増加したkcat/Kによって反映されるように)。例えば、親ポリペプチドが好熱性細胞にとって内在性(すなわち、好熱性細胞から得られる)場合、および組換え微生物細胞が一般的に好熱性細胞よりも低い温度で培養される場合、親ポリペプチドはより低い温度で著しく低下した活性を示す可能性があり、この場合、変異体ポリペプチドは、そのようなより低い温度で、親ポリペプチドに対して増加した触媒活性(例えば、より高い代謝回転数)を示すことが好ましい。 In some embodiments, a fragment or variant of the parent polypeptide exhibits increased catalytic activity relative to the parent polypeptide (e.g., higher turnover number, change) under conditions in which the recombinant microbial cells are cultured. PH reflectivity, as reflected by decreased K m for the desired substrate or increased k cat / K m for the desired substrate). For example, if the parent polypeptide is endogenous to the thermophilic cell (ie, obtained from the thermophilic cell) and if the recombinant microbial cell is typically cultured at a lower temperature than the thermophilic cell, the parent polypeptide is May exhibit significantly reduced activity at lower temperatures, in which case the variant polypeptide may have increased catalytic activity relative to the parent polypeptide (eg, higher turnover number) at such lower temperatures. ) Is preferable.

他の実施形態では、親ポリペプチドの断片または変異体は、組換え微生物細胞を培養する条件下において、親ポリペプチドの安定性に対して改善された安定性を示す。このような安定性は、組換え微生物細胞と親ポリペプチドが得られた細胞との間の温度、イオン強度、pHにおける変化または増殖もしくは培地条件の任意の他の差違に対する安定性を含み得る。例えば、親ポリペプチドが耐冷性細胞から得られる場合、および組換え微生物細胞が一般的に耐冷性細胞よりも高い温度で培養される場合、親ポリペプチドはより高い温度で比較的不安定である可能性があり、この場合、変異体ポリペプチドは、このような高い温度で、親ポリペプチドの安定性に対して改善された安定性を示すことが好ましい。   In other embodiments, the fragment or variant of the parent polypeptide exhibits improved stability relative to the stability of the parent polypeptide under conditions in which the recombinant microbial cells are cultured. Such stability may include stability against changes in temperature, ionic strength, pH or any other difference in growth or media conditions between the recombinant microbial cell and the cell from which the parent polypeptide was obtained. For example, a parent polypeptide is relatively unstable at higher temperatures when the parent polypeptide is obtained from cold-tolerant cells, and when recombinant microbial cells are generally cultured at higher temperatures than cold-tolerant cells. In this case, it is preferred that the mutant polypeptide exhibits improved stability relative to the stability of the parent polypeptide at such high temperatures.

他の実施形態では、親ポリペプチドの断片または変異体は、組換え微生物細胞を培養する条件下において、親ポリペプチドによって示されるこのような阻害に対して、細胞代謝物による、または培養培地成分による触媒活性の阻害の低下(例えば、フィードバック阻害の低下)を示す。   In other embodiments, a fragment or variant of the parent polypeptide is against cellular cell metabolite or culture medium components against such inhibition exhibited by the parent polypeptide under conditions in which the recombinant microbial cells are cultured. Shows a decrease in the inhibition of catalytic activity due to (eg, a decrease in feedback inhibition).

ある種の実施形態では、oc−FA経路ポリペプチドは、親ポリペプチドの相同体、断片または変異体であり、oc−FA経路ポリペプチドは、組換え微生物細胞におけるoc−FA経路反応の実施に有効である。このようなoc−FA経路ポリペプチドは、本発明の組換え微生物細胞において使用するために適切である。   In certain embodiments, the oc-FA pathway polypeptide is a homologue, fragment or variant of the parent polypeptide, and the oc-FA pathway polypeptide is used to perform the oc-FA pathway reaction in recombinant microbial cells. It is valid. Such oc-FA pathway polypeptides are suitable for use in the recombinant microbial cells of the invention.

oc−FA経路の反応の実施における試験ポリペプチド(例えば、本明細書で記載したoc−FA経路ポリペプチドまたはそれらの相同体、断片もしくは変異体)の有効性は、いくつかの方法によって測定することができる。例えば、生化学経路の特定の反応の触媒における試験ポリペプチドの有効性を測定するために、まず、試験する特定の経路反応以外は、問題の生化学経路の反応を触媒するために必要な全活性を含む親細胞を得るために細胞を操作する(必要であれば)(場合によっては、親細胞は、試験する特定の経路反応を触媒する内在性ポリペプチド(複数可)を発現することがあるが、このような場合、内在性活性は試験ポリペプチドの活性による生成物の増加を容易に検出するために十分低いことが好ましい)。適切なプロモーターに操作可能に連結した試験ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは(例えば、発現ベクターにおいて)、次に親細胞に導入され、試験細胞を生成する。試験細胞および親細胞は、親および試験細胞培養における経路ポリペプチドの発現ならびに試験細胞培養における試験ポリペプチドの発現に十分な同一の条件下で別々に培養する。培養中および/または培養後の様々な時点で、試験細胞培養物および親細胞培養物から試料を採取する。試料は、特定の経路中間体または生成物の存在を分析する。経路中間体または生成物の存在は、限定はしないが、ガスクロマトグラフィー(GC)、質量分析(MS)、薄層クロマトグラフィー(TLC)、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、液体クロマトグラフィー(LC)、水素炎イオン化検出器付きGC(GC−FID)、GC−MSおよびLC−MSを含む方法によって測定することができる。試験細胞培養物試料(複数可)においてoc−FA経路中間体または生成物が存在すること、および親培養試料(複数可)においてoc−FA経路中間体または生成物が存在しないこと(または量が低下していること)は、試験ポリペプチドがoc−FA経路反応の実施において有効であり、本発明の組換え微生物細胞において使用するために適切であることを示唆している。   The effectiveness of a test polypeptide (eg, an oc-FA pathway polypeptide described herein or a homologue, fragment or variant thereof) in performing an oc-FA pathway reaction is measured by several methods. be able to. For example, to determine the effectiveness of a test polypeptide in catalyzing a particular reaction in a biochemical pathway, first, except for the particular pathway reaction being tested, all necessary to catalyze the biochemical pathway reaction in question Manipulate cells (if necessary) to obtain parental cells that contain activity (in some cases, the parental cell may express endogenous polypeptide (s) that catalyze the particular pathway reaction being tested. In such cases, however, the intrinsic activity is preferably low enough to readily detect an increase in product due to the activity of the test polypeptide). A polynucleotide encoding a test polypeptide operably linked to a suitable promoter (eg, in an expression vector) is then introduced into the parent cell to generate a test cell. Test cells and parent cells are cultured separately under identical conditions sufficient for expression of pathway polypeptides in parent and test cell cultures and expression of test polypeptides in test cell cultures. Samples are taken from the test cell culture and the parent cell culture at various times during and / or after culture. Samples are analyzed for the presence of specific pathway intermediates or products. The presence of pathway intermediates or products is not limited, but includes gas chromatography (GC), mass spectrometry (MS), thin layer chromatography (TLC), high performance liquid chromatography (HPLC), liquid chromatography (LC). It can be measured by methods including GC with a flame ionization detector (GC-FID), GC-MS and LC-MS. The presence of the oc-FA pathway intermediate or product in the test cell culture sample (s) and the absence of the oc-FA pathway intermediate or product (or amount) in the parent culture sample (s). Lower) suggests that the test polypeptide is effective in performing the oc-FA pathway reaction and is suitable for use in the recombinant microbial cells of the invention.

組換え微生物細胞における奇数鎖脂肪酸誘導体の生成
一態様では、本発明は、奇数鎖脂肪酸誘導体組成物の作製方法であって、炭素源を含有する培養培地中において、組換えポリヌクレオチド配列を発現するために有効な条件下で本発明の組換え微生物細胞を培養することと、生成した奇数鎖脂肪酸誘導体組成物を適宜単離することとを含む方法を含む。
Production of Odd-Chain Fatty Acid Derivatives in Recombinant Microbial Cells In one aspect, the invention provides a method for making an odd-chain fatty acid derivative composition, wherein a recombinant polynucleotide sequence is expressed in a culture medium containing a carbon source. A method comprising culturing the recombinant microbial cell of the present invention under conditions effective for the purpose and appropriately isolating the produced odd-chain fatty acid derivative composition.

「奇数鎖脂肪酸誘導体組成物」(略して「oc−FA誘導体組成物」)は、例えば、奇数鎖脂肪酸、奇数鎖脂肪エステル(例えば、奇数鎖脂肪メチルエステル、奇数鎖脂肪エチルエステル、奇数鎖ワックスエステル)、奇数鎖脂肪アルデヒド、奇数鎖脂肪アルコール、偶数鎖炭化水素(偶数鎖アルカン、偶数鎖アルケン、偶数鎖末端オレフィン、偶数鎖内部オレフィンなど)または偶数鎖ケトンなどの本明細書で定義した奇数鎖脂肪酸誘導体を含む組成物である。同様に、「奇数鎖脂肪酸組成物」は、奇数鎖脂肪酸を含む組成物であり、「奇数鎖脂肪アルコール組成物」は、奇数鎖脂肪アルコールを含む組成物であり、「偶数鎖アルカン組成物」は、偶数鎖アルカンを含む組成物であるなどである。奇数鎖脂肪酸誘導体を含む組成物はまた、偶数鎖脂肪酸誘導体を含んでいてもよいことも理解されたい。   “Odd chain fatty acid derivative composition” (abbreviated as “oc-FA derivative composition”) includes, for example, odd chain fatty acids, odd chain fatty esters (eg, odd chain fatty methyl esters, odd chain fatty ethyl esters, odd chain waxes). Esters), odd chain fatty aldehydes, odd chain fatty alcohols, even chain hydrocarbons (even chain alkanes, even chain alkenes, even chain terminal olefins, even chain internal olefins, etc.) or odd numbers as defined herein A composition comprising a chain fatty acid derivative. Similarly, an “odd chain fatty acid composition” is a composition that includes an odd chain fatty acid, an “odd chain fatty alcohol composition” is a composition that includes an odd chain fatty alcohol, and an “even chain alkane composition”. Are compositions containing even chain alkanes and the like. It should also be understood that compositions comprising odd chain fatty acid derivatives may also comprise even chain fatty acid derivatives.

一態様では、本発明は、奇数鎖脂肪酸誘導体を含む組成物の作製方法であって、(a)増加した量のプロピオニル−CoAを生成するために有効な酵素活性を欠如しているか、または量が低下している親微生物細胞において生成するプロピオニル−CoAの量に対して、組換え微生物細胞において増加した量のプロピオニル−CoAを生成するために有効な前記酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドであり、少なくとも1種のポリペプチドが組換え微生物細胞にとって外来性であるか、または少なくとも1種のポリヌクレオチドの発現が親微生物細胞におけるポリヌクレオチドの発現と比較して組換え微生物細胞においてモジュレートされているポリヌクレオチド、(b)基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドおよび(c)脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをコードする1種または複数のポリヌクレオチドを含む組換え微生物細胞(例えば、組換え微生物細胞を含む培養物)を得ることであり、組換え微生物細胞が、炭素源の存在下で、(a)、(b)および(c)によるポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、奇数鎖脂肪酸誘導体および偶数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物を生成することと、炭素源を含有する培養培地中で(a)、(b)および(c)によるポリヌクレオチドを発現し、奇数鎖脂肪酸誘導体および偶数鎖脂肪酸誘導体も含む脂肪酸誘導体組成物を生成するために有効な条件下で組換微生物細胞を培養することと、培養培地から組成物を適宜回収することとを含む方法を含む。   In one aspect, the invention provides a method of making a composition comprising an odd-chain fatty acid derivative, wherein: (a) lacks or is effective enzymatic activity to produce an increased amount of propionyl-CoA. A polypeptide encoding a polypeptide having said enzymatic activity effective to produce increased amounts of propionyl-CoA in recombinant microbial cells relative to the amount of propionyl-CoA produced in the parental microbial cell having reduced A nucleotide and at least one polypeptide is foreign to the recombinant microbial cell, or the expression of at least one polynucleotide is modulated in the recombinant microbial cell relative to the expression of the polynucleotide in the parental microbial cell. (B) Utilizing propionyl-CoA as a substrate A recombinant microbial cell (eg, a recombinant microorganism) comprising a polynucleotide encoding a polypeptide having ketoacyl-ACP synthase activity and (c) one or more polynucleotides encoding a polypeptide having fatty acid derivative enzyme activity In which the recombinant microbial cells are cultured under conditions effective to express the polynucleotides according to (a), (b) and (c) in the presence of a carbon source. Producing a fatty acid derivative composition containing an odd-chain fatty acid derivative and an even-chain fatty acid derivative, and expressing the polynucleotide according to (a), (b) and (c) in a culture medium containing a carbon source. Recombinant microbial cells under conditions effective to produce a fatty acid derivative composition that also includes an odd chain fatty acid derivative and an even chain fatty acid derivative And a method comprising appropriately recovering the composition from the culture medium.

いくつかの実施形態では、組成物における脂肪酸誘導体の少なくとも5重量%、少なくとも10重量%、少なくとも20重量%、少なくとも30重量%、少なくとも40重量%、少なくとも50重量%、少なくとも60重量%、少なくとも70重量%、少なくとも80重量%または少なくとも90重量%が奇数鎖脂肪酸誘導体である。いくつかの実施形態では、脂肪酸誘導体組成物は、少なくとも10mg/L、少なくとも15mg/L、少なくとも20mg/L、少なくとも25mg/L、少なくとも50mg/L、少なくとも75mg/L、少なくとも100mg/L、少なくとも125mg/L、少なくとも150mg/L、少なくとも175mg/L、少なくとも200mg/L、少なくとも225mg/L、少なくとも250mg/L、少なくとも275mg/L、少なくとも300mg/L、少なくとも325mg/L、少なくとも350mg/L、少なくとも375mg/L、少なくとも400mg/L、少なくとも425mg/L、少なくとも450mg/L、少なくとも475mg/L、少なくとも500mg/L、少なくとも525mg/L、少なくとも550mg/L、少なくとも575mg/L、少なくとも600mg/L、少なくとも625mg/L、少なくとも650mg/L、少なくとも675mg/L、少なくとも700mg/L、少なくとも725mg/L、少なくとも750mg/L、少なくとも775mg/L、少なくとも800mg/L、少なくとも825mg/L、少なくとも850mg/L、少なくとも875mg/L、少なくとも900mg/L、少なくとも925mg/L、少なくとも950mg/L、少なくとも975mg/L、少なくとも1000mg/L、少なくとも1050mg/L、少なくとも1075mg/L、少なくとも1100mg/L、少なくとも1125mg/L、少なくとも1150mg/L、少なくとも1175mg/L、少なくとも1200mg/L、少なくとも1225mg/L、少なくとも1250mg/L、少なくとも1275mg/L、少なくとも1300mg/L、少なくとも1325mg/L、少なくとも1350mg/L、少なくとも1375mg/L、少なくとも1400mg/L、少なくとも1425mg/L、少なくとも1450mg/L、少なくとも1475mg/L、少なくとも1500mg/L、少なくとも1525mg/L、少なくとも1550mg/L、少なくとも1575mg/L、少なくとも1600mg/L、少なくとも1625mg/L、少なくとも1650mg/L、少なくとも1675mg/L、少なくとも1700mg/L、少なくとも1725mg/L、少なくとも1750mg/L、少なくとも1775mg/L、少なくとも1800mg/L、少なくとも1825mg/L、少なくとも1850mg/L、少なくとも1875mg/L、少なくとも1900mg/L、少なくとも1925mg/L、少なくとも1950mg/L、少なくとも1975mg/L、少なくとも2000mg/L、少なくとも3000mg/L、少なくとも4000mg/L、少なくとも5000mg/L、少なくとも6000mg/L、少なくとも7000mg/L、少なくとも8000mg/L、少なくとも9000mg/L、少なくとも10000mg/L、少なくとも20000mg/Lの量で(例えば、力価)、または上述の値の任意の2つによって結びつけられた範囲で奇数鎖脂肪酸誘導体を含む。   In some embodiments, at least 5%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70% by weight of the fatty acid derivative in the composition. % By weight, at least 80% by weight or at least 90% by weight are odd chain fatty acid derivatives. In some embodiments, the fatty acid derivative composition is at least 10 mg / L, at least 15 mg / L, at least 20 mg / L, at least 25 mg / L, at least 50 mg / L, at least 75 mg / L, at least 100 mg / L, at least 125 mg. / L, at least 150 mg / L, at least 175 mg / L, at least 200 mg / L, at least 225 mg / L, at least 250 mg / L, at least 275 mg / L, at least 300 mg / L, at least 325 mg / L, at least 350 mg / L, at least 375 mg / L, at least 400 mg / L, at least 425 mg / L, at least 450 mg / L, at least 475 mg / L, at least 500 mg / L, at least 525 mg / L, at least 550 mg / L, at least 575 mg / L, at least 600 mg / L, at least 625 mg / L, at least 650 mg / L, at least 675 mg / L, at least 700 mg / L, at least 725 mg / L, at least 750 mg / L, at least 775 mg / L, at least 800 mg / L, at least 825 mg / L, at least 850 mg / L, at least 875 mg / L, at least 900 mg / L, at least 925 mg / L, at least 950 mg / L, at least 975 mg / L, at least 1000 mg / L, at least 1050 mg / L, at least 1075 mg / L, at least 1100 mg / L, at least 1125 mg / L, at least 1150 mg / L, at least 1175 mg / L, at least 200 mg / L, at least 1225 mg / L, at least 1250 mg / L, at least 1275 mg / L, at least 1300 mg / L, at least 1325 mg / L, at least 1350 mg / L, at least 1375 mg / L, at least 1400 mg / L, at least 1425 mg / L, at least 1450 mg / L, at least 1475 mg / L, at least 1500 mg / L, at least 1525 mg / L, at least 1550 mg / L, at least 1575 mg / L, at least 1600 mg / L, at least 1625 mg / L, at least 1650 mg / L, at least 1675 mg / L, at least 1700 mg / L, at least 1725 mg / L, at least 1750 mg / L, at least 1775 mg / L, less 1800 mg / L, at least 1825 mg / L, at least 1850 mg / L, at least 1875 mg / L, at least 1900 mg / L, at least 1925 mg / L, at least 1950 mg / L, at least 1975 mg / L, at least 2000 mg / L, at least 3000 mg / L, In an amount of at least 4000 mg / L, at least 5000 mg / L, at least 6000 mg / L, at least 7000 mg / L, at least 8000 mg / L, at least 9000 mg / L, at least 10000 mg / L, at least 20000 mg / L (eg, titer), or Odd-chain fatty acid derivatives are included in the range bounded by any two of the above values.

様々な実施形態では、脂肪酸誘導体酵素活性には、チオエステラーゼ活性、エステル合成酵素活性、脂肪アルデヒド生合成活性、脂肪アルコール生合成活性、ケトン生合成活性および/または炭化水素生合成活性が含まれる。いくつかの実施形態では、組換え微生物細胞は、2種以上のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドであって、各ポリペプチドが脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリヌクレオチドを含む。   In various embodiments, the fatty acid derivative enzyme activity includes thioesterase activity, ester synthase activity, fatty aldehyde biosynthesis activity, fatty alcohol biosynthesis activity, ketone biosynthesis activity and / or hydrocarbon biosynthesis activity. In some embodiments, the recombinant microbial cell comprises a polynucleotide that encodes two or more polypeptides, each polypeptide having a fatty acid derivative enzyme activity.

様々な実施形態において、組換え微生物細胞は、奇数鎖脂肪酸、奇数鎖脂肪エステル、奇数鎖ワックスエステル、奇数鎖脂肪アルデヒド、奇数鎖脂肪アルコール、偶数鎖アルカン、偶数鎖アルケン、偶数鎖内部オレフィン、偶数鎖末端オレフィンまたは偶数鎖ケトンを含む組成物を生成する。   In various embodiments, the recombinant microbial cell comprises an odd chain fatty acid, an odd chain fatty ester, an odd chain wax ester, an odd chain fatty aldehyde, an odd chain fatty alcohol, an even chain alkane, an even chain alkene, an even chain internal olefin, an even number. A composition comprising a chain end olefin or an even chain ketone is produced.

様々な実施形態では、組換え微生物細胞は、(i)アスパルトキナーゼ活性、ホモセリン脱水素酵素活性、ホモセリンキナーゼ活性、スレオニン合成酵素活性およびスレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、または(ii)(R)−シトラマル酸合成酵素活性、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性およびベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、または(iii)メチルマロニル−CoAムターゼ活性、メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性および/またはメチルマロニル−CoAカルボキシルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドあるいは(i)および(ii)、または(i)および(iii)または(ii)および(iii)または(i)、(ii)および(iii)から選択される、組換え微生物細胞における増加した量のプロピオニル−CoAの生成に有効な酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含み、少なくとも1種のポリペプチドが、組換え微生物細胞にとって外来性であるか、または少なくとも1種のポリヌクレオチドの発現が親微生物細胞におけるポリヌクレオチドの発現と比較して組換え微生物細胞においてモジュレートされている。   In various embodiments, the recombinant microbial cell comprises (i) a polynucleotide encoding a polypeptide having aspartokinase activity, homoserine dehydrogenase activity, homoserine kinase activity, threonine synthase activity and threonine deaminase activity, or ( ii) a polynucleotide encoding a polypeptide having (R) -citramalate synthase activity, isopropylmalate isomerase activity and beta-isopropylmalate dehydrogenase activity, or (iii) methylmalonyl-CoA mutase activity, methylmalonyl A polypeptide having CoA decarboxylase activity and / or methylmalonyl-CoA carboxyltransferase activity or (i) and (ii) or (i) and (iii) or (ii) (Iii) or a polynucleotide encoding a polypeptide selected from (i), (ii) and (iii) which has an enzymatic activity effective in producing increased amounts of propionyl-CoA in recombinant microbial cells. And wherein at least one polypeptide is foreign to the recombinant microbial cell or the expression of at least one polynucleotide is modulated in the recombinant microbial cell relative to the expression of the polynucleotide in the parental microbial cell. Has been.

本発明の方法によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物は、組換え微生物細胞培養物から回収または単離することができる。本明細書で使用する場合、脂肪酸誘導体などの生成物に関する「単離した」という用語は、細胞成分、細胞培養培地または化学的もしくは合成前駆体から分離した生成物を指す。本明細書で記載した方法によって生成した脂肪酸誘導体は、発酵ブロスならびに細胞質において比較的不混和性であり得る。したがって、脂肪酸誘導体は、細胞内または細胞外のどちらかの有機相において収集することができる。有機相において生成物を収集すると、細胞機能に対する脂肪酸誘導体の影響を少なくすることができ、組換え微生物細胞がより多くの生成物を生成するのを可能にすることができる。   Fatty acid derivative compositions comprising odd chain fatty acid derivatives produced by the methods of the present invention can be recovered or isolated from recombinant microbial cell cultures. As used herein, the term “isolated” with respect to products such as fatty acid derivatives refers to products separated from cell components, cell culture media or chemical or synthetic precursors. The fatty acid derivatives produced by the methods described herein can be relatively immiscible in the fermentation broth as well as in the cytoplasm. Thus, fatty acid derivatives can be collected in either the intracellular or extracellular organic phase. Collecting the product in the organic phase can reduce the effect of fatty acid derivatives on cell function and allow the recombinant microbial cells to produce more product.

いくつかの実施形態では、本発明の方法によって生成される脂肪酸誘導体組成物(奇数鎖脂肪酸誘導体を含む)を精製する。本明細書で使用する場合、「精製する」、「精製した」または「精製」という用語は、例えば、単離または分離によって、その環境から分子を除去または単離することを意味する。「実質的に精製された」分子は、それらの関連する他の成分を少なくとも約60%(例えば、少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約97%、少なくとも約99%)含まない。本明細書で使用する場合、これらの用語はまた、試料から混入物を除去することを指す。例えば、混入物の除去は、試料中における他の成分に対する脂肪酸誘導体(例えば、脂肪酸または脂肪アルコールまたは脂肪エステルまたは炭化水素)の割合の増加をもたらすことができる。例えば、脂肪エステルまたは脂肪アルコールを組換え微生物細胞において生成するとき、脂肪エステルまたは脂肪アルコールは、組換え微生物細胞タンパク質の除去によって精製することができる。精製後、試料中の脂肪エステルまたは脂肪アルコールの他の成分に対する割合は増加する。   In some embodiments, the fatty acid derivative composition (including odd chain fatty acid derivatives) produced by the methods of the invention is purified. As used herein, the term “purify”, “purified” or “purification” means removing or isolating a molecule from its environment, eg, by isolation or separation. “Substantially purified” molecules are at least about 60% (eg, at least about 70%, at least about 75%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%) of their associated other components. , At least about 97%, at least about 99%). As used herein, these terms also refer to removing contaminants from a sample. For example, removal of contaminants can result in an increase in the proportion of fatty acid derivatives (eg, fatty acids or fatty alcohols or fatty esters or hydrocarbons) relative to other components in the sample. For example, when a fatty ester or fatty alcohol is produced in a recombinant microbial cell, the fatty ester or fatty alcohol can be purified by removal of the recombinant microbial cell protein. After purification, the proportion of fatty ester or fatty alcohol in the sample to other components increases.

本明細書で使用する場合、「精製する」、「精製した」および「精製」という用語は、完全に純粋であることを必要としない相対的な用語である。したがって、例えば、脂肪誘導体組成物が組換え微生物細胞内で生成されるとき、精製された脂肪酸誘導体組成物は、他の細胞成分(例えば、核酸、ポリペプチド、脂質、炭水化物または他の炭化水素)から実質的に分離された脂肪酸誘導体組成物である。   As used herein, the terms “purify”, “purified” and “purification” are relative terms that do not need to be completely pure. Thus, for example, when a fatty derivative composition is produced in a recombinant microbial cell, the purified fatty acid derivative composition may be other cellular components (eg, nucleic acids, polypeptides, lipids, carbohydrates or other hydrocarbons). Is a fatty acid derivative composition substantially separated from

脂肪酸誘導体組成物(奇数鎖脂肪酸誘導体を含む)は、細胞外環境において存在することができるか、または組換え微生物細胞の細胞外環境から単離することができる。ある種の実施形態では、脂肪酸誘導体は、組換え微生物細胞から分泌される。他の実施形態では、脂肪酸誘導体は細胞外環境に輸送される。さらに他の実施形態では、脂肪酸誘導体は細胞外環境に受動的に輸送される。脂肪酸誘導体は、当技術分野で公知の方法を使用して組換え微生物細胞から単離することができる。   The fatty acid derivative composition (including odd chain fatty acid derivatives) can be present in the extracellular environment or can be isolated from the extracellular environment of recombinant microbial cells. In certain embodiments, the fatty acid derivative is secreted from the recombinant microbial cell. In other embodiments, the fatty acid derivative is transported to the extracellular environment. In yet other embodiments, the fatty acid derivative is passively transported to the extracellular environment. Fatty acid derivatives can be isolated from recombinant microbial cells using methods known in the art.

脂肪酸誘導体(本発明の方法によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体を含む)は、2重炭素同位体フィンガープリント法または14C年代測定法に基づいて石油化学炭素由来の有機化合物と区別することができる。さらに、バイオ源の炭素(例えば、グルコース対グリセロール)の特定の供給源は、2重炭素同位体フィンガープリント法によって決定することができる(例えば、米国特許第7,169,588号参照)。 Fatty acid derivatives (including odd chain fatty acid derivatives produced by the method of the present invention) can be distinguished from petrochemical carbon-derived organic compounds based on double carbon isotope fingerprinting or 14 C dating . Furthermore, the specific source of biosourced carbon (eg, glucose versus glycerol) can be determined by a double carbon isotope fingerprinting method (see, eg, US Pat. No. 7,169,588).

石油をベースにした有機化合物から組換え微生物細胞によって生成される脂肪酸誘導体を区別する能力は、商業目的でこれらの材料を追跡するために有益である。例えば、生物をベースにしたおよび石油をベースにした炭素同位体プロファイルの両方を含む有機化合物または化学物質は、石油をベースにした材料のみから作製された有機化合物および化学物質と区別することができる。したがって、本発明の方法によって調製された材料は、特有の炭素同位体プロファイルに基づいて商業的に追跡することができる。   The ability to distinguish fatty acid derivatives produced by recombinant microbial cells from petroleum-based organic compounds is beneficial for tracking these materials for commercial purposes. For example, organic compounds or chemicals that contain both bio-based and petroleum-based carbon isotope profiles can be distinguished from organic compounds and chemicals made only from petroleum-based materials . Thus, materials prepared by the methods of the present invention can be tracked commercially based on unique carbon isotope profiles.

組換え微生物細胞によって生成される脂肪酸誘導体は、それぞれの燃料中の安定炭素同位体比(13C/12C)を比較することによって、石油をベースにした有機化合物から区別することができる。本発明の方法によって生成されるそれらの所与の脂肪酸誘導体における13C/12C比は、二酸化炭素が固定された時の大気二酸化炭素中の13C/12C比の結果である。これはまた、正確な代謝経路を反映する。地域的な変動も生じる。石油、C植物(広葉樹)、C植物(イネ科植物)、海成炭酸塩は全て、13C/12Cおよび対応するδ13C値に著しい差異を示す。さらに、CおよびC植物の脂質物質は、代謝経路の結果として、同じ植物の炭水化物成分から得られた物質とは異なって分析される。 Fatty acid derivatives produced by recombinant microbial cells can be distinguished from petroleum-based organic compounds by comparing the stable carbon isotope ratio ( 13 C / 12 C) in each fuel. The 13 C / 12 C ratio in those given fatty acid derivatives produced by the method of the present invention is the result of the 13 C / 12 C ratio in atmospheric carbon dioxide when the carbon dioxide is fixed. This also reflects the exact metabolic pathway. Regional variations also occur. Petroleum, C 3 plants (hardwoods), C 4 plants (grass), all marine carbonates show significant differences in 13 C / 12 C and the corresponding [delta] 13 C values. In addition, C 3 and C 4 plant lipid substances are analyzed differently from substances obtained from carbohydrate components of the same plant as a result of metabolic pathways.

13Cを測定する目盛りは元々、Pee Deeベレムナイト(PDB)石灰石をゼロと設定して定義され、値はこの物質からの千分偏差で与えられる。「δ13C」値は、千分偏差(パーミル)で表され、略して00であり、以下のように算出する:
δ13C(00)=[(13C/12C)試料−(13C/12C)標準]/(13C/12C)標準×1000
The scale for measuring 13 C was originally defined with Pee Dee Belemnite (PDB) limestone set to zero, and the value is given in thousandths of deviation from this material. "[Delta] 13 C" values are expressed in parts per thousand deviations (per mil), abbreviated 0/00, calculated as follows:
δ 13 C (0/00) = [(13 C / 12 C) sample - (13 C / 12 C) Standard] / (13 C / 12 C ) standard × 1000

いくつかの実施形態では、本発明の方法によって生成される脂肪酸誘導体のδ13Cは、約−30以上、約−28以上、約−27以上、約−20以上、約−18以上、約−15以上、約−13以上または約−10以上である。あるいは、またはさらに、脂肪酸誘導体のδ13Cは、約−4以下、約−5以下、約−8以下、約−10以下、約−13以下、約−15以下、約−18以下または約−20以下である。したがって、脂肪酸誘導体は、上記の終端の任意の2つによって結びつけられたδ13Cを有することができる。例えば、脂肪酸誘導体のδ13Cは、約−30から約−15、約−27から約−19、約−25から約−21、約−15から約−5、約−13から約−7または約−13から約−10であってよい。いくつかの実施形態では、脂肪酸誘導体のδ13Cは、約−10、−11、−12または−12.3であってもよい。他の実施形態では、脂肪酸誘導体のδ13Cは、約−15.4以上である。さらに他の実施形態では、脂肪酸誘導体のδ13Cは、約−15.4から約−10.9、またはδ13Cは約−13.92から約−13.84である。 In some embodiments, the δ 13 C of the fatty acid derivative produced by the methods of the present invention has about −30 or more, about −28 or more, about −27 or more, about −20 or more, about −18 or more, about − 15 or more, about −13 or more, or about −10 or more. Alternatively, or in addition, the δ 13 C of the fatty acid derivative is about −4 or less, about −5 or less, about −8 or less, about −10 or less, about −13 or less, about −15 or less, about −18 or less, or about − 20 or less. Thus, the fatty acid derivative can have δ 13 C linked by any two of the above termini. For example, the δ 13 C of the fatty acid derivative is about −30 to about −15, about −27 to about −19, about −25 to about −21, about −15 to about −5, about −13 to about −7, or It can be from about −13 to about −10. In some embodiments, the δ 13 C of the fatty acid derivative may be about −10, −11, −12, or −12.3. In other embodiments, the δ 13 C of the fatty acid derivative is about −15.4 or greater. In yet other embodiments, the δ 13 C of the fatty acid derivative is from about −15.4 to about −10.9, or δ 13 C is from about −13.92 to about −13.84.

組換え微生物細胞によって生成される脂肪酸誘導体はまた、それぞれの化合物中の14Cの量を比較することによって、石油をベースにした有機化合物から区別することができる。14Cの核半減期は5730年なので、「古い」炭素を含有する石油をベースにした燃料は、「新しい」炭素を含有する脂肪酸またはそれらの誘導体と区別することができる(例えば、Currie,”Source Apportionment of Atmospheric Particles”, Characterization of
Environmental Particles, J. Buffle and H. P. van Leeuwen, Eds., Vol. I of the IUPAC Environmental Analytical Chemistry Series, Lewis Publishers, Inc., pp.3−74(1992)参照)。
Fatty acid derivatives produced by recombinant microbial cells can also be distinguished from petroleum-based organic compounds by comparing the amount of 14 C in each compound. Since the nuclear half-life of 14 C is 5730 years, petroleum-based fuels containing “old” carbon can be distinguished from fatty acids or derivatives thereof containing “new” carbon (eg, Currie, “ Source Affirmation of Atmospheric Particulates ", Characterization of
Environmental Particles, J. Org. Buffle and H.C. P. van Leeuwen, Eds. , Vol. I of the IUPAC Environmental Analytical Chemistry Series, Lewis Publishers, Inc. , Pp. 3-74 (1992)).

本明細書で使用する場合、「現代炭素の画分」または「f」は、それぞれシュウ酸標準物質HOxIおよびHOxIIとして知られている国立標準技術研究所(NIST)の標準物質(SRM)4990Bおよび4990Cによって定義された意味と同じ意味を有する。基本定義は、HOxIの14C/12C同位体比の0.95倍に関する(AD1950を参考にする)。これは、減衰補正された産業革命以前の森林とほぼ同等する。現代の生きている生物圏(植物物質)では、fは約1.1である。 As used herein, “modern carbon fraction” or “f M ” refers to National Institute of Standards and Technology (NIST) Standards (SRM) 4990B, known as oxalic acid standards HOxI and HOxII, respectively. And have the same meaning as defined by 4990C. The basic definition relates to 0.95 times the 14 C / 12 C isotope ratio of HOxI (see AD1950). This is almost equivalent to the pre-industrial forest with attenuation correction. In the biosphere living of the modern (plant material), f M is about 1.1.

いくつかの実施形態では、本発明の方法によって生成される脂肪酸誘導体のf 14Cは、少なくとも約1、例えば、少なくとも約1.003、少なくとも約1.01、少なくとも約1.04、少なくとも約1.111、少なくとも約1.18、または少なくとも約1.124である。あるいは、またはさらに、脂肪酸誘導体のf 14Cは、約1.130以下、約1.124以下、約1.18以下、約1.111以下、約1.04以下である。したがって、脂肪酸誘導体は、上記終端の任意の2つによって結びつけられたf 14Cを有することができる。例えば、脂肪酸誘導体は、約1.003から約1.124のf 14C、約1.04から約1.18のf 14C、または約1.111から約1.124のf 14Cを有することができる。 In some embodiments, the fatty acid derivative produced by the method of the present invention has an f M 14 C of at least about 1, such as at least about 1.003, at least about 1.01, at least about 1.04, at least about 1.04. 1.111, at least about 1.18, or at least about 1.124. Alternatively, or in addition, the fatty acid derivative has an f M 14 C of about 1.130 or less, about 1.124 or less, about 1.18 or less, about 1.111 or less, about 1.04 or less. Thus, the fatty acid derivative can have f M 14 C joined by any two of the termini. For example, a fatty acid derivative is from about 1.003 to about 1.124 of f M 14 C, about 1.04 from about 1.18 f M 14 C f M 14 or about 1.111 to about 1.124, C can be included.

刊行物、特許出願および特許を含む本明細書で引用した参考文献は全て、それぞれの参考文献が個々に、および具体的に参照により組み込まれることが示され、本明細書にその全体が記載されているのと同程度に参照により本明細書に組み込まれる。   All references cited in this specification, including publications, patent applications, and patents, are incorporated herein by reference, with each reference indicated to be incorporated individually and specifically by reference. Incorporated herein by reference to the same extent as

本発明を説明する文脈における(特に以下の特許請求の範囲の文脈における)「a」および「an」および「the」という用語および類似の指示対象の使用は、本明細書で特に指示しない限り、または文脈と明らかに矛盾していない限り、単数および複数の両方を対象とするものとする。「含む(comprising)」、「有する」、「含む(including)」および「含有する」という用語は、特に記載しない限り、オープンエンドな用語として解釈されるものである(すなわち、「限定はしないが、含む」を意味する)。本明細書の値の範囲の記述は、本明細書で特に指示しない限り、単に範囲内に含まれるそれぞれ別個の値を個々に言及する簡略化方法として使用されるものであり、それぞれ別個の値は本明細書で個々に記述したかのように本明細書に組み込まれる。本明細書で記載した方法は全て、本明細書で特に指示しない限り、または文脈と明らかに矛盾していない限り、任意の適切な順番で実施することができる。本明細書中で使用したあらゆる例または例示的な言い回し(「例えば(e.g.)」、「など(such as)」、「例えば(for example)」)の使用は、単に本発明をより明確にするためのものであり、特に請求されない限り、本発明の範囲に制限を設けるものではない。本明細書中のいかなる言い回しも、本発明の実施に不可欠である、特許請求されていない要素を示すものと解釈すべきではない。   The use of the terms “a” and “an” and “the” and similar designations in the context of describing the present invention (especially in the context of the following claims) and unless otherwise indicated herein. Or unless otherwise clearly contradicted by context, it shall cover both singular and plural. The terms “comprising”, “having”, “including” and “including” are to be interpreted as open-ended terms unless specifically stated otherwise (ie, , Including "). Unless otherwise indicated herein, the description of a range of values herein is merely used as a simplified way of referring to each individual value contained within the range, and each individual value Are incorporated herein as if individually described herein. All methods described herein can be performed in any suitable order unless otherwise indicated herein or otherwise clearly contradicted by context. The use of any examples or exemplary phrases used herein (eg, “eg”, “such as”, “for example”) merely make the present invention more useful. It is for clarity and is not intended to limit the scope of the invention unless specifically claimed. No language in the specification should be construed as indicating any non-claimed element as essential to the practice of the invention.

本発明を実施する本発明者らに公知の最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態が本明細書で記載されている。それらの好ましい実施形態の変更は、前述の説明を読めば当業者には明らかになろう。本発明者は、当業者がこのような変更を適宜使用することを期待しており、本発明者らは特に本明細書で記載した以外の方法で本発明が実施されることを意図している。したがって、本発明は、適用可能な法によって許可されるように、添付の特許請求の範囲に列挙された対象の全ての改変および同等物を含む。さらに、本明細書で特に指示しない限り、または文脈と明らかに矛盾していない限り、それらの可能な変更全てにおける前述の要素の任意の組合せは本発明に包含される。   Preferred embodiments of this invention are described herein, including the best mode known to the inventors for carrying out the invention. Modifications to those preferred embodiments will become apparent to those of ordinary skill in the art upon reading the foregoing description. The inventor expects those skilled in the art to use such modifications as appropriate, and the inventor specifically intends the invention to be implemented in ways other than those described herein. Yes. Accordingly, this invention includes all modifications and equivalents of the subject matter recited in the claims appended hereto as permitted by applicable law. Moreover, any combination of the above-described elements in all possible variations thereof is encompassed by the invention unless otherwise indicated herein or otherwise clearly contradicted by context.

培地組成
Che−9培地:さらにNHCl(さらに1g/L)、ビス−Tris緩衝液(0.2M)、Triton X−100(0.1%v/v)および微量鉱物(FeCl.6HO 27mg/L、ZnCl.4HO 2mg/L、CaCl.6HO 2mg/L、NaMoO.2HO 2mg/L、CuSO.5HO 1.9mg/L、HBO 0.5mg/L、濃縮HCl 100 mL/L)を補給したM9。
2NBT:グルコース20g/L(2%w/v)を補給したChe−9。
4NBT:グルコース40g/L(4%w/v)を補給したChe−9。
Medium composition Che-9 medium: further NH 4 Cl (further 1 g / L), bis-Tris buffer (0.2 M), Triton X-100 (0.1% v / v) and trace minerals (FeCl 3 .6H) 2 O 27mg / L, ZnCl.4H 2 O 2mg / L, CaCl 2 .6H 2 O 2mg / L, Na 2 MoO 4 .2H 2 O 2mg / L, CuSO 4 .5H 2 O 1.9mg / L, H M9 supplemented with 3 BO 3 0.5 mg / L, concentrated HCl 100 mL / L).
2NBT: Che-9 supplemented with glucose 20 g / L (2% w / v).
4NBT: Che-9 supplemented with glucose 40 g / L (4% w / v).

細菌株およびプラスミド
E.コリMG1655 ΔfadE(「D1」株)
この実施例は、脂肪酸分解酵素の発現が減衰している組換え微生物細胞の構築について記載する。脂肪酸分解に関与するアシルコエンザイムA脱水素酵素(GenBank受託番号AAC73325)をコードするE.コリのfadE遺伝子(yafHとしても知られている)は、Datsenko, K.A. et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 6640−6645 (2000))によって記載されたRed系を使用し、以下の改変を行ってE.コリ株MG1655から削除した。
Bacterial strains and plasmids Kori MG1655 ΔfadE (“D1” strain)
This example describes the construction of recombinant microbial cells with attenuated fatty acid degrading enzyme expression. An E. coli encoding acyl coenzyme A dehydrogenase (GenBank accession number AAC73325) involved in fatty acid degradation. The E. coli fadE gene (also known as yafH) is described in Datsenko, K. et al. A. et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 6640-6645 (2000)), using the Red system described above and making the following modifications. It was deleted from the E. coli strain MG1655.

以下の2個のプライマーは、fadEの欠失を作出するために使用した。
Del−fadE−F 5’ AAAAACAGCA ACAATGTGAG CTTTGTTGTAATTAT ATTGTAA ACATATT GATTCCGGGGATCCGTCGACC(配列番号82);および
Del−fadE−R 5’ AAACGGAGCCT TTCGGCTCCGTTATT CATTTACGCGGCTTCAAC TTTCCTG TAGGCTGGAGCTGCTTC(配列番号83)
The following two primers were used to create a deletion of fadE.
Del-fadE-F 5 'AAAAACAGGCA ACAATGTGAG CTTTGTTGTAATTAT ATTGTAA ACATTT GATTCCGGGGATCCGTCGACC (SEQ ID NO: 82); and Del-fade-R 5'

Del−fadE−FおよびDel−fadE−Rプライマーは、PCRによってプラスミドpKD13からカナマイシン耐性(Km)カセットを増幅するために使用した(Datsenko et al.、上記)。次に、このPCR生成物を使用して、Redリコンビナーゼ(Datsenko et al.、上記)を発現し、既にアラビノースで3〜4時間誘導したプラスミドpKD46を含有するエレクトロコンピテントE.コリMG1655細胞を形質転換した。SOC培地で37℃で3時間増殖させた後、細胞をカナマイシン50μg/mLを含有するLuria寒天プレートに播種した。耐性コロニーを同定し、37℃で一晩インキュベーションした後単離した。E.コリfadE遺伝子に隣接するように設計されたプライマーfadE−L2およびfadE−R1を使用してPCR増幅することによって、fadE遺伝子の破壊がコロニーのいくつかで確認された。fadE−L2 5’−CGGGCAGGTGCTATGACCAGGAC(配列番号84);および
fadE−R1 5’−CGCGGCGTTGACCGGCAGCCTGG(配列番号85)
Del-fadE-F and Del-fadE-R primers were used to amplify a kanamycin resistance (Km R ) cassette from plasmid pKD13 by PCR (Datsenko et al., Supra). This PCR product is then used to express Red recombinase (Datsenko et al., Supra) and electrocompetent E. coli containing plasmid pKD46 that has been induced with arabinose for 3-4 hours. E. coli MG1655 cells were transformed. After growth for 3 hours at 37 ° C. in SOC medium, the cells were seeded on Luria agar plates containing 50 μg / mL kanamycin. Resistant colonies were identified and isolated after overnight incubation at 37 ° C. E. By PCR amplification using primers fadE-L2 and fadE-R1 designed to be adjacent to the coli fadE gene, disruption of the fadE gene was confirmed in some of the colonies. fadE-L2 5′-CGGGCAGGTGCTCATGACCAGGAC (SEQ ID NO: 84); and fadE-R1 5′-CGCGCGGTGACCGGCAGCCCTG (SEQ ID NO: 85)

fadE欠失を確認した後、単一のコロニーを使用して、pCP20プラスミドを用いてKmマーカーを除去した(Datsenko et al.、上記)。fadE遺伝子を削除し、Kmマーカーを除去して、得られたMG1655 E.コリ株は、E.コリMG1655 ΔfadEまたは「D1」株と称した。 After confirming the fadE deletion, using a single colony, pCP20 plasmids were removed Km R marker used (Datsenko et al., supra). The MG1655 E. fedE gene was deleted and the Km R marker was removed. The strain E. coli is E. coli. It was designated as E. coli MG1655 ΔfadE or “D1” strain.

E.コリMG1655 ΔfadE_ΔtonA(「DV2」株)
この実施例は、脂肪酸分解酵素の発現および外膜タンパク質受容体の発現が減衰している組換え微生物細胞の構築について記載する。バクテリオファージ受容体としても作用するフェリクローム外膜輸送体(GenBank受託番号NP_414692)をコードするE.コリMG1655のtonA(fhuAとしても知られている)遺伝子を、Datsenko et al.、上記にしたがってRed系を使用して、以下の改変を行ってD1株(前述)から削除した。
E. Kori MG1655 ΔfadE_ΔtonA (“DV2” strain)
This example describes the construction of recombinant microbial cells with attenuated fatty acid degrading enzyme expression and outer membrane protein receptor expression. An E. coli encoding ferrichrome outer membrane transporter (GenBank accession number NP — 414692) that also acts as a bacteriophage receptor. The tonA (also known as fhuA) gene of E. coli MG1655 was obtained from Datsenko et al. Using the Red system according to the above, the following modifications were made and deleted from the D1 strain (described above).

tonA欠失を作出するために使用したプライマーは、以下の通りであった。Del−tonA−F 5’−ATCATTCTCGTTTACGTTATCATTCACTTTACATCAGAGATATAC
CAATGATTCCGGGGATCCGTCGACC(配列番号86);およびDel−tonA−R 5’−GCACGGAAATCCGTGCCCCAAAAGAGAAATTAGAAACGGAAG
GTTGCGG TTGTAGGCTGGAGCTGCTTC(配列番号87)
The primers used to create the tonA deletion were as follows: Del-tonA-F 5'-ATCATTCTCGTTTACGTTACATTCACTTTATACATCAGAGATATACAC
CAATGATCTCGGGGATCCGTCGACC (SEQ ID NO: 86); and Del-tonA-R 5'-GCACCGGAAATCCGTGCCCCAAAAGAGAAAATTAGAAACGGAAG
GTTGCGGG TTGTAGGCTGGAGCTGCTTC (SEQ ID NO: 87)

Del−tonA−FおよびDel−tonA−Rプライマーは、PCRによってプラスミドpKD13からカナマイシン耐性(Km)カセットを増幅するために使用した。この方法で得られたPCR生成物は、既にアラビノースで3〜4時間誘導したpKD46を含有するエレクトロコンピテントE.コリMG1655 D1細胞(Datsenko
et al.、上記)を形質転換するために使用した。SOC培地で37℃で3時間増殖させた後、細胞をカナマイシン50μg/mLを含有するLuria寒天プレートに播種した。耐性コロニーを同定し、37℃で一晩インキュベートした後単離した。E.コリtonA遺伝子に隣接するプライマー:tonA−verFおよびtonA−verRを使用してPCR増幅することによって、tonA遺伝子の破壊がコロニーのいくつかで確認された。
tonA−verF 5’−CAACAGCAACCTGCTCAGCAA(配列番号88);および
tonA−verR 5’−AAGCTGGAGCAGCAAAGCGTT(配列番号89)
Del-ton A-F and Del-ton A-R primers were used to amplify a kanamycin resistance (Km R ) cassette from plasmid pKD13 by PCR. The PCR product obtained in this way was electrocompetent E. coli containing pKD46 that had already been induced with arabinose for 3-4 hours. E. coli MG1655 D1 cells (Datsenko
et al. , Above) was used to transform. After growth for 3 hours at 37 ° C. in SOC medium, the cells were seeded on Luria agar plates containing 50 μg / mL kanamycin. Resistant colonies were identified and isolated after overnight incubation at 37 ° C. E. The disruption of the tonA gene was confirmed in some of the colonies by PCR amplification using primers adjacent to the coli tonA gene: tonA-verF and tonA-verR.
tonA-verF 5′-CAACAGCAACCCTGCTCCAGCAA (SEQ ID NO: 88); and tonA-verR 5′-AAGCTGGAGCAGCAAAGCGTT (SEQ ID NO: 89)

tonA欠失を確認した後、単一のコロニーを使用して、pCP20プラスミドを用いてKmマーカーを除去した(Datsenko et al.、上記)。fadEおよびtonA遺伝子を削除して得られたMG1655 E.コリ株をE.コリ MG1655 ΔfadE ΔtonAまたは「DV2」株と称した。 After confirming the tonA deletion, using a single colony, pCP20 plasmids were removed Km R marker used (Datsenko et al., supra). MG1655 obtained by deleting the fadE and tonA genes. E. coli strain It was referred to as the E. coli MG1655 ΔfadE ΔtonA or “DV2” strain.

E.コリ MG1655 ΔfadE_ΔtonA lacI:tesA(「DV2 ‘tesA」株)
この実施例では、脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む組換え微生物細胞の構築について記載する。E.コリ アシル−CoAチオエステラーゼI(EC3.1.1.5、3.1.2.−;例えば、GenBank受託番号AAC73596;配列番号64)をコードするtesAポリヌクレオチド配列は、リーダー配列を除去するために改変し、したがって、得られた‘tesA遺伝子生成物の25個のアミノ酸が切断され、元の26位のアミノ酸、アラニンがメチオニンで置換され、このメチオニンが‘TesAポリペプチド配列の最初のアミノ酸になった(配列番号65; Cho et al., J. Biol. Chem., 270:4216−4219 (1995))。
E. Coli MG1655 ΔfadE_ΔtonA lacI: tesA ("DV2 'tesA" strain)
This example describes the construction of a recombinant microbial cell comprising a polynucleotide encoding a polypeptide having fatty acid derivative enzyme activity. E. The tesA polynucleotide sequence encoding coliacyl-CoA thioesterase I (EC 3.1.1.5, 3.1.2.-; eg, GenBank accession number AAC73596; SEQ ID NO: 64) is used to remove the leader sequence. Thus, the 25 amino acids of the resulting 'tesA gene product were cleaved and the original amino acid at position 26, alanine, was replaced with methionine, which was replaced with the first amino acid of the' TesA polypeptide sequence. (SEQ ID NO: 65; Cho et al., J. Biol. Chem., 270: 4216-4219 (1995)).

Trcプロモーターおよびカナマイシン耐性遺伝子に操作可能に連結した‘tesAコーディング配列を含有する組み込みカセットは、プライマー
lacIフォワード: GGCTGGCTGGCATAAATATCTC(配列番号90)およびlacZリバース: GCGTTAAAGTTGTTCTGCTTCATCAGCAGGATATCCTGCACCATCGTCTGGATTTTGAACTTTTGCTTTGCCACGGAAC(配列番号91)
を使用してプラスミドpACYC−PTrc−tesAからPCR増幅し(実施例1、以下)、DV2株にエレクトロポレーションし、pKD46プラスミドから発現したRedリコンビナーゼを使用して染色体に組み込んだ(Datsenko et al.、上記)。形質転換体は、カナマイシンを補給したLBプレートで選択した。正確な組み込みは診断用PCRを使用して評価した。
Integration cassette containing operably linked 'tesA coding sequence P Trc promoter and kanamycin resistance gene, primers lacI Forward: GGCTGGCTGGCATAAATATCTC (SEQ ID NO: 90) and lacZ Reverse: GCGTTAAAGTTGTTCTGCTTCATCAGCAGGATATCCTGCACCATCGTCTGGATTTTGAACTTTTGCTTTGCCACGGAAC (SEQ ID NO: 91)
PCR amplified from the plasmid pACYC-P Trc -tesA using (Example 1, below), and electroporated into DV2 strain was incorporated into the chromosome by using the Red recombinase expressed from plasmid pKD46 (Datsenko et al .,the above). Transformants were selected on LB plates supplemented with kanamycin. Correct integration was assessed using diagnostic PCR.

pDG2発現ベクター
pDG2発現ベクターは、以下に記載したコンストラクトの多くの基礎となるプラスミドであった。pCDFDuet−1ベクター(Novagen/EMD Biosciences)は、CloDF13レプリコン、lacI遺伝子およびストレプトマイシン/スペクチノマイシン耐性遺伝子(aadA)を有する。pDG2プラスミドを構築するために、下流fabH遺伝子用の内部プロモーターを含有するplsX遺伝子のC末端部分(Podkovyrov and Larson, Nucl. Acids Res.
(1996) 24 (9): 1747−1752 (1996))をプライマー5’−TGAATTCCATGGCGCAACTCACTCTTCTTTTAGTCG−3’(配列番号92)および
5’−CAGTACCTCGAGTCTTCGTATACATATGCGCT CAGTCAC−3’(配列番号93)
を使用してE.コリMG1655ゲノムDNAから増幅した。これらのプライマーは、末端近くにNcoIおよびXhoI制限部位ならびに内部NdeI部位を導入した。
pDG2 Expression Vector The pDG2 expression vector was the plasmid that served as the basis for many of the constructs described below. The pCDFDuet-1 vector (Novagen / EMD Biosciences) has a CloDF13 replicon, a lacI gene and a streptomycin / spectinomycin resistance gene (aadA). To construct the pDG2 plasmid, the C-terminal part of the plsX gene containing an internal promoter for the downstream fabH gene (Podkovylov and Larson, Nucl. Acids Res.
(1996) 24 (9): 1747-1752 (1996)) with primers 5'-TGAATTCCATGGCGCAACTCACTCTTCTTTTTAGTCCG-3 '(SEQ ID NO: 92) and 5'-CAGTACCTCGAGTCTCTCTATACATGCGCCT CAGTACAC-3' (SEQ ID NO: 93)
Using E. Amplified from E. coli MG1655 genomic DNA. These primers introduced NcoI and XhoI restriction sites and an internal NdeI site near the ends.

plsX挿入物(EcfabHプロモーターを含有する)およびpCDFDuet−1ベクターの両方は、制限酵素NcoIおよびXhoIで消化した。切断ベクターは、Antarcticホスファターゼで処理した。挿入物は、ベクターにライゲートし、形質転換コンピテントE.コリ細胞に形質転換した。クローンはDNA配列決定によってスクリーニングした。pDG2プラスミド配列は、本明細書では配列番号73とした。   Both the plsX insert (containing the EcfabH promoter) and the pCDFDuet-1 vector were digested with the restriction enzymes NcoI and XhoI. The digested vector was treated with Antarctic Phosphatase. The insert was ligated into the vector and transformed into competent E. coli. E. coli cells were transformed. Clones were screened by DNA sequencing. The pDG2 plasmid sequence is referred to herein as SEQ ID NO: 73.

FabH発現プラスミド
B.ズブチリスFabH1を発現するpDG6プラスミドは、pDG2プラスミドを使用して構築した。fabH1コーディング配列は、プライマー
5’−CCTTGGGGCATATGAAAGCTG−3’(配列番号94)および
5’−TTTAGTCATCTCGAGTGCACCTCACCTTT−3’(配列番号95)
を使用してバチルス・ズブチリス株168から増幅した。これらのプライマーは、増幅生成物の末端にNdeIおよびXhoI制限部位を導入した。
FabH expression plasmid The pDG6 plasmid expressing subtilis FabH1 was constructed using the pDG2 plasmid. The fabH1 coding sequence comprises primers 5′-CCTTGGGGCATATGAAAGCTG-3 ′ (SEQ ID NO: 94) and 5′-TTTAGTCATCTCGAGTGCACCTCACCTT-3 ′ (SEQ ID NO: 95).
Was amplified from Bacillus subtilis strain 168. These primers introduced NdeI and XhoI restriction sites at the ends of the amplification products.

fabH1挿入物およびpDG2ベクターの両方は、制限酵素NdeIおよびXhoIで消化した。切断ベクターは、Antarcticホスファターゼで処理した。挿入物は、ベクターにライゲートし、形質転換コンピテントE.コリ細胞に形質転換した。クローンはDNA配列決定によってスクリーニングした。pDG6プラスミド配列は、本明細書では配列番号74とし、EcfabHプロモーターの制御下でB.ズブチリスFabH1ポリペプチド(配列番号2)を発現する。   Both the fabH1 insert and the pDG2 vector were digested with the restriction enzymes NdeI and XhoI. The digested vector was treated with Antarctic Phosphatase. The insert was ligated into the vector and transformed into competent E. coli. E. coli cells were transformed. Clones were screened by DNA sequencing. The pDG6 plasmid sequence is referred to herein as SEQ ID NO: 74, and is B. pylori under the control of the EcfabH promoter. A subtilis FabH1 polypeptide (SEQ ID NO: 2) is expressed.

pDG2をベースにした他のプラスミドは、pDG6プラスミドに使用した方法と類似の戦略を使用して調製した。プラスミドpDG7は、B.ズブチリスFabH2ポリペプチド(配列番号3)を発現するバチルス・ズブチリスfabH2コーディング配列を含む。プラスミドpDG8は、S.コエリカラーFabHポリペプチド(配列番号4)を発現するストレプトマイセス・コエリカラーfabHコーディング配列を含む。   Other plasmids based on pDG2 were prepared using a strategy similar to that used for the pDG6 plasmid. Plasmid pDG7 is A Bacillus subtilis fabH2 coding sequence that expresses a subtilis FabH2 polypeptide (SEQ ID NO: 3) is included. Plasmid pDG8 is S. pylori. It contains the Streptomyces coelicolor fabH coding sequence that expresses the Coericolor FabH polypeptide (SEQ ID NO: 4).

pACYC−PTrc−tesAおよびpACYC−PTrc2−tesAプラスミド
プラスミドpACYC−PTrcは、lacI、PTrcプロモーターおよびpTrcHis2A(Invitrogen、Carlsbad、CAA)のターミネーター領域をプライマー
pTrc_F TTTCGCGAGGCCGGCCCCGCCAACACCCGCTGACG(配列番号96)および
pTrc_R AAGGACGTCTTAATTAATCAGGAGAGCGTTCACCGACAA(配列番号97)
を使用してPCR増幅することによって構築した。
pACYC-P Trc -tesA and pACYC-P Trc2 -tesA plasmid plasmid pACYC-P Trc is, lacI q, P Trc promoter and pTrcHis2A (Invitrogen, Carlsbad, CAA) primer terminator region pTrc_F TTTCGCGAGGCCGGCCCCGCCAACACCCGCTGACG (SEQ ID NO: 96) and pTrc_R AAGGACGTCTTTAATTAATCAGGAGAGCGTTTCACCGACAA (SEQ ID NO: 97)
Was constructed by PCR amplification using

次に、PCR生成物をAatIIおよびNruIで消化し、AatIIおよびScaIで消化したプラスミドpACYC177(Rose, R.E., Nucleic Acids Res., 16:356 (1988))に挿入した。pACYC−PTrcベクターのヌクレオチド配列は、本明細書では配列番号75とした。 The PCR product was then digested with AatII and NruI and inserted into plasmid pACYC177 (Rose, RE, Nucleic Acids Res., 16: 356 (1988)) digested with AatII and ScaI. The nucleotide sequence of the pACYC-P Trc vector is SEQ ID NO: 75 herein.

pACYC−PTrc2プラスミドを生成するために、単一の点突然変異をpACYC−PTrcプラスミドのPTrcプロモーターに導入し、変異体プロモーターPTrc2およびpACYC−PTrc2プラスミドを生成した。野生型PTrcプロモーター配列は、本明細書では配列番号76とし、PTrc2変異体プロモーターは本明細書では配列番号77とした。 To generate the pACYC-P Trc2 plasmid, introducing the single point mutation in the P Trc promoter pACYC-P Trc plasmid was generated mutant promoter PT rc2 and pACYC-P Trc2 plasmid. The wild type PTrc promoter sequence is referred to herein as SEQ ID NO: 76, and the PTrc2 mutant promoter is referred to herein as SEQ ID NO: 77.

E.コリ アシル−CoAチオエステラーゼI(TesA、EC3.1.1.5、3.1.2.−;例えば、GenBank受託番号AAC73596。配列番号64)をコードするヌクレオチド配列は、リーダー配列を除去するために改変し、したがって、得られた‘tesA遺伝子生成物の25個のアミノ酸が切断され、元の26位のアミノ酸、アラニンがメチオニンで置換され、このメチオニンが’TesAポリペプチドの最初のアミノ酸になった(配列番号65; Cho et al., J. Biol. Chem., 270:4216−4219 (1995))。‘TesAポリペプチドをコードするDNAをpACYC−PTrcベクターおよびpACYC−PTrc2ベクターのNcoIおよびEcoRI部位に挿入し、それぞれpACYC−PTrc−‘tesAおよびpACYC−PTrc2−‘tesAプラスミドを生成した。‘tesA配列のプラスミドへの正確な挿入は、制限消化によって確認した。 E. The nucleotide sequence encoding coliacyl-CoA thioesterase I (TesA, EC 3.1.1.5, 3.1.2.-; eg, GenBank accession number AAC73596. SEQ ID NO: 64) is used to remove the leader sequence. Thus, the 25 amino acids of the resulting 'tesA gene product are cleaved and the original amino acid at position 26, alanine, is replaced with methionine, which becomes the first amino acid of the' TesA polypeptide. (SEQ ID NO: 65; Cho et al., J. Biol. Chem., 270: 4216-4219 (1995)). DNA encoding the 'TesA polypeptide was inserted into the NcoI and EcoRI sites of pACYC-P Trc vector and pACYC-P Trc2 vector, respectively to generate the pACYC-P Trc -'tesA and pACYC-P Trc2 -'tesA plasmid. The correct insertion of the 'tesA sequence into the plasmid was confirmed by restriction digestion.

pOP80プラスミド
pOP80プラスミドは、制限酵素AflIIおよびSfoIでクローニングベクターpCL1920(GenBank AB236930; Lerner C.G. and Inouye M., Nucleic Acids Res. 18:4631
(1990))を消化することによって構築した。3種類のDNA断片がこの消化によって生成した。3737bp断片をゲル精製キット(Qiagen,Inc.、Valencia、CA)を使用してゲル精製した。並行して、市販のプラスミドpTrcHis2(Invitrogen、Carlsbad、CA)のPTrcプロモーターおよびlacI領域を含有するDNA配列断片は、プライマーLF302(5’−atatgacgtcGGCATCCGCTTACAGACA−3’, 配列番号98)およびLF303(5’−aattcttaagTCAGGAGAGCGTTCACCGACAA−3’, 配列番号99)を使用してPCRによって増幅し、それぞれZraIおよびAflII酵素の認識部位を導入した。増幅後、PCR生成物は、PCR精製キット(Qiagen,Inc.Valencia、CA)を使用して精製し、供給業者(New England BioLabs Inc.、Ipswich、MA)の推奨にしたがってZraIおよびAflIIで消化した。消化後、PCR生成物をゲル精製し、pCL1920から得られた3737bp DNA配列断片とライゲートし、PTrcプロモーターを含有する発現ベクターpOP80を生成した。
pOP80 plasmid The pOP80 plasmid was cloned into the cloning vectors pCL1920 (GenBank AB236930; Lerner CG and Inouye M., Nucleic Acids Res. 18: 4631 with the restriction enzymes AflII and SfoI.
(1990)). Three types of DNA fragments were generated by this digestion. The 3737 bp fragment was gel purified using a gel purification kit (Qiagen, Inc., Valencia, CA). In parallel, DNA sequence fragment containing the P Trc promoter and lacI region of commercially available plasmid pTrcHis2 (Invitrogen, Carlsbad, CA) with primers LF302 (5'-atatgacgtcGGCATCCGCTTACAGACA-3 ' , SEQ ID NO: 98) and LF303 (5' -AattcttaagTCAGGAGAGCCGTTCACCGACAA-3 ', SEQ ID NO: 99) was used for PCR amplification and introduction of ZraI and AflII enzyme recognition sites, respectively. After amplification, the PCR product was purified using a PCR purification kit (Qiagen, Inc. Valencia, CA) and digested with ZraI and AflII according to the recommendations of the supplier (New England BioLabs Inc., Ipswich, Mass.). . After digestion, the PCR product was gel purified, ligated with 3737Bp DNA sequence fragment derived from pCL1920, to generate the expression vector pOP80 containing P Trc promoter.

L.モノサイトゲネスfabH1およびfabH2プラスミド(pTB.079およびpTB.081)
リステリア・モノサイトゲネスLi23(ATCC19114D−5)のゲノムDNAは、以下のプライマーを使用してfabH遺伝子を増幅するための鋳型として使用した。TREE044 (fabH_フォワード) GAGGAATAAACCATGAACGCAGGAATTTTAGGAGTAG (配列番号100);プライマー61 (fabH_リバース) CCCAAGCTTCGAATTCTTACTTACCCCAACGAATGATTAGG (配列番号101)
L. Monocytogenes fabH1 and fabH2 plasmids (pTB.079 and pTB.081)
The genomic DNA of Listeria monocytogenes Li23 (ATCC 19114D-5) was used as a template for amplifying the fabH gene using the following primers. TREE044 (fabH_forward) GAGGAATAAAACCCATGAACGCAGGAATTTTAGGATAGTAG (SEQ ID NO: 100); Primer 61 (fabH_reverse) CCCAAGCTTCGAATTCTTACTTACCCCAACGAATGATAGTAG (SEQ ID NO: 101)

次に、PCR生成物をpDS80(ファージラムダPプロモーターを有するpCL1920をベースにしたベクター、配列番号78)のNcoI/EcoRI部位にクローニングし、形質転換コンピテントE.コリ細胞に形質転換した。クローニングされた挿入物の配列を検証するために個々のコロニーを採取した。野生型L.モノサイトゲネスfabHの核酸配列は、野生型LmFabH1タンパク質(配列番号7)をコードし、この配列を発現するプラスミドはpTB.079と称した。 Next, (vector based pCL1920 with the phage lambda P L promoter, SEQ ID NO: 78) The PCR product pDS80 cloned into NcoI / EcoRI site of transformation competent E. E. coli cells were transformed. Individual colonies were picked to verify the sequence of the cloned insert. Wild type L. The nucleic acid sequence of monocytogenes fabH encodes the wild type LmFabH1 protein (SEQ ID NO: 7), and the plasmid expressing this sequence is pTB. 079.

突然変異体L.モノサイトゲネスfabH遺伝子は、928位にTからGへの変化を含有することが発見され、発現したタンパク質においてアミノ酸位置310のトリプトファン(W)からグリシン(G)への変化、すなわちW310G変異体が生じた。FabHW310G変異体をコードする突然変異体L.モノサイトゲネスfabH遺伝子(配列番号8)は、LmFabH2と称し、この配列を発現するプラスミドはpTB.081と称した。   Mutant L. The monocytogenes fabH gene was found to contain a T-to-G change at position 928, and in the expressed protein a tryptophan (W) to glycine (G) change at amino acid position 310, ie a W310G variant occured. Mutant L. encoding the FabHW310G variant The monocytogenes fabH gene (SEQ ID NO: 8) is referred to as LmFabH2, and the plasmid expressing this sequence is pTB. It was called 081.

pOP80をベースにしたfabH発現プラスミド
各遺伝子は指示した鋳型およびプライマーからPCR増幅された(表6)。E.コリコドン最適化配列を使用したPffabH(配列番号150)以外は、各遺伝子の天然の配列型を使用した。遺伝子PffabH(opt)、DpfabH1およびDpfabH2は、DNA2.0(Menlo Park、CA)によって合成した。クローニングベクターはまた、鋳型としてプラスミドOP80を使用して、プライマーPTrc_ベクター_FおよびPTrc_vector_R(表7)でPCR増幅した。次に、異なるfabH遺伝子をPCR増幅OP80ベクター主鎖にInFusionクローニングを使用してクローニングした(Clontech、Mountain View CA)。製造者によって概略を示された標準プロトコールに従った。全コンストラクトは、配列決定によって検証した。
FabOP expression plasmid based on pOP80 Each gene was PCR amplified from the indicated templates and primers (Table 6). E. The natural sequence type of each gene was used except for PffabH (SEQ ID NO: 150) using the colicodon optimized sequence. The genes PffabH (opt), DpfabH1 and DpfabH2 were synthesized by DNA2.0 (Menlo Park, CA). The cloning vector was also PCR amplified with primers PTrc_vector_F and PTrc_vector_R (Table 7) using plasmid OP80 as template. The different fabH genes were then cloned into the PCR amplified OP80 vector backbone using InFusion cloning (Clontech, Mountain View CA). The standard protocol outlined by the manufacturer was followed. All constructs were verified by sequencing.

Figure 2017131219
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Figure 2017131219
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経路(A)による奇数鎖脂肪酸の生成のためのE.コリの操作
以下の実施例は、図2の経路(A)による中間体スレオニンおよびα−ケト酪酸を通ってプロピオニル−CoAに至る代謝流の増加に役立ち、これらの組換え細胞における奇数鎖アシル−ACPおよび奇数鎖脂肪酸誘導体の生成増加を引き起こす酵素をコードする外来遺伝子を発現する、および/または内在性遺伝子を過剰発現する組換えE.コリ株の構築について記載する。
E. for the production of odd chain fatty acids by route (A). The following examples serve to increase the metabolic flux through the intermediate threonine and α-ketobutyric acid through the pathway (A) of FIG. 2 to propionyl-CoA, and in these recombinant cells odd-chain acyl- Recombinant E. coli expressing a foreign gene encoding an enzyme that causes increased production of ACP and odd-chain fatty acid derivatives and / or overexpressing an endogenous gene. Describes the construction of E. coli strains.

この実施例はまた、内在性遺伝子の発現の減衰および内在性遺伝子と外来性遺伝子との置換のoc−FA生成に対する効果を実証しており、この実施例において、β−ケトアシル−ACP合成酵素をコードする内在性E.コリfabH遺伝子の発現は、遺伝子の削除によって減衰し、β−ケトアシル−ACP合成酵素活性は、外来性B.ズブチリスfabH1遺伝子の発現によって供給された。   This example also demonstrates the effect on attenuation of endogenous gene expression and the replacement of endogenous gene with exogenous gene on oc-FA production. In this example, β-ketoacyl-ACP synthase is Endogenous E. coding The expression of the coli fabH gene is attenuated by gene deletion, and β-ketoacyl-ACP synthase activity is expressed in exogenous B. cerevisiae. Supplied by expression of the subtilis fabH1 gene.

DV2 PthrABC
スレオニン生合成に関与する染色体遺伝子が、強力な染色体組み込みラムダPプロモーターの制御化にあり、遺伝子の1つが突然変異した組換えE.コリ株を構築した。
DV2 P L thrA * BC
Chromosomal genes involved in threonine biosynthesis is in the control of a strong chromosomal integration lambda P L promoter, recombinant E. One of the genes mutated A strain of E. coli was constructed.

天然のアスパルトキナーゼI(thrA)遺伝子に1つの突然変異を導入するために、E.コリMG1655DNAから2つの部分の遺伝子を増幅した。第1の部分は、プライマーTREE026およびTREE028を使用して増幅し、一方、第2の部分はTREE029およびTREE030を使用して増幅した(表6)。2つの成分を増幅するために使用したプライマーは、次に個々の区画を一緒に「つなぎ合わせる(stitch)」ために使用した重複する配列を含有した。2個のPCR生成物は、thrA遺伝子全体を増幅するために1つのPCR反応ならびにプライマーTREE026およびTREE030と一緒にされた。プライマーTREE028およびTREE029は、天然のthrAのコドン345において突然変異を作出するために設計されており、アスパルトキナーゼIのS345F変異体(配列番号21)を生じた。この突然変異は、宿主株においてスレオニンによる酵素のフィードバック阻害を排除することが示された(Ogawa−Miyata,Y., et al., Biosci. Biotechnol. Biochem. 65:1149−1154 (2001); Lee J.−H., et al., J. Bacteriol. 185: 5442−5451 (2003))。この遺伝子の改変型を「thrA」と称した。 In order to introduce one mutation into the native aspartokinase I (thrA) gene, Two parts of the gene were amplified from E. coli MG1655 DNA. The first part was amplified using primers TREE026 and TREE028, while the second part was amplified using TREE029 and TREE030 (Table 6). The primers used to amplify the two components then contained overlapping sequences that were used to “stitch” the individual compartments together. Two PCR products were combined with one PCR reaction and primers TREE026 and TREE030 to amplify the entire thrA gene. Primers TREE028 and TREE029 were designed to create a mutation at codon 345 of native thrA, resulting in the S345F variant of aspartokinase I (SEQ ID NO: 21). This mutation has been shown to eliminate feedback inhibition of the enzyme by threonine in the host strain (Ogawa-Miyata, Y., et al., Biosci. Biotechnol. Biochem. 65: 1149-1154 (2001); Lee J. -H., Et al., J. Bacteriol 185: 5442-5451 (2003)). The modified version of this gene was called “thrA * ”.

プロモーターは、プライマーKm_trc_overFおよびTREE027(表8)を使用して、鋳型としてプラスミドpDS80(ファージラムダPプロモーターを有するpCL1920をベースにしたベクター;配列番号78)を使用して増幅した。この断片を次に、FRT部位に隣接したカナマイシン耐性カセットにつなぎ合わせ、プラスミドpKD13からプライマーTREE025およびKm_trc_overR(表8)を使用してから増幅した。KmFRTカセットおよびPプロモーターを含有する得られたPCR生成物をthrAPCR生成物につなぎ合わせた。プライマーTREE025およびTREE030を使用して、KmFRT−P−thrA突然変異誘発カセット全体を増幅した。これらのプライマーはまた、5’末端に組み込み部位に相同な約50bp、3’末端に相同なthrA遺伝子全体を含有し、thrA、thrBおよびthrC遺伝子を含むオペロンの一部であるカセットをE.コリの天然のthrA部位に標的化する。この突然変異誘発カセットを、Redリコンビナーゼを発現するヘルパープラスミドpKD46を含有する親株E.coli DV2にエレクトロポレーションした(実施例1)(Datsenko et al.、上記)。染色体組み込みを含有するクローンは、カナマイシンの存在下で選択し、診断用PCRによって検証した。その後、カナマイシンマーカーをpCP20プラスミドの発現によって除去した(Datsenko et al.、上記)。適切な組み込みおよびマーカー除去は、PCRおよび配列決定によって検証した。突然変異体thrA遺伝子ならびに内在性thrBおよびthrC遺伝子が染色体組み込みラムダPプロモーターによって過剰発現している得られた株は、DV2
thrABCと称した。
P L promoter, using primers Km_trc_overF and TREE027 (Table 8), the plasmid as a template PDS80 (vector was based pCL1920 with the phage lambda P L promoter; SEQ ID NO: 78) was amplified using. This fragment was then ligated into the kanamycin resistance cassette adjacent to the FRT site and amplified from plasmid pKD13 using primers TREE025 and Km_trc_overR (Table 8). The PCR product obtained containing KmFRT cassette and P L promoter by connecting the thrA * PCR products. Using primers TREE025 and TREE030, it was amplified whole KmFRT-P L -thrA * mutagenesis cassette. These primers also contain about 50 bp homologous to the integration site at the 5 ′ end, the entire thrA gene homologous to the 3 ′ end, and a cassette that is part of an operon containing the thrA, thrB and thrC genes. Target to the natural thrA site of E. coli. This mutagenesis cassette was transformed into the parent strain E. coli containing the helper plasmid pKD46 expressing Red recombinase. electroporation into E. coli DV2 (Example 1) (Datsenko et al., supra). Clones containing chromosomal integration were selected in the presence of kanamycin and verified by diagnostic PCR. The kanamycin marker was then removed by expression of the pCP20 plasmid (Datsenko et al., Supra). Proper integration and marker removal was verified by PCR and sequencing. The strains obtained mutant thrA * gene and the endogenous thrB and thrC gene is overexpressed by chromosomal integration lambda P L promoter, DV2
It was referred to as P L thrA * BC.

Figure 2017131219
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DV2 P thrABC P tdcB
天然のE.コリ異化スレオニンデアミナーゼ(tdcB)遺伝子(スレオニンンアンモニアリアーゼとしても知られている)は、遺伝子のさらなるコピーをlacZ座に組み込み、強力な染色体組み込みラムダPプロモーターの制御下に置くことによって過剰発現させた。
DV2 P L thrA * BC P L tdcB
Natural E. coli Coli catabolic threonine deaminase (tdcB) gene (also known as threonine down ammonia lyase) incorporates additional copies of the gene into lacZ locus, it is overexpressed by placing under the control of a strong chromosomal integration lambda P L promoter It was.

異化スレオニンデアミナーゼは、スレオニン分解/イソロイシン生成経路の第1反応であるスレオニンのα−ケト酪酸への分解を触媒する。触媒された反応は、最初に水の排除(したがって、この酵素はスレオニン脱水酵素として最初は分類された)、次いでC−N結合切断による生成物の異性化および加水分解に関与するものと考えられる。この遺伝子の発現増加は、異種生物においてイソロイシンのレベルを劇的に増加させることが示された(Guillouet S. et al., Appl. Environ. Microbiol. 65:3100−3107 (1999))。さらに、スレオニンデアミナーゼはイソロイシンフィードバック機構に比較的耐性を有する(Guillouet et al.、上記)。   Catabolic threonine deaminase catalyzes the degradation of threonine to α-ketobutyric acid, the first reaction in the threonine degradation / isoleucine production pathway. The catalyzed reaction is believed to be responsible for first the elimination of water (thus this enzyme was initially classified as a threonine dehydrase) and then the product isomerization and hydrolysis by C-N bond cleavage. . Increased expression of this gene has been shown to dramatically increase isoleucine levels in heterologous organisms (Guillouet S. et al., Appl. Environ. Microbiol. 65: 3100-3107 (1999)). Furthermore, threonine deaminase is relatively resistant to the isoleucine feedback mechanism (Guilleuet et al., Supra).

E.コリMG1655ゲノムDNAは、天然のtdcB遺伝子を得るためにプライマーTREE020およびTREE021(表8)を使用して増幅した。同時に、プライマーKan/Chlor1およびKan/Chlor4(表8)を使用して、既に記載したような組み込み選択/スクリーニングに使用するためのFRT−カナマイシン耐性カセットを増幅した。鋳型としてE.コリMG1655ゲノムDNAを使用し、プライマーEG238およびTREE018(表8)はlacZ組み込み部位に相同な3’の領域を増幅するために使用し、一方プライマーTREE022およびTREE023(表8)はlacZ部位に相同な5’の領域を増幅するために使用した。プラスミドpDS80(ファージラムダPプロモーター;配列番号78を有するpCL1920をベースにしたベクター)を鋳型として使用して、プライマーTREE017およびTREE018(表8)を用いることによってPプロモーターを含有する断片を増幅した。これらの断片のそれぞれは、対応する近接した区画に重複して設計され、SOEing PCR技術を使用して一緒につなぎ合わせた。得られたPtdcB突然変異誘発カセット(約4.3kb)は、5’末端の組み込み部位に相同な約700bpおよび3’末端の組み込み部位に相同な750bpを含有した。PtdcB突然変異誘発カセットは、ヘルパープラスミド、pKD46を含有する宿主株E.coli DV2 PthrABC(上記)にエレクトロポレーションした(Datsenko et al.、上記)。染色体組み込みを含有するクローンは、カナマイシンの存在下で選択し、PCRおよび配列決定分析によって検証した。その後、カナマイシンマーカーをpCP22プラスミドを使用して除去した(Datsenko et al.、上記)。得られた株はDV2 PthrABC P tdcBと称した。この株を、E.コリtesAの切断型を発現するプラスミドpACYC−ptrc2−‘tesA(実施例1)で形質転換した。 E. E. coli MG1655 genomic DNA was amplified using primers TREE020 and TREE021 (Table 8) to obtain the native tdcB gene. At the same time, primers Kan / Chlor1 and Kan / Chlor4 (Table 8) were used to amplify the FRT-kanamycin resistance cassette for use in integration selection / screening as previously described. E. as a mold. Using E. coli MG1655 genomic DNA, primers EG238 and TREE018 (Table 8) were used to amplify the 3 ′ region homologous to the lacZ integration site, while primers TREE022 and TREE023 (Table 8) were homologous to the lacZ site. Used to amplify the 5 'region. Plasmid PDS80; a (phage lambda P L promoter vector that is based on pCL1920 having SEQ ID NO: 78) was used as a template to amplify a fragment containing the P L promoter by using primers TREE017 and TREE018 (Table 8) . Each of these fragments was designed to overlap in corresponding adjacent compartments and stitched together using SOEing PCR technology. The resulting P L tdcB mutagenesis cassette (approximately 4.3 kb) contained approximately 700 bp homologous to the 5 ′ end integration site and 750 bp homologous to the 3 ′ end integration site. The P L tdcB mutagenesis cassette is a host strain E. coli containing a helper plasmid, pKD46. electroporated into E. coli DV2 P L thrA * BC (above) (Datsenko et al., supra). Clones containing chromosomal integration were selected in the presence of kanamycin and verified by PCR and sequencing analysis. The kanamycin marker was then removed using the pCP22 plasmid (Datsenko et al., Supra). The resulting strain was designated DV2P L thrA * BC P L tdcB. This strain is designated as E. coli. The plasmid pACYC- ptrc2- 'tesA (Example 1) expressing a truncated form of colitesA was transformed.

この株はまた、B.ズブチリスFabH1酵素を発現するプラスミドpDG6(実施例1)で形質転換した。発酵実験を実施し、遊離脂肪酸(FFA)、奇数鎖脂肪酸(oc−FA)およびoc−FAとして生成したFFAの画分の力価を、実施例5および表11に示したように測定した。あるいは、この株は、例えば、B.ズブチリスFabH2を発現するpDG7、ストレプトマイセス・コエリカラーFabHを発現するpDG8、リステリア・モノサイトゲネスFabHを発現するpTB.079、リステリア・モノサイトゲネスFabHW310G変異体を発現するpTB.081または実施例5および表12A〜12Cで記載したFabHプラスミドなどの様々なFabHポリペプチドを発現するプラスミドで形質転換することができる。発酵実験を実施し、遊離脂肪酸(FFA)、奇数鎖脂肪酸(oc−FA)およびoc−FAとして生成したFFAの画分の力価を測定する。   This strain is also B. It was transformed with the plasmid pDG6 (Example 1) expressing the subtilis FabH1 enzyme. Fermentation experiments were performed and the titers of FFA fractions produced as free fatty acids (FFA), odd chain fatty acids (oc-FA) and oc-FA were measured as shown in Example 5 and Table 11. Alternatively, this strain is for example B.I. PDG7 expressing Subtilis FabH2, pDG8 expressing Streptomyces coelicolor FabH, pTB. Expressing Listeria monocytogenes FabH. 079, pTB.expressing Listeria monocytogenes FabHW310G mutant. It can be transformed with plasmids expressing various FabH polypeptides, such as 081 or the FabH plasmid described in Example 5 and Tables 12A-12C. Fermentation experiments are performed to measure the titer of FFA fractions produced as free fatty acids (FFA), odd chain fatty acids (oc-FA) and oc-FA.

DV2 P−thrABC PT5−BsfabH1
B.ズブチリスfabH1遺伝子が染色体に組み込まれ、強力な構成T5プロモーターの転写制御下に置かれた組換え体E.コリ株を構築した。
DV2 P L -thrA * BC P T5 -BsfabH1
B. A recombinant E. subtilis fabH1 gene integrated into the chromosome and placed under the transcriptional control of a strong constitutive T5 promoter. A strain of E. coli was constructed.

最初に、DV2PthrABCのfadE欠失痕の部位にクロラムフェニコール耐性遺伝子、T5プロモーター(PT5)およびBsfabH1コーディング配列を含むloxPcat組み込みカセットの染色体組み込みのためにPCR生成物を生成した。組み込みカセットの個々の成分を最初にPCR増幅した。loxP−cat−loxP PT5成分は、プライマーTREE133およびTREE135(表9)を使用してプラスミドp100.38(配列番号79)から増幅した。BsfabH1遺伝子は、プライマーTREE134およびTREE136を使用してBsfabH1遺伝子を有するプラスミドから増幅した。プライマーTREE133およびTREE136は、組み込みのための相同配列の5’および3’の50bpを含有する。成分を増幅するために使用したプライマーは、次に個々の区画を一緒に「つなぎ合わせる」ために使用した重複する配列を含有する。loxP−cat−PT5およびBsfabH1のPCR生成物は、1つのPCR反応において両区画を一緒にし、プライマーTREE133およびTREE136を使用することによって一緒につなぎ合わせ、最終的なloxPcat−PT5−BsfabH1組み込みカセットを増幅した。 First, a PCR product was generated for chromosomal integration of the loxPcat integration cassette containing the chloramphenicol resistance gene, the T5 promoter (P T5 ) and the BsfabH1 coding sequence at the site of the fadE deletion signature of DV2P L thrA * BC. . Individual components of the integration cassette were first PCR amplified. The loxP-cat-loxP P T5 component was amplified from plasmid p100.38 (SEQ ID NO: 79) using primers TREE133 and TREE135 (Table 9). The BsfabH1 gene was amplified from a plasmid with the BsfabH1 gene using primers TREE134 and TREE136. Primers TREE133 and TREE136 contain 5 'and 3' 50 bp of homologous sequence for integration. The primers used to amplify the components then contain overlapping sequences that were used to “join” the individual compartments together. PCR products loxPcat-P T5 and BsfabH1 are brought together both compartments in one PCR reaction, joined together by the use of primers TREE133 and TREE136, final loxPcat-P T5 -BsfabH1 integration cassette Was amplified.

Figure 2017131219
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loxP−cat−PT5−BsfabH1カセットは、Redリコンビナーゼ系を使用して組み込んだ(Datsenko, et al.、上記)。loxP−cat−PT5−BsfabH1PCR生成物を使用して、既にアラビノースで30℃で3〜4時間誘導したプラスミドpKD46を含有するエレクトロコンピテントDV2 P−thrABC細胞を形質転換した。SOC培地で37℃で3時間増殖させた後、細胞をクロラムフェニコール17μg/mLを含有するLuria寒天プレートに播種し、37℃で一晩インキュベートした。クロラムフェニコール耐性コロニーのloxP−cat−PT5−BsfabH1の適切な組み込みは、PCRによってスクリーニングした。染色体組み込み部位に隣接するプライマーfadE−L2およびfadE−R2(表9)を使用して、組み込みを確認した。組み込みを検証して、クロラムフェニコールマーカー遺伝子は、クロラムフェニコール耐性遺伝子に隣接する2つのloxP部位の間の再結合を促進するCreリコンビナーゼを発現することによって除去した。creリコンビナーゼ遺伝子を有するプラスミドpJW168は、DV2 P−thrABC loxP−cat−PT5−BsfabH1株に形質転換し、マーカーはPalmeros et al.(Gene 247:255−264 (2000))によって記載された方法にしたがって除去した。得られたDV2 P−thrABC PT5−BsFabH1株は、配列決定によって検証した。 The loxP-cat-P T5- BsfabH1 cassette was incorporated using the Red recombinase system (Datsenko, et al., supra). The loxP-cat-P T5 -BsfabH1 PCR product was used to transform electrocompetent DV2 P L -thrA * BC cells containing plasmid pKD46 that had already been induced with arabinose at 30 ° C. for 3-4 hours. After growth for 3 hours at 37 ° C. in SOC medium, cells were seeded on Luria agar plates containing 17 μg / mL chloramphenicol and incubated overnight at 37 ° C. Appropriate integration of loxP-cat-P T5- BsfabH1 in chloramphenicol resistant colonies was screened by PCR. Integration was confirmed using primers fadE-L2 and fadE-R2 (Table 9) adjacent to the chromosomal integration site. Verifying integration, the chloramphenicol marker gene was removed by expressing a Cre recombinase that promotes recombination between the two loxP sites adjacent to the chloramphenicol resistance gene. cre plasmid pJW168 with recombinase gene, was transformed into DV2 P L -thrA * BC loxP- cat-P T5 -BsfabH1 strain marker Palmeros et al. Removal according to the method described by (Gene 247: 255-264 (2000)). The resulting DV2 P L -thrA * BC P T5 -BsFabH1 strain was verified by sequencing.

DV2 P−thrABC PT5−BsfabH1 ΔEcfabH
内在性遺伝子の発現(この場合、E.コリのfabH遺伝子)がその遺伝子の欠失によって減衰している組換えE.コリ株を構築した。
DV2 P L -thrA * BC P T5 -BsfabH1 ΔEcfabH
Recombinant E. coli expression of the endogenous gene (in this case, the E. coli fabH gene) is attenuated by deletion of that gene. A strain of E. coli was constructed.

E.コリのfabH遺伝子は、DV2 P−thrABC PT5−BsFabH1からRedリコンビナーゼ系を使用して削除した(Datsenko et al.、上記)。プライマーTREE137およびTREE138(表9)を使用して、PCRによってプラスミドpKD13からカナマイシン耐性カセットを増幅した。次に、PCR生成物を使用して、プラスミドpKD46を含有するエレクトロコンピテントDV2 P−thrABC PT5−BsfabH1細胞を形質転換した。EcfabHの削除およびカナマイシンマーカーの除去は、Wanner and Datsenko、上記によって記載された方法にしたがって実施した。プライマーTREE139およびTREE140を使用してEcfabHの削除を確認した。最終的にマーカーのない株は、DV2
−thrABC PT5−BsFabH1 ΔEcfabHと称した。
E. FabH gene of E. coli was removed using the Red recombinase system from DV2 P L -thrA * BC P T5 -BsFabH1 (Datsenko et al., Supra). The kanamycin resistance cassette was amplified from plasmid pKD13 by PCR using primers TREE137 and TREE138 (Table 9). Then, using the PCR product, and the electro-competent DV2 P L -thrA * BC P T5 -BsfabH1 cells containing the plasmid pKD46 was transformed. EcfabH deletion and kanamycin marker removal were performed according to the method described by Wanner and Datsenko, supra. EcfabH deletion was confirmed using primers TREE139 and TREE140. The strain without the marker is DV2
It was referred to as P L -thrA * BC P T5- BsFabH1 ΔEcfabH.

DV2 P−thrABC P−tdcB PT5−BsfabH1 ΔEcfabH
図2に示した経路(A)および図1Bに示したoc−FA生合成経路の工程(D)の酵素を過剰発現する染色体組み込み遺伝子を含有する組換えE.コリ株を構築した。P−tdcB突然変異誘発カセット(前述したように調製)をDV2 P−thrABC
T5−BsfabH1 ΔEcfabH株に組み込んで、DV2 P−thrABC P−tdcB PT5BsfabH1 ΔEcfabF株を生成した。この株では、組み込まれたE.コリthrABC遺伝子および組み込まれたE.コリtdcB遺伝子はいずれも強力なラムダPプロモーターの制御下にあり、組み込まれたB.ズブチリスfabH1遺伝子は、強力なT5プロモーターの制御下にあり、内在性E.コリfabH遺伝子は削除された。発酵実験を実施し、結果を表11に示す。
DV2 P L -thrA * BC P L -tdcB P T5 -BsfabH1 ΔEcfabH
Recombinant E. coli containing a chromosomal integration gene that overexpresses the enzyme of step (D) of the pathway (A) shown in FIG. 2 and the oc-FA biosynthesis pathway shown in FIG. A strain of E. coli was constructed. The P L -tdcB mutagenesis cassette (prepared as described above) was DV2 P L -thrA * BC
Incorporated into the P T5 -BsfabH1 ΔEcfabH Ltd., to produce a DV2 P L -thrA * BC P L -tdcB P T5 BsfabH1 ΔEcfabF stock. In this strain, the incorporated E. coli strain. Coli thrA * BC gene and integrated E. coli. Coli tdcB gene is under the control of either a strong lambda P L promoter, incorporated B. The subtilis fabH1 gene is under the control of the strong T5 promoter and is endogenous E. coli. The coli fabH gene was deleted. Fermentation experiments were performed and the results are shown in Table 11.

経路(B)による奇数鎖脂肪酸の生成のためのE.コリの操作
以下の実施例は、図2の経路(B)による中間体シトラマル酸およびα−ケト酪酸を通ってプロピオニル−CoAに至る代謝流の増加に役立ち、これらの組換え細胞における奇数鎖アシル−ACPおよび奇数鎖脂肪酸誘導体の生成増加を引き起こす酵素をコードする外来遺伝子を発現する、および/または内在性遺伝子を過剰発現する組換えE.コリ株の構築について記載する。
E. for the production of odd chain fatty acids by route (B). The following examples serve to increase the metabolic flux through the intermediate citramalic acid and α-ketobutyric acid through the pathway (B) of FIG. 2 to propionyl-CoA, and the odd-chain acyl in these recombinant cells Recombinant E. coli expressing a foreign gene encoding an enzyme that causes increased production of ACP and odd-chain fatty acid derivatives and / or overexpressing an endogenous gene. Describes the construction of E. coli strains.

DV2 PTrc−cimA3.7 leuBCD
内在性leuBCD遺伝子および外来性cimA3.7遺伝子を過剰発現するE.コリ株を調製するために、内在性染色体E.コリleuAとleuB遺伝子との間のKmFRTカセット、PTrcプロモーターおよびcimA3.7の染色体組み込みのためにPCR生成物を生成した。この組み込みによって天然のleuABCDオペロンは破壊され、cimA3.7およびleuBCDはオペロン内で強力なIPTG誘導性プロモーター、PTrcの制御下に置かれた。
DV2P Trc- cimA3.7 leuBCD
E. overexpressing the endogenous leuBCD gene and the exogenous cimA3.7 gene In order to prepare E. coli strains, endogenous chromosome E. coli is used. Coli leuA and KmFRT cassette between leuB gene, to produce a PCR product for the chromosomal integration of P Trc promoter and CimA3.7. Natural leuABCD operon by the incorporation is destroyed, a strong IPTG inducible promoter in cimA3.7 and leuBCD Within operon, placed under the control of P Trc.

CimA3.7をコードするDNAは、Geneart AG(Regensburg、Germany)によって合成された。DNAは、プラスミドpMK−RQ(kanR)のSfiI部位にクローニングされた(Geneart AG、Regensburg、Germany)。コーディング配列に隣接して、5’KpnI制限部位はATG開始コドンの直接上流、3’SacI制限部位はTAA終止コドンのすぐ下流にそれぞれ導入された。cimA3.7クローニングベクターは、配列決定によって検証した。   The DNA encoding CimA3.7 was synthesized by Genet AG (Regensburg, Germany). The DNA was cloned into the SfiI site of plasmid pMK-RQ (kanR) (Geneart AG, Regensburg, Germany). Adjacent to the coding sequence, a 5'KpnI restriction site was introduced directly upstream of the ATG start codon and a 3'SacI restriction site immediately downstream of the TAA stop codon, respectively. The cimA3.7 cloning vector was verified by sequencing.

組み込みカセットの個々の成分を以下のようにPCR増幅した。KmFRT成分は、プライマーTREE146およびKm_trc_overR(表10)を使用してプラスミドpKD13から増幅した。PTrcプロモーターは、プライマーKm_trc_overFおよびTREE033を使用してpOP80から増幅した(実施例1)。 Individual components of the integration cassette were PCR amplified as follows. The KmFRT component was amplified from plasmid pKD13 using primers TREE146 and Km_trc_overR (Table 10). P Trc promoter was amplified from pOP80 using primers Km_trc_overF and TREE033 (Example 1).

cimA3.7コーディング配列は、プライマーTREE032およびTREE035を使用して、前述のcimA3.7クローニングベクターから増幅した。組み込みのための3’相同配列を形成するために、E.コリ天然leuBC遺伝子を、E.コリゲノムDNAならびにプライマーTREE034およびTREE104を使用して増幅した。KmFRTカセットを増幅するために使用したフォワードプライマーTREE146には、組み込みのための相同配列の5’50bpが含まれた。成分を増幅するために使用したプライマーそれぞれは、個々の区画を一緒に「つなぎ合わせる」ために使用した重複する配列を含有した。最初に、KmFRTおよびPTrcは、1つのPCR反応において両区画を一緒にすることによって一緒につなぎ合わせ、プライマーTREE146およびTREE033を使用してKmFRT−PTrc生成物を増幅した。次に、プライマーTREE146およびTREE035を使用してKmFRT−PTrcをcimA3.7とつなぎ合わせ、KmFRT−PTrc−cimA3.7を生成した。最終的な区画、leuBCは、プライマーTREE146およびTREE104を使用してKmFRT−PTrc−cimA3.7につなぎ合わせ、最終的な組み込みカセット:KmFRT−PTrc−cimA3.7 leuBCを生成した。 The cimA3.7 coding sequence was amplified from the previously described cimA3.7 cloning vector using primers TREE032 and TREE035. In order to form a 3 ′ homologous sequence for integration, The natural leuBC gene of E. coli Amplified using coligenomic DNA and primers TREE034 and TREE104. The forward primer TREE146 used to amplify the KmFRT cassette contained 5'50 bp of homologous sequence for integration. Each primer used to amplify the components contained overlapping sequences that were used to “join” the individual compartments together. First, KmFRT and P Trc are joined together by combining the both compartments at one of the PCR reactions, to amplify the KmFRT-P Trc product using primers TREE146 and TREE033. Then, joining and cimA3.7 the KmFRT-P Trc using primers TREE146 and TREE035, were generated KmFRT-P Trc -cimA3.7. The final section, LeuBC is joined to KmFRT-P Trc -cimA3.7 using primers TREE146 and TREE104, final integration cassette: generating the KmFRT-P Trc -cimA3.7 leuBC.

Figure 2017131219
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KmFRT−PTrc−cimA3.7 leuBCカセットは、Redリコンビナーゼ系を使用してE.コリゲノムに組み込んだ(Datsenko, et al.、上記)。KmFRT−PTrc−cimA3.7 leuBC PCR生成物を使用して、既にアラビノースで30℃で3〜4時間誘導されたプラスミドpKD46を含有するエレクトロコンピテントE.コリMG1655DV2細胞を形質転換した。SOC培地で37℃で3時間増殖させた後、細胞をカナマイシン50μg/mLを含有するLuria寒天プレートに播種し、37℃で一晩インキュベートした。カナマイシン耐性コロニーのKmFRT−PTrc−cimA3.7の適切な組み込みは、PCRによってスクリーニングした。染色体組み込み部位に隣接するプライマーTREE151およびTREE106を使用して、組み込みを確認した。組み込みを検証して、カナマイシンマーカー遺伝子はDatsenko et al.、上記によって記載された方法によって除去した。最終的な株DV2 PTrccimA3.7 leuBCDにおけるPTrc−cimA3.7の組み込み成功およびカナマイシンマーカー遺伝子の除去は、配列決定によって検証した。 The KmFRT-P Trc -cimA3.7 leuBC cassette was obtained from E. coli using the Red recombinase system. Incorporated into the coli genome (Datsenko, et al., Supra). KmFRT-P using Trc -cimA3.7 leuBC PCR products, already electro-competent E. coli containing plasmid pKD46 induced for 3-4 hours at 30 ° C. with arabinose E. coli MG1655DV2 cells were transformed. After growing for 3 hours at 37 ° C. in SOC medium, cells were seeded on Luria agar plates containing 50 μg / mL kanamycin and incubated overnight at 37 ° C. Suitable incorporation of KmFRT-P Trc -cimA3.7 kanamycin-resistant colonies were screened by PCR. Integration was confirmed using primers TREE151 and TREE106 adjacent to the chromosomal integration site. Upon verification of integration, the kanamycin marker gene was found in Datsenko et al. Removed by the method described above. Removal of embedded success and kanamycin marker gene P Trc -cimA3.7 in the final strain DV2 P Trc cimA3.7 leuBCD were verified by sequencing.

この株をE.コリtesAの切断型を発現するプラスミドpACYC−ptrc2−tesAで形質転換し、場合によっては、B.ズブチリスfabH1を発現するpDG6で形質転換した。発酵実験を実施し、遊離脂肪酸(FFA)、奇数鎖脂肪酸(oc−FA)およびoc−FAとして生成したFFAの画分の力価を表11に挙げる。 This strain is designated as E. coli. Transformed with plasmid pACYC-p trc2 -tesA expressing truncated coli tesA, in some cases, B. It was transformed with pDG6 expressing subtilis fabH1. Table 11 lists the titers of FFA fractions that were subjected to fermentation experiments and were produced as free fatty acids (FFA), odd chain fatty acids (oc-FA) and oc-FA.

経路(A)および(B)の組合せによる奇数鎖脂肪酸の生成のためのE.コリの操作
以下の実施例は、図2の経路(A)および(B)の組合せによる一般的な中間体α−ケト酪酸を通りプロピオニル−CoAに至る代謝流の増加に役立ち、これらの組換え細胞におけるoc−アシル−ACPおよび奇数鎖脂肪酸の生成増加も引き起こす酵素をコードする外来遺伝子を発現する、および/または内在性遺伝子を過剰発現する組換えE.コリ株の構築について記載する。
E. for the production of odd chain fatty acids by the combination of pathways (A) and (B). The following examples serve to increase the metabolic flow through the general intermediate α-ketobutyric acid through the combination of pathways (A) and (B) in FIG. 2 to propionyl-CoA, Recombinant E. coli expressing a foreign gene encoding an enzyme that also causes increased production of oc-acyl-ACP and odd-chain fatty acids in the cell and / or overexpressing an endogenous gene. Describes the construction of E. coli strains.

DV2 P−thrABC PTrc−cimA3.7_leuBCD PT5−BsfabH1 ΔEcfabH(「G1」株)
図2の経路(A)および(B)の組合せを開始するために、PTrc−cimA3.7_leuBCDカセット(実施例5)をDV2 P−thrABC PT5−BsfabH1 ΔEcfabH株に組み込んで(実施例4)、株G1とも称するDV2 P−thrABC PTrc−cimA3.7_leuBCD PT5−BsfabH1
ΔEcfabH株を生成した。この株は、oc−FA経路の経路(B)による(R)−シトラマル酸合成酵素活性、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性およびベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチドを過剰発現し、oc−FA経路(図2)の経路(A)によるアスパルトキナーゼ活性、ホモセリン脱水素酵素活性、ホモセリンキナーゼ活性およびスレオニン合成酵素活性を有するポリペプチドを過剰発現した。
DV2 P L -thrA * BC P Trc -cimA3.7_leuBCD P T5 -BsfabH1 ΔEcfabH ( "G1" strains)
To initiate the combination of path shown in FIG. 2 (A) and (B), incorporating P Trc -cimA3.7_leuBCD cassette (Example 5) in DV2 P L -thrA * BC P T5 -BsfabH1 ΔEcfabH strain (Embodiment example 4), DV2 P also referred to as strain G1 L -thrA * BC P Trc -cimA3.7_leuBCD P T5 -BsfabH1
A ΔEcfabH strain was generated. This strain overexpresses a polypeptide having (R) -citramalate synthase activity, isopropylmalate isomerase activity and beta-isopropylmalate dehydrogenase activity according to pathway (B) of the oc-FA pathway, and oc- A polypeptide having aspartokinase activity, homoserine dehydrogenase activity, homoserine kinase activity and threonine synthase activity by the pathway (A) of the FA pathway (FIG. 2) was overexpressed.

DV2 P−thrABC P−tdcB PTrc−cimA3.7_leuBCD PT5−BsfabH1 ΔEcfabH(株「G2」)
oc−FA経路の経路(A)および(B)の組合せに対応する活性を有するポリペプチドを過剰発現するように操作した株を作出するために、P−tdcBカセット(実施例4)を株G1に組み込んで、株G2とも称するDV2 P−thrABC P−tdcB PTrc−cimA3.7_leuBCD PT5−BsfabH1 ΔEcfabH株を生成した。この株では、組み込まれたE.コリthrABC遺伝子および組み込まれたE.コリtdcB遺伝子(経路(A)に対応するアスパルトキナーゼ活性、ホモセリン脱水素酵素活性、ホモセリンキナーゼ活性、スレオニン合成酵素活性およびスレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチドをコードする)を強力なラムダPプロモーターの制御下に置き、過剰発現させた。外来性cimA3.7遺伝子および天然のE.コリleuBCD遺伝子(経路(B)に対応する(R)−シトラマル酸合成酵素活性、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性およびベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードする)はまた、E.コリ染色体において強力なIPTG誘導性プロモーターPTrcの制御下に組み込み、したがってまた過剰発現させた。oc−FA経路の部分(D)(図1B)に対応する分枝鎖ベータケトアシル−ACP合成酵素をコードする組み込まれたB.ズブチリスfabH1遺伝子を、強力なT5プロモーターの制御下に置いた。内在性E.コリfabH遺伝子はこの株から削除した。
DV2 P L -thrA * BC P L -tdcB P Trc -cimA3.7_leuBCD P T5 -BsfabH1 ΔEcfabH ( Ltd. "G2")
To create a strain engineered to overexpress a polypeptide having an activity corresponding to the combination of pathways (A) and (B) of the oc-FA pathway, a P L -tdcB cassette (Example 4) was used as a strain. incorporated into G1, to generate a strain G2 and also referred DV2 P L -thrA * BC P L -tdcB P Trc -cimA3.7_leuBCD P T5 -BsfabH1 ΔEcfabH strain. In this strain, the incorporated E. coli strain. Coli thrA * BC gene and integrated E. coli. Coli tdcB gene (aspartokinase activity corresponding to the path (A), homoserine dehydrogenase activity, homoserine kinase activity, which encodes a polypeptide having a threonine synthase activity and threonine deaminase activity) a strong lambda P L promoter It was placed under control and overexpressed. The exogenous cimA3.7 gene and natural E. coli The E. coli leuBCD gene (encoding a polypeptide having (R) -citramalic acid synthase activity, isopropylmalate isomerase activity and beta-isopropylmalate dehydrogenase activity corresponding to pathway (B)) is also E. coli. It was integrated under the control of the strong IPTG-inducible promoter PTrc in the E. coli chromosome and thus also overexpressed. An integrated B. cerevisiae encoding a branched-chain beta-ketoacyl-ACP synthase corresponding to part (D) of the oc-FA pathway (FIG. 1B). The subtilis fabH1 gene was placed under the control of the strong T5 promoter. Endogenous E. The coli fabH gene was deleted from this strain.

奇数鎖脂肪酸生成の評価
以下の実施例は、スレオニン依存性経路(図2の経路(A))またはシトラマル酸経路(図2の経路(B))のどちらかを介することによって、プロピオニル−CoAを生成するために一般的なα−ケト酪酸中間体を通る代謝流を増加させる酵素をコードする外来性遺伝子を発現し、および/または内在性遺伝子を過剰発現するように操作されたE.コリ株における直鎖状奇数鎖脂肪酸の生成を示す。奇数鎖脂肪酸生成のための「プライマー」分子として役立つプロピオニル−CoAをその後、β−ケトアシル−ACP合成酵素III(FabH)の作用によってマロニル−ACPと縮合して、奇数鎖脂肪酸およびoc−FA誘導体を生成するための脂肪酸合成サイクルに入る奇数鎖β−ケトアシル−ACP中間体を形成する。したがって、この実施例はまた、外来性FabH酵素の奇数鎖脂肪酸生成に対する効果を実証する。
Evaluation of Odd-Chain Fatty Acid Production The following examples show propionyl-CoA via either the threonine-dependent pathway (route (A) in FIG. 2) or the citramalic acid pathway (route (B) in FIG. 2). E. coli engineered to express an exogenous gene encoding an enzyme that increases metabolic flux through a common α-ketobutyric acid intermediate to produce and / or overexpress an endogenous gene. The production | generation of the linear odd-chain fatty acid in a coli strain is shown. Propionyl-CoA, which serves as a “primer” molecule for the production of odd-chain fatty acids, is then condensed with malonyl-ACP by the action of β-ketoacyl-ACP synthase III (FabH) to produce odd-chain fatty acids and oc-FA derivatives. Odd chain β-ketoacyl-ACP intermediates that enter the fatty acid synthesis cycle to form. Thus, this example also demonstrates the effect of exogenous FabH enzyme on odd chain fatty acid production.

1組目の実験では、4N−BTプロトコールを使用して96ディープウェルプレート発酵を実施することによって、株の遊離脂肪酸(FFA)生成を評価した。単一のコロニーまたはグリセロールストックからの掻き取りを使用してLB+抗生物質(複数可)300μLに接種した。LB種培養物は、濁るまで250rpmで振盪しながら、37℃で6〜8時間増殖させた。LB培養物20μLを使用して2N−BT 400μLに接種した。これらを250rpmで振盪しながら32℃で一晩増殖させた。翌朝、2N−BT培養物20μLを4N−BT 400μLに移した。4N−BT培養物を250rpmで振盪しながら32℃で6時間増殖させ、その時点で細胞をIPTG 1mMで誘導した。誘導して、培養物を16〜18時間さらに増殖させた後、抽出して、FFA生成を分析した。HCl 1M 40μL、次いでC24アルカン内部標準500mg/Lでスパイクした酢酸ブチル400μLを各ウェルに添加した。2000rpmで15分間ボルテックスすることによって細胞を抽出した。抽出物は、等容量のN,O−ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド(BSTFA)で誘導体化した後、GC/MSによって分析した。   In the first set of experiments, free fatty acid (FFA) production of the strain was evaluated by performing 96 deep well plate fermentations using the 4N-BT protocol. Scraping from a single colony or glycerol stock was used to inoculate 300 μL of LB + antibiotic (s). The LB seed culture was grown at 37 ° C. for 6-8 hours with shaking at 250 rpm until cloudy. 20 μL of LB culture was used to inoculate 400 μL of 2N-BT. These were grown overnight at 32 ° C. with shaking at 250 rpm. The next morning, 20 μL of 2N-BT culture was transferred to 400 μL of 4N-BT. 4N-BT cultures were grown for 6 hours at 32 ° C. with shaking at 250 rpm, at which time the cells were induced with 1 mM IPTG. After induction, cultures were further grown for 16-18 hours before being extracted and analyzed for FFA production. 40 μL of HCl 1M followed by 400 μL of butyl acetate spiked with C24 alkane internal standard 500 mg / L was added to each well. Cells were extracted by vortexing at 2000 rpm for 15 minutes. Extracts were derivatized with an equal volume of N, O-bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide (BSTFA) and then analyzed by GC / MS.

Figure 2017131219
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これらの実験で生成した奇数鎖脂肪酸は一般的に、C13:0、C15:0、C17:0およびC17:1脂肪酸を含み、C15:0が生成される主なoc−FAである。   The odd chain fatty acids produced in these experiments are generally the main oc-FAs that contain C13: 0, C15: 0, C17: 0 and C17: 1 fatty acids, with C15: 0 being produced.

表11の株1および2の比較によって、微生物細胞がスレオニンの生合成および分解に関与する遺伝子を過剰発現し、経路中間体α−ケト酪酸を通る代謝流を増加させ、細胞によって生成する奇数鎖長脂肪酸の割合を著しく増加させることが示される。親DV2株は直鎖脂肪酸を生成し、奇数鎖長脂肪酸の生成は無視できる量にすぎなかったが、thrABCおよびtdcB遺伝子(アスパルトキナーゼ活性、ホモセリン脱水素酵素活性、ホモセリンキナーゼ活性、スレオニン合成酵素活性およびスレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチドをコードする)を過剰発現するDV2株は、著しく多量および著しく高い割合の奇数鎖長脂肪酸を生成し、生成した直鎖脂肪酸の約18%(重量)が奇数鎖長脂肪酸であった。 Comparison of strains 1 and 2 in Table 11 shows that microbial cells overexpress genes involved in threonine biosynthesis and degradation, increase metabolic flux through the pathway intermediate α-ketobutyric acid, and generate odd chains by the cells. It is shown to significantly increase the proportion of long fatty acids. The parental DV2 strain produced straight chain fatty acids and the production of odd chain length fatty acids was negligible, but the thrA * BC and tdcB genes (aspartokinase activity, homoserine dehydrogenase activity, homoserine kinase activity, threonine The DV2 strain overexpressing (encoding a polypeptide having synthase activity and threonine deaminase activity) produces a significantly higher amount and a significantly higher proportion of odd chain length fatty acids, about 18% (by weight) of the linear fatty acids produced. Was an odd chain length fatty acid.

株2および3は、プロピオニル−CoAに対して高い特異性を有する外来性β−ケトアシルACP合成酵素を含むことによってoc−FA生成に対する効果を示す。株2は、天然(内在性)E.コリfabH遺伝子を含有した。B.ズブチリスfabH1遺伝子を発現するプラスミドを導入することによって、oc−FA生成は、生成した直鎖脂肪酸の約18%(株2)から約37%(株3)に著しく増加した。   Strains 2 and 3 show an effect on oc-FA production by containing exogenous β-ketoacyl ACP synthase with high specificity for propionyl-CoA. Strain 2 is a natural (endogenous) E. coli strain. The coli fabH gene was contained. B. By introducing a plasmid expressing the subtilis fabH1 gene, oc-FA production was significantly increased from about 18% (strain 2) to about 37% (strain 3) of the linear fatty acids produced.

oc−FA生成に対する際だった効果は、内在性E.コリfabH遺伝子が削除され、B.ズブチリスfabH1遺伝子が染色体に組み込まれたときに観察された。株4では、oc−FAの割合は、生成した直鎖脂肪酸の72%に増加した。   The striking effect on oc-FA production is that of endogenous E. coli. The coli fabH gene has been deleted; This was observed when the subtilis fabH1 gene was integrated into the chromosome. In strain 4, the proportion of oc-FA increased to 72% of the linear fatty acids produced.

株5および6は、別のアプローチによって、今度はシトラマル酸生合成および分解に関与する経路によってα−ケト酪酸を通る代謝流を増加させることによってまた、生成する奇数鎖長脂肪酸の割合が増加することを示す。cimA3.7およびleuBCD遺伝子((R)−シトラマル酸合成酵素活性、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性およびβ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードする)を過剰発現するようにDV2株を操作することによって、生成した直鎖脂肪酸の約4%が奇数鎖長を有し、プラスミド発現B.ズブチリスfabH1を含めると約13%に増加した。   Strains 5 and 6 also increase the proportion of odd chain length fatty acids produced by increasing the metabolic flux through α-ketobutyric acid, this time through pathways involved in citramalic acid biosynthesis and degradation. It shows that. The DV2 strain is engineered to overexpress the ciA3.7 and leuBCD genes (encoding polypeptides having (R) -citramalate synthase activity, isopropylmalate isomerase activity and β-isopropylmalate dehydrogenase activity) About 4% of the linear fatty acids produced have an odd chain length and plasmid expression Inclusion of subtilis fabH1 increased to about 13%.

株7および9は、oc−FA生成に対するスレオニンおよびシトラマル酸経路の組合せの効果を示す。thrABC、cimA3.7およびleuBCD遺伝子が過剰発現している株G1では、内在性E.コリfabH遺伝子は削除され、B.ズブチリスfabH1遺伝子が染色体に組み込まれ、生成する直鎖脂肪酸の約26%が奇数鎖脂肪酸であった。thrABC、tdcB、cimA3.7およびleuBCD遺伝子が過剰発現している株G2では、内在性E.コリfabH遺伝子は削除され、B.ズブチリスfabH1遺伝子が染色体に組み込まれ、生成する直鎖脂肪酸のほぼ90%が奇数鎖脂肪酸であった。‘tesA遺伝子が染色体のTn7付着部位に組み込まれた株G1/Tn7−tesAおよびG/Tn7−tesA(それぞれ株8および10)は、‘tesA遺伝子がプラスミド発現した株G1およびG2(それぞれ、株7および9)におけるのとほぼ同等のoc−FAの量および割合を示した。 Strains 7 and 9 show the effect of a combination of threonine and citramalic acid pathways on oc-FA production. In strain G1, in which the thrA * BC, ciA3.7 and leuBCD genes are overexpressed, endogenous E. The coli fabH gene has been deleted; The subtilis fabH1 gene was integrated into the chromosome, and about 26% of the linear fatty acids produced were odd chain fatty acids. In strain G2 overexpressing the thrA * BC, tdcB, cimA3.7 and leuBCD genes, endogenous E. The coli fabH gene has been deleted; The subtilis fabH1 gene was integrated into the chromosome, and approximately 90% of the linear fatty acids produced were odd chain fatty acids. The strains G1 / Tn7-tesA and G / Tn7-tesA (strains 8 and 10 respectively) in which the tesA gene is integrated at the Tn7 attachment site of the chromosome are the strains G1 and G2 (strain 7 and respectively And the amount and proportion of oc-FA almost equivalent to those in 9).

2組目の実験では、プロピオニル−CoA生成の役割およびoc−FA生成に対するFabH酵素の効果を調べた。この実験では、外来性fabHコーディング配列をpOP80発現ベクターにクローニングし(実施例1)、発現を強力なPTrcプロモーターによって制御した。fabH発現コンストラクト(または、外来性fabHを欠如する株においてはpOP80ベクターのみ)を‘tesAプラスミドpACYC−PTrc2−tesAと一緒に以下の株に形質転換した:
− DV2
− DV2 cimA3.7_leuBCD(図2のシトラマル酸経路(B)を介したプロピオニル−CoAの増加)
− DV2 thrABCtdcB(図2のthr依存経路(A)を介したプロピオニル−CoAの増加)
In the second set of experiments, the role of propionyl-CoA production and the effect of FabH enzyme on oc-FA production was investigated. In this experiment, the exogenous fabH coding sequence was cloned into the pOP80 expression vector (Example 1) and expression was controlled by the strong PTrc promoter. The fabH expression construct (or pOP80 vector only in strains lacking exogenous fabH) was transformed into the following strains along with the 'tesA plasmid pACYC-PTrc2-tesA:
-DV2
-DV2 cimA3.7_leuBCD (increase in propionyl-CoA via the citramalic acid pathway (B) in Figure 2)
-DV2 thrA * BCtdcB (increase of propionyl-CoA via the thr-dependent pathway (A) of FIG. 2)

単一のコロニーまたは凍結したグリセロールストックからの掻き取りを使用してLB+抗生物質(複数可)300μLに接種した。LB種培養物は、濁るまで250rpmで振盪しながら、37℃で6〜8時間増殖させた。LB培養物20μLを使用して2N−BT培地400μLに接種した。これらを一晩250rpmで振盪しながら32℃で少なくとも14時間増殖させた。翌朝、2N−BT培養物20μLを4N−BT 400μLに移した。4N−BT培養物を250rpmで振盪しながら32℃で6時間増殖させ、その時点で細胞をIPTG 1mMで誘導した。誘導して、培養物を20〜22時間さらに増殖させた後、抽出して、遊離脂肪酸(FFA)生成を分析した。HCl 1M 40μL、次いで酢酸ブチル400μLを各ウェルに添加した。2000rpmで15分間ボルテックスすることによって細胞を抽出した。抽出物は、等容量のN,O−ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド(BSTFA)で誘導体化した後、水素炎イオン化検出器を結合させたGC(GC−FID)によって分析した。   Scraping from a single colony or frozen glycerol stock was used to inoculate 300 μL of LB + antibiotic (s). The LB seed culture was grown at 37 ° C. for 6-8 hours with shaking at 250 rpm until cloudy. 20 μL of LB culture was used to inoculate 400 μL of 2N-BT medium. These were grown overnight at 32 ° C. with shaking at 250 rpm for at least 14 hours. The next morning, 20 μL of 2N-BT culture was transferred to 400 μL of 4N-BT. 4N-BT cultures were grown for 6 hours at 32 ° C. with shaking at 250 rpm, at which time the cells were induced with 1 mM IPTG. After induction, the culture was further grown for 20-22 hours before being extracted and analyzed for free fatty acid (FFA) production. 40 μL HCl 1M followed by 400 μL butyl acetate was added to each well. Cells were extracted by vortexing at 2000 rpm for 15 minutes. Extracts were derivatized with an equal volume of N, O-bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide (BSTFA) and then analyzed by GC (GC-FID) coupled with a flame ionization detector.

様々なfabH遺伝子を発現する株によって生成される全遊離脂肪酸に対する奇数鎖脂肪酸の比を以下の表12A−Cに挙げる。対照DV2株において生成した奇数鎖脂肪酸比は表12Aに挙げ、一方、シトラマル酸経路(図2の経路(B))またはスレオニン依存性経路(図2の経路(A))のどちらかの方法によってプロピオニル−CoAへの代謝流の増加のために操作された株における奇数鎖脂肪酸比はそれぞれ表12Bおよび12Cに示す。   The ratios of odd chain fatty acids to total free fatty acids produced by strains expressing various fabH genes are listed in Tables 12A-C below. The odd chain fatty acid ratios generated in the control DV2 strain are listed in Table 12A, while either the citramalic acid pathway (route (B) in FIG. 2) or the threonine-dependent pathway (route (A) in FIG. 2). Odd chain fatty acid ratios in strains engineered for increased metabolic flux to propionyl-CoA are shown in Tables 12B and 12C, respectively.

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表12A〜12Cで記載した株は全て、内在性E.コリfabH遺伝子を発現した。株2〜10はそれぞれ、プラスミド発現外来性fabH遺伝子をさらに含有した。内在性E.コリfabH遺伝子の削除および外来性B.ズブチリスfabH1遺伝子の染色体組み込みによって、内在性E.コリfabHおよびプラスミド発現外来性B.ズブチリスfabH1を含有する株と比較して(表11、株3)より多量およびより高い割合のoc−FAが生成されることが表11(上記)で示された(表11、株4)。それにも関わらず、表12A−12Cに示した結果は、(a)試験したfabH発現株の全てが、高いα−ケト酪酸およびプロピオニル−CoAレベルのために操作された株、DV2 cimA3.7 leuBCD(表12B)およびDV2thrABC tdcB(表12C)において著しい直鎖状oc−脂肪酸生成を表したが、DV2対照株においてはあまりoc−脂肪酸生成は観察されなかった(表12A)ので、プロピオニル−CoAは細菌における組換え直鎖状奇数鎖脂肪酸生成に必要な前駆体であり、(b)組換え直鎖状oc−脂肪酸生成は、メンバーが分枝鎖脂肪酸および/または奇数鎖脂肪酸を含有する生物から単離された様々な異種FabH酵素の存在下で生じることを示している。このようなFabH酵素は、脂肪酸生合成のプライミング反応においてプロピオニル−CoA分子を利用し、奇数鎖脂肪酸生合成能力を組換え微生物に付与することができる。 All of the strains listed in Tables 12A-12C are endogenous E. coli. The coli fabH gene was expressed. Strains 2-10 each further contained a plasmid-expressed exogenous fabH gene. Endogenous E. Deletion of the coli fabH gene and exogenous B. coli. The chromosomal integration of the subtilis fabH1 gene results in endogenous E. coli. E. coli habH and plasmid expression exogenous It was shown in Table 11 (above) (Table 11, strain 4) that higher and higher proportions of oc-FA are produced compared to the strain containing Subtilis fabH1 (Table 11, strain 3). Nevertheless, the results shown in Tables 12A-12C show that (a) a strain in which all of the tested fabH expressing strains were engineered for high α-ketobutyric acid and propionyl-CoA levels, DV2cimA3.7 leuBCD (Table 12B) and DV2thrA * BC tdcB (Table 12C) showed significant linear oc-fatty acid production, but not much oc-fatty acid production was observed in the DV2 control strain (Table 12A), so propionyl- CoA is a precursor necessary for the production of recombinant linear odd-chain fatty acids in bacteria, (b) recombinant linear oc-fatty acid production contains members of branched and / or odd-chain fatty acids It has been shown to occur in the presence of various heterologous FabH enzymes isolated from organisms. Such FabH enzymes can use propionyl-CoA molecules in the priming reaction of fatty acid biosynthesis to impart odd-chain fatty acid biosynthesis capability to recombinant microorganisms.

結論として、この実施例は、通常偶数鎖脂肪酸を生成する微生物は、プロピオニル−CoAを通る代謝流を増加させ、プロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル合成酵素(FabH)酵素を発現することによって奇数鎖脂肪酸を生成するように操作することができることを示している。実施例6(以下)は、プロピオニル−CoAを通る代謝流を増加させるように操作できる代替経路を示す。奇数鎖脂肪酸を生成するように操作された組換え微生物は、奇数鎖脂肪アルコール(実施例7)および偶数鎖アルカン(実施例8)などの奇数鎖脂肪酸誘導体を生成するようにさらに改変することができる。   In conclusion, this example shows that microorganisms that normally produce even chain fatty acids are odd by increasing the metabolic flux through propionyl-CoA and expressing the β-ketoacyl synthase (FabH) enzyme that utilizes propionyl-CoA. It shows that it can be manipulated to produce chain fatty acids. Example 6 (below) shows an alternative pathway that can be manipulated to increase metabolic flow through propionyl-CoA. Recombinant microorganisms engineered to produce odd chain fatty acids can be further modified to produce odd chain fatty acid derivatives such as odd chain fatty alcohols (Example 7) and even chain alkanes (Example 8). it can.

経路(C)による奇数鎖脂肪酸の生成のためのE.コリの操作
以下の実施例は、図3の経路(C)によってプロピオニル−CoAを生成するために中間体メチルマロニル−CoAを通る代謝流の増加に役立ち、これらの組換え細胞における奇数鎖アシル−ACPおよび奇数鎖脂肪酸誘導体の生成増加を引き起こす酵素をコードする外来遺伝子を発現する、および/または内在性遺伝子を過剰発現する組換えE.コリ株の構築について記載する。特に、この実施例は、プラスミドで内在性メチルマロニル−CoAムターゼ(scpA/sbm)およびメチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ(scpB/ygfG)遺伝子を過剰発現し、染色体のプロピオニル−CoA:スクシニル−CoAトランスフェラーゼ(scpC/ygfH)およびscpB/ygfG遺伝子が削除されたE.コリ株における奇数鎖脂肪酸の生成について記載する。
E. for the production of odd chain fatty acids by route (C). The following examples serve to increase metabolic flow through the intermediate methylmalonyl-CoA to produce propionyl-CoA by the pathway (C) of FIG. 3, and odd-chain acyl- Recombinant E. coli expressing a foreign gene encoding an enzyme that causes increased production of ACP and odd-chain fatty acid derivatives and / or overexpressing an endogenous gene. Describes the construction of E. coli strains. In particular, this example overexpresses endogenous methylmalonyl-CoA mutase (scpA / sbm) and methylmalonyl-CoA decarboxylase (scpB / ygfG) genes in the plasmid, and chromosomal propionyl-CoA: succinyl-CoA transferase ( scpC / ygfH) and ScpB / ygfG genes have been deleted. It describes about the production | generation of the odd chain fatty acid in a coli strain.

E.コリ株DV2、プラスミドpDG6(B.ズブチリスFabH1を発現する)およびプラスミドpACYC−pTrc2−tesA(切断型‘TesAポリペプチドを発現する)は、実施例1において記載されたように調製した。 E. E. coli strain DV2, plasmid pDG6 (expressing B. subtilis FabH1) and plasmid pACYC-p Trc2- tesA (expressing truncated 'TesA polypeptide) were prepared as described in Example 1.

プラスミドpACYC−PTrc−sbm−ygfG
プラスミドpACYC−PTrc−sbm−ygfGは、メチルマロニル−CoAムターゼをコードするE.コリsbmおよびメチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼをコードするE.コリygfGを過剰発現するpACYC−PTrcプラスミド(実施例1)である。pACYC−PTrc−sbm−ygfGの配列は、本明細書では配列番号80とする。
The plasmid pACYC-P Trc -sbm-ygfG
Plasmid pACYC-P Trc -sbm-ygfG encodes a methylmalonyl -CoA mutase E. E. coli encoding E. coli sbm and methylmalonyl-CoA decarboxylase PACYC-P Trc plasmid (Example 1) overexpressing coli ygfG. sequence of pACYC-P Trc -sbm-ygfG is SEQ ID NO: 80 herein.

sDF4株
sDF4株は、染色体のscpBおよびscpC遺伝子を削除し、天然のfrdプロモーターをtrcプロモーターと置換し、‘tesA遺伝子を染色体のTn7付着部位に組み込んだE.コリ株DV2である。
sDF4 strain The sDF4 strain is an E. coli strain in which the chromosomal scpB and scpC genes are deleted, the natural frd promoter is replaced with the trc promoter, and the 'tesA gene is incorporated into the Tn7 attachment site of the chromosome. This is strain E. coli DV2.

‘tesA遺伝子を組み込むために、pACYC−PTrc−‘tesAプラスミド(実施例1)を以下のプライマー:
IFF: 5’−GGGTCAATAGCGGCCGCCAATTCGCGCGCGAAGGCG(配列番号140)
IFR: 5’−TGGCGCGCCTCCTAGGGCATTACGCTGACTTGACGGG(配列番号141)
を使用して増幅することによってPTrc−‘tesA組み込みカセットをまず調製した。
To incorporate the 'tesA gene, pACYC-P Trc -'tesA plasmid (Example 1) following primers:
IFF: 5′-GGGTCAATACGCGCCGCCCAATCTGCGCGGCAGAGCG (SEQ ID NO: 140)
IFR: 5′-TGGCCGCGCCTCTAGGGCATTACGCTGACTTGACGGGG (SEQ ID NO: 141)
It was first prepared P Trc -'tesA integration cassette by amplifying using.

組み込みカセットは、pGRG25(GenBank受託番号DQ460223)のNotIおよびAvrII制限部位に挿入し、lacIq、PTrc−‘tesAカセットの左右にTn7末端が隣接したTn7tesプラスミド(配列番号81)を作出した。 Integration cassette is inserted into the NotI and AvrII restriction sites PGRG25 (GenBank accession number DQ460223), lacIq, Tn7 end to the left and right P Trc -'tesA cassette were generated adjacent Tn7tes plasmid (SEQ ID NO: 81).

sDF4株を調製するために、McKenzie et al., BMC Microbiology 6:39 (2006)によって記載されたプロトコールを使用してプラスミドTn7tesをまずE.コリ株DV2(実施例1)にエレクトロポレーションした。エレクトロポレーション後、アンピシリン耐性細胞を、グルコース0.1%およびカルベニシリン100μg/mLを含有するLB培地において32℃で一晩増殖させることによって選択した。これに続いて、LBおよびアラビノース0.1%プレートでの32℃で一晩の細胞の増殖を使用して、Tn7遺伝子転移画分を含むプラスミドを選択した。単一のコロニーを選択し、アンピシリンを含むおよび含まない新たなLB培地プレートに画線し、Tn7tesプラスミドを回復するために42℃で一晩増殖させた。したがって、lacIq、PTrc−‘tesAをpstSおよびglmS遺伝子の間に位置するE.コリ染色体のattTn7部位に組み込んだ。これらの遺伝子の組み込みは、PCRおよび配列決定によって確認した。得られた株はDV2Tn7−tesAと称した。 To prepare the sDF4 strain, McKenzie et al. , BMC Microbiology 6:39 (2006) using the protocol described by E. coli, Tn7tes. Electroporation into E. coli strain DV2 (Example 1). After electroporation, ampicillin resistant cells were selected by growing overnight at 32 ° C. in LB medium containing 0.1% glucose and 100 μg / mL carbenicillin. Following this, overnight growth of cells at 32 ° C. on LB and arabinose 0.1% plates was used to select plasmids containing the Tn7 gene transfer fraction. Single colonies were picked, streaked on fresh LB media plates with and without ampicillin and grown overnight at 42 ° C. to recover the Tn7tes plasmid. Therefore, lacIq, located a P Trc -'tesA between pstS and glmS gene E. It was integrated into the attTn7 site of the coli chromosome. The integration of these genes was confirmed by PCR and sequencing. The resulting strain was called DV2Tn7-tesA.

DV2Tn7−tesAからscpBC遺伝子を削除するために、以下の2つのプライマーを使用した。
ScpBC−KOfwd 5’−GCTCAGTGAATTTATCCAGACGCAATATTTTGATTAAAGGA ATTTT TATGATTCCG GGGATCCGTCGACC(配列番号142);および
ScpBC−KOrc 5’−ATTGCTGAAGATCGTGACGGGACGAGTCATTAACCCAGCATCGAGCCGGTTGT AGGCTG GAGCTGCTTC(配列番号143)
In order to delete the scpBC gene from DV2Tn7-tesA, the following two primers were used.
ScpBC-KOfwd 5'-GCTCCAGTGAATTTATCCCAGACCGCAATATTTTTGATTAAAGGA ATTTTTTATGCTCTGGGGATCCTGTCGCTGAGTCGCTGGCTGCG

ScpBC−KOfwdおよびScpBC−KOrcプライマーは、PCRによってプラスミドpKD13からカナマイシン耐性(Km)カセットを増幅するために使用した(Datsenko et al.、上記)。PCR生成物を次に使用して、既にアラビノースで3〜4時間誘導された、Redリコンビナーゼを発現するプラスミドpKD46を含有するエレクトロコンピテントE.コリDV2 Tn7−tesA細胞(Datsenko et al.、上記)を形質転換した。SOC培地で37℃で3時間増殖させた後、細胞をカナマイシン50μg/mLを含有するLuria寒天プレートに播種した。耐性コロニーを同定し、37℃一晩でインキュベートした後単離した。scpBC遺伝子の破壊は、染色体scpBC遺伝子に隣接するように設計した以下のプライマー:ScpBC check −60 fwd 5’−CGGGTTCTGACTTGTAGCG(配列番号144)
ScpBC check +60 rc 5’−CCAACTTCGAAGCAATGATTGATG(配列番号145)
を使用して、PCR増幅によって確認した。
ScpBC-KOfwd and ScpBC-KOrc primers were used to amplify a kanamycin resistance (Km R ) cassette from plasmid pKD13 by PCR (Datsenko et al., Supra). The PCR product was then used to generate electrocompetent E. coli containing plasmid pKD46 expressing Red recombinase that was already induced with arabinose for 3-4 hours. E. coli DV2 Tn7-tesA cells (Datsenko et al., Supra) were transformed. After growth for 3 hours at 37 ° C. in SOC medium, the cells were seeded on Luria agar plates containing 50 μg / mL kanamycin. Resistant colonies were identified and isolated after incubation overnight at 37 ° C. The disruption of the scpBC gene is the following primer designed to flank the chromosomal scpBC gene: ScpBC check-60 fwd 5'-CGGGTTCTGAACTTGTAGCG (SEQ ID NO: 144)
ScpBC check +60 rc 5′-CCAACTTCGAAGCAATGATTGATG (SEQ ID NO: 145)
Was confirmed by PCR amplification.

scpBC削除を確認した後、単一のコロニーを採取し、pCP20プラスミドを用いてKmマーカーを除去するために使用した(Datsenko et al.、上記)。Datsenko et al.(上記)の手順の改変法を使用して、天然のフマル酸レダクターゼ(frd)プロモーターをPTrcプロモーターと置換した。得られたE.コリDV2 ΔscpBC::FRT、ΔPfrd::FRT−PTrc、attTn7::PTrc−‘tesA株は「sDF4」と称した。 After confirming the scpBC deletion, Pick a single colony was used to remove the Km R marker using pCP20 plasmid (Datsenko et al., supra). Datsenko et al. The native fumarate reductase (frd) promoter was replaced with the PTrc promoter using a modification of the procedure (above). The obtained E.I. The coli DV2 ΔscpBC :: FRT, ΔPfrd :: FRT-PTrc, attTn7 :: PTrc-'tesA strain was referred to as “sDF4”.

株は以下に示したようにプラスミドで形質転換し、実施例5で記載した96ディープウェルプレート発酵手順を使用して脂肪酸生成を評価し、ScpAはB−12依存性酵素なので、4N−BT培養培地にコバラミンを補給した。   The strains were transformed with plasmids as shown below, and fatty acid production was evaluated using the 96 deep well plate fermentation procedure described in Example 5, and 4N-BT cultures since ScpA is a B-12 dependent enzyme. The medium was supplemented with cobalamin.

Figure 2017131219
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中間体スクシニル−CoAおよびメチルマロニル−CoAを介したプロピオニル−CoAの生成に関与する遺伝子を過剰発現する微生物細胞では、細胞によって生成する奇数鎖長脂肪酸の割合が増加した。DV2株(表13の株1)の奇数鎖長脂肪酸の生成は無視できる量にすぎなかったが、内在性E.コリsbmおよびygfG遺伝子(メチルマロニル−CoAムターゼ活性およびメチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性を有するポリペプチドをコードする)を過剰発現するsDF4株では奇数鎖長脂肪酸の生成量が増加した。   In microbial cells overexpressing genes involved in the production of propionyl-CoA via the intermediate succinyl-CoA and methylmalonyl-CoA, the proportion of odd chain length fatty acids produced by the cells increased. The production of odd chain length fatty acids in the DV2 strain (strain 1 in Table 13) was negligible. In the sDF4 strain overexpressing the coli sbm and ygfG genes (encoding a polypeptide having methylmalonyl-CoA mutase activity and methylmalonyl-CoA decarboxylase activity), the amount of odd-chain fatty acids produced increased.

表13の株2および3は、プロピオニル−CoAに対して高い特異性を有する外来性β−ケトアシルACP合成酵素を含むことによるoc−FA生成に対する効果を示す。株2は、天然E.コリfabH遺伝子を含有した。B.ズブチリスfabH1遺伝子を発現するプラスミドを導入することによって、oc−FA生成は、株2において生成した脂肪酸の約4%から株3において生成した脂肪酸の約16%までさらに増加した。   Strains 2 and 3 in Table 13 show the effect on oc-FA production by including exogenous β-ketoacyl ACP synthase with high specificity for propionyl-CoA. Strain 2 is a natural E. coli strain. The coli fabH gene was contained. B. By introducing a plasmid expressing the subtilis fabH1 gene, oc-FA production was further increased from about 4% of the fatty acids produced in strain 2 to about 16% of the fatty acids produced in strain 3.

E.コリにおける奇数鎖脂肪アルコールの生成
以下は、本実施例において、アシル−ACPレダクターゼ(AAR)活性を有するポリペプチドも発現した、以前に記載した株による奇数鎖脂肪アルコールの生成を示す。AAR活性はoc−アシル−ACP中間体をoc−脂肪アルデヒドに変換し、これは内在性アルデヒドレダクターゼと反応してoc−脂肪アルコールを形成した。
E. Production of odd-chain fatty alcohols in E. coli The following shows the production of odd-chain fatty alcohols by the previously described strains that also expressed a polypeptide having acyl-ACP reductase (AAR) activity in this example. AAR activity converted the oc-acyl-ACP intermediate to oc-fatty aldehyde, which reacted with endogenous aldehyde reductase to form oc-fatty alcohol.

株DV2、DV2 P−thrABC P−tdcB PT5−BsfabH1
ΔEcfabHおよびG1(それぞれ実施例1、2および4において記載したように調製した)は、プラスミドpLS9185またはpDS171sのどちらかで形質転換した。プラスミドpLS9185はシネココッカス・エロンガタス脂肪アシル−ACPレダクターゼ(AAR;GenBank受託番号YP_400611)を発現した。プラスミドpDS171sは、S.エロンガタスAAR、シアノバクテリウム・ノストックパンクチュフォルメ(cyanobacterium Nostoc punctiforme)(cACP;GenBank受託番号YP_001867863)のアシル担体タンパク質(ACP)およびバチルス・ズブチリス(Sfp;GenBank受託番号YP_004206313)のホスホパンテテイニルトランスフェラーゼを発現した。これらの株は、実施例5で記載した96ディープウェルプレート発酵手順を使用して脂肪アルコール生成を評価した。
Stock DV2, DV2 P L -thrA * BC P L -tdcB P T5 -BsfabH1
ΔEcfabH and G1 (prepared as described in Examples 1, 2 and 4 respectively) were transformed with either plasmid pLS9185 or pDS171s. Plasmid pLS9185 expressed Synechococcus elongatas fatty acyl-ACP reductase (AAR; GenBank accession number YP — 400611). Plasmid pDS171s is S. pylori. Elongatas AAR, acyl carrier protein (ACP) and Bacillus subtilis (Sfp; GenBank accession number 63 YP_0042) Expressed. These strains were evaluated for fatty alcohol production using the 96 deep well plate fermentation procedure described in Example 5.

Figure 2017131219
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対照株DV2と比較して、株DV2 thrABC tdcB BsfabH1 ΔEcfabHおよびG1はいずれも、AARを発現するプラスミドまたはAAR、cACPおよびSfpを発現するプラスミド(表14)で形質転換したとき、著しく高い力価および割合の奇数鎖脂肪アルコールを生成した。奇数鎖脂肪アルコールとして生成される脂肪アルコールの割合は、これらの株の脂肪酸生成を評価したとき認められた割合をほぼ反映しており(表11)、AARは類似の全体鎖長の奇数鎖または偶数鎖アシル−ACPに選択性を示さないことが示唆された。 Compared to the control strain DV2, strains DV2 thrA * BC tdcB BsfabH1 ΔEcfabH and G1 are both significantly more potent when transformed with plasmids expressing AAR or plasmids expressing AAR, cACP and Sfp (Table 14). A number and proportion of odd chain fatty alcohols were produced. The proportion of fatty alcohols produced as odd-chain fatty alcohols largely reflects the proportions observed when assessing fatty acid production in these strains (Table 11), where AAR is an odd-numbered chain of similar overall chain length or It was suggested that even-chain acyl-ACP is not selective.

E.コリにおける偶数鎖アルカンの生成
以下の実施例は、アシル−ACPレダクターゼ(AAR)活性を有するポリペプチドおよびアルデヒドデカルボニラーゼ(ADC)活性を有するポリペプチドを発現する株による偶数鎖アルカンの生成を示す。AAR活性は、oc−アシル−ACP中間体をoc−脂肪アルデヒドに変換し、ADC活性はoc−脂肪アルデヒドを脱カルボニル化して偶数鎖(ec−)アルカンを形成した。
E. Production of even chain alkanes in E. coli The following example demonstrates the production of even chain alkanes by a strain expressing a polypeptide having acyl-ACP reductase (AAR) activity and a polypeptide having aldehyde decarbonylase (ADC) activity. . AAR activity converted the oc-acyl-ACP intermediate to oc-fatty aldehyde, and ADC activity decarbonylated the oc-fatty aldehyde to form an even chain (ec-) alkane.

株DV2、DV2 thrABC tdcB BsfabH1 ΔEcfabHおよびG1(それぞれ実施例1、2および4において記載したように調製した)は、プラスミドpLS9185およびpLS9181で形質転換した。プラスミドpLS9185はシネココッカス・エロンガタス脂肪アシル−ACPレダクターゼ(AAR;GenBank受託番号YP_400611)を発現した。プラスミドpLS9181はノストック・パンクチュフォルメアルデヒドデカルボニラーゼ(ADC;GenBank受託番号YP_001865325)を発現した。両プラスミドで形質転換した株は、上記の実施例5で記載した96ディープウェルプレート発酵手順を使用し、しかし誘導時にMnSO 25μM(最終濃度)のをさらに補給して、アルカン生成を分析した。 Strains DV2, DV2 thrA * BC tdcB BsfabH1 ΔEcfabH and G1 (prepared as described in Examples 1, 2 and 4 respectively) were transformed with plasmids pLS9185 and pLS9181. Plasmid pLS9185 expressed Synechococcus elongatas fatty acyl-ACP reductase (AAR; GenBank accession number YP — 400611). Plasmid pLS9181 expressed Nostock punctuformaldehyde decarbonylase (ADC; GenBank accession number YP — 001865325). Strains transformed with both plasmids were analyzed for alkane production using the 96 deep well plate fermentation procedure described in Example 5 above, but supplemented with 25 μM MnSO 4 (final concentration) upon induction.

Figure 2017131219
Figure 2017131219

対照株DV2と比較して、DV2 thrABC tdcB BsfabH1 ΔEcfabHおよびG1はいずれも、AARおよびADCを発現するプラスミド(表15)で形質転換したとき、著しく高い力価および割合の偶数鎖アルカンを生成した。偶数鎖アルカンとして生成されるアルカンの割合は、これらの株の脂肪酸生成(表11)および脂肪アルコール生成(表14)を評価したとき生成した奇数鎖生成物の割合をほぼ反映しており、ADCには、AARのように、同程度の全体鎖長の奇数鎖または偶数鎖基質の間に選択性を示さないことが示唆された。 Compared to the control strain DV2, both DV2 thrA * BC tdcB BsfabH1 ΔEcfabH and G1 produce significantly higher titers and proportions of even chain alkanes when transformed with plasmids expressing AAR and ADC (Table 15). did. The proportion of alkanes produced as even chain alkanes largely reflects the proportion of odd chain products produced when assessing fatty acid production (Table 11) and fatty alcohol production (Table 14) of these strains. Suggests that, like AAR, there is no selectivity between odd or even chain substrates of similar overall chain length.

本発明はそれらの詳細な説明と併せて記載してきたが、前述の説明は本発明を例示するものであって、範囲を制限するものではなく、添付の特許請求の範囲によって定義されることを理解されたい。他の態様、利点および改変は以下の特許請求の範囲内である。   While the invention has been described in conjunction with detailed descriptions thereof, the foregoing description is illustrative of the invention and is not to be construed as limiting the scope, but as defined by the appended claims. I want you to understand. Other aspects, advantages, and modifications are within the scope of the following claims.

Knothe G.,Fuel Process Technol.86:1059−1070(2005)Knothe G. , Fuel Process Technol. 86: 1059-1070 (2005)

Claims (20)

(a)増加した量のプロピオニル−CoAを生成するために有効な酵素活性を欠如しているか、または量が低下している親微生物細胞において生成するプロピオニル−CoAの量に対して、組換え微生物細胞において増加した量のプロピオニル−CoAを生成するために有効な前記酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドであって、前記ポリペプチドが組換え微生物細胞にとって外来性であるか、または前記ポリヌクレオチドの発現が親微生物細胞におけるポリヌクレオチドの発現と比較して組換え微生物細胞においてモジュレートされているポリヌクレオチド、
(b)基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、および
(c)脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、を含む組換え微生物細胞であって、
組換え微生物細胞が、炭素源の存在下で、(a)、(b)および(c)によるポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、奇数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物を生成し、
脂肪酸誘導体組成物における脂肪酸誘導体の少なくとも10%が奇数鎖脂肪酸誘導体である、組換え微生物細胞。
(A) Recombinant microorganisms relative to the amount of propionyl-CoA produced in parental microbial cells that lack or have a reduced amount of effective enzymatic activity to produce increased amounts of propionyl-CoA. A polynucleotide encoding a polypeptide having said enzymatic activity effective to produce increased amounts of propionyl-CoA in a cell, wherein said polypeptide is foreign to recombinant microbial cells, or said polynucleotide A polynucleotide wherein the expression of the nucleotide is modulated in the recombinant microbial cell compared to the expression of the polynucleotide in the parental microbial cell;
A set comprising (b) a polynucleotide encoding a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity utilizing propionyl-CoA as a substrate, and (c) a polynucleotide encoding a polypeptide having fatty acid derivative enzyme activity A replaceable microbial cell,
Fatty acid derivative composition comprising odd-chain fatty acid derivatives when recombinant microbial cells are cultured under conditions effective to express the polynucleotides according to (a), (b) and (c) in the presence of a carbon source Produce things,
A recombinant microbial cell, wherein at least 10% of the fatty acid derivatives in the fatty acid derivative composition are odd chain fatty acid derivatives.
脂肪酸誘導体組成物における脂肪酸誘導体の少なくとも20%が奇数鎖脂肪酸誘導体である、請求項1に記載の組換え微生物細胞。   The recombinant microbial cell according to claim 1, wherein at least 20% of the fatty acid derivatives in the fatty acid derivative composition are odd-chain fatty acid derivatives. 奇数鎖脂肪酸誘導体を少なくとも100mg/L生成する、請求項1に記載の組換え微生物細胞。   The recombinant microbial cell according to claim 1, wherein the odd-chain fatty acid derivative is produced at least 100 mg / L. (a)による少なくとも1種のポリヌクレオチドの発現が、組換え微生物細胞におけるポリヌクレオチドの過剰発現によってモジュレートされる、請求項1に記載の組換え微生物細胞。   2. The recombinant microbial cell of claim 1, wherein the expression of at least one polynucleotide according to (a) is modulated by overexpression of the polynucleotide in the recombinant microbial cell. (a)によるポリヌクレオチドが、
(i)アスパルトキナーゼ活性、ホモセリン脱水素酵素活性、ホモセリンキナーゼ活性、スレオニン合成酵素活性およびスレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチドをコードする1種または複数のポリヌクレオチド;
(ii)(R)−シトラマル酸合成酵素活性、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性およびベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードする1種または複数のポリヌクレオチド;ならびに
(iii)メチルマロニル−CoAムターゼ活性、メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性およびメチルマロニル−CoAカルボキシトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドをコードする1種または複数のポリヌクレオチド、
からなる群から選択される、請求項1に記載の組換え微生物細胞。
A polynucleotide according to (a),
(I) one or more polynucleotides encoding a polypeptide having aspartokinase activity, homoserine dehydrogenase activity, homoserine kinase activity, threonine synthase activity and threonine deaminase activity;
(Ii) one or more polynucleotides encoding a polypeptide having (R) -citramalate synthase activity, isopropylmalate isomerase activity and beta-isopropylmalate dehydrogenase activity; and (iii) methylmalonyl- One or more polynucleotides encoding a polypeptide having CoA mutase activity, methylmalonyl-CoA decarboxylase activity and methylmalonyl-CoA carboxytransferase activity;
2. The recombinant microbial cell of claim 1 selected from the group consisting of:
(i)による1種または複数のポリヌクレオチドおよび(ii)による1種または複数のポリヌクレオチドを含む、請求項5に記載の組換え微生物細胞。   6. The recombinant microbial cell of claim 5, comprising one or more polynucleotides according to (i) and one or more polynucleotides according to (ii). 基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドが組換え微生物細胞にとって外来性であり、組換え微生物細胞にとって内在性であるβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドの発現が減衰している、請求項1に記載の組換え微生物細胞。   Polypeptides with β-ketoacyl-ACP synthase activity utilizing propionyl-CoA as a substrate are foreign to recombinant microbial cells and have β-ketoacyl-ACP synthase activity endogenous to recombinant microbial cells The recombinant microbial cell according to claim 1, wherein the expression of the polypeptide is attenuated. 脂肪酸誘導体酵素活性がチオエステラーゼ活性を含み、組換え微生物細胞が奇数鎖脂肪酸を含む脂肪酸組成物を生成し、組成物中の脂肪酸の少なくとも10%が奇数鎖脂肪酸である、請求項1に記載の組換え微生物細胞。   The fatty acid derivative enzyme activity comprises thioesterase activity, the recombinant microbial cell produces a fatty acid composition comprising odd chain fatty acids, and at least 10% of the fatty acids in the composition are odd chain fatty acids. Recombinant microbial cells. 脂肪酸誘導体酵素活性がエステル合成酵素活性を含み、組換え微生物細胞が奇数鎖脂肪エステルを含む脂肪エステル組成物を生成し、組成物中の脂肪エステルの少なくとも10%が奇数鎖脂肪エステルである、請求項1に記載の組換え微生物細胞。   The fatty acid derivative enzyme activity comprises an ester synthase activity and the recombinant microbial cell produces a fatty ester composition comprising an odd chain fatty ester, wherein at least 10% of the fatty esters in the composition are odd chain fatty esters. Item 2. The recombinant microbial cell according to Item 1. 脂肪酸誘導体酵素活性が脂肪アルデヒド生合成活性を含み、組換え微生物細胞が奇数鎖脂肪アルデヒドを含む脂肪アルデヒド組成物を生成し、組成物中の脂肪アルデヒドの少なくとも10%が奇数鎖脂肪アルデヒドである、請求項1に記載の組換え微生物細胞。   The fatty acid derivative enzyme activity comprises a fatty aldehyde biosynthetic activity and the recombinant microbial cell produces a fatty aldehyde composition comprising an odd chain fatty aldehyde, wherein at least 10% of the fatty aldehydes in the composition are odd chain fatty aldehydes; The recombinant microbial cell according to claim 1. 脂肪酸誘導体酵素活性が脂肪アルコール生合成活性を含み、組換え微生物細胞が奇数鎖脂肪アルコールを含む脂肪アルコール組成物を生成し、組成物中の脂肪アルコールの少なくとも10%が奇数鎖脂肪アルコールである、請求項1に記載の組換え微生物細胞。   The fatty acid derivative enzyme activity comprises fatty alcohol biosynthetic activity and the recombinant microbial cell produces a fatty alcohol composition comprising an odd chain fatty alcohol, wherein at least 10% of the fatty alcohol in the composition is an odd chain fatty alcohol; The recombinant microbial cell according to claim 1. 脂肪酸誘導体酵素活性が炭化水素生合成活性を含み、組換え微生物細胞が偶数鎖炭化水素を含む炭化水素組成物を生成し、組成物中の炭化水素の少なくとも10%が偶数鎖炭化水素である、請求項1に記載の組換え微生物細胞。   The fatty acid derivative enzyme activity comprises a hydrocarbon biosynthetic activity and the recombinant microbial cell produces a hydrocarbon composition comprising even chain hydrocarbons, wherein at least 10% of the hydrocarbons in the composition are even chain hydrocarbons; The recombinant microbial cell according to claim 1. 請求項1に記載の組換え微生物細胞を含む細胞培養物。 A cell culture comprising the recombinant microbial cell of claim 1. 奇数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物の作製方法であって、
請求項1に記載の組換え微生物細胞を得ること、
炭素源を含有する培養培地中で、(a)、(b)および(c)によるポリヌクレオチドを発現し、奇数鎖脂肪酸誘導体を含む脂肪酸誘導体組成物を生成するために有効な条件下で組換え微生物細胞を培養することであって、組成物中の脂肪酸誘導体の少なくとも10%が奇数鎖脂肪酸誘導体であること、および
任意に、培養培地から奇数鎖脂肪酸誘導体組成物を回収すること、
を含む方法。
A method for producing a fatty acid derivative composition comprising an odd-chain fatty acid derivative,
Obtaining a recombinant microbial cell according to claim 1;
Recombinant under conditions effective to express a polynucleotide according to (a), (b) and (c) in a culture medium containing a carbon source and produce a fatty acid derivative composition comprising an odd chain fatty acid derivative Culturing microbial cells, wherein at least 10% of the fatty acid derivatives in the composition are odd chain fatty acid derivatives, and optionally recovering the odd chain fatty acid derivative composition from the culture medium;
Including methods.
組換え微生物細胞が、
(1)チオエステラーゼ活性を有するポリペプチド;
(2)デカルボキシラーゼ活性を有するポリペプチド;
(3)カルボン酸レダクターゼ活性を有するポリペプチド;
(4)アルコール脱水素酵素活性を有するポリペプチド(EC1.1.1.1);
(5)アルデヒドデカルボニラーゼ活性を有するポリペプチド(EC4.1.99.5);
(6)アシル−CoA−レダクターゼ活性を有するポリペプチド(EC1.2.1.50);
(7)アシル−ACPレダクターゼ活性を有するポリペプチド;
(8)エステル合成酵素活性を有するポリペプチド(EC3.1.1.67);
(9)OleA活性を有するポリペプチド;および
(10)OleCDまたはOleBCD活性を有するポリペプチド、
からなる群から選択される脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをコードする1種または複数のポリヌクレオチドを発現し、
組換え微生物細胞が、奇数鎖脂肪酸、奇数鎖脂肪エステル、奇数鎖脂肪アルデヒド、奇数鎖脂肪アルコール、偶数鎖アルカン、偶数鎖アルケン、偶数鎖末端オレフィン、偶数鎖内部オレフィンまたはさらに偶数鎖ケトンの1種または複数を含む組成物を生成する、請求項14に記載の方法。
Recombinant microbial cells
(1) a polypeptide having thioesterase activity;
(2) a polypeptide having decarboxylase activity;
(3) a polypeptide having carboxylate reductase activity;
(4) a polypeptide having alcohol dehydrogenase activity (EC 1.1.1.1);
(5) a polypeptide having aldehyde decarbonylase activity (EC 4.11.99.5);
(6) a polypeptide having acyl-CoA-reductase activity (EC 1.2.1.50);
(7) a polypeptide having acyl-ACP reductase activity;
(8) a polypeptide having ester synthase activity (EC 3.1.1.67);
(9) a polypeptide having OleA activity; and (10) a polypeptide having OleCD or OleBCD activity;
Expressing one or more polynucleotides encoding a polypeptide having a fatty acid derivative enzyme activity selected from the group consisting of:
A recombinant microbial cell is one of an odd chain fatty acid, an odd chain fatty ester, an odd chain fatty aldehyde, an odd chain fatty alcohol, an even chain alkane, an even chain alkene, an even chain terminal olefin, an even chain internal olefin or even an even chain ketone 15. The method of claim 14, wherein a composition comprising or a plurality is produced.
親微生物細胞によって生成されるよりも高い力価または高い割合の奇数鎖脂肪酸誘導体を生成する組換え微生物細胞の作製方法であって、
基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドおよび脂肪酸誘導体酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む親微生物細胞を得ること、および
同じ条件下で培養したとき、親微生物細胞によって生成されるプロピオニル−CoAの量よりも多量のプロピオニル−CoAを生成する、または生成することができる組換え微生物細胞を得るために親微生物細胞を操作すること、を含み、
組換え微生物細胞が炭素源の存在下で、ポリヌクレオチドを発現するために有効な条件下で培養したとき、同じ条件下で培養した親微生物細胞によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体の力価または割合に対してより高い力価または高い割合の奇数鎖脂肪酸誘導体を生成する方法。
A method of making a recombinant microbial cell that produces a higher titer or a higher proportion of odd chain fatty acid derivatives than that produced by a parent microbial cell, comprising:
Obtaining a parental microbial cell comprising a polynucleotide encoding a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity utilizing propionyl-CoA as a substrate and a polynucleotide encoding a polypeptide having fatty acid derivative enzyme activity, and the same Manipulating the parental microbial cell to obtain a recombinant microbial cell that produces or is capable of producing a larger amount of propionyl-CoA than the amount of propionyl-CoA produced by the parental microbial cell when cultured under conditions Including,
Potency or percentage of odd-chain fatty acid derivatives produced by parental microbial cells cultured under the same conditions when the recombinant microbial cells are cultured under conditions effective to express the polynucleotide in the presence of a carbon source To produce higher titers or higher proportions of odd chain fatty acid derivatives.
親微生物細胞を操作する工程が、
(a)アスパルトキナーゼ活性、ホモセリン脱水素酵素活性、ホモセリンキナーゼ活性、スレオニン合成酵素活性およびスレオニンデアミナーゼ活性を有するポリペプチド;
(b)(R)−シトラマル酸合成酵素活性、イソプロピルリンゴ酸イソメラーゼ活性およびベータ−イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性を有するポリペプチド;ならびに
(c)メチルマロニル−CoAムターゼ活性、メチルマロニル−CoAデカルボキシラーゼ活性またはメチルマロニル−CoAカルボキシトランスフェラーゼ活性のどちらかおよび適宜メチルマロニル−CoAエピメラーゼ活性を有するポリペプチド、
からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現するために親微生物細胞を操作することを含み、
(a)、(b)または(c)による少なくとも1種のポリペプチドが親微生物細胞に対して外来性であるか、または(a)、(b)または(c)による少なくとも1種のポリヌクレオチドの発現が、親微生物細胞におけるポリヌクレオチドの発現と比較して、組換え微生物細胞においてモジュレートされている、請求項16に記載の方法。
The process of manipulating the parent microbial cells
(A) a polypeptide having aspartokinase activity, homoserine dehydrogenase activity, homoserine kinase activity, threonine synthase activity and threonine deaminase activity;
(B) a polypeptide having (R) -citramalate synthase activity, isopropylmalate isomerase activity and beta-isopropylmalate dehydrogenase activity; and (c) methylmalonyl-CoA mutase activity, methylmalonyl-CoA decarboxylase A polypeptide having either activity or methylmalonyl-CoA carboxytransferase activity and optionally methylmalonyl-CoA epimerase activity,
Engineering a parental microbial cell to express a polynucleotide encoding a polypeptide selected from the group consisting of:
At least one polypeptide according to (a), (b) or (c) is foreign to the parent microbial cell, or at least one polynucleotide according to (a), (b) or (c) 17. The method of claim 16, wherein the expression of is modulated in the recombinant microbial cell as compared to the expression of the polynucleotide in the parental microbial cell.
組換え微生物細胞が、基質としてプロピオニル−CoAを利用するβ−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードする外来性ポリヌクレオチドを発現するように操作されており、β−ケトアシル−ACP合成酵素活性を有するポリペプチドをコードする内在性ポリヌクレオチドの発現が減衰している、請求項16に記載の方法。   A recombinant microbial cell has been engineered to express an exogenous polynucleotide encoding a polypeptide having β-ketoacyl-ACP synthase activity utilizing propionyl-CoA as a substrate, and β-ketoacyl-ACP synthase 17. The method of claim 16, wherein the expression of an endogenous polynucleotide encoding a polypeptide having activity is attenuated. 微生物細胞によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体の力価または割合を増加させる方法であって、
脂肪酸誘導体を生成する親微生物細胞を得ること、および
同じ条件下で培養したとき、親微生物細胞によって生成されるプロピオニル−CoAの量よりも多量のプロピオニル−CoAを生成する、または生成することができる組換え微生物細胞を得るために親微生物細胞を操作すること、を含み、
組換え微生物細胞が、炭素源の存在下で、組換え微生物細胞においてプロピオニル−CoAおよび脂肪酸誘導体を生成するために有効な条件下で培養したとき、同じ条件下で培養した親微生物細胞によって生成される奇数鎖脂肪酸誘導体の力価または割合に対してより高い力価または高い割合の奇数鎖脂肪酸誘導体を生成する方法。
A method for increasing the potency or proportion of odd-chain fatty acid derivatives produced by microbial cells, comprising:
Can obtain or produce a larger amount of propionyl-CoA than the amount of propionyl-CoA produced by the parental microbial cells when obtained under parental microbial cells producing fatty acid derivatives Manipulating parent microbial cells to obtain recombinant microbial cells;
When recombinant microbial cells are cultured under conditions effective to produce propionyl-CoA and fatty acid derivatives in the recombinant microbial cells in the presence of a carbon source, they are produced by parental microbial cells cultured under the same conditions. A method of producing a higher titer or ratio of odd chain fatty acid derivatives relative to the potency or ratio of odd chain fatty acid derivatives.
請求項14に記載の方法によって生成される脂肪酸誘導体組成物。   A fatty acid derivative composition produced by the method of claim 14.
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