JP2023536203A - 有用な生成物の人工炭素固定、化学合成、および／または製造のための組成物、システム、および方法 - Google Patents

有用な生成物の人工炭素固定、化学合成、および／または製造のための組成物、システム、および方法 Download PDF

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Abstract

水性媒体中で安定化酵素を使用する、グリセルアルデヒド3-リン酸、グルコース、セルロース、およびデンプンを含む複数の有機炭素含有化合物を二酸化炭素から製造するための製造システムおよび方法を、本明細書に提供する。TIFF2023536203000002.tif127170

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2020年7月26日に出願された米国仮特許出願第62/706,013号に対する優先権を主張し、これは参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
分野
本開示は、一般に、二酸化炭素を出発材料として使用する、生体高分子などの有機炭素ベースの生成物の製造に関する。より具体的には、本開示は、安定化酵素を使用する、二酸化炭素からのセルロースおよびデンプンなどの様々な生成物の製造に関し、これらは衣類、食品およびプラスチック製造などの様々な産業において使用され得る。
背景
回復力のある持続可能な世界経済の創造は新しい生産方法および材料の開発にかかっている。多くの点で、地球、世界経済、および生き物の未来は、持続不可能な生産および製品によって脅かされている。例えば、地球温暖化を引き起こす過剰な炭素排出、食品および材料生産のための耕地の減少、有害な包装および衣類によるプラスチックおよびマイクロプラスチック汚染、ならびに農業が水資源を大量に使用する一方での水不足および干ばつである。
これらの地球規模の問題は、型破りで新しい持続可能なシステムから重要な資源を生み出す機会を作る。したがって、二酸化炭素を出発材料として使用する、生体高分子などの有機炭素ベースの生成物を製造するためのシステムおよび方法に対する当技術分野での必要性がある。
概要
いくつかの局面において、化合物、材料、有機物、および生成物の人工的および／または合成的製造のための組成物、システム、および方法を本明細書に提供する。いくつかの態様によれば、炭素固定または変換反応を伴う、二酸化炭素または炭素源からの有機炭素ベースの生成物の製造の組成物、システム、および方法を提供する。いくつかの態様によれば、化学的、物理的、および／または生物学的製造の組成物、システム、および方法を提供する。
一局面において、触媒と化合物との複合体を含むかまたは該複合体から本質的になる組成物が提供され、ここで、組成物は、環境において複合体化されなかった場合の、触媒の活性または寿命に対するその環境の負の影響を軽減する。化合物と触媒との複合体は、様々な非天然環境における触媒活性および長寿命を可能にする。
いくつかの態様において、触媒は、酵素、活性タンパク質、人工触媒、または合成触媒より選択される。ある態様において、酵素は、組成物中で活性化された状態にある。ある態様において、化合物は、合成ポリマー、天然ポリマー、モノマー、ポリマー構造体、ミセル、いくつかのメタクリル酸ベースのモノマー(例えば、メタクリル酸メチル(MMA)、オリゴ(エチレングリコール)メタクリレート(OEGMA)、メタクリル酸3-スルホプロピルカリウム塩(3-SPMA)、メタクリル酸2-エチルヘキシル(2-EHMA))から重合されたヘテロポリマー、金属有機構造体、および変性タンパク質を模倣する化合物より選択される。いくつかのバリエーションにおいて、化合物は天然変性タンパク質を模倣する。いくつかのバリエーションにおいて、触媒は、植物、天然源、人工源、微生物発酵、生物工学によって作られた微生物、および／または供給業者から得られる。いくつかのバリエーションにおいて、触媒は、非天然環境において活性および寿命を維持することができれば、ポリマーと複合体化されなくてもよい。他のバリエーションにおいて、1つもしくは複数の触媒および／または組成物が、ポリマー構造体、金属有機構造体、マイクロストマクチャー、ナノストラクチャー、構造体、基体、セル、および／またはリアクター中へおよび／または上へ組み込まれる。
いくつかの態様において、環境は、温度、pH、圧力、または他の特徴の点で非天然である。いくつかのバリエーションにおいて、組成物は、環境および／または反応容器を含み；かつ／または、触媒は、リブロース1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ(RuBisCO)、Rubiscoアクチバーゼ、アクチバーゼ、セルロースシンターゼ、デンプンシンターゼ、デンプン分枝酵素、アミラーゼ、キチンシンターゼIII、ピルビン酸カルボキシラーゼ、脂肪酸シンターゼ、アセチルCoAカルボキシラーゼ、Lys201、Lys334、Lys175、カルボキシラーゼ、生体高分子の合成に関与する酵素、および炭素固定に関与する酵素、天然または操作された細胞中で産生される酵素、定向進化によって産生される酵素を含むが、これらに限定されない酵素より選択され得る。
別の局面では、水溶液中で酵素および化合物を混合する工程；混合物を乾燥する工程；および、乾燥した混合物を溶液中に再懸濁し、組成物を形成する工程を含むかまたはこれらの工程から本質的になる、開示の組成物を作製する方法が提供される。
別の局面では、酵素および化合物を、それらが複合体を形成するような高い酵素活性を可能にする媒体中で混合する工程；および、混合物を乾燥し、組成物を形成する工程を含むかまたはこれらの工程から本質的になる、開示の組成物を作製する方法が提供される。
別の局面では、酵素および化合物を、それらが組成物を形成するような高い酵素活性を可能にする溶液中で混合する工程を含むかまたは該工程から本質的になる、開示の組成物を作製する方法が提供される。
別の局面では、組成物中の触媒の活性を検出する工程を含む、開示の組成物を使用する方法が提供される。
別の局面において、保護層に封入された微生物細胞を含む組成物が提供され、ここで、組成物は、環境において封入されなかった場合の、微生物の活性または寿命に対する環境の負の影響を軽減する。組成物は様々な環境に耐性があり、活性微生物を長期間保護しながら保管することができる。
いくつかの態様において、微生物の少なくとも一部は、生物工学的手法によって操作されるかまたは定向進化させられ；微生物は、酵母、細菌、真核細胞、原核細胞、藻類、原生生物、真菌、植物、およびウイルスより選択され；保護層は、化合物、ポリマー、および乾燥微生物細胞より選択され；保護層は、微生物のための成長培地を含み；保護層は、微生物に過度に有害ではない環境で組成物を使用すると溶解または解離し；組成物はアスコルビン酸を含み；かつ／または、組成物は材料上または中に埋め込まれている。
別の局面では、微生物を成長培地および／または他の化合物と混合する工程；分離する工程；および、混合物を乾燥する工程を含むかまたはこれらの工程から本質的になる、開示の組成物を作製する方法が提供される。
態様において、微生物は、最初に、分子クローニング、遺伝子送達、定向進化、合理的設計、およびゲノム編集を含むがこれらに限定されない技術を用いて、遺伝子操作または代謝的に操作され；微生物は、変更された代謝を有するように遺伝子操作され；微生物は、CO2ベースのフィードストックを含む炭素ベースのフィードストックを消費するように代謝的に操作され；混合物は完全に乾燥されず；かつ／または、混合物は乾燥され、それぞれ保護層シェルを有する顆粒を形成する。
別の局面において、封入された微生物の開示の組成物；封入された微生物を水和させる溶液；および微生物を供給する微生物フィードストックを含む、システムが提供され、ここで、組成物は活性であり、増殖し、生成物を産生することができる。
別の局面において、本発明は、触媒作用経路が微生物内で活性化されるように触媒と化合物との複合体を含む開示の組成物を含有する、操作微生物細胞からなるまたは該操作微生物細胞を本質的に含む組成物を提供する。生物学的および合成的な組成物およびプロセスの組み合わせは、微生物内の所望の反応のより高いスループットを可能にする。
いくつかの態様において、微生物の少なくとも一部は、生物工学的手法によって操作されるかまたは定向進化させられ；微生物は、酵母、細菌、真核細胞、原核細胞、藻類、原生生物、真菌、植物、およびウイルスより選択され；かつ／または、微生物は、所望の反応を行うために他の必要なインプットを産生する。
別の局面では、触媒が細胞内でその活性を維持するように触媒と化合物との外来複合体を微生物細胞構造体中へ導入する工程を含むかまたは該工程から本質的になる、開示の組成物を作製する方法が提供される。
別の局面において、以下を含む、人工炭素固定ならびに生成物合成および／または処理のシステムを提供する：システム内の反応を触媒するための触媒を含む開示の組成物；インプットとしての炭素源；開示の組成物によって何らかの方法で触媒される少なくとも1つの反応；システム内の少なくとも1つの反応はカルボキシル化反応である；少なくとも1つの反応のために電子を供与することができる供給源；反応の少なくともいくつかは逐次的であり、次の反応のための反応物として反応からのいくつかの生成物を使用する；かつ、生成物は少なくとも部分的に炭素源から生成される。
いくつかの態様において、システムの様々なパーツは、反応容器、リアクター、細胞、微生物、ポリマー材料、ポリマー構造体、金属有機構造体、マイクロストマクチャー、生存生物、生物医学デバイス、マイクロ流体デバイス、マクロストマクチャー、および／またはナノストラクチャー内に一緒にまたは別々に存在する。
いくつかの態様において、システムは、1つまたは複数の反応媒体中に存在し；開示の組成物は、生成物除去を伴う連続プロセスを可能にするために、材料上または材料中に固定化され；かつ、反応物は、人工、合成、または天然源からのものである。
いくつかの態様において、炭素源は、二酸化炭素(CO2)、メタン、一酸化炭素、およびC1炭素分子より選択される。ある態様において、二酸化炭素は、産業アウトプット、エネルギー生産アウトプット、廃棄物、および／または惑星上の周囲空気の直接空気捕捉に由来する。ある態様において、二酸化炭素インプットは、金属有機構造体などの貯蔵構造体または材料から放出され；かつ、システムは人工合成システムである。
いくつかの態様において、システムは有機合成、無機合成、多段階合成を伴う。ある態様において、システムは部分的に生体システムを模倣する。
いくつかの態様において、電子源は、ATP、NADPH、電子供与体分子、基板を通して送達される電気、またはプロセス環境を通して送達される電気、カソード電極、天然鉱物、再生可能エネルギーより選択される。
いくつかの態様において、システムは、植物におけるカルビン回路などの炭素固定経路を少なくとも部分的に模倣し；システムの様々なパーツは、オンサイトまたはニアオンサイト機能を可能にするために外部の産業施設に接続されているかまたは外部の産業施設によって容易にアクセス可能であり；かつ／または、生成物のいずれかは、炭素含有化合物および／またはポリマー、例えば、限定するものではないが、単糖類、多糖類、炭水化物、3-ホスホグリセリン酸、グリセルアルデヒド3-リン酸、脂質、生体高分子、核酸、小分子、天然の炭素固定回路に関与する分子、およびアミノ酸を含み；かつ／または、水は副生成物である。
別の局面において、本発明は、以下を含むかまたは以下から本質的になる、人工炭素固定を行うために開示の組成物を使用する方法を提供する：開示の組成物が炭素固定または変換プロセスの一部としてカルボキシル化を行い、少なくとも1つの炭素含有分子(ここで生成物1と呼ぶ)を生成する条件下で、開示の組成物を炭素源と接触させる；生成された生成物1分子の少なくとも一部を電子源によって還元して、別の生成物分子(ここで生成物2と呼ぶ)を生成する；生成物2の分子の少なくとも一部を単糖分子に変換する；および、単糖分子の少なくとも一部を、プロセスからエクスポートするか、または単糖分子が生体高分子に合成される開示の組成物を伴う少なくとも1つの追加の反応ステップに関与させる。
別の局面において、本発明は、以下を含むかまたは以下から本質的になる、人工炭素固定を行うために開示の組成物を使用する方法を提供する：開示の組成物が炭素固定または変換プロセスの一部としてカルボキシル化を行い、少なくとも1つの炭素含有分子(ここで生成物1と呼ぶ)を生成する条件下で、開示の組成物を炭素源と接触させる；生成された生成物1分子の少なくとも一部を、ATP加水分解から放出されるエネルギーを使用して、別の生成物(ここで生成物2と呼ぶ)へ変換する；生成物2の分子の少なくとも一部を電子源によって還元して、別の生成物分子(ここで生成物3と呼ぶ)を生成する；生成物3の分子の少なくとも一部を単糖分子に変換する；および、単糖分子の少なくとも一部を、プロセスからエクスポートするか、または単糖分子が生体高分子に合成される開示の組成物を伴う少なくとも1つの追加の反応ステップに関与させる。
いくつかの態様において、炭素源は、二酸化炭素、メタン、一酸化炭素、およびC1炭素分子より選択され；生成物1は3-ホスホグリセリン酸(3-PGA)であり、生成物2は1,3-ビスホスホグリセリン酸であり、生成物3はグリセルアルデヒド3-リン酸(G3P)であり、単糖はグルコースであり；開示の組成物は触媒を含み；関与する開示の組成物は微生物を含み；エネルギー／電子源は、ATP、NADPH、電子供与体分子、基板を通して送達される電気、プロセス環境を通して送達される電気、カソード電極、天然鉱物、再生可能エネルギー、およびイオンを含むがこれらに限定されない供給源より選択され；二酸化炭素は環境から捕捉され、システム中へ導入され；二酸化炭素はシステムの周囲にあり；生体高分子は、炭水化物、脂質、核酸、およびタンパク質より選択され；生体高分子は、さらに高次構造、例えば、これらに限定されないが、ポリマー繊維、テキスタイル、レーヨン、ポリマーネットワーク、ポリマーゲル、プラスチック、人工組織、食用ポリマー材料、食用物質、バイオプラスチック、化粧品、結晶性ポリマー構造、半結晶性ポリマー構造、非晶質ポリマー、架橋ポリマー、エマルジョン、エマルジョン、医薬、人工建築材料、生物医学材料、紙に加工され；生成物のいずれかは、炭素含有化合物および／またはポリマー、例えば、限定するものではないが、単糖類、多糖類、炭水化物、3-ホスホグリセリン酸、グリセルアルデヒド3-リン酸、脂質、生体高分子、核酸、アミノ酸、小分子を含み；生成物またはエクスポートされた単糖分子は、微生物発酵プロセスにおいてフィードストックとして使用され；方法は、少なくとも部分的に微生物細胞内で行われ；方法は、少なくとも部分的に、いくつかの反応ステップ、反応物、および炭素固定経路の生成物、例えば、限定するものではないが、カルビン回路、逆クレブス回路、還元的アセチルCoA経路、3-ヒドロキシプロピオン酸ビサイクル、糖新生の生成物を含む。
ある態様において、方法は、生物学的反応経路における反応を少なくとも部分的に模倣し；水は脱水合成反応によって生成され、その後分離され；かつ／または、方法は、各々が開示の組成物を伴う、エノール化、カルボキシル化、水和、伸長、C-C結合切断、および／またはプロトン化を行うなどの化学反応の追加のステップを含む。
別の局面において、以下を含むかまたは以下から本質的になる、高次生成物、材料、および／または副生成物を作製するために炭素固定プロセスの生成物を処理する方法を提供する：生成物を1つまたは複数の合成反応へのインプットとして使用して、生成物(ここで生成物1と呼ぶ)を作製する工程；および、生成物または生成物1を1つまたは複数の反応ステップへのインプットとして使用して、高次材料を作製する工程。1つのバリエーションにおいて、生成物1はグルコースである。
いくつかの態様において、インプットは糖類であり；合成プロセスは開示の組成物を利用し；システムの様々なパーツは、反応容器、リアクター、細胞、微生物、ポリマー材料、ポリマー構造体、金属有機構造体、マイクロストマクチャー、生存生物、生物医学デバイス、マイクロ流体デバイス、マクロストマクチャー、および／またはナノストラクチャー内に一緒にまたは別々に存在し；生成物は、炭水化物、生体高分子、脂質、タンパク質、核酸、デンプン、ペプチド、ホルモン、化合物であり；高次材料としては、セルロース繊維織物、食用材料、ヒト用栄養食品、段ボール、紙、プラスチック、ポリマー材料、木材、生体材料、キチン、キトサン、インスリン、グリコーゲン、合成組織、エマルジョン、化粧品、構造建材、建築材料、包装材料、生物医学材料、高分子構造が挙げられるが、これらに限定されず；かつ／または、副生成物は水を含む。
別の局面において、以下を含む、化学合成および／または処理のシステムを提供する：システム内の反応を触媒するための1つまたは複数の触媒を含む開示の組成物；開示の組成物によって何らかの方法で触媒される少なくとも1つの反応；少なくとも1つの反応へ電子を供与するかまたは少なくとも1つの反応から電子を受容することができる供給源；かつ、反応の少なくともいくつかは逐次的であり、次の反応のための反応物として最初の反応からのいくつかの生成物を使用する。
いくつかの態様において、システムの様々なパーツは、反応容器、リアクター、細胞、微生物、ポリマー材料、ポリマー構造体、金属有機構造体、マイクロストマクチャー、生存生物、生物医学デバイス、マイクロ流体デバイス、マクロストマクチャー、および／またはナノストラクチャー内に一緒にまたは別々に存在し；システムは、1つまたは複数の反応媒体中に存在し；開示の組成物は、生成物除去を伴う連続プロセスを可能にするために、材料上または材料中に固定化され；反応物は、人工、合成、または天然源からのものであり；システムは人工合成システムであり；システムは、有機合成、無機合成、多段階合成を伴い；システムは部分的に生体システムを模倣し；システムの様々なパーツは、オンサイトまたはニアオンサイト機能を可能にするために外部の産業施設に接続されているかまたは外部の産業施設によって容易にアクセス可能であり；エネルギー／電子源は、ATP、NADPH、電子供与体分子、基板を通して送達される電気、プロセス環境を通して送達される電気、カソード電極、天然鉱物、再生可能エネルギーより選択され；生成物のいずれかは、炭素含有化合物および／またはポリマー、例えば、限定するものではないが、単糖類、多糖類、炭水化物、3-ホスホグリセリン酸、グリセルアルデヒド3-リン酸、脂質、生体高分子、核酸、小分子、およびアミノ酸を含み；かつ／または、水は副生成物である。
別の局面において、以下を含むかまたは以下から本質的になる、化学合成および／または処理を行うために開示の組成物を使用する方法を提供する：開示の組成物が所望の反応を行い、少なくとも1つの生成物分子(ここで生成物1と呼ぶ)を生成する条件下で、開示の組成物を1つまたは複数の反応物と接触させる；および、生成された生成物1分子の少なくとも一部を、電子供与体／受容体によって還元または酸化して、別の生成物分子(ここで生成物2と呼ぶ)を生成する。
別の局面において、以下を含むかまたは以下から本質的になる、化学合成および／または処理を行うために開示の組成物を使用する方法を提供する：開示の組成物が一連の反応を行って所望の生成物分子を生成する条件下で、開示の組成物を1つまたは複数の反応物と接触させる工程。
いくつかの態様において、開示の組成物は1つまたは複数の触媒を含み；関与する開示の組成物は微生物を含み；反応は、重合、脱水合成、ブレークダウン、合成、分解を含むがこれらに限定されない化学反応より選択され；エネルギー／電子源は、ATP、NADPH、電子供与体分子、基板を通して送達される電気、プロセス環境を通して送達される電気、電極、天然鉱物、再生可能エネルギー、およびイオンを含むがこれらに限定されない供給源より選択され；生体高分子は、炭水化物、脂質、核酸、およびタンパク質より選択され；生体高分子は、さらに高次構造、例えば、これらに限定されないが、ポリマー繊維、テキスタイル、レーヨン、ポリマーネットワーク、ポリマーゲル、人工組織、食用ポリマー材料、食用物質、バイオプラスチック、化粧品、結晶性ポリマー構造、半結晶性ポリマー構造、非晶質ポリマー、架橋ポリマー、エマルジョン、エマルジョン、医薬、人工建築材料、生物医学材料、紙に加工され；生成物のいずれかは、炭素含有化合物および／またはポリマー、例えば、限定するものではないが、単糖類、多糖類、炭水化物、3-ホスホグリセリン酸、グリセルアルデヒド3-リン酸、脂質、生体高分子、核酸、アミノ酸、小分子を含み；生成物またはエクスポートされた単糖分子は、微生物発酵プロセスにおいてフィードストックとして使用され；方法は、少なくとも部分的に微生物細胞内で行われ；方法は、生物学的反応経路における反応を少なくとも部分的に模倣し；水は脱水合成反応によって生成され、その後分離され；かつ／または、方法は、各々が開示の組成物を伴う、エノール化、カルボキシル化、水和、伸長、C-C結合切断、および／またはプロトン化を行う、化学反応の追加のステップを含む。
別の局面において、以下を含むかまたは以下から本質的になる、高次生成物、材料、および／または副生成物を作製するために開示のシステム、開示の方法の生成物、または化合物を処理する方法を提供する：生成物を1つまたは複数の化学反応へのインプットとして使用して、生成物(ここで生成物1と呼ぶ)を作製する工程；および、生成物または生成物1を1つまたは複数の反応ステップへのインプットとして使用して、材料を作製する工程。
いくつかの態様において、インプットは糖類であり；合成プロセスは開示の組成物を利用し；システムの様々なパーツは、反応容器、リアクター、細胞、微生物、ポリマー材料、ポリマー構造体、金属有機構造体、マイクロストマクチャー、生存生物、生物医学デバイス、マイクロ流体デバイス、マクロストマクチャー、および／またはナノストラクチャー内に一緒にまたは別々に存在し；高次生成物は、炭水化物、生体高分子、脂質、タンパク質、核酸、デンプン、ペプチド、ホルモンであり、反応ステップは、化学的変化、物理的変化、ポリマー加工、ポリマー工学、合成反応、分解反応、化学反応を含み得；高次材料としては、セルロース繊維織物、食用材料、ヒト用栄養食品、段ボール、紙、プラスチック、ポリマー材料、木材、生体材料、キチン、キトサン、インスリン、グリコーゲン、合成組織、エマルジョン、化粧品、構造建材、建築材料、包装材料、生物医学材料、高分子構造が挙げられるが、これらに限定されず；かつ／または、副生成物は水を含む。
いくつかの局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素および本明細書に記載される中間体からセルロースを製造するためのシステムを提供する。
いくつかの局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するためのシステムを提供する。いくつかの態様において、製造システムは、RuBPおよびATPを再生し、カルビン回路を介して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を生成する。他の態様では、製造システムは、RuBPを再生し、ATP源を使用してカルビン回路を介して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を生成する。いくつかの態様において、製造システムは、ATPを再生し、RuBP源を使用してカルビン回路を介して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を生成する。
一局面において、二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための製造システムであって、二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、リブロース1,5-ビスリン酸を再生する、およびアデノシン三リン酸を再生するために、水性媒体中のリブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素およびリン酸源からリン酸物質を受容するように構成された、前記リアクターとを含む、前記製造システムを提供する。
一局面において、二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための製造システムであって、二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；リブロース1,5-ビスリン酸を出力するように構成されたリブロース1,5-ビスリン酸と；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、およびアデノシン三リン酸を再生するために、水性媒体中の安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リン酸源からリン酸物質、およびリブロース1,5-ビスリン酸源からリブロース1,5-ビスリン酸を受容するように構成された、前記リアクターとを含む、前記製造システムを提供する。
一局面において、二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための製造システムであって、二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と；アデノシン三リン酸を出力するように構成されたアデノシン三リン酸源と；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、およびリブロース1,5-ビスリン酸を再生するために、水性媒体中のリブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素およびアデノシン三リン酸源からアデノシン三リン酸を受容するように構成された、前記リアクターとを含む、前記製造システムを提供する。
いくつかの局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグルコースを製造するためのシステムを提供する。いくつかの態様において、製造システムは、RuBPおよびATPを再生し、カルビン回路および糖新生経路を介して二酸化炭素からグルコースを生成する。他の態様において、製造システムは、RuBPを再生し、ATP源を使用してカルビン回路および糖新生経路を介して二酸化炭素からグルコースを生成する。いくつかの態様において、製造システムは、ATPを再生し、RuBP源を使用してカルビン回路および糖新生経路を介して二酸化炭素からグルコースを生成する。
一局面において、二酸化炭素からグルコースを製造するための製造システムであって、二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；水を出力するように構成された水源と；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、リブロース1,5-ビスリン酸を再生する、アデノシン三リン酸を再生する、およびグリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換するために、水性媒体中のリブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与剤を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リン酸源からリン酸物質、および水源から水を受容するように構成された、前記リアクターとを含む、前記製造システムを提供する。
一局面において、二酸化炭素からグルコースを製造するための製造システムであって、二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と；リブロース1,5-ビスリン酸を出力するように構成されたリブロース1,5-ビスリン酸と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；水を出力するように構成された水源と；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、アデノシン三リン酸を再生する、およびグリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換するために、水性媒体中の安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リン酸源からリン酸物質、および水源から水を受容するように構成された、前記リアクターとを含む、前記製造システムを提供する。
一局面において、二酸化炭素からグルコースを製造するための製造システムであって、二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と；アデノシン三リン酸を出力するように構成されたアデノシン三リン酸源と；水を出力するように構成された水源と；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、リブロース1,5-ビスリン酸を再生する、およびグリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換するために、水性媒体中のリブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、アデノシン三リン酸源からアデノシン三リン酸、および水源から水を受容するように構成された、前記リアクターとを含む、前記製造システムを提供する。
他の態様において、製造システムは、糖新生経路を介してグリセルアルデヒド3-リン酸からグルコースを製造する。
一局面において、安定化酵素を使用してグリセルアルデヒド3-リン酸からグルコースを製造するための製造システムであって、グリセルアルデヒド3-リン酸を出力するように構成されたグリセルアルデヒド3-リン酸源と；水を出力するように構成された水源と；グルコースを生成するために、水性媒体中の安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、および安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼを含有するリアクター中へ、グリセルアルデヒド3-リン酸源からグリセルアルデヒド3-リン酸および水源から水を受容するように構成された、前記リアクターとを含む、前記製造システムを提供する。
一局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からセルロースを製造するためのシステムを提供する。いくつかの態様において、製造システムは、RuBPおよびATPを再生し、カルビン回路、糖新生経路、および本明細書に記載されるようなセルロースの合成に必要な様々な安定化酵素を介して二酸化炭素からセルロースを生成する。他の態様において、製造システムは、RuBPを再生し、ATP源を使用してカルビン回路、糖新生経路、および本明細書に記載されるようなセルロースの合成に必要な様々な安定化酵素を介して二酸化炭素からセルロースを生成する。いくつかの態様において、製造システムは、ATPを再生し、RuBP源を使用してカルビン、糖新生経路、および本明細書に記載されるようなセルロースの合成に必要な様々な安定化酵素を介して二酸化炭素からセルロースを生成する。
一局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からセルロースを製造するための製造システムであって、二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；水を出力するように構成された水源と；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、リブロース1,5-ビスリン酸を再生する、アデノシン三リン酸を再生する、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する、グルコースをセルロースへ変換する、およびウリジン三リン酸を再生するために、水性媒体中のリブロース-1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リン酸源からリン酸物質、および水源から水を受容するように構成された、前記リアクターとを含む、前記製造システムを提供する。
一局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からセルロースを製造するための製造システムであって、二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と；リブロース1,5-ビスリン酸を出力するように構成されたリブロース1,5-ビスリン酸と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；水を出力するように構成された水源と；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、アデノシン三リン酸を再生する、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する、グルコースをセルロースへ変換する、およびウリジン三リン酸を再生するために、水性媒体中の安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リブロース1,5-ビスリン酸源からリブロース1,5-ビスリン酸、リン酸源からリン酸物質、および水源から水を受容するように構成された、前記リアクターとを含む、前記製造システムを提供する。
一局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からセルロースを製造するための製造システムであって、二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；アデノシン三リン酸を出力するように構成されたアデノシン三リン酸源と；水を出力するように構成された水源と；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、リブロース1,5-ビスリン酸を再生する、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する、グルコースをセルロースへ変換する、およびウリジン三リン酸を再生するために、水性媒体中のリブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リン酸源からリン酸物質、アデノシン三リン酸源からアデノシン三リン酸、および水源から水を受容するように構成された、前記リアクターとを含む、前記製造システムを提供する。
他の態様において、製造システムは、糖新生経路および本明細書に記載されるようなセルロースの合成に必要な様々な安定化酵素を介してグリセルアルデヒド3-リン酸からセルロースを生成する。
一局面において、安定化酵素を使用してグリセルアルデヒド3-リン酸からセルロースを製造するための製造システムであって、グリセルアルデヒド3-リン酸を出力するように構成されたグリセルアルデヒド3-リン酸源と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；水を出力するように構成された水源と；グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する、アデノシン三リン酸を再生する、グルコースをセルロースへ変換する、およびウリジン三リン酸を再生するために、水性媒体中のアデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、および安定化セルロースシンターゼを含有するリアクター中へ、グリセルアルデヒド3-リン酸源からグリセルアルデヒド3-リン酸、リン酸源からリン酸物質、および水源から水を受容するように構成された、前記リアクターとを含む、前記製造システムを提供する。
さらに別の態様において、製造システムは、本明細書に記載されるようなセルロースの合成に必要な様々な安定化酵素を介してグルコースからセルロースを生成する。
一局面において、安定化酵素を使用してグルコースからセルロースを製造するための製造システムであって、グルコースを出力するように構成されたグルコース源と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；グルコースをセルロースへ変換する、アデノシン三リン酸を再生する、およびウリジン三リン酸を再生するために、水性媒体中のアデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、および安定化セルロースシンターゼを含有するリアクター中へ、グルコース源からグルコースおよびリン酸源からリン酸物質を受容するように構成された、前記リアクターとを含む、前記製造システムを提供する。
他の局面において、安定化酵素および本明細書に記載される製造システムを使用して二酸化炭素から生体高分子およびその中間体を製造するための方法を提供する。
一局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、リン酸物質、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；ならびに、リブロース1,5-ビスリン酸およびアデノシン三リン酸を再生する工程を含む、前記方法を提供する。
一局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、リン酸物質、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；ならびに、アデノシン三リン酸を再生する工程を含む、前記方法を提供する。
一局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、アデノシン三リン酸、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；ならびに、リブロース1,5-ビスリン酸を再生する工程を含む、前記方法を提供する。
一局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグルコースを製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、リン酸物質、水、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与剤を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；リブロース1,5-ビスリン酸およびアデノシン三リン酸を再生する工程；ならびに、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する工程を含む、前記方法を提供する。
一局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグルコースを製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、リブロース1,5-ビスリン酸、リン酸物質、水、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；アデノシン三リン酸を再生する工程；ならびに、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する工程を含む、前記方法を提供する。
別の局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグルコースを製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、アデノシン三リン酸、水、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；リブロース1,5-ビスリン酸を再生する工程；ならびに、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する工程を含む、前記方法を提供する。
別の局面において、安定化酵素を使用してグリセルアルデヒド3-リン酸からグルコースを製造するための方法であって、水性媒体中でグリセルアルデヒド3-リン酸、水、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、および安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼを組み合わせる工程；ならびに、グルコースを生成する工程を含む、前記方法を提供する。
別の局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からセルロースを製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、リン酸物質、水、リブロース-1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；リブロース1,5-ビスリン酸およびアデノシン三リン酸、およびウリジン三リン酸を再生する工程；ならびに、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへおよびグルコースをセルロースへ変換する工程を含む、前記方法を提供する。
一局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からセルロースを製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、リブロース1,5-ビスリン酸、リン酸物質、水、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；アデノシン三リン酸およびウリジン三リン酸を再生する工程；ならびに、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへおよびグルコースをセルロースへ変換する工程を含む、前記方法を提供する。
一局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からセルロースを製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、リン酸試薬、水、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；リブロース1,5-ビスリン酸およびウリジン三リン酸を再生する工程；ならびに、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへおよびグルコースをセルロースへ変換する工程を含む、前記方法を提供する。
一局面において、安定化酵素を使用してグリセルアルデヒド3-リン酸からセルロースを製造するための方法であって、水性媒体中でグリセルアルデヒド3-リン酸、リン酸物質、水、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、および安定化セルロースシンターゼを組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する工程；アデノシン三リン酸およびウリジン三リン酸を再生する工程；ならびに、グルコースをセルロースへ変換する工程を含む、前記方法を提供する。
別の局面において、安定化酵素を使用してグルコースからセルロースを製造するための方法であって、水性媒体中でグルコース、リン酸物質、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、および安定化セルロースシンターゼを組み合わせる工程；グルコースをセルロースへ変換する工程；ならびに、アデノシン三リン酸およびウリジン三リン酸を再生する工程を含む、前記方法を提供する。
前述の統合システムおよび方法のいくつかのバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。前述の統合システムおよび方法のいくつかのバリエーションにおいて、安定化ウリジン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化ウリジン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。前述の統合システムおよび方法のいくつかの態様において、電子供与源は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む。そのような態様において、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素もまた組み合わせてもよい。他の態様において、電子供与源は電極である。いくつかの態様において、リン酸物質はポリリン酸を含む。前述の統合システムおよび方法のある態様において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からセルロースを製造するための方法は、リン酸物質をリサイクルする工程をさらに含む。
本発明は、あたかも各組み合わせが苦労して列挙されたかのように、本明細書で列挙される特定の態様の全ての組み合わせを包含する。
図の説明
本明細書に記載される例および態様は例示のみを目的としており、様々な改変または変更がそれに照らして当業者に示唆され、本出願の精神および範囲ならびに本開示の範囲内に含まれることが理解される。
本出願は、添付の図と併せてとられる以下の説明を参照することにより理解することができる。開示されるいくつかの態様のいくつかの例の説明が、添付の図面文書に含まれる。
封入された酵素、操作された微生物、および／または他の開示を介した化学処理を含む、例示的な組成物、システム、および方法の例示的なプロセスを描写する。 二酸化炭素インプットからの産業規模での、多段階合成反応における封入酵素を介した化学合成、ポリマープロセシング、および繊維加工を含む、例示的な組成物、システム、および方法の例示的なプロセスを描写する。 開示された操作微生物の態様を含む例示的なプロセスを描写する。この図は、二酸化炭素インプットからの産業規模での、微生物中での化学合成、ポリマープロセシング、および繊維加工を含む。 いくつかの開示された組成物、システム、および方法の例示的な産業的使用を描写する。 いくつかの開示された組成物およびシステムのいくつかの態様の例示的なヘテロポリマー組成物およびその使用を描写する。 再生式カルビン回路を介して安定化酵素を使用して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための例示的なシステムを描写する。 糖新生経路を介して安定化酵素を使用してグリセルアルデヒド3-リン酸からグルコースを製造するための例示的なシステムを描写する。 安定化酵素を使用してグルコースからセルロースを製造するための例示的なシステムを描写する。
詳細な説明
以下の説明は、例示的なシステム、方法、パラメータなどを記載する。しかしながら、そのような説明は、本開示の範囲に対する限定として意図されるものではなく、しかし代わりに例示的な態様の説明として提供されることが、認識されるべきである。本明細書に記載される例および態様は例示のみを目的としており、様々な改変または変更がそれに照らして当業者に示唆され、本出願の精神および範囲ならびに本開示の範囲内に含まれることが理解される。
禁忌または別段の断りがない限り、これらの説明においておよび本明細書全体を通して、用語「1つの（a）」および「1つの（an）」は1つまたは複数を意味し、用語「または」は、および／またはを意味する。
酵素は、特異性、エネルギー効率、および生物学的プロセスにおける適用などの多くの面で合成触媒の比ではないが、活性または寿命のような特性を損なうことなく、それらを天然環境外で安定化することはほとんど成功していない。酵素の周りのヘテロポリマーの調整された複合体は、タンパク質の折り畳みを維持し、非自然環境において酵素の活性および寿命を持続するための安定性とアクセス性のバランスを提供し得る。
炭素排出量は毎年世界的に増加し、地球の未来を脅かしているが、二酸化炭素を利用するためのスケーラブルな方法の開発はほとんど進んでいない。地球で最も重要なプロセスである植物における炭素固定に触発され、炭素固定を実施し、さらに産業的に加工することは、有用な製品において二酸化炭素を利用するための解決策になり得る。
安定化酵素を使用する製造システム
いくつかの局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素から生体高分子およびその中間体を製造するための製造システムを提供する。
例えば、いくつかのバリエーションにおいて、リブロース1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ(RuBisCO)酵素を、その天然環境またはそれが活性である環境と類似する水溶液中に懸濁する。産業プラントの廃棄物流から捕捉された二酸化炭素(CO2)を、溶液を通して泡立てる。システムは、部分的にカルボキシル化を介してCO2の固定を触媒する封入された(例えば安定化された)酵素を用いて、炭素固定カルビン回路を模倣する。例えば、いくつかの態様において、このプロセス、システム、および組成物を通じて；3-PGAがCO2から生成され、次いでG3Pに合成され、これは次いでグルコースに変換される。グルコースから、いくつかの処理経路が可能である。例えば、いくつかの態様において、同様の封入法によって作製された、封入された(例えば安定化された)セルロースシンターゼ酵素を、他のインプットおよび反応物と共にグルコースへ導入する。
図1に関して、例示的なプロセス100は、二酸化炭素からの本明細書に記載の生体高分子および中間体の生成を描写する。いくつかの態様において、二酸化炭素を含む様々なインプット102を安定化RuBisCO 102(例えば、RuBisCO触媒封入)を含有するリアクターへ供給して、カルビン回路106（これはG3Pを生成する）および糖新生経路（これはG3Pをグルコースへ変換する）を介してグルコースを生成するために他の主要な安定化酵素と共にRuBisCOを封入すること104によって、グルコースを生成することができる。いくつかの態様において、本明細書に記載のプロセスは、本明細書に記載されるような他の経路酵素と組み合わせて、例えばカルビン回路について、本明細書に記載されるような1つまたは複数の安定化酵素を使用する。
再び図1に関して、プロセス100は、安定化酵素を使用して、カルビン回路106および糖新生経路を介して生成されたグルコースを生体高分子へ変換することを含み得る(例えば、セルロース合成108を介してセルロース、デンプン合成112を介してデンプン、脂質合成114を介して脂質、アミノ酸およびタンパク質合成116を介してタンパク質、キチン合成120を介してキチン、および／またはポリエチレン合成124を介してポリエチレン)。いくつかの態様において、セルロースは、本明細書に記載されるようなセルロースの合成に必要な様々な安定化酵素(例えば、デンプンシンターゼ)を使用してグルコースから生成される。いくつかの態様において、生成されたセルロースを、分離し、紡糸口金を通して酸浴へ押し出して繊維を形成し、次いで、通常のレーヨン／天然繊維製造プロセス110と同様のプロセスを通じて処理して、人工天然テキスタイルおよび衣服またはアイテムを製造する。いくつかの態様において、生成されたセルロースを、紙または厚紙および包装を形成するために紙および厚紙製造プロセスにおいて使用する。
いくつかのバリエーションにおいて、生成されたグルコースを、さらなる反応に関与させるか、または、デンプン、脂質、およびタンパク質を生成するために反応を触媒する様々な封入された(例えば安定化された)酵素(デンプンシンターゼまたは脂肪酸シンターゼなどの酵素)に導入する。いくつかの態様において、さらなる反応は、他の多くの可能性の中でも、脱水合成反応、炭水化物合成、またはグリコゲネシスである。いくつかの態様において、グルコースはまた、微生物、または次いで生体高分子などの所望の生成物を産生する天然のもしくは操作された微生物の開示の組成物のためのフィードストックとして使用され得る。いくつかの態様において、デンプン、脂質、およびタンパク質は、ポリマーネットワークまたはゲルを形成するために、様々な比率で組み合わされ、(例えば、ポリマー架橋を介して)処理され得る。ある態様において、他の化合物または栄養素も埋め込まれるか、または導入され得る。これらの製造された構造体は、食用の、栄養価の高い食料源または医薬品118を提供し得る。
いくつかの態様において、グルコースを、封入された(例えば安定化された)キチンシンターゼIIIを伴うものを含むいくつかのステップを通じて処理し、人工キチンを生成する。再び図1に関して、この方法を通じて生成されたキチンおよびセルロースは、いくつかのプラスチック材料と類似または改善された特性を有するバイオプラスチック材料122として作用する複合材料を形成するために使用される。いくつかの態様において、製造システムは、本明細書に記載されるような安定化酵素を介してポリエチレンの合成124から生成されたポリエチレンを使用して燃料／プラスチック126を生成する。
いくつかの態様において、CO2またはグルコースを、インスリンを生成するために開示の組成物、方法、またはシステムを伴ういくつかのステップを通じて処理する。別のバリエーションにおいて、システムは、生物医学デバイス内に存在し、体内に移植され、インスリン産生および調節などの有益な機能を行う。
別のバリエーションにおいて、開示の組成物およびシステムは、材料、布地、ポリマー構造体、または別の構造体に統合され、環境において開示の方法を実施することができる。いくつかのバリエーションにおいて、開示の組成物、システム、および方法は脱塩プロセスにおいて活用される。他のバリエーションにおいて、開示の組成物またはシステムは、装置内または装置に固定され、典型的には二酸化炭素を放出する自動車または輸送機械に取り付けられる。システムは、二酸化炭素が放出される前に、いくらかの二酸化炭素を捕捉して別の化合物に変換する。別の例において、開示の組成物は、周囲空気などの、流体(液体または気体)二酸化炭素の供給源にさらされる材料内または材料上に固定され、CO2を別の化合物に変換することができる。
前述のシステムおよび方法のいくつかの態様において、リアクターは、1つまたは複数の酵素補因子を受容するように構成される。いくつかのバリエーションにおいて、そのような酵素補因子は、マグネシウムなどの金属イオンを含み得る。
安定化酵素を使用するセルロースの合成
図2に関して、例示的なプロセス200は、二酸化炭素からの、産業規模での、合成を介する安定化酵素を使用するセルロース生成、繊維を形成するためのセルロースのポリマープロセシング、および繊維加工を描写する。いくつかの態様において、二酸化炭素を含む様々なインプット202を、安定化RuBisCO(例えば、RuBisCO触媒封入)204を含む本明細書に記載されるような様々な安定化酵素を含有するリアクターに供給して、カルビン回路206および糖新生経路(例えば、図7)を介してグルコースを生成することができる。いくつかの態様において、本明細書における製造システムは、例えばカルビン回路についての、本明細書に記載されるような、1つまたは複数の安定化酵素、および本明細書に記載されるような他の経路酵素を使用する。いくつかの態様において、セルロースの合成に必要な様々な安定化酵素(例えば、セルロースシンターゼ208)を、カルビン回路206および糖新生経路を介して生成されたグルコースを含有するリアクター中へ添加して、グルコースからセルロースを生成する210。前述のもののいくつかのバリエーションにおいて、全ての必要な酵素を同時にリアクターへ添加する。いくつかの態様において、セルロースの合成に必要な酵素をリアクターに添加して、グルコースからセルロースを生成する210。ある態様において、人工繊維フィラメント糸およびステープルファイバー216を製造するために、セルロースをさらに処理する(例えば、ビスコース紡糸および延伸212ならびに漂白、洗浄、および乾燥214)。
操作微生物を使用するセルロースの合成
図3に関して、例示的なプロセス300は、二酸化炭素を固定してそれを所望の生成物に合成することを可能にする、炭素固定および合成酵素を産生しかつ二酸化炭素302を取り込むように代謝的に操作された微生物304を使用するセルロースの生成を描写する。いくつかの態様において、炭素固定を通じて生成されたグルコース306は、グルコースを消費して生体高分子などの他の所望の化合物を産生する微生物のフィードストックとして使用される。例えば、代謝的に操作された出芽酵母（Saccharomyces cerevisiae）は、リアクター内の炭素固定から生成されたグルコースを供給され、タンパク質を産生する。別の態様において、微生物は、所望のプロセスをサポートする遺伝子を含むように遺伝子操作される。微生物は、封入された(例えば安定化された)酵素、一例では封入された(例えば安定化された)セルロースシンターゼ308に導入される。微生物は次いでグルコースをフィードストックとして取り込み、本明細書に記載される様々な可能な修飾を通じてグルコースからセルロースを生成する310、常時オンの産生経路を有する。微生物は、その後、高スループットで生成物を産生する。操作された微生物から産生されたセルロースは、細胞からの生成物分離および濾過312、ビスコース紡糸および延伸314、漂白、洗浄、および乾燥316などのさらなる処理ステップを経て、その後、人工天然繊維フィラメント糸、ステーブルファイバー（stable fiber）などに最終的に成形される318。
したがって、システムまたは生成物は、開示された組成物のいくつかの異なるバージョン、例えば、様々な封入酵素(例えば、安定化酵素)、酵素、操作微生物、微生物、またはその他を含み得る。さらに、記載されたシステムは、多くの炭素生成物、副生成物(例えば水)、および他の生成物を生成し得、人工的または新規な材料または生成物を作製するために、それぞれがさらに処理されるか、または他の化合物とさらに組み合わされてもよい。
別の態様において、封入された酵素または微生物は、乾燥、包装および／または材料中に埋め込まれ、関連する反応または方法のいくつかを実行するために個人またはエンティティーによって使用されることができる。これらの封入された酵素は、システムもしくはキット、またはエンドユーザーがそれを操作し、関連するプロセスを実行できるようにするいくつかの必要なインプットと共にパッケージ化され得る。いくつかの態様において、操作は、個人がキットを使用すること：水、含まれる封入酵素／微生物、含まれる栄養素を添加すること、または外部材料を添加すること、およびしたがって、キットが反応を通じて所望の生成物を操作および生成することを可能にすることを含む。開示された組成物の部分としての封入は、システムが未制御の環境で動作するのを助ける。操作の一例には、食用タンパク質の連続的またはバッチ的生産が含まれる。別の態様において、封入された酵素／微生物は、容易な生成物の分離および活性化合物の保持を可能にするために、表面上または材料中に固定化される。
二酸化炭素生成施設によるプロセスの産業利用
図4に関して、例示的なプロセス400は、産業プラントまたは施設402によって生成される二酸化炭素からの安定化酵素を使用するグルコースおよび生体高分子の生成を描写する。いくつかの態様において、様々な経路(例えば、カルビン回路および糖新生)のための安定化酵素を含有するオンサイトリアクターは、グルコース408を生成するために、産業プラントまたは施設402によって生成された二酸化炭素を受容する。いくつかの態様において、二酸化炭素は、産業プラントの廃棄物流から隔離され、反応容器に送達される404。いくつかの態様において、オンサイトで生体高分子を生成するためのリアクターは、本明細書に記載されるような安定化酵素を使用して、本明細書に記載されるような様々な反応を実行する406。いくつかの態様において、生体高分子は、安定化酵素によってグルコースから生成される410。いくつかの態様において、生体高分子はセルロースである412。あるバリエーションにおいて、生体高分子は、所望の有用な製品416にさらに加工される414。いくつかのバリエーションにおいて、「CO2」および「二酸化炭素」は、あらゆる形態の二酸化炭素を指す。
安定化酵素
いくつかの態様において、「安定化酵素」は、(1)表面相補的天然変性ポリマー鎖で安定化され、(2)吸着および架橋を通じて、例えば、非自己集合性のミクロまたはマクロポリマー表面(例えば、マイクロビーズまたは樹脂表面)上に固定化され、かつ／または(3)酵素をそれ自体または他の分子と架橋することによって安定化された、酵素を指す。例示的な態様において、安定化酵素は、様々な温度範囲、pH範囲、および／またはロバストな産業プロセス時間スケールにわたって安定かつ活性である。他の例示的な態様において、安定化酵素は、水性環境において安定かつ活性である。
いくつかのバリエーションにおいて、安定化酵素は、本明細書の組成物および態様に開示されているように、封入酵素の形態である。あるバリエーションにおいて、安定化酵素は、生成物の容易な分離を可能にするために(例えば、ポリマー構造固定化を通じて)反応容器中に固定化される。
図5は、例示的な安定化酵素を作製および使用する例示的なプロセス500を描写する。ステップ502において、ヘテロポリマー組成物の一例を描写し、ここで、線は、変性タンパク質を模倣する様々なモノマーを含むかまたは該モノマーからなるヘテロポリマーの簡略化されたイラストである。ステップ504において、ヘテロポリマー組成物は、例示的な触媒、この場合はRuBiSCO酵素と組み合わされ、触媒と化合物との複合体を含む組成物をもたらす。ステップ506において、ヘテロポリマー組成物によって封入されたRuBiSCO酵素が、例示的な細胞の使用において描写されている。ステップ506は、操作された代謝を有する操作された微生物を伴う開示の組成物の態様；および、操作された代謝を有する操作された微生物とヘテロポリマー組成物によって封入されたRuBiSCO酵素とを伴う開示の組成物の態様の両方をイラスト化している。
一局面において、触媒と化合物との複合体を含むかまたは該複合体から本質的になる組成物が提供され、ここで、組成物は、環境において複合体化されなかった場合の、触媒の活性または寿命に対するその環境の負の影響を軽減する。いくつかの態様において、化合物と触媒との複合体は、様々な非天然環境における触媒活性および長寿命を可能にする。
いくつかの態様において、ヘテロポリマーは、メタクリル酸ベースのモノマー(例えば、メタクリル酸メチル(MMA)、オリゴ(エチレングリコール)メタクリレート(OEGMA)、メタクリル酸3-スルホプロピルカリウム塩(3-SPMA)、メタクリル酸2-エチルヘキシル(2-EHMA))などのモノマーから、天然変性タンパク質に類似する比率で、または開示の組成物の所望の特性を達成するような比率で、ラジカル重合を通じて重合される。モノマーは、短距離ポリマー-酵素相互作用(例えば、酵素表面の疎水性、正電荷などの領域との相互作用)を最適化し、化学的多様性を提供するように選択される。モノマー比の選択は、酵素活性の最良の保持を達成するために溶解度パラメータによって導かれる。ヘテロポリマーは、30～100kDaほどの、または約40kDaの数平均分子量を有し得る。
いくつかの態様において、安定化酵素は、水溶液中で酵素および化合物を混合する工程；混合物を乾燥する工程；および、乾燥した混合物を溶液中に再懸濁し、組成物を形成する工程によって生成される。いくつかの態様において、安定化酵素は、本質的に、酵素および化合物を、それらが複合体を形成するような高い酵素活性を可能にする媒体中で混合する工程；および、混合物を乾燥し、組成物を形成する工程によって生成される。いくつかの態様において、安定化酵素は、酵素および化合物を、それらが組成物を形成するような高い酵素活性を可能にする溶液中で混合する工程によって生成される。
いくつかの態様において、ヘテロポリマーは、RuBisCO酵素と混合されて、この酵素を封入する。混合物を乾燥させ、次いで、リブロース1,5-ビスリン酸(「RuBP」)などの必要な反応物、電子供与体(例えば、NADPHおよび／またはニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(「NADH」)、NADPHの還元型)ならびにエネルギー分子(例えば、ATP)と共に所望の溶媒に再懸濁する。封入により、この溶媒中で、封入された酵素は、溶液のpHまたは温度を厳密に調節する必要なく、部分的に封入に起因して、活性または寿命を維持または改善する。いくつかの態様において、封入された酵素は、任意の溶媒中で酵素-ポリマー相互作用を最大にするためにそれらの立体構造を調整するポリマーを介して、非天然環境における立体構造変化に抵抗しかつ酵素活性を保護することができる。開示された封入酵素の酵素活性の保持を評価する例において、組成物を溶液中に分散させて比色アッセイを行う。開示された封入酵素の酵素活性の保持を評価する別の例において、組成物を溶液中に分散させて活性アッセイを行う。
いくつかの態様において、安定化酵素のヘテロポリマーは、天然変性タンパク質を模倣する。いくつかの態様において、安定化酵素の酵素は、本明細書に記載されるような再生式カルビン回路を介して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を生成するための酵素である。いくつかの態様において、安定化酵素の酵素は、本明細書に記載されるような糖新生経路を介してグリセルアルデヒド3-リン酸からグルコースを生成するための酵素である。いくつかの態様において、安定化酵素の酵素は、本明細書に記載されるようなセルロースの合成に必要な様々な酵素を介してグルコースからセルロースを生成するための酵素である。いくつかの態様において、安定化酵素の酵素は、本明細書に記載されるようなデンプンの合成に必要な様々な酵素を介してグルコースからデンプンを生成するための酵素である。
いくつかの態様において、ヘテロポリマーは、様々な酵素を同時に封入するために、多数の酵素(例えば、カルビン回路酵素、糖新生酵素、およびグルコースからセルロースを生成するのに必要な酵素)と混合される。例えば、あるバリエーションにおいて、本明細書に記載されるようなカルビン回路酵素(例えば、RuBisCO、ホスホグリセリン酸キナーゼなど)をヘテロポリマーと混合して、封入された(例えば安定化された)カルビン回路酵素を生成する。いくつかのバリエーションにおいて、カルビン回路酵素および糖新生酵素をヘテロポリマーと混合して、安定化カルビン回路酵素および安定化糖新生酵素の混合物を生成する。他のバリエーションにおいて、カルビン回路酵素、糖新生酵素、およびグルコースからセルロースを合成するための酵素をヘテロポリマーと混合して、安定化カルビン回路酵素、安定化糖新生酵素、およびグルコースからセルロースを合成するための安定化酵素の混合物を生成する。他のバリエーションにおいて、カルビン回路酵素、糖新生酵素、およびグルコースからデンプンを合成するための酵素をヘテロポリマーと混合して、安定化カルビン回路酵素、安定化糖新生酵素、およびグルコースからデンプンを合成するための安定化酵素の混合物を生成する。
炭素源
本明細書のシステムおよび方法において使用される二酸化炭素は、任意の市販の供給源から得ることができ、または当技術分野で公知の任意の方法を用いて得ることができる。いくつかのバリエーションにおいて、製造システムは、リアクターに供給する二酸化炭素を含有するタンクを含む。いくつかのバリエーションにおいて、本明細書の製造システムにおけるリアクターは、二酸化炭素生成施設(例えば、直接空気捕捉施設)または二酸化炭素捕捉施設のオンサイトに配置され、CO2は、前記リアクターに送達される(例えば、図4)。開示された組成物、反応物、および電子供与体は、溶液中の前記リアクター中に存在する。CO2はオンサイトでの連続プロセスを通じて炭素製品に変換される。開示された組成物の封入に起因して、反応容器および反応は、温度、pH、または圧力に関して大幅な調節を必要としないが、非複合体化酵素は必要とするであろう。
他のバリエーションにおいて、産業施設の廃棄物流からのCO2が捕捉され、金属有機構造体(MOF)に貯蔵される。MOFを反応容器に導入し、加熱して、CO2を放出する。放出されたCO2は、本明細書に記載されるような開示された炭素固定システムおよび方法へのインプットとして使用される。別のバリエーションにおいて、金属有機構造体デバイスは、CO2分子を収集するためにCO2の車両排気または周囲源内に固定され、次いで、空気中へ放出する代わりに二酸化炭素を固定するために、開示の組成物を有するチャンバ内でCO2を放出するために加熱される。
他のバリエーションにおいて、組成物、システム、および方法は、有機化学物質に向かって、一酸化炭素、メタン、メタノール、ギ酸塩、もしくはギ酸を含む無機炭素および／もしくはC1炭素源の形態などの炭素源、ならびに／または様々な合成ガス組成物を含むC1化学物質を含有する混合物へ適用される。別のバリエーションにおいて、開示されたシステム、組成物、および／または方法の任意の組み合わせは火星上に存在し、火星の大気からのCO2をインプットとして使用する。
製造システム
いくつかの局面では、二酸化炭素を所望の生成物(例えば、生体高分子および様々な中間体、例えば、グルコース、セルロース、およびデンプン)に変換するための安定化酵素の酵素カスケードを使用して二酸化炭素から生体高分子を製造するための製造システムが提供される。いくつかの態様において、製造システムは、酵素(例えば、カルビン回路)、再生するインプット(例えば、リブロース1,5-ビスリン酸)、および再生するエネルギー/電子源(例えば、アデノシン三リン酸、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸、およびウリジン三リン酸)の再利用可能なシステムを含む。いくつかの態様では、本明細書に記載されるような安定化カルビン回路酵素を使用して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための製造システムが提供される。いくつかの態様では、本明細書に記載されるような安定化糖新生酵素を使用してグリセルアルデヒド3-リン酸からグルコースを製造するための製造システムが提供される。いくつかの態様では、本明細書に記載されるようなグルコースからのセルロースの合成に必要な様々な安定化酵素を使用してグルコースからセルロースを製造するための製造システムが提供される。いくつかの態様では、本明細書に記載されるようなグルコースからのデンプンの合成に必要な様々な安定化酵素を使用してグルコースからデンプンを製造するための製造システムが提供される。いくつかのバリエーションにおいて、システムおよび方法へのインプット、例えば、基質、酵素は、溶解細胞(例えば、植物細胞、細菌細胞、酵母細胞)から提供され得る。
「G3P」生成
図6は、二酸化炭素604からグリセルアルデヒド-3-リン酸(「G3P」)622を生成するための本明細書に記載される安定化酵素を用いた再生式カルビン回路600を描写する。いくつかの態様において、製造システムは、安定化カルビン回路酵素を使用して再生式カルビン回路602を介して二酸化炭素604からG3P 622を生成する。図6において、安定化RuBisCO 606は、3-ホスホグリセリン酸(3-PGA)608を生成するためにリブロースRuBP 602と二酸化炭素604との反応を触媒し；安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ610は、アデノシン三リン酸(ATP)612（これはアデノシン二リン酸(ADP)614へ変換される）からのエネルギーを使用して3-PGAを1,3-ビスホスホグリセリン酸(1,3-BPGA)616へ変換し；安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ618は、電子供与源を使用して1,3-BPGAをG3P 622へ変換し；安定化トランスケトラーゼ626、リブロース-5-リン酸キナーゼ630、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、および安定化ホスホリブロキナーゼは、ATP 612を使用してG3P 622をリブロース-5-リン酸(Ru5P) 628へそしてRu5P 628をRuBP 620へ変換し、それによってRuBP 602を再生する。RuBP 602の再生はカルビン回路を再生する。図6において、電子供与源は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(「NADPH」)620であり、これは、NADPHの酸化型である、NADP+ 622へ変換される。いくつかの態様において、G3P 622は糖新生経路を介してグルコース634へさらに変換される。いくつかの態様において、電子供与源は電極である。
安定化ATP再生酵素
いくつかの態様において、G3Pを製造するための製造システムは、安定化ATP再生酵素を含む。安定化ATP再生酵素は、リン酸源を使用してリアクター中でATPを再生する。いくつかの態様において、ATP再生酵素は安定化キナーゼ酵素である。ある態様において、ATP再生酵素は安定化ポリリン酸キナーゼ酵素である。いくつかの態様において、リン酸源はポリリン酸である。いくつかの態様において、製造システムは、リン酸物質をリサイクルするように構成されている。そのような態様において、リン酸物質は、本明細書に記載されるような生体高分子または中間体を生成するための反応を開始する前に反応中に存在する。
電子供与源
いくつかの態様において、電子供与源はNADPHである。いくつかの態様において、電子供与源はNADHである。いくつかの態様において、リアクターは、リアクター中へNADPHおよび／またはNADHを出力するように構成されたNADPHおよび／またはNADH源からNAPDHおよび／またはNADHを受容する。他の態様において、リアクターは、反応が開始する前にNADPHおよび／またはNADHを含有する。いくつかの態様において、製造システムは安定化NAPDH再生酵素を含む。安定化NADPHおよび／またはNADH再生酵素は、電子供与源を使用してリアクター中でNADPHおよび／またはNADHを再生する。いくつかのバリエーションにおいて、NADPHおよび／またはNADH再生酵素は、安定化ヒドロゲナーゼ酵素である。あるバリエーションにおいて、NADPHおよび／またはNADH再生酵素は、安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素である。
他の態様において、本明細書に記載される電子供与源は電子源である。そのような態様において、電子は、電極、電源、電気化学源、またはイオン源を介して反応へ送達される。ある態様において、電子源はリアクター中に位置しており、水性媒体に電子を提供するように構成されている。
CO2からG3Pへ - カルビン回路の再生およびATPの再生
いくつかの局面では、カルビン回路を介して二酸化炭素からG3Pを製造するための製造システムが提供される。いくつかの態様において、G3Pを製造するための製造システムは、二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；水性媒体中のRuBP、安定化RuBisCO、ATP、安定化ATP再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素およびリン酸源からリン酸物質を受容するように構成された、前記リアクターとを含む。リアクターは、(i)G3Pを生成する、(ii)RuBPを再生する、および(iii)ATPを再生する、ように構成されている。
G3P生成 - RuBP源およびATPの再生
いくつかの局面では、リアクター中へRuBPを出力するように構成されたRuBP源を使用して二酸化炭素からG3Pを製造するための製造システムが提供される。いくつかの態様において、RuBP源を使用して二酸化炭素からG3Pを製造するための製造システムは、二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；RuBPを出力するように構成されたRuBP源と；水性媒体中の安定化RuBisCO、ATP、安定化ATP再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リン酸源からリン酸物質、およびRuBP源からRuBPを受容するように構成された、前記リアクターとを含む。リアクターは、(i)G3Pを生成するおよび(ii)ATPを再生する、ように構成されている。
G3P生成 - ATP源およびカルビン回路の再生
いくつかの局面では、リアクター中へATPを出力するように構成されたATP源を使用して二酸化炭素からG3Pを製造するための製造システムが提供される。いくつかの態様において、ATP源を使用して二酸化炭素からG3Pを製造するための製造システムは、二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と；ATPを出力するように構成されたATP源と；水性媒体中のRuBP、安定化RuBisCO、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素およびATP源からATPを受容するように構成された、前記リアクターとを含む。リアクターは、(i)G3Pを生成するおよび(ii)RuBPを再生する、ように構成されている。
グルコース生成
図7は、G3P 624からグルコース634を生成するための本明細書に記載される安定化酵素を用いた糖新生経路700を描写する。グルコース634は、安定化アルドラーゼ702、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ706、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ712、および安定化グルコース6-ホスファターゼ716によって触媒される一連の反応によってG3P 624から生成される。図7において、安定化アルドラーゼ702は、G3P 624をフルクトース1,6-ビスリン酸704へ変換し；安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ706は、水708を使用してフルクトース1,6-ビスリン酸704をフルクトース6-リン酸710へ変換し；安定化ホスホグルコースイソメラーゼ712はフルクトース6-リン酸710をグルコース6-リン酸714へ変換し；安定化グルコース6-ホスファターゼ716は、水708を使用してグルコース6-リン酸714をグルコース634へ変換する。いくつかの態様において、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、および安定化ピルビン酸カルボキシラーゼもまた、糖新生経路を介してG3Pからグルコースを合成するために存在する。
CO2からグルコースへ - カルビン回路の再生およびATPの再生
いくつかの局面では、カルビン回路および糖新生経路を介して二酸化炭素からグルコースを製造するための製造システムが提供される。いくつかの態様において、二酸化炭素からグルコースを製造するための製造システムは、二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；水を出力するように構成された水源と；水性媒体中のRuBP、安定化RuBisCO、ATP、安定化ATP再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、および安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リン酸源からリン酸物質、および水源から水を受容するように構成された、前記リアクターとを含む。リアクターは、(i)G3Pを生成する、(ii)RuBPを再生する、(iii)ATPを再生する、および(iv)G3Pをグルコースへ変換する、ように構成されている。
安定化ATP再生酵素
いくつかの態様において、グルコースを製造するための製造システムは、安定化ATP再生酵素を含む。安定化ATP再生酵素は、リン酸物質を使用してリアクター中でATPを再生する。いくつかの態様において、ATP再生酵素は安定化キナーゼ酵素である。ある態様において、ATP再生酵素は安定化ポリリン酸キナーゼである。いくつかの態様において、リン酸物質はポリリン酸である。いくつかの態様において、製造システムは、リン酸物質をリサイクルするように構成されている。そのような態様において、リン酸物質は、本明細書に記載されるような生体高分子または中間体を生成するための反応を開始する前に反応中に存在する。
電子供与源
いくつかの態様において、電子供与源はNADPHである。いくつかの態様において、電子供与源はNADHである。いくつかの態様において、リアクターは、リアクター中へNADPHおよび／またはNADHを出力するように構成されたNADPHおよび／またはNADH源からNAPDHおよび／またはNADHを受容する。他の態様において、リアクターは、反応が開始する前にNADPHおよび／またはNADHを含有する。いくつかの態様において、製造システムは安定化NAPDH再生酵素を含む。安定化NADPHおよび／またはNADH再生酵素は、電子供与源を使用してリアクター中でNADPHおよび／またはNADHを再生する。いくつかのバリエーションにおいて、NADPHおよび／またはNADH再生酵素は、安定化ヒドロゲナーゼ酵素である。あるバリエーションにおいて、NADPHおよび／またはNADH再生酵素は、安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素である。
他の態様において、本明細書に記載される電子供与源は電子源である。そのような態様において、電子は、電極、電源、電気化学源、またはイオン源を介して反応へ送達される。ある態様において、電子源はリアクター中に位置しており、水性媒体に電子を提供するように構成されている。
CO2からグルコースへ - RuBP源およびATPの再生
いくつかの態様において、二酸化炭素からグルコースを製造するための製造システムは、リアクター中へRuBPを出力するように構成されたRuBP源を含む(即ち、製造システムは、安定化RuBP再生酵素を使用してRuBPを再生しない)。例えば、いくつかのバリエーションにおいて、二酸化炭素からグルコースを製造するための製造システムは、本明細書に記載されるような二酸化炭素からG3Pを製造するためのRuBPを出力するように構成されたRuBP源を含む。
CO2からグルコースへ - ATP源およびカルビン回路の再生
いくつかの態様において、二酸化炭素からグルコースを製造するための製造システムは、リアクター中へATPを出力するように構成されたATP源を含む(即ち、製造システムは、安定化ATP再生酵素を使用してATPを再生しない)。例えば、そのようなバリエーションにおいて、二酸化炭素からグルコースを製造するための製造システムは、本明細書に記載されるような二酸化炭素からG3Pを製造するためのATPを出力するように構成されたATP源を含む。
いくつかのバリエーションにおいて、製造システムは、二酸化炭素からG3Pを生成し、G3Pをグルコースへ変換するための単一のリアクターを含む。他のバリエーションにおいて、製造システムは第1リアクターおよび第2リアクターを含む。そのようなバリエーションにおいて、第1リアクターは、二酸化炭素からG3Pを生成し、G3Pを第2リアクターへ出力するように構成されており、第2リアクターは、第1リアクターからG3Pを受容し、G3Pをグルコースへ変換するように構成されている。
G3Pからグルコースへ
いくつかの局面では、糖新生経路を介してG3Pからグルコースを製造するための製造システムが提供される。いくつかの態様において、G3Pからグルコースを製造するための製造システムは、G3Pを出力するように構成されたG3P源と；水を出力するように構成された水源と；水性媒体中の安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、および安定化ピルビン酸カルボキシラーゼを含有するリアクター中へ、G3P源からG3P、および水源から水を受容するように構成された、前記リアクターとを含む。リアクターは、グルコースを生成するように構成されている。
前述のもののいくつかのバリエーションにおいて、上記に記載されるシステムおよび方法は、1つまたは複数のリアクターにおいて行われ得る。例えば、いくつかの態様において、製造システムは、G3Pを生成し、G3Pを第2リアクターへ出力するように構成された第1リアクターを含み、第2リアクターは、本明細書に記載されるような糖新生のための様々な安定化酵素を使用してG3Pをグルコースへ変換するように構成されている。他の態様において、製造システムは、本明細書に記載されるような安定化酵素を使用して第1生成物(例えば、二酸化炭素をグルコースへ変換するための中間体のいずれか、例えば、G3P、フルクトース1,6-ビスリン酸、フルクトース6-リン酸など)を生成し、第1生成物を第2リアクターへ出力するように構成された、第1リアクターと；本明細書に記載されるような安定化酵素を使用して第1生成物を第2生成物(例えば、グルコースまたは中間体)へ変換するように構成た、第2リアクターと；第2生成物がグルコースの合成についての中間生成物(例えば、G3P、フルクトース1,6-ビスリン酸など)である場合、本明細書に記載されるような様々な安定化酵素を使用して第3生成物を生成するように構成された、任意選択の第3リアクターとを含む。
セルロース生成
例示的な態様において、製造システムは、カルビン回路および糖新生経路を介して二酸化炭素からセルロースを製造する。そのような例示的な態様において、製造システムは、電子、RuBP、および本明細書に記載されるような安定化カルビン回路酵素などの、様々なインプットを使用して、二酸化炭素をG3Pへ変換し；カルビン回路を介して生成されたG3P、水、および本明細書に記載されるような様々な安定化糖新生酵素などの、様々なインプットを使用して、G3Pをグルコースへ変換し；そして、糖新生経路を介して生成されたグルコース、ATP、ウリジン三リン酸(「UTP」)、および本明細書に記載されるような様々なセルロース合成酵素などの、様々なインプットを使用して、セルロースを生成する。
図8は、本明細書に記載される様々な安定化酵素を使用してグルコース634からセルロース820を生成するセルロース合成経路800を描写する。セルロース820は、安定化グルコキナーゼ802、安定化ホスホグルコムターゼ806、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ810、および安定化デンプンシンターゼ818によって触媒される一連の反応によって生成される。図8において、安定化グルコキナーゼ802は、ATP 612（これはADP 612へ変換される）を使用してグルコース634をグルコース6-リン酸804へ変換し；安定化ホスホグルコムターゼ806は、グルコース6-リン酸804をグルコース1-リン酸808へ変換し；安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ810は、UTP 812で（ここで、UTP 812はウリジン二リン酸(「UDP」)814へ変換される）グルコース1-リン酸808をウリジン二リン酸グルコース816へ変換し；そして、安定化セルロースシンターゼ818は、ウリジン二リン酸グルコース816をセルロース820へ変換する。
安定化ATP再生酵素
いくつかの態様において、セルロースを製造するための製造システムは、安定化ATP再生酵素を含む。安定化ATP再生酵素は、リン酸物質を使用してリアクター中でATPを再生する。いくつかの態様において、ATP再生酵素は安定化キナーゼ酵素である。ある態様において、ATP再生酵素は安定化ポリリン酸キナーゼである。いくつかの態様において、リン酸物質はポリリン酸である。いくつかの態様において、製造システムは、リン酸物質をリサイクルするように構成されている。そのような態様において、リン酸物質は、本明細書に記載されるような生体高分子または中間体を生成するための反応を開始する前に反応中に存在する。
安定化UTP再生酵素
いくつかの態様において、セルロースを製造するための製造システムは、安定化UTP再生酵素を含む。安定化UTP再生酵素は、リン酸物質を使用してリアクター中でUTPを再生する。いくつかの態様において、UTP再生酵素は安定化キナーゼ酵素である。ある態様において、UTP再生酵素は安定化ポリリン酸キナーゼ酵素である。いくつかの態様において、リン酸物質はポリリン酸である。いくつかの態様において、製造システムは、リン酸物質をリサイクルするように構成されている。そのような態様において、リン酸物質は、本明細書に記載されるような生体高分子または中間体を生成するための反応を開始する前に反応中に存在する。
電子供与源
いくつかの態様において、電子供与源はNADPHである。いくつかの態様において、電子供与源はNADHである。いくつかの態様において、リアクターは、リアクター中へNADPHおよび／またはNADHを出力するように構成されたNADPHおよび／またはNADH源からNAPDHおよび／またはNADHを受容する。他の態様において、リアクターは、反応が開始する前にNADPHおよび／またはNADHを含有する。いくつかの態様において、製造システムは安定化NAPDH再生酵素を含む。安定化NADPHおよび／またはNADH再生酵素は、電子供与源を使用してリアクター中でNADPHおよび／またはNADHを再生する。いくつかのバリエーションにおいて、NADPHおよび／またはNADH再生酵素は、安定化ヒドロゲナーゼ酵素である。あるバリエーションにおいて、NADPHおよび／またはNADH再生酵素は、安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素である。
他の態様において、本明細書に記載される電子供与源は電子源である。そのような態様において、電子は、電極、電源、電気化学源、またはイオン源を介して反応へ送達される。ある態様において、電子源はリアクター中に位置しており、水性媒体に電子を提供するように構成されている。
CO2からセルロースへ - カルビン回路の再生およびATPの再生
いくつかの局面では、カルビン回路および糖新生経路を介して二酸化炭素からセルロースを製造するための製造システムが提供される。いくつかの態様において、二酸化炭素からセルロースを製造するための製造システムは、二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；水を出力するように構成された水源と；水性媒体中のRuBP、安定化RuBisCO、ATP、安定化ATP再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、UTP、安定化UTP再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与剤を含有する主要リアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リン酸源からリン酸物質、および水源から水を受容するように構成された、前記リアクターとを含む。反応は、(i)G3Pを生成する、(ii)RuBPを再生する、(iii)ATPを再生する、(iv)G3Pをグルコースへ変換する、(v)グルコースをセルロースへ変換する、および(vi)UTPを再生する、ように構成されている。
CO2からセルロースへ - RuBP源およびATPの再生
いくつかの態様において、二酸化炭素からセルロースを製造するための製造システムは、リアクター中へRuBPを出力するように構成されたRuBP源を含む(即ち、製造システムは、安定化RuBP再生酵素を使用してRuBPを再生しない)。例えば、いくつかのバリエーションにおいて、二酸化炭素からセルロースを製造するための製造システムは、本明細書に記載されるような二酸化炭素からG3Pを製造するためのRuBPを出力するように構成されたRuBP源を含む。
CO2からセルロースへ - ATP源およびカルビン回路の再生
いくつかの態様において、二酸化炭素からセルロースを製造するための製造システムは、リアクター中へATPを出力するように構成されたATP源を含む(即ち、製造システムは、安定化ATP再生酵素を使用してATPを再生しない)。例えば、そのようなバリエーションにおいて、二酸化炭素からセルロースを製造するための製造システムは、本明細書に記載されるような二酸化炭素からG3Pを製造するためのATPを出力するように構成されたATP源を含む。
いくつかの態様において、二酸化炭素からセルロースを製造するための製造システムは、二酸化炭素からG3P、G3Pからグルコース、およびグルコースからセルロースを生成するための単一のリアクターを含む。いくつかのバリエーションにおいて、製造システムは、二酸化炭素からG3P、G3Pからグルコース、およびグルコースからセルロースを同時に(例えば、同じ時に)生成する。他のバリエーションにおいて、製造システムは、二酸化炭素からG3P、G3Pからグルコース、およびグルコースからセルロースを逐次的に(例えば、段階的に)生成する。
いくつかの態様において、二酸化炭素からセルロースを製造するための製造システムは、第1リアクター、第2リアクター、および第3リアクターを含む。そのようなバリエーションにおいて、第1リアクターは、二酸化炭素からG3Pを生成し、G3Pを第2リアクターへ出力するように構成されており；第2リアクターは、第1リアクターからG3Pを受容し、G3Pをグルコースへ変換するように構成されており；第3リアクターは、第2リアクターからグルコースを受容し、グルコースをセルロースへ変換するように構成されている。他のバリエーションにおいて、製造システムは、第1リアクターが二酸化炭素からG3PそしてG3Pからグルコースを生成するように構成されており、かつ、第2リアクターがグルコースからセルロースを生成するように構成されているように構成された、第1リアクターおよび第2リアクターを含む。別のバリエーションにおいて、製造システムは、第1リアクターが二酸化炭素からG3Pを生成するように構成されており、かつ、第2リアクターがG3Pからグルコースそしてグルコースからセルロースを生成するように構成されているように構成された、第1リアクターおよび第2リアクターを含む。
G3Pからセルロースへ
いくつかの局面では、糖新生経路を介してG3Pからセルロースを製造するための製造システムが提供される。いくつかの態様において、G3Pからセルロースを製造するための製造システムは、G3Pを出力するように構成されたG3P源と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；水を出力するように構成された水源と；水性媒体中の安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ATP、安定化ATP再生酵素、UTP、安定化UTP再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、および安定化セルロースシンターゼを含有するリアクター中へ、G3P源からG3P、リン酸源からリン酸物質、および水源から水を受容するように構成された、前記リアクターとを含む。反応は、(i)G3Pをグルコースへ変換する、(ii)グルコースをセルロースへ変換する、(iii)ATPを再生する、および(iv)UTPを再生する、ように構成されている。
グルコースからセルロースへ
いくつかの局面では、グルコースからセルロースを製造するための製造システムが提供される。いくつかの態様において、グルコースからセルロースを製造するための製造システムは、グルコースを出力するように構成されたグルコース源と；リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と；水性媒体中のATP、安定化ATP再生酵素、UTP、安定化UTP再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与剤を含有するリアクター中へ、グルコース源からグルコースおよびリン酸源からリン酸物質を受容するように構成された、前記リアクターとを含む。反応は、(i)グルコースをセルロースへ変換する、(ii)ATPを再生する、および(iii)UTPを再生する、ように構成されている。
前述のもののいくつかのバリエーションにおいて、上記に記載されるシステムおよび方法は、1つまたは複数のリアクターにおいて行われ得る。例えば、いくつかの態様において、製造システムは、G3Pを生成し、G3Pを第2リアクターへ出力するように構成された第1リアクターを含み；第2リアクターは、本明細書に記載されるような糖新生のための様々な安定化酵素を使用してG3Pをグルコースへ変換し、グルコースを第3リアクターへ出力するように構成されており；第3リアクターは、本明細書に記載されるようなセルロースの合成のための様々な安定化酵素を使用してグルコースをセルロースへ変換するように構成されている。他の態様において、製造システムは、第1生成物(例えば、二酸化炭素をセルロースへ変換するための中間体のいずれか、例えば、G3P、フルクトース1,6-ビスリン酸、フルクトース6-リン酸、グルコース、グルコース1-リン酸など)を生成し、第1生成物を第2リアクターへ出力するように構成された、第1リアクターと；第1生成物を第2生成物(例えば、セルロースまたは中間体)へ変換するように構成された、第2リアクターと；第2生成物がセルロースの合成についての中間生成物(例えば、G3P、フルクトース1,6-ビスリン酸、グルコース1-リン酸など)である場合、第3生成物を生成するように構成された、任意選択の第3リアクターとを含む。
二酸化炭素から生体高分子および中間体を製造するための方法
いくつかの局面では、安定化酵素を使用し本明細書に記載される製造システムを使用して二酸化炭素から生体高分子およびその中間体を製造するための方法が提供される。
G3Pを製造するための方法
一局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、リン酸物質、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；ならびに、リブロース1,5-ビスリン酸およびアデノシン三リン酸を再生する工程を含む、前記方法を提供する。いくつかのバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。いくつかの態様において、電子供与源は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む。そのような態様において、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素もまた組み合わせてもよい。他の態様において、電子供与源は電極である。いくつかの態様において、リン酸物質はポリリン酸を含む。ある態様において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための方法は、リン酸物質をリサイクルする工程をさらに含む。
別の局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、リン酸物質、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；ならびに、アデノシン三リン酸を再生する工程を含む、前記方法を提供する。いくつかのバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。いくつかの態様において、電子供与源は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む。そのような態様において、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素もまた組み合わせてもよい。他の態様において、電子供与源は電極である。いくつかの態様において、リン酸物質はポリリン酸を含む。ある態様において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための方法は、リン酸物質をリサイクルする工程をさらに含む。
別の局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、アデノシン三リン酸、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；ならびに、リブロース1,5-ビスリン酸を再生する工程を含む、前記方法を提供する。いくつかの態様において、電子供与源は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む。そのような態様において、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素もまた組み合わせてもよい。他の態様において、電子供与源は電極である。
グルコースを製造するための方法
一局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグルコースを製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、リン酸物質、水、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与剤を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；リブロース1,5-ビスリン酸およびアデノシン三リン酸を再生する工程；ならびに、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する工程を含む、前記方法を提供する。いくつかのバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。いくつかの態様において、電子供与源は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む。そのような態様において、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素もまた組み合わせてもよい。他の態様において、電子供与源は電極である。いくつかの態様において、リン酸物質はポリリン酸を含む。ある態様において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグルコースを製造するための方法は、リン酸物質をリサイクルする工程をさらに含む。
別の局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグルコースを製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、リブロース1,5-ビスリン酸、リン酸物質、水、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；アデノシン三リン酸を再生する工程；ならびに、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する工程を含む、前記方法を提供する。いくつかのバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。いくつかの態様において、電子供与源は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む。そのような態様において、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素もまた組み合わせてもよい。他の態様において、電子供与源は電極である。いくつかの態様において、リン酸物質はポリリン酸を含む。ある態様において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグルコースを製造するための方法は、リン酸物質をリサイクルする工程をさらに含む。
別の局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からグルコースを製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、アデノシン三リン酸、水、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；リブロース1,5-ビスリン酸を再生する工程；ならびに、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する工程を含む、前記方法を提供する。いくつかの態様において、電子供与源は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む。そのような態様において、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素もまた組み合わせてもよい。他の態様において、電子供与源は電極である。
別の局面において、安定化酵素を使用してグリセルアルデヒド3-リン酸からグルコースを製造するための方法であって、水性媒体中でグリセルアルデヒド3-リン酸、水、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、および安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼを組み合わせる工程；ならびに、グルコースを生成する工程を含む、前記方法を提供する。
セルロースを製造するための方法
別の局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からセルロースを製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、リン酸物質、水、リブロース-1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；リブロース1,5-ビスリン酸およびアデノシン三リン酸、およびウリジン三リン酸を再生する工程；ならびに、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへおよびグルコースをセルロースへ変換する工程を含む、前記方法を提供する。いくつかのバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。いくつかのバリエーションにおいて、安定化ウリジン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化ウリジン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。いくつかの態様において、電子供与源は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む。そのような態様において、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素もまた組み合わせてもよい。他の態様において、電子供与源は電極である。いくつかの態様において、リン酸物質はポリリン酸を含む。ある態様において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からセルロースを製造するための方法は、リン酸物質をリサイクルする工程をさらに含む。
他のバリエーションにおいて、安定化酵素を使用して二酸化炭素からセルロースを製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、リブロース1,5-ビスリン酸、リン酸物質、水、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；アデノシン三リン酸およびウリジン三リン酸を再生する工程；ならびに、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへおよびグルコースをセルロースへ変換する工程を含む、前記方法を提供する。いくつかのバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。いくつかのバリエーションにおいて、安定化ウリジン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化ウリジン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。いくつかの態様において、電子供与源は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む。そのような態様において、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素もまた組み合わせてもよい。他の態様において、電子供与源は電極である。いくつかの態様において、リン酸物質はポリリン酸を含む。ある態様において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からセルロースを製造するための方法は、リン酸物質をリサイクルする工程をさらに含む。
別の局面において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からセルロースを製造するための方法であって、水性媒体中で二酸化炭素、リン酸試薬、水、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；リブロース1,5-ビスリン酸およびウリジン三リン酸を再生する工程；ならびに、グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへおよびグルコースをセルロースへ変換する工程を含む、前記方法を提供する。いくつかのバリエーションにおいて、安定化ウリジン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化ウリジン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。いくつかの態様において、電子供与源は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む。そのような態様において、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素もまた組み合わせてもよい。他の態様において、電子供与源は電極である。いくつかの態様において、リン酸物質はポリリン酸を含む。ある態様において、安定化酵素を使用して二酸化炭素からセルロースを製造するための方法は、リン酸物質をリサイクルする工程をさらに含む。
別の局面において、安定化酵素を使用してグリセルアルデヒド3-リン酸からセルロースを製造するための方法であって、水性媒体中でグリセルアルデヒド3-リン酸、リン酸物質、水、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、および安定化セルロースシンターゼを組み合わせる工程；グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する工程；アデノシン三リン酸およびウリジン三リン酸を再生する工程；ならびに、グルコースをセルロースへ変換する工程を含む、前記方法を提供する。いくつかのバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。いくつかのバリエーションにおいて、安定化ウリジン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化ウリジン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。いくつかの態様において、リン酸物質はポリリン酸を含む。ある態様において、安定化酵素を使用してグリセルアルデヒド3-リン酸からセルロースを製造するための方法は、リン酸物質をリサイクルする工程をさらに含む。
別の局面において、安定化酵素を使用してグルコースからセルロースを製造するための方法であって、水性媒体中でグルコース、リン酸物質、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、および安定化セルロースシンターゼを組み合わせる工程；グルコースをセルロースへ変換する工程；ならびに、アデノシン三リン酸およびウリジン三リン酸を再生する工程を含む、前記方法を提供する。いくつかのバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化アデノシン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。いくつかのバリエーションにおいて、安定化ウリジン三リン酸再生酵素はキナーゼを含む。他のバリエーションにおいて、安定化ウリジン三リン酸再生酵素はポリリン酸キナーゼを含む。いくつかの態様において、リン酸物質はポリリン酸を含む。ある態様において、安定化酵素を使用してグルコースからセルロースを製造するための方法は、リン酸物質をリサイクルする工程をさらに含む。

Claims (86)

  1. 二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための製造システムであって、
    二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と、
    リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と、
    (i)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、
    (ii)リブロース1,5-ビスリン酸を再生する、および
    (iii)アデノシン三リン酸を再生する
    ために、
    水性媒体中のリブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素およびリン酸源からリン酸物質を受容する
    ように構成された前記リアクターと
    を含む、前記製造システム。
  2. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がキナーゼを含む、請求項1記載の製造システム。
  3. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がポリリン酸キナーゼを含む、請求項1記載の製造システム。
  4. 電子供与源が、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項1～3のいずれか一項記載の製造システム。
  5. 前記リアクターが、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素をさらに含有する、請求項4記載の製造システム。
  6. 電子供与源が電極である、請求項1～3のいずれか一項記載の製造システム。
  7. リン酸物質がポリリン酸を含む、請求項1～6のいずれか一項記載の製造システム。
  8. 二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための製造システムであって、
    二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と、
    リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と、
    リブロース1,5-ビスリン酸を出力するように構成されたリブロース1,5-ビスリン酸と、
    (i)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、および
    (ii)アデノシン三リン酸を再生する
    ために、
    水性媒体中の安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リン酸源からリン酸物質、およびリブロース1,5-ビスリン酸源からリブロース1,5-ビスリン酸を受容する
    ように構成された前記リアクターと
    を含む、前記製造システム。
  9. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がキナーゼを含む、請求項8記載の製造システム。
  10. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がポリリン酸キナーゼを含む、請求項8記載の製造システム。
  11. 電子供与源が、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項8～10のいずれか一項記載の製造システム。
  12. 前記リアクターが、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素をさらに含有する、請求項11記載の製造システム。
  13. 電子供与源が電極である、請求項8～10のいずれか一項記載の製造システム。
  14. リン酸物質がポリリン酸を含む、請求項8～13のいずれか一項記載の製造システム。
  15. 二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための製造システムであって、
    二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と、
    アデノシン三リン酸を出力するように構成されたアデノシン三リン酸源と、
    (i)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、および
    (ii)リブロース1,5-ビスリン酸を再生する
    ために、
    水性媒体中のリブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素およびアデノシン三リン酸源からアデノシン三リン酸を受容する
    ように構成された前記リアクターと
    を含む、前記製造システム。
  16. 電子供与源が、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項15記載の製造システム。
  17. 前記リアクターが、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素をさらに含有する、請求項16記載の製造システム。
  18. 電子供与源が電極である、請求項15記載の製造システム。
  19. 二酸化炭素からグルコースを製造するための製造システムであって、
    二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と、
    リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と、
    水を出力するように構成された水源と、
    (i)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、
    (ii)リブロース1,5-ビスリン酸を再生する、
    (iii)アデノシン三リン酸を再生する、および
    (iv)グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する
    ために、
    水性媒体中のリブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与剤を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リン酸源からリン酸物質、および水源から水を受容する
    ように構成された前記リアクターと
    を含む、前記製造システム。
  20. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がキナーゼを含む、請求項19記載の製造システム。
  21. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がポリリン酸キナーゼを含む、請求項19記載の製造システム。
  22. 電子供与源が、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項19～21のいずれか一項記載の製造システム。
  23. 前記リアクターが、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素をさらに含有する、請求項22記載の製造システム。
  24. 電子供与源が電極である、請求項19～21のいずれか一項記載の製造システム。
  25. リン酸物質がポリリン酸を含む、請求項19～24のいずれか一項記載の製造システム。
  26. 二酸化炭素からグルコースを製造するための製造システムであって、
    二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と、
    リブロース1,5-ビスリン酸を出力するように構成されたリブロース1,5-ビスリン酸と、
    リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と、
    水を出力するように構成された水源と、
    (i)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、
    (ii)アデノシン三リン酸を再生する、および
    (iii)グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する
    ために、
    水性媒体中の安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リン酸源からリン酸物質、および水源から水を受容する
    ように構成された前記リアクターと
    を含む、前記製造システム。
  27. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がキナーゼを含む、請求項26記載の製造システム。
  28. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がポリリン酸キナーゼを含む、請求項26記載の製造システム。
  29. 電子供与源が、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項26～28のいずれか一項記載の製造システム。
  30. 前記リアクターが、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素をさらに含有する、請求項29記載の製造システム。
  31. 電子供与源が電極である、請求項26～28のいずれか一項記載の製造システム。
  32. リン酸物質がポリリン酸を含む、請求項26～31のいずれか一項記載の製造システム。
  33. 二酸化炭素からグルコースを製造するための製造システムであって、
    二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と、
    アデノシン三リン酸を出力するように構成されたアデノシン三リン酸源と、
    水を出力するように構成された水源と、
    (i)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、
    (ii)リブロース1,5-ビスリン酸を再生する、および
    (iii)グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する
    ために、
    水性媒体中のリブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、アデノシン三リン酸源からアデノシン三リン酸、および水源から水を受容する
    ように構成された前記リアクターと
    を含む、前記製造システム。
  34. 電子供与源が、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項33記載の製造システム。
  35. 前記リアクターが、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素をさらに含有する、請求項34記載の製造システム。
  36. 電子供与源が電極である、請求項33～35のいずれか一項記載の製造システム。
  37. グリセルアルデヒド3-リン酸からグルコースを製造するための製造システムであって、
    グリセルアルデヒド3-リン酸を出力するように構成されたグリセルアルデヒド3-リン酸源と、
    水を出力するように構成された水源と、
    グルコースを生成するために、水性媒体中の安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、および安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼを含有するリアクター中へ、グリセルアルデヒド3-リン酸源からグリセルアルデヒド3-リン酸および水源から水を受容する
    ように構成された前記リアクターと
    を含む、前記製造システム。
  38. 二酸化炭素からセルロースを製造するための製造システムであって、
    二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と、
    リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と、
    水を出力するように構成された水源と、
    (i)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、
    (ii)リブロース1,5-ビスリン酸を再生する、
    (iii)アデノシン三リン酸を再生する、
    (iv)グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する、
    (v)グルコースをセルロースへ変換する、および
    (vi)ウリジン三リン酸を再生する
    ために、
    水性媒体中のリブロース-1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リン酸源からリン酸物質、および水源から水を受容する
    ように構成された前記リアクターと
    を含む、前記製造システム。
  39. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がキナーゼを含む、請求項38記載の製造システム。
  40. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がポリリン酸キナーゼを含む、請求項38記載の製造システム。
  41. 安定化ウリジン三リン酸再生酵素が安定化キナーゼを含む、請求項38記載の製造システム。
  42. 安定化ウリジン三リン酸再生酵素がポリリン酸キナーゼを含む、請求項38記載の製造システム。
  43. 電子供与源が、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項38～42のいずれか一項記載の製造システム。
  44. 前記リアクターが、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素をさらに含有する、請求項43記載の製造システム。
  45. 電子供与源が電極である、請求項38～42のいずれか一項記載の製造システム。
  46. リン酸物質がポリリン酸を含む、請求項38～45のいずれか一項記載の製造システム。
  47. 二酸化炭素からセルロースを製造するための製造システムであって、
    二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と、
    リブロース1,5-ビスリン酸を出力するように構成されたリブロース1,5-ビスリン酸と、
    リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と、
    水を出力するように構成された水源と、
    (i)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、
    (ii)アデノシン三リン酸を再生する、
    (iii)グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する、
    (iv)グルコースをセルロースへ変換する、および
    (v)ウリジン三リン酸を再生する
    ために、
    水性媒体中の安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リブロース1,5-ビスリン酸源からリブロース1,5-ビスリン酸、リン酸源からリン酸物質、および水源から水を受容する
    ように構成された前記リアクターと
    を含む、前記製造システム。
  48. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がキナーゼを含む、請求項47記載の製造システム。
  49. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がポリリン酸キナーゼを含む、請求項47記載の製造システム。
  50. 安定化ウリジン三リン酸再生酵素が安定化キナーゼを含む、請求項47記載の製造システム。
  51. 安定化ウリジン三リン酸再生酵素がポリリン酸キナーゼを含む、請求項47記載の製造システム。
  52. 電子供与源が、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項47～51のいずれか一項記載の製造システム。
  53. 前記リアクターが、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素をさらに含有する、請求項52記載の製造システム。
  54. 電子供与源が電極である、請求項47～51のいずれか一項記載の製造システム。
  55. リン酸物質がポリリン酸を含む、請求項47～54のいずれか一項記載の製造システム。
  56. 炭素からセルロースを製造するための製造システムであって、
    二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素源と、
    リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と、
    アデノシン三リン酸を出力するように構成されたアデノシン三リン酸源と、
    水を出力するように構成された水源と、
    (i)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する、
    (ii)リブロース1,5-ビスリン酸を再生する、
    (iii)グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する、
    (iv)グルコースをセルロースへ変換する、および
    (v)ウリジン三リン酸を再生する
    ために、
    水性媒体中のリブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を含有するリアクター中へ、二酸化炭素源から二酸化炭素、リン酸源からリン酸物質、アデノシン三リン酸源からアデノシン三リン酸、および水源から水を受容する
    ように構成された前記リアクターと
    を含む、前記製造システム。
  57. 安定化ウリジン三リン酸再生酵素が安定化キナーゼを含む、請求項56記載の製造システム。
  58. 安定化ウリジン三リン酸再生酵素がポリリン酸キナーゼを含む、請求項56記載の製造システム。
  59. 電子供与源が、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項56～58のいずれか一項記載の製造システム。
  60. 前記リアクターが、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸もしくはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型、またはそれらの任意の組み合わせを再生するための安定化グルコースデヒドロゲナーゼ酵素をさらに含有する、請求項59記載の製造システム。
  61. 電子供与源が電極である、請求項56～58のいずれか一項記載の製造システム。
  62. リン酸物質がポリリン酸を含む、請求項56～61のいずれか一項記載の製造システム。
  63. グリセルアルデヒド3-リン酸からセルロースを製造するための製造システムであって、
    グリセルアルデヒド3-リン酸を出力するように構成されたグリセルアルデヒド3-リン酸源と、
    リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と、
    水を出力するように構成された水源と、
    (i)グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する、
    (ii)アデノシン三リン酸を再生する、
    (iii)グルコースをセルロースへ変換する、および
    (iv)ウリジン三リン酸を再生する
    ために、
    水性媒体中のアデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、および安定化セルロースシンターゼを含有するリアクター中へ、グリセルアルデヒド3-リン酸源からグリセルアルデヒド3-リン酸、リン酸源からリン酸物質、および水源から水を受容する
    ように構成された前記リアクターと
    を含む、前記製造システム。
  64. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がキナーゼを含む、請求項63記載の製造システム。
  65. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がポリリン酸キナーゼを含む、請求項63記載の製造システム。
  66. 安定化ウリジン三リン酸再生酵素が安定化キナーゼを含む、請求項63記載の製造システム。
  67. 安定化ウリジン三リン酸再生酵素がポリリン酸キナーゼを含む、請求項63記載の製造システム。
  68. リン酸物質がポリリン酸を含む、請求項63～67のいずれか一項記載の製造システム。
  69. グルコースからセルロースを製造するための製造システムであって、
    グルコースを出力するように構成されたグルコース源と、
    リン酸物質を出力するように構成されたリン酸源と、
    (i)グルコースをセルロースへ変換する、
    (ii)アデノシン三リン酸を再生する、および
    (iii)ウリジン三リン酸を再生する
    ために、
    水性媒体中のアデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、および安定化セルロースシンターゼを含有するリアクター中へ、グルコース源からグルコースおよびリン酸源からリン酸物質を受容する
    ように構成された前記リアクターと
    を含む、前記製造システム。
  70. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がキナーゼを含む、請求項69記載の製造システム。
  71. 安定化アデノシン三リン酸再生酵素がポリリン酸キナーゼを含む、請求項69記載の製造システム。
  72. 安定化ウリジン三リン酸再生酵素が安定化キナーゼを含む、請求項69記載の製造システム。
  73. 安定化ウリジン三リン酸再生酵素がポリリン酸キナーゼを含む、請求項69記載の製造システム。
  74. リン酸物質がポリリン酸を含む、請求項60～73のいずれか一項記載の製造システム。
  75. 二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための方法であって、
    (i)水性媒体中で二酸化炭素、リン酸物質、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；
    (ii)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；ならびに
    (iii)リブロース1,5-ビスリン酸およびアデノシン三リン酸を再生する工程
    を含む、前記方法。
  76. 二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための方法であって、
    (i)水性媒体中で二酸化炭素、リン酸物質、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；
    (ii)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；ならびに
    (ii)アデノシン三リン酸を再生する工程
    を含む、前記方法。
  77. 二酸化炭素からグリセルアルデヒド3-リン酸を製造するための方法であって、
    (i)水性媒体中で二酸化炭素、アデノシン三リン酸、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；
    (ii)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；ならびに
    (iii)リブロース1,5-ビスリン酸を再生する工程
    を含む、前記方法。
  78. 二酸化炭素からグルコースを製造するための方法であって、
    (i)水性媒体中で二酸化炭素、リン酸物質、水、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与剤を組み合わせる工程；
    (ii)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；
    (iii)リブロース1,5-ビスリン酸およびアデノシン三リン酸を再生する工程；ならびに
    (iv)グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する工程
    を含む、前記方法。
  79. 二酸化炭素からグルコースを製造するための方法であって、
    (i)水性媒体中で二酸化炭素、リブロース1,5-ビスリン酸、リン酸物質、水、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；
    (ii)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；
    (iii)アデノシン三リン酸を再生する工程；ならびに
    (iv)グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する工程
    を含む、前記方法。
  80. 二酸化炭素からグルコースを製造するための方法であって、
    (i)水性媒体中で二酸化炭素、アデノシン三リン酸、水、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；
    (ii)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；
    (ii)リブロース1,5-ビスリン酸を再生する工程；ならびに
    (iv)グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する工程
    を含む、前記方法。
  81. グリセルアルデヒド3-リン酸からグルコースを製造するための方法であって、
    (i)水性媒体中でグリセルアルデヒド3-リン酸、水、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、および安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼを組み合わせる工程；ならびに
    (ii)グルコースを生成する工程
    を含む、前記方法。
  82. 二酸化炭素からセルロースを製造するための方法であって、
    (i)水性媒体中で二酸化炭素、リン酸物質、水、リブロース-1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；
    (ii)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；
    (iii)リブロース1,5-ビスリン酸およびアデノシン三リン酸、およびウリジン三リン酸を再生する工程；ならびに
    (iv)グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへおよびグルコースをセルロースへ変換する工程
    を含む、前記方法。
  83. 二酸化炭素からセルロースを製造するための方法であって、
    (i)水性媒体中で二酸化炭素、リブロース1,5-ビスリン酸、リン酸物質、水、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；
    (ii)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；
    (iii)アデノシン三リン酸およびウリジン三リン酸を再生する工程；ならびに
    (iv)グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへおよびグルコースをセルロースへ変換する工程
    を含む、前記方法。
  84. 二酸化炭素からセルロースを製造するための方法であって、
    (i)水性媒体中で二酸化炭素、リン酸試薬、水、リブロース1,5-ビスリン酸、安定化リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化トランスケトラーゼ、安定化リブロース-5-リン酸キナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化トリオースリン酸イソメラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホペントースエピメラーゼ、安定化リボース-5-リン酸イソメラーゼ、安定化セドヘプツロース1,7-ビスホスファターゼ、安定化ホスホリブロキナーゼ、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、安定化セルロースシンターゼ、および電子供与源を組み合わせる工程；
    (ii)グリセルアルデヒド3-リン酸を生成する工程；
    (iii)リブロース1,5-ビスリン酸およびウリジン三リン酸を再生する工程；ならびに
    (iv)グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへおよびグルコースをセルロースへ変換する工程
    を含む、前記方法。
  85. グリセルアルデヒド3-リン酸からセルロースを製造するための方法であって、
    (i)水性媒体中でグリセルアルデヒド3-リン酸、リン酸物質、水、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、安定化アルドラーゼ、安定化フルクトース1,6-ビスホスファターゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、安定化グルコース6-ホスファターゼ、安定化トリオースホスファーゼイソメラーゼ、安定化グリセルアルデヒド安定化リン酸デヒドロゲナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸キナーゼ、安定化ホスホグリセリン酸ムターゼ、安定化エノラーゼ、安定化ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、安定化ピルビン酸カルボキシラーゼ、安定化ホスホグルコースイソメラーゼ、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、および安定化セルロースシンターゼを組み合わせる工程；
    (ii)グリセルアルデヒド3-リン酸をグルコースへ変換する工程；
    (iii)アデノシン三リン酸およびウリジン三リン酸を再生する工程；ならびに
    (iv)グルコースをセルロースへ変換する工程
    を含む、前記方法。
  86. グルコースからセルロースを製造するための方法であって、
    (i)水性媒体中でグルコース、リン酸物質、アデノシン三リン酸、安定化アデノシン三リン酸再生酵素、ウリジン三リン酸、安定化ウリジン三リン酸再生酵素、安定化グルコキナーゼ、安定化ホスホグルコムターゼ、安定化グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ、および安定化セルロースシンターゼを組み合わせる工程；
    (ii)グルコースをセルロースへ変換する工程；ならびに
    (iii)アデノシン三リン酸およびウリジン三リン酸を再生する工程
    を含む、前記方法。
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