JP7015825B2 - アルカノールの酵素的脱水を通じたアルケンの形成方法 - Google Patents
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Description
本願は、35 U.S.C. 119(e)の下で、2016年7月12日に出願された米国特許仮出願第62/361,109号からの優先権の恩典を主張し、その内容は、全体が参照により本明細書に組み入れられる。
本願に付随する配列表は、紙のコピーの代わりにテキストフォーマットで提供され、参照により本明細書中に組み入れられる。配列表を含有するテキストファイルの名称は、BRAS-002_01WO_ST25.txtである。テキストファイルは、約416 KBであり、2017年7月12日に作成されて、EFS-Webを介して電子的に提出されている。
本願は、一段階酵素的脱水による、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールからの1種類または複数種類の一級アルケンの生合成に有用な組換え微生物に関する。本願はさらに、1種類または複数種類のリナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼを発現させる工程により、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから1種類または複数種類の一級アルケンを生成する方法、ならびにこれらの一級アルケンのうちの1種類もしくは複数種類および/または組換え微生物を含む組成物に関する。
プロペン(プロピレン)およびブテン(1-ブテン、1-ブチレン)などの一級アルケンは、多様な生成物のための出発化合物として価値がある。プロペンは、フィルム、パッケージング、キャップ、およびクロージャーの生成のため、ならびに他の適用のために必要とされる。プロペンはまた、プロピレンオキシド、アクリロニトリル、クメン、ブチルアルデヒド、およびアクリル酸などの重要な化学物質の生成のためにも使用される。8500万トンを超えるプロペンが、世界中で加工処理されている。ブテンは、直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)などのある特定の種類のポリエチレンの生成において、コモノマーとして働くことができる。ブテンはまた、ポリプロピレン樹脂、ブチレンオキシド、およびブタノンの前駆物質としても使用されている。
本願は、一段階酵素的脱水による、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールからの1種類または複数種類の一級アルケンの生合成に有用な組換え微生物に関する。いくつかの態様において、脱水段階は、1種類または複数種類のリナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼによって触媒される。さらなる態様において、1種類または複数種類のリナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼを微生物において発現させる工程により、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから1種類または複数種類の一級アルケンを生成する方法、ならびにこれらの一級アルケンのうちの1種類もしくは複数種類および/または組換え微生物を含む組成物が提供される。
構造Aに示す構造を各飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールが有する、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコール
から、
構造Bに示す構造を各一級アルケンが有する、1種類または複数種類の一級アルケン
を生成する能力を有する組換え微生物であって、
該1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから1種類または複数種類の対応する一級アルケンへの変換を触媒する、1種類または複数種類のリナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼ
をコードする1種類または複数種類の外来性核酸分子を発現する、前記組換え微生物に関する:
式中、R1=CnH2n+1、1≦n≦11;R2=CmH2m+1、0≦m≦10かつn+m≦11である。
(a)D-キシルロースからD-リブロースへの変換を触媒するD-タガトース3-エピメラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-リブロースからD-リブロース-1-リン酸への変換を触媒するD-リブロキナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のD-リブロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-リブロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のグリコールアルデヒドからモノエチレングリコール(MEG)への変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(f)(e)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(h)(g)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する。
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-1-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース1-キナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシルロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-キシルロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(g)(f)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する。
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-5-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース-5-キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(b)グリコールアルデヒドからグリコール酸への変換を触媒するグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(c)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む。
(a)D-キシロースからD-キシロノラクトンへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシロノラクトンからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロノラクトナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のD-キシロネートから2-ケト-3-デオキシ-キシロネートへの変換を触媒するキシロン酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来の2-ケト-3-デオキシ-キシロネートからグリコールアルデヒドおよびピルベートへの変換を触媒する2-ケト-3-デオキシ-D-吉草酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(g)(f)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;ならびに/または
(i)(h)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する。
(a)D-キシロースからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシロネートから2-ケト-3-デオキシ-キシロネートへの変換を触媒するキシロン酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2-ケト-3-デオキシ-キシロネートからグリコールアルデヒドおよびピルベートへの変換を触媒する2-ケト-3-デオキシ-D-吉草酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(e)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(f)(e)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;ならびに/または
(h)(g)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する。
(a)D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒するD-キシロースイソメラーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(b)グリコールアルデヒドからグリコール酸への変換を触媒するグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(c)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む。
(a)D-キシロースからキリトールへの変換を触媒するキシロースレダクターゼまたはアルドースレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子、およびキシリトールからD-キシルロースへの変換を触媒するキシリトールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(b)D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒するD-キシロースイソメラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、さらに
(c)(a)もしくは(b)由来のD-キシルロースからD-リブロースへの変換を触媒するD-タガトース3-エピメラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のD-リブロースからD-リブロース-1-リン酸への変換を触媒するD-リブロキナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のD-リブロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-リブロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼもしくはメチルグリオキサールレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(i)(i)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する。
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-5-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース-5-キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)D-キシルロース-5-リン酸からD-キシルロースへの変換を触媒するアルカリホスファターゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む。
(a)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(d)(c)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1または複数を発現する。
(a)ジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)からメチルグリオキサールへの変換を触媒するメチルグリオキサールシンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のメチルグリオキサールからアセトールへの変換を触媒するアルド-ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(a)由来のメチルグリオキサールからラクトアルデヒドへの変換を触媒するグリオキシル酸レダクターゼ、メチルグリオキサールデヒドロゲナーゼまたはアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(b)由来のアセトールから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルド-ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(c)由来のラクトアルデヒドから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(d)または(e)由来の1,2-プロパンジオールからプロパナールへの変換を触媒するジオール-デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のプロパナールからn-プロパノールへの変換を触媒するデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸ギ酸リアーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(j)(i)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(k)(j)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(l)(k)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ここで、DHAPおよびピルベートは、該微生物における解糖から生成される。
(a)ラクトアルデヒドからラクテートへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む。
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリル-CoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリル-CoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリル-CoAから2-ブテノイル-CoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリル-CoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイル-CoAからブチリル-CoAへの変換を触媒するブチリル-CoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリル-CoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(j)(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへのまたは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ここで、ピルベートは該微生物における解糖から生成される。
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリル-CoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリル-CoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリル-CoAから2-ブテノイル-CoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリル-CoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイル-CoAからブチリル-CoAへの変換を触媒するブチリル-CoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリル-CoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(j)(d)由来のアセトンからイソプロパノールへの、(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへの、または(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ここで、ピルベートは該微生物における解糖から生成される。
(a)ピルベートからアセト乳酸への変換を触媒するアセトヒドロキシ酸シンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセト乳酸から2,3-ジヒドロキシ-イソ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をコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2,3-ジヒドロキシ-イソ吉草酸からα-ケト-イソ吉草酸への変換を触媒するジヒドロキシ酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のα-ケト-イソ吉草酸からイソブチルアルデヒドへの変換を触媒する2-ケト酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(e)(d)由来のイソブチルアルデヒドからイソブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ここで、ピルベートは該微生物における解糖から生成される。
(a)アセトアルデヒドからエタノールへの変換を触媒するエタノールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む。
[本発明1001]
構造Aに示す構造を各飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールが有する、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコール
から、
構造Bに示す構造を各一級アルケンが有する、1種類または複数種類の一級アルケン
を生成する能力を有する組換え微生物であって、
該1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから1種類または複数種類の対応する一級アルケンへの変換を触媒する、1種類または複数種類のリナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼ
をコードする1種類または複数種類の外来性核酸分子を発現する、前記組換え微生物:
式中、R 1 =C n H 2n+1 、1≦n≦11;R 2 =C m H 2m+1 、0≦m≦10かつn+m≦11である。
[本発明1002]
再生可能原料からの1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールの生成のための1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子をさらに発現する、本発明1001の組換え微生物。
[本発明1003]
前記再生可能原料が、1種類または複数種類の糖である、本発明1002の組換え微生物。
[本発明1004]
外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ
(a)D-キシルロースからD-リブロースへの変換を触媒するD-タガトース3-エピメラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-リブロースからD-リブロース-1-リン酸への変換を触媒するD-リブロキナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のD-リブロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-リブロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のグリコールアルデヒドからモノエチレングリコール(MEG)への変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(f)(e)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(h)(g)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
DHAPが該微生物の内在性解糖経路を通じてアセチルCoAに変換され、かつMEGおよびイソプロパノールが同時生成される、
本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1005]
外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-1-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース1-キナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシルロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-キシルロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(g)(f)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
DHAPが該微生物の内在性解糖経路を通じてアセチルCoAに変換され、かつMEGおよびイソプロパノールが同時生成される、
本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1006]
内在性D-キシロースイソメラーゼが、D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒する、本発明1001~1005のいずれかの組換え微生物。
[本発明1007]
D-キシロースからキシリトールへの変換を触媒するキシロースレダクターゼまたはアルドースレダクターゼをコードする少なくとも1種類の外来性核酸分子、およびキシリトールからD-キシルロースへの変換を触媒するキシリトールデヒドロゲナーゼをコードする少なくとも1種類の外来性核酸分子を発現する、本発明1001~1006のいずれかの組換え微生物。
[本発明1008]
外来性D-キシロースおよびグルコースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有する、本発明1007の組換え微生物。
[本発明1009]
外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ
(a)D-キシロースからD-キシロノラクトンへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシロノラクトンからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロノラクトナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(a)由来のD-キシロースからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼ活性を有する酵素をコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、さらに、以下の(d)~(j):
(d)(b)もしくは(c)由来のD-キシロネートから2-ケト-3-デオキシ-キシロネートへの変換を触媒するキシロン酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来の2-ケト-3-デオキシ-キシロネートからグリコールアルデヒドおよびピルベートへの変換を触媒する2-ケト-3-デオキシ-D-吉草酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(h)(g)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;ならびに/または
(j)(i)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
MEGおよびイソプロパノールが同時生成される、
本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1010]
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-5-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース-5-キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(b)D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒するD-キシロースイソメラーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(c)グリコールアルデヒドからグリコール酸への変換を触媒するグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(d)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む、本発明1001~1009のいずれかの組換え微生物。
[本発明1011]
イソプロパノールを生成する能力を有し、かつ
(a)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(d)(c)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する、本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1012]
n-プロパノールおよびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、
(a)ジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)からメチルグリオキサールへの変換を触媒するメチルグリオキサールシンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のメチルグリオキサールからアセトールへの変換を触媒するアルド・ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(a)由来のメチルグリオキサールからラクトアルデヒドへの変換を触媒するグリオキシル酸レダクターゼ、メチルグリオキサールデヒドロゲナーゼ、もしくはアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(b)由来のアセトールから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルド・ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(c)由来のラクトアルデヒドから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(d)もしくは(e)由来の1,2-プロパンジオールからプロパナールへの変換を触媒するジオールデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のプロパナールからn-プロパノールへの変換を触媒するデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸ギ酸リアーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(j)(i)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(k)(j)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(l)(k)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
DHAPおよびピルベートが該微生物における解糖から生成される、
本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1013]
アセトン、ブタノール、およびエタノールを同時生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(j)(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへの、もしくは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1014]
イソプロパノール、ブタノール、およびエタノールを同時生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(j)(d)由来のアセトンからイソプロパノールへの、(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへの、もしくは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1015]
イソブタノールを生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセト乳酸への変換を触媒するアセトヒドロキシ酸シンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセト乳酸から2,3-ジヒドロキシ-イソ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をコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2,3-ジヒドロキシ-イソ吉草酸からα-ケト-イソ吉草酸への変換を触媒するジヒドロキシ酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のα-ケト-イソ吉草酸からイソブチルアルデヒドへの変換を触媒する2-ケト酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(e)(d)由来のイソブチルアルデヒドからイソブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1016]
(i)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(ii)ラクトアルデヒドからラクテートへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(iii)ブチリルリン酸からブチレートへの変換を触媒する酪酸キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(iv)アセトアルデヒドからエタノールへの変換を触媒するエタノールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む、本発明1011~1015のいずれかの組換え微生物。
[本発明1017]
対応する一級アルケンがプロペンであり、一級アルコールが1-プロパノールである、本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1018]
対応する一級アルケンがプロペンであり、二級アルコールが2-プロパノールである、本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1019]
対応する一級アルケンがブテンであり、一級アルコールが1-ブタノールである、本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1020]
対応する一級アルケンがブテンであり、二級アルコールが2-ブタノールである、本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1021]
1種類または複数種類の一級アルケンが、単一の酵素的段階を介して、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから生成される、本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1022]
1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールからの1種類または複数種類の対応する一級アルケンの生成が、脱水段階を含む、本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1023]
前記脱水段階が、基質活性化非依存性である、本発明1022の組換え微生物。
[本発明1024]
前記脱水段階が、補助因子非依存性である、本発明1022の組換え微生物。
[本発明1025]
前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、カステラニエラ・デフラグランス(Castellaniella defragrans)の種からなる群より選択される微生物から得られる、本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1026]
前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、SEQ ID NO:2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61、および63からなる群より選択されるアミノ酸配列を含む、本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1027]
前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、SEQ ID NO:1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、および62からなる群より選択される核酸配列によってコードされる、本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1028]
前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、LinDである、本発明1001~1003のいずれかの組換え微生物。
[本発明1029]
1種類もしくは複数種類の一級アルケン、1種類もしくは複数種類の飽和一級アルコールもしくは飽和二級アルコール、またはそれらの組み合わせを生成する方法であって、1種類もしくは複数種類の一級アルケン、1種類もしくは複数種類の飽和一級アルコールもしくは飽和二級アルコール、またはそれらの組み合わせが生成されるまで炭素源を提供する原料を含有する培養培地中で前記本発明のいずれかの組換え微生物を培養する工程を含む、前記方法。
[本発明1030]
構造Aに示す構造を各飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールが有する、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコール
から、
構造Bに示す構造を各一級アルケンが有する、1種類または複数種類の一級アルケン
を生成または蓄積する組換え微生物を作製する方法であって、
該1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから1種類または複数種類の対応する一級アルケンへの変換を触媒するリナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼ
をコードする1種類または複数種類の外来性核酸分子を、組換え微生物に導入する工程および/または組換え微生物において発現させる工程を含む、前記方法:
式中、R 1 =C n H 2n+1 、1≦n≦11;R 2 =C m H 2m+1 、0≦m≦10かつn+m≦11である。
[本発明1031]
再生可能原料からの1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールの生成のための1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を、組換え微生物に導入する工程および/または組換え微生物において発現させる工程をさらに含む、本発明1030の方法。
[本発明1032]
前記再生可能原料が、1種類または複数種類の糖である、本発明1031の方法。
[本発明1033]
前記組換え微生物が、外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ、
1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を組換え微生物に導入する工程および/または組換え微生物において発現させる工程が、
(a)D-キシルロースからD-リブロースへの変換を触媒するD-タガトース3-エピメラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-リブロースからD-リブロース-1-リン酸への変換を触媒するD-リブロキナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のD-リブロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-リブロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のグリコールアルデヒドからモノエチレングリコール(MEG)への変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(f)(e)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(h)(g)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させることを含む、
本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1034]
前記組換え微生物が、外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ、
1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を組換え微生物に導入する工程および/または組換え微生物において発現させる工程が、
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-1-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース1-キナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシルロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-キシルロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(g)(f)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させることを含み、
DHAPが該微生物の内在性解糖経路を通じてアセチルCoAに変換され、かつ
MEGおよびイソプロパノールが同時生成される、
本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1035]
内在性D-キシロースイソメラーゼが、D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒する、本発明1030~1034のいずれかの方法。
[本発明1036]
D-キシロースからキシリトールへの変換を触媒するキシロースレダクターゼまたはアルドースレダクターゼをコードする少なくとも1種類の外来性核酸分子、およびキシリトールからD-キシルロースへの変換を触媒するキシリトールデヒドロゲナーゼをコードする少なくとも1種類の外来性核酸分子を、組換え微生物に導入する工程および/または組換え微生物において発現させる工程をさらに含む、本発明1030~1035のいずれかの方法。
[本発明1037]
前記組換え微生物が、外来性D-キシロースおよびグルコースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有する、本発明1036の方法。
[本発明1038]
前記組換え微生物が、外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ、
1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を組換え微生物に導入する工程および/または組換え微生物において発現させる工程が、
(a)D-キシロースからD-キシロノラクトンへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシロノラクトンからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロノラクトナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(a)由来のD-キシロースからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼ活性を有する酵素をコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させることを含む、
本発明1030~1032のいずれかの方法であって、
以下の(d)~(j):
(d)(b)もしくは(c)由来のD-キシロネートから2-ケト-3-デオキシ-キシロネートへの変換を触媒するキシロン酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来の2-ケト-3-デオキシ-キシロネートからグリコールアルデヒドおよびピルベートへの変換を触媒する2-ケト-3-デオキシ-D-吉草酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(h)(g)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;ならびに/または
(j)(i)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させることをさらに含み、
MEGおよびイソプロパノールが同時生成される、
前記方法。
[本発明1039]
(i)D-キシルロースからD-キシルロース-5-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース-5-キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(ii)D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒するD-キシロースイソメラーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(iii)グリコールアルデヒドからグリコール酸への変換を触媒するグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(iv)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変を組換え微生物に導入する工程および/または組換え微生物において発現させる工程をさらに含む、本発明1030~1038のいずれかの方法。
[本発明1040]
前記組換え微生物が、イソプロパノールを生成する能力を有し、かつ
(a)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(d)(c)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する、本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1041]
前記組換え微生物が、n-プロパノールおよびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、
(a)ジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)からメチルグリオキサールへの変換を触媒するメチルグリオキサールシンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のメチルグリオキサールからアセトールへの変換を触媒するアルド・ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(a)由来のメチルグリオキサールからラクトアルデヒドへの変換を触媒するグリオキシル酸レダクターゼ、メチルグリオキサールデヒドロゲナーゼ、もしくはアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(b)由来のアセトールから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルド・ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(c)由来のラクトアルデヒドから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(d)もしくは(e)由来の1,2-プロパンジオールからプロパナールへの変換を触媒するジオールデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のプロパナールからn-プロパノールへの変換を触媒するデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸ギ酸リアーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(j)(i)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(k)(j)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(l)(k)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
DHAPおよびピルベートが該微生物における解糖から生成される、
本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1042]
前記組換え微生物が、アセトン、ブタノール、およびエタノールを同時生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(j)(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへの、もしくは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1043]
前記組換え微生物が、イソプロパノール、ブタノール、およびエタノールを同時生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(j)(d)由来のアセトンからイソプロパノールへの、(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへの、もしくは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1044]
前記組換え微生物が、イソブタノールを生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセト乳酸への変換を触媒するアセトヒドロキシ酸シンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセト乳酸から2,3-ジヒドロキシ-イソ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をコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2,3-ジヒドロキシ-イソ吉草酸からα-ケト-イソ吉草酸への変換を触媒するジヒドロキシ酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のα-ケト-イソ吉草酸からイソブチルアルデヒドへの変換を触媒する2-ケト酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(e)(d)由来のイソブチルアルデヒドからイソブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1045]
(i)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(ii)ラクトアルデヒドからラクテートへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(iii)ブチリルリン酸からブチレートへの変換を触媒する酪酸キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(iv)アセトアルデヒドからエタノールへの変換を触媒するエタノールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む、本発明1040~1044のいずれかの方法。
[本発明1046]
対応する一級アルケンがプロペンであり、一級アルコールが1-プロパノールである、本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1047]
対応する一級アルケンがプロペンであり、二級アルコールが2-プロパノールである、本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1048]
対応する一級アルケンがブテンであり、一級アルコールが1-ブタノールである、本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1049]
対応する一級アルケンがブテンであり、一級アルコールが2-ブタノールである、本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1050]
1種類または複数種類の一級アルケンが、単一の酵素的段階を介して、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから生成される、本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1051]
1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールからの1種類または複数種類の対応する一級アルケンの生成が、脱水段階を含む、本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1052]
前記脱水段階が、基質活性化非依存性である、本発明1051の方法。
[本発明1053]
前記脱水段階が、補助因子非依存性である、本発明1051の方法。
[本発明1054]
前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、カステラニエラ・デフラグランスの種からなる群より選択される微生物から得られる、本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1055]
前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、SEQ ID NO:2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61、および63からなる群より選択されるアミノ酸配列を含む、本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1056]
前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、SEQ ID NO:1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、および62からなる群より選択される核酸配列によってコードされる、本発明1030~1032のいずれかの方法。
[本発明1057]
前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、LinDである、本発明1030~1032のいずれかの方法。
定義
以下の定義および略語が、本開示の解釈のために使用されるべきである。
本開示は、グルコースのような再生可能資源からのプロピレン(プロペン)またはブチレン(ブテン)の一段階直接発酵生成を可能にする、直鎖の一級または二級アルカノールの酵素的脱水を介した、プロピレン(プロペン)およびブチレン(ブテン)などの重要な一級アルケンのバルクケミカルの製造に関する。
式中、R1=CnH2n+1(1≦n≦11);R2=CmH2m+1(0≦m≦10およびn+m≦11)である。いくつかの態様において、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから1種類または複数種類の対応する一級アルケンへの変換は、1種類または複数種類の核酸分子がコードする1種類または複数種類のリナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼによって触媒される。
生物変換によって、化学触媒作用が必要であることはない。厳しい条件、酸添加、高い温度または圧力が必要とされることもない。
1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールの生成のための1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を発現する微生物における、再生可能原料からのアルコールの生成のための経路が公知である。例示的な経路を表2に列挙し、以下に記載する。記載のアルコール経路は、例示であり、本開示のためのアルコール基質を生成するために使用できるアルコール経路を限定することを意図するものではない。表1および本開示に記載の、アルコールを生成する任意の経路が、1種類または複数種類の一級アルケンへのデヒドラターゼ/イソメラーゼを用いた脱水のための1種類または複数種類のアルコール基質を得るために使用され得る。
いくつかの態様において、イソプロパノール(IPA)基質を生成するための経路は、キシロースからのモノエチレングリコール(MEG)生成のための実行が容易な3種類の高収率C2ストリームのうちの1種類を、ジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)経路を介した実行が容易なIPA生成ストリームと組み合わせる。IPA経路の問題である過剰のNADHの生成は、NADHを必要とするMEG生成のC2部分を補完する。これらの経路の組み合わせは、61wt%という高い総生産力をもたらし、それは、これらの生成物が2:1比で生成されると仮定した場合のキシロースのMEGおよびIPAへの分解についての65wt%という最大エネルギー収率に近い。この高い生産力は、キシロースからのMEG生成のC2ブランチとのIPA経路のカップリングの相乗作用に起因する。
一態様において、イソプロパノール基質を、Mitsui等(WO 2009/008377)の開示に従って微生物において生成することができる。いくつかの態様において、イソプロパノール基質を、アセト酢酸デカルボキシラーゼ活性、イソプロパノールデヒドロゲナーゼ活性、CoAトランスフェラーゼ活性およびチオラーゼ活性が付与された微生物において生成することができる。いくつかの態様において、再生可能原料からイソプロパノールを生成することができる組換え微生物は、
(a)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(d)(c)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する。
一態様において、n-プロパノールおよびイソプロパノール基質を、McBride等(WO 2011/022651)の開示に従って微生物において生成することができる。1種類または複数種類の天然および/または異種の酵素を発現する組換え微生物; 1種類または複数種類の酵素が1種類または複数種類の操作された代謝経路において機能して炭水化物源からn-プロパノールおよびイソプロパノールへの変換を達成する組換え微生物が記載されている。
(a)ジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)からメチルグリオキサールへの変換を触媒するメチルグリオキサールシンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のメチルグリオキサールからアセトールへの変換を触媒するアルド-ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(a)由来のメチルグリオキサールからラクトアルデヒドへの変換を触媒するグリオキシル酸レダクターゼ、メチルグリオキサールデヒドロゲナーゼまたはアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(b)由来のアセトールから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルド-ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(c)由来のラクトアルデヒドから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(d)または(e)由来の1,2-プロパンジオールからプロパナールへの変換を触媒するジオール-デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のプロパナールからn-プロパノールへの変換を触媒するデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸ギ酸リアーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(j)(i)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(k)(j)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(l)(k)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ここで、DHAPおよびピルベートは、該微生物における解糖から生成される。
(a)ラクトアルデヒドからラクテートへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む。
3 C6H12O6→2 (n-)C3H8O+2 (イソ-)C3H8O+6 CO2+2 H2O+4 ATP
9 C5H10O5→5 (n-)C3H8O+5 (イソ-)C3H8O+15 CO2+5 H2O+12 ATP
グリセロンリン酸メチルグリオキサール+リン酸
を触媒する酵素を指す。
を触媒する酵素を指す。この酵素は、オキシドレダクターゼのファミリー、具体的には、受容体としてNAD+またはNADP+を用いて供与体のCH-OH基に作用するものに属する。
アシル-CoA+酢酸 脂肪酸アニオン+アセチルCoA
を触媒するアセチルCoAトランスフェラーゼなどの酵素である。「CoAトランスフェラーゼ」という用語はまた、化学反応
を触媒する酵素を指す。
一態様において、ブタノールおよびエタノール基質を、JonesおよびWoods(Jones DT and Woods DR (1986) Acetone-butanol fermentation revisited. Microbiol Rev. 50(4): 484-524)に記載されているアセトン、ブタノール、エタノール(ABE)発酵プロセスに従って、微生物において生成することができる。
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリル-CoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリル-CoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリル-CoAから2-ブテノイル-CoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリル-CoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイル-CoAからブチリル-CoAへの変換を触媒するブチリル-CoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリル-CoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(j)(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへのまたは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ここで、ピルベートは該微生物における解糖から生成される。
C. アセトブチリカムおよび他の溶媒生成能のある株が、アセトン-ブタノール-エタノール(ABE)発酵プロセスでの大規模ブタノール生成に使用されている。生物の経路化学量論および細胞のエネルギー需要の理論解析ならびにいくつかの実験結果は、糖基質の大部分をブタノール単独へと変換することが可能であることを示唆している。しかしながら、代謝工学によってアセトン生成を低下させる試みは、減少したブタノール生成ならびに酢酸および酪酸の蓄積をもたらした。
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリル-CoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリル-CoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリル-CoAから2-ブテノイル-CoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリル-CoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイル-CoAからブチリル-CoAへの変換を触媒するブチリル-CoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリル-CoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(j)(d)由来のアセトンからイソプロパノールへの、(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへの、または(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ここで、ピルベートは該微生物における解糖から生成される。
1つの態様において、イソブタノール基質は、Liao et al.(US 2009/0081746)および/またはDonaldson et al.(US 2007/0092957)によって記載されるイソブタノール発酵プロセスに従って微生物において生成することができる。
(a)ピルベートからアセト乳酸への変換を触媒するアセトヒドロキシ酸シンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセト乳酸から2,3-ジヒドロキシ-イソ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をコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2,3-ジヒドロキシ-イソ吉草酸からα-ケト-イソ吉草酸への変換を触媒するジヒドロキシ酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のα-ケト-イソ吉草酸からイソブチルアルデヒドへの変換を触媒する2-ケト酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(e)(d)由来のイソブチルアルデヒドからイソブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちのの1つまたは複数を発現し、
ここで、ピルベートは該微生物における解糖から生成される。
(a)アセトアルデヒドからエタノールへの変換を触媒するエタノールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む。
式中、R1=CnH2n+1、1≦n≦11;R2=CmH2m+1、0≦m≦10かつn+m≦11である。
本開示は、様々なケトースのC3位のエピマー化を触媒し、DフルクトースとD-プシコース、D-タガトースとD-ソルボース、D-リブロースとD-キシルロース、およびL-リブロースとL-キシルロースを相互変換することができる酵素を記載する。特異性は種に依る。シュードモナス・シコリイおよびロドバクター・スフェロイデスに由来する酵素は、Mn2+を必要とする。一つの態様において、酵素は、D-タガトース3-エピメラーゼ(dte)である。もう一つの態様において、D-タガトース3-エピメラーゼは、D-キシルロースのD-リブロースへの変換を触媒する。
本開示は、以下の反応を触媒することができる酵素を記載する:
L-フクロース+ATP→L-フクロース1-リン酸+ADP+H+
D-リブロース+ATP→D-リブロース1-リン酸+ADP+H+
多数のアルデヒドレダクターゼが、グリコールアルデヒドをMEGへ変換するために使用され得る。
2-ケト-L-グロン酸+NADP+←2,5-ジデヒドロ-D-グルコン酸+NADPH+H+(反応は逆方向が有利である、EC 1.1.1.346)
2-ケト-L-グロン酸+NADP+←2,5-ジデヒドロ-D-グルコン酸+NADPH+H+(反応は逆方向が有利である、EC 1.1.1.346)
L-グリセルアルデヒド3-リン酸+NADPH+H+→sn-グリセロール3-リン酸+NADP+(EC 1.1.1.-)
アミノアセトン+NADH+H+→(R)-1-アミノプロパン-2-オール+NAD+(EC 1.1.1.75)
本開示は、以下の反応を触媒することができる酵素を記載する:
アセト酢酸+H+→アセトン+CO2
本開示は、一級アルコールまたは二級アルコールの、それぞれ、アルデヒドまたはケトンへの可逆的酸化を触媒することができる酵素を記載する。一つの態様において、酵素は、二級アルコールデヒドロゲナーゼ(S-ADH)であり、アセトンのようなケトンの、2-プロパノール(イソプロパノール)のような二級アルコールへの還元を触媒する。
本開示は、D-キシルロースのD-キシルロース-1-リン酸への変換を触媒することができる酵素を記載する。いくつかの態様において、変換は、フルクトキナーゼとしても公知のヒトケトヘキソキナーゼC(khk-C)によって触媒され得る。
本開示は、D-キシルロース-1-リン酸のグリコールアルデヒドおよびDHAPへの変換を触媒することができる酵素を記載する。いくつかの態様において、変換は、フルクトースビスリン酸アルドラーゼBまたは肝臓型アルドラーゼとしても公知であるヒトアルドラーゼBによって触媒され得る。
本開示は、以下の反応を触媒することができる酵素を記載する:
D-キシルロース+ATP→D-キシルロース5-リン酸+ADP+H+(EC 2.7.1.17)
ATP+1-デオキシ-D-キシルロース→1-デオキシ-D-キシルロース5-リン酸+ADP+H+(EC 2.7.1.-)
本開示は、以下の反応を触媒することができる酵素を記載する:
(R)-ラクテート+NAD+←ピルベート+NADH+H+
アルカリホスファターゼは、ヌクレオチド、タンパク質、およびアルカロイドを含む多くのタイプの分子からのリン酸基の除去を担うヒドロラーゼ酵素である。その名称が示唆するように、アルカリホスファターゼは、アルカリ環境において最も有効である。それは、時に、塩基性ホスファターゼと同義に使用される。
上述のように、第1の局面において、本開示は、
構造Aに示す構造を各飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールが有する、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコール
から、
構造Bに示す構造を各一級アルケンが有する、1種類または複数種類の一級アルケン
を生成する能力を有する組換え微生物であって、
該1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから1種類または複数種類の対応する一級アルケンへの変換を触媒する1種類または複数種類のリナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼ
をコードする1種類または複数種類の外来性核酸分子を発現する、前記組換え微生物に関する:
式中、R1=CnH2n+1、1≦n≦11;R2=CmH2m+1、0≦m≦10かつn+m≦11である。
(a)D-キシルロースからD-リブロースへの変換を触媒するD-タガトース3-エピメラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-リブロースからD-リブロース-1-リン酸への変換を触媒するD-リブロキナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のD-リブロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-リブロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のグリコールアルデヒドからモノエチレングリコール(MEG)への変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(f)(e)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(h)(g)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する。
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-1-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース1-キナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシルロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-キシルロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(g)(f)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する。
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-5-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース-5-キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(b)グリコールアルデヒドからグリコール酸への変換を触媒するグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(c)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む。
(a)D-キシロースからD-キシロノラクトンへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシロノラクトンからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロノラクトナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のD-キシロネートから2-ケト-3-デオキシ-キシロネートへの変換を触媒するキシロン酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来の2-ケト-3-デオキシ-キシロネートからグリコールアルデヒドおよびピルベートへの変換を触媒する2-ケト-3-デオキシ-D-ペントン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(g)(f)由来のアセトアセチルCoA からアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)(g)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;および/または
(i)(h)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する。
(a)D-キシロースからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシロネートから2-ケト-3-デオキシ-キシロネートへの変換を触媒するキシロン酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2-ケト-3-デオキシ-キシロネートからグリコールアルデヒドおよびピルベートへの変換を触媒する2-ケト-3-デオキシ-D-ペントン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(e)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(f)(e)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;および/または
(h)(g)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する。
(a)D-キシロースのD-キシルロースへの変換を触媒するD-キシロースイソメラーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(b)グリコールアルデヒドのグリコール酸への変換を触媒するグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(c)ピルベートのラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む。
(a)D-キシロースのキシリトールへの変換を触媒するキシロースレダクターゼもしくはアルドースレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の外来性の核酸分子、およびキシリトールのD-キシルロースへの変換を触媒するキシリトールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性の核酸分子;
(b)D-キシロースのD-キシルロースへの変換を触媒するD-キシロースイソメラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性の核酸分子、
のうちの一つまたは複数を発現し、さらに
(c)(a)もしくは(b)由来のD-キシルロースのD-リブロースへの変換を触媒するD-タガトース3-エピメラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のD-リブロースのD-リブロース-1-リン酸への変換を触媒するD-リブロキナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のD-リブロース-1-リン酸のグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-リブロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のグリコールアルデヒドのMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼもしくはメチルグリオキサールレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)アセチルCoAのアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来のアセトアセチルCoAのアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセト酢酸のアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(j)(i)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの一つまたは複数を発現する。
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-5-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース-5-キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)D-キシルロース-5-リン酸のD-キシルロースへの変換を触媒するアルカリホスファターゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む。
(a)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(d)(c)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する。
(a)ジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)からメチルグリオキサールへの変換を触媒するメチルグリオキサールシンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のメチルグリオキサールからアセトールへの変換を触媒するアルド-ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(a)由来のメチルグリオキサールからラクトアルデヒドへの変換を触媒するグリオキシル酸レダクターゼ、メチルグリオキサールデヒドロゲナーゼまたはアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(b)由来のアセトールから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルド-ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(c)由来のラクトアルデヒドから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(d)または(e)由来の1,2-プロパンジオールからプロパナールへの変換を触媒するジオール-デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のプロパナールからn-プロパノールへの変換を触媒するデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸ギ酸リアーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(j)(i)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(k)(j)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(l)(k)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ここで、DHAPおよびピルベートは該微生物における解糖から生成される。
(a)ラクトアルデヒドからラクテートへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む。
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(j)(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへまたは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ここで、ピルベートは該微生物における解糖から生成される。
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(j)(d)由来のアセトンからイソプロパノールへ、(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへ、または(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ここで、ピルベートは該微生物における解糖から生成される。
(a)ピルベートからアセト乳酸への変換を触媒するアセトヒドロキシ酸シンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセト乳酸から2、3-ジヒドロキシ-イソ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をコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2、3-ジヒドロキシ-イソ吉草酸からα-ケト-イソ吉草酸への変換を触媒するジヒドロキシ酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のα-ケト-イソ吉草酸からイソブチルアルデヒドへの変換を触媒する2-ケト酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(e)(d)由来のイソブチルアルデヒドからイソブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ここで、ピルベートは該微生物における解糖から生成される。
(a)アセトアルデヒドからエタノールへの変換を触媒するエタノールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む。
本開示は、様々な内在性または外来性の酵素を発現するよう操作され得る微生物を提供する。
上述のように、別の局面において、本開示は、
構造Aに示す構造を各飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールが有する、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコール
から、
構造Bに示す構造を各一級アルケンが有する、1種類または複数種類の一級アルケン
を生成する方法であって、
1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから1種類または複数種類の対応する一級アルケンへの変換を触媒する1種類または複数種類のリナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼ
をコードする1種類または複数種類の外来性核酸分子を組換え微生物において発現させる工程を含む、前記方法に関する:
式中、R1=CnH2n+1、1≦n≦11;R2=CmH2m+1、0≦m≦10かつn+m≦11である。
(a)D-キシルロースからD-リブロースへの変換を触媒するD-タガトース3-エピメラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-リブロースからD-リブロース-1-リン酸への変換を触媒するD-リブロキナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のD-リブロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-リブロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のグリコールアルデヒドからモノエチレングリコール(MEG)への変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(f)(e)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(h)(g)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させる工程を含む。
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-1-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース1-キナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシルロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-キシルロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(g)(f)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させる工程を含む。
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-5-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース-5-キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(b)グリコールアルデヒドからグリコール酸への変換を触媒するグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(c)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変を組換え微生物に導入する工程をさらに含む。
(a)D-キシロースからD-キシロノラクトンへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシロノラクトンからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロノラクトナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のD-キシロネートから2-ケト-3-デオキシ-キシロネートへの変換を触媒するキシロン酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来の2-ケト-3-デオキシ-キシロネートからグリコールアルデヒドおよびピルベートへの変換を触媒する2-ケト-3-デオキシ-D-ペントン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(g)(f)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)(g)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;および/または
(i)(h)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させる工程を含む。
(a)D-キシロースのD-キシロネートへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシロネートから2-ケト-3-デオキシ-キシロネートへの変換を触媒するキシロン酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2-ケト-3-デオキシ-キシロネートからグリコールアルデヒドおよびピルベートへの変換を触媒する2-ケト-3-デオキシ-D-ペントン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(e)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(f)(e)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;および/または
(h)(g)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させる工程を含む。
(a)D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒するD-キシロースイソメラーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(b)グリコールアルデヒドからグリコール酸への変換を触媒するグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(c)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変を組換え微生物に導入する工程をさらに含む。
(a)D-キシロースからキシリトールへの変換を触媒するキシロースレダクターゼまたはアルドースレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子、およびキシリトールからD-キシルロースへの変換を触媒するキシリトールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;および
(b)D-キシロースのD-キシルロースへの変換を触媒するD-キシロースイソメラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させる工程を含み、かつ微生物は、
(c)(a)または(b)由来のD-キシルロースからD-リブロースへの変換を触媒するD-タガトース3-エピメラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のD-リブロースからD-リブロース-1-リン酸への変換を触媒するD-リブロキナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のD-リブロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-リブロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼまたはメチルグリオキサールレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)(g)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(j)(i)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数をさらに発現する。
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-5-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース-5-キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)D-キシルロース-5-リン酸からD-キシルロースへの変換を触媒するアルカリホスファターゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変を組換え微生物に導入する工程をさらに含む。
(a)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(d)(c)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させる工程を含む。
(a)ジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)からメチルグリオキサールへの変換を触媒するメチルグリオキサールシンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のメチルグリオキサールからアセトールへの変換を触媒するアルド-ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(a)由来のメチルグリオキサールからラクトアルデヒドへの変換を触媒するグリオキシル酸レダクターゼ、メチルグリオキサールデヒドロゲナーゼ、またはアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(b)由来のアセトールから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルド-ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(c)由来のラクトアルデヒドから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(d)または(e)由来の1,2-プロパンジオールからプロパナールへの変換を触媒するジオール-デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のプロパナールからn-プロパノールへの変換を触媒するデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸ギ酸リアーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(j)(i)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(k)(j)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(l)(k)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させる工程を含み、
ここで、DHAPおよびピルベートは該微生物における解糖から生成される。
(a)ラクトアルデヒドからラクテートへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変を組換え微生物に導入する工程をさらに含む。
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(j)(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへまたは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させる工程を含み、
ここで、ピルベートは該微生物における解糖から生成される。
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼまたはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(j)(d)由来のアセトンからイソプロパノールへ、(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへ、または(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させる工程を含み、
ここで、ピルベートは該微生物における解糖から生成される。
(a)ピルベートからアセト乳酸への変換を触媒するアセトヒドロキシ酸シンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセト乳酸から2,3-ジヒドロキシ-イソ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をコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2,3-ジヒドロキシ-イソ吉草酸からα-ケト-イソ吉草酸への変換を触媒するジヒドロキシ酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のα-ケト-イソ吉草酸からイソブチルアルデヒドへの変換を触媒する2-ケト酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子;および/または
(e)(d)由来のイソブチルアルデヒドからイソブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性または外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させる工程を含み、
ここで、ピルベートは該微生物における解糖から生成される。
(a)アセトアルデヒドからエタノールへの変換を触媒するエタノールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む。
組換え微生物の酵素は、基質から生成物への変換の1種類または複数種類の局面を改善するため、操作されていてよい。本開示の方法において使用するためにさらに操作され得る酵素の非限定的な例には、アルドラーゼ、アルデヒドレダクターゼ、アセトアセチル補酵素Aヒドロラーゼ、キシロースイソメラーゼ、キシリトールデヒドロゲナーゼ、およびそれらの組み合わせが含まれる。これらの酵素は、改善された触媒活性、改善された選択性、改善された安定性、様々な発酵条件(温度、pH等)に対する改善された耐性、または様々な代謝基質、生成物、副生成物、中間体等に対する改善された耐性のために操作され得る。特定の酵素活性に関して、本明細書において使用される、「改善された触媒活性」という用語は、比較可能な操作されていない酵素について測定されたものより高レベルの酵素活性をさす。
本明細書中に記載された様々な態様において、本明細書中に記載された生合成経路に関与する外来性および内在性の酵素を、組換え微生物において過剰発現させることができる。
リナロールデヒドラターゼ-イソメラーゼの合成遺伝子(SEQ ID NO:63)をpET28a(+)発現ベクター中にクローニングし、次いで、ヒートショックプロトコールを用いてコンピテント大腸菌 BL21(DE3)細胞中に形質転換させた。このアッセイで用いられる陰性対照は、空のベクターを大腸菌 BL21(DE3)細胞中に形質転換させることによって調製した。
リナロールデヒドラターゼ-イソメラーゼの合成遺伝子(SEQ ID NO:63)をpET28a(+)発現ベクター内にクローニングし、次いで、ヒートショックプロトコールを用いてコンピテント大腸菌 BL21(DE3)細胞中に形質転換させた。このアッセイで用いられる陰性対照は、空のベクターを大腸菌 BL21(DE3)細胞中に形質転換させることによって調製した。
リナロールデヒドラターゼ-イソメラーゼの合成遺伝子(SEQ ID NO:63)をpET28a(+)発現ベクター内にクローニングし、次いで、ヒートショックプロトコールを用いてコンピテント大腸菌 BL21(DE3)細胞中に形質転換させた。このアッセイで用いられる陰性対照は、空のベクターを大腸菌 BL21(DE3)細胞中に形質転換させることによって調製した。
リナロールデヒドラターゼ-イソメラーゼの合成遺伝子(SEQ ID NO:63)をpET28a(+)発現ベクター内にクローニングし、次いで、ヒートショックプロトコールを用いてコンピテント大腸菌 BL21(DE3)細胞中に形質転換させた。このアッセイで用いられる陰性対照は、空のベクターを大腸菌 BL21(DE3)細胞中に形質転換させることによって調製した。
基質中に三級メチル基を必要としない。
今までの全ての報告された基質とは対照的に、基質中に二重結合を必要としない。
公知の天然基質(C10)および報告された最小の非天然基質(C5、C4)をはるかに下回る、非常に短い基質が受容される(C3)。
plLacOプロモーター下のオペロン中にIPA経路を含有するベクターpZs*13およびLinD遺伝子を含有するベクターpET28aを、エレクトロポレーションを用いてBL21Star(DE3)に同時形質転換した。イソプロパノールの生成は以下の5つの遺伝子の発現を必要とする:thl(チオラーゼ)、atoA/D(酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼ)、adc(アセト酢酸デカルボキシラーゼ)、およびadh(二級アルコールデヒドロゲナーゼ)。atoA/D遺伝子は、大腸菌由来のネイティブな遺伝子であり、かつPCR増幅された(フォワードプライマー:
およびリバースプライマー:
)。thl(SEQ ID NO:103に示されたThlアミノ酸配列)、adc(SEQ ID NO:117に示されたAdcアミノ酸配列)、およびadh(SEQ ID NO:174に示されたAdhアミノ酸配列)は大腸菌に対してコドン最適化され、合成された。誘導性プロモーターpLLacOの制御下にthl(チオラーゼ)遺伝子、adh(二級アルコールデヒドロゲナーゼ)遺伝子、adc(アセト酢酸デカルボキシラーゼ)遺伝子、atoA/D(酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼ)遺伝子、および T1ターミネーターを含有するオペロンは、pZS*13骨格中に構築された。候補の選択は、LB培地中でカナマイシンおよびアンピシリンを用いて行われた。本明細書においてこの菌株をIPA+LinDと呼んだ。このプラスミドの組み合わせは、グルコースからイソプロパノールを生成する能力を有し、かつリナロールイソメラーゼデヒドラターゼ酵素を発現する能力も有する菌株を提供する。
(a)pZs*13_IPAをTB 20 g/Lグルコースで(イソプロパノール生成の対照)、
(b)IPA+LinDをTB 10 g/Lグリセロールおよび3 g/Lイソプロパノールで(プロピレン生成の対照)、
(c)IPA+LinDをTB 20 g/Lグルコースおよび3 g/Lイソプロパノールで(プロピレン生成の対照)、
(d)IPA+LinDをTB 20 g/Lグルコースで(プロピレン生成の候補1)、
(e)IPA+LinDをTB 20 g/Lグルコースで(プロピレン生成の候補2)。
カステラニエラ・デフラグランス65Phen由来のリナロールデヒドラターゼ(LinD)(LinD-1と表示)
SEQ ID NO:1:野生型(WT)リナロールデヒドラターゼポリペプチドSEQ ID NO:2をコードするネイティブな核酸配列;シグナルペプチドコード配列を含む。
SEQ ID NO:2:ネイティブな全長野生型リナロールデヒドラターゼポリペプチドであり、LinD-1と表示される。
SEQ ID NO:3:SEQ ID NO:2をコードするコドン最適化核酸。
SEQ ID NO:4:LinD-1のプロセシングされた(成熟)形態をコードするネイティブな核酸。
SEQ ID NO:5:SEQ ID NO:2野生型リナロールデヒドラターゼの成熟(プロセシングされた)形態。
SEQ ID NO:6: SEQ ID NO:7をコードする核酸;SEQ ID NO:3と12コドンの置換を有する点で相違する。
SEQ ID NO:7:LinD-1の全長ポリペプチドバリアントであり、LinD-1Nと表示され、12個の置換(A18I、F20L、Y70F、G73S、G132M、R170K、I181L、V195F、D199N、F324S、G364S、L367F)を有する。
SEQ ID NO:8:SEQ ID NO:9をコードするネイティブな核酸;シグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:9:シグナルペプチドを伴うC.デフラグランス(C. defragrans)62Car由来の全長野生型 LinD、LinD-2と表示される。
SEQ ID NO:10:全長LinD-2をコードするコドン最適化核酸。
SEQ ID NO:11:SEQ ID NO 12のプロセシングされた(成熟)形態をコードするネイティブな核酸。
SEQ ID NO:12: LinDポリペプチドLinD-2の成熟な、プロセシングされた形態。
SEQ ID NO:13:全長バリアントSEQ ID NO:14をコードする核酸;11コドンの置換を有する点で野生型SED ID NO:10と相違する。
SEQ ID NO:14:11アミノ酸置換(V19I、Y71F、G74S、G133M、R171K、I182L、V196F、D200N、F325S、G365S、L368F; LinD-2Cと表示される)を有する全長変異体LinD-2。
SEQ ID NO:15:SEQ ID NO:16をコードするネイティブな核酸であり、プロセシングされておらず、かつそのシグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:16:ネイティブなまたはプロセシングされていないLinD酵素であり、シグナルペプチドを含み、LinD-3と表示される。
SEQ ID NO:17:プロセシングされたSEQ ID NO:18 LinDをコードする核酸であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:18: プロセシングされた LinD-3 LinD酵素であり、シグナルペプチドはない。
全長SEQ ID NO:16ポリペプチドは、全長SEQ ID NO:2に対して99%の配列同一性を有し;かつ成熟またはプロセシングされたGNM SEQ ID NO:18ポリペプチドは、プロセシングされたSEQ ID NO:5に対して99%の配列同一性を有する。
全長SEQ ID NO:16ポリペプチドは、全長SEQ ID NO:9に対して94%の配列同一性を有し;かつ成熟またはプロセシングされたSEQ ID NO:18ポリペプチドは、プロセシングされたSEQ ID NO:12に対して96%の配列同一性を有する。
SEQ ID NO:19:SEQ ID NO:20をコードするネイティブな核酸であり、プロセシングされておらず、そのシグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:20:ネイティブなまたはプロセシングされていないLinD酵素であり、シグナルペプチドを含み、LinD-4と表示される。
SEQ ID NO:21:プロセシングされたSEQ ID NO:22 LinD酵素をコードする核酸であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:22: プロセシングされた LinD-4 LinD酵素であり、シグナルペプチドはない。
全長SEQ ID NO:20ポリペプチドは、全長SEQ ID NO:2に対して75%の配列同一性を有し;成熟またはプロセシングされたSEQ ID NO:22ポリペプチドは、プロセシングされたSEQ ID NO:5に対して79%の配列同一性を有する。
全長SEQ ID NO:20ポリペプチドは、全長SEQ ID NO:9に対して75%の配列同一性を有し;成熟またはプロセシングされたSEQ ID NO:22ポリペプチドは、プロセシングされたSEQ ID NO:12に対して79%の配列同一性を有する。
SEQ ID NO:23:SEQ ID NO:24をコードするネイティブな核酸であり、プロセシングされておらず、そのシグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:24:ネイティブなまたはプロセシングされていないLinD酵素であり、シグナルペプチドを含み、LinD-5と表示される。
SEQ ID NO:25:プロセシングされたSEQ ID NO:26 LinD酵素をコードする核酸であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:26: プロセシングされたLinD-5 LinD酵素であり、シグナルペプチドはない。
全長SEQ ID NO:24ポリペプチドは、全長SEQ ID NO:2に対して78%の配列同一性を有し;成熟またはプロセシングされたSEQ ID NO:26ポリペプチドは、プロセシングされたSEQ ID NO:5に対して82%の配列同一性を有する。
全長SEQ ID NO:24ポリペプチドは、全長SEQ ID NO:9に対して78%の配列同一性を有する;成熟またはプロセシングされたSEQ ID NO:26ポリペプチドは、プロセシングされたSEQ ID NO:12に対して81%の配列同一性を有する。
SEQ ID NO:27:SEQ ID NO:28をコードするネイティブな核酸であり、プロセシングされておらず、そのシグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:28:ネイティブなまたはプロセシングされていないLinD酵素であり、シグナルペプチドを含み、LinD-6と表示される。
SEQ ID NO:29:プロセシングされたSEQ ID NO:30 LinD酵素をコードする核酸であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:30: プロセシングされたLinD-6 LinD酵素であり、シグナルペプチドはない。
全長SEQ ID NO:28ポリペプチドは、全長SEQ ID NO:2に対して78%の配列同一性を有し;成熟またはプロセシングされたSEQ ID NO:30ポリペプチドは、プロセシングされたSEQ ID NO:5に対して81%の配列同一性を有する。
全長SEQ ID NO:28ポリペプチドは、全長SEQ ID NO:9に対して78%の配列同一性を有し;成熟またはプロセシングされたSEQ ID NO:30ポリペプチドは、プロセシングされたSEQ ID NO:12に対して81%の配列同一性を有する。
SEQ ID NO:31:SEQ ID NO:32をコードするネイティブな核酸であり、プロセシングされておらず、特定されたシグナルペプチド切断部位を有さないそのシグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:32:ネイティブなまたはプロセシングされていないLinD酵素であり、特定されたシグナルペプチド切断部位を有さないシグナルペプチドを含み、LinD-7と表示される。
SEQ ID NO:33:A196F改変を有するLinD酵素 LinD-7;LinD-7Bと表示される。
全長SEQ ID NO:32ポリペプチドは、全長SEQ ID NO:2に対して66%の配列同一性を有する。
全長SEQ ID NO:32ポリペプチドは、全長SEQ ID NO:9に対して65%の配列同一性を有する。
SEQ ID NO:34:SEQ ID NO:35コードするネイティブな核酸であり、プロセシングされておらず、そのシグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:35:ネイティブなまたはプロセシングされていない、操作されたLinD-2酵素であり、シグナルペプチドを含み、7個の変異G74S、G133Q、R171K、I182K、V196F、D200G、G365S)を有し、LinD-2Tと表示される。
SEQ ID NO:36:SEQ ID NO:37をコードするネイティブな核酸であり、プロセシングされておらず、そのシグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:37:ネイティブなまたはプロセシングされていないLinD酵素であり、LinD-8と表示され、シグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:38:プロセシングされた(成熟)SEQ ID NO:39 LinD酵素をコードする核酸であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:39: プロセシングされた(成熟)LinD-8 LinD酵素であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:40:SEQ ID NO:41をコードするネイティブな核酸であり、プロセシングされておらず、特定されたシグナルペプチド切断部位を有さないそのシグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:41:ネイティブなまたはプロセシングされていないLinD酵素であり、LinD-9と表示され、特定されたシグナルペプチド切断部位を有さないシグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:42:SEQ ID NO:43をコードするネイティブな核酸であり、プロセシングされておらず、そのシグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:43:ネイティブなまたはプロセシングされていないLinD酵素であり、LinD-10と表示され、シグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:44:プロセシングされた(成熟)SEQ ID NO:45 LinD酵素をコードする核酸であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:45:プロセシングされた(成熟)LinD-10 LinD酵素であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:46:SEQ ID NO:47をコードするネイティブな核酸であり、プロセシングされておらず、そのシグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:47:ネイティブなまたはプロセシングされていないLinD酵素であり、LinD-11と表示され、シグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:48:プロセシングされた(成熟)SEQ ID NO:49 LinD酵素をコードする核酸であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:49:プロセシングされた(成熟)LinD-11 LinD酵素であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO 50:SEQ ID NO:51をコードするネイティブな核酸であり、プロセシングされておらず、そのシグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:51:ネイティブなまたはプロセシングされていないLinD酵素であり、LinD-12と表示され、シグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:52:プロセシングされた(成熟)SEQ ID NO:53 LinD酵素をコードする核酸であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:53:プロセシングされた(成熟)LinD-12 LinD酵素であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:54:SEQ ID NO:55をコードするネイティブな核酸であり、プロセシングされておらず、そのシグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:55:ネイティブなまたはプロセシングされていないLinD酵素であり、LinD-13と表示され、シグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:56:プロセシングされた(成熟)SEQ ID NO:57 LinD酵素をコードする核酸であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:57:プロセシングされた(成熟)LinD-13 LinD酵素であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:58:SEQ ID NO:59をコードするネイティブな核酸であり、プロセシングされておらず、そのシグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:59:ネイティブなまたはプロセシングされていないLinD酵素であり、LinD-14と表示され、シグナルペプチドを含む。
SEQ ID NO:60:プロセシングされた(成熟)SEQ ID NO:61 LinD酵素をコードする核酸であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:61:プロセシングされた(成熟)LinD-14 LinD酵素であり、シグナルペプチドはない。
SEQ ID NO:62:N末端Hisタグおよびリンカーを有するネイティブなLinD-1 LinD酵素(SEQ ID NO:63)をコードする核酸。
SEQ ID NO:63:N末端Hisタグおよびリンカーを有するネイティブな全長 LinD-1 LinD酵素。
ミルセンに対して濃縮したPadre Dam由来の活性汚泥に対するメタゲノム解析からのリナロールデヒドラターゼ(LinD);LinD-3と表示
ミルセンに対して濃縮した(二次濃縮)Camp Pendleton由来の活性汚泥に対するメタゲノム解析からのリナロールデヒドラターゼ(LinD);LinD-4と表示
ミルセンに対して濃縮した(一次濃縮)Camp Pendleton由来の活性汚泥に対するメタゲノム解析からのリナロールデヒドラターゼ(LinD);LinD-5と表示
活性汚泥(Camp Pendleton)に対するメタゲノム解析からのリナロールデヒドラターゼ(LinD);LinD-6と表示
活性汚泥(Camp Pendleton)に対するメタゲノム解析からのリナロールデヒドラターゼ(LinD);LinD-7と表示
リナロールデヒドラターゼ(LinD)(7個の変異(アミノ酸変化):G74S、G133Q、R171K、I182K、V196F、D200G、G365Sを有するLinD-2の操作されたバリアント):LinD-2Tと表示
活性汚泥(Camp Pendleton)に対するメタゲノム解析からのリナロールデヒドラターゼ(LinD);LinD-8と表示
活性汚泥(Camp Pendleton)に対するメタゲノム解析からのリナロールデヒドラターゼ(LinD);LinD-9と表示
土壌サンプル(Cottonwood river)に対するメタゲノム解析からのリナロールデヒドラターゼ(LinD);LinD-10と表示
土壌サンプルに対するメタゲノム解析からのリナロールデヒドラターゼ(LinD);LinD-11と表示
土壌サンプル(Cottonwood river)に対するメタゲノム解析からのリナロールデヒドラターゼ(LinD);LinD-12と表示される
活性汚泥(Sierra Nevada)に対するメタゲノム解析からのリナロールデヒドラターゼ(LinD);LinD-13と表示
土壌サンプル(Cottonwood river)に対するメタゲノム解析からのリナロールデヒドラターゼ(LinD);LinD-14と表示。
本開示により企図される特定の対象を、以下の番号が付された態様において示す。
1. 構造Aに示す構造を各飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールが有する、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコール
から、
構造Bに示す構造を各一級アルケンが有する、1種類または複数種類の一級アルケン
を生成する能力を有する組換え微生物であって、
該1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから1種類または複数種類の対応する一級アルケンへの変換を触媒する、1種類または複数種類のリナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼ
をコードする1種類または複数種類の外来性核酸分子を発現する、前記組換え微生物:
式中、R1=CnH2n+1、1≦n≦11;R2=CmH2m+1、0≦m≦10かつn+m≦11である。
2. 再生可能原料からの1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールの生成のための1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子をさらに発現する、態様1に記載の組換え微生物。
3. 前記再生可能原料が、1種類または複数種類の糖である、態様2に記載の組換え微生物。
4. 外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ
(a)D-キシルロースからD-リブロースへの変換を触媒するD-タガトース3-エピメラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-リブロースからD-リブロース-1-リン酸への変換を触媒するD-リブロキナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のD-リブロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-リブロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のグリコールアルデヒドからモノエチレングリコール(MEG)への変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(f)(e)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(h)(g)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する、
態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
5. 外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-1-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース1-キナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシルロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-キシルロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(g)(f)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する、
態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
6. (a)D-キシルロースからD-キシルロース-5-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース-5-キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(b)グリコールアルデヒドからグリコール酸への変換を触媒するグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(c)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む、態様1~5のいずれか一つに記載の組換え微生物。
7. 内在性D-キシロースイソメラーゼが、D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒する、態様1~6のいずれか一つに記載の組換え微生物。
8. 外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ
(a)D-キシロースからD-キシロノラクトンへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシロノラクトンからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロノラクトナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のD-キシロネートから2-ケト-3-デオキシ-キシロネートへの変換を触媒するキシロン酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来の2-ケト-3-デオキシ-キシロネートからグリコールアルデヒドおよびピルベートへの変換を触媒する2-ケト-3-デオキシ-D-吉草酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(g)(f)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;ならびに/または
(i)(h)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する、態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
9. 外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ
(a)D-キシロースからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシロネートから2-ケト-3-デオキシ-キシロネートへの変換を触媒するキシロン酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2-ケト-3-デオキシ-キシロネートからグリコールアルデヒドおよびピルベートへの変換を触媒する2-ケト-3-デオキシ-D-吉草酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(e)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(f)(e)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;ならびに/または
(h)(g)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する、態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
10. (a)D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒するD-キシロースイソメラーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(b)グリコールアルデヒドからグリコール酸への変換を触媒するグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(c)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む、態様1~3、または8~9のいずれか一つに記載の組換え微生物。
11. 外来性D-キシロースおよびグルコースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、
(a)D-キシロースからキシリトールへの変換を触媒するキシロースレダクターゼまたはアルドースレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子、およびキシリトールからD-キシルロースへの変換を触媒するキシリトールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(b)D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒するD-キシロースイソメラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、かつ、さらに、
(c)(a)もしくは(b)由来のD-キシルロースからD-リブロースへの変換を触媒するD-タガトース3-エピメラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のD-リブロースからD-リブロース-1-リン酸への変換を触媒するD-リブロキナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のD-リブロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-リブロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼもしくはメチルグリオキサールレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(j)(i)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する、態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
12. (a)D-キシルロースからD-キシルロース-5-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース-5-キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)D-キシルロース-5-リン酸からD-キシルロースへの変換を触媒するアルカリホスファターゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む、態様11に記載の組換え微生物。
13. 前記DHAPが、前記微生物の内在性解糖経路を通じてアセチルCoAに変換される、態様1~12のいずれか一つに記載の組換え微生物。
14. イソプロパノールを生成する能力を有し、かつ
(a)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(d)(c)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する、態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
15. ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異をさらに含む、態様14に記載の組換え微生物。
16. n-プロパノールおよびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、
(a)ジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)からメチルグリオキサールへの変換を触媒するメチルグリオキサールシンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のメチルグリオキサールからアセトールへの変換を触媒するアルド・ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(a)由来のメチルグリオキサールからラクトアルデヒドへの変換を触媒するグリオキシル酸レダクターゼ、メチルグリオキサールデヒドロゲナーゼ、もしくはアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(b)由来のアセトールから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルド・ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(c)由来のラクトアルデヒドから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(d)もしくは(e)由来の1,2-プロパンジオールからプロパナールへの変換を触媒するジオールデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のプロパナールからn-プロパノールへの変換を触媒するデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸ギ酸リアーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(j)(i)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(k)(j)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(l)(k)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
DHAPおよびピルベートが該微生物における解糖から生成される、
態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
17. (a)ラクトアルデヒドからラクテートへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む、態様16に記載の組換え微生物。
18. アセトン、ブタノール、およびエタノールを同時生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(j)(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへの、もしくは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
19. ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異をさらに含む、態様18に記載の組換え微生物。
20. イソプロパノール、ブタノール、およびエタノールを同時生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(j)(d)由来のアセトンからイソプロパノールへの、(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへの、もしくは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
21. ブチリルリン酸からブチレートへの変換を触媒する酪酸キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異をさらに含む、態様20に記載の組換え微生物。
22. イソブタノールを生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセト乳酸への変換を触媒するアセトヒドロキシ酸シンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセト乳酸から2,3-ジヒドロキシ-イソ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をコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2,3-ジヒドロキシ-イソ吉草酸からα-ケト-イソ吉草酸への変換を触媒するジヒドロキシ酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のα-ケト-イソ吉草酸からイソブチルアルデヒドへの変換を触媒する2-ケト酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(e)(d)由来のイソブチルアルデヒドからイソブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
23. (a)アセトアルデヒドからエタノールへの変換を触媒するエタノールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む、態様22に記載の組換え微生物。
24. 対応する一級アルケンがプロペンであり、一級アルコールが1-プロパノールである、態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
25. 対応する一級アルケンがプロペンであり、二級アルコールが2-プロパノールである、態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
26. 対応する一級アルケンがブテンであり、一級アルコールが1-ブタノールである、態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
27. 対応する一級アルケンがブテンであり、二級アルコールが2-ブタノールである、態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
28. 1種類または複数種類の一級アルケンが、単一の酵素的段階を介して、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから生成される、態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
29. 1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールからの1種類または複数種類の対応する一級アルケンの生成が、脱水段階を含む、態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
30. 前記脱水段階が、基質活性化非依存性である、態様29に記載の組換え微生物。
31. 前記脱水段階が、補助因子非依存性である、態様29に記載の組換え微生物。
32. 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、カステラニエラ・デフラグランスの種からなる群より選択される微生物から得られる、態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
33. 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、SEQ ID NO:2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61、および63からなる群より選択されるアミノ酸配列を含む、態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
34. 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、SEQ ID NO:1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、および62からなる群より選択される核酸配列によってコードされる、態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
35. 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、LinDである、態様1~3のいずれか一つに記載の組換え微生物。
36. 構造Aに示す構造を各飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールが有する、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコール
から、
構造Bに示す構造を各一級アルケンが有する、1種類または複数種類の一級アルケン
を生成する方法であって、
該1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから1種類または複数種類の対応する一級アルケンへの変換を触媒する1種類または複数種類のリナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼ
をコードする1種類または複数種類の外来性核酸分子を、組換え微生物において発現させる工程を含む、前記方法:
式中、R1=CnH2n+1、1≦n≦11;R2=CmH2m+1、0≦m≦10かつn+m≦11である。
37. 再生可能原料からの1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールの生成のための1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を、組換え微生物において発現させる工程をさらに含む、態様36に記載の方法。
38. 前記再生可能原料が、1種類または複数種類の糖である、態様37に記載の方法。
39. 前記組換え微生物が、外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ、1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を発現させる工程が、
(a)D-キシルロースからD-リブロースへの変換を触媒するD-タガトース3-エピメラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-リブロースからD-リブロース-1-リン酸への変換を触媒するD-リブロキナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のD-リブロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-リブロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のグリコールアルデヒドからモノエチレングリコール(MEG)への変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(f)(e)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(h)(g)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させることを含む、態様36~38のいずれか1つに記載の方法。
40. 前記組換え微生物が、外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ、1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を発現させる工程が、
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-1-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース1-キナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシルロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-キシルロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(g)(f)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させることを含む、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
41. (a)D-キシルロースからD-キシルロース-5-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース-5-キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(b)グリコールアルデヒドからグリコール酸への変換を触媒するグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(c)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変を組換え微生物に導入する工程をさらに含む、態様36~40のいずれか一つに記載の方法。
42. 内在性D-キシロースイソメラーゼが、D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒する、態様36~41のいずれか一つに記載の方法。
43. 前記組換え微生物が、外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ、1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を発現させる工程が、
(a)D-キシロースからD-キシロノラクトンへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシロノラクトンからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロノラクトナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のD-キシロネートから2-ケト-3-デオキシ-キシロネートへの変換を触媒するキシロン酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来の2-ケト-3-デオキシ-キシロネートからグリコールアルデヒドおよびピルベートへの変換を触媒する2-ケト-3-デオキシ-D-吉草酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(g)(f)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;ならびに/または
(i)(h)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させることを含む、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
44. 前記組換え微生物が、外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ、1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を発現させる工程が、
(a)D-キシロースからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシロネートから2-ケト-3-デオキシ-キシロネートへの変換を触媒するキシロン酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2-ケト-3-デオキシ-キシロネートからグリコールアルデヒドおよびピルベートへの変換を触媒する2-ケト-3-デオキシ-D-吉草酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(e)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(f)(e)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;ならびに/または
(h)(g)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させることを含む、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
45. (a)D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒するD-キシロースイソメラーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(b)グリコールアルデヒドからグリコール酸への変換を触媒するグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(c)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変を組換え微生物に導入する工程をさらに含む、態様36~38または43~44のいずれか一つに記載の方法。
46. 前記組換え微生物が、外来性D-キシロースおよびグルコースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、
(a)D-キシロースからキシリトールへの変換を触媒するキシロースレダクターゼまたはアルドースレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子、およびキシリトールからD-キシルロースへの変換を触媒するキシリトールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(b)D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒するD-キシロースイソメラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、かつ、さらに、
(c)(a)もしくは(b)由来のD-キシルロースからD-リブロースへの変換を触媒するD-タガトース3-エピメラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のD-リブロースからD-リブロース-1-リン酸への変換を触媒するD-リブロキナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のD-リブロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-リブロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼもしくはメチルグリオキサールレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(j)(i)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
47. 前記組換え微生物が、
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-5-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース-5-キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)D-キシルロース-5-リン酸からD-キシルロースへの変換を触媒するアルカリホスファターゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む、態様46に記載の方法。
48. 前記DHAPが、前記微生物の内在性解糖経路を通じてアセチルCoAに変換される、態様36~47のいずれか一つに記載の方法。
49. 前記組換え微生物が、イソプロパノールを生成する能力を有し、かつ
(a)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(d)(c)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
50. ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異をさらに含む、態様49に記載の方法。
51. 前記組換え微生物が、n-プロパノールおよびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、
(a)ジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)からメチルグリオキサールへの変換を触媒するメチルグリオキサールシンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のメチルグリオキサールからアセトールへの変換を触媒するアルド・ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(a)由来のメチルグリオキサールからラクトアルデヒドへの変換を触媒するグリオキシル酸レダクターゼ、メチルグリオキサールデヒドロゲナーゼ、もしくはアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(b)由来のアセトールから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルド・ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(c)由来のラクトアルデヒドから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(d)もしくは(e)由来の1,2-プロパンジオールからプロパナールへの変換を触媒するジオールデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のプロパナールからn-プロパノールへの変換を触媒するデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸ギ酸リアーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(j)(i)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(k)(j)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(l)(k)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
DHAPおよびピルベートが該微生物における解糖から生成される、
態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
52. (a)ラクトアルデヒドからラクテートへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む、態様51に記載の方法。
53. 前記組換え微生物が、アセトン、ブタノール、およびエタノールを同時生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(j)(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへの、もしくは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
54. ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異をさらに含む、態様53に記載の方法。
55. 前記組換え微生物が、イソプロパノール、ブタノール、およびエタノールを同時生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(j)(d)由来のアセトンからイソプロパノールへの、(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへの、もしくは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
56. ブチリルリン酸からブチレートへの変換を触媒する酪酸キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異をさらに含む、態様55に記載の方法。
57. 前記組換え微生物が、イソブタノールを生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセト乳酸への変換を触媒するアセトヒドロキシ酸シンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセト乳酸から2,3-ジヒドロキシ-イソ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をコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2,3-ジヒドロキシ-イソ吉草酸からα-ケト-イソ吉草酸への変換を触媒するジヒドロキシ酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のα-ケト-イソ吉草酸からイソブチルアルデヒドへの変換を触媒する2-ケト酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(e)(d)由来のイソブチルアルデヒドからイソブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
58. (a)アセトアルデヒドからエタノールへの変換を触媒するエタノールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む、態様57に記載の方法。
59. 対応する一級アルケンがプロペンであり、一級アルコールが1-プロパノールである、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
60. 対応する一級アルケンがプロペンであり、二級アルコールが2-プロパノールである、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
61. 対応する一級アルケンがブテンであり、一級アルコールが1-ブタノールである、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
62. 対応する一級アルケンがブテンであり、一級アルコールが2-ブタノールである、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
63. 1種類または複数種類の一級アルケンが、単一の酵素的段階を介して、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから生成される、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
64. 1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールからの1種類または複数種類の対応する一級アルケンの生成が、脱水段階を含む、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
65. 前記脱水段階が、基質活性化非依存性である、態様64に記載の方法。
66. 前記脱水段階が、補助因子非依存性である、態様64に記載の方法。
67. 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、カステラニエラ・デフラグランスの種からなる群より選択される微生物から得られる、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
68. 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、SEQ ID NO:2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61、および63からなる群より選択されるアミノ酸配列を含む、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
69. 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、SEQ ID NO:1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、および62からなる群より選択される核酸配列によってコードされる、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
70. 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、LinDである、態様36~38のいずれか一つに記載の方法。
71. 構造Aに示す構造を各飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールが有する、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコール
から、
構造Bに示す構造を各一級アルケンが有する、1種類または複数種類の一級アルケン
を生成または蓄積する組換え微生物を作製する方法であって、
該1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから1種類または複数種類の対応する一級アルケンへの変換を触媒するリナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼ
をコードする1種類または複数種類の外来性核酸分子を、組換え微生物に導入する工程を含む、前記方法:
式中、R1=CnH2n+1、1≦n≦11;R2=CmH2m+1、0≦m≦10かつn+m≦11である。
72. 再生可能原料からの1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールの生成のための1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を、組換え微生物に導入する工程および/または組換え微生物において発現させる工程をさらに含む、態様73に記載の方法。
73. 前記再生可能原料が、1種類または複数種類の糖である、態様72に記載の方法。
74. 前記組換え微生物が、外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ、
1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を発現させる工程が、
(a)D-キシルロースからD-リブロースへの変換を触媒するD-タガトース3-エピメラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-リブロースからD-リブロース-1-リン酸への変換を触媒するD-リブロキナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のD-リブロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-リブロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のグリコールアルデヒドからモノエチレングリコール(MEG)への変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(f)(e)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(h)(g)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させることを含む、
態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
75. 前記組換え微生物が、外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ、
1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を発現させる工程が、
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-1-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース1-キナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシルロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-キシルロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(g)(f)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させることを含む、
態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
76. (a)D-キシルロースからD-キシルロース-5-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース-5-キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(b)グリコールアルデヒドからグリコール酸への変換を触媒するグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(c)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変を組換え微生物に導入する工程をさらに含む、態様71~75のいずれか一つに記載の方法。
77. 内在性D-キシロースイソメラーゼが、D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒する、態様71~76のいずれか一つに記載の方法。
78. 前記組換え微生物が、外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ、1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を発現させる工程が、
(a)D-キシロースからD-キシロノラクトンへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシロノラクトンからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロノラクトナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のD-キシロネートから2-ケト-3-デオキシ-キシロネートへの変換を触媒するキシロン酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来の2-ケト-3-デオキシ-キシロネートからグリコールアルデヒドおよびピルベートへの変換を触媒する2-ケト-3-デオキシ-D-吉草酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(g)(f)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;ならびに/または
(i)(h)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させることを含む、態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
79. 前記組換え微生物が、外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、かつ、1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の内在性または外来性の核酸分子を発現させる工程が、
(a)D-キシロースからD-キシロネートへの変換を触媒するキシロースデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のD-キシロネートから2-ケト-3-デオキシ-キシロネートへの変換を触媒するキシロン酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2-ケト-3-デオキシ-キシロネートからグリコールアルデヒドおよびピルベートへの変換を触媒する2-ケト-3-デオキシ-D-吉草酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(e)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(f)(e)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;ならびに/または
(h)(g)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現させることを含む、態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
80. (a)D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒するD-キシロースイソメラーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;
(b)グリコールアルデヒドからグリコール酸への変換を触媒するグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(c)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変を組換え微生物に導入する工程をさらに含む、態様71~73または78~79のいずれか一つに記載の方法。
81. 前記組換え微生物が、外来性D-キシロースおよびグルコースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、
(a)D-キシロースからキシリトールへの変換を触媒するキシロースレダクターゼまたはアルドースレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子、およびキシリトールからD-キシルロースへの変換を触媒するキシリトールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子;
(b)D-キシロースからD-キシルロースへの変換を触媒するD-キシロースイソメラーゼをコードする、少なくとも1種類の外来性核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、かつ、さらに、
(c)(a)もしくは(b)由来のD-キシルロースからD-リブロースへの変換を触媒するD-タガトース3-エピメラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のD-リブロースからD-リブロース-1-リン酸への変換を触媒するD-リブロキナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(d)由来のD-リブロース-1-リン酸からグリコールアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を触媒するD-リブロース-1-リン酸アルドラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(e)由来のグリコールアルデヒドからMEGへの変換を触媒するグリコールアルデヒドレダクターゼもしくはメチルグリオキサールレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;ならびに/または
(j)(i)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する、態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
82. 前記組換え微生物が、
(a)D-キシルロースからD-キシルロース-5-リン酸への変換を触媒するD-キシルロース-5-キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)D-キシルロース-5-リン酸からD-キシルロースへの変換を触媒するアルカリホスファターゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む、態様81に記載の方法。
83. 前記DHAPが、前記微生物の内在性解糖経路を通じてアセチルCoAに変換される、態様71~82のいずれか一つに記載の方法。
84. 前記組換え微生物が、イソプロパノールを生成する能力を有し、かつ
(a)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(d)(c)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する、態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
85. ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異をさらに含む、態様84に記載の方法。
86. 前記組換え微生物が、n-プロパノールおよびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、
(a)ジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)からメチルグリオキサールへの変換を触媒するメチルグリオキサールシンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のメチルグリオキサールからアセトールへの変換を触媒するアルド・ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(a)由来のメチルグリオキサールからラクトアルデヒドへの変換を触媒するグリオキシル酸レダクターゼ、メチルグリオキサールデヒドロゲナーゼ、もしくはアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(b)由来のアセトールから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルド・ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(c)由来のラクトアルデヒドから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(d)もしくは(e)由来の1,2-プロパンジオールからプロパナールへの変換を触媒するジオールデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のプロパナールからn-プロパノールへの変換を触媒するデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸ギ酸リアーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(j)(i)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(k)(j)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(l)(k)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
DHAPおよびピルベートが該微生物における解糖から生成される、
態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
87. (a)ラクトアルデヒドからラクテートへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む、態様86に記載の方法。
88. 前記組換え微生物が、アセトン、ブタノール、およびエタノールを同時生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(j)(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへの、もしくは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
89. ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異をさらに含む、態様88に記載の方法。
90. 前記組換え微生物が、イソプロパノール、ブタノール、およびエタノールを同時生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(j)(d)由来のアセトンからイソプロパノールへの、(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへの、もしくは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
91. ブチリルリン酸からブチレートへの変換を触媒する酪酸キナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異をさらに含む、態様90に記載の方法。
92. 前記組換え微生物が、イソブタノールを生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセト乳酸への変換を触媒するアセトヒドロキシ酸シンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセト乳酸から2,3-ジヒドロキシ-イソ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をコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2,3-ジヒドロキシ-イソ吉草酸からα-ケト-イソ吉草酸への変換を触媒するジヒドロキシ酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のα-ケト-イソ吉草酸からイソブチルアルデヒドへの変換を触媒する2-ケト酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(e)(d)由来のイソブチルアルデヒドからイソブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現し、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
93. (a)アセトアルデヒドからエタノールへの変換を触媒するエタノールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異;および
(b)ピルベートからラクテートへの変換を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子における欠失、挿入、または機能喪失変異
からなる群より選択される1種類または複数種類の改変をさらに含む、態様92に記載の方法。
94. 対応する一級アルケンがプロペンであり、一級アルコールが1-プロパノールである、態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
95. 対応する一級アルケンがプロペンであり、二級アルコールが2-プロパノールである、態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
96. 対応する一級アルケンがブテンであり、一級アルコールが1-ブタノールである、態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
97. 対応する一級アルケンがブテンであり、一級アルコールが2-ブタノールである、態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
98. 1種類または複数種類の一級アルケンが、単一の酵素的段階を介して、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから生成される、態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
99. 1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールからの1種類または複数種類の対応する一級アルケンの生成が、脱水段階を含む、態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
100. 前記脱水段階が、基質活性化非依存性である、態様99に記載の方法。
101. 前記脱水段階が、補助因子非依存性である、態様99に記載の方法。
102. 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、カステラニエラ・デフラグランスの種からなる群より選択される微生物から得られる、態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
103. 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、SEQ ID NO:2、5、7、9、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61、および63からなる群より選択されるアミノ酸配列を含む、態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
104. 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、SEQ ID NO:1、3、4、6、8、10、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、および62からなる群より選択される核酸配列によってコードされる、態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
105. 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、LinDである、態様71~73のいずれか一つに記載の方法。
Claims (18)
- 構造Aに示す構造を各飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールが有する、1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから、構造Bに示す構造を各一級アルケンが有する、1種類または複数種類の一級アルケンを生成する能力を有する組換え微生物であって、
該組換え微生物が、該1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールから1種類または複数種類の対応する一級アルケンへの変換を触媒する、1種類または複数種類のリナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼをコードする1種類または複数種類の外来性核酸分子を発現し、該リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、SEQ ID NO:2、5、および26からなる群より選択さるアミノ酸配列を含み、
該組換え微生物が、再生可能原料からの1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールの生成のための1種類または複数種類の酵素をコードする1種類または複数種類の外来性の核酸分子をさらに発現し、かつ
該再生可能原料が、1種類または複数種類の糖である、
前記組換え微生物:
式中、R1=CnH2n+1、1≦n≦11;R2=CmH2m+1、0≦m≦10かつn+m≦11である。 - イソプロパノールを生成する能力を有し、かつ
(a)アセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および
(d)(c)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
を発現する、請求項1に記載の組換え微生物。 - 外来性D-キシロースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、以下からなる群より選択される少なくとも1つの酵素を発現する、請求項1に記載の組換え微生物:
D-タガトース3-エピメラーゼ、D-リブロキナーゼ、D-リブロース-1-リン酸アルドラーゼ、グリコールアルデヒドレダクターゼ、チオラーゼ、酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼ、アセト酢酸デカルボキシラーゼ、D-キシルロース1-キナーゼ、D-キシルロース-1-リン酸アルドラーゼ、キシロースイソメラーゼ、キシロースレダクターゼ、キシリトールデヒドロゲナーゼ、キシロースデヒドロゲナーゼ、キシロノラクトナーゼ、キシロン酸デヒドラターゼ、2-ケト-3-デオキシ-D-吉草酸アルドラーゼ、二級アルコールデヒドロゲナーゼ、デヒドラターゼ、およびそれらの任意の1種または複数種の機能的に等価なバリアント。 - 外来性D-キシロースおよびグルコースからモノエチレングリコール(MEG)およびイソプロパノールを同時生成する能力を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の組換え微生物。
- n-プロパノールおよびイソプロパノールを同時生成する能力を有し、
(a)ジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)からメチルグリオキサールへの変換を触媒するメチルグリオキサールシンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のメチルグリオキサールからアセトールへの変換を触媒するアルド・ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(a)由来のメチルグリオキサールからラクトアルデヒドへの変換を触媒するグリオキシル酸レダクターゼ、メチルグリオキサールデヒドロゲナーゼ、もしくはアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(b)由来のアセトールから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルド・ケトレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(c)由来のラクトアルデヒドから1,2-プロパンジオールへの変換を触媒するアルデヒドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(d)もしくは(e)由来の1,2-プロパンジオールからプロパナールへの変換を触媒するジオールデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来のプロパナールからn-プロパノールへの変換を触媒するデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸ギ酸リアーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(j)(i)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(k)(j)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(l)(k)由来のアセトンからイソプロパノールへの変換を触媒する二級アルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
DHAPおよびピルベートが該微生物における解糖から生成される、
請求項1に記載の組換え微生物。 - アセトン、ブタノール、およびエタノールを同時生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(j)(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへの、もしくは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
請求項1に記載の組換え微生物。 - イソプロパノール、ブタノール、およびエタノールを同時生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセチルCoAへの変換を触媒するピルビン酸フェレドキシンオキシドレダクターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセチルCoAからアセトアセチルCoAへの変換を触媒するチオラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来のアセトアセチルCoAからアセト酢酸への変換を触媒する酢酸:アセトアセチルCoAトランスフェラーゼもしくはヒドロラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のアセト酢酸からアセトンへの変換を触媒するアセト酢酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(e)(a)由来のアセチルCoAからアセトアルデヒドへの変換を触媒するアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(f)(b)由来のアセトアセチルCoAから3-ヒドロキシブチリルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(g)(f)由来の3-ヒドロキシブチリルCoAから2-ブテノイルCoAへの変換を触媒する3-ヒドロキシブチリルCoAデヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(h)(g)由来の2-ブテノイルCoAからブチリルCoAへの変換を触媒するブチリルCoAデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(i)(h)由来のブチリルCoAからブチルアルデヒドへの変換を触媒するブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(j)(d)由来のアセトンからイソプロパノールへの、(e)由来のアセトアルデヒドからエタノールへの、もしくは(i)由来のブチルアルデヒドからブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
請求項1に記載の組換え微生物。 - イソブタノールを生成する能力を有し、
(a)ピルベートからアセト乳酸への変換を触媒するアセトヒドロキシ酸シンターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(b)(a)由来のアセト乳酸から2,3-ジヒドロキシ-イソ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をコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(c)(b)由来の2,3-ジヒドロキシ-イソ吉草酸からα-ケト-イソ吉草酸への変換を触媒するジヒドロキシ酸デヒドラターゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;
(d)(c)由来のα-ケト-イソ吉草酸からイソブチルアルデヒドへの変換を触媒する2-ケト酸デカルボキシラーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子;および/または
(e)(d)由来のイソブチルアルデヒドからイソブタノールへの変換を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼをコードする、少なくとも1種類の内在性もしくは外来性の核酸分子
のうちの1つまたは複数を発現する組換え微生物であって、
ピルベートが該微生物における解糖から生成される、
請求項1に記載の組換え微生物。 - 対応する一級アルケンがプロペンであり、一級アルコールが1-プロパノールである、請求項1に記載の組換え微生物。
- 対応する一級アルケンがプロペンであり、二級アルコールが2-プロパノールである、請求項1に記載の組換え微生物。
- 1種類または複数種類の飽和一級アルコールまたは飽和二級アルコールからの1種類または複数種類の対応する一級アルケンの生成が、脱水段階を含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の組換え微生物。
- 前記脱水段階が、基質活性化非依存性である、請求項11に記載の組換え微生物。
- 前記脱水段階が、補助因子非依存性である、請求項11に記載の組換え微生物。
- 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、カステラニエラ・デフラグランス(Castellaniella defragrans)の種からなる群より選択される微生物から得られる、請求項1~13のいずれか一項に記載の組換え微生物。
- 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、SEQ ID NO:1、3、4、および25からなる群より選択される核酸配列によってコードされる、請求項1~14のいずれか一項に記載の組換え微生物。
- 前記リナロールデヒドラターゼ/イソメラーゼが、LinDである、請求項1~15のいずれか一項に記載の組換え微生物。
- 構造Aが、式C n’ H 2n’+2 Oを有し、式中、3≦n’≦12である、請求項1~16のいずれか一項に記載の組換え微生物。
- 1種類もしくは複数種類の一級アルケン、1種類もしくは複数種類の飽和一級アルコールもしくは飽和二級アルコール、またはそれらの組み合わせを生成する方法であって、1種類もしくは複数種類の一級アルケン、1種類もしくは複数種類の飽和一級アルコールもしくは飽和二級アルコール、またはそれらの組み合わせが生成されるまで炭素源を提供する原料を含有する培養培地中で請求項1~17のいずれか一項に記載の組換え微生物を培養する工程を含む、前記方法。
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