RU2776637C2 - Acellular sugar production - Google Patents

Acellular sugar production Download PDF

Info

Publication number
RU2776637C2
RU2776637C2 RU2019124813A RU2019124813A RU2776637C2 RU 2776637 C2 RU2776637 C2 RU 2776637C2 RU 2019124813 A RU2019124813 A RU 2019124813A RU 2019124813 A RU2019124813 A RU 2019124813A RU 2776637 C2 RU2776637 C2 RU 2776637C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thermostable
phosphate
cell
cells
enzymes
Prior art date
Application number
RU2019124813A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019124813A3 (en
RU2019124813A (en
Inventor
Дрю С. КАННИНГЭМ
Дэниэл МАСИЧРЭН
Мэтью Эдуардо МОУРА
Уильям Джереми БЛЕЙК
Original Assignee
Гринлайт Байосайенсис, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Гринлайт Байосайенсис, Инк. filed Critical Гринлайт Байосайенсис, Инк.
Priority claimed from PCT/US2018/012516 external-priority patent/WO2018129275A1/en
Publication of RU2019124813A publication Critical patent/RU2019124813A/en
Publication of RU2019124813A3 publication Critical patent/RU2019124813A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2776637C2 publication Critical patent/RU2776637C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to biotechnology, and is a method for the production of allulose, providing following stages: conversion of polymer glucose carbohydrate into glucose-1-phosphate (hereinafter – G1P), using α-glucan or cellodextrin phosphorylase; conversion of G1P into glucose-6-phosphate (hereinafter – G6P), using phosphoglucomutase; conversion of G6P into fructose-6-phosphate (hereinafter – F6P), using phosphoglucoisomerase; conversion of F6P into alluloso-6-phosphate (hereinafter – A6P), using alluloso-6-phosphatepimerase (hereinafter – A6PE); and conversion of A6P into allulose, using alluloso-6-phosphatephosphatase (hereinafter – A6PP); where A6PP is A6PP Ruminiclostridium thermocellum, or where A6PE is A6PE Brevibacillus thermoruber.
EFFECT: invention allows for the production of allulose with high degree of efficiency.
15 cl, 8 dwg, 3 tbl, 14 ex

Description

Ссылка на родственные заявкиLink to related applications

Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет по § 119(e) 35 U.S.C. в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США № 62/443447, поданной 6 января 2017 года, и заявкой на выдачу патента США № 62/538181, поданной 28 июля 2017 года, каждая из которых включена в настоящий документ посредством ссылки в полном ее объеме.This application claims priority under § 119(e) 35 U.S.C. as per U.S. Provisional Application No. 62/443,447, filed January 6, 2017, and U.S. Patent Application No. 62/538,181, filed July 28, 2017, each of which is incorporated herein by reference in its entirety .

Предшествующий уровень техники настоящего изобретенияBackground of the Invention

В существующих технологиях по превращению крахмала в простые сахара используют множественные реакции биотрансформации со способами глубокой очистки после каждой биотрансформации. Хотя способы биотрансформации относительно недороги из-за применения иммобилизированных ферментов и систем непрерывного производства, последующая обработка оказывает существенное влияние на стоимость.Existing technologies for converting starch to simple sugars use multiple biotransformation reactions with deep purification methods after each biotransformation. Although biotransformation methods are relatively inexpensive due to the use of immobilized enzymes and continuous production systems, post-processing has a significant cost impact.

Краткое раскрытие настоящего изобретенияBrief summary of the present invention

Настоящее изобретение относится к бесклеточным системам, способам, композициям и наборам для ферментативного превращения полимерной глюкозы, такой как крахмал (например, амилоза и/или амилопектин), гликоген или любое их частично гидролизированное производное, такое как мальтодекстрин или целлодекстрин (которые можно применять взаимозаменяемо с термином целлюлоза), в пентозные (например, рибозу, арабинозу или ксилулозу) или гексозные (например, аллюлозу, глюкозу или фруктозу) сахара. С помощью способов по настоящему раскрытию реализуют пути получения сахара в бесклеточных реакциях (например, в однореакторной (единой) бесклеточной реакции) для превращения крахмала и/или целлюлозы/целлодекстрина в гексозные и/или пентозные сахара. В отличие от способов, которые обычно предусматривают фосфорилирование субстратов, таких как глюкоза, в глюкозо-6-фосфат и предусматривают использование высокоэнергетических источников фосфата, таких как АТФ и фосфоеноилпируват, в описанных в настоящем документе способах обычно заменяют высокоэнергетические источники фосфата, например, недорогим неорганическим фосфатом (Pi). В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, α-глюканфосфорилазу (также называемую крахмалфосфорилазой) (ЕС 2.4.1.1) применяют для превращения крахмала в глюкозо-1-фосфат, который затем превращают в глюкозо-6-фосфат посредством фосфоглюкомутазы (ЕС 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6). В соответствии с другими вариантами осуществления, целлодекстринфосфорилазу (также называемую целлюлозофосфорилазой или β-(1-4) глюканфосфорилазой) (ЕС 2.4.1.49) применяют для превращения целлюлозы/целлодекстрина в глюкозо-1-фосфат, который затем превращают в глюкозо-6-фосфат посредством фосфоглюкомутазы (ЕС 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6). Последующая одна или несколько ферментативных реакций конкретного пути получения сахара, представленного в настоящем документе, в значительной степени зависят от специфики продукта. Сахарофосфатазу (EC 3.1.3.-) применяют для превращения в конечный продукт. Таким образом, такая термодинамика реакции, т. е. фосфорилирование субстрата - десфосфорилирование продукта, способствует получению продукта.The present invention relates to cell-free systems, methods, compositions and kits for the enzymatic conversion of polymeric glucose such as starch (e.g. amylose and/or amylopectin), glycogen or any partially hydrolysed derivative thereof such as maltodextrin or cellodextrin (which can be used interchangeably with cellulose), into pentose (eg ribose, arabinose or xylulose) or hexose (eg allulose, glucose or fructose) sugars. The methods of the present disclosure implement sugar production pathways in cell-free reactions (eg, in a one-pot (single) cell-free reaction) to convert starch and/or cellulose/cellodextrin to hexose and/or pentose sugars. In contrast to the methods that typically involve the phosphorylation of substrates such as glucose to glucose-6-phosphate and use high-energy phosphate sources such as ATP and phosphoenoylpyruvate, the methods described herein typically replace high-energy phosphate sources, such as inexpensive inorganic phosphate (P i ). In some embodiments, α-glucan phosphorylase (also called starch phosphorylase) (EC 2.4.1.1) is used to convert starch to glucose-1-phosphate, which is then converted to glucose-6-phosphate by phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4 .2.5 or 5.4.2.6). According to other embodiments, cellodextrin phosphorylase (also called cellulose phosphorylase or β-(1-4) glucan phosphorylase) (EC 2.4.1.49) is used to convert cellulose/cellodextrin to glucose-1-phosphate, which is then converted to glucose-6-phosphate via phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6). The subsequent one or more enzymatic reactions of a particular sugar pathway presented herein are highly product specific. Sugar phosphatase (EC 3.1.3.-) is used to convert to the final product. Thus, such thermodynamics of the reaction, i.e., phosphorylation of the substrate - dephosphorylation of the product, contributes to the production of the product.

Кроме того, описанные в настоящем документе реакции ферментативного превращения, являются фактически необратимыми, таким образом, поддерживая высокие выходы требуемых гексозных и пентозных сахаров. В отличие от этого, в обычных способах биотрансформации для превращения крахмала или целлюлозы/целлодекстрина в аллюлозу, например, используют три отдельных процесса, два из которых являются обратимыми, причем конечная концентрация продукта определяется термодинамикой используемых ферментов. Например, крахмал превращают в глюкозу, глюкозу подвергают изомеризации во фруктозу, а фруктозу подвергают эпимеризации в аллюлозу. Изомеризация глюкозы в фруктозу характеризуется выходом примерно 45%, поэтому необходима существенная последующая обработка для получения чистого продукта и возвращения в цикл не подвергшегося каталитической реакции субстрата. Аналогично, эпимеризация фруктозы в аллюлозу характеризуется выходом ~20%, что снова нуждается в существенной последующей обработке для получения очищенного продукта и возвращения в цикл не подвергшегося каталитической реакции субстрата. Способность напрямую преобразовывать крахмал в представляющий интерес продукт в бесклеточных системах, описанных в настоящем документе, снижает затраты за счет сокращения последующей обработки и потери субстрата.In addition, the enzymatic conversion reactions described herein are virtually irreversible, thus maintaining high yields of the desired hexose and pentose sugars. In contrast, conventional biotransformation methods to convert starch or cellulose/cellodextrin to allulose, for example, use three separate processes, two of which are reversible, with the final product concentration determined by the thermodynamics of the enzymes used. For example, starch is converted to glucose, glucose is isomerized to fructose, and fructose is epimerized to allulose. The isomerization of glucose to fructose is characterized by a yield of approximately 45%, therefore, significant post-treatment is necessary to obtain a pure product and recycle the non-catalytically reacted substrate. Similarly, the epimerization of fructose to allulose has a ~20% yield, which again requires significant post-treatment to obtain a purified product and recycle the uncatalyzed substrate. The ability to directly convert starch to the product of interest in the cell-free systems described herein reduces costs by reducing post-processing and substrate wastage.

Предпочтительно, многие из ферментов, применяемых в способах, представленных в настоящем документе, являются термостабильными, что (1) обеспечивает термическую инактивацию молекул с нежелательной активностью, содержащихся в клеточных лизатах, в которых осуществляют процесс превращения, и (2) уменьшает вероятность загрязнения микроорганизмами, отрицательно влияющих на циклы производства. Ферменты в этих путях превращения можно выделить из термофильных, мезофильных или психрофильных организмов и/или, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, можно сконструировать для увеличения (или уменьшения) термостабильности таких ферментов. Термофильный организм (термофил) активно размножается при высоких температурах в диапазоне от 41°C до 122°C (от 106°F до 252°F). Мезофильный организм (мезофил) активно размножается при умеренных температурах в диапазоне от 20°C до 45°C (от 68°F до 113°F). Психрофильный организм (психрофил) активно размножается при низких температурах в диапазоне от -20°C до 10°C (от -4°F до 50°F).Preferably, many of the enzymes used in the methods provided herein are thermostable, which (1) provides thermal inactivation of molecules with undesirable activity contained in cell lysates in which the transformation process is carried out, and (2) reduces the likelihood of contamination by microorganisms, adversely affecting production cycles. The enzymes in these pathways can be isolated from thermophilic, mesophilic, or psychrophilic organisms and/or, in some embodiments, engineered to increase (or decrease) the thermal stability of such enzymes. The thermophilic organism (thermophile) actively reproduces at high temperatures in the range of 41°C to 122°C (106°F to 252°F). The mesophilic organism (mesophile) actively reproduces at moderate temperatures in the range of 20°C to 45°C (68°F to 113°F). The psychrophilic organism (psychrophile) actively reproduces at low temperatures ranging from -20°C to 10°C (from -4°F to 50°F).

Таким образом, некоторые аспекты настоящего раскрытия относятся к способам получения сахара (например, аллюлозы, глюкозы, фруктозы, сорбита, рибулозы, рибозы и/или арабинозы), при этом способ предусматривает (а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного термостабильного фермента пути получения сахара, описываемого в настоящем документе, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты, (b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов, (c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильные ферменты пути получения сахара, (d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует нежелательные природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (с), с получением инактивированного нагреванием лизата и (е) инкубирование реакционной смеси в присутствии субстрата (например, крахмала, гликогена или любого его частично гидролизированного производного) и источника фосфата (например, неорганического фосфата) с получением сахара.Thus, certain aspects of the present disclosure relate to methods for producing sugar (e.g., allulose, glucose, fructose, sorbitol, ribulose, ribose, and/or arabinose), wherein the method comprises (a) culturing at least two cell populations, cells from each populations are engineered to express at least one thermostable enzyme of the sugar production pathway described herein to produce at least two cultured cell populations expressing different enzymes, (b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates, (c) combining at least two cell lysates to form a mixture of cell lysates that contains thermostable enzymes of the sugar pathway, (d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates undesirable natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate heat-stable fermen you from step (c), to obtain a heat-inactivated lysate; and (e) incubating the reaction mixture in the presence of a substrate (for example, starch, glycogen, or any partially hydrolyzed derivative thereof) and a source of phosphate (for example, inorganic phosphate) to obtain sugar.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, бесклеточный способ получения сахара (например, аллюлозы, глюкозы, фруктозы, сорбита, рибулозы, рибозы и/или арабинозы) предусматривает (а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента пути получения сахара, описываемого в настоящем документе, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты, причем по меньшей мере один из ферментов пути получения сахара является термостабильным, (b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов, (с) необязательно, нагревание одного или нескольких клеточных лизатов со стадии (b) до температуры, которая инактивирует нежелательные природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько термостабильных ферментов со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата, (d) объединение клеточных лизатов со стадий (b) и (с) с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит ферменты пути получения сахара, причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным, и (е) инкубирование реакционной смеси в присутствии субстрата (например, крахмала, гликогена или любого его частично гидролизированного производного) и источника фосфата (например, неорганического фосфата) с получением сахара.In some embodiments, a cell-free method for producing sugar (e.g., allulose, glucose, fructose, sorbitol, ribulose, ribose, and/or arabinose) involves (a) culturing at least two cell populations, each population being engineered to express a at least one sugar pathway enzyme described herein to produce at least two cultured cell populations expressing different enzymes, wherein at least one of the sugar pathway enzymes is thermostable, (b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates, (c) optionally, heating one or more cell lysates from step (b) to a temperature that inactivates undesirable natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate one or more thermostable enzymes from step (a ), resulting in inactivation heat-treated lysate, (d) combining the cell lysates from steps (b) and (c) to obtain a cell lysate mixture that contains sugar pathway enzymes, wherein at least one of the above enzymes is thermostable, and (e) incubating the reaction mixture in the presence of a substrate (eg, starch, glycogen, or any partially hydrolyzed derivative thereof) and a source of phosphate (eg, inorganic phosphate) to form a sugar.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, бесклеточный способ получения сахара (например, аллюлозы, глюкозы, фруктозы, сорбита, рибулозы, рибозы и/или арабинозы) предусматривает (а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного термостабильного фермента пути получения сахара, описываемого в настоящем документе, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты, (b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов, (с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, (d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует нежелательные природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата, (е) добавление к инактивированному нагреванием лизату по меньшей мере одного очищенного фермента пути получения сахара и (е) инкубирование реакционной смеси в присутствии субстрата (например, крахмала, гликогена или любого его частично гидролизированного производного) и источника фосфата (например, неорганического фосфата) с получением сахара.In some embodiments, a cell-free method for producing sugar (e.g., allulose, glucose, fructose, sorbitol, ribulose, ribose, and/or arabinose) involves (a) culturing at least two cell populations, each population being engineered to express a at least one thermostable sugar pathway enzyme described herein to produce at least two cultured cell populations expressing different enzymes, (b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates, (c ) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates, (d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates undesirable natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate, (f) adding to a heat-inactivated lysate of at least one purified sugar pathway enzyme; and (e) incubating the reaction mixture in the presence of a substrate (e.g., starch, glycogen, or any partially hydrolyzed derivative thereof) and a phosphate source (e.g., inorganic phosphate) to produce sugar.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, бесклеточный способ получения сахара (например, аллюлозы, глюкозы, фруктозы, сорбита, рибулозы, рибозы и/или арабинозы) предусматривает (а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента пути получения сахара, описываемого в настоящем документе, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты, причем по меньшей мере один из вышеупомянутых ферментов является термостабильным, (b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов, (с) необязательно нагревание одного или нескольких клеточных лизатов со стадии (b) до температуры, которая инактивирует нежелательные природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата, (d) объединение клеточных лизатов со стадий (b) и (c) с получением смеси клеточных лизатов, (е) добавление к смеси клеточных лизатов по меньшей мере одного очищенного фермента пути получения сахара и (f) инкубирование реакционной смеси в присутствии субстрата (например, крахмала, гликогена или любого его частично гидролизированного производного) и источника фосфата (например, неорганического фосфата) с получением сахара.In some embodiments, a cell-free method for producing sugar (e.g., allulose, glucose, fructose, sorbitol, ribulose, ribose, and/or arabinose) involves (a) culturing at least two cell populations, each population being engineered to express a at least one sugar pathway enzyme described herein to produce at least two cultured cell populations expressing different enzymes, wherein at least one of the aforementioned enzymes is thermostable, (b) lysing the cells of at least two cultured populations with obtaining at least two cell lysates, (c) optionally heating one or more cell lysates from step (b) to a temperature that inactivates undesirable natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate , (d) combining the cell lysates from steps (b) and (c) to obtain a mixture of cell lysates, (e) adding at least one purified sugar pathway enzyme to the mixture of cell lysates, and (f) incubating the reaction mixture in the presence of a substrate ( eg starch, glycogen or any partially hydrolyzed derivative thereof) and a source of phosphate (eg inorganic phosphate) to form a sugar.

Некоторые аспекты настоящего раскрытия относятся к бесклеточным способам получения аллюлозы, предусматривающим (а) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии α-глюканфосфорилазы (также называемой крахмалфосфорилазой), фосфоглюкомутазы, фосфоглюкоизомеразы, аллюлозо-6-фосфатэпимеразы и аллюлозо-6-фосфатфосфатазы с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют ферменты, причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным, (b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата, (с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природную молекулу с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько термостабильных ферментов со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата и (d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии крахмала, гликогена или любого его частично гидролизированного производного и источника фосфата (например, неорганического фосфата) с получением аллюлозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один очищенный фермент добавляют к клеточному лизату до или после стадии (с). Следует понимать, что клетки можно лизировать любыми способами, включая механический, химический, ферментативный, осмотический или термический лизис. Таким образом, стадию лизирования и стадию нагревания (инактивации нагреванием) можно объединить в одну стадию нагревания клеток до температуры, которая лизирует клетки и инактивирует природную молекулу с ферментативной активностью.Some aspects of the present disclosure relate to cell-free methods for producing allulose, comprising (a) culturing cells engineered to express α-glucan phosphorylase (also called starch phosphorylase), phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, allulose-6-phosphate epimerase, and allulose-6-phosphate phosphatase to obtain cultured cells, which express enzymes, wherein at least one of the above enzymes is thermostable, (b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate, (c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates the natural molecule with enzymatic activity, but does not inactivate one or more thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and (d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of starch, glycogen, or any partially hydrolysed derivative thereof, and a source of phosphate (e.g., inorganic phosphate) with the production of allulose. According to some embodiments, at least one purified enzyme is added to the cell lysate before or after step (c). It should be understood that cells can be lysed by any means, including mechanical, chemical, enzymatic, osmotic, or thermal lysis. Thus, the lysing step and the heating (heat inactivation) step can be combined into one step of heating the cells to a temperature that lyses the cells and inactivates the natural molecule with enzymatic activity.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, бесклеточные способы предусматривают (а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, аллюлозо-6-фосфатэпимераз и аллюлозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты, причем по меньшей мере один из вышеупомянутых ферментов является термостабильным, (b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов, (с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, аллюлозо-6-фосфатэпимеразу и аллюлозо-6-фосфатфосфатазу, (d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природную молекулу с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько термостабильных ферментов со стадии (с), с получением инактивированного нагреванием лизата и (е) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала, гликогена или любого его частично гидролизированного производного и источника фосфата (например, неорганического фосфата) с получением аллюлозы.In some embodiments, the cell-free methods comprise (a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, allulose- 6-phosphate epimerases and allulose-6-phosphate phosphatases, to obtain at least two cultured populations of cells expressing different enzymes, and at least one of the above enzymes is thermostable, (b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least at least two cell lysates, (c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates, which contains α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, allulose-6-phosphate epimerase and allulose-6-phosphate phosphatase, (d) heating the mixture of cell lysates up to a temperature that inactivates t a naturally occurring molecule with enzymatic activity, but does not inactivate one or more of the thermostable enzymes from step (c), to produce a heat-inactivated lysate; and (e) incubating the reaction mixture in the presence of starch, glycogen, or any of its partially hydrolysed derivatives, and a source of phosphate (e.g., inorganic phosphate) to produce allulose.

В соответствии с другими вариантами осуществления, бесклеточные способы предусматривают (а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, аллюлозо-6-фосфатэпимераз и аллюлозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты, причем по меньшей мере один из вышеупомянутых ферментов является термостабильным, (b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов, (с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, (d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природную молекулу с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько термостабильных ферментов со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата, (е) добавление к инактивированному нагреванием лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, аллюлозо-6-фосфатэпимераз и аллюлозо-6-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей α-глюканфосфорилазы, фосфоглюкомутазы, фосфоглюкоизомеразы, аллюлозо-6-фосфатэпимеразы и аллюлозо-6-фосфатфосфатазы, и (f) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала, гликогена или любого его частично гидролизированного производного и источника фосфата (например, неорганического фосфата) с получением аллюлозы.According to other embodiments, the cell-free methods comprise (a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, allulose- 6-phosphate epimerases and allulose-6-phosphate phosphatases, to obtain at least two cultured populations of cells expressing different enzymes, and at least one of the above enzymes is thermostable, (b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least at least two cell lysates, (c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates, (d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates the natural molecule with enzymatic activity, but does not inactivate one or more thermostable enzymes from step ( a), with by reducing the heat-inactivated lysate, (f) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, allulose-6-phosphate epimerases, and allulose-6-phosphate phosphatases, to obtain a reaction mixture containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, allulose-6-phosphate epimerase, and allulose-6-phosphate phosphatase, and (f) incubating the reaction mixture in the presence of starch, glycogen, or any of its partially hydrolysed derivatives, and a phosphate source (e.g., inorganic phosphate) with obtaining allulose.

Согласно некоторым аспектам настоящего раскрытия, может быть предпочтительным применение целлюлозы/целлодекстрина в качестве исходного субстрата. Таким образом, некоторые аспекты настоящего раскрытия относятся к бесклеточным способам получения аллюлозы, предусматривающим (а) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии целлодекстринфосфорилазы, фосфоглюкомутазы, фосфоглюкоизомеразы, аллюлозо-6-фосфатэпимеразы и аллюлозо-6-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют ферменты, причем по меньшей мере один из вышеупомянутых ферментов является термостабильным, (b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата, (с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природную молекулу с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько термостабильных ферментов со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата и (d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии целлодекстрина и источника фосфата (например, неорганического фосфата) с получением аллюлозы.According to some aspects of the present disclosure, it may be preferable to use cellulose/cellodextrin as the starting substrate. Thus, certain aspects of the present disclosure pertain to cell-free methods for producing allulose, comprising (a) culturing cells engineered to express cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, allulose-6-phosphate epimerase, and allulose-6-phosphate phosphatase to produce cultured cells that express the enzymes wherein at least one of the above enzymes is thermostable, (b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate, (c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates the natural molecule with enzymatic activity, but does not inactivate one or more thermostable enzymes from step (a) to obtain a heat-inactivated lysate; and (d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of cellodextrin and a source of phosphate (eg, inorganic phosphate) to obtain allulose.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, бесклеточные способы предусматривают (а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, аллюлозо-6-фосфатэпимераз и аллюлозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты, причем по меньшей мере один из вышеупомянутых ферментов является термостабильным, (b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов, (с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, аллюлозо-6-фосфатэпимеразу и аллюлозо-6-фосфатфосфатазу, (d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природную молекулу с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько термостабильных ферментов со стадии (с), с получением инактивированного нагреванием лизата и (е) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и источника фосфата (например, неорганического фосфата) с получением аллюлозы.In some embodiments, the cell-free methods comprise (a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of cellodextrin phosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, allulose-6- phosphate epimerases and allulose-6-phosphate phosphatases, to obtain at least two cultured populations of cells expressing different enzymes, and at least one of the above enzymes is thermostable, (b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates, (c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates that contains cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, allulose-6-phosphate epimerase and allulose-6-phosphate phosphatase, (d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that and inactivates the natural molecule with enzymatic activity, but does not inactivate one or more thermostable enzymes from step (c), to obtain a heat-inactivated lysate; and (e) incubation of the reaction mixture in the presence of cellodextrin and a source of phosphate (for example, inorganic phosphate) to obtain allulose.

В соответствии с другими вариантами осуществления, бесклеточные способы предусматривают (а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, аллюлозо-6-фосфатэпимераз и аллюлозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты, причем по меньшей мере один из вышеупомянутых ферментов является термостабильным, (b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов, (с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, (d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природную молекулу с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько термостабильных ферментов со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата, (е) добавление к инактивированному нагреванием лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, аллюлозо-6-фосфатэпимераз и аллюлозо-6-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей целлодекстринфосфорилазы, фосфоглюкомутазы, фосфоглюкоизомеразы, аллюлозо-6-фосфатэпимеразы и аллюлозо-6-фосфатфосфатазы, и (f) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и источника фосфата (например, неорганического фосфата) с получением аллюлозы.According to other embodiments, the cell-free methods comprise (a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of cellodextrin phosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, allulose-6- phosphate epimerases and allulose-6-phosphate phosphatases, to obtain at least two cultured populations of cells expressing different enzymes, and at least one of the above enzymes is thermostable, (b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates, (c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates, (d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates the natural molecule with enzymatic activity, but does not inactivate one or more thermostable enzymes from step (a) , With obtaining a heat-inactivated lysate, (f) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of cellodextrinphosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, allulose-6-phosphate epimerases and allulose-6-phosphate phosphatases, to obtain a reaction mixture containing cellodextrinphosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, allulose-6-phosphate epimerase and allulose-6-phosphate phosphatase, and (f) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and a source of phosphate (eg, inorganic phosphate) to obtain allulose.

Настоящим раскрытием также охватывается бесклеточное получение других сахаров, таких как глюкоза, фруктоза, манноза, сорбит, рибулоза, рибоза и арабиноза.The present disclosure also covers the cell-free production of other sugars such as glucose, fructose, mannose, sorbitol, ribulose, ribose, and arabinose.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, представленные пути получения сахара нуждаются в уравновешивании энергетических кофакторов, таких как NADH, NADPH, NAD+ или NADP+. Это можно осуществить с помощью систем регенерации кофактора. В этих случаях NADH и NADPH называют «восстановленными кофакторами» или «восстановителями», а NAD+ и NADP+ называют «окисленными кофакторами» или «окислителями». В случаях с избытком восстановителей можно применять NAD(P)H-оксидазу (EC № 1.6.3.1, 1.6.3.2, 1.6.2.3 или 1.6.3.4) для сжигания избыточных восстановленных кофакторов с образованием либо H2O2, либо O- 2, либо H2O, в зависимости от типа оксидазы. При образовании H2O2 и O2 -, которые могут причинить вред лизату, можно применять в тандеме супероксиддисмутазу (EC № 1.15.1.1) и/или каталазу (EC № 1.11.1.6) для превращения вредных соединений в H2O и O2. В случаях с избытком окислителей можно применять систему регенерации кофакторов для восстановления окисленных кофакторов обратно в их восстановленные формы. Некоторые примеры включают применение формиатдегидрогеназы (EC № 1.2.1.2) для окисления формиата до CO2 при одновременном восстановлении NAD(P)+ до NAD(P)H или применение фосфонатдегидрогеназы (EC № 1.20.1.1) или сульфитоксидоредуктазы (EC № 1.8.1.2) для окисления соответствующих неорганических солей до фосфата и сульфата, что в результате дает восстановленный NAD(P)H.According to some embodiments, the sugar pathways presented require balancing of energy cofactors such as NADH, NADPH, NAD + or NADP + . This can be done using cofactor regeneration systems. In these cases, NADH and NADPH are called "reduced cofactors" or "reducing agents" and NAD + and NADP + are called "oxidized cofactors" or "oxidizing agents". In cases with excess reducing agents, NAD(P)H oxidase (EC No. 1.6.3.1, 1.6.3.2, 1.6.2.3 or 1.6.3.4) can be used to burn excess reduced cofactors to form either H 2 O 2 or O - 2 , or H 2 O, depending on the type of oxidase. When H 2 O 2 and O 2 - are formed, which can harm the lysate, superoxide dismutase (EC No. 1.15.1.1) and/or catalase (EC No. 1.11.1.6) can be used in tandem to convert harmful compounds into H 2 O and O 2 . In cases with an excess of oxidizing agents, a cofactor regeneration system can be used to restore oxidized cofactors back to their reduced forms. Some examples include the use of formate dehydrogenase (EC No. 1.2.1.2) to oxidize formate to CO 2 while reducing NAD(P) + to NAD(P)H, or the use of phosphonate dehydrogenase (EC No. 1.20.1.1) or sulfite oxidoreductase (EC No. 1.8.1.2 ) to oxidize the corresponding inorganic salts to phosphate and sulfate, resulting in reduced NAD(P)H.

В настоящем документе также представлены сконструированные клетки, клеточные лизаты и реакционные смеси, содержащие ферменты, такие как термостабильные ферменты, применяемые для получения конкретного представляющего интерес сахара (например, аллюлозы, глюкозы, фруктозы, сорбита, рибулозы, рибозы и/или арабинозы).Also provided herein are engineered cells, cell lysates, and reaction mixtures containing enzymes, such as thermostable enzymes, used to produce a particular sugar of interest (eg, allulose, glucose, fructose, sorbitol, ribulose, ribose, and/or arabinose).

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение ферментативного пути превращения крахмала в аллюлозу. Сокращения имеют следующие значения: G1P = глюкозо-1-фосфат, G6P = глюкозо-6-фосфат, F6P = фруктозо-6-фосфат, A6P = аллюлозо-6-фосфат и PO4 = неорганический фосфат. Fig. 1 is a schematic representation of the enzymatic pathway for converting starch to allulose. The abbreviations have the following meanings: G1P = glucose-1-phosphate, G6P = glucose-6-phosphate, F6P = fructose-6-phosphate, A6P = allulose-6-phosphate and PO 4 = inorganic phosphate.

Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение двух ферментативных путей превращения крахмала в глюкозу. Сокращения имеют следующие значения: G1P = глюкозо-1-фосфат, G6P = глюкозо-6-фосфат и PO4 = неорганический фосфат. Fig. 2 is a schematic representation of two enzymatic pathways for converting starch to glucose. The abbreviations have the following meanings: G1P = glucose-1-phosphate, G6P = glucose-6-phosphate and PO 4 = inorganic phosphate.

Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение двух ферментативных путей превращения крахмала во фруктозу. Сокращения имеют следующие значения: G1P = глюкозо-1-фосфат, G6P = глюкозо-6-фосфат, F6P = фруктозо-6-фосфат и PO4 = неорганический фосфат. Fig. 3 is a schematic representation of two enzymatic pathways for converting starch to fructose. The abbreviations have the following meanings: G1P = glucose-1-phosphate, G6P = glucose-6-phosphate, F6P = fructose-6-phosphate and PO 4 = inorganic phosphate.

Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение ферментативного пути превращения крахмала в сорбит. Сокращения имеют следующие значения: G1P = глюкозо-1-фосфат, G6P = глюкозо-6-фосфат, S6P = сорбит-6-фосфат, F6P = фруктозо-6-фосфат, NADPH = никотинамидадениндинуклеотидфосфат (восстановленная форма), NADP+ = никотинамидадениндинуклеотидфосфат и PO4 = неорганический фосфат. Fig. 4 is a schematic representation of the enzymatic pathway for converting starch to sorbitol. The abbreviations have the following meanings: G1P = glucose-1-phosphate, G6P = glucose-6-phosphate, S6P = sorbitol-6-phosphate, F6P = fructose-6-phosphate, NADPH = nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (reduced form), NADP + = nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, and PO 4 = inorganic phosphate.

Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение ферментативного пути превращения крахмала в рибулозу. Сокращения имеют следующие значения: G1P = глюкозо-1-фосфат, G6P = глюкозо-6-фосфат, 6PGL = 6-фосфоглюконолактон, 6PG = 6-фосфоглюконат, Ru5P = рибулозо-5-фосфат, NADPH = никотинамидадениндинуклеотидфосфат (восстановленная форма), NADP+ = никотинамидадениндинуклеотидфосфат, CO2 = диоксид углерода и PO4 = неорганический фосфат. Fig. 5 is a schematic representation of the enzymatic pathway for converting starch to ribulose. The abbreviations have the following meanings: G1P = glucose-1-phosphate, G6P = glucose-6-phosphate, 6PGL = 6-phosphogluconolactone, 6PG = 6-phosphogluconate, Ru5P = ribulose-5-phosphate, NADPH = nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (reduced form), NADP + = nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, CO 2 = carbon dioxide and PO 4 = inorganic phosphate.

Фиг. 6 представляет собой схематическое изображение ферментативного пути превращения крахмала в рибозу. Сокращения имеют следующие значения: G1P = глюкозо-1-фосфат, G6P = глюкозо-6-фосфат, 6PGL = 6-фосфоглюконолактон, 6PG = 6-фосфоглюконат, Ru5P = рибулозо-5-фосфат, R5P = рибозо-5-фосфат, NADPH = никотинамидадениндинуклеотидфосфат (восстановленный динуклеотид), NADP+ = никотинамидадениндинуклеотидфосфат, CO2 = диоксид углерода и PO4 = неорганический фосфат. Fig. 6 is a schematic representation of the enzymatic pathway for converting starch to ribose. The abbreviations have the following meanings: G1P = glucose-1-phosphate, G6P = glucose-6-phosphate, 6PGL = 6-phosphogluconolactone, 6PG = 6-phosphogluconate, Ru5P = ribulose-5-phosphate, R5P = ribose-5-phosphate, NADPH = nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (reduced dinucleotide), NADP + = nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, CO 2 = carbon dioxide and PO 4 = inorganic phosphate.

Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение ферментативного пути превращения крахмала в арабинозу. Сокращения имеют следующие значения: G1P = глюкозо-1-фосфат, G6P = глюкозо-6-фосфат, 6PGL = 6-фосфоглюконолактон, 6PG = 6-фосфоглюконат, Ru5P = арабинозо-5-фосфат, Ar5P = рибозо-5-фосфат, NADPH = никотинамидадениндинуклеотидфосфат (восстановленный динуклеотид), NADP+ = никотинамидадениндинуклеотидфосфат, CO2 = диоксид углерода и PO4 = неорганический фосфат. Fig. 7 is a schematic representation of the enzymatic pathway for converting starch to arabinose. The abbreviations have the following meanings: G1P = glucose-1-phosphate, G6P = glucose-6-phosphate, 6PGL = 6-phosphogluconolactone, 6PG = 6-phosphogluconate, Ru5P = arabinose-5-phosphate, Ar5P = ribose-5-phosphate, NADPH = nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (reduced dinucleotide), NADP + = nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, CO 2 = carbon dioxide and PO 4 = inorganic phosphate.

Фиг. 8 представляет собой схематическое изображение ферментативного пути превращения крахмала в маннозу. Сокращения имеют следующие значения: G1P = глюкозо-1-фосфат, G6P = глюкозо-6-фосфат, F6P = фруктозо-6-фосфат, M6P = маннозо-6-фосфат и PO4 = неорганический фосфат. Fig. 8 is a schematic representation of the enzymatic pathway for converting starch to mannose. The abbreviations have the following meanings: G1P = glucose-1-phosphate, G6P = glucose-6-phosphate, F6P = fructose-6-phosphate, M6P = mannose-6-phosphate and PO4 = inorganic phosphate.

Подробное раскрытие настоящего изобретенияDetailed disclosure of the present invention

В настоящем документе описаны ферментативные пути, применяемые для превращения крахмала (например, амилозы или амилопектина) или целлюлозы/целлодекстрина в пентозные (например, рибозу, арабинозу или ксилулозу) и/или гексозные (например, аллюлозу, глюкозу или фруктозу) сахара. В ферментативных путях используют по меньшей мере одну α-глюканфосфорилазу (также называемую крахмалфосфорилазой) (ЕС 2.4.1.1) или по меньшей мере одну целлодекстринфосфорилазу (также называемую целлюлозофосфорилазой) (ЕС 2.4.1.49), по меньшей мере одну фосфоглюкомутазу (ЕС 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6) и любое количество изомераз, эпимераз и/или сахарофосфатаз, в зависимости от конечного продукта. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, ферменты или часть ферментов являются термостабильными. Такие термостабильные ферменты могут противостоять стадии нагревания в процессе получения сахара, которая инактивирует молекулы с нежелательной активностью, содержащиеся в клеточных лизатах, в которых осуществляют процессы превращения. Такая стадия инактивации нагревом снижает вероятность микробного загрязнения, отрицательно влияющего на циклы производства.This document describes enzymatic pathways used to convert starch (eg, amylose or amylopectin) or cellulose/cellodextrin to pentose (eg, ribose, arabinose, or xylulose) and/or hexose (eg, allulose, glucose, or fructose) sugars. Enzymatic pathways use at least one α-glucan phosphorylase (also called starch phosphorylase) (EC 2.4.1.1) or at least one cellodextrin phosphorylase (also called cellulose phosphorylase) (EC 2.4.1.49), at least one phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2 , 5.4.2.5 or 5.4.2.6) and any number of isomerases, epimerases and/or sugar phosphatases, depending on the final product. In accordance with some embodiments, the enzymes or a portion of the enzymes are thermostable. Such thermostable enzymes can withstand the heating step in the sugar production process, which inactivates molecules with undesirable activity contained in cell lysates in which conversion processes are carried out. This heat inactivation step reduces the likelihood of microbial contamination adversely affecting production cycles.

Таким образом, настоящее раскрытие относится, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, к высокоэффективным и экономически эффективным способам, композициям и системам для получения сахаров, таких как гексозные и пентозные сахара. Неограничивающие примеры путей получения сахара и ферментов данных путей представлены в приведенной ниже таблице 1.Thus, the present disclosure relates, in accordance with certain embodiments, to highly efficient and cost effective methods, compositions, and systems for producing sugars such as hexose and pentose sugars. Non-limiting examples of sugar pathways and enzymes of these pathways are shown in Table 1 below.

Таблица 1. Краткое описание ферментов иллюстративных путейTable 1. Brief description of enzymes of illustrative pathways

ПутьPath Субстратsubstrate ФерментыEnzymes получение глюкозыgetting glucose α(1-4)- или β(1-4)-глюканыα(1-4)- or β(1-4)-glucans α- или β-(1-4)-глюканфосфорилаза (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
фосфоглюкомутаза (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
глюкозо-6-фосфатфосфатаза (EC 3.1.3.9, 3.1.3.58)
α- or β-(1-4)-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
glucose-6-phosphate phosphatase (EC 3.1.3.9, 3.1.3.58)
получение глюкозыgetting glucose α(1-4)- или β(1-4)-глюканыα(1-4)- or β(1-4)-glucans α- или β-(1-4)-глюканфосфорилаза (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
глюкозо-1-фосфатфосфатаза (EC 3.1.3.10)
α- or β-(1-4)-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
glucose-1-phosphate phosphatase (EC 3.1.3.10)
получение фруктозыgetting fructose α(1-4)- или β(1-4)-глюканыα(1-4)- or β(1-4)-glucans α- или β-(1-4)-глюканфосфорилаза (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
фосфоглюкомутаза (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
фосфоглюкоизомераза (EC 5.3.1.9) и
фруктозо-6-фосфатфосфатаза (EC 3.1.3.-, 3.1.3.58)
α- or β-(1-4)-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
phosphoglucoisomerase (EC 5.3.1.9) and
fructose-6-phosphate phosphatase (EC 3.1.3.-, 3.1.3.58)
получение аллюлозыallulose production α(1-4)- или β(1-4)-глюканыα(1-4)- or β(1-4)-glucans α- или β-(1-4)-глюканфосфорилаза (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
фосфоглюкомутаза (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
фосфоглюкоизомераза (EC 5.3.1.9),
аллюлозо-6-фосфатэпимераза (EC 5.1.3.-) и
аллюлозо-6-фосфатфосфатаза (EC 3.1.3.-, 3.1.3.58)
α- or β-(1-4)-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
phosphoglucoisomerase (EC 5.3.1.9),
allulose-6-phosphate epimerase (EC 5.1.3.-) and
allulose-6-phosphate phosphatase (EC 3.1.3.-, 3.1.3.58)
получение сорбитаgetting sorbitol α(1-4)- или β(1-4)-глюканыα(1-4)- or β(1-4)-glucans α- или β-(1-4)-глюканфосфорилаза (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
фосфоглюкомутаза (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
альдозодегидрогеназа (EC 1.1.1.200) и
сорбит-6-фосфатфосфатаза (EC 3.1.3.50, 3.1.3.58)
α- or β-(1-4)-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
aldose dehydrogenase (EC 1.1.1.200) and
sorbitol-6-phosphate phosphatase (EC 3.1.3.50, 3.1.3.58)
получение сорбитаgetting sorbitol α(1-4)- или β(1-4)-глюканыα(1-4)- or β(1-4)-glucans α- или β-(1-4)-глюканфосфорилаза (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
фосфоглюкомутаза (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
фосфоглюкоизомераза (EC 5.3.1.9)
сорбит-6-фосфат-2-дегидрогеназа (EC 1.1.1.140)
сорбит-6-фосфатфосфатаза (EC 3.1.3.50, 3.1.3.58)
α- or β-(1-4)-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
phosphoglucoisomerase (EC 5.3.1.9)
sorbitol-6-phosphate-2-dehydrogenase (EC 1.1.1.140)
sorbitol-6-phosphate phosphatase (EC 3.1.3.50, 3.1.3.58)
получение рибулозыobtaining ribulose α(1-4)- или β(1-4)-глюканыα(1-4)- or β(1-4)-glucans α- или β-(1-4)-глюканфосфорилаза (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
фосфоглюкомутаза (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (EC 1.1.1.49, 1.1.1.388, 1.1.1.363),
6-фосфоглюконолактоназа (EC 3.1.1.31),
6-фосфоглюконатдегидрогеназа (EC 1.1.1.44, 1.1.1.343, 1.1.1.351) и
рибулозо-5-фосфатфосфатаза (EC 3.1.3.-, 3.1.3.58)
α- or β-(1-4)-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
glucose-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.49, 1.1.1.388, 1.1.1.363),
6-phosphogluconolactonase (EC 3.1.1.31),
6-phosphogluconate dehydrogenase (EC 1.1.1.44, 1.1.1.343, 1.1.1.351) and
ribulose-5-phosphate phosphatase (EC 3.1.3.-, 3.1.3.58)
получение рибозыgetting ribose α(1-4)- или β(1-4)-глюканыα(1-4)- or β(1-4)-glucans α- или β-(1-4)-глюканфосфорилаза (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
фосфоглюкомутаза (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (EC 1.1.1.49, 1.1.1.388, 1.1.1.363),
6-фосфоглюконолактоназа (EC 3.1.1.31),
6-фосфоглюконатдегидрогеназа (EC 1.1.1.44, 1.1.1.343, 1.1.1.351) и
рибозо-5-фосфатизомераза (EC 5.3.1.6) и
рибозо-5-фосфатфосфатаза (EC 3.1.3.-, 3.1.3.58)
α- or β-(1-4)-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
glucose-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.49, 1.1.1.388, 1.1.1.363),
6-phosphogluconolactonase (EC 3.1.1.31),
6-phosphogluconate dehydrogenase (EC 1.1.1.44, 1.1.1.343, 1.1.1.351) and
ribose-5-phosphate isomerase (EC 5.3.1.6) and
ribose-5-phosphate phosphatase (EC 3.1.3.-, 3.1.3.58)
получение арабинозыgetting arabinose α(1-4)- или β(1-4)-глюканыα(1-4)- or β(1-4)-glucans α- или β-(1-4)-глюканфосфорилаза (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
фосфоглюкомутаза (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (EC 1.1.1.49, 1.1.1.388, 1.1.1.363),
6-фосфоглюконолактоназа (EC 3.1.1.31),
6-фосфоглюконатдегидрогеназа (EC 1.1.1.44, 1.1.1.343, 1.1.1.351) и
арабинозо-5-фосфатизомераза (EC 5.3.1.13) и
арабинозо-5-фосфатфосфатаза (EC 3.1.3.-, 3.1.3.58)
α- or β-(1-4)-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
glucose-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.49, 1.1.1.388, 1.1.1.363),
6-phosphogluconolactonase (EC 3.1.1.31),
6-phosphogluconate dehydrogenase (EC 1.1.1.44, 1.1.1.343, 1.1.1.351) and
arabinose-5-phosphate isomerase (EC 5.3.1.13) and
arabinose-5-phosphate phosphatase (EC 3.1.3.-, 3.1.3.58)
получение маннозыgetting mannose α(1-4)- или β(1-4)-глюканыα(1-4)- or β(1-4)-glucans α- или β-(1-4)-глюканфосфорилаза (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
фосфоглюкомутаза (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
фосфоглюкоизомераза (EC 5.3.1.9),
маннозо-6-фосфатизомераза (EC 5.3.1.8) и
маннозо-6-фосфатфосфатаза (EC 3.1.3.-, 3.1.3.58)
α- or β-(1-4)-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1, 2.4.1.49),
phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5, 5.4.2.6),
phosphoglucoisomerase (EC 5.3.1.9),
mannose-6-phosphate isomerase (EC 5.3.1.8) and
mannose-6-phosphate phosphatase (EC 3.1.3.-, 3.1.3.58)

Получение аллюлозыAllulose production

Некоторые аспекты настоящего раскрытия относятся к способам, композициям и системам для получения аллюлозы. Такие способы, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы и/или по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной фосфоглюкоизомеразы, по меньшей мере одной аллюлозо-6-фосфатэпимеразы, по меньшей мере одной аллюлозо-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух (например, по меньшей мере трех или по меньшей мере четырех) из вышеперечисленных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, α-глюканфосфорилаза (и/или целлодекстринфосфорилаза) и фосфоглюкомутаза экспрессируются в виде единого гибридного (химерного) белка или бифункционального белка.Some aspects of the present disclosure relate to methods, compositions and systems for producing allulose. Such methods, in some embodiments, involve culturing cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase and/or at least one cellodextrin phosphorylase, at least one phosphoglucomutase, at least one phosphoglucoisomerase, at least one alluloso -6-phosphate epimerase, at least one allulose-6-phosphate phosphatase, or a combination of at least two (eg, at least three or at least four) of the above enzymes. In some embodiments, α-glucan phosphorylase (and/or cellodextrin phosphorylase) and phosphoglucomutase are expressed as a single fusion (chimeric) protein or bifunctional protein.

Гибридный белок можно создать путем соединения двух или более генов или генных сегментов, которые кодируют отдельные белки. Трансляция такого гибридного гена приводит к получению одного или нескольких полипептидов с функциональными свойствами, полученными от каждого из исходных белков. Полифункциональный белок представляет собой единый белок, который обладает по меньшей мере двумя различными активностями, причем такое функциональное свойство представляет собой природную биологическую функцию или является результатом гибридизации сконструированных ферментов. Другие ферменты также могут экспрессироваться в виде единого гибридного белка или полифункционального белка. Таким образом, гибридный белок может обладать множеством функциональных свойств любого из описанных в настоящем документе ферментов путей.A fusion protein can be created by joining two or more genes or gene segments that code for separate proteins. Translation of such a hybrid gene results in one or more polypeptides with functional properties derived from each of the original proteins. A polyfunctional protein is a single protein that has at least two distinct activities, where such functional property is a natural biological function or is the result of hybridization of engineered enzymes. Other enzymes may also be expressed as a single fusion protein or as a polyfunctional protein. Thus, the fusion protein may have a variety of functional properties of any of the enzyme pathways described herein.

Ферменты путей получения аллюлозы, представленные в настоящем документе, обычно гетерологичны по отношению к клетке-хозяину (первоначально клонированы или получены из клеток другого типа), хотя некоторые из ферментов могут быть эндогенными (природными) по отношению к клетке-хозяину. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент), применяемый для превращения крахмала и/или целлодекстрина в аллюлозу, является гетерологичным по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три или по меньшей мере четыре фермента являются гетерологичными по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент является эндогенным (природным) по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три или по меньшей мере четыре фермента являются эндогенным по отношению к клетке-хозяину.Allulose pathway enzymes provided herein are typically heterologous to the host cell (originally cloned or derived from a different cell type), although some of the enzymes may be endogenous (native) to the host cell. Thus, in some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) used to convert starch and/or cellodextrin to allulose is heterologous to the host cell. In some embodiments, at least two, at least three, or at least four enzymes are heterologous with respect to the host cell. In accordance with some embodiments, at least one enzyme is endogenous (natural) in relation to the host cell. In accordance with some embodiments, at least two, at least three, or at least four enzymes are endogenous to the host cell.

Клетками-хозяевами могут быть прокариотические клетки, такие как бактериальные клетки (например, клетки, Escherichia coli), или эукариотические клетки, такие как дрожжевые клетки или клетки растений. Ниже описаны и другие типы клеток.The host cells can be prokaryotic cells such as bacterial cells (eg Escherichia coli cells ) or eukaryotic cells such as yeast or plant cells. Other types of cells are described below.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один из ферментов, применяемых для превращения крахмала и/или целлюлозы/целлодекстрина в аллюлозу, является термостабильным ферментом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два (например, по меньшей мере три или по меньшей мере четыре) фермента являются термостабильными ферментами. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, все ферменты являются термостабильными ферментами. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной α-глюканфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкоизомеразы, по меньшей мере одной термостабильной аллюлозо-6-фосфатэпимеразы, по меньшей мере одной термостабильной аллюлозо-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкоизомеразы, по меньшей мере одной термостабильной аллюлозо-6-фосфатэпимеразы, по меньшей мере одной термостабильной аллюлозо-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов.According to some embodiments, at least one of the enzymes used to convert starch and/or cellulose/cellodextrin to allulose is a thermostable enzyme. In accordance with some embodiments, at least two (eg, at least three or at least four) enzymes are thermostable enzymes. According to some embodiments, all enzymes are thermostable enzymes. Thus, according to some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable α-glucan phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable phosphoglucoisomerase, at least one thermostable allulose-6- phosphate epimerase, at least one thermostable allulose-6-phosphate phosphatase, or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes. According to some embodiments, the methods include culturing cells engineered to express at least one thermostable cellodextrin phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable phosphoglucoisomerase, at least one thermostable allulose-6-phosphate epimerase, at least one thermostable allulose-6-phosphate phosphatase; or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы получения аллюлозы предусматривает лизирование (например, термический, механический, химический или ферментативный лизис) культивированных клеток с получением по меньшей мере одного (например, по меньшей мере двух, по меньшей мере трех или по меньшей мере четырех) клеточного лизата. Следует понимать, что в ферментативных реакциях, которые представлены в настоящем документе, можно применять множество клеточных лизатов (и, следовательно, множество клеточных популяций, например, из одного и того же организма (например, бактерии) или из разных организмов (например, бактерий, дрожжей и/или растительных клеток)). Например, одна клеточная популяция может быть сконструирована для экспрессии одного или нескольких ферментов пути получения аллюлозы, тогда как другая клеточная популяция (или несколько других клеточных популяций) может быть сконструирована для экспрессии другого (по меньшей мере, одного другого) фермента пути получения аллюлозы. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкоизомеразы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной аллюлозо-6-фосфатэпимеразы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной аллюлозо-6-фосфатфосфатазы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкоизомеразы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной аллюлозо-6-фосфатэпимеразы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной аллюлозо-6-фосфатфосфатазы. После лизиса клеток клеточные лизаты объединяют с тем, чтобы ферменты присутствовали в едином клеточном лизате/единой реакционной смеси.In some embodiments, methods for producing allulose involve lysing (e.g., thermal, mechanical, chemical, or enzymatic lysis) cultured cells to produce at least one (e.g., at least two, at least three, or at least four) cell lysate. It should be understood that multiple cell lysates (and hence multiple cell populations, e.g. from the same organism (e.g. bacteria) or from different organisms (e.g. bacteria, yeast and/or plant cells)). For example, one cell population may be engineered to express one or more of the allulose pathway enzymes, while another cell population (or several other cell populations) may be engineered to express another (at least one other) allulose pathway enzyme. Thus, according to some embodiments, the methods include culturing at least one population of cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one phosphoglucomutase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one phosphoglucoisomerase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one allulose-6-phosphate epimerase, and/or culturing at least one population of cells engineered to express at least one allulose-6-phosphate phosphatase. According to some embodiments, the methods include culturing at least one cell population engineered to express at least one cellodextrin phosphorylase, culturing at least one cell population engineered to express at least one phosphoglucomutase, culturing at least one cell population engineered to express at least one phosphoglucoisomerase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one allulose-6-phosphate epimerase, and/or culturing at least one population of cells engineered to express at least one alluloso -6-phosphate phosphatase. After cell lysis, the cell lysates are combined so that the enzymes are present in a single cell lysate/single reaction mixture.

Следует понимать, что в любом из описываемых в настоящем документе способов клетки можно лизировать любым способом, включая механический, химический, ферментативный, осмотический и/или термический лизис. Таким образом, стадию лизирования и стадию нагревания (инактивации нагреванием) можно объединить в одну стадию нагревания клеток до температуры, которая лизирует клетки и инактивирует природные молекулы с нежелательной ферментативной активностью.It should be understood that in any of the methods described herein, cells can be lysed by any method, including mechanical, chemical, enzymatic, osmotic and/or thermal lysis. Thus, the lysing step and the heating (heat inactivation) step can be combined into one step of heating the cells to a temperature that lyses the cells and inactivates naturally occurring molecules with undesirable enzymatic activity.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы дополнительно предусматривают нагревание одного или нескольких клеточных лизатов (или смеси клеточных лизатов) до температуры, которая инактивирует природные молекулы с нежелательной ферментативной активностью, но не инактивирует какие-либо термостабильные ферменты пути получения, с получением инактивированного нагреванием лизата. Один или несколько клеточных лизатов, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, нагревают до температуры по меньшей мере 50°C. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагреть до температуры по меньшей мере 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C или 90°C. Природный фермент (или другой, отличный от термостабильного фермент) считается инактивированным, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, когда уровень его активности уменьшен по меньшей мере на 50%. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, природный фермент (или другой, отличный от термостабильного фермент) считается инактивированным, когда уровень его активности уменьшен по меньшей мере на 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% или 100%.In accordance with some embodiments, the methods further comprise heating one or more cell lysates (or a mixture of cell lysates) to a temperature that inactivates natural molecules with undesired enzymatic activity, but does not inactivate any thermostable enzymes of the production route, to obtain a heat-inactivated lysate. . One or more cell lysates, in accordance with some embodiments, are heated to a temperature of at least 50°C. For example, one or more cell lysates can be heated to a temperature of at least 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C or 90°C. A native enzyme (or other non-thermostable enzyme) is considered inactivated, according to some embodiments, when its activity level is reduced by at least 50%. According to some embodiments, a naturally occurring enzyme (or other non-thermostable enzyme) is considered inactivated when its activity level is reduced by at least 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85% , 90%, 95%, 98%, 99% or 100%.

Один или несколько клеточных лизатов можно нагревать на протяжении периода времени, достаточного для инактивации природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) клетки. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагревать в течение по меньшей мере 2, 3, 4 или 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают в течение более чем 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают на протяжении периода времени, достаточного для уменьшения активности по меньшей мере некоторых природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) по меньшей мере на 50% (например, по меньшей мере на 60%, 70%, 80% или 90%).One or more cell lysates can be heated for a period of time sufficient to inactivate native enzymes (or other than thermostable enzymes) of the cell. For example, one or more cell lysates can be heated for at least 2, 3, 4, or 5 minutes. In accordance with some embodiments, one or more cell lysates are heated for more than 5 minutes. In some embodiments, one or more cell lysates are heated for a period of time sufficient to reduce the activity of at least some naturally occurring enzymes (or other non-thermostable enzymes) by at least 50% (e.g., at least 60%, 70%, 80% or 90%).

После инактивации нагреванием, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) очищенный фермент (или частично очищенный фермент) добавляют к клеточному лизату/реакционной смеси. Таким образом, реакционная смесь, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, включает комбинацию ферментов, присутствующих в клеточном лизате (экспрессируемых одной или несколькими сконструированными клетками-хозяевами), и по меньшей мере одного очищенного фермента. По меньшей мере один очищенный фермент можно выбрать из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз или целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, аллюлозо-6-фосфатэпимераз и аллюлозо-6-фосфатфосфатаз.After heat inactivation, according to some embodiments, at least one (eg, at least two or at least three) purified enzyme (or partially purified enzyme) is added to the cell lysate/reaction mixture. Thus, the reaction mixture, in accordance with some embodiments, includes a combination of enzymes present in the cell lysate (expressed by one or more engineered host cells) and at least one purified enzyme. The at least one purified enzyme may be selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases or cellodextrin phosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, allulose-6-phosphate epimerases, and allulose-6-phosphate phosphatases.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением аллюлозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением аллюлозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют при температуре по меньшей мере 50°C. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют в течение по меньшей мере 2 минут (например, по меньшей мере 3, 4 или 5 минут). Например, инактивированные нагреванием лизаты можно инкубировать в течение 2-5 минут или 2-10 минут. Крахмал может представлять собой, например, амилозу, амилопектин или смесь из амилозы и амилопектина. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, вместо крахмала применяют биомассу. Например, реакция может предусматривать участие одной или нескольких целлодекстринфосфорилаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, крахмал или целлодекстрин присутствует в качестве компонента смеси (например, части биомассы). Например, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько инактивированных нагреванием лизатов (например, лизатов клеток микроорганизмов) инкубируют в присутствии кукурузного жома и неорганического фосфата с получением аллюлозы (или любого другого описываемого в настоящем документе сахара).In some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of starch and inorganic phosphate to produce allulose. In some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to produce allulose. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated at a temperature of at least 50°C. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated for at least 2 minutes (eg, at least 3, 4, or 5 minutes). For example, heat-inactivated lysates can be incubated for 2-5 minutes or 2-10 minutes. The starch may be, for example, amylose, amylopectin or a mixture of amylose and amylopectin. According to some embodiments, biomass is used instead of starch. For example, the reaction may involve the participation of one or more cellodextrinphosphorylase. In accordance with some embodiments, the starch or cellodextrin is present as a component of the mixture (eg, part of the biomass). For example, in some embodiments, one or more heat-inactivated lysates (eg, lysates of microorganism cells) are incubated in the presence of cornmeal and inorganic phosphate to produce allulose (or any other sugar described herein).

Настоящее изобретение также относится к клеткам и клеточным лизатам, применяемым для получения аллюлозы. Таким образом, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка, дрожжевая клетка и/или растительная клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три или по меньшей мере четыре) фермент, выбранный из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, аллюлозо-6-фосфатэпимераз и аллюлозо-6-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три или по меньшей мере четыре) фермент, выбранный из группы, состоящей из целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, аллюлозо-6-фосфатэпимераз и аллюлозо-6-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка, дрожжевая клетка и/или растительная клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три, или по меньшей мере четыре) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильных аллюлозо-6-фосфатэпимераз и термостабильных аллюлозо-6-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три или по меньшей мере четыре) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильных аллюлозо-6-фосфатэпимераз и термостабильных аллюлозо-6-фосфатфосфатаз.The present invention also relates to cells and cell lysates used to obtain allulose. Thus, the engineered cell (e.g., bacterial cell, yeast cell, and/or plant cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two, at least three, or at least four) an enzyme selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, allulose-6-phosphate epimerases, and allulose-6-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two, at least three, or at least at least four) an enzyme selected from the group consisting of cellodextrin phosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, allulose-6-phosphate epimerases, and allulose-6-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell, yeast cell, and/or plant cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two, at least three, or at least four) an enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable allulose-6-phosphate epimerases, and thermostable allulose-6-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two, at least three, or at least four) an enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrinphosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable allulose-6-phosphate epimerases, and thermostable allulose-6-phosphate phosphatases.

Таблица 2. Иллюстративные ферменты пути аллюлозыTable 2. Exemplary enzymes of the allulose pathway

Стадия путиPath stage Название ферментаEnzyme name EC №EC No. Природный организмnatural organism NCBI №NCBI No. 1one α-глюканфосфорилазаα-glucan phosphorylase 2.4.1.12.4.1.1 Aquifex aeolicusAquifex aeolicus WP_010880430WP_010880430 Thermocrinis minervaeThermocrinis minervae WP_079654205WP_079654205 Thermosulfidibacter takaiiThermosulfidibacter takaii WP_068550435WP_068550435 Thermosulfurimonas dismutansThermosulfurimonas dismutans WP_068671361WP_068671361 Thermococcus litoralisThermococcus litoralis WP_004066514WP_004066514 Palaeococcus pacificusPalaeococcus pacificus WP_048164525WP_048164525 Thermotoga neapolitanaThermotoga neapolitana WP_015919877WP_015919877 Ruminiclostridium thermocellumRuminiclostridium thermocellum WP_003512623WP_003512623 Pyrococcus abyssiPyrococcus abyssi WP_048146597WP_048146597 Thermococcus thioreducensThermococcus thioreducens WP_055429034WP_055429034 Deinococcus radioduransDeinococcus radiodurans NP_295917NP_295917 Sulfolobus acidocaldariusSulfolobus acidocaldarius WP_011277212WP_011277212 Thermus caldophilusThermus caldophilus AAV68178AAV68178 Meiothermus silvanusMeiothermus silvanus ADH63988ADH63988 Oceanithermus profundusOceanithermus profundus WP_013457575WP_013457575 Ardenticatena maritimaArdenticatena maritima WP_054491617WP_054491617 Thermococcus barophilusThermococcus barophilus WP_013466486WP_013466486 Pseudothermotoga thermarumPseudothermotoga thermarum WP_013931760WP_013931760 Hydrogenobacter thermophilusHydrogenobacter thermophilus WP_012962737WP_012962737 Thermus oshimaiThermus oshimai AFV76231AFV76231 Meiothermus ruberMeiothermus ruber WP_013013285WP_013013285 Marinitoga piezophilaMarinitoga piezophila WP_014295659WP_014295659 Целлодекстринфосфорилаза (также называемая целлодекстрин-фосфорилазой)Cellodextrin phosphorylase (also called cellodextrin phosphorylase) 2.4.2.492.4.2.49 Clostridium thermocellumClostridium thermocellum BAB71818BAB71818 Clostridium straminisolvensClostridium straminisolvens GAE90338GAE90338 Thermotoga RQ2Thermotoga RQ2 WP_011943512WP_011943512 Ignisphaera aggregansIgnisphaera aggregans ADM28607ADM28607 Thermotoga maritimaThermotoga maritima WP_004082399WP_004082399 Spirochaeta thermophilaSpirochaeta thermophila WP_013314871WP_013314871 Caldicellulosiruptor besciiCaldicellulosiruptor bescii WP_015907054WP_015907054 Dictyoglomus thermophilumDictyoglomus thermophilum WP_012548338WP_012548338 Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticumThermoanaerobacterium thermosaccharolyticum WP_013297089WP_013297089 Thermosipho africanusThermosipho africanus ACJ76363ACJ76363 Caldisalinibacter kiritimatiensisCaldisalinibacter kiritimatiensis WP_006313788WP_006313788 Defluviitalea phaphyphilaDefluviitalea phaphyphila WP_058486419WP_058486419 Caldicellulosiruptor kronotskyensisCaldicellulosiruptor kronotskyensis WP_013429146WP_013429146 Thermococcus sibiricusThermococcus sibiricus WP_015848606WP_015848606 Thermosphaera aggregansThermosphaera aggregans WP_013129904WP_013129904 22 ФосфоглюкомутазаPhosphoglucomutase 5.4.2.65.4.2.6 Thermococcus kodakaraensisThermococcus kodakaraensis BAD42440BAD42440 Pyrococcus kukulkaniiPyrococcus kukulkanii WP_068320630WP_068320630 Ammonifex degensiiAmmonifex degensii WP_015738524WP_015738524 Methanothermobacter wolfeiiMethanothermobacter wolfei WP_074359679WP_074359679 Methanothermus fervidusMethanothermus fervidus WP_013413625WP_013413625 Sulfolobus acidocaldariusSulfolobus acidocaldarius WP_011277678WP_011277678 Archaeoglobus fulgidusArchaeoglobus fulgidus WP_010877965WP_010877965 Ferroglobus placidusFerroglobus placidus WP_012964640WP_012964640 Geoglobus ahangariGeoglobus ahangari WP_048096365WP_048096365 Archaeoglobus veneficusArchaeoglobus veneficus WP_013683858WP_013683858 Archaeoglobus sulfaticallidusArchaeoglobus sulfaticallidus WP_015589873WP_015589873 Aciduliprofundum boonieAciduliprofundum boonie WP_012997480WP_012997480 Clostridium thermocellumClostridium thermocellum WP_003517493WP_003517493 Defluviitalea phaphyphilaDefluviitalea phaphyphila WP_058485855WP_058485855 Caminicella sporogenesCaminicella sporogenes WP_072968430WP_072968430 Caloranaerobacter ferrireducensCaloranaerobacter ferrireducens WP_069650396WP_069650396 Thermosipho malanesiensisThermosipho malanesiensis WP_012056981WP_012056981 Fervidobacterium pennivoransFervidobacterium pennivorans WP_014451812WP_014451812 Symbiobacterium thermophilumSymbiobacterium thermophilum WP_011196853WP_011196853 Spirochaeta thermophilaSpirochaeta thermophila ADN02136ADN02136 Thermoanaerobacter wiegeliiThermoanaerobacter wiegelii AEM79998AEM79998 33 ФосфоглюкоизомеразаPhosphoglucoisomerase 5.3.1.95.3.1.9 Thermus thermophilusThermus thermophilus WP_041443619WP_041443619 Meiothermus timidusMeiothermus timidus WP_018467230WP_018467230 Thermus filiformisThermus filiformis WP_038061840WP_038061840 Marinithermus hydrothermalismarinithermus hydrothermalis WP_013704730WP_013704730 Thermosipho africanusThermosipho africanus WP_004103575WP_004103575 Sulfurihydrogenibium azorenseSulfurihydrogenibium azorense WP_012674892WP_012674892 Persephonella marinaPersephonella marina WP_012675923WP_012675923 Marinitoga piezophilaMarinitoga piezophila WP_014295589WP_014295589 Kosmotoga oleariaKosmotoga olearia WP_012744692WP_012744692 Thermotoga maritimaThermotoga maritima WP_004081585WP_004081585 Geobacillus stearothermophilusGeobacillus stearothermophilus KZE97846KZE97846 Anoxybacillus flavithermusAnoxybacillus flavithermus WP_041638934WP_041638934 Thermosulfidibacter takaiiThermosulfidibacter takaii BAT72177BAT72177 Fervidobacterium nodosumFervidobacterium nodosum WP_011994042WP_011994042 Clostridium thermocellumClostridium thermocellum WP_003512317WP_003512317 Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticumThermoanaerobacterium thermosaccharolyticum WP_013297353WP_013297353 Methanococcus jannaschiiMethanococcus jannaschii WP_010871130WP_010871130 Methanotorris igneusMethanotorris igneus WP_013799854WP_013799854 Methanocaldococcus villosusMethanocaldococcus villosus WP_004589908WP_004589908 Methanothermococcus okinawensisMethanothermococcus okinawensis WP_013867340WP_013867340 Pseudothermotoga thermarumPseudothermotoga thermarum WP_013931655WP_013931655 Deferribacter desulfuricansDeferribacter desulfuricans WP_013007743WP_013007743 Thermovibrio ammonificansThermovibrio ammonificans WP_013537727WP_013537727 4four Аллюлозо-6-фосфатэпимеразаAllulose-6-phosphate epimerase 5.3.1.-5.3.1.- Thermobacterium thermosaccharolyticumThermobacterium thermosaccharolyticum WP_013298194WP_013298194 Thermoanaerobacter brockiiThermoanaerobacter brockii WP_003868217WP_003868217 Caldanaerobacter subterraneusCaldanaerobacter subterraneus WP_011025758WP_011025758 Deferribacter desulfuricansDeferribacter desulfuricans WP_013008817WP_013008817 Thermocrinis ruberThermocrinis ruber WP_025305325WP_025305325 Hydrogenivirga sp. 128-5-R1-1Hydrogenivirga sp. 128-5-R1-1 WP_008287078WP_008287078 Brevibacillus thermoruberBrevibacillus thermoruber WP_029098887WP_029098887 Thermosipho atlanticusThermosipho atlanticus WP_073071389WP_073071389 Thermosulfidibacter takaiiThermosulfidibacter takaii WP_068550718WP_068550718 55 Аллюлозо-6-фосфатфосфатазаAllulose-6-phosphate phosphatase 3.1.3.-3.1.3.- Thermoanaerobacter wiegeliiThermoanaerobacter wiegelii WP_014063120WP_014063120 Thermoanaerobacter ethanolicusThermoanaerobacter ethanolicus WP_003870772WP_003870772 Thermus islandicusThermus islandicus WP_022799086WP_022799086 Deinococcus geothermalis DSM 11300Deinococcus geothermalis DSM 11300 ABF44399ABF44399 Thermosphaera aggregansThermosphaera aggregans WP_013129214WP_013129214 Crenarchaeota archaeon 13_1_40CM_3_53_5Crenarchaeota archaeon 13_1_40CM_3_53_5 WP_013335457WP_013335457 Pyrococcus horikoshii Ot3Pyrococcus horikoshii Ot3 WP_010884566WP_010884566 Aquifex aeolicusAquifex aeolicus WP_010880861WP_010880861 Ruminiclostridium thermocellumRuminiclostridium thermocellum WP_003512401WP_003512401 Desulfotomaculum kuznetsoviiDesulfotomaculum kuznetsovii AEG14852AEG14852 Caldanaerobacter subterraneusCaldanaerobacter subterraneus WP_009610632WP_009610632 Acidothermus cellulolyticusAcidothermus cellulolyticus WP_011718939WP_011718939 Methanothermobacter thermautotrophicusMethanothermobacter thermautotrophicus WP_010877362WP_010877362 Thermobifida fuscaThermobifida fusca AAZ54262AAZ54262 Thermotoga neapolitanaThermotoga neapolitana ACM23496ACM23496 Petrotoga mobilisPetrotoga mobilis WP_012207996WP_012207996 Thermodesulfatator indicusThermodesulfatator indicus WP_013908370WP_013908370 Thermus thermophilusThermus thermophilus AAS81813AAS81813 Bacteroides vulgatusBacteroides vulgatus ABR41712ABR41712 Bacteroides fragilusBacteroides fragilus CAH06673CAH06673

Следует понимать, что путь получения аллюлозы может включать любую комбинацию ферментов, выбранных из каждой стадии 1-5 пути из таблицы 2. Например, α-глюканфосфорилазу стадии 1 пути можно выбрать из любой из α-глюканфосфорилаз из Aquifex aeolicus, Thermocrinis minervae, Thermosulfidibacter takaii, Thermosulfurimonas dismutans, Thermococcus litoralis, Palaeococcus pacificus, Thermotoga neapolitana, Ruminiclostridium thermocellum, Pyrococcus abyssi, Thermococcus thioreducens, Deinococcus radiodurans, Sulfolobus acidocaldarius, Thermus caldophilus, Meiothermus silvanus, Oceanithermus profundus, Ardenticatena maritima, Thermococcus barophilus, Pseudothermotoga thermarum, Hydrogenobacter thermophilus, Thermus oshimai, Meiothermus ruber и Marinitoga piezophila и объединить с фосфоглюкомутазой из стадии 2 пути, выбранной из любой из фосфоглюкомутазы из Thermococcus kodakaraensis, Pyrococcus kukulkanii, Ammonifex degensii, Methanothermobacter wolfeii, Methanothermus fervidus, Sulfolobus acidocaldarius, Archaeoglobus fulgidus, Ferroglobus placidus, Geoglobus ahangari, Archaeoglobus veneficus, Archaeoglobus sulfaticallidus, Aciduliprofundum boonie, Clostridium thermocellum, Defluviitalea phaphyphila, Caminicella sporogenes, Caloranaerobacter ferrireducens, Thermosipho malanesiensis, Fervidobacterium pennivorans, Symbiobacterium thermophilum, Spirochaeta thermophila и Thermoanaerobacter wiegelii. It should be understood that the allulose pathway may include any combination of enzymes selected from each step 1-5 of the pathway from Table 2. For example, the step 1 α-glucan phosphorylase of the pathway can be selected from any of the α-glucan phosphorylases from Aquifex aeolicus , Thermocrinis minervae, Thermosulfidibacter takaii , Thermosulfurimonas dismutans, Thermococcus litoralis, Palaeococcus pacificus, Thermotoga neapolitana, Ruminiclostridium thermocellum, Pyrococcus abyssi, Thermococcus thioreducens, Deinococcus radiodurans, Sulfolobus acidocaldarius, Thermus caldophilus, Meiothermus silvanus, Oceanithermus profundus, Ardenticatena maritima, Thermococcus barophilus, Pseudothermotoga thermarum, Hydrogenobacter thermophilus, Thermus oshimai, Meiothermus ruber and Marinitoga piezophila and combined with a phosphoglucomutase from stage 2 of the pathway selected from any of the phosphoglucomutase from Thermococcus kodakaraensis, Pyrococcus kukulkanii, Ammonifex degensii, Methanothermobacter wolfeii, Methanothermus fervidus, Sulfolobus acid ocaldarius, Archaeoglobus fulgidus, Ferroglobus placidus, Geoglobus ahangari, Archaeoglobus veneficus, Archaeoglobus sulfaticallidus, Aciduliprofundum boonie, Clostridium thermocellum, Defluviitalea phaphyphila, Caminicella sporogenes, Caloranaerobacter ferrireducens, Thermosipho malanesiensis, Fervidobacterium pennivorans, Symbiobacterium thermophilum, Spirochaeta thermophila и Thermoanaerobacter wiegelii.

Получение глюкозыGetting glucose

Другие аспекты настоящего раскрытия относятся к способам, композициям и системам для получения глюкозы. Такие способы, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы и/или по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной глюкозо-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух из вышеперечисленных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, α-глюканфосфорилаза (и/или целлодекстринфосфорилаза) и фосфоглюкомутаза экспрессируются в виде единого гибридного (химерного) белка или бифункционального белка. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, такие способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы и/или по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной глюкозо-1-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух из вышеперечисленных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, α-глюканфосфорилаза (и/или целлодекстринфосфорилаза) и фосфоглюкомутаза экспрессируются в виде единого гибридного (химерного) белка или бифункционального белка.Other aspects of the present disclosure relate to methods, compositions and systems for producing glucose. Such methods, in some embodiments, involve culturing cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase and/or at least one cellodextrin phosphorylase, at least one phosphoglucomutase, at least one glucose-6-phosphate phosphatase, or a combination at least two of the above enzymes. In some embodiments, α-glucan phosphorylase (and/or cellodextrin phosphorylase) and phosphoglucomutase are expressed as a single fusion (chimeric) protein or bifunctional protein. In some embodiments, such methods involve culturing cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase and/or at least one cellodextrin phosphorylase, at least one glucose-1-phosphate phosphatase, or a combination of at least two of the above enzymes. . In some embodiments, α-glucan phosphorylase (and/or cellodextrin phosphorylase) and phosphoglucomutase are expressed as a single fusion (chimeric) protein or bifunctional protein.

Ферменты путей получения глюкозы, представленные в настоящем документе, обычно гетерологичны по отношению к клетке-хозяину (первоначально клонированы или получены из клеток другого типа), хотя некоторые из этих ферментов могут быть эндогенными (природными) по отношению к клетке-хозяину. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент), применяемый для превращения крахмала и/или целлодекстрина в глюкозу, является гетерологичным по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два фермента являются гетерологичными по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент) является эндогенным (природным) по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два фермента являются эндогенными по отношению к клетке-хозяину.The glucose production pathway enzymes presented herein are typically heterologous to the host cell (originally cloned or derived from a different cell type), although some of these enzymes may be endogenous (native) to the host cell. Thus, in some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) used to convert starch and/or cellodextrin to glucose is heterologous to the host cell. In accordance with some embodiments, at least two enzymes are heterologous with respect to the host cell. In accordance with some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) is endogenous (natural) with respect to the host cell. According to some embodiments, at least two of the enzymes are endogenous to the host cell.

Клетками-хозяевами могут быть прокариотические клетки, такие как бактериальные клетки (например, клетки, Escherichia coli), или эукариотические клетки, такие как дрожжевые клетки или клетки растений. Ниже описаны и другие типы клеток.The host cells can be prokaryotic cells such as bacterial cells (eg Escherichia coli cells ) or eukaryotic cells such as yeast or plant cells. Other types of cells are described below.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один из ферментов, применяемых для превращения крахмала и/или целлодекстрина в глюкозу, является термостабильным ферментом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два фермента являются термостабильными ферментами. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, все ферменты являются термостабильными ферментами. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной α-глюканфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной глюкозо-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной глюкозо-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной α-глюканфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной глюкозо-1-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной глюкозо-1-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов.According to some embodiments, at least one of the enzymes used to convert starch and/or cellodextrin to glucose is a thermostable enzyme. In accordance with some embodiments, at least two of the enzymes are thermostable enzymes. According to some embodiments, all enzymes are thermostable enzymes. Thus, according to some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable α-glucan phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable glucose-6-phosphate phosphatase, or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes. In some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable cellodextrin phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable glucose-6-phosphate phosphatase, or a combination of at least two or more of the above. thermostable enzymes. In some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable α-glucan phosphorylase, at least one thermostable glucose-1-phosphate phosphatase, or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes. In some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable cellodextrin phosphorylase, at least one thermostable glucose-1-phosphate phosphatase, or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы получения глюкозы предусматривают лизирование (например, термальный, механический, химический или ферментативный лизис) культивированных клеток с получением по меньшей мере одного (например, по меньшей мере двух, по меньшей мере трех или по меньшей мере четырех) клеточного лизата. Следует понимать, что в ферментативных реакциях, которые представлены в настоящем документе, можно применять множество клеточных лизатов (и, следовательно, множество клеточных популяций, например, из одного и того же организма (например, бактерии) или из разных организмов (например, бактерий, дрожжей и/или растительных клеток)). Например, одна клеточная популяция может быть сконструирована для экспрессии одного или нескольких ферментов пути получения глюкозы, тогда как другая клеточная популяция (или несколько других клеточных популяций) может быть сконструирована для экспрессии другого (по меньшей мере, одного другого) фермента пути получения глюкозы. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной глюкозо-6-фосфатфосфатазы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной глюкозо-6-фосфатфосфатазы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной глюкозо-1-фосфатфосфатазы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной глюкозо-1-фосфатфосфатазы. После лизиса клеток клеточные лизаты объединяют с тем, чтобы ферменты присутствовали в едином клеточном лизате/единой реакционной смеси.In some embodiments, methods for producing glucose involve lysing (e.g., thermal, mechanical, chemical, or enzymatic lysis) cultured cells to produce at least one (e.g., at least two, at least three, or at least four) cell lysate. It should be understood that multiple cell lysates (and hence multiple cell populations, e.g. from the same organism (e.g. bacteria) or from different organisms (e.g. bacteria, yeast and/or plant cells)). For example, one cell population may be engineered to express one or more glucose pathway enzymes, while another cell population (or several other cell populations) may be engineered to express another (at least one other) glucose pathway enzyme. Thus, according to some embodiments, the methods include culturing at least one population of cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one phosphoglucomutase, and/ or culturing at least one population of cells engineered to express at least one glucose-6-phosphate phosphatase. According to some embodiments, the methods include culturing at least one cell population engineered to express at least one cellodextrin phosphorylase, culturing at least one cell population engineered to express at least one phosphoglucomutase, and/or culturing at least one population of cells engineered to express at least one glucose-6-phosphate phosphatase. According to some embodiments, the methods include culturing at least one population of cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase and/or culturing at least one population of cells engineered to express at least one glucose-1- phosphate phosphatase. According to some embodiments, the methods include culturing at least one population of cells engineered to express at least one cellodextrin phosphorylase and/or culturing at least one population of cells engineered to express at least one glucose-1-phosphate phosphatase. After cell lysis, the cell lysates are combined so that the enzymes are present in a single cell lysate/single reaction mixture.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы дополнительно предусматривают нагревание одного или нескольких клеточных лизатов (или смеси клеточных лизатов) до температуры, которая инактивирует природные молекулы с нежелательной ферментативной активностью, но не инактивирует какие-либо термостабильные ферменты пути получения, с получением инактивированного нагреванием лизата. Один или несколько клеточных лизатов, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, нагревают до температуры по меньшей мере 50°C. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагреть до температуры по меньшей мере 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C или 90°C.In accordance with some embodiments, the methods further comprise heating one or more cell lysates (or a mixture of cell lysates) to a temperature that inactivates natural molecules with undesired enzymatic activity, but does not inactivate any thermostable enzymes of the production route, to obtain a heat-inactivated lysate. . One or more cell lysates, in accordance with some embodiments, are heated to a temperature of at least 50°C. For example, one or more cell lysates can be heated to a temperature of at least 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C or 90°C.

Один или несколько клеточных лизатов можно нагревать на протяжении периода времени, достаточного для инактивации природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) клетки. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагревать в течение по меньшей мере 2, 3, 4 или по меньшей мере 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают в течение более чем 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают на протяжении периода времени, достаточного для уменьшения активности природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) по меньшей мере на 50% (например, по меньшей мере на 60%, 70%, 80% или 90%).One or more cell lysates can be heated for a period of time sufficient to inactivate native enzymes (or other than thermostable enzymes) of the cell. For example, one or more cell lysates can be heated for at least 2, 3, 4, or at least 5 minutes. In accordance with some embodiments, one or more cell lysates are heated for more than 5 minutes. In some embodiments, one or more cell lysates are heated for a period of time sufficient to reduce the activity of natural enzymes (or other non-thermostable enzymes) by at least 50% (e.g., at least 60%, 70 %, 80% or 90%).

После инактивации нагреванием, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) очищенный фермент добавляют к клеточному лизату/реакционной смеси. Таким образом, реакционная смесь, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, включает комбинацию ферментов, присутствующих в клеточном лизате (экспрессируемых одной или несколькими сконструированными клетками-хозяевами), и по меньшей мере одного очищенного фермента. По меньшей мере один очищенный фермент можно выбрать из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз или целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, глюкозо-6-фосфатфосфатаз. В качестве альтернативы, по меньшей мере один очищенный фермент можно выбрать из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз или целлодекстринфосфорилаз и глюкозо-1-фосфатфосфатаз.After heat inactivation, in accordance with some embodiments, at least one (eg, at least two or at least three) purified enzyme is added to the cell lysate/reaction mixture. Thus, the reaction mixture, in accordance with some embodiments, includes a combination of enzymes present in the cell lysate (expressed by one or more engineered host cells) and at least one purified enzyme. The at least one purified enzyme may be selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases or cellodextrin phosphorylases, phosphoglucomutases, glucose-6-phosphate phosphatases. Alternatively, at least one purified enzyme may be selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases or cellodextrin phosphorylases and glucose-1-phosphate phosphatases.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением глюкозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением глюкозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют при температуре по меньшей мере 50°C. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют в течение по меньшей мере 2 минут (например, по меньшей мере 3, 4 или 5 минут). Например, инактивированные нагреванием лизаты можно инкубировать в течение 2-5 минут или 2-10 минут.In some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of starch and inorganic phosphate to produce glucose. According to some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to produce glucose. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated at a temperature of at least 50°C. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated for at least 2 minutes (eg, at least 3, 4, or 5 minutes). For example, heat-inactivated lysates can be incubated for 2-5 minutes or 2-10 minutes.

Крахмал может представлять собой, например, амилозу, амилопектин или смесь из амилозы и амилопектина. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, вместо крахмала применяют биомассу. В соответствии с такими вариантами осуществления, реакция предусматривает участие одной или нескольких целлодекстринфосфорилаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, крахмал или целлодекстрин присутствует в качестве компонента смеси.The starch may be, for example, amylose, amylopectin or a mixture of amylose and amylopectin. According to some embodiments, biomass is used instead of starch. According to such embodiments, the reaction involves one or more cellodextrin phosphorylases. In accordance with some embodiments, starch or cellodextrin is present as a component of the mixture.

Настоящее изобретение также относится к клеткам и клеточным лизатам, применяемым для получения глюкозы. Таким образом, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два) фермент, выбранный из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз, фосфоглюкомутаз и глюкозо-6-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два) фермент, выбранный из группы, состоящей из целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз и глюкозо-6-фосфатфосфатаз. Сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два) фермент, выбранный из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз и глюкозо-1-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два) фермент, выбранный из группы, состоящей из целлодекстринфосфорилаз и глюкозо-1-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз и термостабильных глюкозо-6-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз и термостабильных глюкозо-6-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз и термостабильных глюкозо-1-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз и термостабильных глюкозо-1-фосфатфосфатаз.The present invention also relates to cells and cell lysates used to obtain glucose. Thus, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two) enzyme selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases. , phosphoglucomutase and glucose-6-phosphate phosphatase. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two) enzyme selected from the group consisting of from cellodextrinphosphorylases, phosphoglucomutases and glucose-6-phosphate phosphatases. The engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two) enzyme selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases and glucose- 1-phosphate phosphatase. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two) enzyme selected from the group consisting of from cellodextrinphosphorylases and glucose-1-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two) enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases and thermostable glucose-6-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two) enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrinphosphorylases, thermostable phosphoglucomutases and thermostable glucose-6-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two) enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases and thermostable glucose-1-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two) enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrinphosphorylases and thermostable glucose-1-phosphate phosphatases.

Получение фруктозыGetting fructose

Еще одни аспекты настоящего раскрытия относятся к способам, композициям и системам для получения фруктозы. Такие способы, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы и/или целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной фосфоглюкоизомеразы, по меньшей мере одной фруктозо-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух из вышеперечисленных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, α-глюканфосфорилаза (и/или целлодекстринфосфорилаза) и фосфоглюкомутаза экспрессируются в виде единого гибридного (химерного) белка или бифункционального белка.Still other aspects of the present disclosure relate to methods, compositions and systems for producing fructose. Such methods, in some embodiments, involve culturing cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase and/or cellodextrin phosphorylase, at least one phosphoglucomutase, at least one phosphoglucoisomerase, at least one fructose-6-phosphate phosphatase or combinations of at least two of the above enzymes. In some embodiments, α-glucan phosphorylase (and/or cellodextrin phosphorylase) and phosphoglucomutase are expressed as a single fusion (chimeric) protein or bifunctional protein.

Ферменты путей получения фруктозы, представленные в настоящем документе, обычно гетерологичны по отношению к клетке-хозяину (первоначально клонированы или получены из клеток другого типа), хотя некоторые из ферментов могут быть эндогенными (природными) по отношению к клетке-хозяину. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент), применяемый для превращения крахмала и/или целлодекстрина в фруктозу, является гетерологичным по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два или по меньшей мере три фермента являются гетерологичными по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент) является эндогенным (природным) по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два или по меньшей мере три фермента являются эндогенными по отношению к клетке-хозяину.The enzymes of the fructose pathways presented herein are typically heterologous to the host cell (originally cloned or derived from a different cell type), although some of the enzymes may be endogenous (native) to the host cell. Thus, in some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) used to convert starch and/or cellodextrin to fructose is heterologous to the host cell. In accordance with some embodiments, at least two or at least three enzymes are heterologous with respect to the host cell. In accordance with some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) is endogenous (natural) with respect to the host cell. In accordance with some embodiments, at least two or at least three enzymes are endogenous to the host cell.

Клетками-хозяевами могут быть прокариотические клетки, такие как бактериальные клетки (например, клетки, Escherichia coli), или эукариотические клетки, такие как дрожжевые клетки или клетки растений. Ниже описаны и другие типы клеток.The host cells can be prokaryotic cells such as bacterial cells (eg Escherichia coli cells ) or eukaryotic cells such as yeast or plant cells. Other types of cells are described below.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один из ферментов, применяемых для превращения крахмала и/или целлодекстрина во фруктозу, является термостабильным ферментом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два или по меньшей мере три фермента являются термостабильными ферментами. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, все ферменты являются термостабильными ферментами. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной α-глюканфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкоизомеразы, по меньшей мере одной термостабильной фруктозо-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкоизомеразы, по меньшей мере одной термостабильной фруктозо-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов.According to some embodiments, at least one of the enzymes used to convert starch and/or cellodextrin to fructose is a thermostable enzyme. In accordance with some embodiments, at least two or at least three of the enzymes are thermostable enzymes. According to some embodiments, all enzymes are thermostable enzymes. Thus, according to some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable α-glucan phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable phosphoglucoisomerase, at least one thermostable fructose-6- phosphate phosphatase; or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes. In some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable cellodextrin phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable phosphoglucoisomerase, at least one thermostable fructose-6-phosphate phosphatase, or a combination of at least at least two or more of the above thermostable enzymes.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы получения фруктозы предусматривают лизирование (например, термальный, механический, химический или ферментативный лизис) культивированных клеток с получением по меньшей мере одного (например, по меньшей мере двух, по меньшей мере трех или по меньшей мере четырех) клеточного лизата. Следует понимать, что в ферментативных реакциях, которые представлены в настоящем документе, можно применять множество клеточных лизатов (и, следовательно, множество клеточных популяций, например, из одного и того же организма (например, бактерии) или из разных организмов (например, бактерий, дрожжей и/или растительных клеток)). Например, одна клеточная популяция может быть сконструирована для экспрессии одного или нескольких ферментов пути получения фруктозы, тогда как другая клеточная популяция (или несколько других клеточных популяций) может быть сконструирована для экспрессии другого (по меньшей мере, одного другого) фермента пути получения фруктозы. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкоизомеразы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фруктозо-6-фосфатфосфатазы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкоизомеразы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фруктозо-6-фосфатфосфатазы. После лизиса клеток клеточные лизаты объединяют с тем, чтобы ферменты присутствовали в едином клеточном лизате/единой реакционной смеси.In some embodiments, methods for producing fructose involve lysing (e.g., thermal, mechanical, chemical, or enzymatic lysis) cultured cells to produce at least one (e.g., at least two, at least three, or at least four) cell lysate. It should be understood that multiple cell lysates (and hence multiple cell populations, e.g. from the same organism (e.g. bacteria) or from different organisms (e.g. bacteria, yeast and/or plant cells)). For example, one cell population may be engineered to express one or more fructose pathway enzymes, while another cell population (or several other cell populations) may be engineered to express another (at least one other) fructose pathway enzyme. Thus, according to some embodiments, the methods include culturing at least one population of cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one phosphoglucomutase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one phosphoglucoisomerase and/or culturing at least one population of cells engineered to express at least one fructose-6-phosphate phosphatase. According to some embodiments, the methods include culturing at least one cell population engineered to express at least one cellodextrin phosphorylase, culturing at least one cell population engineered to express at least one phosphoglucomutase, culturing at least one cell population engineered to express at least one phosphoglucoisomerase, and/or culturing at least one population of cells engineered to express at least one fructose-6-phosphate phosphatase. After cell lysis, the cell lysates are combined so that the enzymes are present in a single cell lysate/single reaction mixture.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы дополнительно предусматривают нагревание одного или нескольких клеточных лизатов (или смеси клеточных лизатов) до температуры, которая инактивирует природные молекулы с нежелательной ферментативной активностью, но не инактивирует какие-либо термостабильные ферменты пути получения, с получением инактивированного нагреванием лизата. Один или несколько клеточных лизатов, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, нагревают до температуры по меньшей мере 50°C. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагреть до температуры по меньшей мере 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C или 90°C.In accordance with some embodiments, the methods further comprise heating one or more cell lysates (or a mixture of cell lysates) to a temperature that inactivates natural molecules with undesired enzymatic activity, but does not inactivate any thermostable enzymes of the production route, to obtain a heat-inactivated lysate. . One or more cell lysates, in accordance with some embodiments, are heated to a temperature of at least 50°C. For example, one or more cell lysates can be heated to a temperature of at least 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C or 90°C.

Один или несколько клеточных лизатов можно нагревать на протяжении периода времени, достаточного для инактивации природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) клетки. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагревать в течение по меньшей мере 2, 3, 4 или по меньшей мере 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают в течение более чем 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают на протяжении периода времени, достаточного для уменьшения активности природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) по меньшей мере на 50% (например, по меньшей мере на 60%, 70%, 80% или 90%).One or more cell lysates can be heated for a period of time sufficient to inactivate native enzymes (or other than thermostable enzymes) of the cell. For example, one or more cell lysates can be heated for at least 2, 3, 4, or at least 5 minutes. In accordance with some embodiments, one or more cell lysates are heated for more than 5 minutes. In some embodiments, one or more cell lysates are heated for a period of time sufficient to reduce the activity of native enzymes (or other non-thermostable enzymes) by at least 50% (e.g., at least 60%, 70 %, 80% or 90%).

После инактивации нагреванием, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) очищенный фермент добавляют к клеточному лизату/реакционной смеси. Таким образом, реакционная смесь, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, включает комбинацию ферментов, присутствующих в клеточном лизате (экспрессируемых одной или несколькими сконструированными клетками-хозяевами), и по меньшей мере одного очищенного фермента. По меньшей мере один очищенный фермент можно выбрать из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз или целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз и фруктозо-6-фосфатфосфатаз.After heat inactivation, in accordance with some embodiments, at least one (eg, at least two or at least three) purified enzyme is added to the cell lysate/reaction mixture. Thus, the reaction mixture, in accordance with some embodiments, includes a combination of enzymes present in the cell lysate (expressed by one or more engineered host cells) and at least one purified enzyme. The at least one purified enzyme may be selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases or cellodextrin phosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, and fructose-6-phosphate phosphatases.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением фруктозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением фруктозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют при температуре по меньшей мере 50°C. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют в течение по меньшей мере 2 минут (например, по меньшей мере 3, 4 или 5 минут). Например, инактивированные нагреванием лизаты можно инкубировать в течение 2-5 минут или 2-10 минут. Крахмал может представлять собой, например, амилозу, амилопектин или смесь из амилозы и амилопектина. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, вместо крахмала применяют биомассу. В соответствии с такими вариантами осуществления, реакция предусматривает участие одной или нескольких целлодекстринфосфорилаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, крахмал или целлодекстрин присутствует в качестве компонента смеси.In some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of starch and inorganic phosphate to produce fructose. According to some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to produce fructose. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated at a temperature of at least 50°C. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated for at least 2 minutes (eg, at least 3, 4, or 5 minutes). For example, heat-inactivated lysates can be incubated for 2-5 minutes or 2-10 minutes. The starch may be, for example, amylose, amylopectin or a mixture of amylose and amylopectin. According to some embodiments, biomass is used instead of starch. According to such embodiments, the reaction involves one or more cellodextrin phosphorylases. In accordance with some embodiments, starch or cellodextrin is present as a component of the mixture.

Настоящее изобретение также относится к клеткам и клеточным лизатам, применяемым для получения фруктозы. Таким образом, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз, фосфоглюкомутаз и фруктозо-6-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз и термостабильной фруктозо-6-фосфатфосфатазы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз и термостабильной фруктозо-6-фосфатфосфатазы.The present invention also relates to cells and cell lysates used to obtain fructose. Thus, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group, consisting of α-glucan phosphorylases, phosphoglucomutases and fructose-6-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases and thermostable fructose-6-phosphate phosphatase. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group consisting of thermostable cellodextrinphosphorylases, thermostable phosphoglucomutases and thermostable fructose-6-phosphate phosphatase.

Получение маннозыObtaining mannose

Еще одни некоторые аспекты настоящего раскрытия относятся к способам, композициям и системам для получения маннозы. Такие способы, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы и/или по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной фосфоглюкоизомеразы, по меньшей мере одной маннозо-6-фосфатизомеразы, по меньшей мере одной маннозо-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух из вышеперечисленных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, α-глюканфосфорилаза (и/или целлодекстринфосфорилаза) и фосфоглюкомутаза экспрессируются в виде единого гибридного (химерного) белка или бифункционального белка.Some other aspects of the present disclosure relate to methods, compositions and systems for producing mannose. Such methods, in some embodiments, involve culturing cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase and/or at least one cellodextrin phosphorylase, at least one phosphoglucomutase, at least one phosphoglucoisomerase, at least one mannose -6-phosphate isomerase, at least one mannose-6-phosphate phosphatase, or a combination of at least two of the above enzymes. In some embodiments, α-glucan phosphorylase (and/or cellodextrin phosphorylase) and phosphoglucomutase are expressed as a single fusion (chimeric) protein or bifunctional protein.

Ферменты путей получения маннозы, представленные в настоящем документе, обычно гетерологичны по отношению к клетке-хозяину (первоначально клонированы или получены из клеток другого типа), хотя некоторые из ферментов могут быть эндогенными (природными) по отношению к клетке-хозяину. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент), применяемый для превращения крахмала и/или целлодекстрина в маннозу, является гетерологичным по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть ферментов являются гетерологичными по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент) является эндогенным (природным) по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть ферментов являются эндогенными по отношению к клетке-хозяину.The mannose pathway enzymes provided herein are typically heterologous to the host cell (originally cloned or derived from a different cell type), although some of the enzymes may be endogenous (native) to the host cell. Thus, in some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) used to convert starch and/or cellodextrin to mannose is heterologous to the host cell. In some embodiments, at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six enzymes are heterologous with respect to the host cell. In accordance with some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) is endogenous (natural) with respect to the host cell. In some embodiments, at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six enzymes are endogenous to the host cell.

Клетками-хозяевами могут быть прокариотические клетки, такие как бактериальные клетки (например, клетки, Escherichia coli), или эукариотические клетки, такие как дрожжевые клетки или клетки растений. Ниже описаны и другие типы клеток.The host cells can be prokaryotic cells such as bacterial cells (eg Escherichia coli cells ) or eukaryotic cells such as yeast or plant cells. Other types of cells are described below.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один из ферментов, применяемых для превращения крахмала и/или целлодекстрина в маннозу, является термостабильным ферментом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть ферментов являются термостабильными ферментами. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, все ферменты являются термостабильными ферментами. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной α-глюканфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкоизомеразы, по меньшей мере одной термостабильной маннозо-6-фосфатизомеразы, по меньшей мере одной термостабильной маннозо-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкоизомеразы, по меньшей мере одной термостабильной маннозо-6-фосфатизомеразы, по меньшей мере одной термостабильной маннозо-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов.According to some embodiments, at least one of the enzymes used to convert starch and/or cellodextrin to mannose is a thermostable enzyme. In accordance with some embodiments, at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six enzymes are thermostable enzymes. According to some embodiments, all enzymes are thermostable enzymes. Thus, according to some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable α-glucan phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable phosphoglucoisomerase, at least one thermostable mannose-6- phosphate isomerase, at least one thermostable mannose-6-phosphate phosphatase, or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes. According to some embodiments, the methods include culturing cells engineered to express at least one thermostable cellodextrin phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable phosphoglucoisomerase, at least one thermostable mannose-6-phosphate isomerase, at least one thermostable mannose-6-phosphate phosphatase; or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы получения маннозы предусматривают лизирование (например, термальный, механический, химический или ферментативный лизис) культивированных клеток с получением по меньшей мере одного (например, по меньшей мере двух, по меньшей мере трех или по меньшей мере четырех) клеточного лизата. Следует понимать, что в ферментативных реакциях, которые представлены в настоящем документе, можно применять множество клеточных лизатов (и, следовательно, множество клеточных популяций, например, из одного и того же организма (например, бактерии) или из разных организмов (например, бактерий, дрожжей и/или растительных клеток)). Например, одна клеточная популяция может быть сконструирована для экспрессии одного или нескольких ферментов пути получения маннозы, тогда как другая клеточная популяция (или несколько других клеточных популяций) может быть сконструирована для экспрессии другого (по меньшей мере, одного другого) фермента пути получения маннозы. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкоизомеразы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной маннозо-6-фосфатизомеразы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной маннозо-6-фосфатфосфатазы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкоизомеразы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной маннозо-6-фосфатизомеразы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной маннозо-6-фосфатфосфатазы. После лизиса клеток клеточные лизаты объединяют с тем, чтобы ферменты присутствовали в едином клеточном лизате/единой реакционной смеси.In some embodiments, methods for producing mannose involve lysing (e.g., thermal, mechanical, chemical, or enzymatic lysis) cultured cells to produce at least one (e.g., at least two, at least three, or at least four) cell lysate. It should be understood that multiple cell lysates (and hence multiple cell populations, e.g. from the same organism (e.g. bacteria) or from different organisms (e.g. bacteria, yeast and/or plant cells)). For example, one cell population may be engineered to express one or more mannose pathway enzymes, while another cell population (or several other cell populations) may be engineered to express another (at least one other) mannose pathway enzyme. Thus, according to some embodiments, the methods include culturing at least one population of cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one phosphoglucomutase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one phosphoglucoisomerase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one mannose-6-phosphate isomerase, and/or culturing at least one population of cells engineered to express at least one mannose-6-phosphate phosphatase. According to some embodiments, the methods include culturing at least one cell population engineered to express at least one cellodextrin phosphorylase, culturing at least one cell population engineered to express at least one phosphoglucomutase, culturing at least one cell population engineered to express at least one phosphoglucoisomerase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one mannose-6-phosphate isomerase, and/or culturing at least one population of cells engineered to express at least one mannose -6-phosphate phosphatase. After cell lysis, the cell lysates are combined so that the enzymes are present in a single cell lysate/single reaction mixture.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы дополнительно предусматривают нагревание одного или нескольких клеточных лизатов (или смеси клеточных лизатов) до температуры, которая инактивирует природные молекулы с нежелательной ферментативной активностью, но не инактивирует какие-либо термостабильные ферменты пути получения, с получением инактивированного нагреванием лизата. Один или несколько клеточных лизатов, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, нагревают до температуры по меньшей мере 50°C. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагреть до температуры по меньшей мере 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C или 90°C.In accordance with some embodiments, the methods further comprise heating one or more cell lysates (or a mixture of cell lysates) to a temperature that inactivates natural molecules with undesired enzymatic activity, but does not inactivate any thermostable enzymes of the production route, to obtain a heat-inactivated lysate. . One or more cell lysates, in accordance with some embodiments, are heated to a temperature of at least 50°C. For example, one or more cell lysates can be heated to a temperature of at least 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C or 90°C.

Один или несколько клеточных лизатов можно нагревать на протяжении периода времени, достаточного для инактивации природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) клетки. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагревать в течение по меньшей мере 2, 3, 4 или по меньшей мере 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают в течение более чем 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают на протяжении периода времени, достаточного для уменьшения активности природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) по меньшей мере на 50% (например, по меньшей мере на 60%, 70%, 80% или 90%).One or more cell lysates can be heated for a period of time sufficient to inactivate native enzymes (or other than thermostable enzymes) of the cell. For example, one or more cell lysates can be heated for at least 2, 3, 4, or at least 5 minutes. In accordance with some embodiments, one or more cell lysates are heated for more than 5 minutes. In some embodiments, one or more cell lysates are heated for a period of time sufficient to reduce the activity of native enzymes (or other non-thermostable enzymes) by at least 50% (e.g., at least 60%, 70 %, 80% or 90%).

После инактивации нагреванием, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) очищенный фермент добавляют к клеточному лизату/реакционной смеси. Таким образом, реакционная смесь, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, включает комбинацию ферментов, присутствующих в клеточном лизате (экспрессируемых одной или несколькими сконструированными клетками-хозяевами), и по меньшей мере одного очищенного фермента. По меньшей мере один очищенный фермент можно выбрать из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз или целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, маннозо-6-фосфатизомераз и маннозо-6-фосфатфосфатаз.After heat inactivation, in accordance with some embodiments, at least one (eg, at least two or at least three) purified enzyme is added to the cell lysate/reaction mixture. Thus, the reaction mixture, in accordance with some embodiments, includes a combination of enzymes present in the cell lysate (expressed by one or more engineered host cells) and at least one purified enzyme. The at least one purified enzyme can be selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases or cellodextrin phosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, mannose-6-phosphate isomerases, and mannose-6-phosphate phosphatases.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением маннозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением маннозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют при температуре по меньшей мере 50°C. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют в течение по меньшей мере 2 минут (например, по меньшей мере 3, 4 или 5 минут). Например, инактивированные нагреванием лизаты можно инкубировать в течение 2-5 минут или 2-10 минут. Крахмал может представлять собой, например, амилозу, амилопектин или смесь из амилозы и амилопектина. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, вместо крахмала применяют биомассу. В соответствии с такими вариантами осуществления, реакция предусматривает участие одной или нескольких целлодекстринфосфорилаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, крахмал или целлодекстрин присутствует в качестве компонента смеси.In some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of starch and inorganic phosphate to produce mannose. In some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to produce mannose. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated at a temperature of at least 50°C. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated for at least 2 minutes (eg, at least 3, 4, or 5 minutes). For example, heat-inactivated lysates can be incubated for 2-5 minutes or 2-10 minutes. The starch may be, for example, amylose, amylopectin or a mixture of amylose and amylopectin. According to some embodiments, biomass is used instead of starch. According to such embodiments, the reaction involves one or more cellodextrin phosphorylases. In accordance with some embodiments, starch or cellodextrin is present as a component of the mixture.

Настоящее изобретение также относится к клеткам и клеточным лизатам, применяемым для получения маннозы. Таким образом, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть) фермент, выбранный из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, маннозо-6-фосфатизомераз и маннозо-6-фосфатфосфатаз. Сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть) фермент, выбранный из группы, состоящей из целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, маннозо-6-фосфатизомераз и маннозо-6-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильных маннозо-6-фосфатизомераз и термостабильных маннозо-6-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильных маннозо-6-фосфатизомераз и термостабильных маннозо-6-фосфатфосфатаз.The present invention also relates to cells and cell lysates used for the production of mannose. Thus, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two, at least three, at least four, at least five or at least six) an enzyme selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, mannose-6-phosphate isomerases, and mannose-6-phosphate phosphatases. The engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two, at least three, at least four, at least five or at least six) an enzyme selected from the group consisting of cellodextrin phosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, mannose-6-phosphate isomerases, and mannose-6-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six) an enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable mannose-6-phosphate isomers, and thermostable mannose-6-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six) an enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable mannose-6-phosphate isomerases, and thermostable mannose-6-phosphate phosphatases.

Получение сорбитаObtaining sorbitol

Еще одни аспекты настоящего раскрытия относятся к способам, композициям и системам для получения сорбита. Такие способы, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы и/или по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной альдозодегидрогеназы, по меньшей мере одной сорбит-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух из вышеперечисленных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы и/или по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной фосфоглюкоизомеразы, по меньшей мере одной сорбит-6-фосфат-2-дегидрогеназы, по меньшей мере одной сорбит-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух из упомянутых выше ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, α-глюканфосфорилаза (и/или целлодекстринфосфорилаза) и фосфоглюкомутаза экспрессируются в виде единого гибридного (химерного) белка или бифункционального белка.Still other aspects of the present disclosure relate to methods, compositions and systems for producing sorbitol. Such methods, in some embodiments, involve culturing cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase and/or at least one cellodextrin phosphorylase, at least one phosphoglucomutase, at least one aldose dehydrogenase, at least one sorbitol -6-phosphate phosphatase; or a combination of at least two of the above enzymes. In some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase and/or at least one cellodextrin phosphorylase, at least one phosphoglucomutase, at least one phosphoglucoisomerase, at least one sorbitol-6 -phosphate-2-dehydrogenase, at least one sorbitol-6-phosphate phosphatase, or a combination of at least two of the enzymes mentioned above. In some embodiments, α-glucan phosphorylase (and/or cellodextrin phosphorylase) and phosphoglucomutase are expressed as a single fusion (chimeric) protein or bifunctional protein.

Ферменты путей получения сорбита, представленные в настоящем документе, обычно гетерологичны по отношению к клетке-хозяину (первоначально клонированы или получены из клеток другого типа), хотя некоторые из ферментов могут быть эндогенными (природными) по отношению к клетке-хозяину. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент), применяемый для превращения крахмала и/или целлодекстрина в сорбит, является гетерологичным по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два или по меньшей мере три фермента являются гетерологичными по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент) является эндогенным (природным) по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два или по меньшей мере три фермента являются эндогенными по отношению к клетке-хозяину.The sorbitol pathway enzymes provided herein are typically heterologous to the host cell (originally cloned or derived from a different cell type), although some of the enzymes may be endogenous (native) to the host cell. Thus, in some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) used to convert starch and/or cellodextrin to sorbitol is heterologous to the host cell. In accordance with some embodiments, at least two or at least three enzymes are heterologous with respect to the host cell. In accordance with some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) is endogenous (natural) with respect to the host cell. In accordance with some embodiments, at least two or at least three enzymes are endogenous to the host cell.

Клетками-хозяевами могут быть прокариотические клетки, такие как бактериальные клетки (например, клетки, Escherichia coli), или эукариотические клетки, такие как дрожжевые клетки или клетки растений. Ниже описаны и другие типы клеток.The host cells can be prokaryotic cells such as bacterial cells (eg Escherichia coli cells ) or eukaryotic cells such as yeast or plant cells. Other types of cells are described below.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один из ферментов, применяемых для превращения крахмала и/или целлодекстрина в сорбит, является термостабильным ферментом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три или по меньшей мере четыре фермента являются термостабильными ферментами. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, все ферменты являются термостабильными ферментами. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной α-глюканфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной альдозодегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной сорбит-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной альдозодегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной сорбит-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной α-глюканфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкоизомеразы, по меньшей мере одной термостабильной сорбит-6-фосфат-2-дегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной сорбит-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной целлодекстранфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкоизомеразы, по меньшей мере одной термостабильной сорбит-6-фосфат-2-дегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной сорбит-6-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов.According to some embodiments, at least one of the enzymes used to convert starch and/or cellodextrin to sorbitol is a thermostable enzyme. In accordance with some embodiments, at least two, at least three, or at least four of the enzymes are thermostable enzymes. According to some embodiments, all enzymes are thermostable enzymes. Thus, according to some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable α-glucan phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable aldose dehydrogenase, at least one thermostable sorbitol-6- phosphate phosphatase; or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes. In some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable cellodextrin phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable aldose dehydrogenase, at least one thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatase, or a combination of at least at least two or more of the above thermostable enzymes. According to some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable α-glucan phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable phosphoglucoisomerase, at least one thermostable sorbitol-6-phosphate-2 -dehydrogenase, at least one thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatase, or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes. According to some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable cellodextran phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable phosphoglucoisomerase, at least one thermostable sorbitol-6-phosphate-2-dehydrogenase , at least one thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatase, or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы получения сорбита предусматривают лизирование (например, термальный, механический, химический или ферментативный лизис) культивированных клеток с получением по меньшей мере одного (например, по меньшей мере двух, по меньшей мере трех или по меньшей мере четырех) клеточного лизата. Следует понимать, что в ферментативных реакциях, которые представлены в настоящем документе, можно применять множество клеточных лизатов (и, следовательно, множество клеточных популяций, например, из одного и того же организма (например, бактерии) или из разных организмов (например, бактерий, дрожжей и/или растительных клеток)). Например, одна клеточная популяция может быть сконструирована для экспрессии одного или нескольких ферментов пути получения сорбита, тогда как другая клеточная популяция (или несколько других клеточных популяций) может быть сконструирована для экспрессии другого (по меньшей мере, одного другого) фермента пути получения сорбита. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной альдозодегидрогеназы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной сорбит-6-фосфатфосфатазы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной альдозодегидрогеназы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной сорбит-6-фосфатфосфатазы. После лизиса клеток клеточные лизаты объединяют с тем, чтобы ферменты присутствовали в едином клеточном лизате/единой реакционной смеси.In some embodiments, methods for producing sorbitol involve lysing (e.g., thermal, mechanical, chemical, or enzymatic lysis) cultured cells to produce at least one (e.g., at least two, at least three, or at least four) cell lysate. It should be understood that multiple cell lysates (and hence multiple cell populations, e.g. from the same organism (e.g. bacteria) or from different organisms (e.g. bacteria, yeast and/or plant cells)). For example, one cell population may be engineered to express one or more sorbitol pathway enzymes, while another cell population (or several other cell populations) may be engineered to express another (at least one other) sorbitol pathway enzyme. Thus, according to some embodiments, the methods include culturing at least one population of cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one phosphoglucomutase, culturing at least one cell population engineered to express at least one aldose dehydrogenase and/or culturing at least one cell population engineered to express at least one sorbitol-6-phosphate phosphatase. According to some embodiments, the methods include culturing at least one cell population engineered to express at least one cellodextrin phosphorylase, culturing at least one cell population engineered to express at least one phosphoglucomutase, culturing at least one cell population engineered to express at least one aldose dehydrogenase and/or culturing at least one population of cells engineered to express at least one sorbitol-6-phosphate phosphatase. After cell lysis, the cell lysates are combined so that the enzymes are present in a single cell lysate/single reaction mixture.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы дополнительно предусматривают нагревание одного или нескольких клеточных лизатов (или смеси клеточных лизатов) до температуры, которая инактивирует природные молекулы с нежелательной ферментативной активностью, но не инактивирует какие-либо термостабильные ферменты пути получения, с получением инактивированного нагреванием лизата. Один или несколько клеточных лизатов, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, нагревают до температуры по меньшей мере 50°C. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагреть до температуры по меньшей мере 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C или 90°C.In accordance with some embodiments, the methods further comprise heating one or more cell lysates (or a mixture of cell lysates) to a temperature that inactivates natural molecules with undesired enzymatic activity, but does not inactivate any thermostable enzymes of the production route, to obtain a heat-inactivated lysate. . One or more cell lysates, in accordance with some embodiments, are heated to a temperature of at least 50°C. For example, one or more cell lysates can be heated to a temperature of at least 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C or 90°C.

Один или несколько клеточных лизатов можно нагревать на протяжении периода времени, достаточного для инактивации природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) клетки. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагревать в течение по меньшей мере 2, 3, 4 или по меньшей мере 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают в течение более чем 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают на протяжении периода времени, достаточного для уменьшения активности природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) по меньшей мере на 50% (например, по меньшей мере на 60%, 70%, 80% или 90%).One or more cell lysates can be heated for a period of time sufficient to inactivate native enzymes (or other than thermostable enzymes) of the cell. For example, one or more cell lysates can be heated for at least 2, 3, 4, or at least 5 minutes. In accordance with some embodiments, one or more cell lysates are heated for more than 5 minutes. In some embodiments, one or more cell lysates are heated for a period of time sufficient to reduce the activity of natural enzymes (or other non-thermostable enzymes) by at least 50% (e.g., at least 60%, 70 %, 80% or 90%).

После инактивации нагреванием, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) очищенный фермент добавляют к клеточному лизату/реакционной смеси. Таким образом, реакционная смесь, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, включает комбинацию ферментов, присутствующих в клеточном лизате (экспрессируемых одной или несколькими сконструированными клетками-хозяевами), и по меньшей мере одного очищенного фермента. По меньшей мере один очищенный фермент можно выбрать из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз или целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, сорбит-6-фосфат-2-дегидрогеназ, альдозодегидрогеназ и сорбит-6-фосфатфосфатаз.After heat inactivation, in accordance with some embodiments, at least one (eg, at least two or at least three) purified enzyme is added to the cell lysate/reaction mixture. Thus, the reaction mixture, in accordance with some embodiments, includes a combination of enzymes present in the cell lysate (expressed by one or more engineered host cells) and at least one purified enzyme. The at least one purified enzyme can be selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases or cellodextrin phosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, sorbitol-6-phosphate-2-dehydrogenases, aldose dehydrogenases, and sorbitol-6-phosphate phosphatases.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением сорбита. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением сорбита. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют при температуре по меньшей мере 50°C. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют в течение по меньшей мере 2 минут (например, по меньшей мере 3, 4 или 5 минут). Например, инактивированные нагреванием лизаты можно инкубировать в течение 2-5 минут или 2-10 минут. Крахмал может представлять собой, например, амилозу, амилопектин или смесь из амилозы и амилопектина. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, вместо крахмала применяют биомассу. В соответствии с такими вариантами осуществления, реакция предусматривает участие одной или нескольких целлодекстринфосфорилаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, крахмал или целлодекстрин присутствует в качестве компонента смеси.According to some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of starch and inorganic phosphate to produce sorbitol. In some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to produce sorbitol. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated at a temperature of at least 50°C. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated for at least 2 minutes (eg, at least 3, 4, or 5 minutes). For example, heat-inactivated lysates can be incubated for 2-5 minutes or 2-10 minutes. The starch may be, for example, amylose, amylopectin or a mixture of amylose and amylopectin. According to some embodiments, biomass is used instead of starch. According to such embodiments, the reaction involves one or more cellodextrin phosphorylases. In accordance with some embodiments, starch or cellodextrin is present as a component of the mixture.

Настоящее изобретение также относится к клеткам и клеточным лизатам, применяемым для получения сорбита. Таким образом, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, альдозодегидрогеназ и сорбит-6-фосфатфосфатаз. Сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, альдозодегидрогеназ и сорбит-6-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных альдозодегидрогеназ и термостабильных сорбит-6-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных альдозодегидрогеназ и термостабильных сорбит-6-фосфатфосфатаз. Таким образом, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, сорбит-6-фосфат-2-дегидрогеназ и сорбит-6-фосфатфосфатаз. Сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, фосфоглюкоизомераз, сорбит-6-фосфат-2-дегидрогеназ и сорбит-6-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильных сорбит-6-фосфатальдозодегидрогеназ и термостабильных сорбит-6-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильных сорбит-6-фосфат-2-дегидрогеназ и термостабильных сорбит-6-фосфатфосфатаз.The present invention also relates to cells and cell lysates used to obtain sorbitol. Thus, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group, consisting of α-glucan phosphorylases, phosphoglucomutases, aldose dehydrogenases and sorbitol-6-phosphate phosphatases. The engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group consisting of cellodextrin phosphorylases , phosphoglucomutase, aldose dehydrogenase and sorbitol-6-phosphate phosphatase. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable aldose dehydrogenases and thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group consisting of thermostable cellodextrinphosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable aldose dehydrogenases and thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatases. Thus, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group, consisting of α-glucan phosphorylases, phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, sorbitol-6-phosphate-2-dehydrogenases and sorbitol-6-phosphate phosphatases. The engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group consisting of cellodextrin phosphorylases , phosphoglucomutases, phosphoglucoisomerases, sorbitol-6-phosphate-2-dehydrogenases and sorbitol-6-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable sorbitol-6-phosphate aldose dehydrogenases and thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group consisting of thermostable cellodextrinphosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable sorbitol-6-phosphate-2-dehydrogenases and thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatases.

Получение рибулозыGetting ribulose

Дополнительные аспекты настоящего раскрытия относятся к способам, композициям и системам для получения рибулозы. Такие способы, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы и/или целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, по меньшей мере одной 6-фосфоглюконолактоназы, по меньшей мере одной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, по меньшей мере одной рибулозо-5-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух из вышеперечисленных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, α-глюканфосфорилаза (и/или целлодекстринфосфорилаза) и фосфоглюкомутаза экспрессируются в виде единого гибридного (химерного) белка или бифункционального белка.Additional aspects of the present disclosure relate to methods, compositions and systems for producing ribulose. Such methods, in some embodiments, involve culturing cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase and/or cellodextrin phosphorylase, at least one phosphoglucomutase, at least one glucose-6-phosphate dehydrogenase, at least one 6 -phosphogluconolactonase, at least one 6-phosphogluconate dehydrogenase, at least one ribulose-5-phosphate phosphatase, or a combination of at least two of the above enzymes. In some embodiments, α-glucan phosphorylase (and/or cellodextrin phosphorylase) and phosphoglucomutase are expressed as a single fusion (chimeric) protein or bifunctional protein.

Ферменты путей получения рибулозы, представленные в настоящем документе, обычно гетерологичны по отношению к клетке-хозяину (первоначально клонированы или получены из клеток другого типа), хотя некоторые из ферментов могут быть эндогенными (природными) по отношению к клетке-хозяину. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент), применяемый для превращения крахмала и/или целлодекстрина в рибулозу, является гетерологичным по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре или по меньшей мере пять ферментов являются гетерологичными по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент) является эндогенным (природным) по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре или по меньшей мере пять ферментов являются эндогенными по отношению к клетке-хозяину.The ribulose pathway enzymes provided herein are typically heterologous to the host cell (originally cloned or derived from a different cell type), although some of the enzymes may be endogenous (native) to the host cell. Thus, in some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) used to convert starch and/or cellodextrin to ribulose is heterologous to the host cell. In some embodiments, at least two, at least three, at least four, or at least five enzymes are heterologous with respect to the host cell. In accordance with some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) is endogenous (natural) with respect to the host cell. In some embodiments, at least two, at least three, at least four, or at least five enzymes are endogenous to the host cell.

Клетками-хозяевами могут быть прокариотические клетки, такие как бактериальные клетки (например, клетки, Escherichia coli), или эукариотические клетки, такие как дрожжевые клетки или клетки растений. Ниже описаны и другие типы клеток.The host cells can be prokaryotic cells such as bacterial cells (eg Escherichia coli cells ) or eukaryotic cells such as yeast or plant cells. Other types of cells are described below.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один из ферментов, применяемых для превращения крахмала и/или целлодекстрина в рибулозу, является термостабильным ферментом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре или по меньшей мере пять ферментов являются термостабильными ферментами. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, все ферменты являются термостабильными ферментами. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной α-глюканфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, по меньшей мере одной термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной рибулозо-5-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, по меньшей мере одной термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной рибулозо-5-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов.According to some embodiments, at least one of the enzymes used to convert starch and/or cellodextrin to ribulose is a thermostable enzyme. In accordance with some embodiments, at least two, at least three, at least four, or at least five enzymes are thermostable enzymes. According to some embodiments, all enzymes are thermostable enzymes. Thus, according to some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable α-glucan phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, at least one thermostable 6-phosphogluconolactonase, at least one thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, at least one thermostable ribulose-5-phosphate phosphatase, or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes. In some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable cellodextrin phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, at least one thermostable 6-phosphogluconolactonase, at least one thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, at least one thermostable ribulose-5-phosphate phosphatase, or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы получения рибулозы предусматривают лизирование (например, термальный, механический, химический или ферментативный лизис) культивированных клеток с получением по меньшей мере одного (например, по меньшей мере двух, по меньшей мере трех или по меньшей мере четырех) клеточного лизата. Следует понимать, что в ферментативных реакциях, которые представлены в настоящем документе, можно применять множество клеточных лизатов (и, следовательно, множество клеточных популяций, например, из одного и того же организма (например, бактерии) или из разных организмов (например, бактерий, дрожжей и/или растительных клеток)). Например, одна клеточная популяция может быть сконструирована для экспрессии одного или нескольких ферментов пути получения рибулозы, тогда как другая клеточная популяция (или несколько других клеточных популяций) может быть сконструирована для экспрессии другого (по меньшей мере, одного другого) фермента пути получения рибулозы. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной 6-фосфоглюконолактоназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной рибулозо-5-фосфатфосфатазы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной 6-фосфоглюконолактоназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной рибулозо-5-фосфатфосфатазы. После лизиса клеток клеточные лизаты объединяют с тем, чтобы ферменты присутствовали в едином клеточном лизате/единой реакционной смеси.In some embodiments, methods for producing ribulose involve lysing (e.g., thermal, mechanical, chemical, or enzymatic lysis) cultured cells to produce at least one (e.g., at least two, at least three, or at least four) cell lysate. It should be understood that multiple cell lysates (and hence multiple cell populations, e.g. from the same organism (e.g. bacteria) or from different organisms (e.g. bacteria, yeast and/or plant cells)). For example, one cell population may be engineered to express one or more ribulose pathway enzymes, while another cell population (or more than one cell population) may be engineered to express another (at least one other) ribulose pathway enzyme. Thus, according to some embodiments, the methods include culturing at least one population of cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one phosphoglucomutase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one glucose-6-phosphate dehydrogenase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one 6-phosphogluconolactonase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one 6-phosphogluconate dehydrogenase, and/or culturing at least one population of cells engineered to express at least one ribulose-5-phosphate phosphatase. According to some embodiments, the methods include culturing at least one cell population engineered to express at least one cellodextrin phosphorylase, culturing at least one cell population engineered to express at least one phosphoglucomutase, culturing at least one cell population engineered to express at least one glucose-6-phosphate dehydrogenase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one 6-phosphogluconolactonase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one 6- phosphogluconate dehydrogenase, and/or culturing at least one population of cells engineered to express at least one ribulose-5-phosphate phosphatase. After cell lysis, the cell lysates are combined so that the enzymes are present in a single cell lysate/single reaction mixture.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы дополнительно предусматривают нагревание одного или нескольких клеточных лизатов (или смеси клеточных лизатов) до температуры, которая инактивирует природные молекулы с нежелательной ферментативной активностью, но не инактивирует какие-либо термостабильные ферменты пути получения, с получением инактивированного нагреванием лизата. Один или несколько клеточных лизатов, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, нагревают до температуры по меньшей мере 50°C. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагреть до температуры по меньшей мере 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C или 90°C.In accordance with some embodiments, the methods further comprise heating one or more cell lysates (or a mixture of cell lysates) to a temperature that inactivates natural molecules with undesired enzymatic activity, but does not inactivate any thermostable enzymes of the production route, to obtain a heat-inactivated lysate. . One or more cell lysates, in accordance with some embodiments, are heated to a temperature of at least 50°C. For example, one or more cell lysates can be heated to a temperature of at least 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C or 90°C.

Один или несколько клеточных лизатов можно нагревать на протяжении периода времени, достаточного для инактивации природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) клетки. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагревать в течение по меньшей мере 2, 3, 4 или по меньшей мере 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают в течение более чем 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают на протяжении периода времени, достаточного для уменьшения активности природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) по меньшей мере на 50% (например, по меньшей мере на 60%, 70%, 80% или 90%).One or more cell lysates can be heated for a period of time sufficient to inactivate native enzymes (or other than thermostable enzymes) of the cell. For example, one or more cell lysates can be heated for at least 2, 3, 4, or at least 5 minutes. In accordance with some embodiments, one or more cell lysates are heated for more than 5 minutes. In some embodiments, one or more cell lysates are heated for a period of time sufficient to reduce the activity of natural enzymes (or other non-thermostable enzymes) by at least 50% (e.g., at least 60%, 70 %, 80% or 90%).

После инактивации нагреванием, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) очищенный фермент добавляют к клеточному лизату/реакционной смеси. Таким образом, реакционная смесь, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, включает комбинацию ферментов, присутствующих в клеточном лизате (экспрессируемых одной или несколькими сконструированными клетками-хозяевами), и по меньшей мере одного очищенного фермента. По меньшей мере один очищенный фермент можно выбрать из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз или целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, 6-фосфоглюконолактоназ, 6-фосфоглюконатдегидрогеназ и рибулозо-5-фосфатфосфатаз.After heat inactivation, in accordance with some embodiments, at least one (eg, at least two or at least three) purified enzyme is added to the cell lysate/reaction mixture. Thus, the reaction mixture, in accordance with some embodiments, includes a combination of enzymes present in the cell lysate (expressed by one or more engineered host cells) and at least one purified enzyme. The at least one purified enzyme can be selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases or cellodextrin phosphorylases, phosphoglucomutases, glucose-6-phosphate dehydrogenases, 6-phosphogluconolactonases, 6-phosphogluconate dehydrogenases, and ribulose-5-phosphate phosphatases.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением рибулозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением рибулозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют при температуре по меньшей мере 50°C. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют в течение по меньшей мере 2 минут (например, по меньшей мере 3, 4 или 5 минут). Например, инактивированные нагреванием лизаты можно инкубировать в течение 2-5 минут или 2-10 минут. Крахмал может представлять собой, например, амилозу, амилопектин или смесь из амилозы и амилопектина. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, вместо крахмала применяют биомассу. В соответствии с такими вариантами осуществления, реакция предусматривает участие одной или нескольких целлодекстринфосфорилаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, крахмал или целлодекстрин присутствует в качестве компонента смеси.In some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of starch and inorganic phosphate to produce ribulose. In some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to produce ribulose. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated at a temperature of at least 50°C. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated for at least 2 minutes (eg, at least 3, 4, or 5 minutes). For example, heat-inactivated lysates can be incubated for 2-5 minutes or 2-10 minutes. The starch may be, for example, amylose, amylopectin or a mixture of amylose and amylopectin. According to some embodiments, biomass is used instead of starch. According to such embodiments, the reaction involves one or more cellodextrin phosphorylases. In accordance with some embodiments, starch or cellodextrin is present as a component of the mixture.

Настоящее изобретение также относится к клеткам и клеточным лизатам, применяемым для получения рибулозы. Таким образом, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, 6-фосфоглюконолактоназ, 6-фосфоглюконатдегидрогеназ и рибулозо-5-фосфатфосфатаз. Сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, 6-фосфоглюконолактоназ, 6-фосфоглюконатдегидрогеназ и рибулозо-5-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ и термостабильных рибулозо-5-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ и термостабильных рибулозо-5-фосфатфосфатаз.The present invention also relates to cells and cell lysates used to obtain ribulose. Thus, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group, consisting of α-glucan phosphorylases, phosphoglucomutases, glucose-6-phosphate dehydrogenases, 6-phosphogluconolactonases, 6-phosphogluconate dehydrogenases, and ribulose-5-phosphate phosphatases. The engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group consisting of cellodextrin phosphorylases , phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase and ribulose-5-phosphate phosphatase. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, and thermostable ribulose-5-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two or at least three) enzymes selected from the group consisting of thermostable cellodextrinphosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases and thermostable ribulose-5-phosphate phosphatases.

Получение рибозыObtaining ribose

Еще одни некоторые аспекты настоящего раскрытия относятся к способам, композициям и системам для получения рибозы. Такие способы, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы и/или по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, по меньшей мере одной 6-фосфоглюконолактоназы, по меньшей мере одной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, по меньшей мере одной рибозо-5-фосфатизомеразы, по меньшей мере одной рибозо-5-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух из вышеперечисленных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, α-глюканфосфорилаза (и/или целлодекстринфосфорилаза) и фосфоглюкомутаза экспрессируются в виде единого гибридного (химерного) белка или бифункционального белка.Some other aspects of the present disclosure relate to methods, compositions and systems for producing ribose. Such methods, in some embodiments, involve culturing cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase and/or at least one cellodextrin phosphorylase, at least one phosphoglucomutase, at least one glucose-6-phosphate dehydrogenase, at least one 6-phosphogluconolactonase, at least one 6-phosphogluconate dehydrogenase, at least one ribose-5-phosphate isomerase, at least one ribose-5-phosphate phosphatase, or a combination of at least two of the above enzymes. In some embodiments, α-glucan phosphorylase (and/or cellodextrin phosphorylase) and phosphoglucomutase are expressed as a single fusion (chimeric) protein or bifunctional protein.

Ферменты путей получения рибозы, представленные в настоящем документе, обычно гетерологичны по отношению к клетке-хозяину (первоначально клонированы или получены из клеток другого типа), хотя некоторые из ферментов могут быть эндогенными (природными) по отношению к клетке-хозяину. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент), применяемый для превращения крахмала и/или целлодекстрина в рибозу, является гетерологичным по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть ферментов являются гетерологичными по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент) является эндогенным (природным) по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть ферментов являются эндогенными по отношению к клетке-хозяину.The ribose pathway enzymes provided herein are typically heterologous to the host cell (originally cloned or derived from a different cell type), although some of the enzymes may be endogenous (native) to the host cell. Thus, in some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) used to convert starch and/or cellodextrin to ribose is heterologous to the host cell. In some embodiments, at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six enzymes are heterologous with respect to the host cell. In accordance with some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) is endogenous (natural) with respect to the host cell. In some embodiments, at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six enzymes are endogenous to the host cell.

Клетками-хозяевами могут быть прокариотические клетки, такие как бактериальные клетки (например, клетки, Escherichia coli), или эукариотические клетки, такие как дрожжевые клетки или клетки растений. Ниже описаны и другие типы клеток.The host cells can be prokaryotic cells such as bacterial cells (eg Escherichia coli cells ) or eukaryotic cells such as yeast or plant cells. Other types of cells are described below.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один из ферментов, применяемых для превращения крахмала и/или целлодекстрина в рибозу, является термостабильным ферментом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть ферментов являются термостабильными ферментами. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, все ферменты являются термостабильными ферментами. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной α-глюканфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, по меньшей мере одной термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной рибозо-5-фосфатизомеразы, по меньшей мере одной термостабильной рибозо-5-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, по меньшей мере одной термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной рибозо-5-фосфатизомеразы, по меньшей мере одной термостабильной рибозо-5-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов.According to some embodiments, at least one of the enzymes used to convert starch and/or cellodextrin to ribose is a thermostable enzyme. In accordance with some embodiments, at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six enzymes are thermostable enzymes. According to some embodiments, all enzymes are thermostable enzymes. Thus, according to some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable α-glucan phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, at least one thermostable 6-phosphogluconolactonase, at least one thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, at least one thermostable ribose-5-phosphate isomerase, at least one thermostable ribose-5-phosphate phosphatase, or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes. In some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable cellodextrin phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, at least one thermostable 6-phosphogluconolactonase, at least one thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, at least one thermostable ribose-5-phosphate isomerase, at least one thermostable ribose-5-phosphate phosphatase, or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы получения рибозы предусматривают лизирование (например, термальный, механический, химический или ферментативный лизис) культивированных клеток с получением по меньшей мере одного (например, по меньшей мере двух, по меньшей мере трех или по меньшей мере четырех) клеточного лизата. Следует понимать, что в ферментативных реакциях, которые представлены в настоящем документе, можно применять множество клеточных лизатов (и, следовательно, множество клеточных популяций, например, из одного и того же организма (например, бактерии) или из разных организмов (например, бактерий, дрожжей и/или растительных клеток)). Например, одна клеточная популяция может быть сконструирована для экспрессии одного или нескольких ферментов пути получения рибозы, тогда как другая клеточная популяция (или несколько других клеточных популяций) может быть сконструирована для экспрессии другого (по меньшей мере, одного другого) фермента пути получения рибозы. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной 6-фосфоглюконолактоназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной рибозо-5-фосфатизомеразы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной рибозо-5-фосфатфосфатазы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной 6-фосфоглюконолактоназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной рибозо-5-фосфатизомеразы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной рибозо-5-фосфатфосфатазы. После лизиса клеток клеточные лизаты объединяют с тем, чтобы ферменты присутствовали в едином клеточном лизате/единой реакционной смеси.In some embodiments, methods for producing ribose involve lysing (e.g., thermal, mechanical, chemical, or enzymatic lysis) cultured cells to produce at least one (e.g., at least two, at least three, or at least four) cell lysate. It should be understood that multiple cell lysates (and hence multiple cell populations, e.g. from the same organism (e.g. bacteria) or from different organisms (e.g. bacteria, yeast and/or plant cells)). For example, one cell population may be engineered to express one or more ribose pathway enzymes, while another cell population (or several other cell populations) may be engineered to express another (at least one other) ribose pathway enzyme. Thus, according to some embodiments, the methods include culturing at least one population of cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one phosphoglucomutase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one glucose-6-phosphate dehydrogenase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one 6-phosphogluconolactonase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one 6-phosphogluconate dehydrogenase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one ribose-5-phosphate isomerase, and/or culturing at least one population of cells engineered to express sessions of at least one ribose-5-phosphate phosphatase. According to some embodiments, the methods include culturing at least one cell population engineered to express at least one cellodextrin phosphorylase, culturing at least one cell population engineered to express at least one phosphoglucomutase, culturing at least one cell population engineered to express at least one glucose-6-phosphate dehydrogenase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one 6-phosphogluconolactonase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one 6- phosphogluconate dehydrogenase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one ribose-5-phosphate isomerase, and/or culturing at least one population of cells engineered to express the at least one ribose-5-phosphate phosphatase. After cell lysis, the cell lysates are combined so that the enzymes are present in a single cell lysate/single reaction mixture.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы дополнительно предусматривают нагревание одного или нескольких клеточных лизатов (или смеси клеточных лизатов) до температуры, которая инактивирует природные молекулы с нежелательной ферментативной активностью, но не инактивирует какие-либо термостабильные ферменты пути получения, с получением инактивированного нагреванием лизата. Один или несколько клеточных лизатов, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, нагревают до температуры по меньшей мере 50°C. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагреть до температуры по меньшей мере 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C или 90°C.In accordance with some embodiments, the methods further comprise heating one or more cell lysates (or a mixture of cell lysates) to a temperature that inactivates natural molecules with undesired enzymatic activity, but does not inactivate any thermostable enzymes of the production route, to obtain a heat-inactivated lysate. . One or more cell lysates, in accordance with some embodiments, are heated to a temperature of at least 50°C. For example, one or more cell lysates can be heated to a temperature of at least 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C or 90°C.

Один или несколько клеточных лизатов можно нагревать на протяжении периода времени, достаточного для инактивации природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) клетки. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагревать в течение по меньшей мере 2, 3, 4 или по меньшей мере 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают в течение более чем 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают на протяжении периода времени, достаточного для уменьшения активности природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) по меньшей мере на 50% (например, по меньшей мере на 60%, 70%, 80% или 90%).One or more cell lysates can be heated for a period of time sufficient to inactivate native enzymes (or other than thermostable enzymes) of the cell. For example, one or more cell lysates can be heated for at least 2, 3, 4, or at least 5 minutes. In accordance with some embodiments, one or more cell lysates are heated for more than 5 minutes. In some embodiments, one or more cell lysates are heated for a period of time sufficient to reduce the activity of natural enzymes (or other non-thermostable enzymes) by at least 50% (e.g., at least 60%, 70 %, 80% or 90%).

После инактивации нагреванием, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) очищенный фермент добавляют к клеточному лизату/реакционной смеси. Таким образом, реакционная смесь, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, включает комбинацию ферментов, присутствующих в клеточном лизате (экспрессируемых одной или несколькими сконструированными клетками-хозяевами), и по меньшей мере одного очищенного фермента. По меньшей мере один очищенный фермент можно выбрать из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз или целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, 6-фосфоглюконолактоназ, 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, рибозо-5-фосфатизомераз и рибозо-5-фосфатфосфатаз.After heat inactivation, in accordance with some embodiments, at least one (eg, at least two or at least three) purified enzyme is added to the cell lysate/reaction mixture. Thus, the reaction mixture, in accordance with some embodiments, includes a combination of enzymes present in the cell lysate (expressed by one or more engineered host cells) and at least one purified enzyme. The at least one purified enzyme can be selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases or cellodextrin phosphorylases, phosphoglucomutases, glucose-6-phosphate dehydrogenases, 6-phosphogluconolactonases, 6-phosphogluconate dehydrogenases, ribose-5-phosphate isomerase and ribose-5-phosphate phosphatases.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением рибозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением рибозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют при температуре по меньшей мере 50°C. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют в течение по меньшей мере 2 минут (например, по меньшей мере 3, 4 или 5 минут). Например, инактивированные нагреванием лизаты можно инкубировать в течение 2-5 минут или 2-10 минут. Крахмал может представлять собой, например, амилозу, амилопектин или смесь из амилозы и амилопектина. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, вместо крахмала применяют биомассу. В соответствии с такими вариантами осуществления, реакция предусматривает участие одной или нескольких целлодекстринфосфорилаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, крахмал или целлодекстрин присутствует в качестве компонента смеси.In some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of starch and inorganic phosphate to produce ribose. In some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to produce ribose. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated at a temperature of at least 50°C. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated for at least 2 minutes (eg, at least 3, 4, or 5 minutes). For example, heat-inactivated lysates can be incubated for 2-5 minutes or 2-10 minutes. The starch may be, for example, amylose, amylopectin or a mixture of amylose and amylopectin. According to some embodiments, biomass is used instead of starch. According to such embodiments, the reaction involves one or more cellodextrin phosphorylases. In accordance with some embodiments, starch or cellodextrin is present as a component of the mixture.

Настоящее изобретение также относится к клеткам и клеточным лизатам, применяемым для получения рибозы. Таким образом, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть) фермент, выбранный из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, 6-фосфоглюконолактоназ, 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, рибозо-5-фосфатизомераз и рибозо-5-фосфатфосфатаз. Сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть) фермент, выбранный из группы, состоящей из целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, 6-фосфоглюконолактоназ, 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, рибозо-5-фосфатизомераз и рибозо-5-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных рибозо-5-фосфатизомераз и термостабильных рибозо-5-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных рибозо-5-фосфатизомераз и термостабильных рибозо-5-фосфатфосфатаз.The present invention also relates to cells and cell lysates used to obtain ribose. Thus, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two, at least three, at least four, at least five or at least six) an enzyme selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases, phosphoglucomutases, glucose-6-phosphate dehydrogenases, 6-phosphogluconolactonases, 6-phosphogluconate dehydrogenases, ribose-5-phosphate isomerases, and ribose-5-phosphate phosphatases. The engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two, at least three, at least four, at least five or at least six) an enzyme selected from the group consisting of cellodextrinphosphorylases, phosphoglucomutases, glucose-6-phosphate dehydrogenases, 6-phosphogluconolactonases, 6-phosphogluconate dehydrogenases, ribose-5-phosphate isomerases, and ribose-5-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two, at least three, at least four, at least five or at least six) an enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, thermostable ribose-5- phosphisomerases and thermostable ribose-5-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six) an enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, thermostable ribose-5-phosphate isomerases, and thermostable ribose-5-phosphate phosphatases.

Получение арабинозыObtaining arabinose

Еще одни некоторые аспекты настоящего раскрытия относятся к способам, композициям и системам для получения арабинозы. Такие способы, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы и/или по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, по меньшей мере одной 6-фосфоглюконолактоназы, по меньшей мере одной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, по меньшей мере одной арабинозо-5-фосфатизомеразы, по меньшей мере одной рибозо-5-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух из вышеперечисленных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, α-глюканфосфорилаза (и/или целлодекстринфосфорилаза) и фосфоглюкомутаза экспрессируются в виде единого гибридного (химерного) белка или бифункционального белка.Some other aspects of the present disclosure relate to methods, compositions and systems for producing arabinose. Such methods, in some embodiments, involve culturing cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase and/or at least one cellodextrin phosphorylase, at least one phosphoglucomutase, at least one glucose-6-phosphate dehydrogenase, at least one 6-phosphogluconolactonase, at least one 6-phosphogluconate dehydrogenase, at least one arabinose-5-phosphate isomerase, at least one ribose-5-phosphate phosphatase, or a combination of at least two of the above enzymes. In some embodiments, α-glucan phosphorylase (and/or cellodextrin phosphorylase) and phosphoglucomutase are expressed as a single fusion (chimeric) protein or bifunctional protein.

Ферменты путей получения арабинозы, представленные в настоящем документе, обычно гетерологичны по отношению к клетке-хозяину (первоначально клонированы или получены из клеток другого типа), хотя некоторые из ферментов могут быть эндогенными (природными) по отношению к клетке-хозяину. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент), применяемый для превращения крахмала и/или целлодекстрина в арабинозу, является гетерологичным по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть ферментов являются гетерологичными по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент) является эндогенным (природным) по отношению к клетке-хозяину. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть ферментов являются эндогенными по отношению к клетке-хозяину.The arabinose pathway enzymes provided herein are typically heterologous to the host cell (originally cloned or derived from a different cell type), although some of the enzymes may be endogenous (native) to the host cell. Thus, in some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) used to convert starch and/or cellodextrin to arabinose is heterologous to the host cell. In some embodiments, at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six enzymes are heterologous with respect to the host cell. In accordance with some embodiments, at least one enzyme (eg, a thermostable enzyme) is endogenous (natural) with respect to the host cell. In some embodiments, at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six enzymes are endogenous to the host cell.

Клетками-хозяевами могут быть прокариотические клетки, такие как бактериальные клетки (например, клетки, Escherichia coli), или эукариотические клетки, такие как дрожжевые клетки или клетки растений. Ниже описаны и другие типы клеток.The host cells can be prokaryotic cells such as bacterial cells (eg Escherichia coli cells ) or eukaryotic cells such as yeast or plant cells. Other types of cells are described below.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один из ферментов, применяемых для превращения крахмала и/или целлодекстрина в арабинозу, является термостабильным ферментом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть ферментов являются термостабильными ферментами. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, все ферменты являются термостабильными ферментами. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной α-глюканфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, по меньшей мере одной термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной арабинозо-5-фосфатизомеразы, по меньшей мере одной термостабильной арабинозо-5-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной термостабильной целлодекстринфосфорилазы, по меньшей мере одной термостабильной фосфоглюкомутазы, по меньшей мере одной термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, по меньшей мере одной термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, по меньшей мере одной термостабильной арабинозо-5-фосфатизомеразы, по меньшей мере одной термостабильной арабинозо-5-фосфатфосфатазы или комбинации по меньшей мере двух или более из указанных выше термостабильных ферментов.According to some embodiments, at least one of the enzymes used to convert starch and/or cellodextrin to arabinose is a thermostable enzyme. In accordance with some embodiments, at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six enzymes are thermostable enzymes. According to some embodiments, all enzymes are thermostable enzymes. Thus, according to some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable α-glucan phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, at least one thermostable 6-phosphogluconolactonase, at least one thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, at least one thermostable arabinose-5-phosphate isomerase, at least one thermostable arabinose-5-phosphate phosphatase, or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes. In some embodiments, the methods involve culturing cells engineered to express at least one thermostable cellodextrin phosphorylase, at least one thermostable phosphoglucomutase, at least one thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, at least one thermostable 6-phosphogluconolactonase, at least one thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, at least one thermostable arabinose-5-phosphate isomerase, at least one thermostable arabinose-5-phosphate phosphatase, or a combination of at least two or more of the above thermostable enzymes.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы получения арабинозы предусматривают лизирование (например, термальный, механический, химический или ферментативный лизис) культивированных клеток с получением по меньшей мере одного (например, по меньшей мере двух, по меньшей мере трех или по меньшей мере четырех) клеточного лизата. Следует понимать, что в ферментативных реакциях, которые представлены в настоящем документе, можно применять множество клеточных лизатов (и, следовательно, множество клеточных популяций, например, из одного и того же организма (например, бактерии) или из разных организмов (например, бактерий, дрожжей и/или растительных клеток)). Например, одна клеточная популяция может быть сконструирована для экспрессии одного или нескольких ферментов пути получения арабинозы, тогда как другая клеточная популяция (или несколько других клеточных популяций) может быть сконструирована для экспрессии другого (по меньшей мере, одного другого) фермента пути получения арабинозы. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной α-глюканфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной 6-фосфоглюконолактоназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной арабинозо-5-фосфатизомеразы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной арабинозо-5-фосфатфосфатазы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы предусматривают культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной целлодекстринфосфорилазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной фосфоглюкомутазы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной 6-фосфоглюконолактоназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной арабинозо-5-фосфатизомеразы, и/или культивирование по меньшей мере одной популяции клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одной арабинозо-5-фосфатфосфатазы. После лизиса клеток клеточные лизаты объединяют с тем, чтобы ферменты присутствовали в едином клеточном лизате/единой реакционной смеси.According to some embodiments, methods for producing arabinose involve lysing (e.g., thermal, mechanical, chemical, or enzymatic lysis) of cultured cells to produce at least one (e.g., at least two, at least three, or at least four) cell lysate. It should be understood that multiple cell lysates (and hence multiple cell populations, e.g. from the same organism (e.g. bacteria) or from different organisms (e.g. bacteria, yeast and/or plant cells)). For example, one cell population may be engineered to express one or more arabinose pathway enzymes, while another cell population (or more than one cell population) may be engineered to express another (at least one other) arabinose pathway enzyme. Thus, according to some embodiments, the methods include culturing at least one population of cells engineered to express at least one α-glucan phosphorylase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one phosphoglucomutase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one glucose-6-phosphate dehydrogenase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one 6-phosphogluconolactonase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one 6-phosphogluconate dehydrogenase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one arabinose-5-phosphate isomerase, and/or culturing at least one population of cells engineered to express depression of at least one arabinose-5-phosphate phosphatase. According to some embodiments, the methods include culturing at least one cell population engineered to express at least one cellodextrin phosphorylase, culturing at least one cell population engineered to express at least one phosphoglucomutase, culturing at least one cell population engineered to express at least one glucose-6-phosphate dehydrogenase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one 6-phosphogluconolactonase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one 6- phosphogluconate dehydrogenase, culturing at least one population of cells engineered to express at least one arabinose-5-phosphate isomerase, and/or culturing at least one population of cells engineered to express at least one arabinose-5-phosphate phosphatase. After cell lysis, the cell lysates are combined so that the enzymes are present in a single cell lysate/single reaction mixture.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы дополнительно предусматривают нагревание одного или нескольких клеточных лизатов (или смеси клеточных лизатов) до температуры, которая инактивирует природные молекулы с нежелательной ферментативной активностью, но не инактивирует какие-либо термостабильные ферменты пути получения, с получением инактивированного нагреванием лизата. Один или несколько клеточных лизатов, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, нагревают до температуры по меньшей мере 50°C. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагреть до температуры по меньшей мере 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C или 90°C.In accordance with some embodiments, the methods further comprise heating one or more cell lysates (or a mixture of cell lysates) to a temperature that inactivates natural molecules with undesired enzymatic activity, but does not inactivate any thermostable enzymes of the production route, to obtain a heat-inactivated lysate. . One or more cell lysates, in accordance with some embodiments, are heated to a temperature of at least 50°C. For example, one or more cell lysates can be heated to a temperature of at least 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C or 90°C.

Один или несколько клеточных лизатов можно нагревать на протяжении периода времени, достаточного для инактивации природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) клетки. Например, один или несколько клеточных лизатов можно нагревать в течение по меньшей мере 2, 3, 4 или по меньшей мере 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают в течение более чем 5 минут. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, один или несколько клеточных лизатов нагревают на протяжении периода времени, достаточного для уменьшения активности природных ферментов (или других, отличных от термостабильных ферментов) по меньшей мере на 50% (например, по меньшей мере на 60%, 70%, 80% или 90%).One or more cell lysates can be heated for a period of time sufficient to inactivate native enzymes (or other than thermostable enzymes) of the cell. For example, one or more cell lysates can be heated for at least 2, 3, 4, or at least 5 minutes. In accordance with some embodiments, one or more cell lysates are heated for more than 5 minutes. In some embodiments, one or more cell lysates are heated for a period of time sufficient to reduce the activity of natural enzymes (or other non-thermostable enzymes) by at least 50% (e.g., at least 60%, 70 %, 80% or 90%).

После инактивации нагреванием, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, по меньшей мере один (например, по меньшей мере два или по меньшей мере три) очищенный фермент добавляют к клеточному лизату/реакционной смеси. Таким образом, реакционная смесь, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, включает комбинацию ферментов, присутствующих в клеточном лизате (экспрессируемых одной или несколькими сконструированными клетками-хозяевами), и по меньшей мере одного очищенного фермента. По меньшей мере один очищенный фермент можно выбрать из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз или целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, 6-фосфоглюконолактоназ, 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, арабинозо-5-фосфатизомераз и арабинозо-5-фосфатфосфатаз.After heat inactivation, in accordance with some embodiments, at least one (eg, at least two or at least three) purified enzyme is added to the cell lysate/reaction mixture. Thus, the reaction mixture, in accordance with some embodiments, includes a combination of enzymes present in the cell lysate (expressed by one or more engineered host cells) and at least one purified enzyme. The at least one purified enzyme may be selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases or cellodextrin phosphorylases, phosphoglucomutases, glucose-6-phosphate dehydrogenases, 6-phosphogluconolactonases, 6-phosphogluconate dehydrogenases, arabinose-5-phosphate isomerase and arabinose-5-phosphate phosphatases.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением арабинозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы также предусматривают инкубирование одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением арабинозы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют при температуре по меньшей мере 50°C. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, инактивированные нагреванием лизаты инкубируют в течение по меньшей мере 2 минут (например, по меньшей мере 3, 4 или 5 минут). Например, инактивированные нагреванием лизаты можно инкубировать в течение 2-5 минут или 2-10 минут. Крахмал может представлять собой, например, амилозу, амилопектин или смесь из амилозы и амилопектина. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, вместо крахмала применяют биомассу. В соответствии с такими вариантами осуществления, реакция предусматривает участие одной или нескольких целлодекстринфосфорилаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, крахмал или целлодекстрин присутствует в качестве компонента смеси.In some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of starch and inorganic phosphate to produce arabinose. According to some embodiments, the methods also include incubating one or more heat-inactivated lysates in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to produce arabinose. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated at a temperature of at least 50°C. According to some embodiments, the heat-inactivated lysates are incubated for at least 2 minutes (eg, at least 3, 4, or 5 minutes). For example, heat-inactivated lysates can be incubated for 2-5 minutes or 2-10 minutes. The starch may be, for example, amylose, amylopectin or a mixture of amylose and amylopectin. According to some embodiments, biomass is used instead of starch. According to such embodiments, the reaction involves one or more cellodextrin phosphorylases. In accordance with some embodiments, starch or cellodextrin is present as a component of the mixture.

Настоящее изобретение также относится к клеткам и клеточным лизатам, применяемым для получения арабинозы. Таким образом, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть) фермент, выбранный из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, 6-фосфоглюконолактоназ, 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, арабинозо-5-фосфатизомераз и арабинозо-5-фосфатфосфатаз. Сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию может включать по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть) фермент, выбранный из группы, состоящей из целлодекстринфосфорилаз, фосфоглюкомутаз, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, 6-фосфоглюконолактоназ, 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, арабинозо-5-фосфатизомераз и арабинозо-5-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных арабинозо-5-фосфатизомераз и термостабильных арабинозо-5-фосфатфосфатаз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированная клетка (например, бактериальная клетка и/или дрожжевая клетка) или один или несколько клеточных лизатов по настоящему раскрытию включает по меньшей мере один (например, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть) фермент, выбранный из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных арабинозо-5-фосфатизомераз и термостабильных арабинозо-5-фосфатфосфатаз.The present invention also relates to cells and cell lysates used to obtain arabinose. Thus, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two, at least three, at least four, at least five or at least six) an enzyme selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases, phosphoglucomutases, glucose-6-phosphate dehydrogenases, 6-phosphogluconolactonases, 6-phosphogluconate dehydrogenases, arabinose-5-phosphate isomerases, and arabinose-5-phosphate phosphatases. The engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure may include at least one (e.g., at least two, at least three, at least four, at least five or at least six) an enzyme selected from the group consisting of cellodextrinphosphorylases, phosphoglucomutases, glucose-6-phosphate dehydrogenases, 6-phosphogluconolactonases, 6-phosphogluconate dehydrogenases, arabinose-5-phosphate isomerases, and arabinose-5-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six) an enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, thermostable arabinose-5- phosphisomerases and thermostable arabinose-5-phosphate phosphatases. In accordance with some embodiments, the engineered cell (e.g., bacterial cell and/or yeast cell) or one or more cell lysates of the present disclosure comprises at least one (e.g., at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six) an enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, thermostable arabinose-5-phosphate isomerases, and thermostable arabinose-5-phosphate phosphatases.

Пластичность субстрата и деветвящие ферментыSubstrate plasticity and debranching enzymes

В случае всех описанных в настоящем документе путей можно применять множество полимерных глюкозных субстратов. Неограничивающие примеры полимерных глюкозных субстратов включают крахмал, гликоген и целлодекстрин. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, субстрат представляет собой крахмал. В соответствии с другими вариантами осуществления, субстрат представляет собой гликоген. В соответствии с еще одними вариантами осуществления, субстрат представляет собой целлодекстрин. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, применяют частично гидролизированный вариант полимерного глюкозного субстрата (например, крахмала, гликогена или целлюлозы/целлодекстрина). Крахмал и гликоген включают множество глюкозных мономеров, связанных преимущественно α(1-4)-связями, в то время как целлодекстрин включает те же самые глюкозные мономеры, связанные β(1-4)-связями. Еще одним важным отличием целлодекстрина от остальных двух субстратов является наличие α(1-6)-ответвлений от α(1-4)-цепей. Как крахмал, так и гликоген содержат эти точки ветвления, хотя гликоген существенно более разветвлен, чем крахмал. В случае α(1-4)-полимеров α-глюканфосфорилазы, также называемые α-глюкановыми фосфорилазами или гликогенфосфорилазами, в зависимости от предпочтения субстрата, потребляют полимеры по одной глюкозе за один раз, высвобождая глюкозо-1-фосфат. В случае целлодекстрина целлодекстринфосфорилаза проводит ту же реакцию, также высвобождая глюкозо-1-фосфат.In all of the pathways described herein, a variety of polymeric glucose substrates can be used. Non-limiting examples of polymeric glucose substrates include starch, glycogen, and cellodextrin. In accordance with some embodiments, the substrate is a starch. According to other embodiments, the substrate is glycogen. According to still other embodiments, the substrate is cellodextrin. In some embodiments, a partially hydrolysed variant of the polymeric glucose substrate (eg, starch, glycogen, or cellulose/cellodextrin) is used. Starch and glycogen include many glucose monomers linked predominantly by α(1-4) bonds, while cellodextrin includes the same glucose monomers linked by β(1-4) bonds. Another important difference between cellodextrin and the other two substrates is the presence of α(1-6) branches from α(1-4) chains. Both starch and glycogen contain these branch points, although glycogen is substantially more branched than starch. In the case of α(1-4) polymers, α-glucan phosphorylases, also called α-glucan phosphorylases or glycogen phosphorylases, depending on substrate preference, consume the polymers one glucose at a time, releasing glucose-1-phosphate. In the case of cellodextrin, cellodextrinphosphorylase carries out the same reaction, also releasing glucose-1-phosphate.

Длинные полимеры крахмала и целлюлозы/целлодекстрина зачастую нерастворимы в водных растворах и, помимо осаждения из раствора, могут вызывать гелеобразование и ретроградацию раствора. При частичном гидролизе крахмала и целлюлозы/целлодекстрина до полимеров с меньшей длиной цепи, либо химическими (например, кислотным гидролизом), либо ферментативными (например, α-амилазой) способами, получаемыми продуктами являются мальтодекстрины и целлодекстрины в случае крахмала и целлюлозы соответственно. Эти гидролизированные производные зачастую растворяются и смешиваются лучше, чем их исходные молекулы, и поэтому, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, их используют в путях, представленных в настоящем документе.Long polymers of starch and cellulose/cellodextrin are often insoluble in aqueous solutions and, in addition to precipitating out of solution, can cause gelation and retrogradation of the solution. When starch and cellulose/cellodextrin are partially hydrolyzed to shorter chain length polymers, either by chemical (e.g. acid hydrolysis) or enzymatic (e.g. α-amylase) methods, the resulting products are maltodextrins and cellodextrins in the case of starch and cellulose, respectively. These hydrolyzed derivatives often dissolve and mix better than their parent molecules and therefore, in some embodiments, they are used in the routes presented herein.

В случае гликогена, крахмала или гидролизированных мальтодекстринов α(1-6)-ответвления будут существенно снижать выход любого пути сахара, поскольку глюканфосфорилаза перерабатывает полимеры до конца их ответвлений, оставляя большое центральное ядро доступной глюкозы без изменений. В случае таких субстратов/путей можно применять деветвящие ферменты для увеличения доступности субстрата для глюканфосфорилазы. Существует два типичных класса деветвящих ферментов, которые можно применять, - это изоамилазы и пуллуланазы (см., например, таблицу 3). Ферментативно оба класса выполняют одну и ту же функцию, но различаются по субстратной специфичности. Хотя применение деветвящего фермента увеличивает выход, время применения будет зависеть от процесса и применяемых субстратов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, α-глюкан предварительно обрабатывают α-амилазой и деветвящим ферментом, а затем полученный один или несколько неразветвленных мальтодекстринов подают в реактор с другими ферментами пути. В соответствии с другими вариантами осуществления, деветвление происходит одновременно с реализацией пути, и разветвленные α-глюканы подают в реакционную смесь, содержащую все ферменты пути, а также деветвящий фермент.In the case of glycogen, starch, or hydrolyzed maltodextrins, α(1-6)-arms will significantly reduce the yield of either sugar pathway, as glucan phosphorylase processes the polymers to the end of their arms, leaving the large central core of available glucose unchanged. For such substrates/pathways, debranching enzymes can be used to increase the availability of the substrate for glucan phosphorylase. There are two typical classes of debranching enzymes that can be used are isoamylases and pullulanases (see, for example, Table 3). Enzymatically, both classes perform the same function, but differ in substrate specificity. Although the use of a debranching enzyme increases yield, the time of application will depend on the process and the substrates used. In some embodiments, α-glucan is pre-treated with α-amylase and a debranching enzyme, and then the resulting one or more straight-chain maltodextrins are fed into a reactor with other pathway enzymes. According to other embodiments, debranching occurs concurrently with the implementation of the pathway and the branched α-glucans are fed into a reaction mixture containing all of the enzymes of the pathway as well as the debranching enzyme.

Таблица 3. Иллюстративные деветвящие ферментыTable 3. Exemplary debranching enzymes

Название ферментаEnzyme name EC №EC No. Природный организмnatural organism NCBI №NCBI No. ПуллуланазаPullulanase 3.2.1.413.2.1.41 Fervidobacterium pennavoransFervidobacterium pennavorans AAD30387AAD30387 Thermotoga sp. RQ5Thermotoga sp. RQ5 WP_012310857WP_012310857 Bacillus flavocaldariusBacillus flavocaldarius BAB18516BAB18516 Thermosipho africanusThermosipho africanus WP_004100450WP_004100450 Kosmotoga oleariaKosmotoga olearia WP_015868997WP_015868997 ИзоамилазаIsoamylase 3.2.1.683.2.1.68 Sulfolobus tokodaiiSulfolobus tokodaii BAB65940BAB65940 Metallosphaera hakonensisMetallosphaera hakonensis AAS00512AAS00512 Sphaerobacter thermophilusSphaerobacter thermophilus WP_012873143WP_012873143 Bacillus lentusBacillus lentus AGL34022AGL34022

Бесклеточное получениеCell-free preparation

«Бесклеточное получение» заключается в применении биологических процессов для синтеза биомолекулы или химического соединения без использования живых клеток. Скорее, клетки лизируют, а неочищенные (необработанные) порции, содержащие ферменты, используют для получения требуемого продукта. В качестве неограничивающего примера, клетки культивируют, собирают и лизируют посредством гомогенизации под высоким давлением. Бесклеточную реакцию можно проводить в порционном режиме или режиме с порционной подпиткой. В некоторых случаях сети биологических реакций заполняют рабочий объем реактора и могут быть более разбавленными, чем внутриклеточная среда. Тем не менее представлены, по сути, все клеточные катализаторы, включая катализаторы, которые связаны с мембраной. Внутренняя мембрана фрагментируется во время лизиса клеток, и фрагменты этих мембран образуют функциональные мембранные везикулы. Таким образом, в результате катализа происходят сложные биотрансформации. См., например, Swartz, AIChE Journal, 2012, 58(1), 5-13, включенную в настоящий документ посредством ссылки."Cell-free preparation" is the use of biological processes to synthesize a biomolecule or chemical compound without the use of living cells. Rather, the cells are lysed and the crude (unprocessed) portions containing the enzymes are used to obtain the desired product. As a non-limiting example, cells are cultured, harvested and lysed by high pressure homogenization. The cell-free reaction can be carried out in batch or fed-batch mode. In some cases, networks of biological reactions fill the working volume of the reactor and may be more dilute than the intracellular environment. However, essentially all cellular catalysts are represented, including membrane-bound catalysts. The inner membrane is fragmented during cell lysis, and fragments of these membranes form functional membrane vesicles. Thus, complex biotransformations occur as a result of catalysis. See, for example, Swartz, AIChE Journal , 2012, 58(1), 5-13, incorporated herein by reference.

В бесклеточных способах и системах по настоящему изобретению, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, используют клеточные лизаты (например, необработанные или частично очищенные клеточные лизаты), которые более подробно рассмотрены в настоящем документе. Клеточные лизаты можно получить, например, механическими способами (например, растиранием или дроблением). В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, клеточные лизаты отличаются от химически пермеабилизированных клеток. Как рассмотрено в настоящем документе, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, во время лизиса клеток (например, механического лизиса клеток) внутренняя клеточная мембрана фрагментируется так, что в лизатах клеток образуются инвертированные мембранные везикулы. Клетки, которые подвергаются лизису (например, по меньшей мере 75%, 80%, 85%, 90% или 95%), более не являются интактными.Cell-free methods and systems of the present invention, in accordance with some embodiments, use cell lysates (eg, crude or partially purified cell lysates), which are discussed in more detail herein. Cell lysates can be obtained, for example, by mechanical means (eg, grinding or crushing). In accordance with some embodiments, cell lysates are different from chemically permeabilized cells. As discussed herein, in accordance with some embodiments, during cell lysis (eg, mechanical cell lysis), the inner cell membrane is fragmented such that inverted membrane vesicles are formed in cell lysates. Cells that undergo lysis (eg, at least 75%, 80%, 85%, 90%, or 95%) are no longer intact.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, применяют пермеабилизированные клетки. Пермеабилизированные клетки представляют собой интактные клетки, содержащие перфорации (небольшие отверстия). В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, клетки можно пермеабилизировать для высвобождения содержимого клетки для его использования в реакции, как представлено в настоящем документе.According to some embodiments, permeabilized cells are used. Permeabilized cells are intact cells containing perforations (small holes). According to some embodiments, cells can be permeabilized to release the contents of the cell for use in the reaction, as presented herein.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, применяют частично очищенные клеточные фракции. Частично очищенная клеточная фракция представляет собой клеточный лизат, из которого были частично или полностью удалены один или несколько клеточных компонентов (например, клеточные мембраны).In accordance with some embodiments, partially purified cell fractions are used. A partially purified cell fraction is a cell lysate from which one or more cellular components (eg, cell membranes) have been partially or completely removed.

Термостабильные ферментыThermostable enzymes

Фермент считают термостабильным, если фермент (а) сохраняет значительную часть своей активности после воздействия высоких температур, которые денатурируют другие природные ферменты, или (b) выполняет свои функции с относительно высокой скоростью после воздействия средней или высокой температуры, после которых природные ферменты выполняют свои функции с низкой скоростью.An enzyme is considered thermostable if the enzyme (a) retains a significant portion of its activity after exposure to high temperatures, which denature other natural enzymes, or (b) performs its functions at a relatively high rate after exposure to medium or high temperature, after which natural enzymes perform their functions. at low speed.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, термостабильный фермент сохраняет более чем 50% активности после воздействия относительно высокой температуры, которая, в противном случае, денатурировала бы аналогичный (нетермостабильный) природный фермент. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, термостабильный фермент сохраняет 50-100% активности после воздействия относительно высокой температуры, которая, в противном случае, денатурировала бы аналогичный (нетермостабильный) природный фермент. Например, термостабильный фермент может сохранять 50-90%, 50-85%, 50-80%, 50-75%, 50-70%, 50-65%, 50-60% или 50-55% своей активности после воздействия относительно высокой температуры, которая, в противном случае, денатурировала бы аналогичный (нетермостабильный) природный фермент. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, термостабильный фермент сохраняет 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% или 100% своей активности после воздействия относительно высокой температуры, которая, в противном случае, денатурировала бы аналогичный (нетермостабильный) природный фермент.In accordance with some embodiments, a thermostable enzyme retains more than 50% activity after exposure to a relatively high temperature that would otherwise denature a similar (non-thermostable) natural enzyme. According to some embodiments, a thermostable enzyme retains 50-100% activity after exposure to a relatively high temperature that would otherwise denature a similar (non-thermostable) native enzyme. For example, a thermostable enzyme may retain 50-90%, 50-85%, 50-80%, 50-75%, 50-70%, 50-65%, 50-60%, or 50-55% of its activity after exposure to relatively high temperature, which would otherwise denature a similar (non-thermostable) natural enzyme. According to some embodiments, the thermostable enzyme retains 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90 %, 95%, 98%, 99% or 100% of its activity after exposure to a relatively high temperature, which would otherwise denature a similar (non-thermostable) natural enzyme.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, активность термостабильного фермента после воздействия на среду высокой температурой превышает (например, на 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% или 100% превышает) активность аналогичного (нетермостабильного) природного фермента.According to some embodiments, the activity of the thermostable enzyme after exposure to a high temperature environment exceeds (e.g., 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70% , 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% or 100% exceeds) the activity of a similar (non-thermostable) natural enzyme.

Термостабильные ферменты (например, фосфатазы или фосфорилазы) могут оставаться активными (способными катализировать реакцию), например, при температуре от 45°C до 80°C или выше. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, термостабильные ферменты остаются активными при температуре 45-80°C, 45-70°C, 45-60°C, 45-50°C, 50-80°C, 50-70°C, 50- 60°C, 60-80°C, 60-70°C или 70-80°C. Например, термостабильные ферменты могут оставаться активными при температуре 45°C, 46°C, 47°C, 48°C, 49°C, 50°C, 51°C, 52°C, 53°C, 54°C. С, 55°C, 55°C, 56°C, 57°C, 58°C, 59°C, 60°C, 61°C, 62°C, 63°C, 64°C, 65°C, 66°C, 67°C, 68°C, 69°C, 70°C, 71°C, 72°C, 73°C, 74°C, 75°C, 76°C, 77°C, 78°C, 79°C или 80°C. Термостабильные ферменты могут оставаться активными при относительно высоких температурах в течение периода от 15 минут до 48 часов или дольше после воздействия относительно высоких температур. Например, термостабильные ферменты могут оставаться активными при относительно высоких температурах в течение 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 36, 42 или 48 часов.Thermostable enzymes (eg, phosphatases or phosphorylases) may remain active (able to catalyze the reaction), for example, at a temperature of 45°C to 80°C or higher. According to some embodiments, thermostable enzymes remain active at 45-80°C, 45-70°C, 45-60°C, 45-50°C, 50-80°C, 50-70°C, 50 - 60°C, 60-80°C, 60-70°C or 70-80°C. For example, thermostable enzymes can remain active at 45°C, 46°C, 47°C, 48°C, 49°C, 50°C, 51°C, 52°C, 53°C, 54°C. C, 55°C, 55°C, 56°C, 57°C, 58°C, 59°C, 60°C, 61°C, 62°C, 63°C, 64°C, 65°C, 66°C, 67°C, 68°C, 69°C, 70°C, 71°C, 72°C, 73°C, 74°C, 75°C, 76°C, 77°C, 78° C, 79°C or 80°C. Thermostable enzymes can remain active at relatively high temperatures for a period of 15 minutes to 48 hours or longer after exposure to relatively high temperatures. For example, thermostable enzymes can remain active at relatively high temperatures for 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 , 20, 24, 36, 42 or 48 hours.

Сконструированные клеткиEngineered cells

Сконструированные клетки по настоящему изобретению, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, характеризуются по меньшей мере одной или всеми ферментативными активностями, необходимыми для превращения крахмала и/или целлюлозы/целлодекстрина в сахар. «Сконструированные клетки» представляют собой клетки, которые содержат по меньшей мере одну сконструированную (например, рекомбинантную или синтетическую) нуклеиновую кислоту или иным образом модифицированы таким образом, чтобы они структурно и/или функционально отличались от своих встречающихся в природе аналогов. Таким образом, клетка, которая содержит сконструированную нуклеиновую кислоту, считают «сконструированной клеткой».The engineered cells of the present invention, in accordance with some embodiments, have at least one or all of the enzymatic activities necessary to convert starch and/or cellulose/cellodextrin to sugar. "Engineered cells" are cells that contain at least one engineered (eg, recombinant or synthetic) nucleic acid or are otherwise modified to be structurally and/or functionally different from their naturally occurring counterparts. Thus, a cell that contains an engineered nucleic acid is considered an "engineered cell".

Сконструированные клетки по настоящему изобретению, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, содержат α-глюканфосфорилазу (например, термостабильную α-глюканфосфорилазу) и/или целлодекстринфосфорилазу (например, термостабильную целлодекстринфосфорилазу), фосфоглюкомутазу (например, термостабильную фосфоглюкомутазу) и по меньшей мере один фермент (например, термостабильный фермент), выбранный из группы, состоящей из изомераз, эпимераз, дегидрогеназ и сахарофосфатаз.The engineered cells of the present invention, in accordance with some embodiments, contain α-glucan phosphorylase (e.g., thermostable α-glucan phosphorylase) and/or cellodextrin phosphorylase (e.g., thermostable cellodextrin phosphorylase), phosphoglucomutase (e.g., thermostable phosphoglucomutase), and at least one enzyme ( eg, thermostable enzyme) selected from the group consisting of isomerases, epimerases, dehydrogenases, and sugar phosphatases.

Сконструированные клетки, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, экспрессируют селектируемые маркеры. Селектируемые маркеры обычно применяют для отбора сконструированных клеток, которые поглощают и экспрессируют сконструированную нуклеиновую кислоту после трансфекции клетки (или после другой процедуры, применяемой для введения чужеродной нуклеиновой кислоты в клетку). Так, нуклеиновая кислота, которая кодирует продукт, также может кодировать селектируемый маркер. Примеры селектируемых маркеров включают без ограничения гены, кодирующие белки, которые увеличивают или уменьшают резистентность или чувствительность к антибиотикам (например, гены устойчивости к ампициллину, гены устойчивости к канамицину, гены устойчивости к неомицину, гены устойчивости к тетрациклину и гены устойчивости к хлорамфениколу) или другим соединениям. В соответствии с настоящим раскрытием, можно применять и другие селектируемые маркеры.The engineered cells, in accordance with some embodiments, express selectable markers. Selectable markers are typically used to select engineered cells that take up and express the engineered nucleic acid after transfection of the cell (or other procedure used to introduce a foreign nucleic acid into a cell). Thus, a nucleic acid that encodes a product may also encode a selectable marker. Examples of selectable markers include, without limitation, genes encoding proteins that increase or decrease antibiotic resistance or sensitivity (e.g., ampicillin resistance genes, kanamycin resistance genes, neomycin resistance genes, tetracycline resistance genes, and chloramphenicol resistance genes) or others. connections. Other selectable markers may be used in accordance with the present disclosure.

Сконструированная клетка «экспрессирует» продукт, если продукт, кодируемый нуклеиновой кислотой (например, сконструированной нуклеиновой кислотой), вырабатывается в клетке. Из уровня техники известно, что экспрессия генов относится к процессу, с помощью которого генетические инструкции в форме нуклеиновой кислоты применяют используются для синтеза такого продукта, как белок (например, фермент).An engineered cell "expresses" a product if the product encoded by the nucleic acid (eg, the engineered nucleic acid) is produced in the cell. It is known in the art that gene expression refers to the process by which genetic instructions in the form of a nucleic acid are used to synthesize a product such as a protein (eg, an enzyme).

Сконструированные клетки могут быть прокариотическими клетками или эукариотическими клетками. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированные клетки представляют собой бактериальные клетки, дрожжевые клетки, клетки насекомых, клетки млекопитающих или клеток других типов.The engineered cells may be prokaryotic cells or eukaryotic cells. In some embodiments, the engineered cells are bacterial cells, yeast cells, insect cells, mammalian cells, or other cell types.

К сконструированным бактериальным клеткам, пригодным в контексте настоящего раскрытия, относятся без ограничения сконструированные Escherichia spp., Streptomyces spp., Zymonas spp., Acetobacter spp., Citrobacter spp., Synechocystis spp., Rhizobium spp., Clostridium spp., Corynebacterium spp., Streptococcus spp., Xanthomonas spp., Lactobacillus spp., Lactococcus spp., Bacillus spp., Alcaligenes spp., Pseudomonas spp., Aeromonas spp., Azotobacter spp., Comamonas spp., Mycobacterium spp., Rhodococcus spp., Gluconobacter spp., Ralstonia spp., Acidithiobacillus spp., Microlunatus spp., Geobacter spp., Geobacillus spp., Arthrobacter spp., Flavobacterium spp., Serratia spp., Saccharopolyspora spp., Thermus spp., Stenotrophomonas spp., Chromobacterium spp., Sinorhizobium spp., Saccharopolyspora spp., Agrobacterium spp., Vibrio spp. и Pantoea spp. Engineered bacterial cells useful in the context of the present disclosure include, without limitation, engineered Escherichia spp., Streptomyces spp., Zymonas spp., Acetobacter spp., Citrobacter spp., Synechocystis spp., Rhizobium spp., Clostridium spp., Corynebacterium spp. , Streptococcus spp., Xanthomonas spp., Lactobacillus spp., Lactococcus spp., Bacillus spp., Alcaligenes spp., Pseudomonas spp., Aeromonas spp., Azotobacter spp., Comamonas spp., Mycobacterium spp., Rhodococcus spp., Gluconobacter spp., Ralstonia spp., Acidithiobacillus spp., Microlunatus spp., Geobacter spp., Geobacillus spp., Arthrobacter spp., Flavobacterium spp., Serratia spp., Saccharopolyspora spp., Thermus spp., Stenotrophomonas spp., Chromobacterium spp. , Sinorhizobium spp., Saccharopolyspora spp., Agrobacterium spp., Vibrio spp. and Pantoea spp.

К сконструированным дрожжевым клеткам, пригодным в контексте настоящего раскрытия, относятся без ограничения сконструированные Saccharomyces spp., Schizosaccharomyces, Hansenula, Candida, Kluyveromyces, Yarrowia и Pichia. Engineered yeast cells useful in the context of the present disclosure include, without limitation, engineered Saccharomyces spp., Schizosaccharomyces, Hansenula, Candida, Kluyveromyces, Yarrowia, and Pichia.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированными клетками, пригодными в контексте настоящего раскрытия, являются сконструированные клетки Escherichia coli, Bacillus subtilis, клетки Pseudomonas putida, клетки Saccharomyces cerevisiae и/или клетки Lactobacillus brevis. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированными клетками, пригодными в контексте настоящего раскрытия, являются сконструированные клетки Escherichia coli.In some embodiments, engineered cells useful in the context of the present disclosure are Escherichia coli , Bacillus subtilis , Pseudomonas putida , Saccharomyces cerevisiae , and/or Lactobacillus brevis engineered cells. In some embodiments, engineered cells useful in the context of the present disclosure are Escherichia coli engineered cells.

Сконструированные нуклеиновые кислотыEngineered nucleic acids

«Нуклеиновая кислота» представляет собой по меньшей мере два нуклеотида, ковалентно связанных вместе, и в некоторых случаях может содержать фосфодиэфирные связи (например, фосфодиэфирный «каркас»). Нуклеиновые кислоты (например, компоненты или части нуклеиновых кислот) могут быть встречающими в природе или сконструированными. «Встречающиеся в природе» нуклеиновые кислоты присутствуют в клетке, которая существует в природе без вмешательства человека. К «сконструированным нуклеиновым кислотам» относятся рекомбинантные нуклеиновые кислоты и синтетические нуклеиновые кислоты. Термин «рекомбинантная нуклеиновая кислота» обозначает молекулу, которая собрана путем объединения молекул нуклеиновой кислоты (например, из одного и того же вида или из разных видов) и, как правило, может реплицироваться в живой клетке. Термин «синтетическая нуклеиновая кислота» обозначает молекулу, которая синтезирована биологическими методами, синтезирована химическими методами или синтезирована или амплифицирована иными методами. К синтетической нуклеиновой кислоте относятся нуклеиновые кислоты, которые модифицированы химическими методами или модифицированы иными методами, но могут образовывать пары оснований с природными молекулами нуклеиновых кислот. К рекомбинантным и синтетическим нуклеиновым кислотам также относятся те молекулы, которые возникают в результате репликации любого из вышеперечисленных. Сконструированные нуклеиновые кислоты могут содержать части нуклеиновых кислот, которые встречаются в природе, но, в целом виде, сконструированные нуклеиновые кислоты не встречаются в природе и нуждаются в человеческом вмешательстве. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, нуклеиновая кислота, кодирующая продукт по настоящему раскрытию, представляет собой рекомбинантную нуклеиновую кислоту или синтетическую нуклеиновую кислоту. В соответствии с другими вариантами осуществления, нуклеиновая кислота, кодирующая продукт, встречается в природе.A "nucleic acid" is at least two nucleotides covalently linked together, and in some cases may contain phosphodiester linkages (eg, a phosphodiester "backbone"). Nucleic acids (eg, components or parts of nucleic acids) may be naturally occurring or engineered. "Naturally occurring" nucleic acids are present in a cell that exists in nature without human intervention. "Designed nucleic acids" include recombinant nucleic acids and synthetic nucleic acids. The term "recombinant nucleic acid" means a molecule that is assembled by combining nucleic acid molecules (for example, from the same species or from different species) and, as a rule, can be replicated in a living cell. The term "synthetic nucleic acid" means a molecule that is synthesized by biological methods, synthesized by chemical methods, or synthesized or amplified by other methods. Synthetic nucleic acids include nucleic acids that have been modified by chemical means or modified by other means, but can form base pairs with naturally occurring nucleic acid molecules. Recombinant and synthetic nucleic acids also include those molecules that result from the replication of any of the above. The engineered nucleic acids may contain parts of the nucleic acids that occur naturally, but as a whole, the engineered nucleic acids do not occur naturally and require human intervention. According to some embodiments, the nucleic acid encoding a product of the present disclosure is a recombinant nucleic acid or a synthetic nucleic acid. According to other embodiments, the nucleic acid encoding the product is naturally occurring.

Сконструированная нуклеиновая кислота, кодирующая ферменты, которые представлены в настоящем документе, могут быть функционально связаны с «промотором», который является регуляторным участком нуклеиновой кислоты, в котором происходит регуляция инициацией и скоростью транскрипции остальной части нуклеиновой кислоты. Промотор управляет экспрессией или управляет транскрипцией нуклеиновой кислоты, которую он регулирует.The engineered nucleic acid encoding the enzymes provided herein can be operably linked to a "promoter", which is a regulatory region of the nucleic acid that regulates the initiation and rate of transcription of the remainder of the nucleic acid. A promoter directs the expression or directs the transcription of the nucleic acid it regulates.

Промотор может представлять собой промотор, который естественным образом связан с геном или последовательностью, что можно получить путем выделения 5’-некодирующих последовательностей, расположенных выше кодирующего сегмента данного гена или данной последовательности. Такой промотор можно назвать «эндогенным».A promoter may be a promoter that is naturally associated with a gene or sequence, which can be obtained by isolating 5' non-coding sequences upstream of the coding segment of that gene or sequence. Such a promoter can be called "endogenous".

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, кодирующая последовательность нуклеиновой кислоты может быть расположена под контролем рекомбинантного или гетерологичного промотора, который относится к промотору, который обычно не связан с кодируемой последовательностью в своей естественной среде. К таким промоторам могут относиться промоторы других генов; промоторы, выделенные из любой другой клетки; и синтетические промоторы или энхансеры, которые «не встречаются в природе», такие как, например, промоторы, которые содержат разные элементы разных транскрипционных регуляторных участков и/или мутации, которые изменяют экспрессию, внесенные с помощью способов генной инженерии, которые известны из уровня техники. Помимо получения последовательностей нуклеиновых кислот из промоторов и энхансеров синтетическими методами, последовательности можно получить с помощью методики рекомбинантного клонирования и/или амплификации нуклеиновых кислот, в том числе с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР).According to some embodiments, the nucleic acid coding sequence may be located under the control of a recombinant or heterologous promoter, which refers to a promoter that is not normally associated with the encoded sequence in its natural environment. Such promoters may include promoters of other genes; promoters isolated from any other cell; and synthetic promoters or enhancers that are "not naturally occurring" such as, for example, promoters that contain different elements of different transcriptional regulatory regions and/or mutations that alter expression introduced by genetic engineering methods that are known in the art . In addition to obtaining nucleic acid sequences from promoters and enhancers by synthetic methods, sequences can be obtained using recombinant cloning and/or nucleic acid amplification techniques, including polymerase chain reaction (PCR).

Промотор считают «функционально связанным», когда он находится в правильном функциональном местоположении и ориентации по отношению к нуклеиновой кислоте, которую он регулирует для контроля («управления») инициацией транскрипции и/или экспрессией такой нуклеиновой кислоты.A promoter is considered "operably linked" when it is in the correct functional location and orientation with respect to the nucleic acid that it regulates to control ("direct") the initiation of transcription and/or the expression of such nucleic acid.

Сконструированные нуклеиновые кислоты по настоящему раскрытию могут содержать конститутивный промотор или индуцируемый промотор. Термин «конститутивный промотор» обозначает промотор, который постоянно активен в клетке. Термин «индуцируемый промотор» обозначает промотор, который инициирует или усиливает транскрипционную активность в присутствии, под воздействием или при контакте с индуктором или индуцирующим средством или активируется в отсутствие фактора, обуславливающего репрессию. К индуцируемым промоторам для применения в соответствии с настоящим раскрытием относится любой индуцируемый промотор, описанный в настоящем документе или известный специалисту в настоящей области. Примеры индуцируемых промоторов включают без ограничения химически/биохимически регулируемые и физически регулируемые промоторы, такие как регулируемые спиртом промоторы, регулируемые тетрациклином промоторы, регулируемые стероидами промоторы, регулируемые металлом промоторы, регулируемые патогенезом промоторы, регулируемые температурой/нагреванием, регулируемые фосфатом (например, PhoA) и светорегулируемые промоторы.The engineered nucleic acids of the present disclosure may contain a constitutive promoter or an inducible promoter. The term "constitutive promoter" means a promoter that is permanently active in a cell. The term "inducible promoter" means a promoter that initiates or enhances transcriptional activity in the presence, exposure to, or contact with an inducer or inducing agent, or is activated in the absence of a repressive factor. Inducible promoters for use in accordance with the present disclosure include any inducible promoter described herein or known to those skilled in the art. Examples of inducible promoters include, without limitation, chemically/biochemically regulated and physically regulated promoters such as alcohol regulated promoters, tetracycline regulated promoters, steroid regulated promoters, metal regulated promoters, pathogenesis regulated, temperature/heat regulated, phosphate regulated promoters (e.g., PhoA), and light-regulated promoters.

Индуктор или индуцирующее средство может быть эндогенным или представлять собой, в норме, экзогенное состояние (например, свет), быть соединением (например, химическим или нехимическим соединением) или белком, который связывается с индуцируемым промотором таким образом, чтобы быть активным при регуляции транскрипционной активности, исходящей от индуцируемого промотора. Таким образом, «сигнал, который регулирует транскрипцию» нуклеиновой кислоты обозначает сигнал-индуктор, который действует на индуцируемый промотор. Сигнал, который регулирует транскрипцию, может активировать или инактивировать транскрипцию, в зависимости от используемой регуляторной системы. Активация транскрипции может подразумевать прямое воздействие на промотор для управления транскрипцией или косвенное воздействие на промотор путем инактивации репрессора, который не позволяет промотору управлять транскрипцией. И наоборот, дезактивация транскрипции может подразумевать прямое воздействие на промотор для предотвращения транскрипции или косвенное воздействие на промотор путем активации репрессора, который затем воздействует на промотор.The inducer or inducing agent may be endogenous or normally an exogenous state (eg, light), be a compound (eg, a chemical or non-chemical compound), or a protein that binds to an inducible promoter in such a way as to be active in regulating transcriptional activity. from the inducible promoter. Thus, a "signal that regulates transcription" of a nucleic acid means an inducer signal that acts on an inducible promoter. The signal that regulates transcription can activate or inactivate transcription, depending on the regulatory system used. Transcriptional activation may involve direct action on a promoter to direct transcription, or indirect action on a promoter by inactivating a repressor that prevents the promoter from directing transcription. Conversely, transcriptional deactivation may involve direct action on the promoter to prevent transcription, or indirect action on the promoter by activating a repressor which then acts on the promoter.

Сконструированные нуклеиновые кислоты можно вводить в клетки-хозяева с помощью любых средств, известных в настоящей области техники, включая без ограничения трансформацию, трансфекцию (например, химическую (например, с фосфатом кальция, катионными полимерами или липосомами) или нехимическую (например, электропорацию, сонопорацию, импалефекцию, оптическую трансфекцию, гидродинамику) и трансдукцию (например, вирусную трансдукцию).The engineered nucleic acids can be introduced into host cells by any means known in the art, including, without limitation, transformation, transfection (e.g., chemical (e.g., with calcium phosphate, cationic polymers, or liposomes), or non-chemical (e.g., electroporation, sonoporation). , impalefection, optical transfection, hydrodynamics) and transduction (eg, viral transduction).

Ферменты или другие белки, кодируемые природной внутриклеточной нуклеиновой кислотой, можно называть «эндогенными ферментами» или «эндогенными белками».Enzymes or other proteins encoded by natural intracellular nucleic acid may be referred to as "endogenous enzymes" or "endogenous proteins".

Протеазное нацеливаниеProtease targeting

Сконструированные клетки по настоящему изобретению могут экспрессировать (например, эндогенно экспрессировать) ферменты, необходимые для здоровья клеток, которые могут оказывать отрицательное влияние на выработку представляющего интерес сахара (например, аллюлозы). Такие ферменты в настоящем документе называют «целевыми ферментами». Например, целевые ферменты, экспрессируемые сконструированными клетками, могут конкурировать за субстраты или кофакторы с ферментом, который увеличивает долю предшественника, поставляемого в путь получения сахара. В качестве еще одного примера, целевые ферменты, экспрессируемые сконструированными клетками, могут конкурировать за субстраты или кофакторы с ферментом, который является ключевым ферментом для входа в путь получения сахара. В качестве еще одного примера, целевые ферменты, экспрессируемые сконструированными клетками, могут конкурировать за субстраты или кофакторы с ферментом, который поставляет субстрат или кофактор пути получения сахара.The engineered cells of the present invention may express (eg, endogenously express) enzymes necessary for cell health, which may adversely affect the production of a sugar of interest (eg, allulose). Such enzymes are referred to herein as "target enzymes". For example, target enzymes expressed by engineered cells may compete for substrates or cofactors with an enzyme that increases the proportion of precursor supplied to the sugar pathway. As another example, target enzymes expressed by engineered cells may compete for substrates or cofactors with an enzyme that is a key enzyme to enter the sugar pathway. As another example, target enzymes expressed by engineered cells may compete for substrates or cofactors with an enzyme that supplies a substrate or cofactor in the sugar pathway.

Для устранения или уменьшения такого отрицательного влияния целевые ферменты можно модифицировать с включением в их белковую последовательность последовательность распознавания сайт-специфической протеазой, с тем чтобы целевой фермент мог стать «мишенью» и мог быть расщеплен для инактивации во время получения сахара (см., например, патентную публикацию США № 2012/0052547 A1, опубликованную 1 марта 2012 года, и международную публикацию № WO 2015/021058 A2, опубликованную 12 февраля 2015 года, каждая из которых включена в настоящий документ посредством ссылки).To eliminate or reduce this negative effect, target enzymes can be modified to include a site-specific protease recognition sequence in their protein sequence so that the target enzyme can become a "target" and can be cleaved for inactivation during sugar production (see, for example, U.S. Patent Publication No. 2012/0052547 A1, published March 1, 2012, and International Publication No. WO 2015/021058 A2, published February 12, 2015, each of which is incorporated herein by reference).

Расщепление целевого фермента, содержащего последовательность распознавания сайт-специфической протеазой, происходит в результате контакта с когнатной сайт-специфической протеазой, которая находится в изоляции в периплазматическом пространстве клетки (отдельно от целевого фермента) во время фазы роста клеток (например, по мере культивирования сконструированных клеток) и приводится в контакт с целевым ферментом во время фазы превращения (например, после лизиса клеток с получением лизата клеток). Таким образом, сконструированные клетки по настоящему раскрытию содержат, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, (i) сконструированную нуклеиновую кислоту, кодирующую целевой фермент, который отрицательно влияет на скорость превращения и включает последовательность распознавания сайт-специфической протеазой в последовательности белка целевого фермента, и (ii) сконструированную нуклеиновую кислоту, кодирующую сайт-специфическую протеазу, которая расщепляет последовательность распознавания сайт-специфической протеазой у целевого фермента и включает последовательность, направляющую ее в периплазматическое пространство. Эта направляющая в периплазматическое пространство последовательность отвечает за изоляцию сайт-специфической протеазы в периплазматическом пространстве клетки до тех пор, пока клетка не лизируется. Примеры направляющих в периплазматическое пространство последовательностей представлены ниже.Cleavage of a target enzyme containing a site-specific protease recognition sequence occurs as a result of contact with a cognate site-specific protease that is isolated in the periplasmic space of the cell (separate from the target enzyme) during the cell growth phase (e.g., as engineered cells are cultured ) and is brought into contact with the target enzyme during the conversion phase (eg, after cell lysis to obtain a cell lysate). Thus, the engineered cells of the present disclosure comprise, in accordance with some embodiments, (i) an engineered nucleic acid encoding a target enzyme that adversely affects the rate of conversion and includes a site-specific protease recognition sequence in the protein sequence of the target enzyme, and ( ii) an engineered nucleic acid encoding a site-specific protease that cleaves the site-specific protease recognition sequence of the target enzyme and includes a sequence directing it to the periplasmic space. This periplasmic space targeting sequence is responsible for isolating the site-specific protease in the periplasmic space of the cell until the cell is lysed. Examples of sequences directing to the periplasmic space are presented below.

Примеры протеаз, которые можно применять в соответствии с настоящим раскрытием, включают без ограничения аланиновую карбоксипептидазу, астацин, бактериальную лейциламинопептидазу, раковый прокоагулянт, катепсин B, клострипаин, цитозольаниламинопептидазу, эластазу, эндопротеиназу Brg-C, энтерокиназу, гастриксин, желатиназу, карбоксипептидазу Gly-X, глицилэндопептидазу, протеазу человеческого риновируса 3C, гиподермин С, Iga-специфическую сериновую эндопептидазу, лейциламинопептидазу, лейцилэндопептидазу, lysC, лизосомальную карбоксипептидазу pro-X, лизиламинопептидазу, метионильную аминопептидазу, миксобактер, нардилизин, эндопептидазу Е поджелудочной железы, пикорнаин 2В, пикорнаин 3С, проэндопептидазу, пролиламинопептидазу, пропротеинконвертазу I, пропротеинконвертазу II, русселлизин, сахаропепсин, семеногелазу, активатор Т-плазминогена, тромбин, тканевый калликреин, протеазу вируса гравировки табака (TEV), тогавирин, триптофаниламинопептидазу, активатор плазминогена U, V8, веномбин B, веномбин BB и аминопептидазу Xaa-pro.Examples of proteases that can be used in accordance with the present disclosure include, but are not limited to, alanine carboxypeptidase, astacin, bacterial leucylaminopeptidase, cancer procoagulant, cathepsin B, clostripain, cytosolanylaminopeptidase, elastase, Brg-C endoproteinase, enterokinase, gastrixin, gelatinase, Gly-X carboxypeptidase , glycyl endopeptidase, human rhinovirus 3C protease, hypodermin C, Iga-specific serine endopeptidase, leucyl aminopeptidase, leucyl endopeptidase, lysC, lysosomal carboxypeptidase pro-X, lysyl aminopeptidase, methionyl aminopeptidase, myxobacter, nardylysin, pancreatic endopeptidase E, picorna peptidase 2, picorna peptidase 3 , prolylaminopeptidase, proprotein convertase I, proprotein convertase II, ruscellisin, saccharopepsin, semenogelase, T-plasminogen activator, thrombin, tissue kallikrein, tobacco etch virus (TEV) protease, togavirin, tryptophanylaminopeptidase, plasminogen activator U, V8, venombin B , venombin BB and aminopeptidase Xaa-pro.

Направление в периплазматическое пространствоDirection to the periplasmic space

Ферменты пути получения сахара могут включать по меньшей мере один фермент, который оказывает отрицательное влияние на здоровье (например, жизнеспособность) клетки. Для устранения или уменьшения такого отрицательного влияния фермент можно модифицировать с включением отвечающей за передислокацию последовательности таким образом, чтобы фермент передислоцировался в клеточный или внеклеточный компартмент, где он в норме не находится, и где фермент не оказывает отрицательного влияния на здоровье клетки (см., например, публикацию № US-2011-0275116-A1, опубликованную 10 ноября 2011 года, включенную в настоящий документ посредством ссылки). Например, фермент пути получения сахара можно передислоцировать в периплазматическое пространство клетки.The sugar pathway enzymes may include at least one enzyme that adversely affects the health (eg, viability) of the cell. To eliminate or reduce this negative effect, the enzyme can be modified to include a relocation sequence such that the enzyme is relocated to a cellular or extracellular compartment where it is not normally found and where the enzyme does not adversely affect cell health (see, e.g., , Publication No. US-2011-0275116-A1, published November 10, 2011, incorporated herein by reference). For example, a sugar pathway enzyme can be relocated to the periplasmic space of the cell.

Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированные клетки по настоящему изобретению содержат по меньшей мере один фермент пути получения сахара, который связан с направляющей в периплазматическое пространство последовательностью. «Направляющая в периплазматическое пространство последовательность» представляет собой аминокислотную последовательность, которая направляет в периплазматическое пространство клетки белок, с которым она связана. Белок, который связан с направляющей в периплазматическое пространство последовательностью, будет изолироваться в периплазматическом пространстве клетки, в которой экспрессируется белок.Thus, in some embodiments, engineered cells of the present invention comprise at least one sugar pathway enzyme that is linked to a periplasmic space targeting sequence. A "periplasmic space targeting sequence" is an amino acid sequence that directs a protein to which it is associated to the periplasmic space of a cell. A protein that is linked to a periplasmic space targeting sequence will be sequestered in the periplasmic space of the cell in which the protein is expressed.

Направляющие в периплазматическое пространство последовательности можно получить, например, из N-конца бактериального секреторного белка. Последовательности варьируют по длине от приблизительно 15 до приблизительно 70 аминокислот. Первичные аминокислотные последовательности направляющих в периплазматическое пространство последовательностей варьируют, но обычно имеют общую структуру, включающую следующие компоненты: (i) N-концевая часть имеет переменную длину и обычно несет суммарный положительный заряд; (ii) далее следует центральное гидрофобное ядро длиной от приблизительно 6 до приблизительно 15 аминокислот; и (iii) конечный компонент включает от четырех до шести аминокислот, которые определяют сайт расщепления для сигнальных пептидаз.Periplasmic space targeting sequences can be obtained, for example, from the N-terminus of a bacterial secretory protein. The sequences vary in length from about 15 to about 70 amino acids. The primary amino acid sequences of the periplasmic space targeting sequences vary, but generally have a common structure including the following components: (i) the N-terminal portion is of variable length and usually carries a net positive charge; (ii) followed by a central hydrophobic core about 6 to about 15 amino acids in length; and (iii) the final component comprises four to six amino acids that define the cleavage site for signal peptidases.

Направляющие в периплазматическое пространство последовательности по настоящему изобретению, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, можно получить из белка, который секретируется у грамотрицательной бактерии. Секретируемый белок может кодироваться бактерией или бактериофагом, который заражает бактерию. Примеры грамотрицательных бактериальных источников секретируемых белков включают без ограничения представителей родов Escherichia, Pseudomonas, Klebsiella, Salmonella, Caulobacter, Methylomonas, Acetobacter, Achromobacter, Acinetobacter, Aeromonas, Agrobacterium, Alcaligenes, Azotobacter, Burkholderia, Citrobacter, Comamonas, Enterobacter, Erwinia, Rhizobium, Vibrio и Xanthomonas. The periplasmic space targeting sequences of the present invention, in some embodiments, can be derived from a protein that is secreted from a Gram-negative bacterium. The secreted protein may be encoded by a bacterium or by a bacteriophage that infects the bacterium. Examples of Gram-negative bacterial sources of secreted proteins include, but are not limited to, members of the genera Escherichia, Pseudomonas, Klebsiella, Salmonella, Caulobacter, Methylomonas, Acetobacter, Achromobacter, Acinetobacter, Aeromonas, Agrobacterium, Alcaligenes, Azotobacter, Burkholderia, Citrobacter, Comamonas, Enterobacter, Erwinia, Rhizobium, Vibrio and Xanthomonas.

Примеры направляющих в периплазматическое пространство последовательностей для применения в соответствии с настоящим раскрытием включают без ограничения последовательности, выбранные из группы, состоящей из:Examples of periplasmic targeting sequences for use in accordance with the present disclosure include, without limitation, sequences selected from the group consisting of:

MKIKTGARILALSALTTMMFSASALA (SEQ ID NO: 1);MKIKTGARILALSALTTMMFSASALA (SEQ ID NO: 1);

MKQSTIALALLPLLFTPVTKA (SEQ ID NO: 2);MKQSTIALALLPLLFTPVTKA (SEQ ID NO: 2);

MMITLRKLPLAVAVAAGVMSAQAMA (SEQ ID NO: 3);MMITLRKLPLAVAVAAGVMSAQAMA (SEQ ID NO: 3);

MNKKVLTLSAVMASMLFGAAAHA (SEQ ID NO: 4);MNKKVLTLSAVMASMLFGAAAHA (SEQ ID NO: 4);

MKYLLPTAAAGLLLLAAQPAMA (SEQ ID NO: 5);MKYLLPTAAAGLLLLAAQPAMA (SEQ ID NO: 5);

MKKIWLALAGLVLAFSASA (SEQ ID NO: 6);MKKIWLALAGLVLAFSASA (SEQ ID NO: 6);

MMTKIKLLMLIIFYLIISASAHA (SEQ ID NO: 7);MMTKIKLLMLIIFYLIISASAHA (SEQ ID NO: 7);

MKQALRVAFGFLILWASVLHA (SEQ ID NO: 8);MKQALRVAFGFLILWASVLHA (SEQ ID NO: 8);

MRVLLFLLLSLFMLPAFS (SEQ ID NO: 9); иMRVLLFLLLSLFMLPAFS (SEQ ID NO: 9); and

MANNDLFQASRRRFLAQLGGLTVAGMLGPSLLTPRRATA (SEQ ID NO: 10).MANNDLFQASRRRFLAQLGGLTVAGMLGPSLLTPRRATA (SEQ ID NO: 10).

Клеточные культуры и клеточные лизатыCell cultures and cell lysates

Как правило, культивируют сконструированные клетки. «Культивирование» обозначает способ, с помощью которого клетки выращивают в контролируемых условиях, обычно вне их естественной среды. Например, сконструированные клетки, такие как сконструированные бактериальные клетки, можно выращивать в виде суспензии клеток в жидком питательном бульоне, также называемом жидкой «культуральной средой».As a rule, engineered cells are cultured. "Cultivation" refers to the method by which cells are grown under controlled conditions, usually outside their natural environment. For example, engineered cells, such as engineered bacterial cells, can be grown as a cell suspension in a liquid nutrient broth, also referred to as a liquid "culture medium".

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, в качестве субстрата для выращивания клеток применяют неизмененный крахмал.In some embodiments, unmodified starch is used as the cell growth substrate.

Примеры традиционно используемых сред для выращивания бактерий Escherichia coli включают без ограничения бульон LB (Луриа-Бертани) Миллера (1% NaCl): 1% пептона, 0,5% дрожжевого экстракта и 1% NaCl; бульон LB (Луриа-Бертани) Леннокса (0,5% NaCl): 1% пептона, 0,5% дрожжевого экстракта и 0,5% NaCl; среда SOB (бульон Super Optimal Broth): 2% пептона, 0,5% дрожжевого экстракта, 10 мМ NaCl, 2,5 мМ KCl, 10 мМ MgCl2, 10 мМ MgSO4; среда SOC (бульон Super Optimal Broth с катаболическим репрессором): SOB + 20 мМ глюкозы; 2× бульон YT (2× дрожжевой экстракт и триптон): 1,6% пептона, 1% дрожжевого экстракта и 0,5% NaCl; среда TB (бульон Terrific Broth): 1,2% пептона, 2,4% дрожжевого экстракта, 72 мМ K2HPO4, 17 мМ KH2PO4 и 0,4% глицерина; и среда SB (бульон Super Broth): 3,2% пептона, 2% дрожжевого экстракта и 0,5% NaCl и/или среды Корца (Korz, DJ et al. 1995).Examples of commonly used media for growing Escherichia coli bacteria include, but are not limited to, LB (Luria-Bertani) Miller Broth (1% NaCl): 1% peptone, 0.5% yeast extract and 1% NaCl; Lennox LB Broth (Luria-Bertani) (0.5% NaCl): 1% peptone, 0.5% yeast extract and 0.5% NaCl; SOB medium (Super Optimal Broth): 2% peptone, 0.5% yeast extract, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgCl2, 10 mM MgSO4; SOC medium (Super Optimal Broth with catabolic repressor): SOB + 20 mM glucose; 2x YT broth (2x yeast extract and tryptone): 1.6% peptone, 1% yeast extract and 0.5% NaCl; TB medium (Terrific Broth): 1.2% peptone, 2.4% yeast extract, 72 mM K2HPO4, 17 mM KH2PO4 and 0.4% glycerol; and SB medium (Super Broth): 3.2% peptone, 2% yeast extract and 0.5% NaCl and/or Korz's medium (Korz, DJ et al. 1995).

Примеры среды для выращивания бактерий Escherichia coli высокой плотности включают без ограничения среду DNAGro™, среду ProGro™, среду AutoX™, среду DetoX™, среду InduX™ и среду SecPro™.Examples of high density Escherichia coli growth media include, but are not limited to, DNAGro™ medium, ProGro™ medium, AutoX™ medium, DetoX™ medium, InduX™ medium, and SecPro™ medium.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления сконструированные клетки культивируют в условиях, которые приводят к экспрессии ферментов или нуклеиновых кислот. Такие условия культивирования могут зависеть от конкретного экспрессируемого продукта и требуемого количества продукта.In accordance with some embodiments, the engineered cells are cultured under conditions that result in the expression of enzymes or nucleic acids. Such culture conditions may depend on the particular product being expressed and the amount of product required.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированные клетки культивируют при температуре от 3°C до 40°C. Например, сконструированные клетки можно культивировать при температуре 30°C, 31°C, 32°C, 33°C, 34°C, 35°C, 36°C, 37°C, 38°C, 39°C или 40°C. Обычно сконструированные клетки, такие как сконструированные бактериальные клетки, культивируют при температуре 37°C.According to some embodiments, engineered cells are cultured at 3°C to 40°C. For example, engineered cells can be cultured at 30°C, 31°C, 32°C, 33°C, 34°C, 35°C, 36°C, 37°C, 38°C, 39°C, or 40°C. C. Typically engineered cells, such as engineered bacterial cells, are cultured at 37°C.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления,сконструированные клетки культивируют в течение периода времени от 12 часов до 72 часов или более. Например, сконструированные клетки можно культивировать в течение периода времени 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60, 66 или 72 часа. Как правило, сконструированные клетки, такие как сконструированные бактериальные клетки, культивируют в течение периода времени от 12 до 24 часов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированные клетки культивируют в течение 12-24 часов при температуре 37°C.According to some embodiments, the engineered cells are cultured for a period of time from 12 hours to 72 hours or more. For example, the engineered cells can be cultured for a period of 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60, 66, or 72 hours. Typically, engineered cells, such as engineered bacterial cells, are cultured for a period of 12 to 24 hours. According to some embodiments, engineered cells are cultured for 12-24 hours at 37°C.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированные клетки культивируют (например, в жидкой среде для культивирования клеток) до оптической плотности, измеренной на длине волны 600 нм (OD600) и составляющей 5-25. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированные клетки культивируют до OD600 5, 10, 15, 20 или 25.According to some embodiments, engineered cells are cultured (eg, in liquid cell culture medium) to an optical density measured at 600 nm (OD600) of 5-25. In some embodiments, the engineered cells are cultured to an OD600 of 5, 10, 15, 20, or 25.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированные клетки культивируют до плотности, составляющей от 1×104 до 1×108 жизнеспособных клеток/мл среды для культивирования клеток. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированные клетки культивируют до плотности 1×104, 2×104, 3×104, 4×104, 5×104, 6×104, 7×104, 8×104, 9×104, 1×105, 2×105, 3×105, 4×105, 5×105, 6×105, 7×105, 8×105, 9×105, 1×106, 2×106, 3×106, 4×106, 5×106, 6×106, 7×106, 8×106, 9×106, 1×107, 2×107, 3×107, 4×107, 5×107, 6×107, 7×107, 8×107, 9×107, 1×108, 1×109 или 1×1010 жизнеспособных клеток/мл. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированные клетки культивируют до плотности, составляющей от 1×108 до 1×1010 жизнеспособных клеток/мл. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированные клетки культивируют до плотности, составляющей от 2×105 до 3×107 жизнеспособных клеток/мл.According to some embodiments, the engineered cells are cultured to a density of 1×10 4 to 1×10 8 viable cells/mL of cell culture medium. According to some embodiments, the engineered cells are cultured to a density of 1×10 4 , 2×10 4 , 3×10 4 , 4×10 4 , 5×10 4 , 6×10 4 , 7×10 4 , 8×10 4 , 9×10 4 , 1×10 5 , 2×10 5 , 3×10 5 , 4×10 5 , 5×10 5 , 6×10 5 , 7×10 5 , 8×10 5 , 9×10 5 , 1×10 6 , 2×10 6 , 3×10 6 , 4×10 6 , 5×10 6 , 6×10 6 , 7×10 6 , 8×10 6 , 9×10 6 , 1×10 7 , 2×10 7 , 3×10 7 , 4×10 7 , 5×10 7 , 6×10 7 , 7×10 7 , 8×10 7 , 9×10 7 , 1×10 8 , 1×10 9 or 1×10 10 viable cells/ml. In some embodiments, the engineered cells are cultured to a density of 1×10 8 to 1×10 10 viable cells/mL. In some embodiments, the engineered cells are cultured to a density of 2×10 5 to 3×10 7 viable cells/mL.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированные клетки культивируют в биореакторе. Под биореактором обычно понимают емкость, в которой культивируют клетки, такую как колба для культивирования, чашка или пакет, который может быть одноразовым (одноразового употребления), автоклавируемым или стерилизуемым. Биореактор может быть выполнен из стекла, или он может быть полимерным, или он может быть выполнен из других материалов.According to some embodiments, engineered cells are cultured in a bioreactor. A bioreactor is generally understood to mean a container in which cells are cultured, such as a culture flask, cup, or bag, which can be disposable (disposable), autoclavable, or sterilizable. The bioreactor may be made of glass, or it may be polymer, or it may be made of other materials.

Примеры биореакторов включают без ограничения биореакторы с механическим перемешиванием (например, с интенсивным перемешиванием) и трубчатые (например, с поршневым потоком) биореакторы, барботажные биореакторы, мембранные резервуары с перемешиванием, резервуары с перемешиванием и центробежным фильтром, вибромиксеры, реакторы с псевдоожиженным слоем и мембранные биореакторы. Режим работы биореактора может быть порционным или непрерывным процессом и будет зависеть от культивируемых сконструированных клеток. Биореактор является реактором непрерывного действия, когда потоки сырья и продуктов непрерывно подают и выводят из системы. Порционный биореактор может иметь непрерывный рециркулируемый поток, но не иметь непрерывной подачи питательных веществ или непрерывного сбора продукта. В случае культур с периодическим сбором и порционной подпиткой (или порционных культур) клетки инокулируют с более низкой плотностью жизнеспособных клеток в среде, которая по композиции аналогична периодической среде. Клеткам позволяют расти в геометрической прогрессии фактически без каких-либо внешних манипуляций до истощения питательных веществ и достижения клетками стационарной фазы роста. В этот момент, в случае процесса порционной подачи и периодического сбора, можно собрать часть клеток и продукта, а удаленную культуральную среду пополнить свежей средой. Этот процесс можно повторять несколько раз. Для получения рекомбинантных белков и антител можно применять способ с порционной подпиткой. По мере экспоненциального роста клеток и истощения питательных веществ концентрированную питательную среду (например, в 10-15 раз концентрированную базальную среду) добавляют либо непрерывно, либо периодически для снабжения дополнительными питательными веществами, что позволяет дополнительно увеличить концентрацию клеток и продолжительность фазы перехода. Свежую среду можно добавлять пропорционально концентрации клеток без удаления культуральной среды (бульона). Для того, чтобы приспособить добавление среды, засевают подпитываемую культуру в объеме, намного меньшем, чем полная емкость биореактора (например, примерно 40% - 50% от максимального объема).Examples of bioreactors include, but are not limited to, mechanically agitated (e.g., vigorously agitated) and tubular (e.g., plug flow) bioreactors, bubbling bioreactors, agitated membrane tanks, centrifugal agitated tanks, vibratory mixers, fluidized bed reactors, and membrane bioreactors. The mode of operation of the bioreactor may be a batch or continuous process and will depend on the cultured engineered cells. The bioreactor is a continuous reactor, when the streams of raw materials and products are continuously supplied to and removed from the system. A batch bioreactor may have a continuous recycle stream but no continuous nutrient supply or continuous product collection. In the case of fed-batch cultures (or batch cultures), cells are inoculated at a lower density of viable cells in a medium that is similar in composition to batch medium. The cells are allowed to grow exponentially without virtually any external manipulation until nutrient depletion and the cells reach the stationary phase of growth. At this point, in the case of a batch feeding and collection process, a portion of the cells and product can be harvested and the culture medium removed can be replenished with fresh medium. This process can be repeated several times. To obtain recombinant proteins and antibodies, you can use the method with portioned feeding. As cells grow exponentially and nutrients are depleted, a concentrated nutrient medium (e.g., 10-15 times concentrated basal medium) is added either continuously or intermittently to provide additional nutrients, which allows further increase in cell concentration and the duration of the transition phase. Fresh medium can be added in proportion to the cell concentration without removing the culture medium (broth). In order to accommodate the addition of medium, inoculate the fed culture at a volume much less than the full capacity of the bioreactor (eg, about 40% - 50% of the maximum volume).

Некоторые способы по настоящему раскрытию относятся к крупномасштабному получению сахара. В случае крупномасштабных способов получения сконструированные клетки можно выращивать в жидкой культуральной среде в объеме от 5 литров (л) до 50 л или более. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированные клетки можно выращивать в жидкой культуральной среде в объеме, превышающем (или равном) 10 л. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированные клетки выращивают в жидкой культуральной среде в объеме 5 л, 10 л, 15 л, 20 л, 25 л, 30 л, 35 л, 40 л, 45 л, 50 л или более. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сконструированные клетки можно выращивать в жидкой культуральной среде в объеме от 5 л до 10 л, от 5 л до 15 л, от 5 л до 20 л, от 5 л до 25 л, от 5 л до 30 л, от 5 л до 35 л, от 5 л до 40 л, от 5 л до 45 л, от 10 л до 15 л, от 10 л до 20 л, от 10 л до 25 л, от 20 л до 30 л, от 10 л до 35 л, от 10 л до 40 л, от 10 л до 45 л, от 10 л до 50 л, от 15 л до 20 л, от 15 л до 25 л, от 15 л до 30 л, от 15 л до 35 л, от 15 л до 40 л, от 15 л до 45 л или от 15 до 50 л.Some of the processes of the present disclosure relate to large scale sugar production. In the case of large-scale production methods, the engineered cells can be grown in liquid culture medium in a volume of 5 liters (l) to 50 liters or more. In some embodiments, engineered cells can be grown in liquid culture medium in a volume greater than (or equal to) 10 L. In some embodiments, the engineered cells are grown in liquid culture medium in a volume of 5 L, 10 L, 15 L, 20 L, 25 L, 30 L, 35 L, 40 L, 45 L, 50 L or more. In some embodiments, engineered cells can be grown in liquid culture medium in volumes of 5 L to 10 L, 5 L to 15 L, 5 L to 20 L, 5 L to 25 L, 5 L to 30 l, 5 l to 35 l, 5 l to 40 l, 5 l to 45 l, 10 l to 15 l, 10 l to 20 l, 10 l to 25 l, 20 l to 30 l , from 10 l to 35 l, from 10 l to 40 l, from 10 l to 45 l, from 10 l to 50 l, from 15 l to 20 l, from 15 l to 25 l, from 15 l to 30 l, 15 l to 35 l, 15 l to 40 l, 15 l to 45 l, or 15 to 50 l.

Как правило, культивирование сконструированных клеток сопровождается лизисом клеток. «Лизис» обозначает процесс, в результате которого клетки разрушаются, например, посредством вирусных, ферментативных, механических, химических, тепловых или осмотических механизмов. «Клеточный лизат» обозначает жидкость, содержащуюся в содержимом лизированных клеток (например, лизированных сконструированных клеток), включающую, например, органеллы, мембранные липиды, белки, нуклеиновые кислоты и инвертированные мембранные везикулы. Клеточные лизаты по настоящему раскрытию можно получить путем лизирования любой популяции сконструированных клеток, представленных в настоящем документе. «Клеточный лизат» может исключать пермеабилизированные/перфорированные клетки.Typically, culturing engineered cells is followed by cell lysis. "Lysis" refers to the process by which cells are destroyed, for example, by viral, enzymatic, mechanical, chemical, thermal or osmotic mechanisms. "Cell lysate" means the fluid contained in the contents of lysed cells (eg, lysed engineered cells), including, for example, organelles, membrane lipids, proteins, nucleic acids, and inverted membrane vesicles. Cell lysates of the present disclosure can be obtained by lysing any of the engineered cell populations provided herein. "Cell lysate" may exclude permeabilized/perforated cells.

Способы лизиса клеток, называемые «лизированием», известны из уровня техники, любой из которых можно применять в соответствии с настоящим раскрытием. Такие способы лизиса клеток включают без ограничения физический/механический лизис, такой как гомогенизация, а также химический, термический и/или ферментативный лизис.Methods for cell lysis, referred to as "lysis", are known in the art, any of which can be used in accordance with the present disclosure. Such cell lysis methods include, without limitation, physical/mechanical lysis, such as homogenization, as well as chemical, thermal, and/or enzymatic lysis.

Лизис клеток может нарушать тщательно контролируемые клеточные среды, что приводит к разрушению и модификации белка под действием нерегулируемых эндогенных протеаз и фосфатаз. Поэтому, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, в клеточный лизат или в клетки до лизиса можно добавить ингибиторы протеаз и/или ингибиторы фосфатаз или эти активные молекулы можно устранить путем инактивации генов или протеазного нацеливания.Cell lysis can disrupt carefully controlled cellular environments, resulting in protein degradation and modification by unregulated endogenous proteases and phosphatases. Therefore, in some embodiments, protease inhibitors and/or phosphatase inhibitors can be added to the cell lysate or pre-lysis cells, or these active molecules can be eliminated by gene inactivation or protease targeting.

Клеточные лизаты, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, можно объединить по меньшей мере с одним питательным веществом. Например, клеточные лизаты можно объединить с Na2HPO4, KH2PO4, NH4Cl, NaCl, MgSO4, CaCl2. Примеры других питательных веществ включают без ограничения сульфат магния, хлорид магния, оротат магния, цитрат магния, одноосновный фосфат калия, двухосновный фосфат калия, трехосновный фосфат калия, одноосновный фосфат натрия, двухосновный фосфат натрия, трехосновный фосфат натрия, одноосновный фосфат аммония, двухосновный фосфат аммония, сульфат аммония, хлорид аммония, гидроксид аммония.Cell lysates, in accordance with some embodiments, can be combined with at least one nutrient. For example, cell lysates can be combined with Na 2 HPO 4 , KH 2 PO 4 , NH 4 Cl, NaCl, MgSO 4 , CaCl 2 . Examples of other nutrients include, without limitation, magnesium sulfate, magnesium chloride, magnesium orotate, magnesium citrate, potassium phosphate monobasic, potassium phosphate dibasic, potassium phosphate tribasic, sodium phosphate monobasic, sodium phosphate dibasic, sodium phosphate tribasic, ammonium phosphate monobasic, ammonium phosphate dibasic , ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium hydroxide.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, клеточные лизаты могут состоять из суспензий разрушенных клеток, которые дополнительно модифицируют химическим, термическим, ферментативным или механическим способами для увеличения концентрации, или очистки, или уменьшения концентрации, или устранения конкретных компонентов. Например, после разрушения посредством механического, термического, химического или ферментативного способа, как описано выше, полученный в результате материал можно подвергнуть механическому разделению, например, мембранной фильтрации, центрифугированию или другим, для частичного увеличения содержания выбранной молекулы с ферментативной активностью или для устранения нежелательной молекулы с ферментативной активностью или компонента лизата. Дополнительные примеры могут включать добавление солей или растворителей к суспензии разрушенных клеток или изменение рН или температуры суспензии разрушенных клеток, что приводит к осаждению требуемых активных молекул с последующим механическим разделением этих осажденных компонентов, как описано выше. И наоборот, добавление солей или растворителей или изменение рН или температуры можно использовать для устранения нежелательных активных молекул посредством либо инактивации этих ферментов, либо осаждения и последующего механического отделения молекул с нежелательной ферментативной активностью или нежелательными ферментативными активностями.In some embodiments, cell lysates may consist of disrupted cell suspensions that are further modified by chemical, thermal, enzymatic, or mechanical means to increase concentration, or purify, or decrease concentration, or eliminate specific components. For example, after being broken down by a mechanical, thermal, chemical, or enzymatic process as described above, the resulting material can be subjected to mechanical separation, such as membrane filtration, centrifugation, or otherwise, to partially increase the content of a selected molecule with enzymatic activity, or to eliminate an unwanted molecule. with enzymatic activity or a lysate component. Additional examples may include adding salts or solvents to the disrupted cell suspension or changing the pH or temperature of the disrupted cell suspension resulting in the precipitation of the desired active molecules followed by mechanical separation of these precipitated components as described above. Conversely, the addition of salts or solvents, or a change in pH or temperature, can be used to eliminate undesired active molecules by either inactivating those enzymes or by precipitation and subsequent mechanical separation of molecules with undesired enzymatic activity or undesired enzymatic activities.

Клеточные лизаты, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, можно объединить по меньшей мере с одним кофактором. Например, клеточные лизаты можно объединить с аденозиндифосфатом (АДФ), аденозинтрифосфатом (АТФ), никотинамидадениндинуклеотидом (NAD+) или другими небелковыми химическими соединениями, необходимыми для активности фермента (например, неорганическими ионами и коферментами).Cell lysates, in accordance with some embodiments, can be combined with at least one cofactor. For example, cell lysates can be combined with adenosine diphosphate (ADP), adenosine triphosphate (ATP), nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+), or other non-protein chemicals required for enzyme activity (eg, inorganic ions and coenzymes).

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, клеточные лизаты инкубируют в условиях, которые приводят к превращению крахмала или целлюлозы/целлодекстрина в сахар.In some embodiments, the cell lysates are incubated under conditions that convert starch or cellulose/cellodextrin to sugar.

Объем клеточного лизата, используемый для одной реакции, может варьировать. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, объем клеточного лизата составляет 1-150 м3. Например, объем клеточного лизата может составлять 1 м3, 5 м3, 10 м3, 15 м3, 20 м3, 25 м3, 30 м3, 35 м3, 40 м3, 45 м3, 50 м3, 55 м3, 60 м3, 65 м3, 70 м3, 75 м3, 80 м3, 85 м3, 90 м3, 95 м3, 100 м3, 105 м3, 110 м3, 115 м3, 120 м3, 125 м3, 130 м3, 135 м3, 140 м3, 145 м3 или 150 м3. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, объем клеточного лизата составляет от 25 м3 до 150 м3, от 50 м3 до 150 м3 или от 100 м3 до 150 м3.The volume of cell lysate used for one reaction may vary. In accordance with some variants of implementation, the volume of the cell lysate is 1-150 m 3 . For example, the volume of a cell lysate can be 1 m 3 , 5 m 3 , 10 m 3 , 15 m 3 , 20 m 3 , 25 m 3 , 30 m 3 , 35 m 3 , 40 m 3 , 45 m 3 , 50 m 3 , 55 m 3 , 60 m 3 , 65 m 3 , 70 m 3 , 75 m 3 , 80 m 3 , 85 m 3 , 90 m 3 , 95 m 3 , 100 m 3 , 105 m 3 , 110 m 3 , 115 m 3 , 120 m 3 , 125 m 3 , 130 m 3 , 135 m 3 , 140 m 3 , 145 m 3 or 150 m 3 . According to some embodiments, the cell lysate volume is 25 m 3 to 150 m 3 , 50 m 3 to 150 m 3 , or 100 m 3 to 150 m 3 .

Очищенные ферментыPurified Enzymes

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, ферменты по настоящему изобретению можно очистить перед добавлением в промышленную реакцию. Под очисткой фермента следует понимать любое увеличение концентрации или любую экстракцию конкретного фермента или молекулы с ферментативной активностью или групп ферментов или молекул с ферментативной активностью из сложной смеси материалов, например, в том числе без ограничения суспензий разрушенных клеток или питательные среды, оставшиеся после культивирования. Таким образом, под очищенным ферментом или белком следует понимать фермент или белок, который был отделен или увеличен в концентрации из сложной матрицы, при этом увеличивается его относительная концентрация по сравнению с другими компонентами матрицы. К способам очистки фермента относятся без ограничения механический, хроматографический, химический, pH-зависимый или температурный способы. Например, добавление соли в суспензию разрушенных клеток приводит к осаждению целевого фермента или белка с последующим механическим разделением осажденного фермента или белка, например, мембранной фильтрацией или центрифугированием. Дополнительные примеры могут включать отделение фермента от сложной матрицы с помощью способов аффинной хроматографии (например, очистки по гексагистидиновой метке или стрептавидину).In accordance with some embodiments, the enzymes of the present invention may be purified before being added to a commercial reaction. Enzyme purification is to be understood as any increase in concentration or any extraction of a particular enzyme or molecule with enzymatic activity, or groups of enzymes or molecules with enzymatic activity, from a complex mixture of materials, for example, including, but not limited to, cell suspensions of broken cells or culture media left over from culture. Thus, a purified enzyme or protein should be understood to mean an enzyme or protein that has been isolated or increased in concentration from a complex matrix, thereby increasing its relative concentration compared to other components of the matrix. Enzyme purification methods include, without limitation, mechanical, chromatographic, chemical, pH dependent, or temperature methods. For example, adding salt to a disrupted cell suspension results in precipitation of the target enzyme or protein, followed by mechanical separation of the precipitated enzyme or protein, such as by membrane filtration or centrifugation. Additional examples may include separating the enzyme from the complex matrix using affinity chromatography techniques (eg, hexahistidine or streptavidin purification).

Ферментативная специфичностьEnzymatic specificity

Ферментативную специфичность следует понимать как признак, присущий ферменту, при этом у него наблюдают улучшенную ферментативную кинетику, термодинамику или скорость реакции по отношению к одному субстрату в сравнении с другим субстратом. Ферменты с высокой специфичностью лучше всего проиллюстрировать как имеющие высокое соотношение каталитической константы (определяемом как число оборотов или Kcat) к константе Михаэлиса (Km) или Kcat/Km. Преимущественно иметь фермент с высокой специфичностью к субстрату, поскольку это увеличивает скорость реакции и улучшает выход за счет уменьшения производства нецелевых продуктов. Например, в описанном в настоящем документе пути получения аллюлозы присутствуют несколько промежуточных соединений, которые схожи по химической структуре, а именно глюкозо-1-фосфат, глюкозо-6-фосфат, фруктозо-6-фосфат и аллюлозо-6-фосфат. Конечной ферментативной стадией в этом способе является дефосфорилирование аллюлозо-6-фосфата до конечной аллюлозы с участием аллюлозо-6-фосфатфосфатазы. Преимущественно использовать фермент с очень высокой специфичностью к аллюлозо-6-фосфату и относительно низкой специфичностью к другим промежуточным соединениям в данном пути, а именно к глюкозо-1-фосфату, глюкозо-6-фосфату и фруктозо-6-фосфату. Каталитическое дефосфорилирование этих промежуточных соединений приведет к получению либо глюкозы, либо фруктозы, что приведет к снижению выхода и увеличению сложности продукта.Enzymatic specificity is to be understood as a trait inherent in an enzyme, where it exhibits improved enzymatic kinetics, thermodynamics, or reaction rate with respect to one substrate as compared to another substrate. High specificity enzymes are best illustrated as having a high ratio of catalytic constant (defined as turnover number or Kcat) to Michaelis constant (Km) or Kcat/Km. It is advantageous to have an enzyme with high substrate specificity as this increases the rate of the reaction and improves the yield by reducing the production of non-target products. For example, in the allulose production route described herein, there are several intermediates that are similar in chemical structure, namely glucose-1-phosphate, glucose-6-phosphate, fructose-6-phosphate, and allulose-6-phosphate. The final enzymatic step in this method is the dephosphorylation of allulose-6-phosphate to the final allulose with the participation of allulose-6-phosphate phosphatase. It is advantageous to use an enzyme with very high specificity for allulose-6-phosphate and relatively low specificity for other intermediates in the pathway, namely glucose-1-phosphate, glucose-6-phosphate and fructose-6-phosphate. Catalytic dephosphorylation of these intermediates will result in either glucose or fructose resulting in reduced yield and increased product complexity.

Дополнительные варианты осуществленияAdditional Embodiments

1. Бесклеточный способ получения аллюлозы, причем способ предусматривает:1. A cell-free method for producing allulose, the method comprising:

(а) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы (также называемой крахмальной фосфорилазой), термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной фосфоглюкоизомеразы, термостабильной аллюлозо-6-фосфатэпимеразы и термостабильной аллюлозо-6-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase (also called starch phosphorylase), thermostable phosphoglucomutase, thermostable phosphoglucoisomerase, thermostable allulose-6-phosphate epimerase, and thermostable allulose-6-phosphate phosphatase to obtain cultured cells that express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением аллюлозы.(d) incubating the heat inactivated lysate in the presence of starch and inorganic phosphate to produce allulose.

2. Бесклеточный способ получения аллюлозы, причем способ предусматривает:2. A cell-free method for producing allulose, the method comprising:

(а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильных аллюлозо-6-фосфатэпимераз и термостабильных аллюлозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable allulose-6-phosphate epimerases, and thermostable alluloses -6-phosphate phosphatase, with obtaining at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, термостабильную фосфоглюкоизомеразу, термостабильную аллюлозо-6-фосфатэпимеразу и термостабильную аллюлозо-6-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates that contains thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable phosphoglucoisomerase, thermostable allulose-6-phosphate epimerase and thermostable allulose-6-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением аллюлозы.(e) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain allulose.

3. Бесклеточный способ получения аллюлозы, причем способ предусматривает:3. A cell-free method for producing allulose, the method comprising:

(а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильных аллюлозо-6-фосфатэпимераз и термостабильных аллюлозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable allulose-6-phosphate epimerases, and thermostable alluloses -6-phosphate phosphatase, with obtaining at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильной аллюлозо-6-фосфатэпимераз и термостабильных аллюлозо-6-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, аллюлозо-6-фосфатэпимеразу и аллюлозо-6-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable allulose-6-phosphate epimerases, and thermostable allulose-6-phosphate phosphatases to form a reaction mixture containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, allulose-6-phosphate epimerase and allulose-6-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением аллюлозы.(f) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain allulose.

4. Бесклеточный способ по любому из вариантов осуществления 1-3, при котором одна или несколько термостабильных α-глюканфосфорилаз выбраны из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз Aquifex aeolicus, Thermocrinis minervae, Thermosulfidibacter takaii, Thermosulfurimonas dismutans, Thermococcus litoralis, Palaeococcus pacificus, Thermotoga neapolitana, Ruminiclostridium thermocellum, Pyrococcus abyssi, Thermococcus thioreducens, Deinococcus radiodurans, Sulfolobus acidocaldarius, Thermus caldophilus, Meiothermus silvanus, Oceanithermus profundus, Ardenticatena maritima, Thermococcus barophilus, Pseudothermotoga thermarum, Hydrogenobacter thermophilus, Thermus oshimai, Meiothermus ruber и Marinitoga piezophila.4. A cell-free method according to any one of embodiments 1-3, wherein one or more thermostable α-glucan phosphorylases are selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases Aquifex aeolicus, Thermocrinis minervae, Thermosulfidibacter takaii, Thermosulfurimonas dismutans, Thermococcus litoralis, Palaeococcus pacificus, Thermotoga neapolitana, Ruminiclostridium thermocellum, Pyrococcus abyssi, Thermococcus thioreducens, Deinococcus radiodurans, Sulfolobus acidocaldarius, Thermus caldophilus, Meiothermus silvanus, Oceanithermus profundus, Ardenticatena maritima, Thermococcus barophilus, Pseudothermotoga thermarum, Hydrogenobacter thermophilus, Therniothermusi rubietophili .

5. Бесклеточный способ по любому из вариантов осуществления 1-4, при котором одна или несколько термостабильных фосфоглюкомутаз выбраны из группы, состоящей из фосфоглюкомутаз Thermococcus kodakaraensis, Pyrococcus kukulkanii, Ammonifex degensii, Methanothermobacter wolfeii, Methanothermus fervidus, Sulfolobus acidocaldarius, Archaeoglobus fulgidus, Ferroglobus placidus, Geoglobus ahangari, Archaeoglobus veneficus, Archaeoglobus sulfaticallidus, Aciduliprofundum boonie, Clostridium thermocellum, Defluviitalea phaphyphila, Caminicella sporogenes, Caloranaerobacter ferrireducens, Thermosipho malanesiensis, Fervidobacterium pennivorans, Symbiobacterium thermophilum, Spirochaeta thermophila и Thermoanaerobacter wiegelii.5. Cell-free method according to any one of embodiments 1-4, wherein one or more thermostable phosphoglucomutases are selected from the group consisting of phosphoglucomutases Thermococcus kodakaraensis, Pyrococcus kukulkanii, Ammonifex degensii, Methanothermobacter wolfeii, Methanothermus fervidus, Sulfolobus acidocaldarius, Archaeoglobus fulgidus, Ferroglobus placidus , Geoglobus ahangari, Archaeoglobus veneficus, Archaeoglobus sulfaticallidus, Aciduliprofundum boonie, Clostridium thermocellum, Defluviitalea phaphyphila, Caminicella sporogenes, Caloranaerobacter ferrireducens, Thermosipho malanesiensis, Fervidobacterium pennivorans, Symbiobacterium thermophilum, Spirochaeta thermophila and Thermoanagelobacter w .

6. Бесклеточный способ по любому из вариантов осуществления 1-5, при котором одна или несколько термостабильных фосфоглюкомутаз выбраны из группы, состоящей из фосфоглюкомутаз Thermus thermophilus, Meiothermus timidus, Thermus filiformis, Marinithermus hydrothermalis, Thermosipho africanus, Sulfurihydrogenibium azorense, Persephonella marina, Marinitoga piezophila, Kosmotoga olearia, Thermotoga maritima, Geobacillus stearothermophilus, Anoxybacillus flavithermus, Thermosulfidibacter takaii, Fervidobacterium nodosum, Clostridium thermocellum, Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, Methanococcus jannaschii, Methanotorris igneus, Methanocaldococcus villosus, Methanothermococcus okinawensis, Pseudothermotoga thermarum, Deferribacter desulfuricans и Thermovibrio ammonificans.6. Cell-free method according to any one of embodiments 1-5, wherein one or more thermostable phosphoglucomutases are selected from the group consisting of Thermus thermophilus, Meiothermus timidus, Thermus filiformis, Marinithermus hydrothermalis, Thermosipho africanus, Sulfurihydrogenibium azorense, Persephonella marina, Marinitoga pezophila phosphoglucomutases , Kosmotoga olearia, Thermotoga maritima, Geobacillus stearothermophilus, Anoxybacillus flavithermus, Thermosulfidibacter takaii, Fervidobacterium nodosum, Clostridium thermocellum, Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, Methanococcus jannaschii, Methanotorris igneus, Methanocaldococcus villosus, Methanothermococcus okinawensis, Pseudothermotoga thermarum, Deferribacter desulfuricans и Thermovibrio ammonificans .

7. Бесклеточный способ по любому из вариантов осуществления 1-6, при котором одна или несколько термостабильных аллюлозо-6-фосфатэпимераз выбраны из группы, состоящей из аллюлозо-6-фосфатэпимераз Thermobacterium thermosaccharolyticum, Thermoanaerobacter brockii, Caldanaerobacter subterraneus, Deferribacter desulfuricans, Thermocrinis ruber, Hydrogenivirga sp. 128-5-R1-1, Brevibacillus thermoruber, Thermosipho atlanticus и Thermosulfidibacter takaii.7. A cell-free method according to any one of embodiments 1-6, wherein one or more thermostable allulose-6-phosphate epimerases are selected from the group consisting of allulose-6-phosphate epimerases from Thermobacterium thermosaccharolyticum, Thermoanaerobacter brockii, Caldanaerobacter subterraneus, Deferribacter desulfuricans, Thermocrinis ruber, Hydrogenivirga sp. 128-5-R1-1, Brevibacillus thermoruber, Thermosipho atlanticus and Thermosulfidibacter takaii .

8. Бесклеточный способ по любому из вариантов осуществления 1-7, при котором одна или несколько термостабильных аллюлозо-6-фосфатфосфатаз выбраны из группы, состоящей из аллюлозо-6-фосфатфосфатаз Thermoanaerobacter wiegelii, Thermoanaerobacter ethanolicus, Thermus islandicus, Deinococcus geothermalis DSM 11300, Thermosphaera aggregans, Crenarchaeota archaeon, Pyrococcus horikoshii Ot3, Aquifex aeolicus, Ruminiclostridium thermocellum, Desulfotomaculum kuznetsovii, Caldanaerobacter subterraneus, Acidothermus cellulolyticus, Methanothermobacter thermautotrophicus, Thermobifida fusca, Thermotoga neapolitana, Petrotoga mobilis и Thermodesulfatator indicus, а также Thermus thermophilus.8. Cell-free method according to any one of embodiments 1-7, wherein one or more thermostable allulose-6-phosphate phosphatases are selected from the group consisting of allulose-6-phosphate phosphatases Thermoanaerobacter wiegelii , Thermoanaerobacter ethanolicus, Thermus islandicus, Deinococcus geothermalis DSM 11300, Thermosphaera aggregans, Crenarchaeota archaeon, Pyrococcus horikoshii Ot3, Aquifex aeolicus, Ruminiclostridium thermocellum, Desulfotomaculum kuznetsovii, Caldanaerobacter subterraneus, Acidothermus cellulolyticus, Methanothermobacter thermautotrophicus, Thermobifida fusca, Thermotoga neapolitana, Petrotoga mobilus, and Ther- modesulfat

9. Бесклеточный способ получения глюкозы, причем способ предусматривает:9. A cell-free method for producing glucose, the method comprising:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы и термостабильной глюкозо-6-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, and thermostable glucose-6-phosphate phosphatase to produce cultured cells that express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением глюкозы.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of starch and inorganic phosphate to produce glucose.

10. Бесклеточный способ получения глюкозы, причем способ предусматривает:10. A cell-free method for producing glucose, the method comprising:

(а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз и термостабильных глюкозо-6-фосфатфосфатазы, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, and thermostable glucose-6-phosphate phosphatase, to obtain at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу и термостабильную глюкозо-6-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates that contains thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase and thermostable glucose-6-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением глюкозы.(e) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain glucose.

11. Бесклеточный способ получения глюкозы, причем способ предусматривает:11. A cell-free method for producing glucose, the method comprising:

(а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз и термостабильных глюкозо-6-фосфатфосфатазы, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, and thermostable glucose-6-phosphate phosphatase, to obtain at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз и термостабильных глюкозо-6-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу и глюкозо-6-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, and thermostable glucose-6-phosphate phosphatases to obtain a reaction mixture containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase and glucose- 6-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением глюкозы.(f) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain glucose.

12. Бесклеточный способ получения фруктозы, причем способ предусматривает:12. Cell-free method for obtaining fructose, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной фосфоглюкоизомеразы и термостабильной фруктозо-6-фосфатфосфатаза, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable phosphoglucoisomerase, and thermostable fructose-6-phosphate phosphatase to obtain cultured cells that express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением фруктозы.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of starch and inorganic phosphate to produce fructose.

13. Бесклеточный способ получения фруктозы, причем способ предусматривает:13. A cell-free method for obtaining fructose, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомер и термостабильных фруктозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomers, and thermostable fructose-6-phosphate phosphatases, to obtain at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, термостабильную фосфоглюкоизомеразу и термостабильную фруктозо-6-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates that contains a thermostable α-glucan phosphorylase, a thermostable phosphoglucomutase, a thermostable phosphoglucoisomerase, and a thermostable fructose-6-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением фруктозы.(e) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain fructose.

14. Бесклеточный способ получения фруктозы, причем способ предусматривает:14. A cell-free method for obtaining fructose, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомер и термостабильных фруктозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomers, and thermostable fructose-6-phosphate phosphatases, to obtain at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз и термостабильных фруктозо-6-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу и фруктозо-6-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, and thermostable fructose-6-phosphate phosphatases to form a reaction mixture containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase , phosphoglucoisomerase and fructose-6-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением фруктозы.(f) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain fructose.

15. Бесклеточный способ получения сорбита, причем способ предусматривает:15. Cell-free method for obtaining sorbitol, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной альдозодегидрогеназы и термостабильной сорбит-6-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable aldose dehydrogenase, and thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatase to obtain cultured cells that express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением сорбита.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain sorbitol.

16. Бесклеточный способ получения сорбита, причем способ предусматривает:16. Cell-free method for obtaining sorbitol, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных альдозодегидрогеназ и термостабильных сорбит-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable aldose dehydrogenases, and thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatases, to obtain at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, термостабильную альдозодегидрогеназу и термостабильную сорбит-6-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates that contains thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable aldose dehydrogenase and thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением сорбита.(e) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain sorbitol.

17. Бесклеточный способ получения сорбита, причем способ предусматривает:17. Cell-free method for obtaining sorbitol, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных альдозодегидрогеназ и термостабильных сорбит-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable aldose dehydrogenases, and thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatases, to obtain at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных альдозодегидрогеназ и термостабильных сорбит-6-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, альдозодегидрогеназу и сорбит-6-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable aldose dehydrogenases, and thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatases to form a reaction mixture containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase , aldose dehydrogenase and sorbitol-6-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением сорбита.(f) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain sorbitol.

18. Бесклеточный способ получения рибулозы, причем способ предусматривает:18. A cell-free method for producing ribulose, the method comprising:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы и термостабильной рибулозо-5-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, thermostable 6-phosphogluconolactonase, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, and thermostable ribulose-5-phosphate phosphatase to obtain cultured cells that express thermostable enzymes ;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением рибулозы.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of starch and inorganic phosphate to produce ribulose.

19. Бесклеточный способ получения рибулозы, причем способ предусматривает:19. A cell-free method for producing ribulose, the method comprising:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ и термостабильных рибулозо-5-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases and thermostable ribulose-5-phosphate phosphatases, producing at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, термостабильную глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, термостабильную 6-фосфоглюконолактоназу, термостабильную 6-фосфоглюконатдегидрогеназу и термостабильную рибулозо-5-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates that contains thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, thermostable 6-phosphogluconolactonase, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase and thermostable ribulose-5-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением рибулозы.(e) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain ribulose.

20. Бесклеточный способ получения рибулозы, причем способ предусматривает:20. A cell-free method for producing ribulose, the method comprising:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ и термостабильных рибулозо-5-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases and thermostable ribulose-5-phosphate phosphatases, producing at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ и термостабильных рибулозо-5-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу и рибулозо-5-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, and thermostable ribulose-5 -phosphate phosphatases, to obtain a reaction mixture containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase and ribulose-5-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением рибулозы.(f) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain ribulose.

21. Бесклеточный способ получения рибозы, причем способ предусматривает:21. A cell-free method for obtaining ribose, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, термостабильной рибозо-5-фосфатизомеразы и термостабильной рибозо-5-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, thermostable 6-phosphogluconolactonase, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, thermostable ribose-5-phosphate isomerase and thermostable ribose-5-phosphate phosphatase, to obtain cultured cells that express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением рибозы.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of starch and inorganic phosphate to produce ribose.

22. Бесклеточный способ получения рибозы, причем способ предусматривает:22. A cell-free method for obtaining ribose, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных рибозо-5-фосфатизомераз и термостабильных рибозо-5-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, thermostable ribose-5-phosphate isomerases, and thermostable ribose-5-phosphate phosphatases to produce at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, термостабильную глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, термостабильную 6-фосфоглюконолактоназу, термостабильную 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, термостабильную рибозо-5-фосфатизомеразу и термостабильную рибозо-5-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to form a mixture of cell lysates that contains a thermostable α-glucan phosphorylase, a thermostable phosphoglucomutase, a thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, a thermostable 6-phosphogluconolactonase, a thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, a thermostable ribose-5-phosphate isomerase, and thermostable ribose-5-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением рибозы.(e) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain ribose.

23. Бесклеточный способ получения рибозы, причем способ предусматривает:23. A cell-free method for obtaining ribose, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных рибозо-5-фосфатизомераз и термостабильных рибозо-5-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, thermostable ribose-5-phosphate isomerases, and thermostable ribose-5-phosphate phosphatases to produce at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных рибозо-5-фосфатизомераз и термостабильных рибозо-5-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, рибозо-5-фосфатизомеразу и рибозо-5-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, thermostable ribose-5 -phosphate isomerases and thermostable ribose-5-phosphate phosphatases, to obtain a reaction mixture containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, ribose-5-phosphate isomerase and ribose-5-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением рибозы.(f) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain ribose.

24. Бесклеточный способ получения арабинозы, причем способ предусматривает:24. A cell-free method for obtaining arabinose, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, термостабильной арабинозо-5-фосфатизомеразы и термостабильной арабинозо-5-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, thermostable 6-phosphogluconolactonase, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, thermostable arabinose-5-phosphate isomerase and thermostable arabinose-5-phosphate phosphatase, to obtain cultured cells that express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением арабинозы.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of starch and inorganic phosphate to produce arabinose.

25. Бесклеточный способ получения арабинозы, причем способ предусматривает:25. A cell-free method for obtaining arabinose, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных арабинозо-5-фосфатизомераз и термостабильных арабинозо-5-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, thermostable arabinose-5-phosphate isomerases, and thermostable arabinose-5-phosphate phosphatases to produce at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, термостабильную глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, термостабильную 6-фосфоглюконолактоназу, термостабильную 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, термостабильную арабинозо-5-фосфатизомеразу и термостабильную арабинозо-5-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to form a cell lysate mixture that contains a thermostable α-glucan phosphorylase, a thermostable phosphoglucomutase, a thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, a thermostable 6-phosphogluconolactonase, a thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, a thermostable arabinose-5-phosphate isomerase, and thermostable arabinose-5-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением арабинозы.(e) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain arabinose.

26. Бесклеточный способ получения арабинозы, причем способ предусматривает:26. A cell-free method for producing arabinose, the method comprising:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных арабинозо-5-фосфатизомераз и термостабильных арабинозо-5-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, thermostable arabinose-5-phosphate isomerases, and thermostable arabinose-5-phosphate phosphatases to produce at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных арабинозо-5-фосфатизомераз и термостабильных арабинозо-5-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, арабинозо-5-фосфатизомеразу и арабинозо-5-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, thermostable arabinose-5 -phosphate isomerases and thermostable arabinose-5-phosphate phosphatases, to obtain a reaction mixture containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, arabinose-5-phosphate isomerase and arabinose-5-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением арабинозы.(f) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain arabinose.

27. Бесклеточный способ получения маннозы, причем способ предусматривает:27. A cell-free method for obtaining mannose, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной фосфоглюкоизомеразы, термостабильной маннозо-6-фосфатэпимеразы и термостабильной маннозо-6-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable phosphoglucoisomerase, thermostable mannose-6-phosphate epimerase, and thermostable mannose-6-phosphate phosphatase to obtain cultured cells that express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением маннозы.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of starch and inorganic phosphate to produce mannose.

28. Бесклеточный способ получения маннозы, причем способ предусматривает:28. A cell-free method for producing mannose, the method comprising:

(а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильных маннозо-6-фосфатэпимераз и термостабильных маннозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable mannose-6-phosphate epimerases, and thermostable mannoses -6-phosphate phosphatase, with obtaining at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, термостабильную фосфоглюкоизомеразу, термостабильную маннозо-6-фосфатэпимеразу и термостабильную маннозо-6-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to form a mixture of cell lysates that contains a thermostable α-glucan phosphorylase, a thermostable phosphoglucomutase, a thermostable phosphoglucoisomerase, a thermostable mannose-6-phosphate epimerase, and a thermostable mannose-6-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением маннозы.(e) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain mannose.

29. Бесклеточный способ получения маннозы, причем способ предусматривает:29. A cell-free method for producing mannose, the method comprising:

(а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильных маннозо-6-фосфатэпимераз и термостабильных маннозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable mannose-6-phosphate epimerases, and thermostable mannoses -6-phosphate phosphatase, with obtaining at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных α-глюканфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильной маннозо-6-фосфатэпимераз и термостабильных маннозо-6-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, маннозо-6-фосфатэпимеразу и маннозо-6-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable α-glucan phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable mannose-6-phosphate epimerases, and thermostable mannose-6-phosphate phosphatases to form a reaction mixture containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, mannose-6-phosphate epimerase and mannose-6-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением маннозы.(f) incubating the reaction mixture in the presence of starch and inorganic phosphate to obtain mannose.

30. Способ по любому из вариантов осуществления 1-26, при котором клетки включают бактериальные клетки.30. The method of any one of embodiments 1-26, wherein the cells comprise bacterial cells.

31. Способ по любому из вариантов осуществления 1-26, при котором клетки включают дрожжевые клетки.31. The method of any one of embodiments 1-26 wherein the cells comprise yeast cells.

32. Способ по любому из вариантов осуществления 1-31, при котором по меньшей мере один из ферментов является гетерологичным по отношению к клеткам.32. The method of any one of embodiments 1-31, wherein at least one of the enzymes is heterologous to cells.

33. Способ по любому из вариантов осуществления 1-32, при котором стадия (b) лизирования включает механическое, химическое или ферментативное лизирование культивированных клеток.33. The method of any one of embodiments 1-32, wherein step (b) of lysing comprises mechanical, chemical, or enzymatic lysing of the cultured cells.

34. Способ по любому из вариантов осуществления 1-33, при котором стадия (c) нагревания включает нагревание клеточного лизата до температуры по меньшей мере 50°C.34. The method of any one of embodiments 1-33, wherein step (c) of heating comprises heating the cell lysate to a temperature of at least 50°C.

35. Способ по любому из вариантов осуществления 1-34, при котором крахмал содержит амилозу, амилопектин или как амилозу, так и амилопектин.35. The method of any one of embodiments 1-34, wherein the starch contains amylose, amylopectin, or both amylose and amylopectin.

36. Способ по любому из вариантов осуществления 1-35, при котором термостабильная α-глюканфосфорилаза и термостабильная фосфоглюкомутаза экспрессируются в форме единого гибридного белка или бифункционального белка.36. The method of any one of embodiments 1-35, wherein the thermostable α-glucan phosphorylase and the thermostable phosphoglucomutase are expressed as a single fusion protein or bifunctional protein.

37. Клеточный лизат, полученный способом по любому из вариантов осуществления 1-36.37. Cell lysate obtained by the method of any one of embodiments 1-36.

38. Сконструированная клетка, содержащая α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу и глюкозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.38. An engineered cell containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase and glucose-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

39. Сконструированная клетка, содержащая α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу и фруктозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.39. An engineered cell containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase and fructose-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

40. Сконструированная клетка, содержащая α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, аллюлозо-6-фосфатэпимеразу и аллюлозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.40. An engineered cell containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, allulose-6-phosphate epimerase and allulose-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

41. Сконструированная клетка, содержащая α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, альдозодегидрогеназу и сорбит-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.41. Constructed cell containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, aldose dehydrogenase and sorbitol-6-phosphate phosphatase, optionally, at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

42. Сконструированная клетка, содержащая α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу и рибулозо-5-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.42. An engineered cell containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, and ribulose-5-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

43. Сконструированная клетка, содержащая α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, рибозо-5-фосфатизомеразу и рибозо-5-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.43. Constructed cell containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, ribose-5-phosphate isomerase, and ribose-5-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme .

44. Сконструированная клетка, содержащая α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, арабинозо-5-фосфатизомеразу и арабинозо-5-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.44. Constructed cell containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, arabinose-5-phosphate isomerase and arabinose-5-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme .

45. Сконструированная клетка, содержащая α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, маннозо-6-фосфатэпимеразу и маннозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.45. An engineered cell containing α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, mannose-6-phosphate epimerase, and mannose-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

46. Сконструированная клетка по любому из вариантов осуществления 38-45, причем клетка представляет собой бактериальную клетку или дрожжевую клетку.46. An engineered cell according to any one of embodiments 38-45, wherein the cell is a bacterial cell or a yeast cell.

47. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу и глюкозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.47. A single cell lysate, a mixture of cell lysates derived from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase and glucose-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

48. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу и фруктозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.48. A single cell lysate, a mixture of cell lysates obtained from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase and fructose-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is thermostable enzyme.

49. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, аллюлозо-6-фосфатэпимеразу и аллюлозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.49. A single cell lysate, a mixture of cell lysates obtained from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, allulose-6-phosphate epimerase and allulose-6-phosphate phosphatase, optionally at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

50. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, альдозодегидрогеназу и сорбит-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.50. A single cell lysate, a mixture of cell lysates derived from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, aldose dehydrogenase, and sorbitol-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is thermostable enzyme.

51. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу и рибулозо-5-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.51. A single cell lysate, a mixture of cell lysates obtained from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase and ribulose-5-phosphate phosphatase , optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

52. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, рибозо-5-фосфатизомеразу и рибозо-5-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.52. A single cell lysate, a mixture of cell lysates obtained from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, ribose-5-phosphate isomerase and ribose-5-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

53. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, арабинозо-5-фосфатизомеразу и арабинозо-5-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.53. A single cell lysate, a mixture of cell lysates obtained from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, arabinose-5-phosphate isomerase and arabinose-5-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

54. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат α-глюканфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, маннозо-6-фосфатэпимеразу и маннозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.54. A single cell lysate, a mixture of cell lysates obtained from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, mannose-6-phosphate epimerase and mannose-6-phosphate phosphatase, optionally at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

55. Бесклеточный способ получения аллюлозы, причем способ предусматривает:55. A cell-free method for producing allulose, the method comprising:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной целлодекстринфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной фосфоглюкоизомеразы, термостабильной аллюлозо-6-фосфатэпимеразы и термостабильной аллюлозо-6-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable cellodextrin phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable phosphoglucoisomerase, thermostable allulose-6-phosphate epimerase, and thermostable allulose-6-phosphate phosphatase to obtain cultured cells that express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением аллюлозы.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain allulose.

56. Бесклеточный способ получения аллюлозы, причем способ предусматривает:56. A cell-free method for producing allulose, the method comprising:

(а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильных аллюлозо-6-фосфатэпимераз и термостабильных аллюлозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, the cells of each population being engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable allulose-6-phosphate epimerases, and thermostable allulose-6 -phosphate phosphatase, with obtaining at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную целлодекстринфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, термостабильную фосфоглюкоизомеразу, термостабильную аллюлозо-6-фосфатэпимеразу и термостабильную аллюлозо-6-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates that contains thermostable cellodextrinphosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable phosphoglucoisomerase, thermostable allulose-6-phosphate epimerase and thermostable allulose-6-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением аллюлозы.(e) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain allulose.

57. Бесклеточный способ получения аллюлозы, причем способ предусматривает:57. A cell-free method for producing allulose, the method comprising:

(а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильных аллюлозо-6-фосфатэпимераз и термостабильных аллюлозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, the cells of each population being engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable allulose-6-phosphate epimerases, and thermostable allulose-6 -phosphate phosphatase, with obtaining at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильной аллюлозо-6-фосфатэпимераз и термостабильных аллюлозо-6-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, аллюлозо-6-фосфатэпимеразу и аллюлозо-6-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable allulose-6-phosphate epimerases, and thermostable allulose-6-phosphate phosphatases, to obtain a reaction mixture containing cellodextrinphosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, allulose-6-phosphate epimerase and allulose-6-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением аллюлозы.(f) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain allulose.

58. Бесклеточный способ по любому из вариантов осуществления 55-57, при котором одна или несколько термостабильных целлодекстринфосфорилаз выбраны из группы, состоящей из целлодекстринфосфорилаз Aquifex aeolicus, Thermocrinis minervae, Thermosulfidibacter takaii, Thermosulfurimonas dismutans, Thermococcus litoralis, Palaeococcus pacificus, Thermotoga neapolitana, Ruminiclostridium thermocellum, Pyrococcus abyssi, Thermococcus thioreducens, Deinococcus radiodurans, Sulfolobus acidocaldarius, Thermus caldophilus, Meiothermus silvanus, Oceanithermus profundus, Ardenticatena maritima, Thermococcus barophilus, Pseudothermotoga thermarum, Hydrogenobacter thermophilus, Thermus oshimai, Meiothermus ruber и Marinitoga piezophila.58. The cell-free method of any one of embodiments 55-57, wherein the one or more thermostable cellodextrin phosphorylases are selected from the group consisting of Aquifex aeolicus, Thermocrinis minervae, Thermosulfidibacter takaii, Thermosulfurimonas dismutans, Thermococcus litoralis, Palaeococcus pacificus, Thermotoga necellapolitana, Ruminiclostridium cellodextrin phosphorylases. . _

59. Бесклеточный способ по любому из вариантов осуществления 55-58, при котором одна или несколько термостабильных фосфоглюкомутаз выбраны из группы, состоящей из фосфоглюкомутаз Thermococcus kodakaraensis, Pyrococcus kukulkanii, Ammonifex degensii, Methanothermobacter wolfeii, Methanothermus fervidus, Sulfolobus acidocaldarius, Archaeoglobus fulgidus, Ferroglobus placidus, Geoglobus ahangari, Archaeoglobus veneficus, Archaeoglobus sulfaticallidus, Aciduliprofundum boonie, Clostridium thermocellum, Defluviitalea phaphyphila, Caminicella sporogenes, Caloranaerobacter ferrireducens, Thermosipho malanesiensis, Fervidobacterium pennivorans, Symbiobacterium thermophilum, Spirochaeta thermophila и Thermoanaerobacter wiegelii.59. The cell-free method of any one of embodiments 55-58, wherein the one or more thermostable phosphoglucomutases are selected from the group consisting of Thermococcus kodakaraensis, Pyrococcus kukulkanii, Ammonifex degensii, Methanothermobacter wolfeii, Methanothermus fervidus, Sulfolobus acidocaldarius, Archaeoglobus fulgidus, Ferroglobus placidus phosphoglucomutases. , Geoglobus ahangari, Archaeoglobus veneficus, Archaeoglobus sulfaticallidus, Aciduliprofundum boonie, Clostridium thermocellum, Defluviitalea phaphyphila, Caminicella sporogenes, Caloranaerobacter ferrireducens, Thermosipho malanesiensis, Fervidobacterium pennivorans, Symbiobacterium thermophilum, Spirochaeta thermophila and Thermoanagelobacter w .

60. Бесклеточный способ по любому из вариантов осуществления 55-59, при котором одна или несколько термостабильных фосфоглюкомутаз выбраны из группы, состоящей из фосфоглюкомутаз Thermus thermophilus, Meiothermus timidus, Thermus filiformis, Marinithermus hydrothermalis, Thermosipho africanus, Sulfurihydrogenibium azorense, Persephonella marina, Marinitoga piezophila, Kosmotoga olearia, Thermotoga maritima, Geobacillus stearothermophilus, Anoxybacillus flavithermus, Thermosulfidibacter takaii, Fervidobacterium nodosum, Clostridium thermocellum, Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, Methanococcus jannaschii, Methanotorris igneus, Methanocaldococcus villosus, Methanothermococcus okinawensis, Pseudothermotoga thermarum, Deferribacter desulfuricans и Thermovibrio ammonificans.60. The cell-free method of any one of embodiments 55-59, wherein the one or more thermostable phosphoglucomutases are selected from the group consisting of Thermus thermophilus, Meiothermus timidus, Thermus filiformis, Marinithermus hydrothermalis, Thermosipho africanus, Sulfurihydrogenibium azorense, Persephonella marina, Marinitoga piezophila phosphoglucomutases. , Kosmotoga olearia, Thermotoga maritima, Geobacillus stearothermophilus, Anoxybacillus flavithermus, Thermosulfidibacter takaii, Fervidobacterium nodosum, Clostridium thermocellum, Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, Methanococcus jannaschii, Methanotorris igneus, Methanocaldococcus villosus, Methanothermococcus okinawensis, Pseudothermotoga thermarum, Deferribacter desulfuricans и Thermovibrio ammonificans .

61. Бесклеточный способ по любому из вариантов осуществления 55-60, при котором одна или несколько термостабильных аллюлозо-6-фосфатэпимераз выбраны из группы, состоящей из аллюлозо-6-фосфатэпимераз Thermobacterium thermosaccharolyticum, Thermoanaerobacter brockii, Caldanaerobacter subterraneus, Deferribacter desulfuricans, Thermocrinis ruber, Hydrogenivirga sp. 128-5-R1-1, Brevibacillus thermoruber, Thermosipho atlanticus и Thermosulfidibacter takaii.61. A cell-free method according to any one of embodiments 55-60, wherein one or more thermostable allulose-6-phosphate epimerases are selected from the group consisting of allulose-6-phosphate epimerases of Thermobacterium thermosaccharolyticum, Thermoanaerobacter brockii, Caldanaerobacter subterraneus, Deferribacter desulfuricans, Thermocrinis ruber, Hydrogenivirga sp. 128-5-R1-1, Brevibacillus thermoruber, Thermosipho atlanticus and Thermosulfidibacter takaii .

62. Бесклеточный способ по любому из вариантов осуществления 55-61, при котором одна или несколько термостабильных аллюлозо-6-фосфатфосфатаз выбраны из группы, состоящей из аллюлозо-6-фосфатфосфатаз Thermoanaerobacter wiegelii, Thermoanaerobacter ethanolicus, Thermus islandicus, Deinococcus geothermalis DSM 11300, Thermosphaera aggregans, Crenarchaeota archaeon, Pyrococcus horikoshii Ot3, Aquifex aeolicus, Ruminiclostridium thermocellum, Desulfotomaculum kuznetsovii, Caldanaerobacter subterraneus, Acidothermus cellulolyticus, Methanothermobacter thermautotrophicus, Thermobifida fusca, Thermotoga neapolitana, Petrotoga mobilis и Thermodesulfatator indicus, а также Thermus thermophilus.62. The cell-free method of any one of embodiments 55-61, wherein the one or more thermostable allulose-6-phosphate phosphatases are selected from the group consisting of allulose-6-phosphate phosphatases Thermoanaerobacter wiegelii , Thermoanaerobacter ethanolicus, Thermus islandicus, Deinococcus geothermalis DSM 11300, Thermosphaera aggregans, Crenarchaeota archaeon, Pyrococcus horikoshii Ot3, Aquifex aeolicus, Ruminiclostridium thermocellum, Desulfotomaculum kuznetsovii, Caldanaerobacter subterraneus, Acidothermus cellulolyticus, Methanothermobacter thermautotrophicus, Thermobifida fusca, Thermotoga neapolitana, Petrotoga mobilus, and Ther- modesulfat

63. Бесклеточный способ получения глюкозы, причем способ предусматривает:63. A cell-free method for producing glucose, the method comprising:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной целлодекстринфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы и термостабильной глюкозо-6-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable cellodextrinphosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, and thermostable glucose-6-phosphate phosphatase to produce cultured cells that express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением глюкозы.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to produce glucose.

64. Бесклеточный способ получения глюкозы, причем способ предусматривает:64. A cell-free method for producing glucose, the method comprising:

(а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз и термостабильных глюкозо-6-фосфатфосфатазы, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, and thermostable glucose-6-phosphate phosphatase, to obtain at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную целлодекстринфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу и термостабильную глюкозо-6-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates that contains thermostable cellodextrinphosphorylase, thermostable phosphoglucomutase and thermostable glucose-6-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением глюкозы.(e) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain glucose.

65. Бесклеточный способ получения глюкозы, причем способ предусматривает:65. A cell-free method for producing glucose, the method comprising:

(а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз и термостабильных глюкозо-6-фосфатфосфатазы, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, and thermostable glucose-6-phosphate phosphatase, to obtain at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз и термостабильных глюкозо-6-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу и глюкозо-6-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, and thermostable glucose-6-phosphate phosphatases to form a reaction mixture containing cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase, and glucose-6-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением глюкозы.(f) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain glucose.

66. Бесклеточный способ получения фруктозы, причем способ предусматривает:66. A cell-free method for obtaining fructose, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной целлодекстринфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной фосфоглюкоизомеразы и термостабильной фруктозо-6-фосфатфосфатаза, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells designed to express thermostable cellodextrinphosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable phosphoglucoisomerase, and thermostable fructose-6-phosphate phosphatase to obtain cultured cells that express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением фруктозы.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to produce fructose.

67. Бесклеточный способ получения фруктозы, причем способ предусматривает:67. A cell-free method for obtaining fructose, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомер и термостабильных фруктозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomers, and thermostable fructose-6-phosphate phosphatases, to obtain at least at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную целлодекстринфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, термостабильную фосфоглюкоизомеразу и термостабильную фруктозо-6-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates that contains a thermostable cellodextrin phosphorylase, a thermostable phosphoglucomutase, a thermostable phosphoglucoisomerase, and a thermostable fructose-6-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением фруктозы.(e) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain fructose.

68. Бесклеточный способ получения фруктозы, причем способ предусматривает:68. A cell-free method for obtaining fructose, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомер и термостабильных фруктозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomers, and thermostable fructose-6-phosphate phosphatases, to obtain at least at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз и термостабильных фруктозо-6-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу и фруктозо-6-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, and thermostable fructose-6-phosphate phosphatases to form a reaction mixture containing cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase and fructose -6-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением фруктозы.(f) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain fructose.

69. Бесклеточный способ получения сорбита, причем способ предусматривает:69. Cell-free method for obtaining sorbitol, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной целлодекстринфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной альдозодегидрогеназы и термостабильной сорбит-6-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable cellodextrin phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable aldose dehydrogenase, and thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatase to obtain cultured cells that express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением сорбита.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain sorbitol.

70. Бесклеточный способ получения сорбита, причем способ предусматривает:70. A cell-free method for obtaining sorbitol, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных альдозодегидрогеназ и термостабильных сорбит-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable aldose dehydrogenases, and thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatases, to obtain at least at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную целлодекстринфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, термостабильную альдозодегидрогеназу и термостабильную сорбит-6-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to form a mixture of cell lysates that contains a thermostable cellodextrin phosphorylase, a thermostable phosphoglucomutase, a thermostable aldose dehydrogenase, and a thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением сорбита.(e) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain sorbitol.

71. Бесклеточный способ получения сорбита, причем способ предусматривает:71. A cell-free method for obtaining sorbitol, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных альдозодегидрогеназ и термостабильных сорбит-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable aldose dehydrogenases, and thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatases, to obtain at least at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных альдозодегидрогеназ и термостабильных сорбит-6-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, альдозодегидрогеназу и сорбит-6-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable aldose dehydrogenases, and thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatases to form a reaction mixture containing cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase, aldose dehydrogenase and sorbitol -6-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением сорбита.(f) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain sorbitol.

72. Бесклеточный способ получения рибулозы, причем способ предусматривает:72. A cell-free method for obtaining ribulose, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной целлодекстринфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы и термостабильной рибулозо-5-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable cellodextrin phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, thermostable 6-phosphogluconolactonase, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, and thermostable ribulose-5-phosphate phosphatase to obtain cultured cells that express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением рибулозы.(d) incubating the heat inactivated lysate in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to produce ribulose.

73. Бесклеточный способ получения рибулозы, причем способ предусматривает:73. A cell-free method for obtaining ribulose, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ и термостабильных рибулозо-5-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6 α-phosphogluconate dehydrogenases and thermostable ribulose-5-phosphate phosphatases to produce at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную целлодекстринфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, термостабильную глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, термостабильную 6-фосфоглюконолактоназу, термостабильную 6-фосфоглюконатдегидрогеназу и термостабильную рибулозо-5-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to form a mixture of cell lysates that contains a thermostable cellodextrin phosphorylase, a thermostable phosphoglucomutase, a thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, a thermostable 6-phosphogluconolactonase, a thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, and a thermostable ribulose-5-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением рибулозы.(e) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain ribulose.

74. Бесклеточный способ получения рибулозы, причем способ предусматривает:74. A cell-free method for obtaining ribulose, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ и термостабильных рибулозо-5-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6 α-phosphogluconate dehydrogenases and thermostable ribulose-5-phosphate phosphatases to produce at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ и термостабильных рибулозо-5-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу и рибулозо-5-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, and thermostable ribulose-5-phosphate phosphatases to obtain a reaction mixture containing cellodextrinphosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase and ribulose-5-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением рибулозы.(f) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain ribulose.

75. Бесклеточный способ получения рибозы, причем способ предусматривает:75. A cell-free method for obtaining ribose, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной целлодекстринфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, термостабильной рибозо-5-фосфатизомеразы и термостабильной рибозо-5-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable cellodextrin phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, thermostable 6-phosphogluconolactonase, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, thermostable ribose-5-phosphate isomerase, and thermostable ribose-5-phosphate phosphatase to obtain cultured cells , which express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением рибозы.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to produce ribose.

76. Бесклеточный способ получения рибозы, причем способ предусматривает:76. A cell-free method for obtaining ribose, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных рибозо-5-фосфатизомераз и термостабильных рибозо-5-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6 -phosphogluconate dehydrogenases, thermostable ribose-5-phosphate isomerase and thermostable ribose-5-phosphate phosphatase, with obtaining at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную целлодекстринфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, термостабильную глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, термостабильную 6-фосфоглюконолактоназу, термостабильную 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, термостабильную рибозо-5-фосфатизомеразу и термостабильную рибозо-5-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to form a mixture of cell lysates that contains a thermostable cellodextrin phosphorylase, a thermostable phosphoglucomutase, a thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, a thermostable 6-phosphogluconolactonase, a thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, a thermostable ribose-5-phosphate isomerase, and a thermostable riboso -5-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением рибозы.(e) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain ribose.

77. Бесклеточный способ получения рибозы, причем способ предусматривает:77. A cell-free method for obtaining ribose, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных рибозо-5-фосфатизомераз и термостабильных рибозо-5-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6 -phosphogluconate dehydrogenases, thermostable ribose-5-phosphate isomerase and thermostable ribose-5-phosphate phosphatase, with obtaining at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных рибозо-5-фосфатизомераз и термостабильных рибозо-5-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, рибозо-5-фосфатизомеразу и рибозо-5-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, thermostable ribose-5-phosphate isomerases and thermostable ribose-5-phosphate phosphatase, to obtain a reaction mixture containing cellodextrinphosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, ribose-5-phosphate isomerase and ribose-5-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением рибозы.(f) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain ribose.

78. Бесклеточный способ получения арабинозы, причем способ предусматривает:78. A cell-free method for obtaining arabinose, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной целлодекстринфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, термостабильной арабинозо-5-фосфатизомеразы и термостабильной арабинозо-5-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable cellodextrin phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, thermostable 6-phosphogluconolactonase, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, thermostable arabinose-5-phosphate isomerase and thermostable arabinose-5-phosphate phosphatase to obtain cultured cells , which express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением арабинозы.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to produce arabinose.

79. Бесклеточный способ получения арабинозы, причем способ предусматривает:79. Cell-free method for obtaining arabinose, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных арабинозо-5-фосфатизомераз и термостабильных арабинозо-5-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6 -phosphogluconate dehydrogenases, thermostable arabinose-5-phosphate isomerase and thermostable arabinose-5-phosphate phosphatases, to obtain at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную целлодекстринфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, термостабильную глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, термостабильную 6-фосфоглюконолактоназу, термостабильную 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, термостабильную арабинозо-5-фосфатизомеразу и термостабильную арабинозо-5-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to form a mixture of cell lysates that contains a thermostable cellodextrin phosphorylase, a thermostable phosphoglucomutase, a thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, a thermostable 6-phosphogluconolactonase, a thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, a thermostable arabinose-5-phosphate isomerase, and a thermostable arabinose -5-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением арабинозы.(e) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain arabinose.

80. Бесклеточный способ получения арабинозы, причем способ предусматривает:80. Cell-free method for obtaining arabinose, and the method includes:

(a) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных арабинозо-5-фосфатизомераз и термостабильных арабинозо-5-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6 -phosphogluconate dehydrogenases, thermostable arabinose-5-phosphate isomerase and thermostable arabinose-5-phosphate phosphatases, to obtain at least two cultured cell populations expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, термостабильных 6-фосфоглюконолактоназ, термостабильных 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, термостабильных арабинозо-5-фосфатизомераз и термостабильных арабинозо-5-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, арабинозо-5-фосфатизомеразу и арабинозо-5-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenases, thermostable 6-phosphogluconolactonases, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenases, thermostable arabinose-5-phosphate isomerase and thermostable arabinose-5-phosphate phosphatases, to obtain a reaction mixture containing cellodextrinphosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, arabinose-5-phosphate isomerase and arabinose-5-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением арабинозы.(f) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain arabinose.

81. Бесклеточный способ получения маннозы, причем способ предусматривает:81. A cell-free method for producing mannose, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной целлодекстринфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной фосфоглюкоизомеразы, термостабильной маннозо-6-фосфатэпимеразы и термостабильной маннозо-6-фосфатфосфатазы, с получением культивируемых клеток, которые экспрессируют термостабильные ферменты;(a) culturing cells engineered to express thermostable cellodextrin phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable phosphoglucoisomerase, thermostable mannose-6-phosphate epimerase, and thermostable mannose-6-phosphate phosphatase to obtain cultured cells that express thermostable enzymes;

(b) лизирование культивируемых клеток с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением маннозы.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to produce mannose.

82. Бесклеточный способ получения маннозы, причем способ предусматривает:82. A cell-free method for obtaining mannose, and the method includes:

(а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильных маннозо-6-фосфатэпимераз и термостабильных маннозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable mannose-6-phosphate epimerases, and thermostable mannose-6 -phosphate phosphatase, with obtaining at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(c) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов, которая содержит термостабильную целлодекстринфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, термостабильную фосфоглюкоизомеразу, термостабильную маннозо-6-фосфатэпимеразу и термостабильную маннозо-6-фосфатфосфатазу;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates that contains a thermostable cellodextrin phosphorylase, a thermostable phosphoglucomutase, a thermostable phosphoglucoisomerase, a thermostable mannose-6-phosphate epimerase, and a thermostable mannose-6-phosphate phosphatase;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(e) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением маннозы.(e) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain mannose.

83. Бесклеточный способ получения маннозы, причем способ предусматривает:83. A cell-free method for obtaining mannose, and the method includes:

(а) культивирование по меньшей мере двух клеточных популяций, причем клетки каждой популяции сконструированы для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильных маннозо-6-фосфатэпимераз и термостабильных маннозо-6-фосфатфосфатаз, с получением по меньшей мере двух культивируемых популяций клеток, экспрессирующих разные ферменты;(a) culturing at least two cell populations, wherein the cells of each population are engineered to express at least one enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable mannose-6-phosphate epimerases, and thermostable mannose-6 -phosphate phosphatase, with obtaining at least two cultured populations of cells expressing different enzymes;

(b) лизирование клеток по меньшей мере двух культивируемых популяций с получением по меньшей мере двух клеточных лизатов;(b) lysing the cells of at least two cultured populations to obtain at least two cell lysates;

(с) объединение по меньшей мере двух клеточных лизатов с получением смеси клеточных лизатов;(c) combining at least two cell lysates to obtain a mixture of cell lysates;

(d) нагревание смеси клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата;(d) heating the mixture of cell lysates to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate;

(e) добавление к инактивированному теплом лизату по меньшей мере одного очищенного фермента, выбранного из группы, состоящей из термостабильных целлодекстринфосфорилаз, термостабильных фосфоглюкомутаз, термостабильных фосфоглюкоизомераз, термостабильной маннозо-6-фосфатэпимераз и термостабильных маннозо-6-фосфатфосфатаз, с получением реакционной смеси, содержащей целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, маннозо-6-фосфатэпимеразу и маннозо-6-фосфатфосфатазу; и(e) adding to the heat-inactivated lysate at least one purified enzyme selected from the group consisting of thermostable cellodextrin phosphorylases, thermostable phosphoglucomutases, thermostable phosphoglucoisomerases, thermostable mannose-6-phosphate epimerases, and thermostable mannose-6-phosphate phosphatases, to obtain a reaction mixture containing cellodextrinphosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, mannose-6-phosphate epimerase and mannose-6-phosphate phosphatase; and

(f) инкубирование реакционной смеси в присутствии целлодекстрина и неорганического фосфата с получением маннозы.(f) incubating the reaction mixture in the presence of cellodextrin and inorganic phosphate to obtain mannose.

84. Способ по любому из вариантов осуществления 1-80, при котором клетки включают бактериальные клетки.84. The method of any one of embodiments 1-80, wherein the cells comprise bacterial cells.

85. Способ по любому из вариантов осуществления 1-80, при котором клетки включают дрожжевые клетки.85. The method of any one of embodiments 1-80, wherein the cells comprise yeast cells.

86. Способ по любому из вариантов осуществления 1-85, при котором по меньшей мере один из ферментов является гетерологичным по отношению к клеткам.86. The method of any one of embodiments 1-85, wherein at least one of the enzymes is heterologous to cells.

87. Способ по любому из вариантов осуществления 1-86, при котором стадия (b) лизирования включает механическое, химическое или ферментативное лизирование культивированных клеток.87. The method of any one of embodiments 1-86, wherein step (b) of lysing comprises mechanical, chemical, or enzymatic lysing of the cultured cells.

88. Способ по любому из вариантов осуществления 1-87, при котором стадия (c) нагревания включает нагревание клеточного лизата до температуры по меньшей мере 50°C.88. The method of any one of embodiments 1-87 wherein step (c) of heating comprises heating the cell lysate to a temperature of at least 50°C.

89. Способ по любому из вариантов осуществления 1-88, при котором целлодекстрин содержит амилозу, амилопектин или как амилозу, так и амилопектин.89. The method of any one of embodiments 1-88, wherein the cellodextrin contains amylose, amylopectin, or both amylose and amylopectin.

90. Способ по любому из вариантов осуществления 1-89, при котором термостабильная целлодекстринфосфорилаза и термостабильная фосфоглюкомутаза экспрессируются в форме единого гибридного белка или бифункционального белка.90. The method of any one of embodiments 1-89, wherein the thermostable cellodextrin phosphorylase and the thermostable phosphoglucomutase are expressed as a single fusion protein or a bifunctional protein.

91. Клеточный лизат, полученный способом по любому из вариантов осуществления 1-90.91. Cell lysate obtained by the method of any one of embodiments 1-90.

92. Сконструированная клетка, содержащая целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу и глюкозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.92. An engineered cell containing cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase and glucose-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

93. Сконструированная клетка, содержащая целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу и фруктозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.93. An engineered cell containing cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, and fructose-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

94. Сконструированная клетка, содержащая целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, аллюлозо-6-фосфатэпимеразу и аллюлозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.94. An engineered cell containing cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, allulose-6-phosphate epimerase, and allulose-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

95. Сконструированная клетка, содержащая целлодекстринфосфорилазуа, фосфоглюкомутазу, альдозодегидрогеназу и сорбит-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.95. An engineered cell containing cellodextrinphosphorylase, phosphoglucomutase, aldose dehydrogenase, and sorbitol-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

96. Сконструированная клетка, содержащая целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу и рибулозо-5-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.96. An engineered cell containing cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, and ribulose-5-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

97. Сконструированная клетка, содержащая целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, рибозо-5-фосфатизомеразу и рибозо-5-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.97. An engineered cell containing cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, ribose-5-phosphate isomerase, and ribose-5-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

98. Сконструированная клетка, содержащая целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, арабинозо-5-фосфатизомеразу и арабинозо-5-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.98. An engineered cell containing cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, arabinose-5-phosphate isomerase, and arabinose-5-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

99. Сконструированная клетка, содержащая целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, маннозо-6-фосфатэпимеразу и маннозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.99. An engineered cell containing cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, mannose-6-phosphate epimerase, and mannose-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

100. Сконструированная клетка по любому из вариантов осуществления 35-41, причем клетка представляет собой бактериальную клетку или дрожжевую клетку.100. An engineered cell according to any one of embodiments 35-41, wherein the cell is a bacterial cell or a yeast cell.

101. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу и глюкозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.101. A single cell lysate, a mixture of cell lysates derived from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase, and glucose-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

102. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу и фруктозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.102. A single cell lysate, a mixture of cell lysates derived from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, and fructose-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

103. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, аллюлозо-6-фосфатэпимеразу и аллюлозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.103. A single cell lysate, a mixture of cell lysates obtained from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains cellodextrinphosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, allulose-6-phosphate epimerase and allulose-6-phosphate phosphatase, optionally at least one of of the above enzymes is a thermostable enzyme.

104. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, альдозодегидрогеназу и сорбит-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.104. A single cell lysate, a mixture of cell lysates derived from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains cellodextrin phosphorylase, phosphoglucomutase, aldose dehydrogenase, and sorbitol-6-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

105. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу и рибулозо-5-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.105. A single cell lysate, a mixture of cell lysates obtained from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains cellodextrinphosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase and ribulose-5-phosphate phosphatase, optionally and at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

106. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, рибозо-5-фосфатизомеразу и рибозо-5-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.106. A single cell lysate, a mixture of cell lysates obtained from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains cellodextrinphosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, ribose-5-phosphate isomerase and ribose -5-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

107. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, арабинозо-5-фосфатизомеразу и арабинозо-5-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.107. A single cell lysate, a mixture of cell lysates obtained from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains cellodextrinphosphorylase, phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, arabinose-5-phosphate isomerase and arabinose -5-phosphate phosphatase, optionally wherein at least one of the above enzymes is a thermostable enzyme.

108. Единый клеточный лизат, смесь клеточных лизатов, полученных по меньшей мере из двух клеточных популяций, или реакционная смесь, которые содержат целлодекстринфосфорилазу, фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, маннозо-6-фосфатэпимеразу и маннозо-6-фосфатфосфатазу, необязательно причем по меньшей мере один из вышеперечисленных ферментов является термостабильным ферментом.108. A single cell lysate, a mixture of cell lysates obtained from at least two cell populations, or a reaction mixture that contains cellodextrinphosphorylase, phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, mannose-6-phosphate epimerase and mannose-6-phosphate phosphatase, optionally at least one of of the above enzymes is a thermostable enzyme.

109. Бесклеточный способ получения сахара, причем способ предусматривает:109. A cell-free method for obtaining sugar, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы и по меньшей мере одного термостабильного фермента, выбранного из группы, состоящей из изомераз, эпимераз, дегидрогеназ и сахарофосфатаз, с получением культивированных клеток, которые экспрессируют такие ферменты;(a) culturing cells engineered to express a thermostable α-glucan phosphorylase, a thermostable phosphoglucomutase, and at least one thermostable enzyme selected from the group consisting of isomerases, epimerases, dehydrogenases, and sugar phosphatases to obtain cultured cells that express such enzymes;

(b) лизирование культивированных клеток со стадии (a) с получением клеточного лизата;(b) lysing the cultured cells from step (a) to obtain a cell lysate;

(с) нагревание клеточного лизата до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты со стадии (а), с получением инактивированного нагреванием лизата; и(c) heating the cell lysate to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate the thermostable enzymes from step (a), to obtain a heat-inactivated lysate; and

(d) инкубирование инактивированного нагреванием лизата в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением сахара.(d) incubating the heat-inactivated lysate in the presence of starch and inorganic phosphate to produce sugar.

110. Способ по варианту осуществления 109, при котором по меньшей мере один термостабильный фермент представляет собой изомеразу, выбранную из группы, состоящей из фосфоглюкоизомеразы, рибозо-5-фосфатизомеразы и арабинозо-5-фосфатизомеразы.110. The method of Embodiment 109, wherein the at least one thermostable enzyme is an isomerase selected from the group consisting of phosphoglucoisomerase, ribose-5-phosphate isomerase, and arabinose-5-phosphate isomerase.

111. Способ по варианту осуществления 109 или 110, при котором по меньшей мере один термостабильный фермент представляет собой аллюлозо-6-фосфатэпимеразу.111. The method of embodiment 109 or 110 wherein the at least one thermostable enzyme is allulose 6-phosphate epimerase.

112. Способ по любому из вариантов осуществления 109-111, при котором по меньшей мере один термостабильный фермент представляет собой дегидрогеназу, выбранную из группы, состоящей из альдозодегидрогеназы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и 6-фосфоглюконатдегидрогеназы.112. The method of any one of embodiments 109-111, wherein the at least one thermostable enzyme is a dehydrogenase selected from the group consisting of aldose dehydrogenase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, and 6-phosphogluconate dehydrogenase.

113. Способ по любому из вариантов осуществления 109-112, при котором по меньшей мере один термостабильный фермент представляет собой сахарофосфатазу, выбранную из группы, состоящей из глюкозо-6-фосфатфосфатазы, фруктозо-6-фосфатфосфатазы, аллюлозо-6-фосфатфосфатазы, сорбит-6-фосфатфосфатазы, рибулозо-5-фосфатфосфатазы, рибозо-5-фосфатфосфатазы и арабинозо-5-фосфатфосфатазы.113. The method of any one of embodiments 109-112, wherein at least one thermostable enzyme is a sugar phosphatase selected from the group consisting of glucose-6-phosphate phosphatase, fructose-6-phosphate phosphatase, allulose-6-phosphate phosphatase, sorbitol- 6-phosphate phosphatase, ribulose-5-phosphate phosphatase, ribose-5-phosphate phosphatase and arabinose-5-phosphate phosphatase.

114. Способ по варианту осуществления 109, при котором сахар выбран из группы, состоящей из глюкозы, фруктозы, аллюлозы, сорбита, рибулозы, рибозы и арабинозы.114. The method of embodiment 109 wherein the sugar is selected from the group consisting of glucose, fructose, allulose, sorbitol, ribulose, ribose, and arabinose.

115. Способ по варианту осуществления 114, при котором сахар представляет собой глюкозу, а по меньшей мере одной термостабильный фермент включает глюкозо-6-фосфатфосфатазу.115. The method of embodiment 114 wherein the sugar is glucose and at least one thermostable enzyme comprises glucose-6-phosphate phosphatase.

116. Способ по варианту осуществления 115, при котором клетки сконструированы для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы и термостабильной глюкозо-6-фосфатфосфатазы.116. The method of embodiment 115 wherein cells are engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, and thermostable glucose-6-phosphate phosphatase.

117. Способ по варианту осуществления 114, при котором сахар представляет собой фруктозу, а по меньшей мере один термостабильный фермент выбран из фосфоглюкоизомераз и фруктозо-6-фосфатфосфатаз.117. The method of embodiment 114 wherein the sugar is fructose and at least one thermostable enzyme is selected from phosphoglucoisomerases and fructose-6-phosphate phosphatases.

118. Способ по варианту осуществления 117, при котором клетки сконструированы для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной фосфоглюкоизомеразы и термостабильной фруктозо-6-фосфатфосфатазы.118. The method of embodiment 117 wherein cells are engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable phosphoglucoisomerase, and thermostable fructose-6-phosphate phosphatase.

119. Способ по варианту осуществления 114, при котором сахар представляет собой аллюлозу, а по меньшей мере один термостабильный фермент выбран из фосфоглюкоизомераз, аллюлозо-6-фосфатэпимераз и аллюлозо-6-фосфатфосфатаз.119. The method of embodiment 114 wherein the sugar is allulose and at least one thermostable enzyme is selected from phosphoglucoisomerases, allulose-6-phosphate epimerases, and allulose-6-phosphate phosphatases.

120. Способ по варианту осуществления 119, при котором клетки сконструированы для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной фосфоглюкоизомеразы, термостабильной аллюлозо-6-фосфатэпимеразы и термостабильной аллюлозо-6-фосфатфосфатазы.120. The method of embodiment 119 wherein cells are engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable phosphoglucoisomerase, thermostable allulose-6-phosphate epimerase, and thermostable allulose-6-phosphate phosphatase.

121. Способ по варианту осуществления 114, при котором сахар представляет собой сорбит, а по меньшей мере один термостабильный фермент выбран из альдозодегидрогеназ и сорбит-6-фосфатфосфатаз.121. The method of embodiment 114 wherein the sugar is sorbitol and at least one thermostable enzyme is selected from aldose dehydrogenases and sorbitol-6-phosphate phosphatases.

122. Способ по варианту осуществления 121, при котором клетки сконструированы для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной альдозодегидрогеназы и термостабильной сорбит-6-фосфатфосфатазы.122. The method of embodiment 121 wherein cells are engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable aldose dehydrogenase, and thermostable sorbitol-6-phosphate phosphatase.

123. Способ по варианту осуществления 114, при котором сахар представляет собой рибулозу, а по меньшей мере один термостабильный фермент выбран из глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, 6-фосфоглюконолактоназ, 6-фосфоглюконатдегидрогеназ и рибулозо-5-фосфатфосфатаз.123. The method of embodiment 114 wherein the sugar is ribulose and at least one thermostable enzyme is selected from glucose-6-phosphate dehydrogenases, 6-phosphogluconolactonases, 6-phosphogluconate dehydrogenases, and ribulose-5-phosphate phosphatases.

124. Способ по варианту осуществления 123, при котором клетки сконструированы для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы и термостабильной рибулозо-5-фосфатфосфатазы.124. The method of embodiment 123 wherein cells are engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, thermostable 6-phosphogluconolactonase, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, and thermostable ribulose-5-phosphate phosphatase.

125. Способ по варианту осуществления 114, при котором сахар представляет собой рибозу, а по меньшей мере один термостабильный фермент выбран из глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, 6-фосфоглюконолактоназ, 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, рибозо-5-фосфатизомераз и рибозо-5-фосфатфосфатаз.125. The method of embodiment 114, wherein the sugar is ribose and at least one thermostable enzyme is selected from glucose-6-phosphate dehydrogenases, 6-phosphogluconolactonases, 6-phosphogluconate dehydrogenases, ribose-5-phosphate isomerase, and ribose-5-phosphate phosphatases.

126. Способ по варианту осуществления 125, при котором клетки сконструированы для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, термостабильной рибозо-5-фосфатизомеразы и термостабильной рибозо-5-фосфатфосфатазы.126. The method of embodiment 125 wherein cells are engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, thermostable 6-phosphogluconolactonase, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, thermostable ribose-5-phosphate isomerase, and thermostable ribose-5 -phosphate phosphatase.

127. Способ по варианту осуществления 114, при котором сахар представляет собой арабинозу, а по меньшей мере один термостабильный фермент выбран из глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, 6-фосфоглюконолактоназ, 6-фосфоглюконатдегидрогеназ, арабинозо-5-фосфатизомераз и арабинозо-5-фосфатфосфатаз.127. The method of Embodiment 114, wherein the sugar is arabinose and at least one thermostable enzyme is selected from glucose-6-phosphate dehydrogenases, 6-phosphogluconolactonases, 6-phosphogluconate dehydrogenases, arabinose-5-phosphate isomerases, and arabinose-5-phosphate phosphatases.

128. Способ по варианту осуществления 127, при котором клетки сконструированы для экспрессии термостабильной α-глюканфосфорилазы, термостабильной фосфоглюкомутазы, термостабильной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, термостабильной 6-фосфоглюконолактоназы, термостабильной 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, термостабильной арабинозо-5-фосфатизомеразы и термостабильной арабинозо-5-фосфатфосфатазы.128. The method of embodiment 127 wherein cells are engineered to express thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase, thermostable 6-phosphogluconolactonase, thermostable 6-phosphogluconate dehydrogenase, thermostable arabinose-5-phosphate isomerase, and thermostable arabinose-5 -phosphate phosphatase.

129. Способ по любому из вариантов осуществления 109-128, при котором клетки представляют собой бактериальные клетки.129. The method of any one of embodiments 109-128, wherein the cells are bacterial cells.

130. Способ по любому из вариантов осуществления 109-128, при котором клетки представляют собой дрожжевые клетки.130. The method of any one of embodiments 109-128, wherein the cells are yeast cells.

131. Способ по любому из вариантов осуществления 109-130, при котором термостабильная α-глюканфосфорилаза, термостабильная фосфоглюкомутаза и/или по меньшей мере один термостабильный фермент является/являются гетерологичными по отношению к клеткам.131. The method of any one of embodiments 109-130, wherein the thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, and/or at least one thermostable enzyme is/are heterologous to cells.

132. Способ по любому из вариантов осуществления 109-131, при котором стадия (b) лизирования включает механическое, химическое или ферментативное лизирование культивированных клеток.132. The method of any one of embodiments 109-131 wherein step (b) of lysing comprises mechanical, chemical, or enzymatic lysing of the cultured cells.

133. Способ по любому из вариантов осуществления 109-132, при котором стадия (c) нагревания включает нагревание клеточного лизата до температуры по меньшей мере 50°C.133. The method of any one of embodiments 109-132, wherein step (c) of heating comprises heating the cell lysate to a temperature of at least 50°C.

134. Способ по любому из вариантов осуществления 109-133, при котором крахмал содержит амилозу, амилопектин или как амилозу, так и амилопектин.134. The method of any one of embodiments 109-133, wherein the starch contains amylose, amylopectin, or both amylose and amylopectin.

135. Способ по любому из вариантов осуществления 109-134, при котором термостабильная α-глюканфосфорилаза и термостабильная фосфоглюкомутаза экспрессируются в форме единого гибридного белка.135. The method of any one of embodiments 109-134, wherein the thermostable α-glucan phosphorylase and the thermostable phosphoglucomutase are expressed as a single fusion protein.

136. Бесклеточный способ получения сахара, причем способ предусматривает:136. A cell-free method for obtaining sugar, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии α-глюканфосфорилазы, фосфоглюкомутазы и по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из изомераз, эпимераз, дегидрогеназ и сахарофосфатаз, с получением культивированных клеток, которые экспрессируют такие ферменты;(a) culturing cells engineered to express α-glucan phosphorylase, phosphoglucomutase, and at least one enzyme selected from the group consisting of isomerases, epimerases, dehydrogenases, and sugar phosphatases to obtain cultured cells that express such enzymes;

(b) лизирование культивированных клеток со стадии (a) с получением клеточного лизата; и(b) lysing the cultured cells from step (a) to obtain a cell lysate; and

(c) инкубирование лизата в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением сахара.(c) incubating the lysate in the presence of starch and inorganic phosphate to produce sugar.

137. Бесклеточный способ получения сахара, причем способ предусматривает:137. A cell-free method for obtaining sugar, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии (i) гибридного белка, который содержит α-глюканфосфорилазу, гибридизированную с фосфоглюкомутазой, и (ii) по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из изомераз, эпимераз, дегидрогеназ и сахарофосфатаз, с получением культивированных клеток, которые экспрессируют такие ферменты;(a) culturing cells engineered to express (i) a fusion protein that contains α-glucan phosphorylase hybridized to phosphoglucomutase and (ii) at least one enzyme selected from the group consisting of isomerases, epimerases, dehydrogenases, and sugar phosphatases, with obtaining cultured cells that express such enzymes;

(b) лизирование культивированных клеток со стадии (a) с получением клеточного лизата; и(b) lysing the cultured cells from step (a) to obtain a cell lysate; and

(c) инкубирование лизата в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением сахара.(c) incubating the lysate in the presence of starch and inorganic phosphate to produce sugar.

138. Бесклеточный способ получения сахара, причем способ предусматривает:138. A cell-free method for obtaining sugar, and the method includes:

(a) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии гибридного белка, который содержит α-глюканфосфорилазу, гибридизированную с фосфоглюкомутазой;(a) culturing cells engineered to express a fusion protein that contains α-glucan phosphorylase hybridized to phosphoglucomutase;

(b) культивирование клеток, сконструированных для экспрессии по меньшей мере одного фермента, выбранного из группы, состоящей из изомераз, эпимераз, дегидрогеназ и сахарофосфатаз, с получением культивированных клеток, которые экспрессируют такие ферменты;(b) culturing cells designed to express at least one enzyme selected from the group consisting of isomerases, epimerases, dehydrogenases, and sugar phosphatases to obtain cultured cells that express such enzymes;

(c) лизирование культивированных клеток со стадии (a) с стадии (b) с получением клеточных лизатов; и(c) lysing the cultured cells from step (a) from step (b) to obtain cell lysates; and

(d) инкубирование лизатов в присутствии крахмала и неорганического фосфата с получением сахара.(d) incubating the lysates in the presence of starch and inorganic phosphate to produce sugar.

139. Способ по варианту осуществления 137 или 138, при котором ферменты со стадий (a) и/или (b) являются термостабильными ферментами.139. The method of embodiment 137 or 138, wherein the enzymes from steps (a) and/or (b) are thermostable enzymes.

140. Способ по варианту осуществления 139, причем способ дополнительно предусматривает нагревание одного или нескольких клеточных лизатов до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует термостабильные ферменты, с получением одного или нескольких инактивированных нагреванием лизатов.140. The method of embodiment 139, wherein the method further comprises heating one or more cell lysates to a temperature that inactivates naturally occurring molecules with enzymatic activity but does not inactivate thermostable enzymes to produce one or more heat-inactivated lysates.

141. Клеточный лизат, полученный способом по любому из вариантов осуществления 109-138.141. Cell lysate obtained by the method of any one of embodiments 109-138.

142. Сконструированная клетка, содержащая термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу и по меньшей мере один термостабильный фермент, выбранный из группы, состоящей из изомераз, эпимераз, дегидрогеназ и сахарофосфатаз.142. An engineered cell containing a thermostable α-glucan phosphorylase, a thermostable phosphoglucomutase, and at least one thermostable enzyme selected from the group consisting of isomerases, epimerases, dehydrogenases, and sugar phosphatases.

143. Сконструированная клетка по варианту осуществления 142, содержащая:143. The engineered cell of embodiment 142, comprising:

(a) термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу и термостабильную глюкозо-6-фосфатфосфатазу;(a) thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase and thermostable glucose-6-phosphate phosphatase;

(b) термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу и фруктозо-6-фосфатфосфатазу;(b) thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase and fructose-6-phosphate phosphatase;

(c) термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, фосфоглюкоизомеразу, аллюлозо-6-фосфатэпимеразу и аллюлозо-6-фосфатфосфатазу;(c) thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, phosphoglucoisomerase, allulose-6-phosphate epimerase and allulose-6-phosphate phosphatase;

(d) термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, альдозодегидрогеназу и сорбит-6-фосфатфосфатазу;(d) thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, aldose dehydrogenase and sorbitol-6-phosphate phosphatase;

(e) термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу и рибулозо-5-фосфатфосфатазу;(e) thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, and ribulose-5-phosphate phosphatase;

(f) термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, рибозо-5-фосфатизомеразу и рибозо-5-фосфатфосфатазу; или(f) thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, ribose-5-phosphate isomerase, and ribose-5-phosphate phosphatase; or

(g) термостабильную α-глюканфосфорилазу, термостабильную фосфоглюкомутазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6-фосфоглюконолактоназу, 6-фосфоглюконатдегидрогеназу, арабинозо-5-фосфатизомеразу и арабинозо-5-фосфатфосфатазу.(g) thermostable α-glucan phosphorylase, thermostable phosphoglucomutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, arabinose-5-phosphate isomerase, and arabinose-5-phosphate phosphatase.

144. Сконструированная клетка по варианту осуществления 142 или 143, причем такая клетка представляет собой бактериальную клетку или дрожжевую клетку.144. The engineered cell of embodiment 142 or 143, wherein the cell is a bacterial cell or a yeast cell.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Пример 1Example 1

Бесклеточное превращение крахмала в аллюлозуCell-free conversion of starch to allulose

В настоящем примере описано превращение крахмала в аллюлозу. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения крахмала в аллюлозу, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты α-глюканфосфорилазы (EC 2.4.1.1), фосфоглюкомутазы (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6), фосфоглюкоизомеразы (EC 5.3.1.9), аллюлозо-6-фосфатэпимеразы (EC 5.3.1.-) и аллюлозо-6-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе крахмала, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение крахмала в аллюлозу (фиг. 1).This example describes the conversion of starch to allulose. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting starch to allulose were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of α-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6), phosphoglucoisomerase (EC 5.3.1.9), alluloso -6-phosphate epimerase (EC 5.3.1.-) and allulose-6-phosphate phosphatase (EC 5.3.1.-). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate one or more heterologous enzymes. To the heat-inactivated lysate, starch-based feedstock, inorganic phosphate, and optionally other additional nutrients were added to convert starch to allulose (FIG. 1).

Пример 2Example 2

Бесклеточное превращение крахмала в глюкозуCellular conversion of starch to glucose

В настоящем примере описано превращение крахмала в глюкозу. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения крахмала в глюкозу, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты α-глюканфосфорилазы (EC 2.4.1.1), фосфоглюкомутазы (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6) и глюкозо-6-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе крахмала, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение крахмала в глюкозу (фиг. 2А).This example describes the conversion of starch to glucose. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting starch to glucose were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of α-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6), and glucose-6-phosphate phosphatase (EC 5.3. one.-). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate one or more heterologous enzymes. To the heat-inactivated lysate, starch-based raw materials, inorganic phosphate, and optionally other additional nutrients were added to ensure the conversion of starch to glucose (FIG. 2A).

В настоящем примере также описан другой путь превращения крахмала в глюкозу. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения крахмала в глюкозу, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты α-глюканфосфорилазы (EC 2.4.1.1) и глюкозо-1-фосфатфосфатазы (EC 3.1.3.10). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе крахмала, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение крахмала в глюкозу (фиг. 2В).This example also describes another way of converting starch to glucose. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting starch to glucose were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of α-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1) and glucose-1-phosphate phosphatase (EC 3.1.3.10). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate one or more heterologous enzymes. To the heat-inactivated lysate, starch-based raw materials, inorganic phosphate, and optionally other additional nutrients were added to ensure the conversion of starch to glucose (FIG. 2B).

Пример 3Example 3

Бесклеточное превращение крахмала во фруктозуCellular conversion of starch to fructose

В настоящем примере описано превращение крахмала во фруктозу. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения крахмала во фруктозу, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты α-глюканфосфорилазы (EC 2.4.1.1), фосфоглюкомутазы (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6), фосфоглюкоизомеразы (EC 5.3.1.9) и фруктозо-6-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе крахмала, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение крахмала во фруктозу (фиг. 3).This example describes the conversion of starch to fructose. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting starch to fructose were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of α-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6), phosphoglucoisomerase (EC 5.3.1.9) and fructose -6-phosphate phosphatase (EC 5.3.1.-). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate one or more heterologous enzymes. To the heat-inactivated lysate, starch-based raw materials, inorganic phosphate, and optionally other additional nutrients were added to ensure the conversion of starch to fructose (FIG. 3).

Пример 4Example 4

Бесклеточное превращение крахмала в сорбитCell-free conversion of starch to sorbitol

В настоящем примере описано превращение крахмала в сорбит. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения крахмала в сорбит, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты α-глюканфосфорилазы (EC 2.4.1.1), фосфоглюкомутазы (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6), альдозодегидрогеназы (EC 1.1.1.200) и сорбит-6-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе крахмала, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение крахмала в сорбит (фиг. 4).This example describes the conversion of starch to sorbitol. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting starch to sorbitol were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of α-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6), aldose dehydrogenase (EC 1.1.1.200) and sorbitol -6-phosphate phosphatase (EC 5.3.1.-). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate one or more heterologous enzymes. To the heat-inactivated lysate, starch-based feedstock, inorganic phosphate, and optionally other additional nutrients were added to convert starch to sorbitol (FIG. 4).

Пример 5Example 5

Бесклеточное превращение крахмала в рибулозуCellular conversion of starch to ribulose

В настоящем примере описано превращение крахмала в рибулозу. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения крахмала в рибулозу, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты α-глюканфосфорилазы (EC 2.4.1.1), фосфоглюкомутазы (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (EC 1.1.1.49), 6-фосфоглюконолактоназы (EC 3.1.1.31), 6-фосфоглюконатдегидрогеназы (EC 1.1.1.44) и рибулозо-5-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-), а также рибулозо-6-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе крахмала, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение крахмала в рибулозу (фиг. 5).This example describes the conversion of starch to ribulose. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting starch to ribulose were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of α-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6), glucose-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1. 1.49), 6-phosphogluconolactonase (EC 3.1.1.31), 6-phosphogluconate dehydrogenase (EC 1.1.1.44) and ribulose-5-phosphate phosphatase (EC 5.3.1.-) and ribulose-6-phosphate phosphatase (EC 5.3.1. -). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate one or more heterologous enzymes. To the heat-inactivated lysate, starch-based feedstock, inorganic phosphate, and optionally other additional nutrients were added to convert starch to ribulose (FIG. 5).

Пример 6Example 6

Бесклеточное превращение крахмала в рибозуCell-free conversion of starch to ribose

В настоящем примере описано превращение крахмала в рибозу. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения крахмала в рибозу, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты α-глюканфосфорилазы (EC 2.4.1.1), фосфоглюкомутазы (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (EC 1.1.1.49), 6-фосфоглюконолактоназы (EC 3.1.1.31), 6-фосфоглюконатдегидрогеназы (EC 1.1.1.44), рибозо-5-фосфатизомеразы (EC 5.3.1.6) и рибозо-5-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе крахмала, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение крахмала в рибозу (фиг. 6).This example describes the conversion of starch to ribose. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting starch to ribose were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of α-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6), glucose-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1. 1.49), 6-phosphogluconolactonase (EC 3.1.1.31), 6-phosphogluconate dehydrogenase (EC 1.1.1.44), ribose-5-phosphate isomerase (EC 5.3.1.6) and ribose-5-phosphate phosphatase (EC 5.3.1.-). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate one or more heterologous enzymes. To the heat-inactivated lysate, starch-based feedstock, inorganic phosphate, and optionally other additional nutrients were added to convert starch to ribose (FIG. 6).

Пример 7Example 7

Бесклеточное превращение крахмала в арабинозуCell-free conversion of starch to arabinose

В настоящем примере описано превращение крахмала в арабинозу. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения крахмала в арабинозу, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты α-глюканфосфорилазы (EC 2.4.1.1), фосфоглюкомутазы (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (EC 1.1.1.49), 6-фосфоглюконолактоназы (EC 3.1.1.31), 6-фосфоглюконатдегидрогеназы (EC 1.1.1.44), арабинозо-5-фосфатизомеразы (EC 5.3.1.6) и арабинозо-5-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе крахмала, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение крахмала в арабинозу (фиг. 7).This example describes the conversion of starch to arabinose. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting starch to arabinose were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of α-glucan phosphorylase (EC 2.4.1.1), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6), glucose-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1. 1.49), 6-phosphogluconolactonase (EC 3.1.1.31), 6-phosphogluconate dehydrogenase (EC 1.1.1.44), arabinose-5-phosphate isomerase (EC 5.3.1.6) and arabinose-5-phosphate phosphatase (EC 5.3.1.-). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity but does not inactivate one or more heterologous enzymes. To the heat-inactivated lysate, starch-based feedstock, inorganic phosphate, and optionally other additional nutrients were added to convert starch to arabinose (FIG. 7).

Пример 8Example 8

Бесклеточное превращение целлюлозы/целлодекстрина в аллюлозуCell-free conversion of cellulose/cellodextrin to allulose

В настоящем примере описано превращение целлюлозы/целлодекстрина в аллюлозу. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения целлюлозы/целлодекстрина в аллюлозу, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты целлодекстринфосфорилазы (EC 2.4.1.49), фосфоглюкомутазы (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6), фосфоглюкоизомеразы (EC 5.3.1.9), аллюлозо-6-фосфатэпимеразы (EC 5.3.1.-) и аллюлозо-6-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе целлюлозы/целлодекстрина, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение целлюлозы/целлодекстрина в аллюлозу.This example describes the conversion of cellulose/cellodextrin to allulose. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting cellulose/cellodextrin to allulose were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of cellodextrin phosphorylase (EC 2.4.1.49), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6), phosphoglucoisomerase (EC 5.3.1.9), allulose-6 -phosphate epimerase (EC 5.3.1.-) and allulose-6-phosphate phosphatase (EC 5.3.1.-). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate one or more heterologous enzymes. Cellulose/cellodextrin feedstock, inorganic phosphate and optionally other additional nutrients were added to the heat inactivated lysate to convert cellulose/cellodextrin to allulose.

Пример 9Example 9

Бесклеточное превращение целлюлозы/целлодекстрина в глюкозуCell-free conversion of cellulose/cellodextrin to glucose

В настоящем примере описано превращение целлюлозы/целлодекстрина в глюкозу. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения целлюлозы/целлодекстрина в глюкозу, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты целлодекстринфосфорилазы (EC 2.4.1.49), фосфоглюкомутазы (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6) и глюкозо-6-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе целлюлозы/целлодекстрина, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение целлюлозы/целлодекстрина в глюкозу.This example describes the conversion of cellulose/cellodextrin to glucose. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting cellulose/cellodextrin to glucose were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of cellodextrin phosphorylase (EC 2.4.1.49), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6), and glucose-6-phosphate phosphatase (EC 5.3.1. -). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate one or more heterologous enzymes. Cellulose/cellodextrin feedstock, inorganic phosphate, and optionally other additional nutrients were added to the heat-inactivated lysate to allow the cellulose/cellodextrin to be converted to glucose.

В настоящем примере также описан другой путь превращения целлюлозы/целлодекстрина в глюкозу. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения целлюлозы/целлодекстрина в глюкозу, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты целлодекстринфосфорилазы (EC 2.4.1.49) и глюкозо-1-фосфатфосфатазы (EC 3.1.3.10). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе целлюлозы/целлодекстрина, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение целлюлозы/целлодекстрина в глюкозу.This example also describes another route for converting cellulose/cellodextrin to glucose. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting cellulose/cellodextrin to glucose were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of cellodextrinphosphorylase (EC 2.4.1.49) and glucose-1-phosphate phosphatase (EC 3.1.3.10). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity, but does not inactivate one or more heterologous enzymes. Cellulose/cellodextrin feedstock, inorganic phosphate and optionally other additional nutrients were added to the heat inactivated lysate to allow the cellulose/cellodextrin to be converted to glucose.

Пример 10Example 10

Бесклеточное превращение целлюлозы/целлодекстрина во фруктозуCell-free conversion of cellulose/cellodextrin to fructose

В настоящем примере описано превращение целлюлозы/целлодекстрина во фруктозу. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения целлюлозы/целлодекстрина во фруктозу, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты целлодекстринфосфорилазы (EC 2.4.1.49), фосфоглюкомутазы (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6), фосфоглюкоизомеразы (EC 5.3.1.9) и фруктозо-6-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе целлюлозы/целлодекстрина, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение целлюлозы/целлодекстрина во фруктозу.This example describes the conversion of cellulose/cellodextrin to fructose. Cells (eg bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting cellulose/cellodextrin to fructose were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of cellodextrin phosphorylase (EC 2.4.1.49), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6), phosphoglucoisomerase (EC 5.3.1.9), and fructose-6 -phosphate phosphatase (EC 5.3.1.-). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity but does not inactivate one or more heterologous enzymes. Cellulose/cellodextrin feedstock, inorganic phosphate and optionally other additional nutrients were added to the heat-inactivated lysate to convert the cellulose/cellodextrin to fructose.

Пример 11Example 11

Бесклеточное превращение целлюлозы/целлодекстрина в сорбитCell-free conversion of cellulose/cellodextrin to sorbitol

В настоящем примере описано превращение целлюлозы/целлодекстрина в сорбит. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения целлюлозы/целлодекстрина в сорбит, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты целлодекстринфосфорилазы (EC 2.4.1.49), фосфоглюкомутазы (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6), альдозодегидрогеназы (EC 1.1.1.200) и сорбит-6-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе целлюлозы/целлодекстрина, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение целлюлозы/целлодекстрина в сорбит.This example describes the conversion of cellulose/cellodextrin to sorbitol. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting cellulose/cellodextrin to sorbitol were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of cellodextrin phosphorylase (EC 2.4.1.49), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6), aldose dehydrogenase (EC 1.1.1.200), and sorbitol-6 -phosphate phosphatase (EC 5.3.1.-). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity but does not inactivate one or more heterologous enzymes. Cellulose/cellodextrin feedstock, inorganic phosphate and optionally other additional nutrients were added to the heat inactivated lysate to convert the cellulose/cellodextrin to sorbitol.

Пример 12Example 12

Бесклеточное превращение целлюлозы/целлодекстрина в рибулозуCell-free conversion of cellulose/cellodextrin to ribulose

В настоящем примере описано превращение целлюлозы/целлодекстрина в рибулозу. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения целлюлозы/целлодекстрина в рибулозу, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты целлодекстринфосфорилазы (EC 2.4.1.49), фосфоглюкомутазы (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (EC 1.1.1.49), 6-фосфоглюконолактоназы (EC 3.1.1.31), 6-фосфоглюконатдегидрогеназы (EC 1.1.1.44) и рибулозо-5-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-), а также рибулозо-6-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе целлюлозы/целлодекстрина, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение целлюлозы/целлодекстрина в рибулозу.This example describes the conversion of cellulose/cellodextrin to ribulose. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting cellulose/cellodextrin to ribulose were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of cellodextrin phosphorylase (EC 2.4.1.49), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6), glucose-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.49) . . At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity but does not inactivate one or more heterologous enzymes. Cellulose/cellodextrin feedstock, inorganic phosphate and optionally other additional nutrients were added to the heat inactivated lysate to convert cellulose/cellodextrin to ribulose.

Пример 13Example 13

Бесклеточное превращение целлюлозы/целлодекстрина в рибозуCell-free conversion of cellulose/cellodextrin to ribose

В настоящем примере описано превращение целлюлозы/целлодекстрина в рибозу. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения целлюлозы/целлодекстрина в рибозу, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты целлодекстринфосфорилазы (EC 2.4.1.49), фосфоглюкомутазы (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (EC 1.1.1.49), 6-фосфоглюконолактоназы (EC 3.1.1.31), 6-фосфоглюконатдегидрогеназы (EC 1.1.1.44), рибозо-5-фосфатизомеразы (EC 5.3.1.6) и рибозо-5-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе целлюлозы/целлодекстрина, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение целлюлозы/целлодекстрина в рибозу.This example describes the conversion of cellulose/cellodextrin to ribose. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting cellulose/cellodextrin to ribose were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of cellodextrin phosphorylase (EC 2.4.1.49), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6), glucose-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.49) , 6-phosphogluconolactonase (EC 3.1.1.31), 6-phosphogluconate dehydrogenase (EC 1.1.1.44), ribose-5-phosphate isomerase (EC 5.3.1.6) and ribose-5-phosphate phosphatase (EC 5.3.1.-). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity but does not inactivate one or more heterologous enzymes. Cellulose/cellodextrin feedstock, inorganic phosphate and optionally other additional nutrients were added to the heat-inactivated lysate to convert the cellulose/cellodextrin to ribose.

Пример 14Example 14

Бесклеточное превращение целлюлозы/целлодекстрина в арабинозуCell-free conversion of cellulose/cellodextrin to arabinose

В настоящем примере описано превращение целлюлозы/целлодекстрина в арабинозу. Клетки (например, бактериальные или дрожжевые клетки), сконструированные для экспрессии по меньшей мере одного гетерологичного гена, кодирующего по меньшей мере один фермент для превращения целлюлозы/целлодекстрина в арабинозу, выращивали в жидких культурах до высокой плотности клеток. Примеры гетерологичных ферментов, которые можно было использовать в настоящем примере, включают термостабильные варианты целлодекстринфосфорилазы (EC 2.4.1.49), фосфоглюкомутазы (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 или 5.4.2.6), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (EC 1.1.1.49), 6-фосфоглюконолактоназы (EC 3.1.1.31), 6-фосфоглюконатдегидрогеназы (EC 1.1.1.44), арабинозо-5-фосфатизомеразы (EC 5.3.1.6) и арабинозо-5-фосфатфосфатазы (EC 5.3.1.-). В конце стадии роста индуцировали экспрессию одного или нескольких гетерологичных ферментов, а затем собирали клеточную биомассу. Собранную биомассу затем лизировали механическим, химическим или ферментативным способом. Клеточный лизат затем нагревали до температуры, которая инактивирует природные молекулы с ферментативной активностью, но не инактивирует один или несколько гетерологичных ферментов. К инактивированному теплом лизату добавляли сырье на основе целлюлозы/целлодекстрина, неорганический фосфат и необязательно другие дополнительные питательные вещества, что обеспечивало превращение целлюлозы/целлодекстрина в арабинозу.This example describes the conversion of cellulose/cellodextrin to arabinose. Cells (eg, bacterial or yeast cells) engineered to express at least one heterologous gene encoding at least one enzyme for converting cellulose/cellodextrin to arabinose were grown in liquid cultures to high cell density. Examples of heterologous enzymes that could be used in this example include thermostable variants of cellodextrin phosphorylase (EC 2.4.1.49), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2, 5.4.2.5 or 5.4.2.6), glucose-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.49) , 6-phosphogluconolactonase (EC 3.1.1.31), 6-phosphogluconate dehydrogenase (EC 1.1.1.44), arabinose-5-phosphate isomerase (EC 5.3.1.6) and arabinose-5-phosphate phosphatase (EC 5.3.1.-). At the end of the growth step, the expression of one or more heterologous enzymes was induced and then the cell biomass was collected. The harvested biomass was then lysed mechanically, chemically or enzymatically. The cell lysate is then heated to a temperature that inactivates natural molecules with enzymatic activity but does not inactivate one or more heterologous enzymes. Cellulose/cellodextrin feedstock, inorganic phosphate, and optionally other additional nutrients were added to the heat-inactivated lysate to convert the cellulose/cellodextrin to arabinose.

Все ссылки, патенты и заявки на выдачу патентов, раскрытые в настоящем документе, включены посредством ссылки в отношении предмета изобретения, для которого каждая из них упомянута, что в некоторых случаях может охватывать весь документ.All references, patents and patent applications disclosed in this document are incorporated by reference with respect to the subject matter for which each is mentioned, which in some cases may cover the entire document.

Если явно не указано иное, формы единственного числа, используемые в контексте описания и формулы изобретения, следует понимать как означающие «по меньшей мере один».Unless expressly stated otherwise, the singular forms used in the context of the description and claims are to be understood as meaning "at least one".

Следует также понимать, что, если явно не указано обратное, в любых заявленных в настоящем документе способах, которые предусматривают более одной стадии или более одного действия, порядок стадий или действий такого способа не обязательно ограничен порядком, в котором указаны стадии или действия такого способа.It should also be understood that, unless expressly stated to the contrary, in any methods claimed herein that include more than one step or more than one action, the order of the steps or steps of such a method is not necessarily limited to the order in which the steps or steps of such a method are indicated.

В пунктах формулы изобретения, а также в приведенном выше описании все переходные фразы, такие как «входящий в состав», «включающий», «несущий», «имеющий», «содержащий», «охватывающий», «предусматривающий», «имеющий в своем составе» и тому подобное следует понимать как открытые, то есть означающие включающий без ограничения. И только переходные фразы «состоящий из» и «фактически состоящий из» следует рассматривать соответственно как закрытые или полузакрытые переходные фразы, что указано в Руководстве по процедурам патентной экспертизы Патентного ведомства США, раздел 2111.03 (United States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures, Section 2111.03).In the claims, as well as in the above description, all transitional phrases such as "containing", "comprising", "carrying", "having", "comprising", "encompassing", "providing", "having in its composition" and the like should be understood as open, that is, meaning including without limitation. And only the transition phrases "consisting of" and "actually consisting of" should be considered as closed or semi-closed transition phrases, respectively, as specified in the United States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures, Section 2111.03. 2111.03).

--->--->

ПЕРЕЧЕНЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙSEQUENCE LIST

<110> ГРИНЛАЙТ БАЙОСАЙЕНСИС, ИНК.<110> GREENLIGHT BIOSIENCES, INC.

<120> БЕСКЛЕТОЧНОЕ ПОЛУЧЕНИЕ САХАРОВ<120> CELL-FREE SUGAR PRODUCTION

<130> G0830.70022WO00<130> G0830.70022WO00

<140> PCT/US2018/012516<140> PCT/US2018/012516

<141> 2018-01-05<141> 2018-01-05

<150> US 62/443,447<150> US 62/443,447

<151> 2017-01-06<151> 2017-01-06

<150> US 62/538,181<150> US 62/538,181

<151> 2017-07-28<151> 2017-07-28

<160> 10 <160> 10

<170> PatentIn version 3.5<170>PatentIn version 3.5

<210> 1<210> 1

<211> 26<211> 26

<212> PRT<212> PRT

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Синтетический полипептид<223> Synthetic polypeptide

<400> 1<400> 1

Met Lys Ile Lys Thr Gly Ala Arg Ile Leu Ala Leu Ser Ala Leu ThrMet Lys Ile Lys Thr Gly Ala Arg Ile Leu Ala Leu Ser Ala Leu Thr

1 5 10 15 1 5 10 15

Thr Met Met Phe Ser Ala Ser Ala Leu AlaThr Met Met Phe Ser Ala Ser Ala Leu Ala

20 25 20 25

<210> 2<210> 2

<211> 21<211> 21

<212> PRT<212> PRT

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Синтетический полипептид<223> Synthetic polypeptide

<400> 2<400> 2

Met Lys Gln Ser Thr Ile Ala Leu Ala Leu Leu Pro Leu Leu Phe ThrMet Lys Gln Ser Thr Ile Ala Leu Ala Leu Leu Pro Leu Leu Phe Thr

1 5 10 15 1 5 10 15

Pro Val Thr Lys AlaPro Val Thr Lys Ala

20 twenty

<210> 3<210> 3

<211> 25<211> 25

<212> PRT<212> PRT

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Синтетический полипептид<223> Synthetic polypeptide

<400> 3<400> 3

Met Met Ile Thr Leu Arg Lys Leu Pro Leu Ala Val Ala Val Ala AlaMet Met Ile Thr Leu Arg Lys Leu Pro Leu Ala Val Ala Val Ala Ala

1 5 10 15 1 5 10 15

Gly Val Met Ser Ala Gln Ala Met AlaGly Val Met Ser Ala Gln Ala Met Ala

20 25 20 25

<210> 4<210> 4

<211> 23<211> 23

<212> PRT<212> PRT

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Синтетический полипептид<223> Synthetic polypeptide

<400> 4<400> 4

Met Asn Lys Lys Val Leu Thr Leu Ser Ala Val Met Ala Ser Met LeuMet Asn Lys Lys Val Leu Thr Leu Ser Ala Val Met Ala Ser Met Leu

1 5 10 15 1 5 10 15

Phe Gly Ala Ala Ala His AlaPhe Gly Ala Ala Ala His Ala

20 twenty

<210> 5<210> 5

<211> 22<211> 22

<212> PRT<212> PRT

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Синтетический полипептид<223> Synthetic polypeptide

<400> 5<400> 5

Met Lys Tyr Leu Leu Pro Thr Ala Ala Ala Gly Leu Leu Leu Leu AlaMet Lys Tyr Leu Leu Pro Thr Ala Ala Ala Gly Leu Leu Leu Leu Ala

1 5 10 15 1 5 10 15

Ala Gln Pro Ala Met AlaAla Gln Pro Ala Met Ala

20 twenty

<210> 6<210> 6

<211> 19<211> 19

<212> PRT<212> PRT

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Синтетический полипептид<223> Synthetic polypeptide

<400> 6<400> 6

Met Lys Lys Ile Trp Leu Ala Leu Ala Gly Leu Val Leu Ala Phe SerMet Lys Lys Ile Trp Leu Ala Leu Ala Gly Leu Val Leu Ala Phe Ser

1 5 10 15 1 5 10 15

Ala Ser AlaAla Ser Ala

<210> 7<210> 7

<211> 23<211> 23

<212> PRT<212> PRT

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Синтетический полипептид<223> Synthetic polypeptide

<400> 7<400> 7

Met Met Thr Lys Ile Lys Leu Leu Met Leu Ile Ile Phe Tyr Leu IleMet Met Thr Lys Ile Lys Leu Leu Met Leu Ile Ile Phe Tyr Leu Ile

1 5 10 15 1 5 10 15

Ile Ser Ala Ser Ala His AlaIle Ser Ala Ser Ala His Ala

20 twenty

<210> 8<210> 8

<211> 21<211> 21

<212> PRT<212> PRT

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Синтетический полипептид<223> Synthetic polypeptide

<400> 8<400> 8

Met Lys Gln Ala Leu Arg Val Ala Phe Gly Phe Leu Ile Leu Trp AlaMet Lys Gln Ala Leu Arg Val Ala Phe Gly Phe Leu Ile Leu Trp Ala

1 5 10 15 1 5 10 15

Ser Val Leu His AlaSer Val Leu His Ala

20 twenty

<210> 9<210> 9

<211> 18<211> 18

<212> PRT<212> PRT

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Синтетический полипептид<223> Synthetic polypeptide

<400> 9<400> 9

Met Arg Val Leu Leu Phe Leu Leu Leu Ser Leu Phe Met Leu Pro AlaMet Arg Val Leu Leu Phe Leu Leu Leu Ser Leu Phe Met Leu Pro Ala

1 5 10 15 1 5 10 15

Phe SerPhe Ser

<210> 10<210> 10

<211> 39<211> 39

<212> PRT<212> PRT

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Синтетический полипептид<223> Synthetic polypeptide

<400> 10<400> 10

Met Ala Asn Asn Asp Leu Phe Gln Ala Ser Arg Arg Arg Phe Leu AlaMet Ala Asn Asn Asp Leu Phe Gln Ala Ser Arg Arg Arg Phe Leu Ala

1 5 10 15 1 5 10 15

Gln Leu Gly Gly Leu Thr Val Ala Gly Met Leu Gly Pro Ser Leu LeuGln Leu Gly Gly Leu Thr Val Ala Gly Met Leu Gly Pro Ser Leu Leu

20 25 30 20 25 30

Thr Pro Arg Arg Ala Thr AlaThr Pro Arg Arg Ala Thr Ala

35 35

<---<---

Claims (18)

1. Способ получения аллюлозы, предусматривающий следующие стадии:1. A method for producing allulose, comprising the following steps: превращение полимерного глюкозного углевода в глюкозо-1-фосфат (G1P), с использованием α-глюкан или целлодекстринфосфорилазы; превращение G1P в глюкозо-6-фосфат (G6P), с использованием фосфоглюкомутазы; превращение G6P в фруктозо-6-фосфат (F6P), с использованием фосфоглюкоизомеразы; превращение F6P в аллюлозо-6-фосфат (A6P), с использованием аллюлозо-6-фосфатэпимеразы (A6PE); и превращение A6P в аллюлозу, с использованием аллюлозо-6-фосфатфосфатазы (A6PP); где A6PP является A6PP Ruminiclostridium thermocellum.converting polymeric glucose carbohydrate to glucose-1-phosphate (G1P) using α-glucan or cellodextrinphosphorylase; conversion of G1P to glucose-6-phosphate (G6P) using phosphoglucomutase; conversion of G6P to fructose-6-phosphate (F6P) using phosphoglucoisomerase; conversion of F6P to allulose-6-phosphate (A6P), using allulose-6-phosphate epimerase (A6PE); and converting A6P to allulose using allulose-6-phosphate phosphatase (A6PP); where A6PP is A6PP Ruminiclostridium thermocellum. 2. Способ получения аллюлозы, предусматривающий следующие стадии: 2. A method for producing allulose, comprising the following steps: превращение полимерного глюкозного углевода в глюкозо-1-фосфат (G1P), с использованием α-глюкан или целлодекстринфосфорилазы; превращение G1P для получения глюкозо-6-фосфата (G6P), с использованием фосфоглюкомутазы; превращение G6P в фруктозо-6-фосфат (F6P), с использованием фосфоглюкоизомеразы; превращение F6P с получением аллюлозо-6-фосфата (A6P), с использованием аллюлозо-6-фосфатэпимеразы (A6PE); и превращение A6P в аллюлозу, с использованием аллюлозо-6-фосфатфосфатазы (A6PP); где A6PЕ является и A6PE Brevibacillus thermoruber.converting polymeric glucose carbohydrate to glucose-1-phosphate (G1P) using α-glucan or cellodextrinphosphorylase; converting G1P to produce glucose-6-phosphate (G6P) using phosphoglucomutase; conversion of G6P to fructose-6-phosphate (F6P) using phosphoglucoisomerase; conversion of F6P to give allulose-6-phosphate (A6P) using allulose-6-phosphate epimerase (A6PE); and converting A6P to allulose using allulose-6-phosphate phosphatase (A6PP); where A6PE is and A6PE Brevibacillus thermoruber. 3. Способ по п. 1 или 2, при котором по меньшей мере один из ферментов является термостабильным, или по меньшей мере два из ферментов являются термостабильными.3. The method according to claim 1 or 2, wherein at least one of the enzymes is thermostable, or at least two of the enzymes are thermostable. 4. Способ по любому из пп. 1-3, при котором A6PE является, A6PP является, или обе A6PE и A6PP являются термостабильными или сконструированы для обеспечения термостабильности.4. The method according to any one of paragraphs. 1-3 wherein A6PE is, A6PP is, or both A6PE and A6PP are thermally stable or are designed to be thermally stable. 5. Способ по любому из пп. 1-4, при котором полимерный глюкозный углевод выбран из крахмала, целлодекстрина, мальтодекстринов и гликогена.5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, wherein the polymeric glucose carbohydrate is selected from starch, cellodextrin, maltodextrins and glycogen. 6. Способ по любому из пп. 1-4, дополнительно предусматривающий обработку полимерного глюкозного углевода деветвящим ферментом; и причем полимерный глюкозный углевод выбран из гликогена, крахмала и гидролизированных мальтодекстринов.6. The method according to any one of paragraphs. 1-4 further comprising treating the polymeric glucose carbohydrate with a debranching enzyme; and wherein the polymeric glucose carbohydrate is selected from glycogen, starch and hydrolysed maltodextrins. 7. Способ по п. 6, при котором деветвящий фермент выбран из (i) изоамилаз, необязательно выбранных из изоамилаз Sulfolobus tokodaii, Metallosphaera hakonensis, Sphaerobacter thermophiles и Bacillus lentus, и (ii) пуллуланаз, необязательно выбранных из пуллуланаз Fervidobacterium pennavorans. Thermotoga sp. RQ5, Bacillus flavocaldarius, Thermosipho africanus и Kosmotoga olearia.7. The method of claim 6 wherein the debranching enzyme is selected from (i) isoamylases optionally selected from Sulfolobus tokodaii, Metallosphaera hakonensis, Sphaerobacter thermophiles and Bacillus lentus isoamylases, and (ii) pullulanases optionally selected from Fervidobacterium pennavorans pullulanases. Thermotoga sp. RQ5, Bacillus flavocaldarius, Thermosipho africanus and Kosmotoga olearia. 8. Способ по любому из пп. 1 и 3-7, при котором А6РЕ выбрана из группы, состоящей из аллюлозо-6-фосфатэпимераз Thermobacterium thermosaccharolyticum, Thermoanaerobacter brockii, Caldanaerobacter subterraneus, Deferribacter desulfuricans, Thermocrinis ruber, Hydrogenivirga sp. 128-5-R1-1, Brevibacillus thermoruber, Thermosipho atlanticus и Thermosulfidibacter takaii.8. The method according to any one of paragraphs. 1 and 3-7, in which A6PE is selected from the group consisting of allulose-6-phosphate epimerases of Thermobacterium thermosaccharolyticum, Thermoanaerobacter brockii, Caldanaerobacter subterraneus, Deferribacter desulfuricans, Thermocrinis ruber, Hydrogenivirga sp. 128-5-R1-1, Brevibacillus thermoruber, Thermosipho atlanticus and Thermosulfidibacter takaii. 9. Способ по п.8, при котором А6РЕ выбрана из группы, состоящей из аллюлозо-6-фосфатэпимераз Thermobacterium thermosaccharolyticum, Hydrogenivirga sp. 128-5-R1-1, и Brevibacillus thermoruber.9. The method according to claim 8, wherein A6PE is selected from the group consisting of allulose-6-phosphate epimerases from Thermobacterium thermosaccharolyticum, Hydrogenivirga sp. 128-5-R1-1, and Brevibacillus thermoruber. 10. Способ по любому из пп. 1-9, при котором α-глюканфосфорилаза выбрана из группы, состоящей из α-глюканфосфорилаз Aquifex aeolicus, Thermocrinis minervae,10. The method according to any one of paragraphs. 1-9, wherein the α-glucan phosphorylase is selected from the group consisting of α-glucan phosphorylases from Aquifex aeolicus, Thermocrinis minervae, Thermosulfidibacter takaii, Thermosulfurimonas dismutans, Thermococcus litoralis, Palaeococcus pacificus, Thermotoga neapolitana, Ruminiclostridium thermocellum, Pyrococcus abyssi, Thermococcus thioreducens, Deinococcus radiodurans, Sulfolobus acidocaldarius, Thermus caldophilus, Meiothermus silvanus, Oceanithermus profundus, Ardenticatena maritima, Thermococcus barophilus, Pseudothermotoga thermarum, Hydrogenobacter thermophilus, Thermus oshimai, Meiothermus ruber и Marinitoga piezophila.Thermosulfidibacter takaii, Thermosulfurimonas dismutans, Thermococcus litoralis, Palaeococcus pacificus, Thermotoga neapolitana, Ruminiclostridium thermocellum, Pyrococcus abyssi, Thermococcus thioreducens, Deinococcus radiodurans, Sulfolobus acidocaldarius, Thermus caldophilus, Meiothermus silvanus, Oceanithermus profundus, Ardenticatena maritima, Thermococcus barophilus, Pseudothermotoga thermarum, Hydrogenobacter thermophilus , Thermus oshimai, Meiothermus ruber and Marinitoga piezophila. 11. Способ по любому из пп. 1-10, при котором целлодекстринфосфорилаза выбрана из группы, состоящей из целлодекстринфосфорилаз Clostridium thermocellum, Clostridium straminisolvens, Thermotoga RQ2; Ignisphaera aggregans, Thermotoga maritima, Spirochaeta thermophila, Caldicellulosiruptor bescii, Dictyoglomus thermophilum, Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, Thermosipho africanus, Caldisalinibacter kiritimatiensis, Defluviitalea phaphyphila, Caldicellulosiruptor kronotskyensis, Thermococcus sibiricus и Thermosphaera aggregans.11. The method according to any one of paragraphs. 1-10, wherein the cellodextrinphosphorylase is selected from the group consisting of Clostridium thermocellum, Clostridium straminisolvens, Thermotoga RQ2 cellodextrinphosphorylases; Ignisphaera aggregans, Thermotoga maritima, Spirochaeta thermophila, Caldicellulosiruptor bescii, Dictyoglomus thermophilum, Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, Thermosipho africanus, Caldisalinibacter kiritimatiensis, Defluviitalea phaphyphila, Caldicellulosiruptor kronotskyensis, Thermococcus sibiricus and Thermosphaeragregans. 12. Способ по любому из пп. 1-11, при котором фосфоглюкомутаза выбрана из группы, состоящей из фосфоглюкомутаз Thermococcus kodakaraensis, Pyrococcus kukulkanii, Ammonifex degensii, Methanothermobacter wolfeii, Methanothermus fervidus, Sulfolobus acidocaldarius, Archaeoglobus fulgidus, Ferroglobus placidus, Geoglobus ahangari, Archaeoglobus veneficus, Archaeoglobus sulfaticallidus, Aciduliprofundum boonie, Clostridium thermocellum, Defluviitalea phaphyphila, Caminicella sporogenes, Caloranaerobacter ferrireducens, Thermosipho malanesiensis, Fervidobacterium pennivorans, Symbiobacterium thermophilum, Spirochaeta thermophila и Thermoanaerobacter wiegelii.12. The method according to any one of paragraphs. 1-11, при котором фосфоглюкомутаза выбрана из группы, состоящей из фосфоглюкомутаз Thermococcus kodakaraensis, Pyrococcus kukulkanii, Ammonifex degensii, Methanothermobacter wolfeii, Methanothermus fervidus, Sulfolobus acidocaldarius, Archaeoglobus fulgidus, Ferroglobus placidus, Geoglobus ahangari, Archaeoglobus veneficus, Archaeoglobus sulfaticallidus, Aciduliprofundum boonie, Clostridium thermocellum, Defluviitalea phaphyphila, Caminicella sporogenes, Caloranaerobacter ferrireducens, Thermosipho malanesiensis, Fervidobacterium pennivorans, Symbiobacterium thermophilum, Spirochaeta thermophila and Thermoanaerobacter wiegelii. 13. Способ по любому из пп. 1-12, при котором фосфоглюкоизомераза выбрана из группы, состоящей из фосфоглюкоизомераз Thermus thermophilus, Meiothermus timidus, Thermus filiformis, Marinithermus hydrothermalis, Thermosipho africanus, Sulfurihydrogenibium azorense, Persephonella marina, Marinitoga piezophila, Kosmotoga olearia, Thermotoga maritima, Geobacillus stearothermophilus, Anoxybacillus flavithermus, Thermosulfidibacter takaii, Fervidobacterium nodosum, Clostridium thermocellum, Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, Methanococcus jannaschii, Methanotorris igneus, Methanocaldococcus villosus, Methanothermococcus okinawensis, Pseudothermotoga thermarum, Deferribacter desulfuricans и Thermovibrio ammonificans.13. The method according to any one of paragraphs. 1-12, in which the phosphoglucoisomerase is selected from the group consisting of phosphoglucoisomerases Thermus thermophilus, Meiothermus timidus, Thermus filiformis, Marinithermus hydrothermalis, Thermosipho africanus, Sulfurihydrogenibium azorense, Persephonella marina, Marinitoga piezophila, Kosmotoga olearia, Thermotoga maritima, Geobacillus stearoxybacillus, Anviothermoma Thermosulfidibacter takaii, Fervidobacterium nodosum, Clostridium thermocellum, Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, Methanococcus jannaschii, Methanotorris igneus, Methanocaldococcus villosus, Methanothermococcus okinawensis, Pseudothermotoga thermarum, Deferribacter desulfuricans, and Thermovibrio ammonificans. 14. Способ по любому из пп. 2-7 и 9-13, при котором А6РР выбрана из группы, состоящей из аллюлозо-6-фосфатфосфатаз Thermoanaerobacter wiegelii, Thermoanaerobacter ethanolicus, Thermus islandicus, Deinococcus geothermalis DSM 11300, Thermosphaera aggregans, Crenarchaeota archaeon, Pyrococcus horikoshii Ot3, Aquifex aeolicus, Ruminiclostridium thermocellum, Desulfotomaculum kuznetsovii, Caldanaerobacter subterraneus, Acidothermus cellulolyticus, Methanothermobacter thermautotrophicus, Thermobifida fusca, Thermotoga neapolitana, Petrotoga mobilis и Thermodesulfatator indicus, Thermus thermophilus, Bacteroides vulgatus и Bacteroides fragilus.14. The method according to any one of paragraphs. 2-7 and 9-13, wherein A6PP is selected from the group consisting of allulose-6-phosphate phosphatases Thermoanaerobacter wiegelii, Thermoanaerobacter ethanolicus, Thermus islandicus, Deinococcus geothermalis DSM 11300, Thermosphaera aggregans, Crenarchaeota archaeon, Pyrococcus horikoshii Ot3, Aquifex aeolicus, Ruminiclostridium thermocellum, Desulfotomaculum kuznetsovii, Caldanaerobacter subterraneus, Acidothermus cellulolyticus, Methanothermobacter thermautotrophicus, Thermobifida fusca, Thermotoga neapolitana, Petrotoga mobilis and Thermodesulfatator indicus, Thermus thermophilus, Bacteroides vulgatus and Bacteroides fragilus. 15. Способ по любому из пп. 1-14, при котором аллюлозо-6-фосфатфосфатаза специфична к аллюлозо-6-фосфату.15. The method according to any one of paragraphs. 1-14, in which allulose-6-phosphate phosphatase is specific for allulose-6-phosphate.
RU2019124813A 2017-01-06 2018-01-05 Acellular sugar production RU2776637C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762443447P 2017-01-06 2017-01-06
US62/443,447 2017-01-06
US201762538181P 2017-07-28 2017-07-28
US62/538,181 2017-07-28
PCT/US2018/012516 WO2018129275A1 (en) 2017-01-06 2018-01-05 Cell-free production of sugars

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019124813A RU2019124813A (en) 2021-02-08
RU2019124813A3 RU2019124813A3 (en) 2021-11-29
RU2776637C2 true RU2776637C2 (en) 2022-07-22

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553537C2 (en) * 2008-12-16 2015-06-20 Терранол А/С Xylose isomerase-expressing microorganism
WO2017002978A1 (en) * 2015-07-02 2017-01-05 協和発酵バイオ株式会社 Method for producing rare sugar

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553537C2 (en) * 2008-12-16 2015-06-20 Терранол А/С Xylose isomerase-expressing microorganism
WO2017002978A1 (en) * 2015-07-02 2017-01-05 協和発酵バイオ株式会社 Method for producing rare sugar

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NCBI Reference Sequence: WP_013298194.1, 18.03.2013 Найдено в интернет по адресу https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/WP_013298194.1?report=girevhist. NCBI Reference Sequence: WP_008287078.1, 10.05.2013 найдено в интернет по адресу https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/WP_008287078.1?report=girevhist. NCBI Reference Sequence: WP_029098887.1, 13.07.2021 найдено в интернет по адресу https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/WP_029098887.1?report=girevhist. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10704067B2 (en) Cell-free production of sugars
US20220064688A1 (en) Cell-free production of ribonucleic acid
US20210309691A1 (en) Methods and compositions for nucleoside triphosphate and ribonucleic acid production
Myung et al. Fructose-1, 6-bisphosphatase from a hyper-thermophilic bacterium Thermotoga maritima: Characterization, metabolite stability, and its implications
US20220098630A1 (en) Cell-free production of allulose
CN114423870A (en) Cell-free production of ribonucleic acids
WO2022213721A1 (en) Method for producing tagatose by immobilizing multiple enzymes by using artificial oil body
Zhan et al. Economical production of isomaltulose from agricultural residues in a system with sucrose isomerase displayed on Bacillus subtilis spores
RU2776637C2 (en) Acellular sugar production
WO2023092071A1 (en) Compositions and methods for the production of allulose
CN117051049A (en) Preparation method of D-chiro-inositol
Elvi Production of glycerol-3-phosphate using
NZ786906A (en) Cell-free production of ribonucleic acid