WO1996041888A1 - Yeast strains having a modified alcoholic sugar fermentation balance, uses thereof, and vectors for producing said strains - Google Patents
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- C12P7/18—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic polyhydric
- C12P7/20—Glycerol
Definitions
- the present invention relates to yeast strains having a modified alcoholic fermentation balance for sugars, in particular in this regard, concerns the production of glycerol and ethanol.
- the present invention also relates to vectors or sequences which can be used for obtaining said strains.
- Glycerol is an extremely important compound in industrial alcoholic fermentations carried out by yeasts, in particular because it is the main fermentation byproduct after ethanol and CO2 •
- glycerol carried out in the cytoplasm, begins with the reduction of dihydroxyacetone phosphate (DHAP) to glycerol-3-phosphate, by a glyce ⁇ rol 3 phosphate dehydrogenase NADH-dependent (GPDH, EC 1.1.1.8).
- DHAP dihydroxyacetone phosphate
- GPDH glyce ⁇ rol 3 phosphate dehydrogenase NADH-dependent
- NAGODA ITHANA et al. J. Am. Soc. Brew. Chem. 39, p. 179-183, 1977
- solutions of high ionic strength as well as by different metabolites and cofactors [NADER et al., Biochem. Biophys. Acta, 571, p. 177-185, (1979)].
- GPD1 A gene, called GPD1, responsible for the synthesis of the enzyme has recently been cloned and characterized [LARSSON et al., Mol. Microbiol. 10, p. 1101-1111, (1993); ALBERTYN et al., Mol. Cell. Biol. 14, p. 4135- 4144, (1994)], but its disruption does not lead to a total loss of GPDH activity, this mistletoe leads to a maintenance of the production of glycerol, including in anaerobiosis, which supposes the existence of a second gene, GPD2, coding for an isoenzyme.
- the second step consists in the dephosphorylation of glycerol-3-phosphate to glycerol by ⁇ -glycerophosphatase (glycerol 3-phosphatase or G3Pase, EC
- glycerol is produced in the cytoplasm
- the enzymes involved in its assimilation are, on the other hand, localized in the itochondria: gly ⁇ cerol kinase coded by GUT1 and a GPDH flavin adenine dinucleotide (FAD) -dependent coded by GUT2.
- GUT1 gly ⁇ cerol kinase coded by GUT1
- FAD GPDH flavin adenine dinucleotide
- the GPD1 gene [LARSSON et al., 1993 and ALBERTYN et al., 1994, cited above], obtained from the yeast Saccharomyces cerevisiae comprises 1176 bp and code for the above-mentioned GPDH (or GPDlp), protein of 391 amino acids. Glycerol is synthesized in yeast in response to two different environmental conditions:
- Glycerol production is increased in response to this stress.
- the glycerol serves as a solute allowing the intracellular osmotic pressure to be adjusted as a function of that of the medium.
- the synthesis of GPDlp GPDH expressed by the GPD1 gene
- glycerol during alcoholic fermentation is a means for the cell to balance its oxidation-reduction balance (imbalanced balance notably during cell growth), by providing a complementary electron acceptor system ( figure 1) .
- figure 1 The study of osmosensitive mutants osgl-1, (LARSSON et al., 1993, cited above), shows that they are incapable of growing in an environment with a low potential of water and exhibit both a significant decrease in glycerol production and GPDH activity.
- the transformants (laboratory yeasts) carrying the multicopy plasmid YEpGPDl have a dependent GPDH-NADH enzymatic activity, greater by a factor of 5 to 7, compared to the enzymatic activity of the non-transformed cells; however, such transformants, although they overproduce the enzyme (GPDlp), do not have higher levels of glycerol, in a culture medium containing glucose, whereas when galactose is used in place of glucose, the same transformants produce about 3 to 5 times more glycerol than untransformed cells.
- glycerol is an important compound with regard to the organoleptic qualities of wine. It brings in particular a property of "softness", and a light sweet taste.
- the average concentration of glycerol in wines is 5 to 12 g / 1; the variability observed depends on different parameters, such as the composition of the medium and the growth conditions, and also the nature of the strain used.
- Glycerol production Amplification will on the one hand limit the carbon flux normally uti ⁇ Lisé to the production of pyruvate and ethanol, and on the other hand, cause an imbalance of the balance of redox 1, using increased pool of NADH. This imbalance can be compensated by a limitation of the main pathway involved in the regeneration of the NAD (ethanol synthesis route) at the level of the acetaldehyde to ethanol conversion.
- the present invention relates to yeast strains, characterized in that they are selected from Saccharomyces strains, in that they contain at least one fragment of a gene coding for a glycerol 3 phosphate dehydrogenase NADH-dependent (GPDH), which fragment is modified by active regulatory sequences in yeast containing a strong promoter, to increase the production of glycerol and reduce the production of ethanol, in a medium rich in sugars during alcoholic fermentation.
- Saccharomyces strains in that they contain at least one fragment of a gene coding for a glycerol 3 phosphate dehydrogenase NADH- dependent (GPDH), which fragment is modified by active regulatory sequences in yeast containing a strong promoter, to increase the production of glycerol and reduce the production of ethanol, in a medium rich in sugars during alcoholic fermentation.
- GPDH glycerol 3 phosphate dehydrogenase NADH- dependent
- the term “medium rich in sugars” is understood to mean a medium containing at least 30 g / 1 of sugars (3%) (glucose, fructose, molasses, for example), preferably between 60 g / 1 ( 6%) and 250 g / 1 (25%).
- said yeast strains produce, when sown in a fermentation medium comprising more than 30 g / l of sugars, approximately 2 to 5 times more glycerol with a concomitant reduction in the level of ethanol d '' at least 4 g / 1, compared to untransformed yeast cells and cultivated in a fermentation medium comprising less than 30 g / 1 of sugars.
- the initial glycerol / glucose ratio is significantly different for the transformed strains (between 0.07 and 0.15) according to the invention compared to the untransformed strains (0.03-0.04).
- said gene coding for a GPDH is selected from the group consisting of the GPD1 gene, the GPD2 gene or any homologous gene capable of coding for a GPDH.
- Said Saccharomyces strains are preferably industrial strains, in particular oenological, distillery, brewery, bakery or cider maker strains.
- said yeasts belong to the species Saccharomyces cerevisiae.
- strain ScV5M derived from an industrial oenological strain.
- the invention provides, for obtaining strains capable of increased production of glycerol and a reduction in the production of ethanol, on a medium rich in sugars, the following construction:
- Said Saccharomyces strains are characterized in that they contain at least two copies of the gene coding for a NADH-dependent GPDH (GPDl or GPD2), under the control of sequences regulating the expression of said gene in yeast.
- GPDl NADH-dependent GPDH
- sequence regulating the expression of a gene is meant promoter and terminator type sequences active in yeast. Promoters and terminators of different genes can be used, associated with different combinations. Preferably, promoters and terminators of a gene other than the GPD1 gene will be used. Mention will be made, by way of nonlimiting example, of the promoters and terminators, known per se, of the alcohol dehydrogenase I (ADHI), phosphoglycerate kinase (PGK) and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) genes.
- ADHI alcohol dehydrogenase I
- PGK phosphoglycerate kinase
- GPDH glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase
- the invention also comprises the expression cassette obtained by combining said regulatory sequences and the gene coding for a GPDH NADH-dependent (GPDl for example); this cassette can be carried by a plasmid, or integrated into the chromosomal DNA of the host yeast.
- the invention also encompasses expression vectors, comprising an expression cassette as defined above, and which can be used for obtaining transformed yeast strains in accordance with the invention.
- vectors can be selected on the basis of the nature and the strength of the regulatory elements which enter the expression cassette.
- the promoters and terminators described above can be chosen, or any other sequence making it possible to control the expression of a gene in yeast.
- Another criterion for the choice of vectors resides in the number of copies thereof, which is conditioned by the choice of the origin of replication.
- the GPDl gene associated with control sequences, is carried by a replicative plasmid with a high number of copies, having as origin of replication in yeast: part of the endogenous 2 ⁇ plasmid, an ARS chromosomal sequence or telomeric sequences.
- the vectors in accordance with the invention also comprise markers for selection in yeast, such as markers for autotrophy: URA3, LEU2, HIS3, TRP ⁇ , ADE etc ... and / or antibiotic resistance markers (G318, hygro-mycin B, chloramphenicol, pleomycin), herbicides (sulfometuron methyl), copper ...
- markers for selection in yeast such as markers for autotrophy: URA3, LEU2, HIS3, TRP ⁇ , ADE etc ... and / or antibiotic resistance markers (G318, hygro-mycin B, chloramphenicol, pleomycin), herbicides (sulfometuron methyl), copper ...
- the vectors according to the invention are shuttle vectors, also having an origin of bacterial replication and a selection marker in a bacterium (for example, gene for resistance to an antibiotic).
- the plasmids according to the invention, carrying the gene coding for the yeast-dependent GPDH-NADH can be introduced into any yeast strain, by different transformation techniques.
- the most common transformation techniques include the protoplast technique, the permeabilization technique with lithium salts and electroporation.
- the Saccharo-myces yeasts transformed by a plasmid with a high number of copies, in which the gene coding for a GPDH (GPD1 gene or GPD2 gene) is associated with regulatory sequences of said gene, have an increased production of glycerol and a reduction in the production of ethanol on a medium rich in sugars, that is to say comprising at least 30 g of sugars / l;
- transformed yeasts in accordance with the invention allow the multicopy expression of the GPD1 gene coding for a GPDH, under the control of the strong ADHI promoter (clone SIM7, for example) and thus a significantly increased production of glycerol during alcoholic fermentation in a medium containing 30 g / l of sugars or more, whereas the multicopy expression of this gene, in a medium containing only 20 g / l of sugars, as described in ALBERTYN et al. (1994), that is to say under the control of its
- the method for constructing strains according to the invention overexpressing GPDH and consequently overproducing glycerol, on a medium rich in sugars comprises the following steps: construction of an expression cassette comprising the coding gene for a GPDH (GPD1 gene or GPD2 gene) and strong regulatory elements; - introduction of this cassette in multiple copies in a yeast.
- the glycerol overproducing yeast strains in accordance with the invention find numerous applications in the food industry. They can be used wherever alcoholic fermentation must be accompanied by both a decrease in the etha ⁇ nol rate and a decrease in the sugar rate. This is particularly interesting in the field of the production of fermented drinks with a low ethanol content, whether wines or more recent products such as "wine-based cocktails". In the latter category, for example, the sugar content must not exceed 80 g / l, and the final degree of alcohol 4 ° C, which presupposes the use of musts with a high sugar content of 150 g / 1 maximum, which is rarely the case. Other models such as sparkling grapes are also affected.
- the yeast strains, in accordance with the invention capable of degrading more sugar by producing less alcohol in favor of glycerol (sweet flavor) have indisputable advantages.
- the glycerol overproductive yeasts, in accordance with the invention have the advantage, when implemented, of not requiring any particular investment. By getting rid of traditional metabolisms We can obtain original products within the fermented drinks sector.
- the bakery sector is also affected; but in this case, it is the increase in intracellular production of glycerol which is sought after; such yeasts have, in fact, greater osmotolerance and increased resistance to freezing and drying.
- the present invention also relates to an alcoholic fermentation process with a balance of fermen ⁇ tation of modified sugars, characterized in that to increase the production of glycerol and reduce the production of ethanol, said process comprises:
- FIG. 1 represents the oxidation-reduction balance during alcoholic fermentation
- FIG. 2 represents the sequence of oligonucleotides 01 and 02 and their respective positions in the GPD1 gene
- FIG. 3 illustrates the cloning of the GPD1 gene in the plasmid pGEM-T
- FIG. 4 represents the cloning of the GPDl gene in the plasmid pVTlOO-U
- - Figure 5 represents the evolution of the cell population according to the progress of reaction in V5p (control strain ScV5M transformed with the plasmid pVTlOO-U) (O) and SIM7 (strain ScV5M transformed with the plasmid pVTlOO-U-GPDl) (•)
- FIG. 7 represents the evolution of the specific GPDH activity in V5p (O) and SIM7 (•) as a function of the reaction progress
- FIG. 8 represents the immunodetection of the GPDlp protein in SIM7.
- the protein fractions are obtained at different moments of the reaction progress.
- Each protein deposit contains the same amount of protein (10 ⁇ g)
- FIG. 11 represents the evolution of the production of acetaldehyde as a function of the progress of the reaction in V5p (O) and SIM7 (•),
- FIG. 12 represents the oligonucleotides used to isolate the TEF1-ZEO gene-CYC1 terminator promoter cassette, from the vector pVT332,
- FIG. 13 represents the recombinant plasmid pVTlOOU-ZEO-GPDl
- FIG. 14 illustrates the evolution of the production of the metabolites produced respectively by the K ⁇ pVTlOOU-ZEO strains (control strains, also referred to below as K ⁇ pVTU) (S) and the transformed strains mées ./PVT100U-ZEO-GPD1 (also called K x - GPD1 below) (O).
- GPDl The cloning of GPDl was carried out by PCR amplification, from total DNA of the strain ScV5M, using the two oligonucleotides 01 and 02 (FIG. 2), chosen from the sequence of GPDl [LARSSON and al., (1993)].
- This strain was deposited on June 18, 1992 with the National Collection of Cultures of ' Micro ⁇ organisms, held by the INSTITUT PASTEUR, under the number 1-2222. It is a haploid strain, ura-, MAT a, derived from an oenological strain
- the protoplasts are recovered by centrifugation for 5 minutes at 350 g, then taken up in 1 ml of lysis buffer (0.2 M Tris-HCl pH 8, 0.1 M EDTA, 1.5% sarkosyl) supplemented with 100 ⁇ l of proteinase K (20 mg / ml). The solution is incubated for 1 hour at 50 ° C.
- lysis buffer 0.2 M Tris-HCl pH 8, 0.1 M EDTA, 1.5% sarkosyl
- the suspension is centrifuged for 30 minutes at 15,000 g, and the lysate recovered.
- the DNA is precipitated with 0.05 volume of 3M sodium acetate pH 4.8 and 2 volumes of ethanol.
- the precipitate is recovered using a glass rod and dissolved in 500 ⁇ l of TE buffer (10 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 8). The concentration of DNA in solution is determined by measuring the OD at 260 nm. 2) Amplification of GPDl by PCR
- the amplification product is analyzed on 0.8% agarose gel. A single band of about 1300 base pairs is observed, in agreement with the theoretical size of 1260 bp.
- the PCR product was subcloned into the vector PGEM-T (PROMEGA), in order to partially determine its sequence.
- the amplified product was precipitated by adding to the amplification mixture 0.25 volumes of ammonium acetate ION and 2.5 volumes of ethanol. After 15 minutes at -20 ° C, the suspension is centrifuged for 15 minutes at 15000g. The supernatant is removed and the pellet washed under the same conditions with 1% ethanol.
- the DNA is taken up in 50 ⁇ l of TE buffer.
- 100 ng of amplified DNA are ligated to 50 ng of vector pGEM-T in a final reaction mixture of
- the DNA of the clones obtained is then extracted and analyzed by enzymatic digestion [SAMBROOK et al., Molecular Cloning: A laboratory manual Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor HN.Y. , (1989)].
- a clone having the 1260 bp insert was selected.
- the plasmid obtained, called pGEMT-GPDl is represented in FIG. 3.
- the insert was sequenced by the enzymatic method of chain termination [SANGER et al ,, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74, p. 5463-5467, (1977)] using the A370 automatic sequencer controlled by the A373 software (APPLIED BIOSYSTEMS).
- the primers coupled to the fluorescent ddNTPs which have been used are T7 and M13 reverse.
- the sequence reactions were carried out using the “PRISM Ready Reaction DyeDeoxy Terminator Cycle Sequencing kit” (APPLIED BIOSYSTEMS) on the Perkin-Elmer Cetus model 9600 thermal cycler, in accordance with the supplier's instructions.
- EXAMPLE 2 OVEREXPRESSION OF GPD1 IN THE YEAST S. CEREVISIAE SCV5M.
- the coding region of GPDl was placed under the control of regulatory elements (promoter and terminator) of yeast, in a yeast / E. coli shuttle vector.
- the amplification product obtained as described in Example 1, 2) was digested with Xhol and BamHI. 100 ng of this digested fragment were ligated to 50 ng of vector pVTlOO-U digested with Xhol and BamHI and dephosphorylated. After transformation of bacteria and selection of the recombinant clones as described in Example 1, 3), several recombinant clones were obtained. The map of the recombinant plasmid obtained, called pVTlOO-U-GPDl, is shown in Figure 4.
- the yeast strain Saccharomyces cerevisiae The yeast strain Saccharomyces cerevisiae
- ScV5M was transformed by the vector pVTlOO-U-GPDl and by the vector pVTlOO-U (control).
- the transformation method used is that of lithium acetate described by ITO et al. (J.
- the selective medium used is YNB (Yeast nitrogen base 7 g / 1 DIFCO, glucose 20 g / 1).
- YNB Yeast nitrogen base 7 g / 1 DIFCO, glucose 20 g / 1.
- the absence of uracil makes it possible to maintain a selection pressure for the plasmids.
- Several recombinant clones were obtained. The SIM7 clone was studied subsequently.
- Anti-GPDlp polyclonal antibodies were used as a tool in this study. They were produced by injection into a rabbit of a purified preparation of the GPDlp protein. The purification of this protein was carried out from the oenological strain S267: yeast ICV (88, 117.0), as described below: - Preparation of the raw extract
- the crude extract is subjected to fractional precipitation with ammonium sulphate (40% saturation).
- the supernatant obtained is subjected to precipitation at 60% saturation.
- the pellet containing the active protein is resuspended in 50 ml of buffer A.
- the enzymatic fraction obtained was deposited on a column containing a Blue Sepharose CL-6B resin on which is fixed an analog of NAD +, blue Cibacron F3G-A.
- the column is then washed with 10 column volumes (buffer B).
- the elution of the fixed enzyme was obtained by using a linear mixed gradient of Tris-H2SO4 (0 to 1.5 M) and NADH (0 to 3 mM). 1 ml fractions are collected and the activity of the enzyme measured. The enzyme is released from 1 M ris-H2SO4 and 2 mM NADH.
- the purified extract was subjected to electrophoresis under denaturing conditions (SDS-PAGE), and the protein band (43 kDa) corresponding to GPDlp was cut and reduced to powder.
- the antibodies were produced by the company APPLIGENE, by injection into a rabbit. The serum is collected after two months. The specificity of the antibodies was tested by Western Blot. The nylon nitrocellulose membranes obtained after transfer of the proteins from the gel are revealed as described by SAMBROOK et al.
- Y B Yeast Ni trogen Base wi thout amino acid (DIFCO) 6.7 g / 1, glucose 100 g / 1, casamino acid (DIFCO) 5 g / 1, pH 3.4].
- the medium used does not contain ura ⁇ cil, which ensures a selection pressure for the plasmids.
- 10 ml of medium are inoculated with the yeast strains.
- the growth is carried out in an Erlenmeyer flask at 28 ° C., without stirring.
- the cultures are carried out anaerobically, in 250 ml fermenters filled with 200 ml of medium, placed at 28 ° C.
- the fermenters are seeded from the preculture, at a rate of 10 ⁇ cells / ml.
- the growth is followed by sampling an aliquot of culture medium and estimating the number of cells on a device of the Coulter counter (ZBI) type.
- ZBI Coulter counter
- the metabolites are assayed in the supernatant, after centrifugation at 2000 g for 3 minutes, samples are taken.
- Glucose was measured by the reducing sugar assay method (DNS).
- DNS reducing sugar assay method
- the assay is carried out by adding, to a volume of the solution to be assayed, a volume of reagent (300 g of sodium and potassium tartrate, 16 g of NaOH and 10 g of dinitro 3,5 salicylic acid). The mixture is placed at 100 ° C for 5 minutes. The reaction is stopped in a 4 ° C bath. 10 volumes of water are added. The optical density is determined at 540 nm and the glucose concentration is determined by comparison of the values determined for a standard range of 0 to 2 g of glucose or by HPLC as specified below. Glucose.
- Glvcerol, ethanol, Acetaldehyde The glycerol and acetaldehyde were assayed enzymatically using the corresponding assay kits, marketed by BOEHRINGER. All these metabolites, except acetaldehyde, were also assayed in parallel by HPLC according to the following conditions: Aminex HPX 87H Biorad column, mobile phase sulfuric acid 8 mN, flow rate 0.6 ml / min, at 45 ° C, refractometer detection. Measurement of enzyme activities
- the cells were recovered from culture, by centrifugation for 3 minutes at 2000 g, and washed with a 50 mM H2PO4 buffer, pH 6.5. 100 mg yeast
- the operation is repeated 5 times. After centrifugation for 1 minute at 5000 g, the supernatant is recovered and constitutes the acellular extract. Proteins are measured using a BCA Protein Assay Reagent kit (PIERCE). The glycerol-3-phosphate dehydrogenase activity (EC 1.1.1.8) is determined by the method described by GANCEDO (Eur. J.
- strain ScV5M transformed with pVTlOO-U (control) and SIM7 were tested for their capacity to produce glycerol during fermentations under conditions close to oenological conditions.
- the growth and production of glycerol in the culture medium were monitored during the fermentation ( Figures 5 and 6).
- the amount of glycerol produced is expressed as a function of the progress of reaction (1-S / SO) where S represents the glucose concentration at the moment, t and SO the initial concentration.
- S represents the glucose concentration at the moment, t and SO the initial concentration.
- the SIM7 strain overexpressed for the GPD1 gene produces a quantity of glycerol much greater than the control strain transformed by the plasmid alone pVTlOO-U.
- the final production reaches 14 g / 1 for the SIM7 strain against 4 g / 1 for the control strain ( Figure 6).
- GPDl therefore results in a medium rich in sugars, by a very significant increase in the production of glycerol, counterbalanced by a reduction in the production of ethanol.
- glycerol is proportional to the initial amount of glucose present in the culture medium. This was shown by testing the production of glycerol by the strains ScV5M-pVTl00-U and ScV5M-pVT100-U-GPD1, on synthetic MS medium in the presence of 2 glucose concentrations. Synthetic must is a medium that mimics the composition of natural musts, the composition has been described by BELY M. et al. (Journal of Fermentation and Bioengineering, 1990, 70, 246-252). The nitrogen composition of this medium was modified as follows: 80 mg / 1 of NH 4 C1 and 120 mg / 1 of ⁇ -amino nitrogen were used.
- the glycerol product / initial glucose ratio is significantly different for the strain ScV5M-pVT100-U-GPDl (0.14) compared to the ratio obtained with the strain ScV5M-pVTl00-U (0.03) control.
- the cassette “TEF1 promoter-ZEO gene-terminator CYC1” was isolated from the vector pUT 332 (WENZEL TJ et al., Yeast, 1992, 8, 667-668), by PCR using the oligonucleotides described in FIG. 12. These primers make it possible to introduce Hpal sites at the ends of the amplified fragment. .
- the amplification was carried out as follows:
- the oenological yeast strain S. cerevisiae Kl was transformed by the vector pVTlOOU-ZEO-GPDl and by the vector pVTlOOU-ZEO (control), by the method of transformation with lithium acetate described by ITO et al. (1983).
- the selective medium used is YEPD (yeast extract 10 g / 1, bacto peptone 20 g / 1, glucose 20 g / 1) containing 40 ⁇ g / ml of phleomycin.
- 10 ml of synthetic must (described in Example 2) are inoculated with the yeast strains. Growth is carried out in a tube for 24 h at 28 ° C. The cultures are carried out anaerobically, in 220 ml fermenters, filled with 200 ml of the same medium and placed at 28 ° C. with stirring using a magnetic bar. The fermenters are seeded from the preculture at the rate of 10 6 cells / ml. Growth is followed by sampling of aliquots of culture medium and estimation of the number of cells on a Coulter counter device (ZBI). The metabolites are assayed in the supernatant, after centrifugation at 2000 g for 3 minutes.
- ZBI Coulter counter device
- Glucose, glycerol, ethanol, acetate, succinate, pyruvate, acetoin and butane-diol are assayed by HPLC according to the protocol described in Example 2.
- the acetaldehyde is assayed by the enzymatic route (Boehringer).
- the butane diol extraction method used is that previously described (HAGENAUER-HENER U. et al., Dtsch. Lebensm. Rundsch., 1990, 86, 273-276).
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Abstract
Yeast strains having a modified alcoholic sugar fermentation balance, in particular as far as the production of glycerol and ethanol is concerned, and vectors or sequences for producing said strains, are disclosed. Said yeast strains are selected from Saccharomyces strains and contain at least one fragment of a gene coding for an NADH-dependent glycerol-3-phosphate dehydrogenase (GPDH), said fragment being modified by regulating sequences active in yeast comprising a strong promoter, for increasing the production of glycerol and reducing that of ethanol, in a sugar-rich medium during alcoholic fermentation.
Description
SOUCHES DE LEVURES PRESENTANT UN BILAN DE FERMENTATION ALCOOLIQUE DES SUCRES MODIFIE ET LEURS APPLICATIONS, VECTEURS UTILISABLES POUR L'OBTENTION DESDITES SOUCHES.YEAST STRAINS HAVING A MODIFIED ALCOHOLIC FERMENTATION BALANCE FOR SUGARS AND THEIR APPLICATIONS, VECTORS FOR USE IN OBTAINING SUCH STRAINS.
La présente invention est relative à des souches de levures présentant un bilan de fermentation alcoolique des sucres modifié, notamment en ce gui concerne la production de glycerol et d'éthanol.The present invention relates to yeast strains having a modified alcoholic fermentation balance for sugars, in particular in this regard, concerns the production of glycerol and ethanol.
La présente invention est également relative à des vecteurs ou des séquences, utilisables pour l'obtention desdites souches.The present invention also relates to vectors or sequences which can be used for obtaining said strains.
Le glycerol est un composé extrêmement impor¬ tant dans les fermentations alcooliques industrielles réalisées par des levures, notamment parce qu'il s'agit du principal sous-prpduit de fermentation après l'ethanol et le CO2 •Glycerol is an extremely important compound in industrial alcoholic fermentations carried out by yeasts, in particular because it is the main fermentation byproduct after ethanol and CO2 •
La production de glycerol, réalisée dans le cytoplasme, commence par la réduction du dihydroxyacétone phosphate (DHAP) en glycérol-3-phosphate, par une glyce¬ rol 3 phosphate déshydrogénase NADH-dépendante (GPDH, EC 1.1.1.8) . L'enzyme est fortement inhibée par des concen¬ trations élevées en ethanol (NAGODA ITHANA et al. J. Am. Soc. Brew. Chem. 39, p. 179-183, 1977), des solutions de force ionique importante ainsi que par différents métabo- lites et cofacteurs [NADER et al., Biochem. Biophys. Acta, 571, p. 177-185, (1979)] . Elle est vraisemblable¬ ment activée par un ou des effecteurs [GANCEDO et al., European Biocem. , 5, p. 165-172, (1968)] . Son poids molé¬ culaire est de 42 kDa [NILSSON et ADLER, Biochem. Biophys. Acta, 1034, p. 180-185, (1990)] ; la forme active présente par contre un poids moléculaire de 68 kDa, ce qui semblerait montrer que l'enzyme est active sous la forme d'un di ère [ALBERTYN et al., FEBS, 308, p. 130-132, (1992)] . Un gène, dénommé GPD1, responsable de la synthèse de l'enzyme a été récemment clone et caracté- risé [LARSSON et al., Mol. Microbiol. 10, p. 1101-1111, (1993) ; ALBERTYN et al., Mol. Cell. Biol. 14, p. 4135-
4144, (1994)], mais sa disruption n'entraîne pas une perte totale d'activité GPDH, ce gui entraîne un maintien de la production de glycerol, y compris en anaérobiose, ce qui suppose l'existence d'un deuxième gène, GPD2, codant pour une isoenzyme.The production of glycerol, carried out in the cytoplasm, begins with the reduction of dihydroxyacetone phosphate (DHAP) to glycerol-3-phosphate, by a glyce¬ rol 3 phosphate dehydrogenase NADH-dependent (GPDH, EC 1.1.1.8). The enzyme is strongly inhibited by high concentrations of ethanol (NAGODA ITHANA et al. J. Am. Soc. Brew. Chem. 39, p. 179-183, 1977), solutions of high ionic strength as well as by different metabolites and cofactors [NADER et al., Biochem. Biophys. Acta, 571, p. 177-185, (1979)]. It is probably activated by one or more effectors [GANCEDO et al., European Biocem. , 5, p. 165-172, (1968)]. Its molecular weight is 42 kDa [NILSSON and ADLER, Biochem. Biophys. Acta, 1034, p. 180-185, (1990)]; the active form, on the other hand, has a molecular weight of 68 kDa, which would seem to show that the enzyme is active in the form of a di [ALBERTYN et al., FEBS, 308, p. 130-132, (1992)]. A gene, called GPD1, responsible for the synthesis of the enzyme has recently been cloned and characterized [LARSSON et al., Mol. Microbiol. 10, p. 1101-1111, (1993); ALBERTYN et al., Mol. Cell. Biol. 14, p. 4135- 4144, (1994)], but its disruption does not lead to a total loss of GPDH activity, this mistletoe leads to a maintenance of the production of glycerol, including in anaerobiosis, which supposes the existence of a second gene, GPD2, coding for an isoenzyme.
La deuxième étape consiste en la déphosphory- lation du glycérol-3-phosphate en glycerol par l'α-glycé- rophosphatase (glycerol 3-phosphatase ou G3Pase, ECThe second step consists in the dephosphorylation of glycerol-3-phosphate to glycerol by α-glycerophosphatase (glycerol 3-phosphatase or G3Pase, EC
3.1.3.21), stéréospécifique du L-glycérol-3-phosphate. Cette étape n'est pas considérée comme limitante.3.1.3.21), stereospecific of L-glycerol-3-phosphate. This step is not considered to be limiting.
Alors que le glycerol est produit dans le cytoplasme, les enzymes impliquées dans son assimilation sont, par contre, localisées dans la itochondrie : gly¬ cerol kinase codée par GUT1 et une GPDH flavine adénine dinucléotide (FAD)-dépendante codée par GUT2.Whereas glycerol is produced in the cytoplasm, the enzymes involved in its assimilation are, on the other hand, localized in the itochondria: gly¬ cerol kinase coded by GUT1 and a GPDH flavin adenine dinucleotide (FAD) -dependent coded by GUT2.
Le gène GPD1 [LARSSON et al., 1993 et ALBERTYN et al., 1994, précités], obtenu à partir de la levure Saccharomyces cerevisiae comprend 1176 pb et code pour la GPDH précitée (ou GPDlp) , protéine de 391 amino-acides. Le glycerol est synthétisé dans la levure en réponse à deux conditions environnementales différentes :The GPD1 gene [LARSSON et al., 1993 and ALBERTYN et al., 1994, cited above], obtained from the yeast Saccharomyces cerevisiae comprises 1176 bp and code for the above-mentioned GPDH (or GPDlp), protein of 391 amino acids. Glycerol is synthesized in yeast in response to two different environmental conditions:
- Le choc osmotique :- Osmotic shock:
La production de glycerol est augmentée en réponse à ce stress . Le glycerol sert de soluté permet- tant d'ajuster la pression osmotique intracellulaire en fonction de celle du milieu. Lors du stress osmotique, la synthèse de GPDlp (GPDH exprimée par le gène GPD1) est augmentée de façon importante.Glycerol production is increased in response to this stress. The glycerol serves as a solute allowing the intracellular osmotic pressure to be adjusted as a function of that of the medium. During osmotic stress, the synthesis of GPDlp (GPDH expressed by the GPD1 gene) is significantly increased.
- L'anaérobiose et en particulier l'état redox de la cellule :- Anaerobiosis and in particular the redox state of the cell:
La formation du glycerol pendant la fermenta¬ tion alcoolique est un moyen pour la cellule d'équilibrer sa balance d' oxydoréduction (balance déséquilibrée notam¬ ment au cours de la croissance cellulaire) , en fournis- sant un système accepteur d'électrons complémentaire (figure 1) .
L'étude de mutants osmosensibles osgl-1, (LARSSON et al., 1993, précité), montre qu'ils sont incapables de croître dans un milieu à faible poten¬ tiel en eau et présentent à la fois une diminution signi- ficative de la production du glycerol et de l'activité de la GPDH.The formation of glycerol during alcoholic fermentation is a means for the cell to balance its oxidation-reduction balance (imbalanced balance notably during cell growth), by providing a complementary electron acceptor system ( figure 1) . The study of osmosensitive mutants osgl-1, (LARSSON et al., 1993, cited above), shows that they are incapable of growing in an environment with a low potential of water and exhibit both a significant decrease in glycerol production and GPDH activity.
ALBERTYN et al., 1994, précité, ont également séquence le même gène GDPl et ont plus particulièrement étudié la régulation de l'expression de la GDPlp chez S. cerevisiae par la voie métabolique HOG (= High-Osmolari ty Glycerol response) . L'effet physiologique prééminent, dans les levures ayant subi un choc osmotique, est l'aug¬ mentation intracellulaire de la production de solutés compatibles pour contrebalancer la pression osmotique (essentiellement production de glycerol) . Le gène GDPl et un taux de production élevé de glycerol sont essentiels à la croissance des levures, en présence d'un choc osmoti¬ que.ALBERTYN et al., 1994, cited above, also sequenced the same GDPl gene and more particularly studied the regulation of the expression of GDPlp in S. cerevisiae by the HOG metabolic pathway (= High-Osmolari ty Glycerol response). The preeminent physiological effect, in yeasts having undergone an osmotic shock, is the intracellular increase in the production of compatible solutes to counterbalance the osmotic pressure (essentially production of glycerol). The GDPl gene and a high rate of glycerol production are essential for the growth of yeasts, in the presence of an osmotic shock.
Pour étudier la régulation de la production de glycerol, ces Auteurs ont réalisé des études de surex¬ pression et de délétion du gène GPDl. La surexpression est réalisée en sous-clonant le gène GPDl dans un plas- mide multicopies YEpIaclδl (= YEpGPDl) . Les transformants (levures de laboratoire) portant le plasmide multicopies YEpGPDl, présentent une activité enzymatique GPDH-NADH dépendante, supérieure d'un facteur 5 à 7, par rapport à l'activité enzymatique des cellules non transformées ; toutefois, de tels transformants, bien qu'ils surprodui¬ sent l'enzyme ( GPDlp) , ne présentent pas de taux plus élevés en glycerol, dans un milieu de culture contenant du glucose, alors que lorsque du galactose est utilisé à la place du glucose, les mêmes transformants produisent environ 3 à 5 fois plus de glycerol que les cellules non- transformées. Toutefois, l'étude du choc osmotique sur ces cellules transformées, a conduit les Auteurs de cet article à préciser que les cellules surproduisant la GPDH
n'apparaissent pas comme étant plus résistantes au choc osmotique que les cellules sauvages, ceci étant sans doute lié au fait qu'elles ne produisent pas plus de gly¬ cerol, lors d'une fermentation alcoolique. La modulation de la production de glycerolTo study the regulation of glycerol production, these Authors carried out studies of overexpression and deletion of the GPDl gene. Overexpression is achieved by subcloning the GPDl gene into a multicopy YEpIaclδl (= YEpGPDl) plasmid. The transformants (laboratory yeasts) carrying the multicopy plasmid YEpGPDl have a dependent GPDH-NADH enzymatic activity, greater by a factor of 5 to 7, compared to the enzymatic activity of the non-transformed cells; however, such transformants, although they overproduce the enzyme (GPDlp), do not have higher levels of glycerol, in a culture medium containing glucose, whereas when galactose is used in place of glucose, the same transformants produce about 3 to 5 times more glycerol than untransformed cells. However, the study of osmotic shock on these transformed cells, led the Authors of this article to specify that the cells overproducing GPDH do not appear to be more resistant to osmotic shock than wild cells, this undoubtedly being linked to the fact that they do not produce more gly¬ cerol during an alcoholic fermentation. Modulation of glycerol production
(augmentation ou diminution) et du rapport glycé- rol/éthanol, pendant la fermentation alcoolique, présente un intérêt dans l'industrie agro-alimentaire : oenologie, brasserie, distillerie, boulangerie, cidrerie. En oenologie, le glycerol est un composé important en ce qui concerne les qualités organoleptiques du vin. Il apporte notamment une propriété de "moelleux", et un léger goût sucré. La concentration moyenne de glycerol dans les vins est de 5 à 12 g/1 ; la variabilité observée dépend de différents paramètres, tels que la composition du milieu et les conditions de croissance, et aussi la nature de la souche utilisée.(increase or decrease) and of the glycerol / ethanol ratio, during the alcoholic fermentation, is of interest in the food industry: oenology, brewery, distillery, bakery, cider house. In oenology, glycerol is an important compound with regard to the organoleptic qualities of wine. It brings in particular a property of "softness", and a light sweet taste. The average concentration of glycerol in wines is 5 to 12 g / 1; the variability observed depends on different parameters, such as the composition of the medium and the growth conditions, and also the nature of the strain used.
L'obtention de teneurs plus élevées en glyce¬ rol a deux intérêts majeurs : 1) une amélioration des qualités organolepti¬ ques du produit, etObtaining higher glycol contents has two major advantages: 1) an improvement in the organoleptic qualities of the product, and
2) une diminution de la teneur en ethanol . En effet, le glycerol produit normalement au cours de la fermentation alcoolique est la résultante du fonctionne- ment d'un système accepteur d'électrons complémentaire, destiné à équilibrer la balance générale d' oxydoréduction de la glycolyse. Le rôle prépondérant du glycerol en anaérobiose est donc la réoxydation du NADH (figure 1) .2) a decrease in the ethanol content. In fact, the glycerol normally produced during alcoholic fermentation is the result of the functioning of a complementary electron acceptor system, intended to balance the general oxidation-reduction balance of glycolysis. The predominant role of glycerol in anaerobic conditions is therefore the reoxidation of NADH (Figure 1).
L'amplification de la production de glycerol va d'une part limiter le flux de carbone normalement uti¬ lisé vers la production de pyruvate puis d'éthanol, et d'autre part, provoquer un déséquilibre de la balance d1 oxydoréduction, par utilisation accrue du pool de NADH. Ce déséquilibre pourra être compensé par une limitation de la principale voie impliquée dans la régénération du
NAD (voie de synthèse de l' ethanol) au niveau de la con¬ version acétaldéhyde vers l' ethanol.Glycerol production Amplification will on the one hand limit the carbon flux normally uti¬ Lisé to the production of pyruvate and ethanol, and on the other hand, cause an imbalance of the balance of redox 1, using increased pool of NADH. This imbalance can be compensated by a limitation of the main pathway involved in the regeneration of the NAD (ethanol synthesis route) at the level of the acetaldehyde to ethanol conversion.
C'est pourquoi la Demanderesse s'est donné pour but de pourvoir à des souches de levures transfor- mées qui répondent mieux aux besoins de la pratique que les souches transformées de l'Art antérieur, notamment en ce qu'elles permettent effectivement l'amplification de la production de glycerol avec une modification concomi¬ tante du rapport glycerol/ethanol. La présente invention a pour objet des souches de levures, caractérisées en ce qu'elles sont sélection¬ nées parmi des souches de Saccharomyces, en ce qu'elles contiennent au moins un fragment d'un gène codant pour une glycerol 3 phosphate déshydrogénase NADH-dépendante (GPDH) , lequel fragment est modifié par des séquences de régulation actives dans la levure comportant un promoteur fort, pour augmenter la production de glycerol et réduire la production d'éthanol, dans un milieu riche en sucres pendant la fermentation alcoolique. On entend, au sens de la présente invention, par milieu riche en sucres, un milieu contenant au moins 30 g/1 de sucres (3 %) (glucose, fructose, mélasses, par exemple) , de préférence entre 60 g/1 (6 %) et 250 g/1 (25 %) . Conformément à l'invention, lesdites souches de levures produisent, lorsqu'elles sont ensemencées dans un milieu de fermentation comprenant plus de 30 g/1 de sucres, environ 2 à 5 fois plus de glycerol avec une réduction concomitante du taux d'éthanol d'au moins 4 g/1, par rapport à des cellules de levures non trans¬ formées et cultivées dans un milieu de fermentation comprenant moins de 30 g/1 de sucres.This is why the Applicant has set itself the goal of providing transformed yeast strains which better meet the needs of the practice than the transformed strains of the prior art, in particular in that they effectively allow the amplification of glycerol production with a concomitant modification of the glycerol / ethanol ratio. The present invention relates to yeast strains, characterized in that they are selected from Saccharomyces strains, in that they contain at least one fragment of a gene coding for a glycerol 3 phosphate dehydrogenase NADH- dependent (GPDH), which fragment is modified by active regulatory sequences in yeast containing a strong promoter, to increase the production of glycerol and reduce the production of ethanol, in a medium rich in sugars during alcoholic fermentation. For the purposes of the present invention, the term “medium rich in sugars” is understood to mean a medium containing at least 30 g / 1 of sugars (3%) (glucose, fructose, molasses, for example), preferably between 60 g / 1 ( 6%) and 250 g / 1 (25%). In accordance with the invention, said yeast strains produce, when sown in a fermentation medium comprising more than 30 g / l of sugars, approximately 2 to 5 times more glycerol with a concomitant reduction in the level of ethanol d '' at least 4 g / 1, compared to untransformed yeast cells and cultivated in a fermentation medium comprising less than 30 g / 1 of sugars.
En outre, le rapport glycerol produit/glucose initial est significativement différent pour les souches transformées (entre 0,07 et 0,15) selon l'invention par rapport aux souches non transformées (0,03-0,04) .
Conformément à l'invention, ledit gène codant pour une GPDH est sélectionné dans le groupe constitué par le gène GPDl, le gène GPD2 ou tout gène homologue, apte à coder pour une GPDH. Lesdites souches de Saccharomyces sont, de préférence, des souches industrielles, notamment des souches oenologiques, de distillerie, de brasserie, de boulangerie ou de cidrerie.In addition, the initial glycerol / glucose ratio is significantly different for the transformed strains (between 0.07 and 0.15) according to the invention compared to the untransformed strains (0.03-0.04). According to the invention, said gene coding for a GPDH is selected from the group consisting of the GPD1 gene, the GPD2 gene or any homologous gene capable of coding for a GPDH. Said Saccharomyces strains are preferably industrial strains, in particular oenological, distillery, brewery, bakery or cider maker strains.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, lesdites levures appartiennent à l'espèce Saccharomyces cerevisiae.According to a preferred embodiment of the invention, said yeasts belong to the species Saccharomyces cerevisiae.
A titre d'exemple, on peut citer la souche ScV5M, dérivée d'une souche industrielle oenologique.By way of example, mention may be made of the strain ScV5M, derived from an industrial oenological strain.
De manière avantageuse, l'invention prévoit, pour l'obtention de souches aptes à une production accrue de glycerol et une réduction de la production d'éthanol, sur un milieu riche en sucres, la construction suivante :Advantageously, the invention provides, for obtaining strains capable of increased production of glycerol and a reduction in the production of ethanol, on a medium rich in sugars, the following construction:
Lesdites souches de Saccharomyces sont carac¬ térisées en ce qu'elles contiennent au moins deux copies du gène codant pour une GPDH NADH-dépendante (GPDl ou GPD2), sous contrôle de séquences régulant l'expression dudit gène dans la levure.Said Saccharomyces strains are characterized in that they contain at least two copies of the gene coding for a NADH-dependent GPDH (GPDl or GPD2), under the control of sequences regulating the expression of said gene in yeast.
Par "séquence régulant l'expression d'un gène", on entend des séquences de type promoteur et terminateur actives dans la levure. Les promoteurs et terminateurs de différents gènes peuvent être utilisés, associés à des combinaisons différentes. On utilisera, de préférence, des promoteurs et terminateurs d'un autre gène que le gène GPDl. On citera, à titre d'exemple non limitatif, les promoteurs et terminateurs, connus en eux- mêmes, des gènes alcool-déshydrogénase I (ADHI) , phospho- glycérate kinase (PGK) et glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase (GAPDH) .By "sequence regulating the expression of a gene" is meant promoter and terminator type sequences active in yeast. Promoters and terminators of different genes can be used, associated with different combinations. Preferably, promoters and terminators of a gene other than the GPD1 gene will be used. Mention will be made, by way of nonlimiting example, of the promoters and terminators, known per se, of the alcohol dehydrogenase I (ADHI), phosphoglycerate kinase (PGK) and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) genes.
L'invention comprend également la cassette d'expression obtenue en associant lesdites séquences de régulation et le gène codant pour une GPDH NADH-
dépendante (GPDl par exemple) ; cette cassette peut être portée par un plasmide, ou intégrée dans l'ADN chromo¬ somique de la levure hôte.The invention also comprises the expression cassette obtained by combining said regulatory sequences and the gene coding for a GPDH NADH- dependent (GPDl for example); this cassette can be carried by a plasmid, or integrated into the chromosomal DNA of the host yeast.
L'invention englobe également des vecteurs d'expression, comprenant une cassette d'expression telle que définie ci-dessus, et utilisables pour l'obtention des souches de levures transformées conformes à l'inven¬ tion.The invention also encompasses expression vectors, comprising an expression cassette as defined above, and which can be used for obtaining transformed yeast strains in accordance with the invention.
Ces vecteurs pourront être sélectionnés sur la base de la nature et de la force des éléments régulateurs qui entrent dans la cassette d'expression. On peut choi¬ sir les promoteurs et terminateurs décrits plus haut, ou tout autre séquence permettant de contrôler l'expression d'un gène dans la levure. Un autre critère du choix des vecteurs réside dans le nombre de copies de ceux-ci, qui est conditionné par le choix de l'origine de réplication.These vectors can be selected on the basis of the nature and the strength of the regulatory elements which enter the expression cassette. The promoters and terminators described above can be chosen, or any other sequence making it possible to control the expression of a gene in yeast. Another criterion for the choice of vectors resides in the number of copies thereof, which is conditioned by the choice of the origin of replication.
Conformément à l'invention, le gène GPDl, associé à des séquences de contrôle, est porté par un plasmide replicatif à haut nombre de copies, possédant comme origine de réplication dans la levure : une partie du plasmide 2μ endogène, une séquence ARS chromosomique ou des séquences télomériques.In accordance with the invention, the GPDl gene, associated with control sequences, is carried by a replicative plasmid with a high number of copies, having as origin of replication in yeast: part of the endogenous 2μ plasmid, an ARS chromosomal sequence or telomeric sequences.
Préférentiellement, les vecteurs conformes à 1'invention comportent également des marqueurs de sélec¬ tion dans la levure, tels que des marqueurs d'auxo- trophie : URA3, LEU2, HIS3, TRP^, ADE etc.... et/ou des marqueurs de résistance aux antibiotiques (G318, hygro- mycine B, chloramphénicol, pléomycine) , à des herbicides (sulfométuron méthyle) , au cuivre...Preferably, the vectors in accordance with the invention also comprise markers for selection in yeast, such as markers for autotrophy: URA3, LEU2, HIS3, TRP ^, ADE etc ... and / or antibiotic resistance markers (G318, hygro-mycin B, chloramphenicol, pleomycin), herbicides (sulfometuron methyl), copper ...
Avantageusement, les vecteurs conformes à l'invention sont des vecteurs navettes, possédant égale¬ ment une origine de réplication bactérienne et un mar¬ queur de sélection dans une bactérie (par exemple, gène de résistance à un antibiotique) .
Les plasmides conformes à l'invention, portant le gène codant pour la GPDH-NADH dépendante de levure peuvent être introduits dans toutes souches de levure, par différentes techniques de transformation. Parmi les techniques de transformation les plus courantes, on citera la technique des protoplastes, la technique de perméabilisation aux sels de lithium et l'électroporation.Advantageously, the vectors according to the invention are shuttle vectors, also having an origin of bacterial replication and a selection marker in a bacterium (for example, gene for resistance to an antibiotic). The plasmids according to the invention, carrying the gene coding for the yeast-dependent GPDH-NADH can be introduced into any yeast strain, by different transformation techniques. The most common transformation techniques include the protoplast technique, the permeabilization technique with lithium salts and electroporation.
De manière surprenante, les levures Saccharo- myces, transformées par un plasmide à haut nombre de copies, dans lequel le gène codant pour une GPDH (gène GPDl ou gène GPD2) est associé à des séquences régulatrices dudit gène, ont une production accrue en glycerol et une réduction de la production d'éthanol sur un milieu riche en sucres, c'est-à-dire comportant au moins 30 g de sucres/l ; à titre d'exemple, des levures transformées conformes à 1 ' invention permettent l'expression multicopies du gène GPDl codant pour une GPDH, sous contrôle du promoteur fort ADHI (clone SIM7, par exemple) et ainsi une production significativement accrue de glycerol pendant la fermentation alcoolique dans un milieu contenant 30 g/1 de sucres ou plus, alors que l'expression multicopies de ce gène, dans un milieu ne contenant que 20 g/1 de sucres, comme décrit dans ALBERTYN et al. (1994), c'est-à-dire sous contrôle de son propre promoteur, dans une levure de laboratoire n'avait jusqu'alors pas permis d'observer une augmentation de la production de glycerol.Surprisingly, the Saccharo-myces yeasts, transformed by a plasmid with a high number of copies, in which the gene coding for a GPDH (GPD1 gene or GPD2 gene) is associated with regulatory sequences of said gene, have an increased production of glycerol and a reduction in the production of ethanol on a medium rich in sugars, that is to say comprising at least 30 g of sugars / l; by way of example, transformed yeasts in accordance with the invention allow the multicopy expression of the GPD1 gene coding for a GPDH, under the control of the strong ADHI promoter (clone SIM7, for example) and thus a significantly increased production of glycerol during alcoholic fermentation in a medium containing 30 g / l of sugars or more, whereas the multicopy expression of this gene, in a medium containing only 20 g / l of sugars, as described in ALBERTYN et al. (1994), that is to say under the control of its own promoter, in laboratory yeast had hitherto failed to observe an increase in the production of glycerol.
Le procédé de construction des souches confor- mes à 1 ' invention surexprimant la GPDH et en conséquence surproduisant du glycerol, sur un milieu riche en sucres (fermentation alcoolique) comprend les étapes suivantes : construction d'une cassette d'expression comprenant le gène codant pour une GPDH (gène GPDl ou gène GPD2) et des éléments régulateurs forts ;
- introduction de cette cassette en multi¬ copies dans une levure.The method for constructing strains according to the invention overexpressing GPDH and consequently overproducing glycerol, on a medium rich in sugars (alcoholic fermentation) comprises the following steps: construction of an expression cassette comprising the coding gene for a GPDH (GPD1 gene or GPD2 gene) and strong regulatory elements; - introduction of this cassette in multiple copies in a yeast.
Les souches de levures surproductrices de glycerol, conformes à l'invention trouvent de nombreuses applications dans l'agro-alimentaire. Elles sont utili¬ sables partout où une fermentation alcoolique doit s'accompagner à la fois d'une diminution du taux en etha¬ nol et d'une diminution du taux de sucres. Ceci est par¬ ticulièrement intéressant dans le domaine de l'élabora- tion de boissons fermentées à teneur allégée en ethanol, que ce soit des vins ou des produits plus récents comme les "cocktails à base de vin". Dans cette dernière caté¬ gorie, par exemple, la teneur en sucre ne doit pas dépas¬ ser 80 g/1, et le degré final d'alcool 4°C, ce qui suppose l'utilisation de moûts ayant une richesse en sucre de 150 g/1 au maximum, ce qui est rarement le cas. D'autres modèles tels que les pétillants de raisin sont également concernés.The glycerol overproducing yeast strains in accordance with the invention find numerous applications in the food industry. They can be used wherever alcoholic fermentation must be accompanied by both a decrease in the etha¬ nol rate and a decrease in the sugar rate. This is particularly interesting in the field of the production of fermented drinks with a low ethanol content, whether wines or more recent products such as "wine-based cocktails". In the latter category, for example, the sugar content must not exceed 80 g / l, and the final degree of alcohol 4 ° C, which presupposes the use of musts with a high sugar content of 150 g / 1 maximum, which is rarely the case. Other models such as sparkling grapes are also affected.
De façon plus générale, on constate, depuis quelques années, une tendance affirmée de la consommation pour des produits moins riches en sucre mais aussi en ethanol, tout en conservant le goût sucré.More generally, there has been, for a few years, a confirmed trend of consumption for products less rich in sugar but also in ethanol, while retaining the sweet taste.
Or, les procédés physiques susceptibles d'être mis en oeuvre dans ce but : osmose inverse, évaporation sous vide, présentent dans ce contexte, des limites, dans la mesure où ces techniques, en cours de développement, sont coûteuses et altèrent souvent la qualité des pro¬ duits. Pour ces raisons, les souches de levure, conformes à l'invention, susceptibles de dégrader plus de sucre en produisant moins d'alcool au profit du glycerol (saveur sucrée) présentent des avantages incontestables. De plus, les levures surproductrices de glycerol, conformes à l'invention, présentent, au niveau de leur mise en oeu¬ vre, l'avantage de ne pas nécessiter d'investissement particulier. En s'affranchissant des métabolismes tradi-
tionnels, on peut obtenir des produits originaux au sein du secteur des boissons fermentées.However, the physical processes capable of being implemented for this purpose: reverse osmosis, evaporation under vacuum, present in this context, limits, insofar as these techniques, under development, are expensive and often affect the quality products. For these reasons, the yeast strains, in accordance with the invention, capable of degrading more sugar by producing less alcohol in favor of glycerol (sweet flavor) have indisputable advantages. In addition, the glycerol overproductive yeasts, in accordance with the invention, have the advantage, when implemented, of not requiring any particular investment. By getting rid of traditional metabolisms We can obtain original products within the fermented drinks sector.
Le secteur de la boulangerie est également concerné ; mais dans ce cas, c'est l'augmentation de la production intracellulaire en glycerol qui est recher¬ chée ; de telles levures présentent, en effet, une plus grande osmotolérance et une résistance accrue à la congé¬ lation et au séchage.The bakery sector is also affected; but in this case, it is the increase in intracellular production of glycerol which is sought after; such yeasts have, in fact, greater osmotolerance and increased resistance to freezing and drying.
La présente invention a également pour objet un procédé de fermentation alcoolique à bilan de fermen¬ tation des sucres modifié, caractérisé en ce que pour augmenter la production de glycerol et réduire la produc¬ tion d'éthanol, ledit procédé comprend :The present invention also relates to an alcoholic fermentation process with a balance of fermen¬ tation of modified sugars, characterized in that to increase the production of glycerol and reduce the production of ethanol, said process comprises:
(1) la transformation d'une souche de levure Saccharomyces par un vecteur surexprimant la protéine(1) the transformation of a Saccharomyces yeast strain by a vector overexpressing the protein
GPDH ; etGPDH; and
(2) l'ensemencement du milieu de fermentation, contenant au moins 30 g/1 de sucres, avec la souche de levure transformée (transformant) , obtenue en (1) . Outre les dispositions qui précèdent, l'inven¬ tion comprend encore d'autres dispositions, qui ressorti- ront de la description qui va suivre, qui se réfère à des exemples de mise en oeuvre du procédé objet de la pré¬ sente invention, ainsi qu'aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente la balance dOxydoréduction pendant la fermentation alcoolique, la figure 2 représente la séquence des oligonucléotides 01 et 02 et leurs positions respectives dans le gène GPDl,(2) seeding the fermentation medium, containing at least 30 g / 1 of sugars, with the transformed yeast strain (transformant), obtained in (1). In addition to the foregoing provisions, the invention also comprises other provisions, which will emerge from the description which follows, which refers to examples of implementation of the method which is the subject of the present invention, as well than in the appended drawings, in which: FIG. 1 represents the oxidation-reduction balance during alcoholic fermentation, FIG. 2 represents the sequence of oligonucleotides 01 and 02 and their respective positions in the GPD1 gene,
- la figure 3 illustre le clonage du gène GPDl dans le plasmide pGEM-T,FIG. 3 illustrates the cloning of the GPD1 gene in the plasmid pGEM-T,
- la figure 4 représente le clonage du gène GPDl dans le plasmide pVTlOO-U, - la figure 5 représente l'évolution de la population cellulaire en fonction de l'avancement de
réaction chez V5p (souche contrôle ScV5M transformée par le plasmide pVTlOO-U) (O) et SIM7 (souche ScV5M transfor¬ mée par le plasmide pVTlOO-U-GPDl) (•) ,- Figure 4 represents the cloning of the GPDl gene in the plasmid pVTlOO-U, - Figure 5 represents the evolution of the cell population according to the progress of reaction in V5p (control strain ScV5M transformed with the plasmid pVTlOO-U) (O) and SIM7 (strain ScV5M transformed with the plasmid pVTlOO-U-GPDl) (•),
- la figure 6 représente la production de glycerol en fonction de l'avancement de réaction chez V5p- Figure 6 represents the production of glycerol according to the progress of reaction in V5p
(O) et SIM7 (•) , la figure 7 représente l'évolution de l'activité spécifique GPDH chez V5p (O) et SIM7 (•) en fonction de l'avancement de réaction, - la figure 8 représente l'immunodétection de la protéine GPDlp chez SIM7. Les fractions protéiques sont obtenues à différents moments d'avancement de réac¬ tion. Chaque dépôt protéique contient la même quantité de protéine (10 μg) , - la figure 9 représente l'évolution de la population cellulaire chez V5p (O) et SIM7 (•) , en fonc¬ tion du temps (μ(V5p)=μ(SIM7)=0, 54 gén./h),(O) and SIM7 (•), FIG. 7 represents the evolution of the specific GPDH activity in V5p (O) and SIM7 (•) as a function of the reaction progress, - FIG. 8 represents the immunodetection of the GPDlp protein in SIM7. The protein fractions are obtained at different moments of the reaction progress. Each protein deposit contains the same amount of protein (10 μg), - Figure 9 represents the evolution of the cell population in V5p (O) and SIM7 (•), as a function of time (μ (V5p) = μ (SIM7) = 0.54 gen / h),
- la figure 10 représente l'évolution de la concentration en glucose restante dans le milieu chez V5p (O) et SIM7 (•) , en fonction du temps (fermentation sur YNB + 5 g/1 de casaminoacides pH 3,4, 28°C avec [glucose]=100 g/1) ,- Figure 10 shows the evolution of the remaining glucose concentration in the medium in V5p (O) and SIM7 (•), as a function of time (fermentation on YNB + 5 g / 1 of casamino acids pH 3.4, 28 ° C with [glucose] = 100 g / 1),
- la figure 11 représente l'évolution de la production d'acetaldehyde en fonction de l'avancement de réaction chez V5p (O) et SIM7 (•) ,FIG. 11 represents the evolution of the production of acetaldehyde as a function of the progress of the reaction in V5p (O) and SIM7 (•),
- la figure 12 représente les oligonucléotides utilisés pour isoler la cassette promoteur TEFl-gène ZEO- terminateur CYC1, à partir du vecteur pVT332,FIG. 12 represents the oligonucleotides used to isolate the TEF1-ZEO gene-CYC1 terminator promoter cassette, from the vector pVT332,
- la figure 13 représente le plasmide recombi- nant pVTlOOU-ZEO-GPDl,FIG. 13 represents the recombinant plasmid pVTlOOU-ZEO-GPDl,
- la figure 14 illustre l'évolution de produc¬ tion des métabolites produits respectivement par les souches K^pVTlOOU-ZEO (souches contrôles, également dénommées ci-après K^pVTU) (S) et les souches transfor-
mées ./PVT100U-ZEO-GPD1 (également dénommées ci-après Kx- GPD1) (O) .FIG. 14 illustrates the evolution of the production of the metabolites produced respectively by the K ^ pVTlOOU-ZEO strains (control strains, also referred to below as K ^ pVTU) (S) and the transformed strains mées ./PVT100U-ZEO-GPD1 (also called K x - GPD1 below) (O).
Il doit être bien entendu, toutefois, que ces exemples sont donnés à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. EXEMPLE 1 : CLONAGE DE GPDl.It should be understood, however, that these examples are given by way of illustration of the subject of the invention, of which they do not in any way constitute a limitation. EXAMPLE 1: CLONING OF GPDl.
Le clonage de GPDl a été réalisé par amplifi¬ cation PCR, à partir d'ADN total de la souche ScV5M, à l'aide des deux oligonucléotides 01 et 02 (figure 2), choisis à partir de la séquence de GPDl [LARSSON et al., (1993)] . Cette souche a été déposée le 18 Juin 1992 auprès de la Collection Nationale de Cultures de' Micro¬ organismes, tenue par l' INSTITUT PASTEUR, sous le numéro 1-2222. Il s'agit d'une souche haploïde, ura-, MAT a, dérivée d'une souche oenologiqueThe cloning of GPDl was carried out by PCR amplification, from total DNA of the strain ScV5M, using the two oligonucleotides 01 and 02 (FIG. 2), chosen from the sequence of GPDl [LARSSON and al., (1993)]. This strain was deposited on June 18, 1992 with the National Collection of Cultures of ' Micro¬ organisms, held by the INSTITUT PASTEUR, under the number 1-2222. It is a haploid strain, ura-, MAT a, derived from an oenological strain
1) Extraction de l'ADN énomicrue de ScV5M La souche ScV5M a été cultivée dans le milieu YEPD, dont la composition est la suivante : extrait de levure 10 g/1, peptone 20 g/1, glucose 20 g/1. 10 ml de milieu YEPD sont ensemencés par ScV5M et incubés pendant une nuit à 28°C. 50 ml de même milieu sont ensemencés à une DO (660 nm) de 0,05, et incubés à 28°C, jusqu'à atteindre une DO (660 nm) de 4 à 6. Les cellules sont récupérées par centrifuga- tion pendant 10 minutes à 1000 g et l'ADN extrait selon la méthode décrite par VAN SOLIGEN et VAN DER PLAAT, J. Bacteriol., 130, p. 946-947, (1977) , avec quelques modi¬ fications : Le culot cellulaire est repris dans un tampon1) Extraction of Enomicrue DNA from ScV5M The strain ScV5M was cultured in YEPD medium, the composition of which is as follows: yeast extract 10 g / 1, peptone 20 g / 1, glucose 20 g / 1. 10 ml of YEPD medium are seeded with ScV5M and incubated overnight at 28 ° C. 50 ml of the same medium are inoculated at an OD (660 nm) of 0.05, and incubated at 28 ° C, until an OD (660 nm) of 4 to 6 is reached. The cells are recovered by centrifugation for 10 minutes at 1000 g and the DNA extracted according to the method described by VAN SOLIGEN and VAN DER PLAAT, J. Bacteriol., 130, p. 946-947, (1977), with some modifications: The cell pellet is taken up in a buffer
SCE pH 7 (sorbitol 1,2 M, Na3 citrate 0,1M, EDTA 60 mM) , avec 5 μl/ml de β-mercaptoéthanol, et incubé 15 minutes à température ambiante.SCE pH 7 (1.2 M sorbitol, 0.1 M Na3 citrate, 60 mM EDTA), with 5 μl / ml of β-mercaptoethanol, and incubated for 15 minutes at room temperature.
- 5 mg/ml de zymolyase 20000 sont ajoutés à la suspension cellulaire, que l'on place à 37°C pendant 45
minutes, jusqu'à obtention d'un taux de protoplaste supé¬ rieur à 90%.- 5 mg / ml of zymolyase 20000 are added to the cell suspension, which is placed at 37 ° C for 45 minutes, until a protoplast level greater than 90% is obtained.
- Les protoplastes sont récupérés par centri- fugation 5 minutes à 350 g, puis repris dans 1 ml de tampon de lyse (Tris-HCl 0,2M pH 8, EDTA 0,1M, sarkosyl 1,5%) additionné de 100 μl de protéinase K (20 mg/ml) . La solution est incubée 1 h à 50°C.- The protoplasts are recovered by centrifugation for 5 minutes at 350 g, then taken up in 1 ml of lysis buffer (0.2 M Tris-HCl pH 8, 0.1 M EDTA, 1.5% sarkosyl) supplemented with 100 μl of proteinase K (20 mg / ml). The solution is incubated for 1 hour at 50 ° C.
- La suspension est centrifugée 30 minutes à 15000 g, et le lysat récupéré. L'ADN est précipité par 0,05 volume d'acétate de sodium 3M pH 4,8 et 2 volumes d'éthanol. Le précipité est récupéré à l'aide d'une baguette de verre et dissous dans 500 μl de tampon TE (Tris 10 mM, EDTA 1 mM, pH 8). La concentration de l'ADN en solution est déterminée par mesure de la DO à 260 nm. 2) Amplification de GPDl par PCR- The suspension is centrifuged for 30 minutes at 15,000 g, and the lysate recovered. The DNA is precipitated with 0.05 volume of 3M sodium acetate pH 4.8 and 2 volumes of ethanol. The precipitate is recovered using a glass rod and dissolved in 500 μl of TE buffer (10 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 8). The concentration of DNA in solution is determined by measuring the OD at 260 nm. 2) Amplification of GPDl by PCR
A partir de la séguence de GPDl [LARSSON et al., Mol. Microbiol., 10, p. 1101-1111, (1993)] deux oligonucléotides 01 et 02 ont été synthétisés. 01 est choisi en amont du codon d'initiation de la traduction. 02 est situé après le codon stop. Aux extrémités 5' de chaque oligonucléotide, ont été rajoutées des base supplémentaires, de façon à introduire un site de res¬ triction Xhol pour 01 et BamHl pour 02. La séquence des oligonucléotides est indiquée sur la figure 2. Les deux amorces ont été utilisées pour ampli¬ fier GPDl, à partir de l'ADN total isolé de ScV5M, dans les conditions suivantes :From the GPDl sequence [LARSSON et al., Mol. Microbiol., 10, p. 1101-1111, (1993)] two oligonucleotides 01 and 02 were synthesized. 01 is chosen before the translation initiation codon. 02 is located after the stop codon. At the 5 ′ ends of each oligonucleotide, additional bases have been added, so as to introduce a Xhol restriction site for 01 and BamHI for 02. The sequence of the oligonucleotides is indicated in FIG. 2. The two primers were used to amplify GPDl, from the total DNA isolated from ScV5M, under the following conditions:
Amorce 01 5 μl (20 pmoles)Primer 01 5 μl (20 pmoles)
Amorce 02 5 μl (20 pmoles) Tampon TaQ 10X (PROMEGA) 10 μlPrimer 02 5 μl (20 pmol) TaQ 10X buffer (PROMEGA) 10 μl
TaQ (PROMEGA, 5 U/μl) 0,5 μl dNTP (2 mM) 10 μl (100 ng)TaQ (PROMEGA, 5 U / μl) 0.5 μl dNTP (2 mM) 10 μl (100 ng)
MgCl. (25 mM) 6 μlMgCl. (25 mM) 6 μl
H20 qsp 100 μl
Conditions d'amplification : 30 secondes 94°C, 30 secondes 39°C, 1 minute 72°C pendant 30 cycles, sur amplification Perkin-Elmer Cetus modèle 9600.H 2 0 qs 100 μl Amplification conditions: 30 seconds 94 ° C, 30 seconds 39 ° C, 1 minute 72 ° C for 30 cycles, on Perkin-Elmer Cetus model 9600 amplification.
Le produit d'amplification est analysé sur gel d'agarose 0,8%. Une seule bande de 1300 paires de bases environ est observée, en accord avec la taille théorique de 1260 pb.The amplification product is analyzed on 0.8% agarose gel. A single band of about 1300 base pairs is observed, in agreement with the theoretical size of 1260 bp.
3) Identification du fragment amplifié3) Identification of the amplified fragment
Afin de vérifier que le fragment clone corres- pond à GPDl, le produit PCR a été sous-cloné dans le vec¬ teur PGEM-T (PROMEGA) , afin de déterminer partiellement sa séquence. Pour cela, le produit amplifié a été préci¬ pité en ajoutant au mélange d'amplification 0,25 volumes d'acétate d'ammonium ION et 2,5 volumes d'éthanol. Après 15 minutes à -20°C, la suspension est centrifugée 15 minutes à 15000g. Le surnageant est éliminé et le culot lavé dans les mêmes conditions par de 1 ' ethanol 70%.In order to verify that the cloned fragment corresponds to GPD1, the PCR product was subcloned into the vector PGEM-T (PROMEGA), in order to partially determine its sequence. For this, the amplified product was precipitated by adding to the amplification mixture 0.25 volumes of ammonium acetate ION and 2.5 volumes of ethanol. After 15 minutes at -20 ° C, the suspension is centrifuged for 15 minutes at 15000g. The supernatant is removed and the pellet washed under the same conditions with 1% ethanol.
Après séchage, l'ADN est repris dans 50 μl de tampon TE.After drying, the DNA is taken up in 50 μl of TE buffer.
100 ng d'ADN amplifié sont ligués à 50 ng de vecteur pGEM-T dans un mélange reactionnel final de100 ng of amplified DNA are ligated to 50 ng of vector pGEM-T in a final reaction mixture of
10 μl, en présence de 2 μl de tampon 5X (GIBCO BRL) et de 1 unité de T4 ADN ligase (GIBCO BRL) , pendant une nuit à 14°C. La souche de E. coli DH5α (GIBCO BRL) de génotype :10 μl, in the presence of 2 μl of 5X buffer (GIBCO BRL) and 1 unit of T4 DNA ligase (GIBCO BRL), overnight at 14 ° C. The E. coli DH5α (GIBCO BRL) strain of genotype:
F- ; endAl ; hsdR17 (K-, m_K-) ; supE44 ; Thi-1 ; λ- ; recAl ; gyrA96 ; relAl, a été utilisée. Les protocoles utilisés pour la préparation des bactéries compétentes et ceux pour la transformation sont décrits par HANAHAN, DNA cloning, vol. 1, DM Glover (ed) IRL Press, p. 109-135, (1985) . Le mélange de ligation a été utilisé pour trans- former les bactéries compétentes DH5α. Les colonies obte¬ nues ont été sélectionnées sur boîtes LB (bactotryptone 10 g/1, extrait de levure 5 g/1, NaCl 10 g/1) plus ampi- cilline (50 μg/ml) . L'ADN des clones obtenus est ensuite extrait et analysé par digestion enzymatique [SAMBROOK et al., Molecular Cloning : A laboratory manuel Cold Spring
Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor HN.Y. , (1989)] . Un clone possédant 1 ' insert de 1260 pb a été sélectionné. Le plasmide obtenu, appelé pGEMT-GPDl est représenté sur la figure 3. L' insert a été séquence par la méthode enzyma¬ tique de terminaison de chaîne [SANGER et al,, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74, p. 5463-5467, (1977)] à l'aide du séquenceur automatique A370 piloté par le logiciel A373 (APPLIED BIOSYSTEMS) . Les amorces couplées aux ddNTP fluorescents qui ont été utilisées sont le T7 et M13 reverse. Les réactions de séquence ont été réalisées à l'aide du kit "PRISM Ready Reaction DyeDeoxy Terminator Cycle Sequencing kit" (APPLIED BIOSYSTEMS) sur l'appareil thermocycleur Perkin-Elmer Cetus modèle 9600, conformé- ment aux indications du fournisseur.F-; endAl; hsdR17 (K-, m_K-); supE44; Thi-1; λ-; recAl; gyrA96; relAl, was used. The protocols used for the preparation of competent bacteria and those for transformation are described by HANAHAN, DNA cloning, vol. 1, DM Glover (ed) IRL Press, p. 109-135, (1985). The ligation mixture was used to transform the competent DH5α bacteria. The colonies obtained were selected on LB dishes (bacterotryptone 10 g / 1, yeast extract 5 g / 1, NaCl 10 g / 1) plus ampicillin (50 μg / ml). The DNA of the clones obtained is then extracted and analyzed by enzymatic digestion [SAMBROOK et al., Molecular Cloning: A laboratory manual Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor HN.Y. , (1989)]. A clone having the 1260 bp insert was selected. The plasmid obtained, called pGEMT-GPDl is represented in FIG. 3. The insert was sequenced by the enzymatic method of chain termination [SANGER et al ,, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74, p. 5463-5467, (1977)] using the A370 automatic sequencer controlled by the A373 software (APPLIED BIOSYSTEMS). The primers coupled to the fluorescent ddNTPs which have been used are T7 and M13 reverse. The sequence reactions were carried out using the “PRISM Ready Reaction DyeDeoxy Terminator Cycle Sequencing kit” (APPLIED BIOSYSTEMS) on the Perkin-Elmer Cetus model 9600 thermal cycler, in accordance with the supplier's instructions.
- Les séquences obtenues ont été analysées à l'aide du logiciel DNA Strider 1,0 [MARCK, (1988)], et les recherches d'homologie ont été effectuées sur le pro¬ gramme FASTA avec la banque de données EMBL de Heidelberg et GENE BANK. La séquence d'au moins 300 bases de chaque brin du fragment clone a été ainsi réalisé. Une identité de 100% a été trouvée avec la séquence de GPDl publiée [LARSSON et al., Mol. Microbiol. 10, p. 1101-1111, (1993)], ce qui confirme que le fragment amplifié corres- pond bien au gène GPDl.- The sequences obtained were analyzed using DNA Strider 1.0 software [MARCK, (1988)], and homology searches were carried out on the FASTA program with the EMBL database from Heidelberg and GENE BANK. The sequence of at least 300 bases of each strand of the cloned fragment was thus produced. A 100% identity was found with the published GPD1 sequence [LARSSON et al., Mol. Microbiol. 10, p. 1101-1111, (1993)], which confirms that the amplified fragment corresponds to the GPD1 gene.
EXEMPLE 2 : SUREXPRESSION DE GPDl DANS LA LEVURE S. CEREVISIAE SCV5M.EXAMPLE 2: OVEREXPRESSION OF GPD1 IN THE YEAST S. CEREVISIAE SCV5M.
Afin d'obtenir une expression forte et consti¬ tutive de GPDl dans la levure, la région codante de GPDl a été placée sous le contrôle d'éléments régulateurs (promoteur et terminateur) de levure, dans un vecteur navette levure/ E. coli .In order to obtain a strong and constitutive expression of GPDl in yeast, the coding region of GPDl was placed under the control of regulatory elements (promoter and terminator) of yeast, in a yeast / E. coli shuttle vector.
1) Introduction de GPDl sur le plasmide multi- copie PVTIOO-U Le plasmide d'expression pVTlOO-U a été uti¬ lisé (figure 4) . Ce plasmide contient l'origine de repli-
cation de levure 2 μ, le marqueur de sélection URA3 et les éléments régulateurs forts ADH (promoteur et termina- teur de l'alcool déshydrogénase I) , ainsi que les élé¬ ments bactériens (origine de réplication et gène de résistance à 1 'ampicilline) . Ce plasmide a été décrit par [VERNET et al., Gène, 52, p. 225-233, (1987)] .1) Introduction of GPDl onto the multitemplar plasmid PVTIOO-U The expression plasmid pVTlOO-U was used (FIG. 4). This plasmid contains the origin of repli- yeast cation 2 μ, the selection marker URA3 and the strong regulatory elements ADH (promoter and terminator of alcohol dehydrogenase I), as well as the bacterial elements (origin of replication and gene for resistance to ampicillin ). This plasmid has been described by [VERNET et al., Gene, 52, p. 225-233, (1987)].
Le produit d'amplification obtenu comme décrit à l'exemple 1, 2) , a été digéré par Xhol et BamHI. 100 ng de ce fragment digéré ont été ligués à 50 ng de vecteur pVTlOO-U digéré par Xhol et BamHI et déphosphorylé. Après transformation de bactéries et sélection des clones recombinants comme décrit à l'exemple 1, 3) , plusieurs clones recombinants ont été obtenus . La carte du plasmide recombinant obtenu, appelé pVTlOO-U-GPDl, est représenté à la figure 4.The amplification product obtained as described in Example 1, 2) was digested with Xhol and BamHI. 100 ng of this digested fragment were ligated to 50 ng of vector pVTlOO-U digested with Xhol and BamHI and dephosphorylated. After transformation of bacteria and selection of the recombinant clones as described in Example 1, 3), several recombinant clones were obtained. The map of the recombinant plasmid obtained, called pVTlOO-U-GPDl, is shown in Figure 4.
2) Transformation de la levure2) Yeast transformation
La souches de levure Saccharomyces cerevisiaeThe yeast strain Saccharomyces cerevisiae
ScV5M a été transformée par le vecteur pVTlOO-U-GPDl et par le vecteur pVTlOO-U (contrôle) . La méthode de transformation utilisée est celle de l'acétate de lithium décrite par ITO et al. (J.ScV5M was transformed by the vector pVTlOO-U-GPDl and by the vector pVTlOO-U (control). The transformation method used is that of lithium acetate described by ITO et al. (J.
Bacteriol., 1983, 153, 163-168)) .Bacteriol., 1983, 153, 163-168)).
Le milieu sélectif utilisé est du YNB (Yeast nitrogen base 7 g/1 DIFCO, glucose 20 g/1) . L'absence d'uracile permet de conserver une pression de sélection pour les plasmides. Plusieurs clones recombinants ont été obtenus . Le clone SIM7 a été étudié par la suite.The selective medium used is YNB (Yeast nitrogen base 7 g / 1 DIFCO, glucose 20 g / 1). The absence of uracil makes it possible to maintain a selection pressure for the plasmids. Several recombinant clones were obtained. The SIM7 clone was studied subsequently.
3) Conséquences de la surexpression de GPDl a) Obtention d'anticorps polyclonaux anti- GPDlo3) Consequences of GPDl overexpression a) Obtaining anti-GPDlo polyclonal antibodies
Des anticorps polyclonaux anti-GPDlp ont été utilisés comme outil lors de cette étude. Ils ont été produits par injection à un lapin d'une préparation puri¬ fiée de la protéine GPDlp . La purification de cette pro- téine a été réalisée à partir de la souche oenologique S267 : levure I.C.V. (88. 117.0), comme décrit ci-après :
- Préparation de l'extrait brutAnti-GPDlp polyclonal antibodies were used as a tool in this study. They were produced by injection into a rabbit of a purified preparation of the GPDlp protein. The purification of this protein was carried out from the oenological strain S267: yeast ICV (88, 117.0), as described below: - Preparation of the raw extract
10 litres de milieu YEPD sont ensemencés avec S267, à partir d'une préculture de 12 heures sur le même milieu. La culture est recueillie en fin de phase expo- nentielle et les cellules sont récupérées par centrifuga- tion, 5 minutes à 4000g. Le culot est ensuite lavé avec du NaCl 0,9% et les cellules sont reprises dans un volume (v/w) de tampon A pH 7,0 (Tris-H2S04 10 mM, EDTA 1 mM, DTT 1 mM, NaN3 0,02%, PMSF 1 mM, sulfate de protamine 0,7%) . On ajoute à 30 ml de suspension cellulaire,10 liters of YEPD medium are inoculated with S267, from a 12-hour preculture on the same medium. The culture is collected at the end of the exponential phase and the cells are recovered by centrifugation, 5 minutes at 4000 g. The pellet is then washed with 0.9% NaCl and the cells are taken up in one volume (v / w) of buffer at pH 7.0 (10 mM Tris-H 2 S0 4 , 1 mM EDTA, 1 mM DTT, 0.02% NaN 3 , 1 mM PMSF, 0.7% protamine sulfate). 30 ml of cell suspension are added,
15 g de billes de verre (diamètre 0,5 mm) et on effectue un broyage à l'aide d'un appareil de type B. BRAUN pen¬ dant 4 minutes à 4°C. Le surnageant est récupéré après centrifugation à 20000 g, 20 minutes et conservé à 4°C. - Précipitation fractionnée par le sulfate d'ammonium15 g of glass beads (diameter 0.5 mm) and grinding is carried out using a type B device. BRAUN for 4 minutes at 4 ° C. The supernatant is recovered after centrifugation at 20,000 g, 20 minutes and stored at 4 ° C. - Fractional precipitation with ammonium sulphate
L'extrait brut est soumis à une précipitation fractionnée au sulfate d'ammonium (40% de saturation) . Le surnageant obtenu est soumis à une précipitation à 60% de saturation. Le culot contenant la protéine active est resuspendu dans 50 ml de tampon A.The crude extract is subjected to fractional precipitation with ammonium sulphate (40% saturation). The supernatant obtained is subjected to precipitation at 60% saturation. The pellet containing the active protein is resuspended in 50 ml of buffer A.
- Chromatoσraphie échanσeuse d'anions L'extrait brut est dialyse 48 h contre du tam¬ pon A, puis déposé à 4°C et à raison de 20 ml/h sur une colonne (1=10 cm, diamètre = 1,6 cm) de DEAE-Sépharose CL6B (PHARMACIA) , préalablement équilibrée avec du tampon B (Tampon A sans PMSF ni sulfate de potassium) . Après élimination des protéines non retenues par passage de trois volumes de tampon d'équilibrage, un gradient linéaire de ris-H2SÛ4 pH 7, 0 compris entre 0 et IM a été appliqué. L'enzyme est éluée pour une concentration en Tris-H Sθ4 de 300 mM.- Anion exchanging chromatography The crude extract is dialyzed for 48 h against a tam¬ pon A, then deposited at 4 ° C and at the rate of 20 ml / h on a column (1 = 10 cm, diameter = 1.6 cm ) of DEAE-Sepharose CL6B (PHARMACIA), previously balanced with buffer B (Buffer A without PMSF or potassium sulfate). After removal of the non-retained proteins by passage of three volumes of equilibration buffer, a linear gradient of ris-H2SO4 pH 7, between 0 and IM was applied. The enzyme is eluted for a concentration of Tris-H Sθ4 of 300 mM.
- Chromatoσraphie d'exclusion moléculaire Après concentration, la fraction enzymatique obtenue a été déposée sur colonne (1=40 cm, diamètre = 1,6 cm) de Sephadex-GlOO (domaine de fractionnement 10000
à 120000 Da) . L'élution est effectuée avec du tampon B, à raison de 5 ml/h. Les fractions (5ml) sont récupérées et l'activité de l'enzyme mesurée. L'enzyme est éluée entre 35 et 50 ml de tampon. Les fractions comprises entre 36 et 48 ml de volume d'élution sont conservées.- Molecular exclusion chromatography After concentration, the enzymatic fraction obtained was deposited on a column (1 = 40 cm, diameter = 1.6 cm) of Sephadex-GlOO (fractionation domain 10000 at 120,000 Da). The elution is carried out with buffer B, at a rate of 5 ml / h. The fractions (5 ml) are recovered and the activity of the enzyme measured. The enzyme is eluted between 35 and 50 ml of buffer. The fractions between 36 and 48 ml of elution volume are kept.
- Chromatoσraphie d'affinité- Affinity chromatography
La fraction enzymatique obtenue a été déposée sur une colonne contenant une résine de Blue Sépharose CL-6B sur laquelle est fixé un analogue du NAD+, le bleu Cibacron F3G-A. La colonne (1=5 cm, diamètre = 1,6 cm) est équilibrée à 4°C avec le tampon B et l'échantillon est déposé à raison de 6 ml/h. La colonne est ensuite lavée avec 10 volumes de colonne (tampon B) . L'élution de l'enzyme fixée a été obtenue par utilisation d'un gra- dient mixte linéaire de Tris-H2S04 (0 à 1,5 M) et de NADH (0 à 3 mM) . Des fractions de 1 ml sont récupérées et l'activité de l'enzyme mesurée. L'enzyme est décrochée à 1 M de ris-H2S04 et 2 mM de NADH.The enzymatic fraction obtained was deposited on a column containing a Blue Sepharose CL-6B resin on which is fixed an analog of NAD +, blue Cibacron F3G-A. The column (1 = 5 cm, diameter = 1.6 cm) is equilibrated at 4 ° C with buffer B and the sample is deposited at the rate of 6 ml / h. The column is then washed with 10 column volumes (buffer B). The elution of the fixed enzyme was obtained by using a linear mixed gradient of Tris-H2SO4 (0 to 1.5 M) and NADH (0 to 3 mM). 1 ml fractions are collected and the activity of the enzyme measured. The enzyme is released from 1 M ris-H2SO4 and 2 mM NADH.
- Electrophorèse en conditions dénaturantes L'extrait purifié a été soumis à une electro¬ phorèse en conditions dénaturantes (SDS-PAGE) , et la bande protéique (43 kDa) correspondant à GPDlp a été découpée et réduite en poudre. Les anticorps ont été pro¬ duits par la société APPLIGENE, par injection à un lapin. Le sérum est récolté au bout de deux mois. La spécificité des anticorps a été testée par Western Blot. Les membra¬ nes de nylon-nitrocellulose obtenues après transfert des protéines à partir du gel sont révélées comme décrit par SAMBROOK et al. [Molecular Cloning : A laboratory manuel Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor N.Y., (1989)], à l'aide d' immunoglobulines de chèvre anti-lapin couplées à la phosphatase alcaline comme réactif secon¬ daire et le complexe 5-bromo-4-chloro-3-indoyl phos- phate/nitro blue tetrazolium comme substrat chromogène.
b) Conditions de culture et de dosaσe :- Electrophoresis under denaturing conditions The purified extract was subjected to electrophoresis under denaturing conditions (SDS-PAGE), and the protein band (43 kDa) corresponding to GPDlp was cut and reduced to powder. The antibodies were produced by the company APPLIGENE, by injection into a rabbit. The serum is collected after two months. The specificity of the antibodies was tested by Western Blot. The nylon nitrocellulose membranes obtained after transfer of the proteins from the gel are revealed as described by SAMBROOK et al. [Molecular Cloning: A laboratory manual Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor NY, (1989)], using anti-rabbit goat immunoglobulins coupled with alkaline phosphatase as secondary reagent and the 5-bromo complex -4-chloro-3-indoyl phosphate / nitro blue tetrazolium as chromogenic substrate. b) Culture and dosing conditions:
MilieuMiddle
Y B [ Yeast Ni trogen Base wi thout amino-acid (DIFCO) 6,7 g/1, glucose 100 g/1, casamino-acid (DIFCO) 5 g/1, pH 3,4]. Le milieu utilisé ne contient pas d'ura¬ cile, ce qui assure une pression de sélection pour les plasmides.Y B [Yeast Ni trogen Base wi thout amino acid (DIFCO) 6.7 g / 1, glucose 100 g / 1, casamino acid (DIFCO) 5 g / 1, pH 3.4]. The medium used does not contain ura¬ cil, which ensures a selection pressure for the plasmids.
Conditions de cultureCulture conditions
10 ml de milieu sont ensemencés par les sou- ches de levure. La croissance est réalisée en Erlenmeyer à 28°C, sans agitation. Les cultures sont réalisées en anaérobiose, en fermenteurs de 250 ml remplis avec 200 ml de milieu, placés à 28°C. Les fermenteurs sont ensemencés à partir de la préculture, à raison de 10^ cellules/ml. La croissance est suivie par prélèvement d'une fraction aliquote de milieu de culture et estimation du nombre de cellules sur un appareil de type Coulter counter (ZBI) .10 ml of medium are inoculated with the yeast strains. The growth is carried out in an Erlenmeyer flask at 28 ° C., without stirring. The cultures are carried out anaerobically, in 250 ml fermenters filled with 200 ml of medium, placed at 28 ° C. The fermenters are seeded from the preculture, at a rate of 10 ^ cells / ml. The growth is followed by sampling an aliquot of culture medium and estimating the number of cells on a device of the Coulter counter (ZBI) type.
Les métabolites sont dosés dans le surnageant, après centrifugation à 2000 g pendant 3 minutes, des pré¬ lèvements sont réalisés.The metabolites are assayed in the supernatant, after centrifugation at 2000 g for 3 minutes, samples are taken.
Dosaσe des métabolites :Dose of metabolites:
GlucoseGlucose
Le glucose a été dosé par la méthode de dosage des sucres réducteurs (DNS) . Le dosage est réalisé en ajoutant, à un volume de la solution à doser, un volume de réactif (300 g de tartrate de sodium et de potassium, 16 g de NaOH et 10 g d'acide dinitro 3,5 salicylique) . Le mélange est placé à 100°C pendant 5 minutes. La réaction est arrêtée dans un bain à 4°C. 10 volumes d'eau sont ajoutés. La densité optique est déterminée à 540 nm et la concentration en glucose est déterminée par comparaison des valeurs déterminées pour une gamme étalon de 0 à 2 g de glucose ou par HPLC comme précisé ci-dessous.
Glucose. Glvcérol, ethanol, Acétaldéhyde : Le glycerol et l'acétaldéhyde ont été dosés par voie enzymatique à l'aide des kits de dosage correspondants, commercialisés par BOEHRINGER. Tous ces métabolites, excepté 1 'acétaldéhyde ont également été dosés en parallèle par HPLC selon les conditions suivantes : colonne Aminex HPX 87H Biorad, phase mobile acide sulfurique 8 mN, débit 0,6 ml/mn, à 45°C, détection réfractomètre. Mesure des activités enzymatiqueGlucose was measured by the reducing sugar assay method (DNS). The assay is carried out by adding, to a volume of the solution to be assayed, a volume of reagent (300 g of sodium and potassium tartrate, 16 g of NaOH and 10 g of dinitro 3,5 salicylic acid). The mixture is placed at 100 ° C for 5 minutes. The reaction is stopped in a 4 ° C bath. 10 volumes of water are added. The optical density is determined at 540 nm and the glucose concentration is determined by comparison of the values determined for a standard range of 0 to 2 g of glucose or by HPLC as specified below. Glucose. Glvcerol, ethanol, Acetaldehyde: The glycerol and acetaldehyde were assayed enzymatically using the corresponding assay kits, marketed by BOEHRINGER. All these metabolites, except acetaldehyde, were also assayed in parallel by HPLC according to the following conditions: Aminex HPX 87H Biorad column, mobile phase sulfuric acid 8 mN, flow rate 0.6 ml / min, at 45 ° C, refractometer detection. Measurement of enzyme activities
Les cellules ont été récupérées à partir de culture, par centrifugation 3 minutes à 2000 g, et lavées avec un tampon H2PO4 50 mM, pH 6,5. 100 mg de levureThe cells were recovered from culture, by centrifugation for 3 minutes at 2000 g, and washed with a 50 mM H2PO4 buffer, pH 6.5. 100 mg yeast
(poids humide) sont alors broyées par addition de 1 g de billes de verre (diamètre = 0,5 mm) et 0,5 ml de tampon imidazole 20 mM pH 7,0 contenant 1 mM DTT. Le tube est agité 1 minute au vortex et placé 1 minute dans la glace.(wet weight) are then ground by adding 1 g of glass beads (diameter = 0.5 mm) and 0.5 ml of 20 mM imidazole buffer pH 7.0 containing 1 mM DTT. The tube is shaken for 1 minute with a vortex and placed for 1 minute in ice.
L'opération est répétée 5 fois. Après centrifugation 1 minute à 5000 g, le surnageant est récupéré et constitue l'extrait acellulaire. Les protéines sont dosées à l'aide d'un kit BCA Protein Assay Reagent (PIERCE) . L'activité glycérol-3-phosphate déshydrogénase (EC 1.1.1.8) est déterminée par la méthode décrite par GANCEDO (Eur. J.The operation is repeated 5 times. After centrifugation for 1 minute at 5000 g, the supernatant is recovered and constitutes the acellular extract. Proteins are measured using a BCA Protein Assay Reagent kit (PIERCE). The glycerol-3-phosphate dehydrogenase activity (EC 1.1.1.8) is determined by the method described by GANCEDO (Eur. J.
Biochem., 1968, 5 , 165-172) . c) RésultatsBiochem., 1968, 5, 165-172). c) Results
- Des fermentations en milieu YNB, décrit ci- dessus, ont été réalisées avec les deux souches transfor¬ mées par pVTlOO-U et pVTlOO-U-GPDl (SIM7) .- Fermentation in YNB medium, described above, was carried out with the two strains transformed by pVTlOO-U and pVTlOO-U-GPDl (SIM7).
La souche ScV5M transformée par pVTlOO-U (témoin) et SIM7 ont été testées pour leur capacité à produire du glycerol au cours de fermentations en condi¬ tions proches des conditions oenologiques.The strain ScV5M transformed with pVTlOO-U (control) and SIM7 were tested for their capacity to produce glycerol during fermentations under conditions close to oenological conditions.
La croissance et la production de glycerol dans le milieu de culture ont été suivies au cours de la fermentation (figures 5 et 6) . La quantité de glycerol produite est exprimée en fonction de l'avancement de
réaction (1-S/SO) ou S représente la concentration en glucose à l'instant, t et SO la concentration initiale. La souche SIM7 surexprimée pour le gène GPDl produit une quantité de glycerol largement supérieure à la souche témoin transformée par le plasmide seul pVTlOO-U. La pro¬ duction finale atteint 14 g/1 pour la souche SIM7 contre 4 g/1 pour la souche témoin (figure 6) .The growth and production of glycerol in the culture medium were monitored during the fermentation (Figures 5 and 6). The amount of glycerol produced is expressed as a function of the progress of reaction (1-S / SO) where S represents the glucose concentration at the moment, t and SO the initial concentration. The SIM7 strain overexpressed for the GPD1 gene produces a quantity of glycerol much greater than the control strain transformed by the plasmid alone pVTlOO-U. The final production reaches 14 g / 1 for the SIM7 strain against 4 g / 1 for the control strain (Figure 6).
Une augmentation très importante de l'activité GPDH est observée dans la souche SIM7 par rapport à la souche témoin (figure 7, dans laquelle les valeurs repré¬ sentent la moyenne de 3 déterminations, les barres verti¬ cales illustrent les écart-types) . L'activité GPDH aug¬ mente de façon très rapide, et ce, dès le début de la croissance, pour atteindre un maximum à l'entrée en phase stationnaire (figures 5 et 7) . Ce maximum est de l'ordre de 180 mU par milligramme de protéine, soit près de 2,5 fois l'activité observée dans la souche témoin (figure 7) . Cette activité diminue ensuite, les niveaux atteints étant alors comparables à ceux de la souche témoin. Dans la souche témoin, l'activité GPDH est relativement faible en début de fermentation et atteint un maximum d'environ 75 mU/mg de protéine à un avancement de réaction de 0,6. Les cellules sont alors en phase stationnaire de crois¬ sance (figure 5) . Afin de confirmer que l'augmentation d'acti¬ vité chez SIM7 est liée à une surproduction de la pro¬ téine codée par GPDl, la production de cette protéine a été suivie dans les deux souches par immunodétection à l'aide d'anticorps polyclonaux dirigés contre la protéine GPDl . Les résultats sont montrés pour la souche SIM7 (figure 8) .A very significant increase in GPDH activity is observed in the SIM7 strain compared to the control strain (FIG. 7, in which the values represent the average of 3 determinations, the vertical bars illustrate the standard deviations). The GPDH activity increases very rapidly, and this, from the start of growth, to reach a maximum at the entry into stationary phase (Figures 5 and 7). This maximum is of the order of 180 mU per milligram of protein, or almost 2.5 times the activity observed in the control strain (Figure 7). This activity then decreases, the levels reached then being comparable to those of the control strain. In the control strain, the GPDH activity is relatively low at the start of fermentation and reaches a maximum of approximately 75 mU / mg of protein at a reaction progress of 0.6. The cells are then in stationary growth phase (FIG. 5). In order to confirm that the increase in activity in SIM7 is linked to an overproduction of the protein coded by GPDl, the production of this protein was monitored in the two strains by immunodetection using polyclonal antibodies raised against the protein GPD1. The results are shown for the SIM7 strain (Figure 8).
Différents prélèvements ont été réalisés au cours de la fermentation. Les protéines d'un extrait brut préparé comme décrit ci-dessus ont été séparées par électrophorèse SDS-PAGE et transférées sur membrane de nylon-nitrocellulose. Les anticorps polyclonaux obtenus
sont alors fixés sur la membrane et révélés par des anti¬ corps anti-lapin couplés à la phosphatase alcaline [SAMBROOK et al., 1989, précité] . La protéine GPDlp est détectée pour la souche surexprimant GPDl durant la phase exponentielle de croissance et reste produite à un niveau comparable jusqu'à la fin de la fermentation (figure 8) . Par contre, la protéine GPDlp n'est pas détectée dans la souche témoin excepté pour les points situés entre 0,4 et 0,6 d'avancement de réaction, qui correspondent au pic d'activité GPDH observé (résultats non montrés) .Different samples were taken during the fermentation. The proteins of a crude extract prepared as described above were separated by SDS-PAGE electrophoresis and transferred to a nylon-nitrocellulose membrane. The polyclonal antibodies obtained are then fixed on the membrane and revealed by anti-rabbit anti-bodies coupled to alkaline phosphatase [SAMBROOK et al., 1989, cited above]. The GPDlp protein is detected for the strain overexpressing GPDl during the exponential growth phase and remains produced at a comparable level until the end of fermentation (Figure 8). On the other hand, the GPDlp protein is not detected in the control strain except for the points situated between 0.4 and 0.6 of reaction progress, which correspond to the peak of GPDH activity observed (results not shown).
Une corrélation étroite est observée entre la surproduction de glycerol (figure 6) et la surproduction de GPDlp (figure 8) . Par contre, la chute d'activité GPDH observée pendant la deuxième partie de la fermentation, alors que la protéine est toujours surproduite, est en contradiction avec 1 ' importance de la production de glycerol observée également pendant cette deuxième moitié de la fermentation. Cette chute d'activité in vi tro peut refléter une inactivation partielle de l'enzyme in vivo. Cependant, on peut exclure une légère instabilité de la protéine pendant cette phase tardive, puisque dans les conditions expérimentales utilisées, la réponse immuno- logique n'est pas quantifiable de façon précise.A close correlation is observed between the overproduction of glycerol (Figure 6) and the overproduction of GPDlp (Figure 8). On the other hand, the drop in GPDH activity observed during the second part of the fermentation, while the protein is still overproduced, is in contradiction with the importance of the production of glycerol also observed during this second half of the fermentation. This drop in activity in vi tro may reflect a partial inactivation of the enzyme in vivo. However, a slight instability of the protein can be excluded during this late phase, since under the experimental conditions used, the immunological response cannot be precisely quantified.
La croissance de la souche SIM7 et de la souche témoin a été comparée (figure 9) . Malgré une différence au niveau de la biomasse finale atteinte, le taux de croissance est exactement le même pour les deux souches. Il est de 0,54 générations par heure. D'autre part, tout le glucose présent dans le milieu de culture (100 g/1 initialement) est dégradé par les deux souches (figure 10) .The growth of the SIM7 strain and of the control strain was compared (FIG. 9). Despite a difference in the final biomass reached, the growth rate is exactly the same for the two strains. It is 0.54 generations per hour. On the other hand, all the glucose present in the culture medium (100 g / l initially) is degraded by the two strains (FIG. 10).
La voie de production du glycerol est donc amplifiée de façon importante, ce qui doit résulter en une utilisation accrue de NADH. Afin de voir si la cellule, pour maintenir sa balance d'oxydoréduction, corrige ce déséquilibre par une diminution de la produc-
tion d'éthanol, elle même consommatrice de NADH, la pro¬ duction d'éthanol en fin de fermentation a été mesurée dans les deux souches et les résultats sont illustrés au Tableau I . Tableau I : Production d'éthanol chez SIM7 etThe glycerol production pathway is therefore significantly amplified, which must result in an increased use of NADH. In order to see whether the cell, in order to maintain its redox balance, corrects this imbalance by reducing the production tion of ethanol, itself a consumer of NADH, the production of ethanol at the end of fermentation was measured in the two strains and the results are illustrated in Table I. Table I: Ethanol production at SIM7 and
ScV5M-pVT100-U pendant la fermentation alcoolique sur milieu YNB avec 100 g/1 de glucose.ScV5M-pVT100-U during alcoholic fermentation on YNB medium with 100 g / 1 of glucose.
Souche Ethanol g/1 glycerol/glucoseEthanol strain g / 1 glycerol / glucose
ScV5M-pVT100-U 46,8 0,04ScV5M-pVT100-U 46.8 0.04
ScV5M-pTVl00-U-GPD1 37,5 0,13ScV5M-pTVl00-U-GPD1 37.5 0.13
Une diminution importante (de l'ordre de 10 g/1) de la quantité d'éthanol produite par la souche SIM7 est effectivement observée.A significant decrease (of the order of 10 g / l) in the amount of ethanol produced by the SIM7 strain is effectively observed.
Cette diminution de production d'éthanol, résultant de la moindre disponibilité en NADH nécessaire à la transformation de 1 'acétaldhéhyde en ethanol par intervention de l'alcool deshydrogenase I, l'évolution de la production d'acetaldehyde a été suivie, au cours de la fermentation (figure 11) . En accord avec la diminution de production d'éthanol, une accumulation d'acetaldehyde est observée dans la souche surexprimée pour GPDl. La concen- tration finale d'acetaldehyde en fin de fermentation est de l'ordre de 150 mg/1 et reste donc très modérée.This decrease in ethanol production, resulting from the lower availability of NADH necessary for the transformation of acetaldehyde into ethanol by intervention of alcohol dehydrogenase I, the evolution of the production of acetaldehyde was followed, during fermentation (Figure 11). In agreement with the decrease in ethanol production, an accumulation of acetaldehyde is observed in the strain overexpressed for GPDl. The final concentration of acetaldehyde at the end of fermentation is around 150 mg / 1 and therefore remains very moderate.
La surexpression de GPDl se traduit donc sur un milieu riche en sucres, par une augmentation très importante de la production de glycerol, contrebalancée par une diminution de la production d'éthanol.The overexpression of GPDl therefore results in a medium rich in sugars, by a very significant increase in the production of glycerol, counterbalanced by a reduction in the production of ethanol.
- Fermentation sur moût synthétique La production de glycerol est proportionnelle à la quantité initiale de glucose présent dans le milieu de culture. Ceci a été montré en testant la production de glycerol par les souches ScV5M-pVTl00-U et ScV5M-pVT100- U-GPD1, sur milieu synthétique MS en présence de 2 concentrations en glucose. Le moût synthétique est un milieu mimant la composition de moûts naturels dont la
composition a été décrite par BELY M. et al. ( Journal of Fermentation and Bioengineering, 1990, 70, 246-252) . La composition en azote de ce milieu a été modifiée de la façon suivante : 80 mg/1 de NH4C1 et 120 mg/1 d'azote α aminé ont été utilisés. Deux concentrations en glucose 100 g/1 et 200 g/1 ont été testées. Les fermentations ont été réalisées dans des fermenteurs de 1 1. Par ailleurs, les autres conditions de culture et le suivi de fermenta¬ tion ont été réalisés comme décrit ci-dessus. Les résul- tats de production de glycerol sont résumés dans le Tableau II :- Fermentation on synthetic must The production of glycerol is proportional to the initial amount of glucose present in the culture medium. This was shown by testing the production of glycerol by the strains ScV5M-pVTl00-U and ScV5M-pVT100-U-GPD1, on synthetic MS medium in the presence of 2 glucose concentrations. Synthetic must is a medium that mimics the composition of natural musts, the composition has been described by BELY M. et al. (Journal of Fermentation and Bioengineering, 1990, 70, 246-252). The nitrogen composition of this medium was modified as follows: 80 mg / 1 of NH 4 C1 and 120 mg / 1 of α-amino nitrogen were used. Two glucose concentrations 100 g / 1 and 200 g / 1 were tested. The fermentations were carried out in 1 1 fermenters. Furthermore, the other culture conditions and the monitoring of fermenta¬ tion were carried out as described above. The glycerol production results are summarized in Table II:
TABLEAU II : Production de glycerol chez SIM7 et ScV5M-pVTl00-U pendant la fermentation alcoolique sur milieu MS avec 100 et 200 g/1 de glucoseTABLE II: Production of glycerol in SIM7 and ScV5M-pVTl00-U during alcoholic fermentation on MS medium with 100 and 200 g / 1 of glucose
Souche Glycerol g/1Glycerol strain g / 1
MS glucose 100 g/1 MS glucose 200 g/1MS glucose 100 g / 1 MS glucose 200 g / 1
ScV5M-pVTl00-U non déterminé 6,6ScV5M-pVTl00-U not determined 6.6
ScV5M-pVTl00-U-GPD1 19 27,9ScV5M-pVTl00-U-GPD1 19 27.9
Dans le cas de la fermentation dans un milieu contenant 200 g/1 de glucose, le rapport glycerol produit/glucose initial est significativement différent pour la souche ScV5M-pVT100-U-GPDl (0,14) par rapport au rapport obtenu avec la souche contrôle ScV5M-pVTl00-U (0,03) .In the case of fermentation in a medium containing 200 g / l of glucose, the glycerol product / initial glucose ratio is significantly different for the strain ScV5M-pVT100-U-GPDl (0.14) compared to the ratio obtained with the strain ScV5M-pVTl00-U (0.03) control.
Une augmentation très importante de la produc¬ tion de glycerol est observée en présence de 200 g/1 de glucose par rapport à une fermentation réalisée sur 100 g/1 de glucose. Afin de déterminer les conséquences de cette importante production de glycerol sur la teneur en ethanol, la production d'éthanol en fin de fermentation a été mesurée sur ce milieu et les résultats sont illustrés au Tableau III.
Tableau III : Production d'éthanol chez SIM7 et ScV5M-pVT100-U pendant la fermentation alcoolique sur milieu MS avec 200 g/1 de glucose.A very significant increase in the production of glycerol is observed in the presence of 200 g / l of glucose compared to a fermentation carried out on 100 g / l of glucose. In order to determine the consequences of this significant production of glycerol on the ethanol content, the production of ethanol at the end of fermentation was measured on this medium and the results are illustrated in Table III. Table III: Production of ethanol in SIM7 and ScV5M-pVT100-U during alcoholic fermentation on MS medium with 200 g / 1 of glucose.
Souche Ethanol g/1Ethanol strain g / 1
ScV5M-pVT100-U 86,7ScV5M-pVT100-U 86.7
Scv5M-pVT100-U-GPDl 74Scv5M-pVT100-U-GPDl 74
La production très importante (27,9 g/1) de glycerol sur milieu MS 200 g/1 de glucose s'accompagne d'une diminution de la production d'éthanol d'environ 13 g/1.The very large production (27.9 g / l) of glycerol on MS medium 200 g / l of glucose is accompanied by a decrease in the production of ethanol by approximately 13 g / l.
EXEMPLE 3 : Surexpression de GPDl dans la levure oeno- logique S. cerevisiae Kl (Languedoc) en conditions oeno¬ logiques.EXAMPLE 3 Overexpression of GPD1 in the oenological yeast S. cerevisiae Kl (Languedoc) under oenological conditions.
1) Introduction du marqueur de sélection posi¬ tif ZEO sur le plasmide multicopie pVTlOO-U-GPDl :1) Introduction of the positive selection marker ZEO on the multicopy plasmid pVTlOO-U-GPDl:
Les souches industrielles oenologiques étant prototrophes, un marqueur positif dominant a été intro¬ duit sur le vecteur pVTlOO-U-GPDl, afin de pouvoir sélec¬ tionner des transformants de la souche Kl.Since the industrial oenological strains are prototrophic, a dominant positive marker has been introduced into the vector pVTlOO-U-GPDl, in order to be able to select transformants of the strain Kl.
La cassette « promoteur TEFl-gène ZEO-termina- teur CYC1 » a été isolée à partir du vecteur pUT 332 (WENZEL T.J. et al., Yeast, 1992, 8, 667-668), par PCR à l'aide des oligonucléotides décrits à la figure 12. Ces amorces permettent d'introduire des sites Hpal aux extré¬ mités du fragment amplifié.. The cassette “TEF1 promoter-ZEO gene-terminator CYC1” was isolated from the vector pUT 332 (WENZEL TJ et al., Yeast, 1992, 8, 667-668), by PCR using the oligonucleotides described in FIG. 12. These primers make it possible to introduce Hpal sites at the ends of the amplified fragment. .
L'amplification a été réalisée de la manière suivante :The amplification was carried out as follows:
Oligonucléotide (1) 5 μl (20 pmoles)Oligonucleotide (1) 5 μl (20 pmol)
Oligonucléotide (2) 5 μl (20 pmoles)Oligonucleotide (2) 5 μl (20 pmol)
Tampon TaQ 10X 10 μl dNTP 2 mM 10 μl MgCl2 25 mM 6 μl pUT332 (50 ng/μl) 1 μl
TaQ 0 , 5 μlBuffer TaQ 10X 10 μl dNTP 2 mM 10 μl MgCl 2 25 mM 6 μl pUT332 (50 ng / μl) 1 μl TaQ 0.5 μl
Eau 52 , 5 μlWater 52.5 μl
30 cycles (30 sec 94°C, 30 sec 45°C, 1 min30 cycles (30 sec 94 ° C, 30 sec 45 ° C, 1 min
72°C) Le fragment de 1175 pb amplifié a été analysé sur gel d'agarose 0,8 %, puis digéré par Hpal, et purifié sur gel d'agarose à bas point de fusion. La bande d'agarose contenant le fragment a été découpée et utili¬ sée directement dans le mélange de ligation. Trente ng de fragment ainsi obtenu ont été ligués à 50 ng de plasmide pVTlOO-U-GPDl digéré par Hpal et déphosphorylé, pendant une nuit à 20°C, en présence de 2 unités de T4 DNA ligase. Après transformation de bactéries et sélection des clones recombinants, plusieurs clones ayant la struc- ture attendue ont été obtenus. La carte du plasmide recombinant obtenu, appelé pVTlOOU-ZEO-GPDl, est repré¬ sentée à la figure 13.72 ° C) The fragment of 1175 bp amplified was analyzed on 0.8% agarose gel, then digested with Hpal, and purified on agarose gel with low melting point. The agarose strip containing the fragment was cut and used directly in the ligation mixture. Thirty ng of fragment thus obtained were ligated to 50 ng of plasmid pVTlOO-U-GPDl digested with Hpal and dephosphorylated, overnight at 20 ° C, in the presence of 2 units of T4 DNA ligase. After transformation of bacteria and selection of the recombinant clones, several clones having the expected structure were obtained. The map of the recombinant plasmid obtained, called pVTlOOU-ZEO-GPDl, is shown in FIG. 13.
2) Transformation de la levure :2) Yeast transformation:
La souche de levure oenologique S. cerevisiae Kl a été transformée par le vecteur pVTlOOU-ZEO-GPDl et par le vecteur pVTlOOU-ZEO (contrôle) , par la méthode de transformation à l'acétate de lithium décrite par ITO et al. (1983) . Le milieu sélectif utilisé est du YEPD (extrait de levure 10 g/1, bacto peptone 20 g/1, glucose 20 g/1) contenant 40 μg/ml de phléomycine.The oenological yeast strain S. cerevisiae Kl was transformed by the vector pVTlOOU-ZEO-GPDl and by the vector pVTlOOU-ZEO (control), by the method of transformation with lithium acetate described by ITO et al. (1983). The selective medium used is YEPD (yeast extract 10 g / 1, bacto peptone 20 g / 1, glucose 20 g / 1) containing 40 μg / ml of phleomycin.
3) Conséquences de la surexpression de GPDl en conditions de fermentation oenologique :3) Consequences of GPD1 overexpression under oenological fermentation conditions:
10 ml de moût synthétique (décrit à l'exemple 2) sont ensemencés par les souches de levure. La crois- sance est réalisée en tube pendant 24 h à 28°C. Les cul¬ tures sont réalisées en anaérobiose, en fermenteurs de 220 ml, remplis avec 200 ml de même milieu et placés à 28°C sous agitation à l'aide d'un barreau aimanté. Les fermenteurs sont ensemencés à partir de la préculture à raison de 106 cellules/ml. La croissance est suivie par
prélèvement de fractions aliquotes de milieu de culture et estimation du nombre de cellules sur un appareil de type Coulter counter (ZBI) . Les métabolites sont dosés dans le surnageant, après centrifigation à 2 000 g pen- dant 3 minutes.10 ml of synthetic must (described in Example 2) are inoculated with the yeast strains. Growth is carried out in a tube for 24 h at 28 ° C. The cultures are carried out anaerobically, in 220 ml fermenters, filled with 200 ml of the same medium and placed at 28 ° C. with stirring using a magnetic bar. The fermenters are seeded from the preculture at the rate of 10 6 cells / ml. Growth is followed by sampling of aliquots of culture medium and estimation of the number of cells on a Coulter counter device (ZBI). The metabolites are assayed in the supernatant, after centrifugation at 2000 g for 3 minutes.
* Dosaσe des métabolites :* Dose of metabolites:
Glucose, glycerol, ethanol, acétate, succi- nate, pyruvate, acétoïne et butane-diol : sont dosés par HPLC conformément au protocole décrit à l'exemple 2. L'acétaldéhyde est dosé par voie enzymatique (Boehringer) . La méthode d'extraction du butane-diol utilisée est celle précédemment décrite (HAGENAUER-HENER U. et al., Dtsch. Lebensm. Rundsch. , 1990, 86, 273-276) .Glucose, glycerol, ethanol, acetate, succinate, pyruvate, acetoin and butane-diol: are assayed by HPLC according to the protocol described in Example 2. The acetaldehyde is assayed by the enzymatic route (Boehringer). The butane diol extraction method used is that previously described (HAGENAUER-HENER U. et al., Dtsch. Lebensm. Rundsch., 1990, 86, 273-276).
* Résultats : Des fermentations sur moût synthétique ont été réalisées avec les souches Kl/pVTlOOU-ZEO (K^pVTU) et Kl/pVTlOOU-ZEO-GPDl (K.-GPD1) . Les différents métabolites ont été dosés après consommation complète du sucre. Les résultats présentés sur la figure 14 montrent une produc- tion de glycerol de 14 g/1 pour la souche surexprimée pour GPDl au lieu de 6,9 g/1 pour la souche témoin. Cette surproduction de glycerol s'accompagne d'une diminution de la production d'éthanol d'environ 8 g/1 (80 g/1 contre 88,4 g/1) . Cette déviation du flux carboné vers le glycé- roi entraîne une augmentation d'un facteur 2 environ de la concentration finale en acétaldéhyde, pyruvate et acé¬ tate. Des variations plus importantes sont observées au niveau du succinate (1,8 g/1 contre 0,5 g/1) et du 2,3 butane-diol (1,1 g/1 contre 0,25 g/1) . Dans le cas de la fermentation dans un milieu contenant 200 g/1 de glucose, le rapport glycerol produit/glucose initial est significativement différent pour la souche K^GPDl (0,07) par rapport au rapport obtenu avec la souche contrôle K.-pVTlOO-U-ZEO (0,03) . Ces résultats s'expliquent par le déséquilibre de la balance redox engendré par la surexpression de
GPDl. Le NADH, préférentiellement réduit en NAD par la voie GPDH, devient limitant pour la conversion de l'acétaldéhyde en ethanol. Il en résulte une diminution de la quantité d'éthanol formé, ainsi qu'une accumulation d'acetaldehyde, d'acétate et de pyruvate. Les variations de ces métabolites en fin de fermentation restent toute¬ fois mineures. L'accumulation de succinate et de butane- diol pourraient être un moyen de détoxification de la cellule par rapport à l'acétaldéhyde. Les voies par lesquelles ces deux composés sont accumulés n'ont pas été étudiées. Cependant, dans l'hypothèse où le succinate est formé par la voie oxydative du cycle de Krebs, sa forma¬ tion pourraient permettre à la cellule de régénérer un peu de NADH. Au contraire, la formation de 2,3 butane- diol (produit de réduction de l'acétoïne), à partir de l'acétaldéhyde, non avantageuse au niveau redox, serait plutôt un moyen de détoxification. Au niveau des inci¬ dences prévisibles des modifications métaboliques obser¬ vées, il faut noter que les concentrations de tous ces métabolites restent dans une gamme compatible avec des concentrations pouvant être observées dans les boissons fermentées et notamment dans le vin y compris pour le succinate (0,5-2 g/1, RADLER F., Wine microbiology and biotechnology; Harwood Académie Publishers, 1992, Ed G. Fleet.Chur, Suisse) et le 2,3 butane-diol (0,3-1,3 g/1, RIBEREAU-GAYON et al., Traité d'oenologie, 1972) . De plus, des quantités élevées de succinate pourraient être avantageuses dans le vin, par le biais du caractère acide qu'il pourrait apporter. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui vien¬ nent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en em¬ brasse au contraire toutes les variantes qui peuvent ve- nir à l'esprit du technicien en la matière, sans
s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente in¬ vention.
* Results: Fermentation on synthetic wort was carried out with the strains Kl / pVTlOOU-ZEO (K ^ pVTU) and Kl / pVTlOOU-ZEO-GPD1 (K.-GPD1). The various metabolites were dosed after complete consumption of the sugar. The results presented in FIG. 14 show a production of glycerol of 14 g / l for the strain overexpressed for GPDl instead of 6.9 g / l for the control strain. This overproduction of glycerol is accompanied by a decrease in the production of ethanol by approximately 8 g / 1 (80 g / 1 against 88.4 g / 1). This deviation of the carbon flow towards the glycerin leads to an increase of a factor of approximately 2 in the final concentration of acetaldehyde, pyruvate and acetate. Larger variations are observed in the succinate (1.8 g / 1 against 0.5 g / 1) and 2.3 butane-diol (1.1 g / 1 against 0.25 g / 1). In the case of fermentation in a medium containing 200 g / l of glucose, the glycerol product / initial glucose ratio is significantly different for the strain K ^ GPDl (0.07) compared to the ratio obtained with the control strain K.- pVTlOO-U-ZEO (0.03). These results are explained by the imbalance of the redox balance caused by the overexpression of GPDl. NADH, preferably reduced to NAD by the GPDH route, becomes limiting for the conversion of acetaldehyde to ethanol. This results in a decrease in the amount of ethanol formed, as well as an accumulation of acetaldehyde, acetate and pyruvate. However, the variations in these metabolites at the end of fermentation remain minor. The accumulation of succinate and butanediol could be a means of detoxifying the cell compared to acetaldehyde. The routes by which these two compounds are accumulated have not been studied. However, in the hypothesis where the succinate is formed by the oxidative pathway of the Krebs cycle, its formation could allow the cell to regenerate a little NADH. On the contrary, the formation of 2,3 butane diol (acetoin reduction product) from acetaldehyde, which is not advantageous at the redox level, would rather be a means of detoxification. In terms of the predictable effects of observed metabolic changes, it should be noted that the concentrations of all these metabolites remain within a range compatible with concentrations which can be observed in fermented beverages and in particular in wine including for succinate ( 0.5-2 g / 1, RADLER F., Wine microbiology and biotechnology; Harwood Académie Publishers, 1992, Ed G. Fleet. Chur, Switzerland) and 2.3 butane-diol (0.3-1.3 g / 1, RIBEREAU-GAYON et al., Treaty of Enology, 1972). In addition, high amounts of succinate could be advantageous in wine, through the acid character which it could bring. As is apparent from the above, the invention is in no way limited to those of its modes of implementation, embodiment and application which have just been described more explicitly; on the contrary, it embraces all the variants which can come to the mind of the technician in the matter, without deviate from the framework or the scope of this invention.
Claims
REVENDICATIONS 1°) Souches de levures, caractérisées en ce qu'elles sont sélectionnées parmi des souches de Saccharomyces, en ce qu'elles contiennent au moins un fragment d'un gène codant pour une glycerol 3 phosphate deshydrogenase NADH-dépendante (GPDH) , lequel fragment est modifié par des séquences de régulation actives dans la levure comportant un promoteur fort, pour augmenter la production de glycerol et réduire la production d'éthanol, dans un milieu riche en sucres pendant la fermentation alcoolique.1 °) Yeast strains, characterized in that they are selected from Saccharomyces strains, in that they contain at least one fragment of a gene coding for a glycerol 3 phosphate dehydrogenase NADH-dependent (GPDH), which fragment is modified by active regulatory sequences in yeast comprising a strong promoter, to increase the production of glycerol and reduce the production of ethanol, in a medium rich in sugars during alcoholic fermentation.
2°) Souches de levures selon la revendication2 °) Yeast strains according to claim
1, caractérisées en ce qu'elles sélectionnées parmi des souches de Saccharomyces industrielles, notamment des souches oenologiques, de distillerie, de brasserie, de boulangerie ou de cidrerie.1, characterized in that they are selected from industrial Saccharomyces strains, in particular oenological, distillery, brewery, bakery or cider house strains.
3°) Souches de levures selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisées en ce qu'elles appartiennent à l'espèce Saccharomyces cerevisiae . 4°) Souches de levures selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisées en ce qu'elles contiennent au moins deux copies du gène codant pour une GPDH NADH-dépendante.3) yeast strains according to claim 1 or claim 2, characterized in that they belong to the species Saccharomyces cerevisiae. 4 °) Yeast strains according to any one of claims 1 to 3, characterized in that they contain at least two copies of the gene coding for a NADH-dependent GPDH.
5°) Cassette d'expression, caractérisée en ce qu' elle comprend un gène codant pour une GPDH NADH- dépendante de levure associé à des séquences de régulation actives dans la levure.5) Expression cassette, characterized in that it comprises a gene coding for a yeast-dependent GPDH NADH- associated with active regulatory sequences in yeast.
6°) Vecteurs d'expression, comprenant une cassette d'expression selon la revendication 5, et utili- sables pour l'obtention des souches de levures transfor¬ mées selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.6 °) Expression vectors, comprising an expression cassette according to claim 5, and usable for obtaining the yeast strains transformed according to any one of claims 1 to 4.
7°) Vecteurs selon la revendication 6, carac¬ térisés en ce qu'il s'agit de vecteurs navette, possédant également une origine de réplication bactérienne et un marqueur de sélection dans une bactérie.
8°) Boissons fermentées à teneur allégée en ethanol, caractérisées en ce qu'elles sont obtenues par fermentation alcoolique, en présence de souches de levures selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 9°) Utilisation d'une souche de levure selon selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, pour la préparation de pain.7 °) Vectors according to claim 6, charac¬ terized in that they are shuttle vectors, also having an origin of bacterial replication and a selection marker in a bacterium. 8 °) Fermented drinks with a reduced ethanol content, characterized in that they are obtained by alcoholic fermentation, in the presence of yeast strains according to any one of claims 1 to 4. 9 °) Use of a yeast strain according to any one of claims 1 to 4, for the preparation of bread.
10°) Procédé de fermentation alcoolique à bilan de fermentation des sucres modifié, caractérisé en ce que pour augmenter la production de glycerol et réduire la production d'éthanol, ledit procédé comprend :10 °) Alcoholic fermentation process with modified sugar fermentation balance, characterized in that to increase the production of glycerol and reduce the production of ethanol, said process comprises:
(1) la transformation d'une souche de levure Saccharomyces par un vecteur surexprimant la protéine GPDH ; et (2) l'ensemencement du milieu de fermentation, contenant au moins 30 g/1 de sucres, avec la souche de levure transformée (transformant) , obtenue en (1) .
(1) transformation of a Saccharomyces yeast strain with a vector overexpressing the GPDH protein; and (2) seeding the fermentation medium, containing at least 30 g / 1 of sugars, with the transformed yeast strain (transformant), obtained in (1).
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