Способы биологического получения соединений с очень длинной углеродной цепью - заявка 2016145054 на патент на изобретение в РФ

1. Способ получения соединения с очень длинной углеродной цепью, включающий:
(a) культивирование неприродного C1 метаболизирующего нефотосинтезирующего микроорганизма с сырьевым субстратом С1, причем C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм содержит одну или более рекомбинантных молекул нуклеиновых кислот, кодирующих следующие ферменты:
(i) β-кетоацил-КоА-синтазу (ККС);
(ii) β-кетоацил-КоА-редуктазу (ККР);
(iii) β-гидроксиацил-КоА-дегидратазу (ГКД); и
(iv) еноил-КоА-редуктазу (ЕКР);
при этом C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм преобразует субстрат C1 в соединение с очень длинной углеродной цепью; и
(b) выделение соединения с очень длинной углеродной цепью.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соединение с очень длинной углеродной цепью представляет собой жирный ацил-КоА с очень длинной цепью.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм дополнительно содержит молекулу нуклеиновой кислоты, которая кодирует жирный спирт образующую ацил-КоА-редуктазу (ЖАР), способную образовывать жирный спирт с очень длинной цепью, причем соединение с очень длинной углеродной цепью представляет собой первичный жирный спирт с очень длинной цепью.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм дополнительно содержит молекулы нуклеиновых кислот, которые кодируют жирный ацил-КоА-редуктазу, способную образовывать жирный альдегид с очень длинной цепью и альдегид редуктазу, способную образовывать жирный спирт с очень длинной цепью, причем соединение с очень длинной углеродной цепью представляет собой жирный первичный спирт с очень длинной цепью.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм дополнительно содержит молекулу(-ы) нуклеиновой кислоты, кодирующую жирный ацил-КоА-редуктазу, способную образовывать жирный альдегид с очень длинной цепью, причем соединение с очень длинной углеродной цепью представляет собой жирный альдегид с очень длинной цепью.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что С1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм содежит молекулу (-ы) нуклеиновой кислоты, кодирующую жирный ацил-КоА-редуктазу, способную образовывать жирный альдегид с очень длинной цепью, и альдегид декарбонилазу, способную образовывать алкан с очень длинной цепью, причем соединение с очень длинной углеродной цепью представляет собой алкан с очень длинной цепью.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм содержит молекулу (-ы) нуклеиновой кислоты, кодирующую жирный ацил-КоА-редуктазу, способную образовывать жирный альдегид с очень длинной цепью, альдегид декарбонилазу, способную образовывать алкан с очень длинной цепью, алкангидроксилазу, способную образовывать вторичный спирт с очень длинной цепью и алкогольдегидрогеназу, способную образовывать кетон с очень длинной цепью, причем соединение с очень длинной углеродной цепью представляет собой кетон с очень длинной цепью.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм содержит молекулы нуклеиновых кислот, кодирующие жирный спирт образующую ацил-КоА-редуктазу, способную образовывать жирный спирт с очень длинной цепью и эфир-синтазу, способную образовывать воск, образованный жирной кислотой и жирным спиртом с очень длинной цепью, причем соединение с очень длинной углеродной цепью представляет собой воск, образованный жирной кислотой и жирным спиртом с очень длинной цепью.
9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что ККС представляет собой CER6, Elo1, Fen1/Elo2, Sur4/Elo3, KCS1 или FDH.
10. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что ККР представляет собой Ybr159w, AYR1, GL8A, GL8B или At1g67730.
11. Способ согласно любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что ГКД представляет собой PHS1, PAS2 или PAS2-1.
12. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что ЕКР представляет собой CER10 или TSC13.
13. Способ по п. 3, отличающийся тем, что жирный спирт образующая ацил-КоА-редуктаза представляет собой FAR, CER4 или Maqu_2220.
14. Способ по п. 5 или 6, отличающийся тем, что жирный ацил-КоА-редуктаза представляет собой ACR1 или CER3.
15. Способ по п. 4, отличающийся тем, что альдегид редуктаза представляет собой алкогольдегидрогеназу, причем алкогольдегидрогеназа представляет собой YqhD.
16. Способ по п. 8, отличающийся тем, что эфирсинтаза представляет собой WSD1.
17. Способ по п. 6, отличающийся тем, что альдегид декарбоксилаза представляет собой CER1 или CER22.
18. Способ по п. 7, отличающийся тем, что алкангидроксилаза представляет собой МАН1.
19. Способ по п. 7, отличающийся тем, что алкогольдегидрогеназа представляет собой МАН1.
20. Способ по любому из пп. 1-19, отличающийся тем, что C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм выбран из группы, состоящей из Methylomonas, Methylobacter, Methylococcus, Methylosinus, Methylocystis, Methylomicrobium, Methanomonas, Methylophilus, Methylobacillus, Methylobacterium, Hyphomicrobium, Xanthobacter, Bacillus, Paracoccus, Nocardia, Arthrobacter, Rhodopseudomonas и Pseudomonas.
21. Способ по любому из пп. 1-19, отличающийся тем, что C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм представляет собой бактерию.
22. Способ по любому из пп. 1-19, отличающийся тем, что C1 метаболизирующая бактерия представляет собой метанотроф или метилотроф.
23. Способ по п. 22, отличающийся тем, что C1 метаболизирующая бактерия представляет собой метанотроф.
24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что метанотроф представляет собой Methylomonas, Methylobacter, Methylococcus, Methylosinus, Methylocystis, Methylomicrobium, Methanomonas или любую их комбинацию.
25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что метанотроф представляет собой Methylomonas sp. 16а (АТСС РТА 2402), Methylosinus trichosporium (NRRL В-11,196), Methylosinus sporium (NRRL В-11,197), Methylocystis parvus (NRRL B-11,198), Methylomonas methanica (NRRL B-11,199), Methylomonas albus (NRRL B-11,200), Methylobacter capsulatus (NRRL B-11,201), Methylobacterium organophilum (ATCC 27,886), Methylomonas sp. AJ-3670 (FERM P-2400), Methylocella silvestris, Methylacidiphilum infernorum, Methylibium petroleiphilum или любую их комбинацию.
26. Способ по п. 23, отличающийся тем, что метанотроф представляет собой Methylosinus trichosporium OB3b, Methylococcus capsulatus Bath, Methylomonas sp. 16a, Methylomicrobium alcaliphilum или их быстрорастущий вариант.
27. Способ по любому из пп. 22-26, отличающийся тем, что культура дополнительно содержит гетерологичную бактерию.
28. Способ по п. 22, отличающийся тем, что C1 метаболизирующая бактерия представляет собой метилотроф.
29. Способ по п. 28, отличающийся тем, что метилотроф представляет собой Methylobacterium extorquens, Methylobacterium radiotolerans, Methylobacterium populi, Methylobacterium chloromethanicum, Methylobacterium nodularis или любую их комбинацию.
30. Способ по любому из пп. 21-29, отличающийся тем, что C1 метаболизирующие бактерии представляют собой бактерии метаболизирующие природный газ, природный газ нетипичного происхождения или синтез-газ.
31. Способ по п. 30, отличающийся тем, что синтез-газ метаболизирующие бактерии представляют собой Clostridium, Moorella, Pyrococcus, Eubacterium, Desulfobacterium, Carboxydothermus, Acetogenium, Acetobacterium, Acetoanaerobium, Butyribaceterium, Peptostreptococcus или любую их комбинацию.
32. Способ по п. 30, отличающийся тем, что синтез-газ метаболизирующие бактерии представляют собой Clostridium autoethanogenum, Clostridium ljungdahli, Clostridium ragsdalei, Clostridium carboxydivorans, Butyribacterium methylotrophicum, Clostridium woodii, Clostridium neopropanologen или любую их комбинацию.
33. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм представляет собой облигатный C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм.
34. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий рекомбинантную молекулу нуклеиновой кислоты, кодирующую тиоэстеразу.
35. Способ по п. 34, отличающийся тем, что тиоэстераза представляет собой сигнальный пептид без tesA, UcFatB или ВТЕ.
36. Способ по п. 34 или 35, отличающийся тем, что эндогенная тиоэстеразная активность снижена, минимизирована или устранена по сравнению с неизмененной эндогенной тиоэстеразной активностью.
37. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий рекомбинантную молекулу нуклеиновой кислоты, кодирующую ацил-КоА синтетазу.
38. Способ по п. 37, отличающийся тем, что ацил-КоА синтетаза представляет собой FadD, yng1 или FAA2.
39. Способ по п. 37 или 38, отличающийся тем, что эндогенная ацил-КоА синтетазная активность снижена, минимизирована или устранена по сравнению с неизмененной эндогенной ацил-КоА синтетзной активностью.
40. Способ по любому из пп. 1-39, отличающийся тем, что C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм продуцирует соединение с очень длинной углеродной цепью, включая одно или более соединений с С2530, С3140, С4160, С6180, C81-C100, C101120, С121140, С141160, С161180 или С181200 цепью.
41. Способ по любому из пп. 1-39, отличающийся тем, что C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм продуцирует соединение с очень длинной углеродной цепью, включая соединение с С2550 цепью.
42. Способ по любому из пп. 1-41, отличающийся тем, что C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм продуцирует жирный спирт, включающий С2550 жирный спирт и С2550 жирные спирты составляют по меньшей мере 70% общего количества жирного спирта.
43. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм способен преобразовывать природный газ, природный газ нетипичного происхождения или синтез-газ в ацил-КоА с очень длинной цепью, жирный альдегид с очень длинной цепью, жирный спирт с очень длинной цепью, воск, образованный жирной кислотой и жирным спиртом с очень длинной цепью, алкан с очень длинной цепью, кетон с очень длинной цепью или любую их комбинацию.
44. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что количество полученного ацил-КоА с очень длинной цепью, жирного альдегида с очень длинной цепью, жирного спирта с очень длинной цепью, воска, образованного жирной кислотой и жирным спиртом с очень длинной цепью, алкана с очень длинной цепью, кетона с очень длинной цепью или любой их комбинации составляет от около 1 мг/л до около 500 г/л.
45. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что C1 субстрат представляет собой метан, метанол, формальдегид, муравьиную кислоту или ее соль, монооксид углерода, диоксид углерода, метиламин, метилтиол или метилгалоген.
46. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что C1 субстрат представляет собой метан, природный газ, природный газ нетипичного происхождения или синтез-газ.
47. Способ по любому из пп. 1-19, отличающийся тем, что C1 метаболизирующий нефотосинтезирующий микроорганизм представляет собой метанотрофную бактерию, C1 субстрат представляет собой метан, а бактерии культивируются в аэробных условиях.
48. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий культивирование C1 метаболизирующего нефотосинтезирующего микроорганизма в контролируемом инкубаторе.
49. Способ по п. 48, отличающийся тем, что C1 субстрат представляет собой метан, метанол, формальдегид, муравьиную кислоту или ее соль, монооксид углерода, диоксид углерода, природный газ, природный газ нетипичного происхождения, синтез-газ, метиламин, метилтиол или метилгалоген.
50. Способ по п. 48, отличающийся тем, что контролируемый инкубатор представляет собой ферментер или биореактор.
51. Неприродный метанотроф, содержащий одну или более рекомбинантных молекул нуклеиновой кислоты, кодирующих следующие ферменты:
(i) β-кетоацил-КоА-синтазу (ККС);
(ii) β-кетоацил-КоА-редуктазу (ККР);
(iii) β-гидроксиацил-КоА-дегидратазу (ГКД); и
(iv) еноил-КоА-редуктазу (ЕКР);
причем метанотроф способен преобразовывать субстрат C1 в соединение с очень длинной углеродной цепью, выбранное из жирного ацил-КоА с очень длинной цепью, жирного альдегида с очень длинной цепью, жирного первичного спирта с очень длинной цепью, воска, образованного жирной кислотой и жирным спиртом с очень длинной цепью, алкана с очень длинной цепью, жирного вторичного спирта с очень длинной цепью, кетона с очень длинной цепью или любой их комбинации.
52. Неприродный метанотроф по п. 51, отличающийся тем, что ККС представляет собой CER6, Elo1, Fen1/Elo2, Sur4/Elo3, KCS1 или FDH.
53. Неприродный метанотроф по п. 51 или 52, отличающийся тем, что содержит рекомбинантные молекулы нуклеиновой кислоты, кодирующие по меньшей мере два разных фермента ККС.
54. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-53, отличающийся тем, что ККР представляет собой Ybr159w, AYR1, GL8A, GL8B или At1g67730.
55. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-54, отличающийся тем, что ГКД представляет собой PHS1, PAS2 или PAS2-1.
56. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-55, отличающийся тем, что ЕКР представляет собой CER10 или TSC13.
57. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-56, дополнительно содержащий рекомбинантную молекулу нуклеиновой кислоты, кодирующую жирный спирт образующую ацил-КоА-редуктазу, способную образовывать жирный спирт с очень длинной цепью.
58. Неприродный метанотроф по п. 57, отличающийся тем, что жирный спирт образующая ацил-КоА-редуктаза представляет собой FAR, CER4 или Maqu_2220.
59. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-56, дополнительно содержащий рекомбинантные молекулы нуклеиновой кислоты, кодирующие жирный ацил-КоА-редуктазу, способную образовывать жирный альдегид с очень длинной цепью и альдегид редуктазу, способную образовывать жирный спирт с очень длинной цепью.
60. Неприродный метанотроф по п. 59, отличающийся тем, что жирный ацил-КоА-редуктаза представляет собой ACR1 или CER3.
61. Неприродный метанотроф по п. 59 или 60, отличающийся тем, что альдегид-редуктаза представляет собой YqhD.
62. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-56, дополнительно содержащий рекомбинантные молекулы нуклеиновой кислоты, кодирующие жирный спирт образующую ацил-КоА-редуктазу, способную образовывать жирный спирт с очень длинной цепью и эфирсинтазу, способную образовывать воск, образованный жирной кислотой и жирным спиртом с очень длинной цепью.
63. Неприродный метанотроф по п. 62, отличающийся тем, что жирный спирт образующая ацил-КоА-редуктаза представляет собой FAR, CER4 или Maqu_2220.
64. Неприродный метанотроф по п. 62 или 63, отличающийся тем, что эфирсинтаза представляет собой WSD1.
65. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-56, дополнительно содержащий рекомбинантные молекулы нуклеиновой кислоты, кодирующие жирный ацил-КоА-редуктазу, способную образовывать жирный альдегид с очень длинной цепью, и альдегид декарбонилазу, способную образовывать алкан с очень длинной цепью.
66. Неприродный метанотроф по п. 65, отличающийся тем, что жирный ацил-КоА-редуктаза представляет собой ACR1 или CER3.
67. Неприродный метанотроф по п. 65 или 66, отличающийся тем, что альдегид декарбоксилаза представляет собой CER1 или CER22.
68. Неприродный метанотроф по любому из пп. 52-57, дополнительно содержащий молекулы нуклеиновой кислоты, кодирующие жирный ацил-КоА-редуктазу, способную образовывать жирный альдегид с очень длинной цепью, альдегид декарбонилазу, способную образовывать алкан с очень длинной цепью, алкангидроксилазу, способную образовывать жирный вторичный спирт с очень длинной цепью, и алкогольдегидрогеназу, способную образовывать кетон с очень длинной цепью.
69. Неприродный метанотроф по п. 68, отличающийся тем, что жирный ацил-КоА-редуктаза представляет собой ACR1 или CER3.
70. Неприродный метанотроф по п. 68 или 69, отличающийся тем, что альдегид декарбоксилаза представляет собой CER1 или CER22.
71. Неприродный метанотроф по любому из пп. 68-70, отличающийся тем, что алкан гидроксилаза и алкогольдегидрогеназа представляет собой МАН1.
72. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-71, дополнительно содержащий рекомбинантную молекулу нуклеиновой кислоты, кодирующую тиоэстеразу.
73. Неприродный метанотроф по п. 72, отличающийся тем, что тиоэстераза представляет собой лидерную последовательность без tesA, UcFatB или ВТЕ.
74. Неприродный метанотроф по п. 72 или 73, отличающийся тем, что эндогенная тиоэстеразная активность снижена, минимизирована или устранена по сравнению с неизмененной эндогенной тиоэстеразной активностью.
75. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-74, дополнительно содержащий рекомбинантную молекулу нуклеиновой кислоты, кодирующую ацил-КоА синтетазу.
76. Неприродный метанотроф по п. 75, отличающийся тем, что ацил-КоА синтетаза представляет собой FadD, yng1 или FAA2.
77. Неприродный метанотроф по п. 75 или 76, отличающийся тем, что эндогенная ацил-КоА синтетазная активность снижена, минимизирована или устранена по сравнению с неизмененной эндогенной ацил-КоА синтетзной активностью.
78. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-77, отличающийся тем, что метанотроф продуцирует соединение с очень длинной углеродной цепью, включая одно или более соединений с С2530, С3140, С4160, С6180, C81-C100, С101120, С121140, C141160, С161180 или С181200 цепью.
79. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-77, отличающийся тем, что метанотроф продуцирует соединение с очень длинной углеродной цепью, включая соединение с С2550 цепью.
80. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-77, отличающийся тем, что метанотроф продуцирует воск, образованный жирной кислотой и жирным спиртом, включающий С2550 воск, образованный жирной кислотой и жирным спиртом, и С2550 воск, образованный жирной кислотой и жирным спиртом составляет по меньшей мере 70% общего количества воска, образованного жирной кислотой и жирным спиртом.
81. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-80, отличающийся тем, что количество жирного ацил-КоА с очень длинной цепью, жирного альдегида с очень длинной цепью, жирного первичного спирта с очень длинной цепью, воска, образованного жирной кислотой и жирным спиртом с очень длинной цепью, алкана с очень длинной цепью, жирного вторичного спирта с очень длинной цепью, кетона с очень длинной цепью или любой их комбинации составляет от около 1 мг/л до около 500 г/л.
82. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-81, отличающийся тем, что C1 субстрат представляет собой метан, метанол, формальдегид, муравьиную кислоту или ее соль, монооксид углерода, диоксид углерода, метиламин, метилтиол или метилгалоген.
83. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-81, отличающийся тем, что C1 субстрат представляет собой метан, природный газ или природный газ нетипичного происхождения.
84. Неприродный метанотроф по п. 82, отличающийся тем, что метанотроф способен преобразовывать природный газ, природный газ нетипичного происхождения или синтез-газ, содержащий метан, в С2550 жирный альдегид с очень длинной цепью, жирный первичный спирт с очень длинной цепью, воск, образованный жирной кислотой и жирным спиртом с очень длинной цепью, алкан с очень длинной цепью, жирный вторичный спирт с очень длинной цепью или кетон с очень длинной цепью.
85. Неприродный метанотроф по любому из пп. 51-84, отличающийся тем, что метанотрофный организм-хозяин представляет собой Methylococcus capsulatus штамм Bath, Methylomonas 16а (АТСС РТА 2402), Methylosinus trichosporium OB3b (NRRL fill, 196), Methylosinus sporium (NRRL B-11,197), Methylocystis parvus (NRRL B-11,198), Methylomonas methanica (NRRL B-11,199), Methylomonas albus (NRRL B-11,200), Methylobacter capsulatus (NRRL B-11,201), Methylobacterium organophilum (ATCC 27,886), Methylomonas sp AJ-3670 (FERM P-2400), Methylocella silvestris, Methylocella palustris (ATCC 700799), Methylocella tundrae, Methylocystis daltona штамм SB2, Methylocystis bryophila, Methylocapsa aurea KYG, Methylacidiphilum infernorum, Methylibium petroleiphilum, Methylomicrobium alcaliphilum или любую их комбинацию.
Наверх