制备有机化合物的方法_4

文档序号:9672253阅读:来源:国知局
残基的至多60%、优选至多25%、特别优选至多15%、特别 是至多10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%,且所述蛋白仍然具有包含对应的前述参照序列 的蛋白的活性的至少50%、优选65%、特别优选80%、特别是超过90%,其中所述参照蛋白的 100%活性被理解为是指,与所述参照蛋白不存在时生物催化剂的活性相比,用作生物催化 剂的细胞的活性的增加,即基于使用的细胞量计每单位时间转化的物质量(单位/克细胞干 重[U/g CDW]),其中在这方面和关于酶E15活性确定的活性通常被理解为特别是指3-羟基丁 酰-辅酶A向2-羟基异丁酰-辅酶A的转化。
[0156] 在本发明的方法的特别优选的第六实施方案中,所述氢氧化细菌具有增加的组合 EiE2E15的活性。
[0157] 在本发明的方法的第六实施方案中,优选的是,除了酶E15以外,所述氢氧化细菌与 其野生型相比另外具有增加的MeaB蛋白(特别是具有序列表1D号82的MeaB蛋白)的量。
[0158] 所述MeaB蛋白优选地是选自序列表1D号82、YP_001023545.1 (Methylibium 口6让〇16丨口11丨111111?]\11)、¥?_001409454.1 (自养黄色杆菌?72)、¥?_001045518.1 (球形红细 菌 ATCC 17029)、ΥΡ_002520048·1 (球形红细菌)、AAL86727.1 (扭脱甲基杆菌 (Methylobacterium extorquens)AMI)、CAX21841.1 (扭脱甲基杆菌 DM4)、YP_ 001637793.1 (扭脱甲基杆菌 ΡΑ1)、ΑΑΤ28130·1 (红霉素气微菌(Aeromicrobium erythreum))、CAJ91091 (纤维多囊菌(Polyangium cellulosum))、AAM77046.1 (红色糖 多抱菌(Saccharopolyspora erythraea))和NP_417393.1 (大肠杆菌(Escherichia coli)菌株K-12底物MG1655)的那些 以及 具有如下多肽序列的蛋白,在所述多肽序列中,相对于各个前述参照序列通过缺失、插 入、置换或它们的组合修饰了氨基酸残基的至多60%、优选至多25%、特别优选至多15%、特别 是至多 10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1 %。
[0159] 具体地,可以将酶Ε15和MeaB蛋白表达为融合蛋白,如例如在PCT/EP2010/065151中 公开的,且其特别优选地使用。
[0160] 用于确定所述活性的方法描述在Murthy VV等人· Biochim Biophys Acta. 1977年8月11 日;483(2): 487-91。
[0161] 下述附图是实施例的组成部分: 图1:示例性的丙酮和异丙醇生产,使用钩虫贪铜菌(C. necator)H16 pBBR-EcatoDAB Caadc 图2:示例性的丁醇生产,使用钩虫贪铜菌H16 pBBR-RephaABJ-CaadhE2。
[0162] 实施例: 实施例1:用于使用钩虫贪铜菌制备丙酮的质粒的构建 合成5个由下述组分组成的合成表达盒,以构建用于使用钩虫贪铜菌制备丙酮的质粒: 1. 大肠杆菌atoDAB操纵子,其编码乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶的β-亚基AtoD (序列表1D号13)、乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶的α-亚基AtoA(序列表1D号14)和硫解 酶AtoB (序列表1D号15),包括atoD、atoA和atoB核糖体结合位点和atoB终止子,其中编码 AtoD、AtoA和AtoB的区域已经为在钩虫贪铜菌中的翻译经过密码子优化(nRBS-EcatoD- nRBS-EcatoA-nRBS-EcatoB-T-EcatoB;序列表1D号 16) 2. 钩虫贪铜菌phaA基因,其编码硫解酶PhaA (序列表1D号17),包括phaA核糖体结合 位点,和丙酮丁醇梭杆菌(C. acetobutylicum)ctfAB操纵子,其编码乙酰基/丁酰辅酶A- 乙酰乙酸:辅酶A转移酶的α-和β-亚基CtfA (序列表1D号18)和CtfB (序列表1D号19),包括 ctfA和ctfB核糖体结合位点和ctfAB终止子,其中编码CtfA和CtfB的区域已经为在钩虫贪 铜菌中的翻译经过密码子优化(nRBS-RephaA-nRBS-CactfA-nRBS-CactfB-T-CactfAB;序 列表1D号20) 3. 钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点(序列表1D号1),丙酮丁醇梭杆菌thlA基 因,其编码硫解酶ThlA (序列表1D号21),以及丙酮丁醇梭杆菌ctfAB操纵子,其编码乙酰/ 丁酰辅酶A-乙酰乙酸:辅酶A转移酶的α-和β-亚基CtfA (序列表1D号18)和CtfB (序列表1D 号19),包括天然ctfA和ctfB核糖体结合位点和天然ctfAB终止子,其中编码ThlA、CtfA和 CtfB的区域已经为在钩虫贪铜菌中的翻译经过密码子优化(RBS-RegroEL-CathlA-nRBS- CactfA-nRBS-CactfB-T-CactfAB;序列表1D号22) 4. 钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点(序列表1D号1 ),随后是丙酮丁醇梭杆菌 thlA基因,其编码硫解酶ThlA (序列表1D号21),钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点 (序列表1D号1),随后是流感嗜血菌(H. influenZae)ybgC基因,其编码硫酯酶YbgC (序列 表1D号23),最后是钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点(序列表1D号1),随后是丙酮丁 醇梭杆菌adc基因,其编码乙酰乙酸脱羧酶Adc (序列表1D号24),包括adc终止子,其中编码 ThlA、YbgC和Adc的区域已经为在钩虫贪铜菌中的翻译经过密码子优化(RBS-RegroEL- CathlA-RBS-RegroEL-HiybgC-RBS-RegroEL-Caadc-T-Caadc;序列表1D号25) 5. 大肠杆菌lacZ启动子(序列表1D号26),钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点 (序列表1D号1),以及丙酮丁醇梭杆菌adc基因,其编码乙酰乙酸脱羧酶Adc (序列表1D号 24),包括adc终止子,其中编码Adc的区域已经为在钩虫贪铜菌中的翻译经过密码子优化 (Plac-RBS-RegroEL-Caadc-T-Caadc;序列表1D号27) 〇
[0163] 然后经由 KpnI/Hindlll 将 EcatoB、nRBS-RephaA-nRBS-CactfA-nRBS-CactfB-T-CactfAB、RBS-RegroEL-CathlA-nRBS- CactfA-nRBS-CactfB-T-CactfAB和RBS-RegroEL-CathlA-RBS-RegroEL-HiybgC-RBS- RegroEL-Caadc-T-Caadc克隆进广宿主范围表达载体pBBRlMCS-2 (序列表1D号10)中,从而 使得所述基因的表达是在大肠杆菌lacZ启动子的控制下。得到的表达质粒被命名为?881?- EcatoDAB、pBBR-RephaA-CactfAB、pBBR-CathlA_ctfAB 和 pBBR-CathlA-HiybgC-Caadc,且对 应于序列表1D号28、29、30和31。
[0164] 然后经由 Hindlll/BamHI 将表达盒 Plac-RBS-RegroEL-Caadc-T-Caadc 克隆进载体 pBBR-EcatoDAB、pBBR-RephaA-CactfAB和pBBR-CathlA-ctfAB (序列表1D号28、29和30)中。 得到的表达质粒被命名为pBBR-EcatoDAB | Caadc、pBBR-RephaA-CactfAB | adc和pBBR- CathlA-ctfAB I adc,且对应于序列表1D号32、33和34。
[0165] 实施例2:用于使用钩虫贪铜菌制备丙酮的质粒的构建 合成5个由下述组分组成的合成表达盒,以构建用于使用钩虫贪铜菌制备丙酮的质粒: 1.大肠杆菌atoDAB操纵子,其编码乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶的β-亚基AtoD (序列表1D号13)、乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶的α-亚基AtoA(序列表1D号14)和硫解 酶AtoB (序列表1D号15),包括atoD、atoA和atoB核糖体结合位点和atoB终止子,其中编码 AtoD、AtoA和AtoB的区域已经为在钩虫贪铜菌中的翻译经过密码子优化(nRBS-EcatoD- nRBS-EcatoA-nRBS-EcatoB-T-EcatoB;序列表1D号 16) 2. 钩虫贪铜菌phaA基因,其编码硫解酶PhaA (序列表1D号17),包括phaA核糖体结合 位点,和丙酮丁醇梭杆菌ctfAB操纵子,其编码乙酰/丁酰辅酶A-乙酰乙酸:辅酶A转移酶的 α-和β-亚基CtfA (序列表1D号18)和CtfB (序列表1D号19),包括ctfA和ctfB核糖体结合位 点和ctfAB终止子,其中编码CtfA和CtfB的区域已经为在钩虫贪铜菌中的翻译经过密码子 优化(nRBS-R印haA-nRBS-CactfA-nRBS-CactfB-T-CactfAB;序列表1D号20) 3. 钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点(序列表1D号1),丙酮丁醇梭杆菌thlA基 因,其编码硫解酶ThlA (序列表1D号21),以及丙酮丁醇梭杆菌ctfAB操纵子,其编码乙酰 基/丁酰辅酶A-乙酰乙酸:辅酶A转移酶的α-和β-亚基CtfA (序列表1D号18)和CtfB (序列 表1D号19),包括天然ctfA和ctfB核糖体结合位点和天然ctfAB终止子,其中编码ThlA、CtfA 和CtfB的区域已经为在钩虫贪铜菌中的翻译经过密码子优化(RBS-RegroEL-CathlA-nRBS- CactfA-nRBS-CactfB-T-CactfAB;序列表1D号22) 4. 钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点(序列表1D号1 ),随后是丙酮丁醇梭杆菌 thlA基因,其编码硫解酶ThlA (序列表1D号21),钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点 (序列表1D号1),随后是流感嗜血菌ybgC基因,其编码硫酯酶YbgC (序列表1D号23),最后是 钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点(序列表1D号1),随后是钩虫贪铜菌JMP134acbB基 因,其编码丙酮羧化酶亚基AcbB (序列表1D号9),钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位 点(序列表1D号1),随后是钩虫贪铜菌JMP134acbA基因,其编码丙酮羧化酶α-亚基AcbA (序 列表1D号8),和钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点(序列表1D号1),随后是钩虫贪铜 菌JMP134acbC基因,其编码丙酮羧化酶γ -亚基AcbC (序列表1D号86),包括adc终止子,其 中编码ThlA和YbgC的区域已经为在钩虫贪铜菌中的翻译经过密码子优化(RBS-RegroEL- CathlA-RBS-RegroEL-HiybgC-RBS-RegroEL-AcbB- RBS-RegroEL-AcbA- RBS-RegroEL- AcBC-T-Caadc;序列表1D号7) 5. 大肠杆菌lacZ启动子(序列表1D号26),钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点 (序列表1D号1),随后是钩虫贪铜菌JMP134acbB基因,其编码丙酮羧化酶β-亚基AcbB (序列 表1D号9),钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点(序列表1D号1),随后是钩虫贪铜菌 JMP134acbA基因,其编码丙酮羧化酶α-亚基AcbA (序列表1D号8),和钩虫贪铜菌groEL基因 的核糖体结合位点(序列表1D号1),随后是钩虫贪铜菌JMP134acbC基因,其编码丙酮羧化酶 γ-亚基AcbC (序列表1D号86),包括adc终止子(Plac-RBS- RegroEL-AcbB- RBS-RegroEL- AcbA- RBS-RegroEL-AcBC-T-Caadc;序列表1D号6)。
[0166] 然后经由 KpnI/Hindlll 将 EcatoB、nRBS-RephaA-nRBS-CactfA-nRBS-CactfB-T-CactfAB、RBS-RegroEL-CathlA-nRBS- CactfA-nRBS-CactfB-T-CactfAB RegroEL- AcbB- RBS-RegroEL-AcbA- RBS-RegroEL-AcBC -T-Caadc克隆进广宿主范围表 达载体pBBRlMCS-2 (序列表1D号10)中,从而使得所述基因的表达是在大肠杆菌lacZ启动 子的控制下。得到的表达质粒被命名为pBBR-EcatoDABjBBR-RephaA-CactfABjBBR- CathlA-ctf AB 和 pBBR-CathlA-HiybgC-ReacbBAC , 且对应于序列表1D号 28 、 29 、 30和5 。
[0167] 然后经由Hindlll/BamHI将表达盒Plac- RBS-RegroEL- AcbB- RBS-RegroEL- AcbA- RBS-RegroEL-AcBC -T-Caadc 克隆进载体 pBBR-EcatoDAB、pBBR-RephaA-CactfAB 和 pBBR-CathlA-ctfAB (序列表1D号28、29和30)中。得到的表达质粒被命名为pBBR-EcatoDAB ReacbBAC、pBBR-RephaA-CactfAB I ReacbBAC和pBBR-CathlA-ctfAB I ReacbBAC,且对应于 序列表1D号4、3和2。
[0168]实施例3:用于使用钩虫贪铜菌制备1-丁醇的质粒的构建 合成7个由下述组分组成的合成表达盒: 1. 钩虫贪铜菌phaA基因,其编码硫解酶PhaA (序列表1D号17),包括phaA核糖体结合 位点,钩虫贪铜菌phaBl基因,其编码(R)-3-羟基丁酰辅酶A脱氢酶PhaBl (序列表1D号35), 包括phaBl核糖体结合位点,豚鼠气单胞菌(Aeromonascaviae)phaJ基因,其编码(R)-3_轻 基丁酰辅酶A脱水酶PhaJ (序列表1D号36),包括phaj核糖体结合位点,钩虫贪铜菌groEL基 因的核糖体结合位点(序列表1D号1),丙酮丁醇梭杆菌adhE2基因,其编码双功能的丁酰辅 酶A/丁醛脱氢酶AdhE2 (序列表1D号37),以及豚鼠气单胞菌(A. caviae)phaj终止子(序 列表1D号38),其中编码Phaj和AdhE2的区域已经为在钩虫贪铜菌中的翻译经过密码子优化 (nRBS-RephaA-nRBS-RephaB 1 -nRBS-AcphaJ-RBS_RegroEL-CaadhE2-T-AcphaJ;序列表1D 号39) 2. 钩虫贪铜菌phaA基因,其编码硫解酶PhaA (序列表1D号17),包括phaA核糖体结合 位点,钩虫贪铜菌phaBl基因,其编码(R)-3-羟基丁酰辅酶A脱氢酶PhaBl (序列表1D号35), 包括phaBl核糖体结合位点,和豚鼠气单胞菌phaj基因,其编码(R)-3-羟基丁酰辅酶A脱水 酶Phaj (序列表1D号36),包括phaj核糖体结合位点,以及豚鼠气单胞菌phaj终止子(序列 表1D号38),其中编码Phaj的区域已经为在钩虫贪铜菌中的翻译经过密码子优化(nRBS- RephaA-nRBS-RephaBl-nRBS-AcphaJ-T-AcphaJ;序列表1D号40) 3. 钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点(序列表1D号1 ),随后是丙酮丁醇梭杆菌 thlA基因,其编码硫解酶ThlA (序列表1D号21),钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点 (序列表1D号1),随后是丙酮丁醇梭杆菌hbd基因,其编码(S)-3-羟基丁酰辅酶A脱氢酶Hbd (序列表1D号41),钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点(序列表1D号1),随后是丙酮丁 醇梭杆菌adhE2基因,其编码双功能的丁酰辅酶A/丁醛脱氢酶AdhE2 (序列表1D号37),和丙 酮丁醇梭杆菌ctfAB终止子(序列表1D号42),其中编码ThlA、Hbd和AdhE2的区域已经为在钩 虫贪铜菌中的翻译经过密码子优化(RBS-RegroEL-CathlA-RBS-RegroEL-Cahbd-RegroEL- CaadhE2-T-CactfAB;序列表1D号43) 4. 钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点(序列表1D号1 ),随后是丙酮丁醇梭杆菌 thlA基因,其编码硫解酶ThlA (序列表1D号21),钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点 (序列表1D号1),随后是丙酮丁醇梭杆菌hbd基因,其编码(S)-3-羟基丁酰辅酶A脱氢酶Hbd (序列表1D号41),和丙酮丁醇梭杆菌ctfAB终止子(序列表1D号42),其中编码ThlA和Hbd的 区域已经为在钩虫贪铜菌中的翻译经过密码子优化(RBS-RegroEL-CathlA-RBS-RegroEL- Cahbd-T-CactfAB;序列表1D号44) 5. 大肠杆菌lacZ启动子(序列表1D号26),钩虫贪铜菌etfBA-bcd操纵子,其编码电子 转移蛋白的亚基EtfB(序列表1D号45)、电子转移蛋白的α-亚基EtfA(序列表1D号46)和丁 酰辅酶A脱氢酶Bed (序列表1D号46),包括etfB、etfA和bed核糖体结合位点和钩虫贪铜菌 etfBA-bcd终止子(序列表1D号48) (Plac-nRBS-ReetfB-nRBS-ReetfA-nRBS-Rebcd-nT;序 列表1D号49) 6. 大肠杆菌lacZ启动子(序列表1D号26),丙酮丁醇梭杆菌ert基因,其编码巴豆酸酶 Crt (序列表1D号50),包括crt核糖体结合位点,丙酮丁醇梭杆菌etfBA-bcd操纵子,其编码 电子转移蛋白的亚基EtfB(序列表1D号51)、电子转移蛋白的α-亚基EtfA(序列表1D号52) 和丁酰辅酶A脱氢酶Bed (序列表1D号53),包括etfB、etfA和bed核糖体结合位点和钩虫贪 铜菌etfBA-bcd终止子(序列表1D号48) (Plac-nRBS-Cacrt-nRBS-CaetfB-nRBS-CaetfA- nRB-Cabcd-T-Rebcd;序列表1D号54) 7.大肠杆菌laeZ启动子(序列表1D号26),丙酮丁醇梭杆菌etfBA-bcd操纵子,其编码 电子转移蛋白的亚基EtfB(序列表1D号51)、电子转移蛋白的α-亚基EtfA(序列表1D号52) 和丁酰辅酶A脱氢酶Bed (序列表1D号53),包括etfB、etfA和bed核糖体结合位点和钩虫贪 铜菌etfBA-bcd终止子(序列表1D号48) (Plac-nRBS-CaetfB-nRBS-CaetfA-nRB-Cabcd-T- Rebed;序列表1D号55)。
[0169] 然后经由 KpnI/Hindlll 将 RegroEL-CaadhE2-T-AcphaJ、nRBS-RephaA-nRBS-RephaBl-nRBS-AcphaJ-T_AcphaJ、RBS- RegroEL-CathlA-RBS-RegroEL-Cahbd-Reg;roEL-CaadhE2-T-CactfAE^PIRBS-Reg;roEL- CathlA-RBS-RegroEL-Cahbd-T-CactfAB克隆进广宿主范围表达载体pBBRlMCS-2 (序列表 ID号10)中,从而使得所述基因的表达是在大肠杆菌lacZ启动子的控制下。得到的表达质粒 被命名为 pBBR-RephaABJ-CaadhE2、pBBR-RephaABJ、pBBR-CathlA-hbd-adhE2-ctfAB 和 pBBR-CathlA-hbd-ctf AB,且对应于序列表1D 号 56、57、58 和 59。
[0170] 然后经由 Hindlll/BamHI 将表达盒 Plac-nRBS-ReetfB-nRBS-ReetfA-nRBS-Rebcd- nT克隆进载体pBBR-RephaABJ-CaadhE2和pBBR-RephaABJ (序列表1D号56和57)中。得到的 表达质粒被命名为pBBR-RephaABJ-CaadhE2 | ReetfBA-bcd和pBBR-RephaABJ | ReetfBA-bcd, 且对应于序列表1D号60和61。
[0171] 然后经由 Hindlll/BamHI 将表达盒 Plac-nRBS-Cacrt-nRBS-CaetfB-nRBS-CaetfA- nRB-Cabcd-T-Rebcd 克隆进载体 pBBR-RephaABJ-CaadhE2、pBBR-RephaABJ、pBBR-CathlA- hbd-adhE2-ctf AB和pBBR-CathlA-hbd-ctf AB (序列表1D号56、57、58和59)中。得到的表达 质粒被命名为pBBR-RephaABJ_CaadhE2 | Cacrt-etfBA_Cabcd、pBBR-RephaABJ | Cacrt- etfBA-Cabcd、pBBR-CathlA-hbd-adhE2_ctfABIcrt-etfBA-bcd和pBBR-CathlA-hbd-ctfAB ert-etf BA-bcd,且对应于序列表1D号62、63、64和65。
[0172] 然后经由 Hindlll/BamHI 将表达盒 Plac-nRBS-CaetfB-nRBS-CaetfA-nRB-Cabcd- T-Rebcd克隆进载体pBBR-RephaABJ-CaadhE2和pBBR-RephaABJ (序列表1D号56和57)中。得 到的表达质粒被命名为pBBR-RephaABJ-CaadhE2 | etfBA-bcd和pBBR-RephaABJ | CaetfBA- bed,且对应于序列表1D号66和67。
[0173] 实施例4:用于使用钩虫贪铜菌制备丁酸盐和1-丙烯的质粒的构建 合成由下述组分组成的合成表达盒,以构建用于使用钩虫贪铜菌制备丁酸盐和1-丙烯 的质粒: 1.钩虫贪铜菌groEL启动子(序列表1D号68),钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位 点(序列表1D号1),随后是Jeotgalicoccus sp. ATCC 8456 oleT基因,其编码形成末端烯 烃的脂肪酸脱羧酶OleT (序列表1D号69),钩虫贪铜菌groEL基因的核糖体结合位点(序列 表1D号1),最后是丙酮丁醇梭杆菌ptb-buk操纵子,其编码磷酸丁酰转移酶Ptb (序列表1D 号70)和丁酸激酶Buk (序列表1D号71),包括buk核糖体结合位点和ptb-buk终止子(序列表 ID号72),其中编码01eT、Ptb和Buk的区域已经为在钩虫贪铜菌中的翻译经过密码子优化 (PRegroESL-RBS-RegroEL-JeoleT-RBS-RegroEL-Captb-nRBS-Cabuk-T-Captb-buk;序列 表1D号73)。
[0174] 然后经由 BamHI/SacI 将表达盒 PRegroESL-RBS-RegroEL-JeoleT-RBS-RegroEL- Captb-nRBS-Cabuk-T-Captb-buk克隆进载体pBBR-RephaABJ | ReetfBA-bccUpBBR-RephaABJ CaetfBA-bcd和pBBR-CathlA-hbd-ctfAB I crt-etfBA-bcd (序列表1D号58、60和62)中。得 到的表达质粒被
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