エタノール産生のための組み換え細菌
本発明は、異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含する組み換え細菌を提供する。異種エタノール産生遺伝子の全相補体の発現は、組み換え細菌が無機塩培地で生育する場合に混合栄養の付加無しに発酵主生成物としてエタノールを産生することをもたらす。組み換え細菌を産生する方法及びその組み換え細菌を用いてエタノールを産生する方法も開示されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項1】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含する組み換え細菌。
【請求項2】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体がリボソームRNAオペロンに組み込まれている、異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含する組み換え細菌。
【請求項3】
組み換え細菌が抗生物質マーカーを含有していない、異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含する組み換え細菌。
【請求項4】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を阻害するか或いは産生するエタノールの量を減少させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の遺伝子が除去又は不活性化されている、異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含する組み換え細菌。
【請求項5】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体、及び異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を促進するか或いは産生するエタノールの量を増大させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の遺伝子を包含する組み換え細菌。
【請求項6】
当該異種エタノール産生遺伝子の全相補体の発現が、組み換え細菌が発酵主生成物としてエタノールを産生することをもたらす、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項7】
(a)当該異種エタノール産生遺伝子の全相補体の発現が、組み換え細菌が発酵主生成物としてエタノールを産生することをもたらす、リボソームRNA遺伝子に組み込まれている異種エタノール産生遺伝子の全相補体;及び
(b)異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を促進するか或いは産生するエタノールの量を増大させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の遺伝子;
を包含しており;そして
(i)1つ又はそれ以上の抗生物質マーカーが除去されていて;及び
(ii)異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を阻害するか或いは産生するエタノールの量を減少させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の遺伝子が不活性化されている:組み換え細菌。
【請求項8】
リボソームRNAオペロンが、rrnA、rrlE、rrnC、rrnD、rrnE、rrnG及びrrnHからなる群より選択される遺伝子を包含する、請求項2又は請求項7に記載の組み換え細菌。
【請求項9】
リボソームRNAオペロンがrrlE遺伝子を包含している、請求項2又は請求項7に記載の組み換え細菌。
【請求項10】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体が、pdc、adhA及びadhBを包含している、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項11】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体がザイモモナス・モビリス(Zymomonas mobilis)由来である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項12】
抗生物質マーカーが、アプラマイシン、カナマイシン、テトラサイクリン、アンピシリン及びクロラムフェニコールからなる群より選択される、請求項3又は7に記載の組み換え細菌。
【請求項13】
不活性化されている1つ又はそれ以上の遺伝子が、NADH酸化のための発酵経路に関与しているタンパク質をコードする、請求項4又は7に記載の組み換え細菌。
【請求項14】
不活性化されている1つ又はそれ以上の遺伝子が、ピルビン酸代謝のための代替経路に関与しているタンパク質をコードする、請求項4又は7に記載の組み換え細菌。
【請求項15】
不活性化されている1つ又はそれ以上の遺伝子が細菌内因性のものである、請求項4又は7に記載の組み換え細菌。
【請求項16】
不活性化されている1つ又はそれ以上の遺伝子が細菌と異種である、請求項4又は7に記載の組み換え細菌。
【請求項17】
不活性化されている1つ又はそれ以上の遺伝子が、focA−pflB遺伝子領域を包含している遺伝子、ldhA、ackA、adhE、frdオペロン、casAB及びmgsAからなる群より選択される、請求項4又は7に記載の組み換え細菌。
【請求項18】
ackA、adhE、ldhA遺伝子及びfrdオペロンが、ピルビン酸代謝のための代替経路に関与しているタンパク質をコードする、請求項17に記載の組み換え細菌。
【請求項19】
当該focA−pflB遺伝子領域、ldhA、ackA、adhE、frdオペロンを包含している遺伝子及びmgsAが、内因性遺伝子である、請求項17に記載の組み換え細菌。
【請求項20】
当該casAB遺伝子が異種遺伝子である、請求項17に記載の組み換え細菌。
【請求項21】
ldhA遺伝子が欠失している、請求項17に記載の組み換え細菌。
【請求項22】
ldhA遺伝子が内因性遺伝子である、請求項21に記載の組み換え細菌。
【請求項23】
さらにfocA−pflB遺伝子領域を包含している、請求項1〜5に記載の組み換え細菌。
【請求項24】
focA−pflB遺伝子領域が内因性の遺伝子領域である、請求項23に記載の組み換え細菌。
【請求項25】
focA−pflB遺伝子領域が大腸菌(Escherichia coli)由来のものである、請求項1〜5に記載の組み換え細菌。
【請求項26】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を促進するか或いは産生するエタノールの量を増大させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の遺伝子が、分泌タンパク質、ポリサッカラーゼ、グルカナーゼ、エンドグルカナーゼ、エキソグルカナーゼ、セロビオヒドラーゼ、β−グルコシダーゼ、エンド−1,4−β−キシラナーゼ、β−キシロシダーゼ、α−グルクロニダーゼ、α−L−アラビノフラノシダーゼ、アセチルエステラーゼ、アセチルキシランエステラーゼ、α−アミラーゼ、β−アミラーゼ、グルコアミラーゼ、プルラナーゼ、β−グルカナーゼ、ヘミセルラーゼ、アラビノシダーゼ、マンナナーゼ、ペクチンヒドロラーゼ又はペクチン酸リアーゼをコードする遺伝子である、請求項6に記載の組み換え細菌。
【請求項27】
遺伝子がestZ遺伝子である、請求項26に記載の組み換え細菌。
【請求項28】
estZ遺伝子が異種遺伝子である、請求項27に記載の組み換え細菌。
【請求項29】
estZ遺伝子がシュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)由来のものである、請求項28に記載の組み換え細菌。
【請求項30】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を促進するか或いは産生するエタノールの量を増大させるポリペプチドをコードする遺伝子が、lacA及びlacY遺伝子を包含している、請求項26に記載の組み換え細菌。
【請求項31】
lacA及びlacY遺伝子が内因性遺伝子である、請求項30に記載の組み換え細菌。
【請求項32】
lacA及びlacY遺伝子が大腸菌(Escherichia coli)由来のものである、請求項31に記載の組み換え細菌。
【請求項33】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を促進するか或いは産生するエタノールの量を増大させるポリペプチドをコードする遺伝子が、celY遺伝子を包含している、請求項26に記載の組み換え細菌。
【請求項34】
celY遺伝子が異種遺伝子である、請求項33に記載の組み換え細菌。
【請求項35】
celY遺伝子が黒脚病菌(Erwinia chrysanthemi)由来のものである、請求項34に記載の組み換え細菌。
【請求項36】
mgsA遺伝子が欠失している、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項37】
mgsA遺伝子が内因性遺伝子である、請求項36に記載の組み換え細菌。
【請求項38】
細菌が嫌気性条件下でエタノールを発酵主生成物として産生する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項39】
組み換え細菌が無機塩培地で生育できる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項40】
無機塩培地がキシロースを含有している、請求項39に記載の組み換え細菌。
【請求項41】
無機塩培地が少なくとも約7%のキシロースを含んでいる、請求項40に記載の組み換え細菌。
【請求項42】
無機塩培地がベタインを含有している、請求項40に記載の組み換え細菌。
【請求項43】
組み換え細菌がAM1培地で生育ができる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項44】
AM1培地がキシロースを含有している、請求項43に記載の組み換え細菌。
【請求項45】
AM1培地が少なくとも約9%のキシロースを含んでいる、請求項44に記載の組み換え細菌。
【請求項46】
産生されたエタノールが、嫌気性条件下の無機塩培地中での非気体状発酵生成物の全量の50%超を構成している、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項47】
細菌がグラム陽性細菌又はグラム陰性細菌である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項48】
細菌が、アシネトバクター属(Acinetobacter)、グルコノバクター属(Gluconobacter)、エシェリキア属(Escherichia)、ザイモモナス属(Zymomonas)、ジオバクター属(Geobacter)、シェワネラ属(Shewanella)、サルモネラ属(Salmonella)、シゲラ属(Shigella)、エンテロバクター属(Enterobacter)、シトロバクター属(Citrobacter)、エルウィニア属(Erwinia)、セラチア属(Serratia)、プロテウス属(Proteus)、ハフニア属(Hafnia)、エルシニア属(Yersinia)、モルガネラ属(Morganella)、エドワードジエラ属(Edwardsiella)及びクレブシエラ属(Klebsiella)からなる群より選択されるグラム陰性細菌である、請求項47に記載の組み換え細菌。
【請求項49】
細菌が、大腸菌(Escherichia coli.)である、請求項48に記載の組み換え細菌。
【請求項50】
細菌が、バチルス属(Bacillus)、クロストリジウム属(Clostridium)、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)、ジオバチラス属(Geobacillus)、ラクトバチルス属(Lactobacillus)、ラクトコッカス属(Lactococcus)、オエノコッカス属(Oenococcus)、連鎖球菌属(Streptococcus)及びユーバクテリウム属(Eubacterium)からなる群より選択されるグラム陽性細菌である、請求項47に記載の組み換え細菌。
【請求項51】
細菌が大腸菌KO11株(ATCC55124)由来である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項52】
細菌が大腸菌SZ110株(NRRL B−30951)由来である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項53】
細菌が大腸菌LY165株(NRRL B−30952)である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項54】
細菌が大腸菌LY168株(NRRL B−30953)である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項55】
細菌が株LY149、LY151、LY158、LY159、LY160、LY160im、LY161、LY163、LY168im、LY169、LY170、LY172、LY172im、LY173、LY178、LY180、LY186、BW34−XZ106、BW34−XZ107、BW34−XZ108、BW34−XZ109、BW34−XZ110、BW34−XZ111、BW34−XZ112、BW34−XZ113、BW34−XZ114、BW34−XZ115、BW34−XZ116、BW34−XZ117、BW34−XZ118、BW34−XZ119、BW34−XZ120、BW34−XZ121、BW34−XZ122、BW34−XZ123及びBW34−XZ124のいずれか1つである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項56】
方法が異種エタノール産生遺伝子の全相補体を宿主細菌に組み込み、それによって異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含する組み換え細菌を産生する工程を包含している、異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含している組み換え細菌を産生する方法。
【請求項57】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体をリボソームRNAオペロンに組み込むことをさらに包含している、請求項56に記載の方法。
【請求項58】
リボソームRNAオペロンが、rrnA、rrlE、rrnC、rrnD、rrnE、rrnG及びrrnHからなる群より選択される遺伝子を包含する、請求項57に記載の方法。
【請求項59】
リボソームRNAオペロンがrrlE遺伝子を包含している、請求項58に記載の方法。
【請求項60】
1つ又はそれ以上の抗生物質マーカーを除去することをさらに包含している、請求項56に記載の方法。
【請求項61】
エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を阻害するか或いは産生するエタノールの量を減少させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の遺伝子を不活性化させることをさらに包含している、請求項56に記載の方法。
【請求項62】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を促進するか或いは産生するエタノールの量を増大させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の異種遺伝子を組み込むことをさらに包含している、請求項56に記載の方法。
【請求項63】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体を宿主細菌のrrlE遺伝子内に組み込むこと;
1つ又はそれ以上の抗生物質マーカーを除去すること;及び
エタノール産生のために必要ではない、異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を阻害するか或いは産生するエタノールの量を減少させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の遺伝子を不活性化すること:
の工程をさらに包含している、請求項56に記載の方法。
【請求項64】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体が、pdc、adhA及びadhBを包含している、請求項56〜63のいずれか一項に記載の方法。
【請求項65】
pdc、adhA及びadhB遺伝子がザイモモナス・モビリス(Zymomonas mobilis)由来である、請求項64に記載の方法。
【請求項66】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体がプロモーターを持たないオペロンに含まれている、請求項56〜63のいずれか一項に記載の方法。
【請求項67】
プロモーターを持たないオペロンが、pdcとadhBの間のSpeI部位に連結されるadhA遺伝子を含有している、請求項66に記載の方法。
【請求項68】
プロモーターを持たないオペロンが、除去可能な抗生物質マーカーを含有している、請求項66に記載の方法。
【請求項69】
プロモーターを持たないオペロンが、Tn5トランスポゾンを用いて組み込まれている、請求項66に記載の方法。
【請求項70】
抗生物質マーカーがリコンビナーゼで除去される、請求項56、63又は68に記載の方法。
【請求項71】
抗生物質マーカーがアプラマイシン、カナマイシン、テトラサイクリン、アンピシリン及びクロラムフェニコールからなる群より選択される、請求項70に記載の方法。
【請求項72】
1つ又はそれ以上の遺伝子が欠失又は突然変異により不活性化される、請求項61又は63に記載の方法。
【請求項73】
1つ又はそれ以上のエタノール産生遺伝子が欠失により不活性化される、請求項72に記載の方法。
【請求項74】
ピルビン酸代謝の代替経路に関与しているタンパク質をコードする遺伝子が不活性化される、請求項72に記載の方法。
【請求項75】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体を組み込む前に、請求項73〜74のいずれか一項に記載の遺伝子が不活性化される、請求項72に記載の方法。
【請求項76】
宿主細菌が大腸菌KO11株(ATCC55124)である、請求項72に記載の方法。
【請求項77】
focA−pflB遺伝子領域を包含しているエタノール産生遺伝子が欠失により不活性化される、請求項76に記載の方法。
【請求項78】
ピルビン酸代謝の代替経路に関与しているタンパク質をコードする遺伝子が欠失している、請求項76に記載の方法。
【請求項79】
当該遺伝子がackA、adhE、ldhA及びmgsAを含有する、請求項78に記載の方法。
【請求項80】
組み換え細菌がSZ110(NRRL B−30951)由来である、請求項77〜79のいずれか一項に記載の方法。
【請求項81】
ldhA遺伝子が欠失により不活性化される、請求項75に記載の方法。
【請求項82】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体を組み込む前に、ldhA遺伝子が欠失される、請求項81に記載の方法。
【請求項83】
異種casAB遺伝子が欠失により不活性化される、請求項75に記載の方法。
【請求項84】
casAB遺伝子がクレブシエラ・オキシトカ(Klebsiella oxytoca.)由来である、請求項83に記載の方法。
【請求項85】
casAB遺伝子をlacA及びlacY遺伝子で置換する工程をさらに包含する、請求項83に記載の方法。
【請求項86】
lacA及びlacY遺伝子が大腸菌由来である、請求項85に記載の方法。
【請求項87】
estZ遺伝子を組み込む工程をさらに包含している、請求項56〜63のいずれか一項に記載の方法。
【請求項88】
estZ遺伝子がシュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)由来である、請求項87に記載の方法。
【請求項89】
エタノール産生遺伝子の全相補体を組み込んだ後に、estZ遺伝子を組み込む、請求項87に記載の方法。
【請求項90】
内因性mgsA遺伝子が欠失により不活性化される、請求項72に記載の方法。
【請求項91】
lacオペロンを除去又は不活性化する工程をさらに包含している、請求項56〜63のいずれか一項に記載の方法。
【請求項92】
lacオペロンを回復させる工程をさらに包含している、請求項91に記載の方法。
【請求項93】
lacオペロンが回復した遺伝子がlacA、lacY及びlacZを包含している、請求項92に記載の方法。
【請求項94】
lacオペロンを包含している遺伝子が大腸菌由来のものである、請求項93に記載の方法。
【請求項95】
frdB遺伝子を欠失させる工程をさらに包含している、請求項56〜63のいずれか一項に記載の方法。
【請求項96】
frdC遺伝子を部分的に欠失させる工程をさらに包含している、請求項92に記載の方法。
【請求項97】
celY遺伝子を組み込む工程をさらに包含している、請求項56〜63のいずれか一項に記載の方法。
【請求項98】
celY遺伝子がfrdA遺伝子の下流に組み込まれる、請求項97に記載の方法。
【請求項99】
celY遺伝子が黒脚病菌(E.chrysanthemi)由来である、請求項98に記載の方法。
【請求項100】
casAB遺伝子を組み込む工程をさらに包含している、請求項55〜62に記載の方法。
【請求項101】
casAB遺伝子がldhA遺伝子に組み込まれる、請求項100に記載の方法。
【請求項102】
casAB遺伝子がクレブシエラ・オキシトカ(Klebsiella oxytoca)由来である、請求項101に記載の方法。
【請求項103】
focA−pflB遺伝子領域の機能を回復させることをさらに包含している、請求項56〜63のいずれか一項に記載の方法。
【請求項104】
focA−pflB遺伝子領域の機能をfocA−pflB遺伝子領域の相同的組み換えによって回復させる、請求項103に記載の方法。
【請求項105】
エタノール産生遺伝子の全相補体の組み込みの前に、focA−pflB遺伝子領域の機能を回復させる、請求項103に記載の方法。
【請求項106】
宿主細菌が大腸菌SZ110株(NRRL B−30951)である、請求項56〜105のいずれか一項に記載の方法。
【請求項107】
組み換え細菌が大腸菌LY165株(NRRL B−30952)である、請求項56〜105のいずれか一項に記載の方法。
【請求項108】
組み換え細菌が大腸菌LY168株(NRRL B−30953)である、請求項56〜105のいずれか一項に記載の方法。
【請求項109】
組み換え細菌が無機塩培地で生育できる、請求項56〜105のいずれか一項に記載の方法。
【請求項110】
無機塩培地がキシロースを含有している、請求項109に記載の方法。
【請求項111】
当該異種エタノール産生遺伝子の全相補体の発現が、組み換え細菌が発酵主生成物としてエタノールを産生することをもたらす、請求項49〜110のいずれか一項に記載の方法。
【請求項112】
オリゴ糖源を請求項1〜55のいずれか一項に記載の組み換え細菌とエタノール産生に適した条件下で接触させ、それによりオリゴ糖源からエタノールを産生することを包含する、エタノールをオリゴ糖源から産生する方法。
【請求項113】
オリゴ糖源が、リグノセルロース、ヘミセルロース、セルロース及びペクチン又はそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項112に記載の方法。
【請求項114】
産生されたエタノールが、非気体状発酵生成物の全量の40%超を構成している、請求項112又は113に記載の方法。
【請求項115】
組み換え細菌を供給することをさらに包含する、請求項111〜114のいずれか一項に記載の方法。
【請求項116】
組み換え細菌を得ることをさらに包含する、請求項111〜115のいずれか一項に記載の方法。
【請求項117】
オリゴ糖を組み換え細菌と生育培地中で接触させることをさらに包含する、請求項111〜116のいずれか一項に記載の方法。
【請求項118】
生育培地が無機塩培地又はM1培地から選択される、請求項117に記載の方法。
【請求項119】
無機塩培地が、1リットル当たり3.5gのKH2PO4、5.0gのK2HPO4、3.5gの(NH4)2HPO4、0.25gのMgSO4・7H2O、15mgのCaCl2・2H2O、0.5mgのチアミン及び1mLの微量金属ストックを、2〜9(w/v)%のキシロースを補完して含有している、請求項117に記載の方法。
【請求項120】
無機塩培地にベタインを添加することをさらに包含する、請求項119に記載の方法。
【請求項121】
無機塩培地にMOPSを添加することをさらに包含する、請求項119に記載の方法。
【請求項122】
AM1培地が、1リットル当たり2.63gの(NH4)2HPO4、0.87gのNH4H2PO4、0.375g/LのMgSO4・7H2O、0.149gのKCL、0.163gのベタインHCL(pH7.4)及び1.5mLの微量金属ストックを、2〜14(w/v)%の糖を指示するように補完して含有している、請求項118に記載の方法。
【請求項123】
微量金属ストックが、0.1MのHCl(1リットル当たり1.6gのFeCl3・6H2O、0.2gのCoCl2・6H2O、0.1gのCuCl2・2H2O、0.2gのZnCl2、0.2gのNa2MoO4・2H2O、0.05gのH3BO3、0.33gのMnCl2・4H2O)中で調製される、請求項122に記載の方法。
【請求項124】
当該異種エタノール産生遺伝子の全相補体の発現が、組み換え細菌が発酵主生成物としてエタノールを産生することをもたらす、請求項112〜123のいずれか一項に記載の方法。
【請求項125】
請求項1〜55のいずれか一項に記載の組み換え細菌を用いる、請求項112に記載のエタノールを製造する方法。
【請求項126】
当該組み換え細菌が請求項55〜110のいずれか一項に記載の方法の段階を包含する工程により作成される、異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含する組み換え細菌。
【請求項127】
当該異種エタノール産生遺伝子の全相補体の発現が、組み換え細菌が発酵主生成物としてエタノールを産生することをもたらす、請求項126に記載の組み換え細菌。
【請求項128】
請求項1〜55のいずれか一項に記載の組み換え細菌及び使用のための説明書を包含しているキット。
【請求項129】
使用のための説明書が、請求項95〜125のいずれか一項に記載の方法に従っている、請求項127に記載のキット。
【請求項130】
糖源をさらに包含している、請求項128に記載のキット。
【請求項131】
大腸菌SZ110株(NRRL B−30951)。
【請求項132】
大腸菌LY165株(NRRL B−30952)。
【請求項133】
大腸菌LY168株(NRRL B−30953)。
【請求項1】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含する組み換え細菌。
【請求項2】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体がリボソームRNAオペロンに組み込まれている、異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含する組み換え細菌。
【請求項3】
組み換え細菌が抗生物質マーカーを含有していない、異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含する組み換え細菌。
【請求項4】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を阻害するか或いは産生するエタノールの量を減少させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の遺伝子が除去又は不活性化されている、異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含する組み換え細菌。
【請求項5】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体、及び異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を促進するか或いは産生するエタノールの量を増大させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の遺伝子を包含する組み換え細菌。
【請求項6】
当該異種エタノール産生遺伝子の全相補体の発現が、組み換え細菌が発酵主生成物としてエタノールを産生することをもたらす、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項7】
(a)当該異種エタノール産生遺伝子の全相補体の発現が、組み換え細菌が発酵主生成物としてエタノールを産生することをもたらす、リボソームRNA遺伝子に組み込まれている異種エタノール産生遺伝子の全相補体;及び
(b)異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を促進するか或いは産生するエタノールの量を増大させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の遺伝子;
を包含しており;そして
(i)1つ又はそれ以上の抗生物質マーカーが除去されていて;及び
(ii)異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を阻害するか或いは産生するエタノールの量を減少させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の遺伝子が不活性化されている:組み換え細菌。
【請求項8】
リボソームRNAオペロンが、rrnA、rrlE、rrnC、rrnD、rrnE、rrnG及びrrnHからなる群より選択される遺伝子を包含する、請求項2又は請求項7に記載の組み換え細菌。
【請求項9】
リボソームRNAオペロンがrrlE遺伝子を包含している、請求項2又は請求項7に記載の組み換え細菌。
【請求項10】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体が、pdc、adhA及びadhBを包含している、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項11】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体がザイモモナス・モビリス(Zymomonas mobilis)由来である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項12】
抗生物質マーカーが、アプラマイシン、カナマイシン、テトラサイクリン、アンピシリン及びクロラムフェニコールからなる群より選択される、請求項3又は7に記載の組み換え細菌。
【請求項13】
不活性化されている1つ又はそれ以上の遺伝子が、NADH酸化のための発酵経路に関与しているタンパク質をコードする、請求項4又は7に記載の組み換え細菌。
【請求項14】
不活性化されている1つ又はそれ以上の遺伝子が、ピルビン酸代謝のための代替経路に関与しているタンパク質をコードする、請求項4又は7に記載の組み換え細菌。
【請求項15】
不活性化されている1つ又はそれ以上の遺伝子が細菌内因性のものである、請求項4又は7に記載の組み換え細菌。
【請求項16】
不活性化されている1つ又はそれ以上の遺伝子が細菌と異種である、請求項4又は7に記載の組み換え細菌。
【請求項17】
不活性化されている1つ又はそれ以上の遺伝子が、focA−pflB遺伝子領域を包含している遺伝子、ldhA、ackA、adhE、frdオペロン、casAB及びmgsAからなる群より選択される、請求項4又は7に記載の組み換え細菌。
【請求項18】
ackA、adhE、ldhA遺伝子及びfrdオペロンが、ピルビン酸代謝のための代替経路に関与しているタンパク質をコードする、請求項17に記載の組み換え細菌。
【請求項19】
当該focA−pflB遺伝子領域、ldhA、ackA、adhE、frdオペロンを包含している遺伝子及びmgsAが、内因性遺伝子である、請求項17に記載の組み換え細菌。
【請求項20】
当該casAB遺伝子が異種遺伝子である、請求項17に記載の組み換え細菌。
【請求項21】
ldhA遺伝子が欠失している、請求項17に記載の組み換え細菌。
【請求項22】
ldhA遺伝子が内因性遺伝子である、請求項21に記載の組み換え細菌。
【請求項23】
さらにfocA−pflB遺伝子領域を包含している、請求項1〜5に記載の組み換え細菌。
【請求項24】
focA−pflB遺伝子領域が内因性の遺伝子領域である、請求項23に記載の組み換え細菌。
【請求項25】
focA−pflB遺伝子領域が大腸菌(Escherichia coli)由来のものである、請求項1〜5に記載の組み換え細菌。
【請求項26】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を促進するか或いは産生するエタノールの量を増大させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の遺伝子が、分泌タンパク質、ポリサッカラーゼ、グルカナーゼ、エンドグルカナーゼ、エキソグルカナーゼ、セロビオヒドラーゼ、β−グルコシダーゼ、エンド−1,4−β−キシラナーゼ、β−キシロシダーゼ、α−グルクロニダーゼ、α−L−アラビノフラノシダーゼ、アセチルエステラーゼ、アセチルキシランエステラーゼ、α−アミラーゼ、β−アミラーゼ、グルコアミラーゼ、プルラナーゼ、β−グルカナーゼ、ヘミセルラーゼ、アラビノシダーゼ、マンナナーゼ、ペクチンヒドロラーゼ又はペクチン酸リアーゼをコードする遺伝子である、請求項6に記載の組み換え細菌。
【請求項27】
遺伝子がestZ遺伝子である、請求項26に記載の組み換え細菌。
【請求項28】
estZ遺伝子が異種遺伝子である、請求項27に記載の組み換え細菌。
【請求項29】
estZ遺伝子がシュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)由来のものである、請求項28に記載の組み換え細菌。
【請求項30】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を促進するか或いは産生するエタノールの量を増大させるポリペプチドをコードする遺伝子が、lacA及びlacY遺伝子を包含している、請求項26に記載の組み換え細菌。
【請求項31】
lacA及びlacY遺伝子が内因性遺伝子である、請求項30に記載の組み換え細菌。
【請求項32】
lacA及びlacY遺伝子が大腸菌(Escherichia coli)由来のものである、請求項31に記載の組み換え細菌。
【請求項33】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を促進するか或いは産生するエタノールの量を増大させるポリペプチドをコードする遺伝子が、celY遺伝子を包含している、請求項26に記載の組み換え細菌。
【請求項34】
celY遺伝子が異種遺伝子である、請求項33に記載の組み換え細菌。
【請求項35】
celY遺伝子が黒脚病菌(Erwinia chrysanthemi)由来のものである、請求項34に記載の組み換え細菌。
【請求項36】
mgsA遺伝子が欠失している、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項37】
mgsA遺伝子が内因性遺伝子である、請求項36に記載の組み換え細菌。
【請求項38】
細菌が嫌気性条件下でエタノールを発酵主生成物として産生する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項39】
組み換え細菌が無機塩培地で生育できる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項40】
無機塩培地がキシロースを含有している、請求項39に記載の組み換え細菌。
【請求項41】
無機塩培地が少なくとも約7%のキシロースを含んでいる、請求項40に記載の組み換え細菌。
【請求項42】
無機塩培地がベタインを含有している、請求項40に記載の組み換え細菌。
【請求項43】
組み換え細菌がAM1培地で生育ができる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項44】
AM1培地がキシロースを含有している、請求項43に記載の組み換え細菌。
【請求項45】
AM1培地が少なくとも約9%のキシロースを含んでいる、請求項44に記載の組み換え細菌。
【請求項46】
産生されたエタノールが、嫌気性条件下の無機塩培地中での非気体状発酵生成物の全量の50%超を構成している、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項47】
細菌がグラム陽性細菌又はグラム陰性細菌である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項48】
細菌が、アシネトバクター属(Acinetobacter)、グルコノバクター属(Gluconobacter)、エシェリキア属(Escherichia)、ザイモモナス属(Zymomonas)、ジオバクター属(Geobacter)、シェワネラ属(Shewanella)、サルモネラ属(Salmonella)、シゲラ属(Shigella)、エンテロバクター属(Enterobacter)、シトロバクター属(Citrobacter)、エルウィニア属(Erwinia)、セラチア属(Serratia)、プロテウス属(Proteus)、ハフニア属(Hafnia)、エルシニア属(Yersinia)、モルガネラ属(Morganella)、エドワードジエラ属(Edwardsiella)及びクレブシエラ属(Klebsiella)からなる群より選択されるグラム陰性細菌である、請求項47に記載の組み換え細菌。
【請求項49】
細菌が、大腸菌(Escherichia coli.)である、請求項48に記載の組み換え細菌。
【請求項50】
細菌が、バチルス属(Bacillus)、クロストリジウム属(Clostridium)、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)、ジオバチラス属(Geobacillus)、ラクトバチルス属(Lactobacillus)、ラクトコッカス属(Lactococcus)、オエノコッカス属(Oenococcus)、連鎖球菌属(Streptococcus)及びユーバクテリウム属(Eubacterium)からなる群より選択されるグラム陽性細菌である、請求項47に記載の組み換え細菌。
【請求項51】
細菌が大腸菌KO11株(ATCC55124)由来である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項52】
細菌が大腸菌SZ110株(NRRL B−30951)由来である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項53】
細菌が大腸菌LY165株(NRRL B−30952)である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項54】
細菌が大腸菌LY168株(NRRL B−30953)である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項55】
細菌が株LY149、LY151、LY158、LY159、LY160、LY160im、LY161、LY163、LY168im、LY169、LY170、LY172、LY172im、LY173、LY178、LY180、LY186、BW34−XZ106、BW34−XZ107、BW34−XZ108、BW34−XZ109、BW34−XZ110、BW34−XZ111、BW34−XZ112、BW34−XZ113、BW34−XZ114、BW34−XZ115、BW34−XZ116、BW34−XZ117、BW34−XZ118、BW34−XZ119、BW34−XZ120、BW34−XZ121、BW34−XZ122、BW34−XZ123及びBW34−XZ124のいずれか1つである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組み換え細菌。
【請求項56】
方法が異種エタノール産生遺伝子の全相補体を宿主細菌に組み込み、それによって異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含する組み換え細菌を産生する工程を包含している、異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含している組み換え細菌を産生する方法。
【請求項57】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体をリボソームRNAオペロンに組み込むことをさらに包含している、請求項56に記載の方法。
【請求項58】
リボソームRNAオペロンが、rrnA、rrlE、rrnC、rrnD、rrnE、rrnG及びrrnHからなる群より選択される遺伝子を包含する、請求項57に記載の方法。
【請求項59】
リボソームRNAオペロンがrrlE遺伝子を包含している、請求項58に記載の方法。
【請求項60】
1つ又はそれ以上の抗生物質マーカーを除去することをさらに包含している、請求項56に記載の方法。
【請求項61】
エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を阻害するか或いは産生するエタノールの量を減少させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の遺伝子を不活性化させることをさらに包含している、請求項56に記載の方法。
【請求項62】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を促進するか或いは産生するエタノールの量を増大させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の異種遺伝子を組み込むことをさらに包含している、請求項56に記載の方法。
【請求項63】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体を宿主細菌のrrlE遺伝子内に組み込むこと;
1つ又はそれ以上の抗生物質マーカーを除去すること;及び
エタノール産生のために必要ではない、異種エタノール産生遺伝子の全相補体によるエタノール産生を阻害するか或いは産生するエタノールの量を減少させるポリペプチドをコードする1つ又はそれ以上の遺伝子を不活性化すること:
の工程をさらに包含している、請求項56に記載の方法。
【請求項64】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体が、pdc、adhA及びadhBを包含している、請求項56〜63のいずれか一項に記載の方法。
【請求項65】
pdc、adhA及びadhB遺伝子がザイモモナス・モビリス(Zymomonas mobilis)由来である、請求項64に記載の方法。
【請求項66】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体がプロモーターを持たないオペロンに含まれている、請求項56〜63のいずれか一項に記載の方法。
【請求項67】
プロモーターを持たないオペロンが、pdcとadhBの間のSpeI部位に連結されるadhA遺伝子を含有している、請求項66に記載の方法。
【請求項68】
プロモーターを持たないオペロンが、除去可能な抗生物質マーカーを含有している、請求項66に記載の方法。
【請求項69】
プロモーターを持たないオペロンが、Tn5トランスポゾンを用いて組み込まれている、請求項66に記載の方法。
【請求項70】
抗生物質マーカーがリコンビナーゼで除去される、請求項56、63又は68に記載の方法。
【請求項71】
抗生物質マーカーがアプラマイシン、カナマイシン、テトラサイクリン、アンピシリン及びクロラムフェニコールからなる群より選択される、請求項70に記載の方法。
【請求項72】
1つ又はそれ以上の遺伝子が欠失又は突然変異により不活性化される、請求項61又は63に記載の方法。
【請求項73】
1つ又はそれ以上のエタノール産生遺伝子が欠失により不活性化される、請求項72に記載の方法。
【請求項74】
ピルビン酸代謝の代替経路に関与しているタンパク質をコードする遺伝子が不活性化される、請求項72に記載の方法。
【請求項75】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体を組み込む前に、請求項73〜74のいずれか一項に記載の遺伝子が不活性化される、請求項72に記載の方法。
【請求項76】
宿主細菌が大腸菌KO11株(ATCC55124)である、請求項72に記載の方法。
【請求項77】
focA−pflB遺伝子領域を包含しているエタノール産生遺伝子が欠失により不活性化される、請求項76に記載の方法。
【請求項78】
ピルビン酸代謝の代替経路に関与しているタンパク質をコードする遺伝子が欠失している、請求項76に記載の方法。
【請求項79】
当該遺伝子がackA、adhE、ldhA及びmgsAを含有する、請求項78に記載の方法。
【請求項80】
組み換え細菌がSZ110(NRRL B−30951)由来である、請求項77〜79のいずれか一項に記載の方法。
【請求項81】
ldhA遺伝子が欠失により不活性化される、請求項75に記載の方法。
【請求項82】
異種エタノール産生遺伝子の全相補体を組み込む前に、ldhA遺伝子が欠失される、請求項81に記載の方法。
【請求項83】
異種casAB遺伝子が欠失により不活性化される、請求項75に記載の方法。
【請求項84】
casAB遺伝子がクレブシエラ・オキシトカ(Klebsiella oxytoca.)由来である、請求項83に記載の方法。
【請求項85】
casAB遺伝子をlacA及びlacY遺伝子で置換する工程をさらに包含する、請求項83に記載の方法。
【請求項86】
lacA及びlacY遺伝子が大腸菌由来である、請求項85に記載の方法。
【請求項87】
estZ遺伝子を組み込む工程をさらに包含している、請求項56〜63のいずれか一項に記載の方法。
【請求項88】
estZ遺伝子がシュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)由来である、請求項87に記載の方法。
【請求項89】
エタノール産生遺伝子の全相補体を組み込んだ後に、estZ遺伝子を組み込む、請求項87に記載の方法。
【請求項90】
内因性mgsA遺伝子が欠失により不活性化される、請求項72に記載の方法。
【請求項91】
lacオペロンを除去又は不活性化する工程をさらに包含している、請求項56〜63のいずれか一項に記載の方法。
【請求項92】
lacオペロンを回復させる工程をさらに包含している、請求項91に記載の方法。
【請求項93】
lacオペロンが回復した遺伝子がlacA、lacY及びlacZを包含している、請求項92に記載の方法。
【請求項94】
lacオペロンを包含している遺伝子が大腸菌由来のものである、請求項93に記載の方法。
【請求項95】
frdB遺伝子を欠失させる工程をさらに包含している、請求項56〜63のいずれか一項に記載の方法。
【請求項96】
frdC遺伝子を部分的に欠失させる工程をさらに包含している、請求項92に記載の方法。
【請求項97】
celY遺伝子を組み込む工程をさらに包含している、請求項56〜63のいずれか一項に記載の方法。
【請求項98】
celY遺伝子がfrdA遺伝子の下流に組み込まれる、請求項97に記載の方法。
【請求項99】
celY遺伝子が黒脚病菌(E.chrysanthemi)由来である、請求項98に記載の方法。
【請求項100】
casAB遺伝子を組み込む工程をさらに包含している、請求項55〜62に記載の方法。
【請求項101】
casAB遺伝子がldhA遺伝子に組み込まれる、請求項100に記載の方法。
【請求項102】
casAB遺伝子がクレブシエラ・オキシトカ(Klebsiella oxytoca)由来である、請求項101に記載の方法。
【請求項103】
focA−pflB遺伝子領域の機能を回復させることをさらに包含している、請求項56〜63のいずれか一項に記載の方法。
【請求項104】
focA−pflB遺伝子領域の機能をfocA−pflB遺伝子領域の相同的組み換えによって回復させる、請求項103に記載の方法。
【請求項105】
エタノール産生遺伝子の全相補体の組み込みの前に、focA−pflB遺伝子領域の機能を回復させる、請求項103に記載の方法。
【請求項106】
宿主細菌が大腸菌SZ110株(NRRL B−30951)である、請求項56〜105のいずれか一項に記載の方法。
【請求項107】
組み換え細菌が大腸菌LY165株(NRRL B−30952)である、請求項56〜105のいずれか一項に記載の方法。
【請求項108】
組み換え細菌が大腸菌LY168株(NRRL B−30953)である、請求項56〜105のいずれか一項に記載の方法。
【請求項109】
組み換え細菌が無機塩培地で生育できる、請求項56〜105のいずれか一項に記載の方法。
【請求項110】
無機塩培地がキシロースを含有している、請求項109に記載の方法。
【請求項111】
当該異種エタノール産生遺伝子の全相補体の発現が、組み換え細菌が発酵主生成物としてエタノールを産生することをもたらす、請求項49〜110のいずれか一項に記載の方法。
【請求項112】
オリゴ糖源を請求項1〜55のいずれか一項に記載の組み換え細菌とエタノール産生に適した条件下で接触させ、それによりオリゴ糖源からエタノールを産生することを包含する、エタノールをオリゴ糖源から産生する方法。
【請求項113】
オリゴ糖源が、リグノセルロース、ヘミセルロース、セルロース及びペクチン又はそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項112に記載の方法。
【請求項114】
産生されたエタノールが、非気体状発酵生成物の全量の40%超を構成している、請求項112又は113に記載の方法。
【請求項115】
組み換え細菌を供給することをさらに包含する、請求項111〜114のいずれか一項に記載の方法。
【請求項116】
組み換え細菌を得ることをさらに包含する、請求項111〜115のいずれか一項に記載の方法。
【請求項117】
オリゴ糖を組み換え細菌と生育培地中で接触させることをさらに包含する、請求項111〜116のいずれか一項に記載の方法。
【請求項118】
生育培地が無機塩培地又はM1培地から選択される、請求項117に記載の方法。
【請求項119】
無機塩培地が、1リットル当たり3.5gのKH2PO4、5.0gのK2HPO4、3.5gの(NH4)2HPO4、0.25gのMgSO4・7H2O、15mgのCaCl2・2H2O、0.5mgのチアミン及び1mLの微量金属ストックを、2〜9(w/v)%のキシロースを補完して含有している、請求項117に記載の方法。
【請求項120】
無機塩培地にベタインを添加することをさらに包含する、請求項119に記載の方法。
【請求項121】
無機塩培地にMOPSを添加することをさらに包含する、請求項119に記載の方法。
【請求項122】
AM1培地が、1リットル当たり2.63gの(NH4)2HPO4、0.87gのNH4H2PO4、0.375g/LのMgSO4・7H2O、0.149gのKCL、0.163gのベタインHCL(pH7.4)及び1.5mLの微量金属ストックを、2〜14(w/v)%の糖を指示するように補完して含有している、請求項118に記載の方法。
【請求項123】
微量金属ストックが、0.1MのHCl(1リットル当たり1.6gのFeCl3・6H2O、0.2gのCoCl2・6H2O、0.1gのCuCl2・2H2O、0.2gのZnCl2、0.2gのNa2MoO4・2H2O、0.05gのH3BO3、0.33gのMnCl2・4H2O)中で調製される、請求項122に記載の方法。
【請求項124】
当該異種エタノール産生遺伝子の全相補体の発現が、組み換え細菌が発酵主生成物としてエタノールを産生することをもたらす、請求項112〜123のいずれか一項に記載の方法。
【請求項125】
請求項1〜55のいずれか一項に記載の組み換え細菌を用いる、請求項112に記載のエタノールを製造する方法。
【請求項126】
当該組み換え細菌が請求項55〜110のいずれか一項に記載の方法の段階を包含する工程により作成される、異種エタノール産生遺伝子の全相補体を包含する組み換え細菌。
【請求項127】
当該異種エタノール産生遺伝子の全相補体の発現が、組み換え細菌が発酵主生成物としてエタノールを産生することをもたらす、請求項126に記載の組み換え細菌。
【請求項128】
請求項1〜55のいずれか一項に記載の組み換え細菌及び使用のための説明書を包含しているキット。
【請求項129】
使用のための説明書が、請求項95〜125のいずれか一項に記載の方法に従っている、請求項127に記載のキット。
【請求項130】
糖源をさらに包含している、請求項128に記載のキット。
【請求項131】
大腸菌SZ110株(NRRL B−30951)。
【請求項132】
大腸菌LY165株(NRRL B−30952)。
【請求項133】
大腸菌LY168株(NRRL B−30953)。
【図1−1】
【図1−2】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図1−2】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【公表番号】特表2010−500026(P2010−500026A)
【公表日】平成22年1月7日(2010.1.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−523834(P2009−523834)
【出願日】平成19年8月8日(2007.8.8)
【国際出願番号】PCT/US2007/017646
【国際公開番号】WO2008/021141
【国際公開日】平成20年2月21日(2008.2.21)
【出願人】(508004579)ザ ユニバーシティー オブ フロリダ リサーチ ファンデーション インク (3)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成22年1月7日(2010.1.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年8月8日(2007.8.8)
【国際出願番号】PCT/US2007/017646
【国際公開番号】WO2008/021141
【国際公開日】平成20年2月21日(2008.2.21)
【出願人】(508004579)ザ ユニバーシティー オブ フロリダ リサーチ ファンデーション インク (3)
【Fターム(参考)】
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