[发明专利]在具有另外木糖异构酶活性的重组发酵单胞菌属中改善的木糖利用

说明书

本申请要求2010年6月29日提交的美国临时申请61/359463的权益，并且其全文以引用的方式并入。

政府权利声明

本发明由美国政府支持通过能源部(the Department of Energy)授予的合同No.DE-FC36-07GO17056而完成。美国政府拥有本发明的必然权利。

发明领域

本发明涉及微生物学和基因工程领域。更具体地，鉴定了在发酵单胞菌属(Zymomonas)中具有高活性木糖异构酶，其提供了改善的木糖利用和乙醇生产。

发明背景

通过微生物生产乙醇提供了一种替代化石燃料的可供选择的能源，因此成为当前研究的重要领域。理想的情况是，产生乙醇以及其它有用产物的微生物能够利用木糖作为碳源，这是因为木糖是水解的木质纤维素生物质中的主要戊糖。生物质可提供丰富可用的低成本碳底物。已经对在天然情况下并不利用木糖的运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)和其它细菌乙醇菌原进行基因工程改造以用于木糖利用，其通过导入编码如下的基因：1)木糖异构酶，其催化木糖向木酮糖的转化；2)木酮糖激酶，它将木酮糖磷酸化以形成5-磷酸木酮糖；3)转酮醇酶；以及4)转醛醇酶。所使用的编码区一般来自大肠杆菌(E.coli)基因。

对运动发酵单胞菌菌株进行木糖代谢的工程改造(US 5514583，US5712133，US 6566107，WO 95/28476，Feldmann等人(1992)Appl.Microbiol.Biotechnol.，38：354-361，Zhang等人(1995)Science 267：240-243)，以及对棕榈发酵杆菌(Zymobacter palmae)菌株的工程改造(Yanase等人(2007)Appl.Environ.Mirobiol.73：2592-2599)已经获得成功。然而，工程化的菌株通常不像在葡萄糖上那样在木糖上生长并且产生乙醇。已经通过在木糖培养基上进行的连续传代而驯化了针对木糖利用进行工程改造的菌株，其产生了具有改善的木糖利用的菌株，如美国专利7,223,575和美国专利7,741,119中所描述。在共同拥有并共同待决的美国专利申请公开US 20090246846A1中公开了通过以来自突变的高活性运动发酵单胞菌甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因启动子(Pgap)进行的大肠杆菌木糖异构酶表达而改善木糖利用的工程改造。

依然需要对于在木糖利用中具有进一步改善的发酵单胞菌属菌株和其它细菌乙醇菌原。

发明概述

本发明提供了表达高活性木糖异构酶的重组木糖利用型发酵单胞菌属或发酵杆菌属(Zymobacter)细胞，其提供了改善的木糖利用和乙醇生产。

因此，本发明提供了选自发酵单胞菌属和发酵杆菌属的重组细菌菌株，其包含编码具有木糖异构酶活性的多肽的异源核酸分子，其中所述多肽是组I木糖异构酶且被包括在标识为EC 5.3.1.5的酶的分类中，并且所述菌株利用木糖作为碳源。