[发明专利]发酵单胞菌中的泛酸生物合成

说明书

本申请要求2011年4月7日提交的美国临时申请61/472664的权益，并且该临时申请全文以引用方式并入本文。

政府权利声明

本发明由美国政府支持，以资助号合约号DE-FC36-07GO17056受到能源部资助。美国政府拥有本发明的必然权利。

技术领域

本发明涉及微生物学和基因工程领域。更具体地，工程化改造了发酵单胞菌（Zymomonas），用于表达酶以提供用于泛酸生物合成的途径。

背景技术

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。细菌发酵单胞菌天然地产生乙醇，并且已被遗传工程化以提高乙醇的生产。改进包括竞争性途径的除去、木糖的利用、和在包含生物质水解产物的培养基中更好的表现（例如：US7,741,119、US5,514,583、US5,712,133、WO95/28476、Feldmann等人（1992）Appl.Microbiol.Biotechnol.，38:354-361，Zhang等人（1995）Science267:240-243、和US2009-0203099A1）。从木质纤维素和纤维素生物质产生的水解产物能够提供用于生物催化剂发酵的可大量获得的、低成本的碳底物来源，以生产所期望的产物。生物质水解产物通常包括木糖，以及发酵的抑制剂。

就经济的发酵生产而言，期望生物催化剂不需要向生长和生产培养基添加任何昂贵的营养物质。具体地，期望对于种子或生产生物催化剂培养而言不需要维生素的补充。发酵单胞菌需要在生长培养基中补充泛酸（PA；也叫泛酸、维生素B₅、3-[(2,4-二羟基-3,3-二甲基丁基)氨基]丙酸），因为其不能合成该营养物质（Seo等人（2005）Nat.Biotechnol.，23:63-68；Nipkow等人（1984）Appl.Microbiol.Biotechnol.，19:237-240和其中的参考文献）。PA是重要的细胞组分，因为它是辅酶A（CoA）的合成所需要的，辅酶A是具有许多重要的细胞功能的化合物。对许多动物而言，它是必需的营养物质，而许多植物表达用于合成PA的酶。

大肠杆菌（E.coli）能够合成PA，并且其生物合成途径是已知的。编码该途径的酶的大肠杆菌（E.coli）基因已被鉴定。通过过表达天然地产生泛酸的微生物的该生物合成途径中的基因，已实现了泛酸的提高的生产。WO2003006664中公开了在天然地产生D-泛酸的芽孢杆菌（Bacillus）中提高编码区（例如ybbT、ywkA、yjmC、ytsJ、mdh、cysK、iolJ、pdhD、yuiE、dhas、adk、yusH、yqhJ、yqhK、和/或yqh-I）的表达，以提高泛酸的生产。此外，panE、ylbQ、panB、panD、panC、ilvB、ilvN、alsS、ilvC、ilvD、serA、serC、ywpJ、和/或glyA可以是表达提高的。US6,171,845公开了在产生泛酸的微生物中，编码酮泛解酸还原酶（具体地，panE）的核苷酸序列的扩增。显示了啤酒糖酵母（Saccharomyces cerevisiae）YRH063c开放阅读框（ORF）通过大肠杆菌中panE-ilvC突变体的互补作用编码具有酮泛解酸还原酶活性的蛋白质。US20050089973公开了在其中存在的生物合成途径被操纵（例如通过过表达酮泛解酸还原酶和天冬氨酸α-脱羧酶）的微生物中的泛化合物生产。

US2005221466公开了具有丙氨酸2,3-氨基变位酶活性（其将α-丙氨酸转化为β-丙氨酸）的细胞用于生产泛酸的使用。

仍然存在对构建能够在外部提供的PA的不存在下生长和生产乙醇的发酵单胞菌菌株的需求。这些发酵单胞菌菌株可被用于改善使用该生物催化剂的乙醇生产并降低其成本。

发明内容

本发明提供了重组发酵单胞菌细胞，所述细胞表达异源的酶以提供PA生物合成途径。

因此，本发明提供了发酵单胞菌属的细菌菌株，所述细菌菌株包含编码具有2-脱氢泛解酸还原酶活性的多肽的异源核酸分子和编码具有天冬氨酸1-脱羧酶活性的多肽的异源核酸分子。

在另一个实施例中，本发明提供了制备合成泛酸的发酵单胞菌菌株的方法，所述方法包括：

a)提供发酵单胞菌属的细菌菌株；