[发明专利]用于产生感兴趣的分子的经基因优化的微生物

说明书

本发明涉及一种表达功能性I型或II型RuBisCO酶和功能性磷酸核酮糖激酶(PRK)的经遗传修饰的微生物，且在该微生物中戊糖磷酸途径的非氧化分支至少部分地受抑制，所述微生物经遗传修饰使得它产生外源性分子和/或过产生内源性分子。本发明进一步涉及此类经遗传修饰的微生物用于产生或过产生感兴趣的分子的用途，且涉及用于合成或生物转化感兴趣的分子的方法。

发明领域

本发明涉及一种用于产生感兴趣的分子的经遗传修饰的微生物，其能够使用二氧化碳作为至少部分碳源。更具体地，本发明涉及一种其中至少戊糖磷酸途径的非氧化分支至少部分地受抑制的微生物。本发明还涉及使用此类微生物来产生至少一种感兴趣的分子的方法。

技术现状

在过去的几年里，已经开发了许多微生物学方法以能够大量产生感兴趣的分子。

例如，发酵方法用于通过微生物从可发酵的碳源(诸如葡萄糖)产生分子。

还已经开发了生物转化方法以允许微生物将不能由微生物同化的共基质转变为感兴趣的分子。此时，对于实际产生感兴趣的分子，碳源不是必需的，但对于产生辅因子(且更特别的是NADPH，其是生物转化所必需的)，碳源是必需的。通常，此类微生物学方法的产率低，主要是由于需要辅因子和平衡氧化还原代谢反应的困难。还存在此类分子的成本价格的问题，因为可被微生物同化的碳源仍是必需的。换句话说，目前，为了利用微生物学方法产生感兴趣的分子，必须提供确实具有较低工业价值的分子(葡萄糖或其它)，但这足以使某些分子的生产在经济上不具有吸引力。

同时，在目前的微生物学方法中很少使用(如果发生的话)二氧化碳(CO₂，其在大气中的排放是不断增加的)，而用于产生感兴趣的分子的微生物的二氧化碳消耗将不仅降低生产成本，还会解决某些生态问题。

因此，仍需要能够以比目前方法更低的成本价格来大量产生感兴趣的分子的微生物学方法。

发明概述

已经证明了使用经遗传修饰以与植物和光合微生物相同的方式来捕获CO₂并将其用作主要碳源的非光合微生物的优势。例如，已经开发了经修饰以表达功能性RuBisCO(核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶-EC 4.1.1.39)和功能性PRK(磷酸核酮糖激酶-EC2.7.1.19)以通过捕获二氧化碳分子再现卡尔文循环且将核酮糖-5-磷酸转变为两个3-磷酸甘油酸分子的微生物。

通过利用由卡尔文循环提供的策略以使用CO₂作为碳源来产生感兴趣的分子，发明人发现通过将卡尔文循环的一部分(PRK/RuBisCO)与戊糖磷酸途径的非氧化分支的至少部分抑制相偶联，有可能增加感兴趣的分子的产率。有趣的是，在产生核酮糖-5-磷酸的下游有利地进行的此抑制促进微生物对外源性CO₂的消耗。因此，开发的微生物使得大规模且以工业上具有吸引力的产率产生大量感兴趣的分子(诸如氨基酸、有机酸、萜(terpene)、类萜(terpenoid)、肽、脂肪酸、多元醇等)成为可能。

因此，本发明涉及一种表达功能性RuBisCO酶和功能性磷酸核酮糖激酶(PRK)的经遗传修饰的微生物，且在该微生物中戊糖磷酸途径的非氧化分支至少部分地受抑制，所述微生物经遗传修饰以便产生除RuBisCO和/或磷酸核酮糖激酶(PRK)酶之外的外源性的感兴趣的分子和/或以过产生内源性的感兴趣的分子。

本发明还涉及根据本发明的经遗传修饰的微生物用于产生或过产生除RuBisCO酶和/或磷酸核酮糖激酶(PRK)之外的感兴趣的分子的用途，所述感兴趣的分子优选地选自氨基酸、肽、蛋白质、维生素、甾醇、类黄酮、萜、类萜、脂肪酸、多元醇和有机酸。