用于调节生物质生产率的组合物和方法技术

技术编号:13309334 阅读:83 留言:0更新日期:2016-07-10 09:26
本公开总体上涉及用于调节细胞生产率的方法和材料。具体地说,本公开提供编码转录因子蛋白的多核苷酸,所述多核苷酸当在微生物中过度表达时产生提高的生产率,如提高的生物质生产率。还公开使用基因工程改造的宿主株调节或提高宿主细胞(例如像藻类或长短鞭毛体细胞)的生产率的方法。还公开基因工程改造的宿主细胞,如具有提高的生物质生产率的藻类和长短鞭毛体细胞;以及源自所述宿主细胞的生物产物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请根据美国法典第35篇第119条(e)款要求于2013年10月4日提交的美国序列号61/887,226的优先权的权益,其全部内容以引用的方式整体并入本文。专利
本申请总体上涉及分子生物学和遗传学的领域。具体地说,本申请涉及参与调节微生物(例如像微藻)中的生物质生产率的方法和材料。本申请还提供具有增加的生产率的重组微生物,如微藻。序列表的并入所附序列表中的材料特此以引用的方式并入本申请。所附序列表文本文件(名称SGI1720_1WO_Sequence_Listing)在2014年10月3日创建且为81kb。所述文件可在使用WindowsOS的计算机上使用MicrosoftWord进行评定。专利技术背景转录因子可调节基因表达,从而提高或降低(诱导或抑制)转录速率。所述调节在生物体的整个生命周期中在不同发育阶段、在不同生长期和细胞类型中以及响应于不同的外源性(例如,环境)和内源性刺激产生不同的基因表达水平。因为转录因子是生物途径的关键控制元件,所以改变一种或多种转录因子的表达水平可改变生物体中的全部生物途径。大多数真核基因的转录调控通过转录因子与其启动子区域中的序列特异性结合位点的结合而发生。许多这些蛋白质结合位点在进化过程中一直是保守的并且在多种真核生物体的启动子中找到。显示高度保守性的这样一种特征是CCAAT-盒(Edwards等,PlantPhysiol.117:1015-1022,1998)。转录因子的CCAAT家族(还可称为“CAAT”、“CAAT-盒”或“CCAAT-盒”家族)特征在于其结合基因的上游区域中的CCAAT-盒元件(通常位于从转录起始位点5'80至300bp处)的能力(Gelinas等,Nature313:323-325,1985)。这种顺式作用调控元件在所有真核物种中发现并且据估计存在于大约30%的基因的启动子和/或增强子区域中(参见,例如Bucher和Trifonov,J.Biomol.Struct.Dyn.5:1231-1236,1988;Bucher,J.Mol.Biol.212:563-578,1990)。CCAAT-盒元件可在任一方向上起作用,并且可单独或与其他顺式调控元件合作来操作(Tasanen等,J.Biol.Chem.267:11513-11519,1992)。CCAAT-盒结合蛋白构成首次在酵母中鉴别且命名为血红素活化蛋白(HAP)的转录因子的一大家族。它们组合以形成通过结合真核启动子中的CCAAT盒来活化转录的异聚蛋白质复合物。在植物中,CCAAT结合转录因子被认为作为由HAP2样、HAP3样和HAP5样亚基组成的异三聚体结合DNA。HAP异三聚体在科学文献中还被称为CCAAT盒结合因子(CBF)或核因子Y(NF-Y),其包含NF-YA亚基(对应于HAP2样亚基)、NF-YB亚基(对应于HAP3样亚基)和NF-YC亚基(对应于HAP5样亚基)(Mantovani等,Nucl.AcidsRes.20:1087-1091,1992;Mantovani,Gene239:15-27,1999;Gusmaroli等,Gene264:173-185,2001;Gusmaroli等,Gene283:41-48,2002)。HAP2、HAP3和HAP5样蛋白具有两个高度保守的亚结构域,一个在亚基相互作用方面起作用且另一个在与DNA直接缔合中起作用。在这两个区域之外,HAP样蛋白可以是在序列和总长度方面相当不同的。在整个公开中,HAP术语用于NF-YB亚基,并且具体地说,使用术语“HAP3样蛋白”或“HAP3蛋白”,但其他名称如CBF-A和NF-YB是可互换的且表示同一蛋白质。例如,NF-Y术语在本文中最常用于HAP3配偶体,并且其转录因子复合物配偶体HAP3(NF-YB)在本文中被称为“NF-YA”(HAP2)和“NF-YC(HAP5)”。在酵母中,存在针对每个HAP亚基(例如,HAP2、HAP3和HAP5)的单个基因,并且HAP蛋白参与代谢过程的转录控制,如调控cyc1和参与呼吸的其他基因的分解代谢去阻抑(Becker等,Proc.Natl.Acad.Sci.USA88:1968-1972,1991)。相比之下,已在植物中鉴别了每种HAP同源物的多种形式(Edwards等,1998,同上;Gusmaroli等,2002,同上)。已非常详细地记载了HAP3样蛋白的总体结构域结构(参见,例如美国专利号7,868,229;Lotan等,Cell93:1195-1205,1998)。HAP3样蛋白含有氨基末端A结构域、中心B结构域和羧基末端C结构域。在A结构域和C结构域中的不同HAP3样蛋白家族成员(旁系同源物)之间存在非常小的序列相似性;因此广泛假设A结构域和C结构域能够提供针对HAP3样蛋白亚家族的每个成员的一定程度的功能特异性。一般来说,HAP3样蛋白在其组蛋白折叠基序或“HFM”内包含“保守的蛋白质-蛋白质和DNA结合相互作用模块”(Gusmaroli等,Gene283:41-48,2002)。据报道为HAP功能所需的HFM(Edwards等,PlantPhysiol.117:1015-1022,1998)是在较大的高度保守的B结构域内(Lee等,Proc.Natl.Acad.Sci.100:2152-2156,2003),该结构域负责DNA结合和亚基缔合二者。根据Gusmaroli等,2002,同上,“构成HFM的主链结构的所有残基都是保守的,并且残基如AtNF-YB-10[At3g53340;拟南芥HAP3样蛋白]N38、K58和Q62(参与CCAAT结合)以及E67和E75(参与NF-YA缔合)(Maity和deCrombrugghe,TrendsBiochemSci.23:174-178,1998;Zemzoumi等,J.Mol.Biol.286:327-337,1999)被保持”。Leafycotyledon1(LEC1)(由拟南芥基因组编码的十种HAP3样蛋白中的一种)已被鉴别为影响玉米胚芽中的胚胎发生(相关的“LEC1样”或“L1L”蛋白也如此(Kwong等ThePlantCell15:5-18,2003)和油积聚的重要调控因子(美国专利号7,294,759)。如同其他HAP3样蛋白,LEC1具有三个结构域:氨基末端A结构域、中心B结构域和羧基末端C结构域(Harada等.,Proc.Natl.Acad.Sci.Sci100(4):2152-2156,2003)。B结构域通常包含约90个残基且经常具有MetProIleAlaAsnVa本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重组宿主细胞,其包含编码HAP3样多肽的非天然核酸分子,所述多肽包含与选自由以下组成的组的氨基酸序列具有至少65%同一性的氨基酸序列:SEQ ID NO:4、SEQ ID NO:8的氨基酸27‑117、SEQ ID NO:10的氨基酸23‑113、SEQ ID NO:12的氨基酸24‑114、SEQ ID NO:14的氨基酸24‑114、SEQ ID NO:16的氨基酸54‑144、SEQ ID NO:18的氨基酸19‑109、SEQ ID NO:20的氨基酸15‑105、SEQ ID NO:22的氨基酸18‑108、SEQ ID NO:24的氨基酸26‑116、SEQ ID NO:26的氨基酸29‑119、SEQ ID NO:28的氨基酸26‑116、SEQ ID NO:30的氨基酸23‑113、SEQ ID NO:32的氨基酸26‑116、SEQ ID NO:34的氨基酸20‑110、SEQ ID NO:36的氨基酸16‑106、SEQ ID NO:38的氨基酸24‑114、SEQ ID NO:40的氨基酸21‑111、SEQ ID NO:42的氨基酸29‑119、SEQ ID NO:44的氨基酸20‑110、SEQ ID NO:46的氨基酸20‑110、SEQ ID NO:50的氨基酸9‑96以及SEQ ID NO:52的氨基酸16‑106;其中所述重组宿主细胞相对于不包含编码HAP3样多肽的所述非天然核酸分子的对照细胞具有提高的生产率。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.04 US 61/887,2261.一种重组宿主细胞,其包含编码HAP3样多肽的非天然核酸分子,所述多肽包含与选
自由以下组成的组的氨基酸序列具有至少65%同一性的氨基酸序列:SEQIDNO:4、SEQID
NO:8的氨基酸27-117、SEQIDNO:10的氨基酸23-113、SEQIDNO:12的氨基酸24-114、SEQ
IDNO:14的氨基酸24-114、SEQIDNO:16的氨基酸54-144、SEQIDNO:18的氨基酸19-109、
SEQIDNO:20的氨基酸15-105、SEQIDNO:22的氨基酸18-108、SEQIDNO:24的氨基酸26-
116、SEQIDNO:26的氨基酸29-119、SEQIDNO:28的氨基酸26-116、SEQIDNO:30的氨基
酸23-113、SEQIDNO:32的氨基酸26-116、SEQIDNO:34的氨基酸20-110、SEQIDNO:36的
氨基酸16-106、SEQIDNO:38的氨基酸24-114、SEQIDNO:40的氨基酸21-111、SEQIDNO:
42的氨基酸29-119、SEQIDNO:44的氨基酸20-110、SEQIDNO:46的氨基酸20-110、SEQID
NO:50的氨基酸9-96以及SEQIDNO:52的氨基酸16-106;
其中所述重组宿主细胞相对于不包含编码HAP3样多肽的所述非天然核酸分子的对照
细胞具有提高的生产率。
2.根据权利要求1所述的重组宿主细胞,其中所述HAP3多肽是非LEC1型HAP3样多肽。
3.根据权利要求2所述的重组宿主细胞,其中所述HAP3样多肽包含与选自由以下组成
的组的氨基酸序列具有至少65%同一性的氨基酸序列:SEQIDNO:4、SEQIDNO:8的氨基
酸27-117、SEQIDNO:10的氨基酸23-113、SEQIDNO:12的氨基酸24-114、SEQIDNO:14的
氨基酸24-114、SEQIDNO:16的氨基酸54-144、SEQIDNO:18的氨基酸19-109、SEQIDNO:
20的氨基酸15-105、SEQIDNO:22的氨基酸18-108、SEQIDNO:24的氨基酸26-116、SEQID
NO:34的氨基酸20-110、SEQIDNO:36的氨基酸16-106、SEQIDNO:38的氨基酸24-114、SEQ
IDNO:40的氨基酸21-111、SEQIDNO:50的氨基酸9-96以及SEQIDNO:52的氨基酸16-
106。
4.根据权利要求2所述的重组宿主细胞,其中所述HAP3样多肽包含选自由以下组成的
组的氨基酸序列:SEQIDNO:2、SEQIDNO:3、SEQIDNO:61和SEQIDNO:62。
5.根据权利要求1所述的重组宿主细胞,其中所述HAP3样多肽与选自由以下组成的组
的氨基酸序列具有至少65%同一性:SEQIDNO:6、SEQIDNO:8、SEQIDNO:10、SEQID
NO:12、SEQIDNO:14、SEQIDNO:16、SEQIDNO:18、SEQIDNO:20、SEQIDNO:22、SEQID
NO:24、SEQIDNO:26、SEQIDNO:28、SEQIDNO:30、SEQIDNO:32、SEQIDNO:34、SEQID
NO:36、SEQIDNO:38、SEQIDNO:40、SEQIDNO:42、SEQIDNO:44、SEQIDNO:46、SEQID
NO:50以及SEQIDNO:52。
6.根据权利要求6所述的重组宿主细胞,其中所述HAP3样多肽与选自由以下组成的组
的氨基酸序列具有至少50%同一性:SEQIDNO:6、SEQIDNO:8、SEQIDNO:10、SEQID
NO:12、SEQIDNO:14、SEQIDNO:16、SEQIDNO:18、SEQIDNO:20、SEQIDNO:22、SEQID
NO:24、SEQIDNO:34、SEQIDNO:36、SEQIDNO:38、SEQIDNO:40、SEQIDNO:50以及SEQ
IDNO:52。
7.根据权利要求1所述的重组宿主细胞,其中所述宿主细胞是藻类细胞、长短鞭毛体细
胞、真菌细胞、哺乳动物细胞或植物细胞。
8.根据权利要求7所述的重组宿主细胞,其中所述宿主细胞是藻类或长短鞭毛体。
9.根据权利要求8所述的重组宿主细胞,其中所述重组宿主细胞是属于选自由以下组
成的组的属的长短鞭毛体细胞:拉普利属、拟网粘菌类、破囊壶菌属、裂殖壶菌属、不动壶菌
属、橙黄壶菌属、日本壶菌属、Diplophrys以及吾肯氏壶菌属。
10.根据权利要求8所述的重组宿主细胞,其中所述重组微生物是属于选自由以下组成
的组的属的藻类细胞:曲壳藻属、茧形藻属、双眉藻属、纤维藻属、星胞藻属、黄金色藻属、
Bolidomonas、特氏藻属、气球藻属、葡萄藻属、片球藻属、角毛藻属、四鞭藻属、衣藻属、绿球
藻属、绿梭藻属、小球藻属、蓝隐藻属、金球藻属、鳄球藻属、隐甲藻属、隐藻属、小环藻属、栅
藻属、杜氏藻属、后棘藻属、赫氏圆石藻属、独球藻属、衣迪斯藻属、眼虫藻属、真眼点藻属、
被棘藻属、脆杆藻属、拟脆杆藻属、丽丝藻属、红球藻属、菱板藻属、赤潮异弯藻属、膜胞藻
属、等鞭金藻属、鳞孔藻属、微星藻属、蒜头藻属、单针藻属、微球藻属、微拟球藻属、舟形藻
属、新绿藻属、异鞭藻属、肾藻属、菱形藻属、棕鞭藻属、鞘藻属、卵囊藻属、Ostreococcus、拟
小球藻属、Parietochloris、杜氏亚属盐藻属、巴夫藻属、普莱格门、褐指藻属、噬菌体属、
Picochlorum、扁藻属、颗石藻属、肋球藻属、原壁菌属、拟绿球藻属、拟新绿藻属、拟角星鼓
藻属、塔胞藻属、桑椹藻属、栅列藻属、裂衣藻属、骨条藻属、水绵藻属、裂丝藻属、四球藻属、
扁藻属、海链藻属、黄丝藻属、无隔藻属、鲜绿球藻属、魏氏藻属以及团藻属。
11.根据权利要求10所述的重组宿主细胞,其中所述藻类细胞属于选自由以下组成的
组的属:小球藻属、小环藻属、真眼点藻属、蒜头藻属、微拟球藻属、魏氏藻属、褐指藻属以及
扁藻属。
12.根据权利要求11所述的重组宿主细胞,其中所述宿主细胞是微拟球藻细胞。
13.一种微生物生物质,其包含如权利要求1所述的重组宿主细胞。
14.一种用于产生生物产物的方法,所述方法包括培养根据权利要求1所述的重组宿主
细胞,以及从所述重组宿主细胞产生生物产物。
15.如权利要求14所述的方法,其中所述宿主细胞是藻类细胞。
16.如权利要求15所述的方法,其中所述藻类细胞属于选自由以下组成的组的属:曲壳
藻属、茧形藻属、双眉藻属、纤维藻属、星胞藻属、黄金色藻属、Bolidomonas、特氏藻属、气球
藻属、葡萄藻属、片球藻属、角毛藻属、四鞭藻属、衣藻属、绿球藻属、绿梭藻属、小球藻属、蓝
隐藻属、金球藻属、鳄球藻属、隐甲藻属、隐藻属、小环藻属、栅藻属、杜氏藻属、后棘藻属、赫
氏圆石藻属、独球藻属、衣迪斯藻属、眼虫藻属、真眼点藻属、被棘藻属、脆杆藻属、拟脆杆藻
属、丽丝藻属、红球藻属、菱板藻属、赤潮异弯藻属、膜胞藻属、等鞭金藻属、鳞孔藻属、微星
藻属、蒜头藻属、单针藻属、微球藻属、微拟球藻属、舟形藻属、新绿藻属、异鞭藻属、肾藻属、
菱形藻属、棕鞭藻属、鞘藻属、卵囊藻属、Ostreococcus、拟小球藻属、Parietochloris、杜氏
亚属盐藻属、巴夫藻属、普莱格门、褐指藻属、噬菌体属、Picochlorum、扁藻属、颗石藻属、肋
球藻属、原壁菌属、拟绿球藻属、拟新绿藻属、拟角星鼓藻属、塔胞藻属、桑椹藻属、栅列藻
属、裂衣藻属、骨条藻属、水绵藻属、裂丝藻属、四球藻属、扁藻属、海链藻属、黄丝藻属、无隔
藻属、鲜绿球藻属、魏氏藻属以及团藻属。
17.如权利要求16所述的方法,其中所述藻类细胞属于选自由以下组成的组的属:小球
藻属、小环藻属、真眼点藻属、蒜头藻属、微拟球藻属、褐指藻属、魏氏藻属以及扁藻属。
18.如权利要求40所述的方法,其中所述宿主细胞是微拟球藻细胞。
19.如权利要求15所述的方法,其中所述培养是在光合自养条件下。
20.一种生物产物,其通过如权利要求14所述的方法产生。
21.如权利要求20所述的生物产物,其进一步被定义为食物、饲料、生物燃料、生物化学
品、药物或医药产品。
22.一种分离或重组核酸分子,其包含编码以下多肽的核酸序列,所述多肽包含与选自

【专利技术属性】
技术研发人员:I·阿加维M·阿奎L·索里亚戈
申请(专利权)人:合成基因组股份有限公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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