经工程改造以利用非常规的磷或硫源的微生物制造技术

本申请公开了基因工程改造的生物体，例如酵母和细菌，其具有代谢非典型磷或硫源的能力。本申请还描述了使用所述基因工程改造的生物体的发酵方法。所述发酵方法是用于工业生物生产多种化合物，包括日用品、精细化学品和药品的强效方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求于2013年8月27日提交的美国临时专利申请系列号61/870,469的优先权，其通过引用结合到本文中。背景在发酵工业中，通常配制细胞培养基以提供宿主细胞系生长所必需的全部营养素，且特别强调满足细胞系对碳、氮、磷、硫和其它主要营养素的需求。一些细胞系需要另外的成分，包括氨基酸、微量矿物质和金属，和复杂的生长因子。这些营养素的存在为选择的生物体(不幸的是，也为任何潜在的污染生物体)提供合适的生长环境。在这种环境下，生产生物体需要直接与细胞培养中的任何污染生物体竞争。即使在强壮的宿主中，培养物的机会性感染和产品制备需求造成的代谢负担的组合是单一培养操作中的主要关注。工业稳健性(robustness)通常被认为是一种对宿主菌株有特异性的多基因特性，因此难以在发育过程的后期可预见地经工程改造到生物体内。加入选择性生长抑制剂，例如细菌抗生素，是一种用来创立对生长抑制剂抵抗的宿主生物体的较稳健的发酵环境的方法。然而，抗生素的添加往往是不可取的或不可行的，且频繁地导致自发抗性污染。因此，存在对合理工程改造特性的需求，所述工程改造特性当经工程改造进入宿主生物体内时，创立一种稳健的单一培养发酵环境。专利技术简述在某些实施方案中，本专利技术涉及基因工程改造的生物体，其中基因工程改造的生物体已由包含本文公开的任一序列的核酸分子转化。在某些实施方案中，本专利技术涉及基因工程改造的生物体，其中基因工程改造的生物体已被核酸分子转化；所述核酸分子包含非天然基因；和所述非天然基因编码选自以下的非天然酶：NAD:亚磷酸氧化还原酶(亚磷酸脱氢酶)、甘油-3-磷酸脱氢酶(sn-甘油3-磷酸:NAD(+)氧化还原酶,EC1.1.1.8)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、有机磷酸降解酶、磷酸二酯酶、磷脂酶、脱硫酶、二苯并噻吩-5,5-二氧化物单加氧酶、2-羟基联苯-2-亚磺酸亚磺酰基水解酶、二苯并噻吩单加氧酶和NADH-FMN氧化还原酶。在某些实施方案中，本专利技术涉及一种方法，其包括以下步骤使任一种前述基因工程改造的生物体与底物接触，其中底物包含含磷部分和非-含磷部分；含磷部分包含约10%重量-约100%重量的量的式I-III的任一项的含磷化合物；式I化合物是I其中，对于每次出现时独立地，R是-H、烷基、-OH、-OR2、-SH或-SR2；R1是-H或烷基；Y是O或S；Y1是O或S；和R2是烷基；式II化合物是II其中，对于每次出现时独立地，R1是-H或烷基；和Y1是O或S；式III化合物是III其中，对于每次出现时独立地，R3是-H、-OH、-OR4、-SH、-SR4、卤代、烷基、芳基、杂芳基、芳烷基或杂芳烷基；和R4是烷基或芳基；与所述基因工程改造的生物体相同的物种的天然生物体不能代谢所述含磷化合物(即，用作磷源)；和所述基因工程改造的生物体将所述底物转化为产物。在某些实施方案中，本专利技术涉及一种方法，其包括以下步骤使任一种前述基因工程改造的生物体与底物接触，其中底物包含含硫部分和非-含硫部分；含硫部分包含约10%重量-约100%重量的量的式IV-XI的任一项的含硫化合物；式IV化合物是IV其中，对于每次出现时独立地，R5是-H、-OH、-OR7、-SH、-SR7、R7、卤代、烷基、芳基、杂芳基、芳烷基、杂芳烷基、-SO2H、-NHR7或-NH-C(=O)-R7；R6是-H、-OH、-OR7、-SH、-SR7、R7、卤代、烷基、芳基、杂芳基、芳烷基、杂芳烷基、-SO2H、-NHR7或-NH-C(=O)-R7；和R7是环烷基、烷基或芳基，或任何两个R7结合在一起，形成5-或6-元环；式V、式VI或式VII的化合物是VVIVII其中，对于每次出现时独立地，R8是-H、-OH、-OR7、-SH、-SR7、R7、卤代、烷基、芳基、杂芳基、芳烷基、杂芳烷基、-SO2H、-NHR7或-NH-C(=O)-R7；R7是环烷基、烷基或芳基，或任何两个R7结合在一起，形成5-或6-元环；式VIII、式IX或式X的化合物是VIIIIXX其中，对于每次出现时独立地，R9是-H、-OH、-OR7、-SH、-SR7、R7、卤代、烷基、芳基、杂芳基、芳烷基、杂芳烷基、-SO2H、-NH2、-NHR7或-NH-C(=O)-R7；R7是环烷基、烷基或芳基，或任何两个R7结合在一起，形成5-或6-元环；R10是羟基烷基、R9或-(CH2)xR9；和x是1、2、3或4；式XI化合物是XI其中，对于每次出现时独立地，R9是-H、-OH、-OR7、-SH、-SR7、R7、卤代、烷基、芳基、杂芳基、芳烷基、杂芳烷基、-SO2H、-NH2、-NHR7或-NH-C(=O)-R7；和R7是环烷基、烷基或芳基，或任何两个R7结合在一起，形成5-或6-元环；与所述基因工程改造的生物体相同的物种的天然生物体不能代谢所述含硫化合物(即，用作硫源)；和所述基因工程改造的生物体将所述底物转化为产物。在某些实施方案中，本专利技术涉及由任一种前述方法制备的产物。在某些实施方案中，本专利技术涉及一种包含可操作地连接于启动子的基因的重组载体，其中所述基因编码酶；和所述酶是NAD:亚磷酸氧化还原酶(亚磷酸脱氢酶)、甘油-3-磷酸脱氢酶(sn-甘油3-磷酸:NAD(+)氧化还原酶,EC1.1.1.8)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、有机磷酸降解酶、磷酸二酯酶、磷脂酶、脱硫酶、二苯并噻吩-5,5-二氧化物单加氧酶、2-羟基联苯-2-亚磺酸亚磺酰基水解酶、二苯并噻吩单加氧酶或NADH-FMN氧化还原酶。附图简述图1描述本专利技术的各个DNA序列。图2用表格列出本专利技术的各种生物体和示范性潜在应用。图3用表格列出本专利技术的各种生物体和示范性潜在应用。图4用表格列出可用作本专利技术的原料的各个有机磷化合物，以及各化合物的化学式。图5用表格列出可用作本专利技术的原料的各个有机硫化合物，以及各化合物的化学式。图6描述可用作本专利技术的原料的各个有机磷化合物的名称和结构。图7描述可用作本专利技术的原料的各个有机硫化合物的名称和结构。图8描述载体pNC273的质粒图谱，其被用来构建菌株NS392。图9用表格列出pNC273的序列。图10描述两种生物体(改良的解脂耶氏酵母(Y.lipolyt本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基因工程改造的生物体，其中所述基因工程改造的生物体已由核酸分子转化；所述核酸分子包含非天然基因；和所述非天然基因编码选自以下的非天然酶：NAD:亚磷酸氧化还原酶(亚磷酸脱氢酶)、甘油‑3‑磷酸脱氢酶(sn‑甘油3‑磷酸:NAD(+)氧化还原酶，EC 1.1.1.8)、甘油醛‑3‑磷酸脱氢酶、有机磷酸降解酶、磷酸二酯酶、磷脂酶、脱硫酶、二苯并噻吩‑5,5‑二氧化物单加氧酶、2‑羟基联苯‑2‑亚磺酸亚磺酰基水解酶、二苯并噻吩单加氧酶和NADH‑FMN氧化还原酶。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.27 US 61/8704691.一种基因工程改造的生物体，其中所述基因工程改造的生物体已由核酸分子转化；
所述核酸分子包含非天然基因；和所述非天然基因编码选自以下的非天然酶：NAD:亚磷酸
氧化还原酶(亚磷酸脱氢酶)、甘油-3-磷酸脱氢酶(sn-甘油3-磷酸:NAD(+)氧化还原酶，EC
1.1.1.8)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、有机磷酸降解酶、磷酸二酯酶、磷脂酶、脱硫酶、二苯并噻
吩-5,5-二氧化物单加氧酶、2-羟基联苯-2-亚磺酸亚磺酰基水解酶、二苯并噻吩单加氧酶
和NADH-FMN氧化还原酶。
2.权利要求1的基因工程改造的生物体，其中所述非天然酶是NAD:亚磷酸氧化还原酶
(亚磷酸脱氢酶)。
3.权利要求1的基因工程改造的生物体，其中所述非天然基因选自ptxD、htxA、dszABC、
dszA、dszABCD、dszB、dszC、dszD、gpdQ、hocA、htxABCDEFHGIJKLMN、htxB、htxC、htxD、htxE、
htxF、htxG、htxH、htxI、htxJ、htxK、htxL、htxM、htxN、opdA、ophA、pde、pdeA、phoA、
ptxABCDE、ugpA、ugpAECB、ugpB、ugpC、ugpE、updA、updABDE、updB、updD和updE。
4.权利要求1的基因工程改造的生物体，其中所述非天然基因选自施氏假单胞菌
(Pseudomonasstutzeri)WM88ptxD、施氏假单胞菌(Pseudomonasstutzeri)WM88
ptxABCDE、食酸代尔夫特菌(Delftiaacidoorans)磷酸二酯酶pdeA、产气肠杆菌
(Enterobacteraerogenes)updABDEgpdQ、无周质前导序列的黄杆菌属
(Flavobacterium)opdA、绿脓假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)PAO1phoA、蒙氏假单
胞菌(Pseudomonasmonteilii)C11hocA、施氏假单胞菌(Pseudomonasstutzeri)WM88
htxABCDEFHGIJKLMN、红球菌属(Rhodococcus)dszD和红球菌属(Rhodococcus)dszABC。
5.权利要求1-4的任一项的基因工程改造的生物体，其中所述基因工程改造的生物体
是耶氏酵母属(Yarrowia)、酵母属(Saccharomyces)、Arxula属、醋酸杆菌属
(Acetobacter)、不动杆菌属(Acinetobacter)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、曲霉属
(Aspergillus)、破囊壶菌属(Aurantiochytrium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、假丝酵母属
(Candida)、衣藻属(Chlamydomonas)、梭菌属(Clostridium)、棒状杆菌属
(Corynebacterium)、埃希氏菌属(Escherichia)、汉逊酵母属(Hansenula)、等鞭金藻属
(Isochrysis)、克鲁维酵母属(Kluyveromyces)、乳球菌属(Lactococcus)、微球菌属
(Micrococcus)、微拟球藻属(Nannochloropsis)、Ogataea、副球菌属(Paracoccus)、巴夫藻
属(Pavlova)、青霉属(Penicillium)、毕赤酵母属(Pichia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、根
霉属(Rhizopus)、红冬孢酵母属(Rhodosporidium)、红酵母属(Rhodotorula)、裂殖酵母属
(Schizosaccharomyces)、链球菌属(Streptococcus)、链霉菌属(Streptomyces)、集球藻属
(Synechococcus)、Tetraselmis属、热厌氧杆菌属(Thermoanaerobacter)、热厌氧杆菌属
(Thermoanaerobacterium)、木霉属(Trichoderma)或黄单胞菌属(Xanthaomonas)的物种。
6.权利要求1-4的任一项的基因工程改造的生物体，其中所述基因工程改造的生物体
选自解脂耶氏酵母(Yarrowialipolytica)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、
Arxulaadeninivorans、醋酸杆菌(Acetobacter)、醋酸钙不动杆菌(Acinetobacter
calcoaceticus)、真养产碱杆菌(Alcaligeneseutropha)、构巢曲霉(Aspergillus
nidulans)、黑曲霉(Aspergillusniger)、米曲霉(Aspergillusorzyae)、土曲霉
(Aspergillusterreus)、破囊壶菌(Aurantiochytriumspp.)、地衣芽孢杆菌(Bacillus
licheniforms)、甲醇芽孢杆菌(Bacillusmethanolicus)、嗜热脂肪芽胞杆菌(Bacillus
stearothermophilus)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、产朊假丝酵母(Candida
utilis)、莱哈衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium
acetobutylicum)、热纤梭菌(Clostridiumthermocellum)、谷氨酸棒状杆菌
(Corynebacteriumglutamicum)、大肠杆菌(Escherichiacoli)、多形汉逊酵母
(Hansenulapolymorpha)、等鞭金藻(Isochrysisspp.)、乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces
lactis)、马克思克鲁维酵母(Kluyveromycesmarxianus)、乳酸乳球菌(Lactococcus
lactis)、溶壁微球菌(Micrococcuslysodeikticus)、微拟球藻(Nannochloropsisspp.)、
Ogataea、脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)、巴夫藻(Pavlovaspp.)、产黄青霉
(Penicilliumchrysogenum)、季也蒙毕赤酵母(Pichiaguilliermondii)、巴斯德毕赤酵
母(Pichiapastoris)、树干毕赤酵母(Pichiastipit...

【专利技术属性】
技术研发人员：AJ肖，CR索思，JP范迪肯，
申请(专利权)人：诺沃吉公司，
类型：发明
国别省市：美国;US