通过发酵产生1,5-二氨基戊烷的经改造的生物合成途径制造技术

本公开内容描述了改造的微生物细胞用于1,5‑二氨基戊烷发酵生产并提供新的经改造的微生物细胞和培养物，以及相关的1,5‑二氨基戊烷生产方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过发酵产生1,5-二氨基戊烷的经改造的生物合成途径相关申请的交叉引用本申请要求2018年11月30日提交的美国临时申请62/774,016的优先权和权益，该临时申请以引用的方式全文纳入本文。关于在联邦资助的研究和开发下进行的专利技术的权利的声明本专利技术在由DARPA授予的协议号为HR0011-15-9-0014下的政府支持下进行。政府对本专利技术拥有一定的权利。以引用的方式纳入序列表本申请包括序列表，该序列表以ASCII格式电子提交并且以引用的方式全文纳入本文。该ASCII副本于2019年11月20日生成，被命名为ZMGNP026WO_SL.txt，大小为1,590,352字节。
本公开内容总体上涉及改造微生物用于通过发酵生产1,5-二氨基戊烷的领域。
技术介绍
1,5-二氨基戊烷是赖氨酸降解途径中的代谢物。具体而言，1,5-二氨基戊烷是通过赖氨酸的脱羧产生的。在斑马鱼中，微量胺相关受体13c(或TAAR13c)已被鉴定为尸胺的高亲和力受体。[5]在人类中，分子建模和对接实验表明，尸胺契合人类TAAR6和TAAR8的结合口袋。1,5-二氨基戊烷是血安定(pentolinium)的化学前体，它是一种神经节阻滞剂，其是通过抑制烟碱乙酰胆碱受体发挥作用。
技术实现思路
本公开内容提供了经改造的微生物细胞、微生物细胞的培养物以及用于产生1,5-二氨基戊烷的方法，包括以下：实施方案1：一种表达非天然的赖氨酸脱羧酶的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞产生1,5-二氨基戊烷。实施方案2：实施方案1的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞也表达非天然的1,5-二氨基戊烷转运蛋白。实施方案3：实施方案1或实施方案2的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞表达一种或多种额外的酶，所述酶选自额外的非天然赖氨酸脱羧酶和/或额外的非天然1,5-二氨基戊烷转运蛋白。实施方案4：实施方案3的经改造的微生物细胞，其中所述额外的酶来自与实施方案1或实施方案2中相应酶不同的生物体。实施方案5：实施方案3或实施方案4的经改造的微生物细胞，其中所述额外的酶包含实施方案1或实施方案2中相应酶的一种或多种额外拷贝。实施方案6：实施方案1-5中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括一种或多种上游赖氨酸途径的酶的提高的活性，所述提高的活性为相对于对照细胞的提高。实施方案7：实施方案1-6中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括一种或多种酶的提高的活性，所述酶提高了还原形式的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的供应，所述提高的活性为相对于对照细胞的提高。实施方案8：实施方案7的经改造的微生物细胞，其中增加了还原形式的NADPH的供应的一种或多种酶选自磷酸戊糖途径的酶、NADP+-依赖性甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)和NADP+-依赖性谷氨酸脱氢酶。实施方案9：实施方案1-8中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括一种或多种消耗一种或多种赖氨酸途径前体的酶的降低的活性，所述降低的活性为相对于对照细胞的降低。实施方案10：实施方案1-9中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括天然赖氨酸输出蛋白的降低的活性，所述降低的活性为相对于对照细胞的降低。实施方案11：实施方案10的经改造的微生物细胞，其中所述天然赖氨酸输出蛋白为谷氨酸棒状杆菌(Corynebacteriumglutamicum)lysE或其直系同源物。实施方案12：实施方案1-11中任一项经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括谷氨酸棒状杆菌NCgl0561基因或其直系同源物的降低的表达，所述降低的表达是相对于对照细胞的降低。实施方案13：实施方案1-12中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括谷氨酸棒状杆菌trpB基因或其直系同源物的降低的表达，所述降低的表达是相对于对照细胞的降低。实施方案14：实施方案9-13中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述降低的活性是通过一种或多种选自以下的方式实现的：基因缺失、基因破坏、改变基因调控、用活性较低的启动子替换天然启动子。实施方案15：经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括用于表达非天然赖氨酸脱羧酶的工具(means)，且其中所述经改造的微生物细胞产生1,5-二氨基戊烷。实施方案16：实施方案15的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞还包括用于表达非天然1,5-二氨基戊烷转运蛋白的工具。实施方案17：实施方案15或实施方案16的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括表达一种或多种额外的酶的工具，所述额外的酶选自额外的非天然赖氨酸脱羧酶和/或额外的非天然1,5-二氨基戊烷转运蛋白。实施方案18：实施方案17的经改造的微生物细胞，其中所述额外的酶来自与实施方案15或实施方案16中的相应酶不同的生物体。实施方案19：实施方案15-18中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括用于提高一种或多种上游赖氨酸途径的酶的活性的工具，所述活性为相对于对照细胞的提高。实施方案20：实施方案15-19中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括用于提高一种或多种提高NADPH供应的酶的活性的工具，所述活性为相对于对照细胞的提高。实施方案21：实施方案20的经改造的微生物细胞，其中一种或多种提高还原形式的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的供应的酶选自戊糖磷酸途径的酶、NADP+-依赖性甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)和NADP+-依赖性谷氨酸脱氢酶。实施方案22：实施方案15-21中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括用于降低一种或多种消耗一种或多种赖氨酸途径前体的酶的活性的工具，所述活性为相对于对照细胞的降低。实施方案23：实施方案15-22中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括用于降低天然赖氨酸输出蛋白的活性的工具，所述活性为相对于对照细胞的降低。实施方案24：实施方案23的经改造的微生物细胞，其中所述天然赖氨酸输出蛋白为谷氨酸棒状杆菌lysE或其直系同源物。实施方案25：实施方案15-24中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括用于降低谷氨酸棒状杆菌NCgl0561基因或其直系同源物的表达的工具，所述表达为相对于对照细胞的降低。实施方案26：实施方案15-25中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括用于降低谷氨酸棒状杆菌trpB基因或其直系同源物的表达的工具，所述表达是相对于对照细胞的降低。实施方案27：实施方案1-26中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞为细菌细胞。实施方案28：实施方案27的经改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表达非天然的赖氨酸脱羧酶的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞产生1,5-二氨基戊烷。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181130 US 62/774,0161.一种表达非天然的赖氨酸脱羧酶的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞产生1,5-二氨基戊烷。


2.权利要求1的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞也表达非天然的1,5-二氨基戊烷转运蛋白。


3.权利要求1或权利要求2的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞表达一种或多种额外的酶，所述酶选自额外的非天然赖氨酸脱羧酶和/或额外的非天然1,5-二氨基戊烷转运蛋白。


4.权利要求3的经改造的微生物细胞，其中所述额外的酶来自与权利要求1或权利要求2中相应酶不同的生物体。


5.权利要求3或权利要求4的经改造的微生物细胞，其中所述额外的酶包含权利要求1或权利要求2中相应酶的一种或多种额外拷贝。


6.权利要求1-5中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括一种或多种上游赖氨酸途径的酶的提高的活性，所述提高的活性为相对于对照细胞的提高。


7.权利要求1-6中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括一种或多种酶的提高的活性，所述酶提高了还原形式的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的供应，所述提高的活性为相对于对照细胞的提高。


8.权利要求7的经改造的微生物细胞，其中增加了还原形式的NADPH的供应的一种或多种酶选自磷酸戊糖途径的酶、NADP+-依赖性甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)和NADP+-依赖性谷氨酸脱氢酶。


9.权利要求1-8中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括一种或多种消耗一种或多种赖氨酸途径前体的酶的降低的活性，所述降低的活性为相对于对照细胞的降低。


10.权利要求1-9中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括天然赖氨酸输出蛋白的降低的活性，所述降低的活性为相对于对照细胞的降低。


11.权利要求10的经改造的微生物细胞，其中所述天然赖氨酸输出蛋白为谷氨酸棒状杆菌(Corynebacteriumglutamicum)lysE或其直系同源物。


12.权利要求1-11中任一项经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括谷氨酸棒状杆菌NCgl0561基因或其直系同源物的降低的表达，所述降低的表达是相对于对照细胞的降低。


13.权利要求1-12中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括谷氨酸棒状杆菌trpB基因或其直系同源物的降低的表达，所述降低的表达是相对于对照细胞的降低。


14.权利要求9-13中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述降低的活性是通过一种或多种选自以下的方式实现的：基因缺失、基因破坏、改变基因调控、用活性较低的启动子替换天然启动子。


15.经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括用于表达非天然赖氨酸脱羧酶的工具，且其中所述经改造的微生物细胞产生1,5-二氨基戊烷。


16.权利要求15的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞还包括用于表达非天然1,5-二氨基戊烷转运蛋白的工具。


17.权利要求15或权利要求16的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括表达一种或多种额外的酶的工具，所述额外的酶选自额外的非天然赖氨酸脱羧酶和/或额外的非天然1,5-二氨基戊烷转运蛋白。


18.权利要求17的经改造的微生物细胞，其中所述额外的酶来自与权利要求15或权利要求16中的相应酶不同的生物体。


19.权利要求15-18中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括用于提高一种或多种上游赖氨酸途径的酶的活性的工具，所述活性为相对于对照细胞的提高。


20.权利要求15-19中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括用于提高一种或多种提高NADPH供应的酶的活性的工具，所述活性为相对于对照细胞的提高。


21.权利要求20的经改造的微生物细胞，其中一种或多种提高还原形式的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的供应的酶选自戊糖磷酸途径的酶、NADP+-依赖性甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)和NADP+-依赖性谷氨酸脱氢酶。


22.权利要求15-21中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括用于降低一种或多种消耗一种或多种赖氨酸途径前体的酶的活性的工具，所述活性为相对于对照细胞的降低。


23.权利要求15-22中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括用于降低天然赖氨酸输出蛋白的活性的工具，所述活性为相对于对照细胞的降低。


24.权利要求23的经改造的微生物细胞，其中所述天然赖氨酸输出蛋白为谷氨酸棒状杆菌lysE或其直系同源物。


25.权利要求15-24中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括用于降低谷氨酸棒状杆菌NCgl0561基因或其直系同源物的表达的工具，所述表达为相对于对照细胞的降低。


26.权利要求15-25中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞包括用于降低谷氨酸棒状杆菌trpB基因或其直系同源物的表达的工具，所述表达是相对于对照细胞的降低。


27.权利要求1-26中任一项的经改造的微生物细胞，其中所述经改造的微生物细胞为细菌细胞。


28.权利要求27的经改...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·米勒，汪志浩，J·梅林，M·S·侯赛因，S·埃德加，
申请(专利权)人：齐默尔根公司，
类型：发明
国别省市：美国;US