МОДИФИЦИРОВАННЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ БУТАДИЕНА С ИХ ПРИМЕНЕНИЕМ

1. Способ получения бутадиена из ферментируемого источника углерода, включающий:
a.) обеспечение ферментируемого источника углерода;
b.) приведение ферментируемого источника углерода в контакт с микроорганизмом, содержащим один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, который катализирует превращение ферментируемого источника углерода в одно или несколько промежуточных соединений в метаболическом пути получения бутадиена, и один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение одного или нескольких промежуточных соединений в бутадиен, в ферментационных средах; и
c.) экспрессию в микроорганизме одного или нескольких полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, который катализирует превращение ферментируемого источника углерода в одно или несколько промежуточных соединений в метаболическом пути получения бутадиена, и одного или нескольких полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение одного или нескольких промежуточных соединений в бутадиен, с получением бутадиена,
где одно или несколько промежуточных соединений в метаболическом пути получения бутадиена включают по меньшей мере одно из пропионил-КоА и муравьиной кислоты.
2. Способ по п. 1, где ферменты, которые катализируют превращение ферментируемого источника углерода в одно или
несколько промежуточных соединений в метаболическом пути получения бутадиена, приведены в любой из таблиц 1-3.
3. Способ по п. 1, где ферменты, которые катализируют превращение одного или нескольких промежуточных соединений в бутадиен, приведены в любой из таблиц 1-3.
4. Способ по п. 1, где микроорганизм содержит один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение ацетил-КоА и пропионил-КоА в кетовалерил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение кетовалерил-КоА в (R) или (S) 3-гидроксиалерил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение (R) или (S) гидроксиалерил-КоА в 2-пентеноил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 2-пентеноил-КоА в 2-пентеновую кислоту; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 2-пентеновой кислоты в бутадиен; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 2-пентеновой кислоты в 4-пентеновую кислоту; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 4-пентеновой кислоты в бутадиен; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 2-пентеноил-КоА в пент-2,4-диеноил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих
ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение пент-2,4-диеноил-КоА в пент-2,4-диеновую кислоту; и/или один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 2,4-пентеновой кислоты в бутадиен.
5. Способ по п. 1, где микроорганизм содержит один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение кротонил-КоА в кротониловый спирт; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение кротонил-КоА в кротоновый альдегид; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение кротонового альдегида в кротониловый спирт; и/или один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение кротонилового спирта в бутадиен.
2
6. Способ по п. 1, где микроорганизм содержит один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение CO в муравьиную кислоту; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение пирувата и КоА в ацетил-КоА и муравьиную кислоту; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение муравьиной кислоты в формил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 2-ацетил-КоА в ацетоацетил-КоА; один или несколько полинуклеотидов,
кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение ацетоацетил-КоА и формил-КоА в 3,5-кетовалерил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 3,5-кетовалерил-КоА в (R)- или (S)-5-гидрокси-3-кетовалерил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение (R)- или (S)-5-гидрокси-3-кетовалерил-КоА в (R)- или (S)-3,5-дигидроксиалерил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение (R)- или (S)-3,5-дигидроксиалерил-КоА в (R) или (S) 3-гидрокси-4-пентеноил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение (R)- или (S)-3-гидрокси-4-пентеноил-КоА в 3-гидрокси-4-пентеновую кислоту; и/или один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 3-гидрокси-4-пентеновой кислоты в бутадиен.
7. Способ по п. 1, где микроорганизм представляет собой бактерию, выбранную из родов, состоящих из: Burkholderia, Propionibacterium, Propionispira, Clostridium, Bacillus, Escherichia, Pelobacter или Lactobacillus.
8. Способ по п. 1, где микроорганизм представляет собой эукариотический организм, представляет собой дрожжи, нитевидные грибы, простейших или водоросли.
9. Способ по п. 8, где дрожжи представляют собой Saccharomyces cerevisiae, Zymomonas mobilis или Pichia pastoris.
10. Способ по п. 1, где источник углерода представляет собой сок сахарного тростника, патоку сахарного тростника, гидролизованный крахмал, гидролизованные лигноцеллюлозные вещества, глюкозу, сахарозу, фруктозу, лактат, лактозу, ксилозу, пируват или глицерин в любой их форме или смеси.
11. Способ по п. 1, где источник углерода представляет собой моносахарид, олигосахарид или полисахарид.
12. Способ по п. 1, где микроорганизм секретирует бутадиен в ферментационные среды.
13. Способ по п. 12, дополнительно включающий извлечение бутадиена из ферментационных сред.
14. Способ по п. 1, где микроорганизм генетически модифицирован, чтобы экспрессировать один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, который катализирует превращение ферментируемого источника углерода в одно или несколько промежуточных соединений в метаболическом пути получения бутадиена, и один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение одного или нескольких промежуточных соединений в бутадиен.
15. Способ по любому из пп. 1-14, где способ является анаэробным.
16. Микроорганизм, содержащий один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, который катализирует превращение ферментируемого источника углерода в одно или несколько промежуточных соединений в метаболическом пути получения бутадиена, и один или несколько
полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение одного или нескольких промежуточных соединений в бутадиен, где одно или несколько промежуточных соединений в метаболическом пути получения бутадиена включают по меньшей мере одно из пропионил-КоА и муравьиной кислоты.
17. Микроорганизм по п. 16, где ферменты, которые катализируют превращение ферментируемого источника углерода в одно или несколько промежуточных соединений в метаболическом пути получения бутадиена, приведены в любой из таблиц 1-3.
18. Микроорганизм по п. 16, где ферменты, которые катализируют превращение одного или нескольких промежуточных соединений в бутадиен, приведены в любой из таблиц 1-3.
19. Микроорганизм по п. 16, где микроорганизм содержит один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение ацетил-КоА и пропионил-КоА в кетовалерил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение кетовалерил-КоА в (R) или (S) 3-гидроксиалерил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение (R) или (S) гидроксиалерил-КоА в 2-пентеноил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 2-пентеноил-КоА в 2-пентеновую кислоту; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 2-пентеновой кислоты в
бутадиен; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 2-пентеновой кислоты в 4-пентеновую кислоту; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 4-пентеновой кислоты в бутадиен; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 2-пентеноил-КоА в пент-2,4-диеноил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение пент-2,4-диеноил-КоА в пент-2,4-диеновую кислоту; и/или один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 2,4-пентеновой кислоты в бутадиен.
20. Микроорганизм по п. 16, где микроорганизм содержит один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение кротонил-КоА в кротониловый спирт; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение кротонил-КоА в кротоновый альдегид; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение кротонового альдегида в кротониловый спирт; и/или один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение кротонилового спирта в бутадиен.
2
21. Микроорганизм по п. 16, где микроорганизм содержит один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение CO в
муравьиную кислоту; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение пирувата и КоА в ацетил-КоА и муравьиную кислоту; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение муравьиной кислоты в формил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 2-ацетил-КоА в ацетоацетил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение ацетоацетил-КоА и формил-КоА в 3,5-кетовалерил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 3,5-кетовалерил-КоА в (R)- или (S)-5-гидрокси-3-кетовалерил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение (R)- или (S)-5-гидрокси-3-кетовалерил-КоА в (R)- или (S)-3,5-дигидроксиалерил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение (R)- или (S)-3,5-дигидроксиалерил-КоА в (R) или (S) 3-гидрокси-4-пентеноил-КоА; один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение (R)- или (S)-3-гидрокси-4-пентеноил-КоА в 3-гидрокси-4-пентеновую кислоту; и/или один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют превращение 3-гидрокси-4-пентеновой кислоты в бутадиен.
22. Микроорганизм по п. 16, где микроорганизм представляет
собой бактерию, выбранную из родов, состоящих из: Burkholderia, Propionibacterium, Propionispira, Clostridium, Bacillus, Escherichia, Pelobacter или Lactobacillus.
23. Микроорганизм по п. 16, где микроорганизм представляет собой эукариотический организм, представляет собой дрожжи, нитевидные грибы, простейших или водоросли.
24. Микроорганизм по п. 23, где дрожжи представляют собой Saccharomyces cerevisiae, Zymomonas mobilis или Pichia pastoris.
25. Микроорганизм по п. 16, где микроорганизм генетически модифицирован, чтобы экспрессировать один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, который катализирует превращение ферментируемого источника углерода в одно или несколько промежуточных соединений в метаболическом пути получения бутадиена, и один или несколько полинуклеотидов, кодирующих ферменты в метаболическом пути, которые катализируют одного или нескольких промежуточных соединений в бутадиен.