ДРОЖЖЕВЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ С ПОНИЖЕННЫМ НАКОПЛЕНИЕМ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ УЛУЧШЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ТОПЛИВ, ХИМИКАТОВ И АМИНОКИСЛОТ

1. Рекомбинантный микроорганизм, включающий биосинтетический путь, который использует 3-кетокислоту как интермедиат, где указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать экспрессию или активность одного или больше ферментов, катализирующих превращение указанной 3-кетокислоты в побочный продукт 3-гидроксикислоту, где указанный белок, катализирующий превращение 3-кетокислоты в побочный продукт 3-гидроксикислоту, является редуктазой 3-кетокислоты.
2. Рекомбинантный микроорганизм по п.1, отличающийся тем, что указанным интермедиатом, 3-кетокислотой, является ацетолактат и указанным побочным продуктом, 3-гидроксикислотой, является 2,3-дигидрокси-2-метилбутановая кислота (ДГ2МБ).
3. Рекомбинантный микроорганизм по п.2, отличающийся тем, что выход по углероду ДГ2МБ из ацетолактата снижается, по меньшей мере, на приблизительно 50% по сравнению с родительским микроорганизмом, который не включает снижение или исключение экспрессии или активности одного или больше ферментов, участвующих в катализе превращения ацетолактата в ДГ2МБ.
4. Рекомбинантный микроорганизм по п.2, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм продуцирует продукт, образующийся из ацетолактата.
5. Рекомбинантный микроорганизм по п.4, отличающийся тем, что указанный продукт, образующийся из ацетолактата, является выбранным из изобутанола, 2-бутанола, 1-бутанола, 2-бутанона, 2,3-бутандиола, ацетоина, диацетила, валина, лейцина, пантотеновой кислоты, изобутилена, 3-метил-1-бутанола, 4-метил-1-пентанола и кофермента А.
6. Рекомбинантный микроорганизм по п.1, отличающийся тем, что указанной 3-кетокислотой, интермедиатом, является 2-ацето-2-гидроксибутират и указанной 3-гидроксикислотой, побочным продуктом, является 2-этил-2,3-дигидроксибутаноат.
7. Рекомбинантный микроорганизм по п.6, отличающийся тем, что выход по углероду 2-этил-2,3-дигидроксибутаноата из 2-ацето-2-гидроксибутирата снижается, по меньшей мере, на приблизительно 50% по сравнению с родительским микроорганизмом, который не включает снижение или исключение экспрессии или активности одного или больше ферментов, участвующих в катализе превращения 2-ацето-2-гидроксибутирата в 2-этил-2,3-дигидроксибутаноат.
8. Рекомбинантный микроорганизм по п.6, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм продуцирует продукт, образующийся из 2-ацето-2-гидроксибутирата.
9. Рекомбинантный микроорганизм по п.8, отличающийся тем, что указанный продукт, образующийся из 2-ацето-2-гидроксибутирата, является выбранным из 2-метил-1-бутанола, изолейцина, 3-метил-1-пентанола, 4-метил-1-гексанола и 5-метил-1-гептанола.
10. Рекомбинантный микроорганизм по п.1, отличающийся тем, что указанной 3-кетокислоты редуктазой является S.cerevisiae YMR226 (SEQ ID NO: 1) или ее гомолог или вариант.
11. Рекомбинантный микроорганизм по п.1, отличающийся тем, что указанная 3-кетокислоты редуктаза выбрана из SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 22 и SEQ ID NO: 23, или их гомологов, или вариантов.
12. Рекомбинантный микроорганизм, включающий биосинтетический путь, который использует альдегид как интермедиат, где указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать экспрессию или активность одного или более ферментов, катализирующих превращение указанного альдегида в кислотный побочный продукт, где указанный фермент, катализирующий превращение альдегида в кислотный побочный продукт, является альдегиддегидрогеназой.
13. Рекомбинантный микроорганизм по п.12, отличающийся тем, что выход по углероду кислотного побочного продукта из альдегида, интермедиата, снижается, по меньшей мере, на 35% по сравнению с родительским микроорганизмом, который не включает снижение или исключение экспрессии или активности одного или более ферментов, участвующих в катализе превращения альдегида в кислотный побочный продукт.
14. Рекомбинантный микроорганизм по п.12, отличающийся тем, что указанный биосинтетический путь, который использует альдегид как интермедиат, выбран из пути для биосинтеза изобутанола, 1-бутанола, 2-метил-1-бутанола, 3-метил-1-бутанола, 1-пропанола, 1-пентанола, 1-гексанола, 3-метил-1-пентанола, 4-метил-1-пентанола, 4-метил-1-гексанола и 5-метил-1-гептанола.
15. Рекомбинантный микроорганизм по п.12, отличающийся тем, что указанной альдегиддегидрогеназой является S.cerevisiae ALD6 (SEQ ID NO: 25), или ее гомолог, или вариант.
16. Рекомбинантный микроорганизм по п.12, отличающийся тем, что указанная альдегиддегидрогеназа выбрана из SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40 и SEQ ID NO: 41, или их гомологов, или вариантов.
17. Рекомбинантный микроорганизм по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность пируватдекарбоксилазы (ПДК, PDC).
18. Рекомбинантный микроорганизм по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность глицерин-3-фосфатдегидрогеназы (ГФД, GPD).
19. Рекомбинантный микроорганизм по 17, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность глицерин-3-фосфатдегидрогеназы (ГФД, GPD).
20. Рекомбинантный микроорганизм по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что указанным рекомбинантным микроорганизмом является дрожжевой микроорганизм.
21. Рекомбинантный микроорганизм по п.17, отличающийся тем, что указанным рекомбинантным микроорганизмом является дрожжевой микроорганизм.
22. Рекомбинантный микроорганизм по п.18, отличающийся тем, что указанным рекомбинантным микроорганизмом является дрожжевой микроорганизм.
23. Рекомбинантный микроорганизм по п.19, отличающийся тем, что указанным рекомбинантным микроорганизмом является дрожжевой микроорганизм.
24. Способ получения полезного метаболита, образующегося из 3-кетокислоты, интермедиата, включающий:
(a) обеспечение рекомбинантного микроорганизма согласно любому из пп.1-11;
(b) выращивание рекомбинантного микроорганизма в культуральной среде, содержащей питательный бульон, обеспечивающий источник углерода до тех пор, пока не будет произведено извлекаемое количество полезного метаболита; и
(c) извлечение полезного метаболита.
25. Способ по п.24, отличающийся тем, что указанной 3-кетокислотой, интермедиатом, является ацетолактат и полезный метаболит выбран из изобутанола, 2-бутанола, 1-бутанола, 2-бутанона, 2,3-бутандиола, ацетоина, диацетила, валина, лейцина, пантотеновой кислоты, изобутилена, 3-метил-1-бутанола, 4-метил-1-пентанола и кофермента А.
26. Способ по п.24, отличающийся тем, что указанной 3-кетокислотой, интермедиатом, является 2-ацето-2-гидроксибутират и полезный метаболит выбран из 2-метил-1-бутанола, изолейцина, 3-метил-1-пентанола, 4-метил-1-гексанола и 5-метил-1-гептанола.
27. Способ по п.24, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность пируватдекарбоксилазы (ПДК, PDC).
28. Способ по п.24, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность глицерин-3-фосфатдегидрогеназы (ГФД, GPD).
29. Способ по п.27, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность глицерин-3-фосфатдегидрогеназы (ГФД, GPD).
30. Способ по п.24, отличающийся тем, что указанным рекомбинантным микроорганизмом является дрожжевой микроорганизм.
31. Способ получения полезного метаболита, образующегося из альдегида, интермедиата, включающий:
(a) обеспечение рекомбинантного микроорганизма согласно любому из пп.12-16;
(b) выращивание рекомбинантного микроорганизма в культуральной среде, содержащей питательный бульон, обеспечивающий источник углерода до тех пор, пока не будет произведено извлекаемое количество полезного метаболита; и
(c) извлечение полезного метаболита.
32. Способ по п.31, отличающийся тем, что указанный альдегид, интермедиат, выбран из изобутиральдегида, 1-бутаналя, 2-метил-1-бутаналя, 3-метил-1-бутаналя, 1-пропаналя, 1-пентаналя, 1-гексаналя, 3-метил-1-пентаналя, 4-метил-1-пентаналя, 4-метил-1-гексаналя и 5-метил-1-гептаналя.
33. Способ по п.32, отличающийся тем, что указанный полезный метаболит выбран из изобутанола, 1-бутанола, 2-метил-1-бутанола, 3-метил-1-бутанола, 1-пропанола, 1-пентанола, 1-гексанола, 3-метил-1-пентанола, 4-метил-1-пентанола, 4-метил-1-гексанола и 5-метил-1-гептанола.
34. Способ по п.31, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность пируватдекарбоксилазы (ПДК, PDC).
35. Способ по п.31, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность глицерин-3-фосфатдегидрогеназы (ГФД, GPD).
36. Способ по по п.34, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность глицерин-3-фосфатдегидрогеназы (ГФД, GPD).
37. Способ по п.31, отличающийся тем, что указанным рекомбинантным микроорганизмом является дрожжевой микроорганизм.
38. Рекомбинантный микроорганизм по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что указанным биосинтетическим путем является метаболический путь, продуцирующий изобутанол.
39. Рекомбинантный микроорганизм по п.38, отличающийся тем, что указанная альдегиддегидрогеназа катализирует превращение изобутиральдегида в изобутират.
40. Рекомбинантный микроорганизм по п.39, отличающийся тем, что выход по углероду изобутирата из изобутиральдегида снижается, по меньшей мере, на 35% по сравнению с родительским микроорганизмом, который не включает снижение или исключение экспрессии или активности указанной альдегиддегидрогеназы.
41. Рекомбинантный микроорганизм, включающий метаболический путь, продуцирующий изобутанол, где указанный рекомбинантный микроорганизм
(i) создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать экспрессию или активность одного или более ферментов, катализирующих превращение ацетолактата в 2,3-дигидрокси-2-метилбутановую кислоту (ДГ2МБ); и
(ii) создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать экспрессию или активность одного или более ферментов, катализирующих превращение изобутиральдегида в изобутират.
42. Рекомбинантный микроорганизм по п.41, отличающийся тем, что выход по углероду ДГ2МБ из ацетолактата снижается, по меньшей мере, на приблизительно 50% по сравнению с родительским микроорганизмом, который не включает снижение или исключение экспрессии или активности одного или более ферментов, участвующих в катализе превращения ацетолактата в ДГ2МБ.
43. Рекомбинантный микроорганизм по п.41, отличающийся тем, что указанным ферментом, катализирующим превращение ацетолактата в ДГ2МБ, является редуктаза 3-кетокислоты.
44. Рекомбинантный микроорганизм по п.43, отличающийся тем, что указанной редуктазой 3-кетокислоты является S.cerevisiae YMR226 (SEQ ID NO: 1), или ее гомолог, или вариант.
45. Рекомбинантный микроорганизм по п.43, отличающийся тем, что указанная 3-кетокислоты редуктаза выбрана из SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 22 и SEQ ID NO: 23, или их гомологов, или вариантов.
46. Рекомбинантный микроорганизм по п.41, отличающийся тем, что выход по углероду изобутирата из изобутиральдегида снижается, по меньшей мере, на 35% по сравнению с родительским микроорганизмом, который не включает снижение или исключение экспрессии или активности одного или более ферментов, участвующих в катализе превращения изобутиральдегида в изобутират.
47. Рекомбинантный микроорганизм по любому из пп.41-46, отличающийся тем, что указанным ферментом, катализирующим превращение изобутиральдегида в изобутират, является альдегиддегидрогеназа.
48. Рекомбинантный микроорганизм по п.47, отличающийся тем, что указанной альдегиддегидрогеназой является S.cerevisiae ALD6 (SEQ ID NO: 25), или ее гомолог, или вариант.
49. Рекомбинантный микроорганизм по п.47, отличающийся тем, что указанная альдегиддегидрогеназа выбрана из SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40 и SEQ ID NO: 41, или их гомологов, или вариантов.
50. Рекомбинантный микроорганизм по любому из пп.41-46, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность пируватдекарбоксилазы (ПДК, PDC).
51. Рекомбинантный микроорганизм по п.47, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность пируватдекарбоксилазы (ПДК, PDC).
52. Рекомбинантный микроорганизм по п.48, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность пируватдекарбоксилазы (ПДК, PDC).
53. Рекомбинантный микроорганизм по любому из пп.41-46, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность глицерин-3-фосфатдегидрогеназы (GPD).
54. Рекомбинантный микроорганизм по п.47, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность глицерин-3-фосфатдегидрогеназы (GPD).
55. Рекомбинантный микроорганизм по п.48, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность глицерин-3-фосфатдегидрогеназы (GPD).
56. Рекомбинантный микроорганизм по п.50, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность глицерин-3-фосфатдегидрогеназы (GPD).
57. Рекомбинантный микроорганизм по п.51, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность глицерин-3-фосфатдегидрогеназы (GPD).
58. Рекомбинантный микроорганизм по п.52, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность глицерин-3-фосфатдегидрогеназы (GPD).
59. Рекомбинантный микроорганизм по любому из пп.41-46, отличающийся тем, что указанным рекомбинантным микроорганизмом является дрожжевой микроорганизм.
60. Способ получения изобутанола, включающий:
(a) обеспечение рекомбинантного микроорганизма согласно любому из пп.41-46;
(b) выращивание рекомбинантного микроорганизма в культуральной среде, содержащей питательный бульон, обеспечивающий источник углерода до тех пор, пока не будет произведено извлекаемое количество изобутанола; и
(c) извлечение изобутанола.
61. Способ по п.60, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность пируватдекарбоксилазы (ПДК, PDC).
62. Способ по п.60, отличающийся тем, что указанный рекомбинантный микроорганизм создан с помощью генной инженерии, чтобы снижать или исключать активность глицерин-3-фосфатдегидрогеназы (GPD).
63. Способ по п.60, отличающийся тем, что указанным ферментом, катализирующим превращение изобутиральдегида в изобутират, является альдегиддегидрогеназа.
64. Способ по п.60, отличающийся тем, что указанной альдегиддегидрогеназой является S.cerevisiae ALD6 (SEQ ID NO: 25), или ее гомолог, или вариант.