Organismos hiperfotosintéticos.
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10007946.
Solicitante: Joule Unlimited Technologies, Inc.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 18 Crosby Drive Bedford, MA 01730 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: ROBERTSON, DAN, BERRY, DAVID, SKRALY,FRANK, DEVROE,ERIC, KOSURI,SRIRAM, AFEYAN,NOUBAR, GREEN,BRIAN, RIDLEY,CHRISTIAN.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C12N1/21 QUIMICA; METALURGIA. › C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA. › C12N MICROORGANISMOS O ENZIMAS; COMPOSICIONES QUE LOS CONTIENEN; PROPAGACION, CULTIVO O CONSERVACION DE MICROORGANISMOS; TECNICAS DE MUTACION O DE INGENIERIA GENETICA; MEDIOS DE CULTIVO (medios para ensayos microbiológicos C12Q 1/00). › C12N 1/00 Microorganismos, p.ej. protozoos; Composiciones que los contienen (preparaciones de uso médico que contienen material de protozoos, bacterias o virus A61K 35/66, de algas A61K 36/02, de hongos A61K 36/06; preparación de composiciones de uso médico que contienen antígenos o anticuerpos bacterianos, p. ej. vacunas bacterianas, A61K 39/00 ); Procesos de cultivo o conservación de microorganismos, o de composiciones que los contienen; Procesos de preparación o aislamiento de una composición que contiene un microorganismo; Sus medios de cultivo. › modificados por la introducción de material genético extraño.
- C12N15/54 C12N […] › C12N 15/00 Técnicas de mutación o de ingeniería genética; ADN o ARN relacionado con la ingeniería genética, vectores, p. ej. plásmidos, o su aislamiento, su preparación o su purificación; Utilización de huéspedes para ello (mutantes o microorganismos modificados por ingeniería genética C12N 1/00, C12N 5/00, C12N 7/00; nuevas plantas en sí A01H; reproducción de plantas por técnicas de cultivo de tejidos A01H 4/00; nuevas razas animales en sí A01K 67/00; utilización de preparaciones medicinales que contienen material genético que es introducido en células del cuerpo humano para tratar enfermedades genéticas, terapia génica A61K 48/00; péptidos en general C07K). › Transferasas (2).
- C12N9/10 C12N […] › C12N 9/00 Enzimas, p. ej. ligasas (6.); Proenzimas; Composiciones que las contienen (preparaciones para la limpieza de los dientes que contienen enzimas A61K 8/66, A61Q 11/00; preparaciones de uso médico que contienen enzimas A61K 38/43; composiciones detergentes que contienen enzimas C11D ); Procesos para preparar, activar, inhibir, separar o purificar enzimas. › Transferasas (2.) (ribonucleasas C12N 9/22).
- C12P7/64 C12 […] › C12P PROCESOS DE FERMENTACION O PROCESOS QUE UTILIZAN ENZIMAS PARA LA SINTESIS DE UN COMPUESTO QUIMICO DADO O DE UNA COMPOSICION DADA, O PARA LA SEPARACION DE ISOMEROS OPTICOS A PARTIR DE UNA MEZCLA RACEMICA. › C12P 7/00 Preparación de compuestos orgánicos que contienen oxígeno. › Grasas; Aceites; Ceras de tipo éster; Acidos grasos superiores, es decir, con una cadena lineal de al menos siete átomos de carbono unida a un grupo carboxilo; Aceites o grasas oxidadas.
PDF original: ES-2413482_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Organismos hiperfotosintéticos
Remisión a solicitudes relacionadas Esta solicitud reivindica prioridad de las solicitudes provisionales de Estados Unidos 60/987.046, presentada el 10 de noviembre de 2007; 61/032.169 presentada el 28 de febrero de 2008; y 61/090.933, presentada el 22 de agosto de 2008.
Campo La presente invención se refiere al campo de biología sintética, y más particularmente a organismos fotoautotróficos industrializados diseñados para convertir de forma eficaz el dióxido de carbono y luz en biomasa y productos de interés basados en carbono.
Antecedentes La fotosíntesis es un proceso por el cual las entidades biológicas utilizan la luz solar y el CO2 para producir azúcares para la energía. Los organismos fotoautotróficos existentes (es decir, plantas, algas, y bacterias fotosintéticas) son poco adecuadas para el bioprocesamiento industrial. En particular, la mayoría de los organismos tienen lentos tiempos de duplicación (10-72 horas) en comparación con los organismos heterotróficos industrializados tales como Escherichia coli (20 minutos) . Además, los organismos fotoautotróficos a menudo son susceptibles a variaciones moderadas en estrés ambiental común incluyendo pH, temperatura y tolerancia salina. Dichas susceptibilidades hacen de las aplicaciones industriales de los fotoautótrofos ineficaces. Además, crecientemente factores ambientales tóxicos (por ejemplo, contaminantes tóxicos incluyendo metales pesados, subproductos industriales basados en nitrógeno y azufre) pueden además limitar las aplicaciones de los fotoautótrofos a usos industriales particulares.
Los productos deseables que pueden producirse potencialmente en microorganismos (por ejemplo, etanol y otros alcoholes superiores de cadena ramificada producidos en E. coli modificada por ingeniería (Atsumi, et al. Nature (2008) vol. 451: 86-90) ) se han hallado difíciles de procesar en fotoautótrofos a causa de vías metabólicas incompatibles o ineficaces de producción o la ausencia completa de biocatalizadores necesarios basados en células.
Por tanto, existe la necesidad en la técnica de organismos fotoautotróficos mejorados que sean más adecuados para bioprocesamiento industrial.
Nomura et al. (1995) Plant Physiology: 107; 703-708 describe la transformación de Synechococcus sp. PCC7942 con un plásmido lanzadera que codifica un fragmento de 9 kb que codifica el grupo génico bet de E. coli.
La entrada en la base de datos UniProt con número de acceso P25665 y Gonzalez et al (1992) Biochemistr y : 31;6045-6056 describen 5-metiltetrahidropteroiltriglutamato -homocisteína metiltransferasa (Met E.) .
Sumario 45 En este documento se describen métodos y composiciones para diseñar por ingeniería vías que utilicen de forma estable organismos fotosintéticos por, por ejemplo, mejora genética de sus eficacias de captura de la luz y fijación del carbono y por optimización de sus propiedades de crecimiento para la propagación en fotobiorreactores. También se describen las células "hiperfotosintéticas" modificadas por ingeniería resultantes y organismos que 50 posibilitan la conversión eficaz de dióxido de carbono y luz en productos de interés basados en carbono.
La presente invención proporciona una célula cianobacteriana modificada por ingeniería que comprende un ácido nucleico modificado por ingeniería que codifica una proteína 5-metiltetrahidropteroiltriglutamato -homocisteína metiltransferasa independiente de vitamina B12 (metE) que comprende una secuencia que es al menos un 95%
idéntica a la secuencia mostrada en la Figura 4. Esta secuencia es la secuencia de la proteína metE de Escherichia coli K12 (número de acceso NP_418273.1) .
La presente invención también proporciona el uso de una proteína 5-metiltetrahidropteroiltriglutamato -homocisteína metiltransferasa independiente de vitamina B12 que comprende una secuencia que es al menos un 95% idéntica a la 60 secuencia mostrada en la Figura 4 para producir una célula cianobacteriana independiente de vitamina B12.
La presente invención también proporciona un método para producir un producto de interés basado en carbono, que comprende cultivar una célula cianobacteriana modificada por ingeniería como se ha descrito anteriormente en presencia de CO2 y luz en condiciones adecuadas para producir el producto de interés basado en carbono.
Figuras La Figura 1 proporciona la Tabla 1 que identifica los genes que pueden expresarse o regularse positivamente.
La Figura 2 proporciona la Tabla 2 que identifica los genes que pueden regularse negativamente o eliminarse.
La Figura 3 representa la viabilidad de Synechococcus sp. PCC 7002 de tipo silvestre y modificada por ingeniería genética en placas de agarosa de medio A+ sin B12.
La Figura 4 muestra la secuencia de la proteína metE de Escherichia coli K12 (número de acceso NP_418273.1) .
Abreviaturas y términos Las siguientes explicaciones de términos y métodos se proporcionan para describir mejor la presente descripción y
guiar a los especialistas en la técnica en la práctica de la presente descripción. Como se usa en este documento, "que comprende" significa "que incluye" y las formas singulares "un" o "una" o "el/la" incluyen referencias plurales salvo que el contexto indique claramente lo contrario. Por ejemplo, referencia a "que comprende una célula" incluye una o una pluralidad de dichas células, y referencia a "que comprende una tioesterasa" incluye referencia a uno o más péptidos tioesterasa y equivalentes de los mismos conocidos para los especialistas en la técnica, y similares. El término "o" se refiere a un elemento individual de elementos alternativos indicados o una combinación de dos o más elementos, salvo que el contexto indique claramente lo contrario.
Salvo que se explique de otro modo, todos los términos técnicos y científicos usados en este documento tienen el mismo significado que el habitualmente comprendido para los especialistas en la técnica a la que pertenece esta descripción. Aunque métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en este documento pueden usarse en la práctica o ensayo de la presente descripción, a continuación se describen los métodos y materiales adecuados. Los materiales, métodos, y ejemplos son solamente ilustrativos y no pretenden ser limitantes. Otras características de la descripción son evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y las reivindicaciones.
Números de acceso: Los números de acceso durante toda esta descripción corresponden a los hallados en las siguientes bases de datos: NCBI (National Center for Biotechnology Information) , TIGR (The Institute for Genomic Research) , y KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) . Los números de acceso son los proporcionados en las bases de datos a 10 de noviembre de 2007.
Números de clasificación de enzimas (EC) : Los números EC proporcionados durante toda esta descripción se obtienen de la base de datos de ligandos de KEGG, mantenida por la Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, patrocinada en parte por la Universidad de Tokio. Los números EC son los proporcionados en la base de datos a 10 de noviembre de 2007.
ADN: Ácido desoxirribonucleico. El ADN es un polímero de cadena larga que incluye el material genético de la mayoría de los organismos vivos (algunos virus tienen genes que incluyen ácido ribonucleico, ARN) . Las unidades repetidas en polímeros de ADN son cuatro nucleótidos diferentes, cada uno de los cuales incluye una de las cuatro bases adenina, guanina, citosina y timina unida a un azúcar desoxirribosa al cual está adherido un grupo fosfato.
Codón: Tripletes de nucleótidos, mencionados como codones, en moléculas de ADN codifican aminoácidos en un péptido. El término codón también se usa para las secuencias correspondientes (y complementarias) de tres nucleótidos en el ARNm en el cual se transcribe el ADN.
Endógeno: Como se usa en este documento con referencia a una molécula de ácido nucleico y una célula particular
o microorganismo se refiere a una secuencia de ácido nucleico o péptido que está en la célula y no se introdujo en la célula usando técnicas de ingeniería recombinante. Por ejemplo, un gen que estaba presente en la célula cuando la célula se aisló originalmente de la naturaleza se considera que es endógeno. Un gen aún se considera endógeno si las secuencias de control, tales como un promotor o secuencias potenciadoras que activan la transcripción o traducción se han alterado a través de técnicas recombinantes.
Exógeno: Como se usa en este documento con referencia a una molécula de ácido nucleico y una célula particular
... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Una célula cianobacteriana modificada por ingeniería que comprende un ácido nucleico modificado por ingeniería que codifica una proteína 5-metiltetrahidropteroiltriglutamato-homocisteína metiltransferasa independiente de 5 vitamina B12 que comprende una secuencia que es al menos un 95% idéntica a la secuencia mostrada en la Figura 4.
2. La célula cianobacteriana modificada por ingeniería de la reivindicación 1, donde dicha proteína 5
metiltetrahidropteroiltriglutamato-homocisteína metiltransferasa independiente de vitamina B12 tiene una secuencia 10 de aminoácidos idéntica a la mostrada en la Figura 4.
3. La célula cianobacteriana modificada por ingeniería de una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, donde dicha célula cianobacteriana es una especie de Synechococcus.
4. La célula cianobacteriana modificada por ingeniería de la reivindicación 3, donde dicha especie de Synechococcus es Synechococcus sp. PCC 7002.
5. Uso de una proteína 5-metiltetrahidropteroiltriglutamato-homocisteína metiltransferasa independiente de vitamina B12 que comprende una secuencia que es al menos un 95% idéntica a la secuencia mostrada en la Figura 4 para 20 producir una célula cianobacteriana independiente de vitamina B12.
6. El uso de la reivindicación 5, done dicha proteína 5-metiltetrahidropteroiltriglutamato-homocisteína metiltransferasa independiente de vitamina B12 tiene una secuencia de aminoácidos idéntica a la secuencia mostrada en la Figura 4.
7. El uso de la reivindicación 5 ó 6, donde dicha célula cianobacteriana es una especie de Synechococcus.
8. El uso de la reivindicación 7, donde dicha especie de Synechococcus es Synechococcus sp. PCC 7002.
9. El uso de una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, donde una capacidad de sobrevivir y replicarse en medio que carece de vitamina B12 como suplemento del medio confirma la aplicación satisfactoria de independencia de vitamina B12.
10. Un método para producir un producto de interés basado en carbono, que comprende cultivar una célula cianobacteriana modificada por ingeniería de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en presencia de CO2 y luz en condiciones adecuadas para producir el producto de interés basado en carbono.
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