[發明專利]從二氧化碳和水光生物生產丁醇的設計者生物體

在審

• 申請號: 201710697446.8
• 申請日: 2009-02-21
• 公開（公告）號: CN107529553A
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 詹姆斯·偉甫·酈
• 申請（專利權）人: 詹姆斯·偉甫·酈
• 主分類號: C12P7/16
• 分類號: C12P7/16;C10L1/02
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司11270
• 代理人: 景鵬,姚開麗

1.一種基于細胞分裂可控型設計者轉基因光合生物體的生物安全防護型、可切換的光生物生產丁醇的方法，其包括：

將轉基因光合生物體引入光生物反應器系統中，所述轉基因光合生物體包含編碼一組酶的轉基因，所述酶由誘導型啟動子控制表達，所述酶可作用于卡爾文循環的中間產物并將所述中間產物轉化為丁醇，其中所述中間產物選自由甘油醛-3-磷酸、3-磷酸甘油酸、果糖-1,6-二磷酸和果糖-6-磷酸組成的組,

其中所述轉基因光合生物體包含編碼至少一種促進NADPH/NADH轉化以增強丁醇光生物生產的酶的DNA構建體,

其中所述NADPH/NADH轉化是通過兩步機制實現：

i)使用卡爾文循環的甘油醛-3-磷酸脫氫酶的步驟，其利用NADPH將1,3-二磷酸甘油酸還原為甘油醛-3-磷酸；和

ii)使用所述NAD+依賴性甘油醛-3-磷酸脫氫酶的步驟，其在將甘油醛-3-磷酸氧化為1,3-二磷酸甘油酸中產生NADH；

在所述光生物反應器中使用從光合水裂解和與質子梯度偶聯的電子傳遞過程獲得的、與所述轉基因光合生物體有關的還原力NADPH和能量ATP，從二氧化碳和水合成丁醇；和

使用丁醇分離方法從所述光生物反應器收集合成的丁醇，

其中所述轉基因光合生物體經基因工程改造以誘導性地表達另一組設計者酶，所述另一組設計者酶促進葉綠體基質區域中的淀粉降解和糖酵解，并且所述另一組設計者酶包括至少一種選自由下列組成的組的酶：淀粉酶、淀粉磷酸化酶、己糖激酶、磷酸葡萄糖變位酶、磷酸葡萄糖異構酶、磷酸果糖激酶、醛縮酶、磷酸丙糖異構酶、甘油醛-3-磷酸脫氫酶、磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸變位酶、烯醇化酶、丙酮酸激酶和其組合；并且

其中所述轉基因光合生物體是藍藻。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述轉基因光合生物體包括選自由以下組成的組的藍綠藻(生氧光細菌，包括藍藻和原綠球藻)：細長嗜熱聚球藻BP-1、發菜PCC 7120、細長聚球藻PCC 6301、聚球藻PCC 7942株、聚球藻PCC 7002株、集胞藻PCC 6803株、海洋原綠球藻MED4、海洋原綠球藻MIT 9313、海洋原綠球藻NATL1A、原綠球藻SS120、鈍頂螺旋藻(鈍頂節旋藻)、太平洋螺旋藻、巨大鞘絲藻、魚腥藻、集胞藻、細長聚球藻、聚球藻(MC-A)、束毛藻、胞內植生藻、聚球藻WH7803、聚球藻WH8102、念珠藻、聚球藻PCC 7943株、集胞藻PCC 6714藻藍蛋白缺陷型突變株PD-1、藍桿菌51142株、藍桿菌CCY0110、豐裕顫藻、巨大鞘絲藻、蘚生束藻、無類囊體藍藻、原綠藻、荷蘭原綠絲藍細菌、聚球藻(MC-A)、束毛藻、胞內植生藻、海洋原綠球藻、原綠球藻SS120、聚球藻WH8102、巨大鞘絲藻、蘚生束藻、Synechococcus bigranulatus、嗜冷顫藻、席藻、發菜-1、墻壁眉藻、嗜熱Synechococcus bigranulatus、灰藍聚球藻、嗜熱層理鞭枝藻、佛氏擬綠膠藍細菌PCC 6912、瓦氏聚球藻、聚球藻MA4株、聚球藻MA19株和細長嗜熱聚球藻。

3.根據權利要求1所述的方法，其中所述轉基因光合生物體包含選自由以下組成的組的生物安全防護特征：可在預確定的誘導條件下誘導的設計者質子通道基因、可在預確定的誘導條件下誘導的設計者細胞分裂周期iRNA基因、高CO₂需求突變株作為宿主生物體用來用設計者生物燃料生產途徑基因轉化以產生設計者細胞分裂可控型光合生物體，和其組合。

4.根據權利要求3所述的方法，其中可在預確定的誘導條件下誘導的設計者質子通道基因使任何細胞分裂和/或雜交能力永久喪失。

5.根據權利要求1所述的方法，其中所述一組酶包括至少一種選自由下列組成的組的酶：甘油醛-3-磷酸脫氫酶、磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸變位酶、烯醇化酶、丙酮酸激酶、丙酮酸-鐵氧還蛋白氧化還原酶、丙酮酸-NADP⁺氧化還原酶、硫解酶、3-羥基丁酰輔酶A脫氫酶、巴豆酸酶、丁酰輔酶A脫氫酶、丁醛脫氫酶、丁醇脫氫酶和其組合。