[發明專利]增加精細化學品生產中的時空產率、碳轉化效率和碳底物靈活性

在審

• 申請號: 202080096521.5
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN115485387A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: H·施羅德;A-C·海勒;B·霍夫;O·澤爾德;P·厄德曼;G·B·旺德利;C·迪奇;M·庫馬爾;D·薩托里;M·D·布蘭克希恩;J·K·普拉斯邁爾
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: C12P19/00
• 分類號: C12P19/00;C12N9/88
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王健;林曉紅

增加精細化學品生產中的時空產率、碳轉化效率和碳底物靈活性。本發明的發明人已經發現增加cAMP水平和/或操縱PTS系統對宿主生物的精細化學品生產的時空產率、碳轉化效率和碳底物靈活性的令人驚奇的積極作用。這通過缺失C?端調節區去調節腺苷酸環化酶cyaa導致調節碳水化合物利用系統的cAMP水平增加或缺失Crr蛋白活性(碳水化合物阻抑抗性)而實現。二者導致增加的2?巖藻糖基乳糖和6?唾液酰乳糖生產(人乳寡糖)并增加碳水化合物使用。

本發明的發明人發現增加的cAMP水平對宿主生物的精細化學品生產的時空產率、碳轉化效率和碳底物靈活性具有令人驚奇的積極作用。此外，發明人發現，不進行其內源調節及因此在cAMP生產中總是活性的腺苷酸環化酶活性有利于宿主生物的精細化學品生產的時空產率和碳底物靈活性。

此外，本發明的發明人還發現了降低crr基因或其變體的表達和/或Crr蛋白或其變體的失活或減少對于原核生物寡糖生產的碳轉化效率、碳底物靈活性和時空產率的令人驚訝的作用。

Crr蛋白是微生物PTS碳水化合物利用系統的部分，其也與微生物細胞中的cAMP水平相關。

現有技術已知，降低PTS碳水化合物利用系統(PTS系統)的蛋白質表達對于除寡糖以外的某些化合物的生產有影響。

Flores等(Nature Biotechnology(1996),Volume 14,pages 620–623)描述了對在大腸桿菌中芳香族化合物生產的途徑工程化。對參與大腸桿菌中芳香族化合物生產的途徑的理論分析表明這種化合物的產量受限于磷酸烯醇丙酮酸(PEP)可用性。這種化合物是一些生物合成途徑中的主要組成部件之一，是PTS系統中用于葡萄糖內化的供體。從糖酵解途徑1摩爾葡萄糖產生2分子PEP。然而，如果隨后在葡萄糖轉運期間PTS系統使用1mol的PEP，則每消耗1mol葡萄糖僅剩下1mol PEP可用于其它代謝反應。Flores等發現當缺乏ptsH、ptsI和crr基因的大腸桿菌菌株在發酵罐中在以葡萄糖為唯一碳源的基本培養基中培養時，兩天后可以檢測到異質的PTS-Glucose+回復體群。這些回復體能夠通過GalP轉運葡萄糖，并且在細胞質中，葡萄糖被葡萄糖激酶使用ATP磷酸化。

本發明的另一方面涉及不進行其內源調節的腺苷酸環化酶活性與crr基因或其變體的表達降低和/或Crr蛋白或其變體的失活或減少的組合，以及這種組合在一個宿主細胞內對原核宿主生物生產寡糖的碳轉化效率、碳底物靈活性和時空產率的影響。

發明詳述

時空產率被定義為單位時間內產物形成率。其可以是關于由其體積或重量定義的反應混合物或發酵物的空間或量。典型的定義包括重量，例如每單位時間(如小時)每體積(如升)或重量(如kg)發酵液生產的產物克數。

增加作為產物的給定精細化學品的時空產率是通過在給定反應空間中增加由其體積或重量定義的隨時間的產物形成率來增加特定產物的生產率。在給定時期內，當時空產率增加時，在相同設置下會生產更大量的精細化學產物。當時空產率增加時，在給定的設置中在更短的時間內也可以生產同樣數量的精細化學品。

碳轉化效率被稱為特定產物形成量與每消耗的碳源量的比率。其可以是關于摩爾比，例如每消耗1摩爾碳源產生的產物的摩爾數。碳轉化效率也可以描述為最終分子中功能部分與每分子產物的比率。

在一個優選的定義中，根據本發明的碳轉化效率被定義為在所述方法中使用的每碳源重量產生的特定產物的重量。這種計算可能是有利的，因為可以直接比較使用具有不同分子量的不同碳源的碳轉化效率(例如麥芽糖、葡萄糖、甘露糖、甘油、蔗糖、葡萄糖酸鹽)。

此外，精細化學品生產的碳轉化效率通過本發明的方法和在本發明的宿主細胞中增加。使用cAMP增加的宿主細胞，提供給細胞的碳原子百分比增加被導入所需的精細化學產品中，因此由于不需要的副反應而損耗較少的碳或者通過細胞呼吸作用使較少的碳損耗為二氧化碳。在更加氣候友好型經濟的道路上，減少碳損耗為二氧化碳是所需的。