[发明专利]消耗乙酸盐/酯的酵母细胞

说明书

本发明涉及一种经遗传修饰的酵母细胞，其包含：a)对所述酵母而言天然的一种或更多种醛脱氢酶(E.C:1.2.1.4)的破坏；b)一种或更多种编码异源NAD+依赖型乙酰化乙醛脱氢酶(E.C.1.2.1.10)的核苷酸序列；c)一种或更多种编码同源或异源乙酰‑CoA合成酶(E.C.6.2.1.1)的核苷酸序列；和d)导致对所述酵母而言天然的3‑磷酸甘油磷酸水解酶(E.C.3.1.3.21)和/或3‑磷酸甘油脱氢酶(E.C.1.1.1.8或E.C.1.1.5.3)活性降低的修饰。

发明领域

本发明涉及工程化微生物，例如酵母。具体而言，本发明涉及戊糖转化提高的转化乙酸、戊糖和葡萄糖的酵母细胞。本发明还涉及其中所述酵母细胞生成发酵产物如乙醇的方法。

发明背景

第二代生物乙醇由例如水解成游离单体糖(如己糖和戊糖)以发酵成乙醇的植物生物质的木质纤维素级分生产。除生物质预处理和水解期间的糖释放外，还形成一些有毒副产物。例如，糠醛和HMF就是这些产物中的两种。它们形成的量取决于几个预处理参数，如温度、压力和预处理时间。木质纤维素水解物也含有大量的乙酸，乙酸是微生物如酵母发酵能力的强抑制物。

甘油是糖发酵成乙醇期间的主要副产物，其主要由于再氧化反应消耗在厌氧条件下的乙醇产生期间形成的过量NADH而形成。因此，在工业发酵期间，酵母细胞消耗的约5％至10％的糖被转为甘油。降低这种多元醇的量被认为是增加乙醇产率的有前景的途径。这可以通过调节分批补料过程中的进料速率，或通过选择生成更少甘油的菌株而实现，但这两种方法的效果都相对有限。

已经报道几种不同的方法，它们可以帮助减少乙酸对水解物中的糖的发酵能力的抑制作用，以及(例如通过酵母的遗传工程)通过缺失甘油生成中涉及的基因来(部分)解决氧化还原平衡问题。

Sonderegger等(2004)公开了在发酵木糖的Saccharomyces cerevisiae菌株中磷酸转乙酰酶和乙醛脱氢酶的异源表达。结合天然磷酸酮酶，Sonderegger等由此生成了功能性磷酸酮酶途径，其能够净再氧化NADH，所述NADH由该特定菌株中用于木糖利用的木糖还原酶和木糖醇脱氢酶的异源表达所产生。

Guadalupe等(2009)描述了一种Saccharomyces cerevisiae菌株，其中通过破坏内源性NAD依赖型3-磷酸甘油脱氢酶基因(GPD1和GPD2)而消除副产物甘油的生成。编码乙酰化NAD依赖型乙醛脱氢酶的E.coli mhpF基因的表达通过为培养基补充乙酸恢复了gpd1gpd2双缺失菌株厌氧生长的能力。

Yu等(2010)构建了经代谢工程化以通过甘油脱氢酶(由GCY1编码)、二羟丙酮激酶(DAK1)和甘油摄取蛋白(GUP1)的同时过表达来提高由甘油生成乙醇的Saccharomycescerevisiae菌株。在同一团队的后来报告中(Yu等，2011)，描述到分别编码醇脱氢酶和丙酮酸脱羧酶的ADH1和PDC1的额外过表达引起在发酵条件下的生长速率和甘油消耗增加，导致最终乙醇产率略有增加。

Lee和Dasilva(2006)公开了经工程化以通过引入Escherichia coli mgs和gldA基因的表达等由甘油生成1,2-丙二醇的酵母Saccharomyces cerevisiae。

Guadelupe等(并且还在专利申请WO 2011/010923中)描述的技术提供了用于在生物质糖发酵和前述乙酸发酵成例如乙醇期间降低水解物的乙酸含量的方法。