BRPI0915534B1 - produção de ácido succínico de ph baixo - Google Patents
produção de ácido succínico de ph baixo Download PDFInfo
- Publication number
- BRPI0915534B1 BRPI0915534B1 BRPI0915534-1A BRPI0915534A BRPI0915534B1 BR PI0915534 B1 BRPI0915534 B1 BR PI0915534B1 BR PI0915534 A BRPI0915534 A BR PI0915534A BR PI0915534 B1 BRPI0915534 B1 BR PI0915534B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- yeast
- acid
- oxygen
- fact
- succinic acid
- Prior art date
Links
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 22
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 title description 11
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 36
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 claims description 42
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 claims description 20
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 claims description 20
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 13
- 102000019259 Succinate Dehydrogenase Human genes 0.000 claims description 11
- 108010012901 Succinate Dehydrogenase Proteins 0.000 claims description 11
- 108010036781 Fumarate Hydratase Proteins 0.000 claims description 7
- 102100036160 Fumarate hydratase, mitochondrial Human genes 0.000 claims description 6
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 claims description 5
- 229930029653 phosphoenolpyruvate Natural products 0.000 claims description 4
- DTBNBXWJWCWCIK-UHFFFAOYSA-N phosphoenolpyruvic acid Chemical compound OC(=O)C(=C)OP(O)(O)=O DTBNBXWJWCWCIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 4
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 abstract description 2
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 14
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 14
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 12
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 12
- 150000007523 nucleic acids Chemical group 0.000 description 11
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 11
- 102000013460 Malate Dehydrogenase Human genes 0.000 description 10
- 108010026217 Malate Dehydrogenase Proteins 0.000 description 10
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 10
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 10
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 8
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 8
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 description 7
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 6
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 6
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 6
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 6
- 108090000472 Phosphoenolpyruvate carboxykinase (ATP) Proteins 0.000 description 6
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 description 6
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 6
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 6
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 6
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 5
- 108010078791 Carrier Proteins Proteins 0.000 description 5
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 239000013604 expression vector Substances 0.000 description 5
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 5
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 5
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 5
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 5
- 102000016862 Dicarboxylic Acid Transporters Human genes 0.000 description 4
- 108010092943 Dicarboxylic Acid Transporters Proteins 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 230000000858 peroxisomal effect Effects 0.000 description 4
- 229920001184 polypeptide Chemical group 0.000 description 4
- 108090000765 processed proteins & peptides Chemical group 0.000 description 4
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 4
- 241000948980 Actinobacillus succinogenes Species 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000235347 Schizosaccharomyces pombe Species 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 210000000172 cytosol Anatomy 0.000 description 3
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 3
- 230000002438 mitochondrial effect Effects 0.000 description 3
- 108091033319 polynucleotide Proteins 0.000 description 3
- 239000002157 polynucleotide Substances 0.000 description 3
- 102000040430 polynucleotide Human genes 0.000 description 3
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 3
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FQVLRGLGWNWPSS-BXBUPLCLSA-N (4r,7s,10s,13s,16r)-16-acetamido-13-(1h-imidazol-5-ylmethyl)-10-methyl-6,9,12,15-tetraoxo-7-propan-2-yl-1,2-dithia-5,8,11,14-tetrazacycloheptadecane-4-carboxamide Chemical compound N1C(=O)[C@@H](NC(C)=O)CSSC[C@@H](C(N)=O)NC(=O)[C@H](C(C)C)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H]1CC1=CN=CN1 FQVLRGLGWNWPSS-BXBUPLCLSA-N 0.000 description 2
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 2
- 101150078509 ADH2 gene Proteins 0.000 description 2
- 101150026777 ADH5 gene Proteins 0.000 description 2
- 101100001031 Acetobacter aceti adhA gene Proteins 0.000 description 2
- 101150021974 Adh1 gene Proteins 0.000 description 2
- 101100460671 Aspergillus flavus (strain ATCC 200026 / FGSC A1120 / IAM 13836 / NRRL 3357 / JCM 12722 / SRRC 167) norA gene Proteins 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 2
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 2
- 108091005461 Nucleic proteins Proteins 0.000 description 2
- 241000235648 Pichia Species 0.000 description 2
- 240000005384 Rhizopus oryzae Species 0.000 description 2
- 235000013752 Rhizopus oryzae Nutrition 0.000 description 2
- 101100335634 Rhizopus oryzae FUMR gene Proteins 0.000 description 2
- 241000223105 Trypanosoma brucei Species 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 2
- 230000002018 overexpression Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 4-amino-1-[(2r)-6-amino-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-amino-3-phenylpropanoyl]amino]-3-phenylpropanoyl]amino]-4-methylpentanoyl]amino]hexanoyl]piperidine-4-carboxylic acid Chemical compound C([C@H](C(=O)N[C@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N1CCC(N)(CC1)C(O)=O)NC(=O)[C@H](N)CC=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 0.000 description 1
- 241000131104 Actinobacillus sp. Species 0.000 description 1
- 241000722955 Anaerobiospirillum Species 0.000 description 1
- 241000222120 Candida <Saccharomycetales> Species 0.000 description 1
- 108020004705 Codon Proteins 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N D-Mannitol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M Formate Chemical compound [O-]C=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- 241000235649 Kluyveromyces Species 0.000 description 1
- 102100026475 Malate dehydrogenase, cytoplasmic Human genes 0.000 description 1
- 101710185553 Malate dehydrogenase, cytoplasmic Proteins 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 description 1
- 241001293415 Mannheimia Species 0.000 description 1
- 229930195725 Mannitol Natural products 0.000 description 1
- 108091093037 Peptide nucleic acid Proteins 0.000 description 1
- 108010085186 Peroxisomal Targeting Signals Proteins 0.000 description 1
- 108700005075 Regulator Genes Proteins 0.000 description 1
- 241000235527 Rhizopus Species 0.000 description 1
- 108091028664 Ribonucleotide Proteins 0.000 description 1
- 241000235070 Saccharomyces Species 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 241000235346 Schizosaccharomyces Species 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- 108700005078 Synthetic Genes Proteins 0.000 description 1
- 241000223093 Trypanosoma sp. Species 0.000 description 1
- TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N Xylitol Natural products OCCC(O)C(O)C(O)CCO TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000235013 Yarrowia Species 0.000 description 1
- 241000235015 Yarrowia lipolytica Species 0.000 description 1
- 241000512905 [Candida] sonorensis Species 0.000 description 1
- 241000029538 [Mannheimia] succiniciproducens Species 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N arabinose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N beta-maltose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 230000001086 cytosolic effect Effects 0.000 description 1
- 239000005547 deoxyribonucleotide Substances 0.000 description 1
- 125000002637 deoxyribonucleotide group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004520 electroporation Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 101150087371 gpd1 gene Proteins 0.000 description 1
- 150000002402 hexoses Chemical class 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229940049920 malate Drugs 0.000 description 1
- 239000000594 mannitol Substances 0.000 description 1
- 235000010355 mannitol Nutrition 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229940127554 medical product Drugs 0.000 description 1
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000002972 pentoses Chemical class 0.000 description 1
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000002336 ribonucleotide Substances 0.000 description 1
- 125000002652 ribonucleotide group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 235000010356 sorbitol Nutrition 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 1
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 150000003722 vitamin derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000811 xylitol Substances 0.000 description 1
- 235000010447 xylitol Nutrition 0.000 description 1
- HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N xylitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N 0.000 description 1
- 229960002675 xylitol Drugs 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
- C12P7/44—Polycarboxylic acids
- C12P7/46—Dicarboxylic acids having four or less carbon atoms, e.g. fumaric acid, maleic acid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/0004—Oxidoreductases (1.)
- C12N9/001—Oxidoreductases (1.) acting on the CH-CH group of donors (1.3)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/88—Lyases (4.)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
- C12P7/44—Polycarboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y103/00—Oxidoreductases acting on the CH-CH group of donors (1.3)
- C12Y103/01—Oxidoreductases acting on the CH-CH group of donors (1.3) with NAD+ or NADP+ as acceptor (1.3.1)
- C12Y103/01006—Fumarate reductase (NADH) (1.3.1.6)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y103/00—Oxidoreductases acting on the CH-CH group of donors (1.3)
- C12Y103/05—Oxidoreductases acting on the CH-CH group of donors (1.3) with a quinone or related compound as acceptor (1.3.5)
- C12Y103/05004—Fumarate reductase (menaquinone) (1.3.5.4)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y401/00—Carbon-carbon lyases (4.1)
- C12Y401/01—Carboxy-lyases (4.1.1)
- C12Y401/01032—Phosphoenolpyruvate carboxykinase (GTP) (4.1.1.32)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y401/00—Carbon-carbon lyases (4.1)
- C12Y401/01—Carboxy-lyases (4.1.1)
- C12Y401/01038—Phosphoenolpyruvate carboxykinase (diphosphate) (4.1.1.38)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y401/00—Carbon-carbon lyases (4.1)
- C12Y401/01—Carboxy-lyases (4.1.1)
- C12Y401/01049—Phosphoenolpyruvate carboxykinase (ATP) (4.1.1.49)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y402/00—Carbon-oxygen lyases (4.2)
- C12Y402/01—Hydro-lyases (4.2.1)
- C12Y402/01002—Fumarate hydratase (4.2.1.2)
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
PRODUÇÃO DE ÁCIDO CARBOXÍLICO DE PH BAIXO. A presente invenção refere-se a um processo para a produção de ácido dicarboxílico. O processo compreende fermentar uma levedura na presença de um substrato contendo carboidrato e quantidades baixas de oxigênio em um valor de pH no qual pelo menos 50% do ácido dicarboxílico está na forma de ácido. O processo da presente invenção permite produções elevadas do produto de ácido dicarboxílico e é mais econômica do que os processos existentes nos quais o sal é produzido, o qual durante a recuperação tem que ser convertido para o ácido. Também leva a um processamento a jusante mais simples e mais conveniente.
Description
A presente invenção refere-se a um processo para a produção de ácidos dicarboxílicos. Em particular, refere- se a produção de ácidos dicarboxílicos por fermentação de uma levedura.
Ácidos dicarboxílicos, tais como ácido fumárico e ácido succínico, são compostos importantes que são usados na indústria alimentícia para a preparação e preservação do alimento, na indústria médica para a formulação de produtos médicos e outros usos industriais, tais como monômeros para (bio)polímeros. Para atender a crescente necessidade de ácidos dicarboxílicos, métodos de produção mais eficientes e mais caros estão sendo desenvolvidos. Tradicionalmente, os ácidos dicarboxílicos são feitos por fermentação de bactérias, que podem produzir grandes quantidades de ácidos dicarboxílicos. Isto é, por exemplo, descrito em US 5.573.931 que descreve um método para produzir ácido succínico em concentrações elevadas empregando-se uma cepa bacteriana. Entretanto, uma desvantagem principal associada com o uso de bactérias para a produção de ácidos dicarboxílicos é a formação de sal de ácido dicarboxílico.
Se bactérias são usadas, o pH durante a fermentação necessita ser mantido na faixa de pH 6-7, que é mais elevado do que os valores de pKa de todos os ácidos dicarboxílicos. Como uma consequência, a maioria dos ácidos será produzida em sua forma de sal e os sais terão que ser convertidos no ácido. Isto não é prático ou eficiente em processos de produção de grande escala e aumenta os custos da produção. Além disso, os micro-organismos exceto bactérias foram empregados para a produção de ácidos orgânicos. EP 0 424 384 descreve um processo aeróbico para a produção de ácidos orgânicos por Rhizopus em um meio contendo carbonato de cálcio. EP 1 183 385 descreve células de levedura geneticamente manipuladas com um fenótipo negativo de Crabtree e contendo uma molécula de ácido de núcleo exógeno para a produção de ácido láctico.
A presente invenção refere-se a um processo para a produção de um ácido dicarboxílico. O processo compreende fermentar uma levedura na presença de um substrato contendo carboidrato e quantidades baixas de oxigênio em um valor de pH que é abaixo do pKa do ácido dicarboxílico. O processo da presente invenção permite altas produções do produto de ácido dicarboxílico, permite um processamento a jusante mais simples e mais econômico dos que os processos existentes nos quais o sal é produzido o qual em seguida tem que ser convertido para o ácido. Uma vez que os ácidos dicarboxílicos têm mais do que um valor de pKa, o pH deve ser abaixo do pKa mais baixo do ácido dicarboxílico. Para a maioria dos ácidos, o pH tipicamente estará na faixa de pH 1,0 a pH 5,5, preferivelmente entre pH 2,0 e pH 4,0. Em uma modalidade, o ácido succínico é produzido em um valor de pH de 3,0. Outra vantagem é que devido ao pH baixo o risco de contaminação é reduzido.
A fase de produção do ácido é preferivelmente precedida por uma fase de formação de biomassa para produção de biomassa ideal. Na fase de formação de biomassa o pH é na faixa de pH 2 a pH 7. Preferivelmente, o pH é na faixa de pH 3 a pH 6, mais preferivelmente, o pH é na faixa de pH 4 a pH 5.
O processo de acordo com a presente invenção é mais econômico e pode levar a um preço de custo mais baixo em 30%. Uma das razões é que os custos titulantes são significantemente reduzidos.
O processo pode ser usado para a produção de qualquer ácido dicarboxílico. Os exemplos adequados incluem ácido adípico, ácido fumárico, ácido itacônico, ácido succínico, ácido málico, ácido oxálico. Preferivelmente, ácido dicarboxílico é ácido succínico, ácido fumárico ou ácido málico.
A levedura que é usada no processo pode ser qualquer levedura adequada. Os exemplos adequados de leveduras incluem Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Kluyveromyces, Candida, Pichia e Yarrowia, tais como espécies de Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Kluyvermoces lactis, Candida sonorensis, Pichia stipidis e Yarrowia lipolytica. Em uma modalidade, o micro-organismo eucariótico usado no processo é um Saccharomyces cerevisiae, um micro-organismo que é um micro-organismo industrialmente interessante amplamente usado.
Em uma modalidade preferida a levedura de acordo com a presente invenção é uma levedura geneticamente modificada. Como usado aqui, uma levedura geneticamente modificada no processo de acordo com a presente invenção é definida como uma célula de levedura que contém, ou é transformada ou geneticamente modificada com uma sequência de nucleotídeo ou polipeptídeo que não ocorrem naturalmente na célula de levedura, ou contém cópia ou cópias adicionais de uma sequência de ácido nucléico endógena. Uma célula de levedura do tipo selvagem é aqui definida como a célula parental da célula recombinante.
Preferivelmente, a levedura no processo de acordo com a presente invenção é uma levedura geneticamente modificada compreendendo uma sequência de nucleotídeo codificando uma enzima heteróloga selecionada do grupo que consiste em uma fosfoenolpiruvato carboxicinase, fumarato redutase e uma fumarase. As modalidades preferidas das enzimas heterólogas são como definidas aqui abaixo.
O termo "homólogo" quando usado para indicar a relação entre uma determinada molécula de ácido nucléico (recombinante) ou polipeptídeo e um determinado organismo hospedeiro ou célula hospedeira, é entendido significar que na natureza a molécula de ácido nucléico ou polipeptídeo é produzida por uma célula hospedeira ou organismos das mesmas espécies, preferivelmente da mesma variedade ou cepa.
O termo "heterólogo" quando suado com respeito a um ácido nucléico (DNA ou RNA) ou proteína se refere a um ácido nucléico ou proteína que não ocorre naturalmente como parte do organismo, célula, genoma, ou sequências de DNA ou RNA na qual ele esteja presente, ou que seja encontrado em uma célula ou local ou locais no genoma ou sequência DNA ou RNA que difira daquele no qual ele é encontrado na natureza. Os ácidos nucléicos heterólogos ou proteínas não são endógenos para a célula na qual é introduzida, porém foram obtidos de outra célula ou sinteticamente ou recombinantemente produzidos.
Preferivelmente a levedura geneticamente modificada compreende uma sequência de nucleotídeo que codifica uma fosfoenolpiruvato carboxicinase. A PEP carboxicinase (EC 4.1.1.49) preferivelmente é uma enzima heteróloga, preferivelmente derivada de bactéias, mais preferivelmente a enzima tendo atividade de PEP carboxicinase é derivada de Escherichia coli, Mannheimia sp., Actinobacillus sp. , ou Anaerobiospirillum sp., mais preferivelmente Mannheimia succiniciproducens ou Actinobacillus succinogenes. Em uma modalidade a PEP carboxicinase é derivada de Actinobacillus succinogenes (PCKa), onde a PCKa preferivelmente foi modificada para substituir EGY na posição 120-122 com uma sequência de aminoácido de DAF. Preferivelmente, uma célula de levedura de acordo com a presente invenção é geneticamente modificada com uma PEP carboxicinase que tem pelo menos 80, 85, 90, 95, 99 ou 100% de identidade de sequência com sequência de aminoácido de SEQ ID NO: 6.
Em outra modalidade preferida uma levedura geneticamente modificada no processo de acordo com a presente invenção compreende uma sequência de nucleotídeo codificando um fumarato redutase. Preferivelmente, o fumarato redutase é uma enzima heteróloga, preferivelmente um fumarato redutase dependente de NAD(H), que pode ser derivado de qualquer origem adequada, por exemplo, bactérias, fungos, protozoários ou plantas. Preferivelmente, uma levedura no processo de acordo com a invenção compreende um fumarato redutase dependente de NAD(H) heterólogo, preferivelmente derivado de um Trypanosoma sp. , por exemplo, um Trypanosoma brucei. Em uma modalidade preferida, a sequência de nucleotídeo codificando um fumarato redutase dependente de NAD(H) é expressa no citosol. No evento que a sequência de nucleotídeo codificando um fumarato redutase dependente de NAD(H) compreende um sinal de alvejamento peroxissômico ou mitocondrial, pode ser essencial para modificar ou deletar vários aminoácidos (e sequências de nucleotídeos correspondentes na sequência de nucleotídeo de codificação) para prevenir alvejamento peroxissômico ou mitocondrial da enzima. A presença de um sinal de alvejamento peroxissômico pode, por exemplo, ser determinada pelo método descrito por Schlüter e outros, Ácido nucléico Research 2007, 35, D815-D822. Preferivelmente, uma célula de levedura de acordo com a presente invenção é geneticamente modificada com um fumarato redutase dependente de NAD(H), que tem pelo menos 80, 85, 90, 95, 99 ou 100% de identidade de sequência com SEQ ID NO: 7.
Em outra modalidade preferida, uma levedura geneticamente modificada no processo de acordo com a presente invenção compreende a sequência de nucleotídeo codificando uma fumarase, que pode ser uma enzima heteróloga ou homóloga. A sequência de nucleotídeo codificando uma fumarase heteróloga pode ser derivada de qualquer origem adequada, preferivelmente de origem microbiana, preferivelmente de uma levedura, por exemplo, Saccharomyces cerevisiae ou um fungo filamentoso, por exemplo, Rhizopus oryzae. Preferivelmente, uma levedura no processo de acordo com a presente invenção super-expressa uma sequência de nucleotídeo codificnado uma fumarase que tem pelo menos 70%, preferivelmente pelo menos 75, 80, 85, 90, 92, 94, 95, 96, 97, 98, ou 99% ou 100% de identidade de sequência com a sequência de aminoácido de SEQ ID NO: 8.
Em outra modalidade preferida uma levedura geneticamente modificada no processo de acordo com a presente invenção também compreende uma sequência de nucleotídeo codificando um malato deidrogenase (MDH) que é ativo no citosol na expressão da sequência de nucleotídeo. Preferivelmente, o MDH necessita de um sinal de alvejamento peroxissômico ou mitocondrial para localizar a enzima no citosol. Um MDH citosólico pode ser qualquer malato deidrogenase homólogo ou heterólogo adequado. Preferivelmente, uma célula de levedura de acordo com a presente invenção compreende uma sequência de nucleotídeo codificando um malato deidrogenase que tem pelo menos 70%, preferivelmente pelo menos 75, 80, 85, 90, 92, 94, 95, 96, 97, 98, 99% de identidade de sequência com a sequência de aminoácido de SEQ ID NO: 9.
Em outra modalidade, uma levedura geneticamente modificada no processo de acordo com a invenção compreende uma sequência de nucleotídeo codificando uma proteína transportadora de ácido dicarboxílico, preferivelmente uma proteína transportadora de ácido málico (MAE). Uma proteína transportadora de ácido dicarboxílico pode ser uma proteína homóloga ou heteróloga. Preferivelmente a proteína transportadora de ácido dicarboxílico é uma proteína heteróloga. Uma proteína transportadora de ácido dicarboxílico pode ser derivada de qualquer organismo adequado, preferivelmente de Schizosaccharomyces pombe. Preferivelmente, uma proteína transportadora de ácido carboxílico é uma proteína transportadora de ácido málico (MAE) que tem pelo menos 80, 85, 90, 95 ou 99% ou 100% de identidade de sequência com SEQ ID NO: 10.
Preferivelmente, a levedura usada no processo de acordo com a presente invenção é uma levedura geneticamente modificada compreendendo uma PEP-carboxicinase heteróloga, uma fumarato redutase dependente de NAD(P)H heterólogo, uma fumarase heteróloga, uma proteína transportadora de ácido málico heteróloga e um malato deidrogenase citosólico. As modalidades preferidas destas enzimas são como definidas aqui acima.
A identidade de sequência é aqui definida como uma relação entre duas ou mais sequências de aminoácido (polipeptídeo ou proteína) ou duas ou mais sequências de ácido nucléico (polinucleotídeo), como determinado comparando-se as sequências. Geralmente, as identidades ou similaridades de sequência são comparadas com o tamanho natural das sequências comparadas. Na técnica, "identidade" também significa o grau de ligação de sequência entre as sequências de aminoácido ou ácido nucléico, conforme for o caso, como determinado pelo pareamento entre os filamentos de tais sequências. Os métodos Preferidos para determinar a identidade são designados para determinar o maior pareamento entre as sequências testadas. Os métodos para determinar a identidade e similaridade são codificados em programas de computador publicamente disponíveis. Os métodos de programa de computador preferidos para determinar a identidade e similaridade entre duas sequências incluem BLASTP e BLASTN, publicamente disponíveis de NCBI e outras fontes (BLAST Manual, Altschul, S., e outros, NCBI NLM NIH Bethesda, MD 20894). Os parâmetros preferidos para a comparação de sequência de aminoácido usando BLASTP são abertura de espaço 11.0, extensão de espaço 1, matriz Blosum 62.
O termo "ácido nucléico" como usado aqui, inclui referência a um polímero de deoxirribonucleotídeo ou ribonucleotídeo, isto é um polinucleotídeo, na forma de filamento único ou duplo, e a menos que de outro modo limitado, abrange análogos conhecidos tendo a natureza essencial de nucleotídeos naturais pelo fato de que eles hibridizam para ácidos nucléicos de filamento único de uma maneira similar aos nucleotídeos de ocorrência natural (por exemplo, ácidos nucléicos de peptídeo). Um polinucleotídeo pode ser de tamanho natural ou uma subsequência de um gene estrutural ou regulador nativo ou heterólogo. A menos que de outro modo indicado, o termo inclui referência à sequência especificada bem como a sequência complementar da mesma.
Em uma modalidade preferida, a levedura no processo de acordo com a invenção super-expressa as sequências de nucleotídeos codificando quaisquer das enzimas como definido aqui acima. Há vários meios disponíveis na técnica para super-expressão das sequências de nucleotídeo codificando enzimas em uma levedura no processo da invenção. Em particular, uma sequência de nucleotídeo codificando uma enzima pode ser super-expressa aumentando- se o número de cópia do gene codificando para a enzima na célula, por exemplo, integrando-se cópias adicionais do gene no genoma da célula, expressando-se o gene de um vetor centromérico, de um vetor de expressão de multicópia epissômico ou introduzindo-se um vetor de expressão (epissômico) que compreende múltiplas cópias do gene.
Preferivelmente, a super-expressão da enzima de acordo com a invenção é obtida com um promotor constitutivo (forte) . O substrato contendo carboidrato pode ser qualquer substrato contendo carboidrato incluindo melaço, suco de cana-de-açúcar, pentoses e hexoses, tais como glicose, frutose, xilose, arabinose. Preferivelmente, o substrato contendo carboidrato é um substrato contendo glicose, tal como maltose, sacarose, glicose ou um xarope de glicose. O teor de carboidrato do substrato contendo carboidrato é preferivelmente maior do que 50% em peso/peso, mais preferivelmente maior do que 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80% em peso/peso, mais preferivelmente maior do que 85%, 90%, 95% ou 99% em peso/peso na de teor de material seco.
O processo de acordo com a presente invenção, preferivelmente compreende fermentar uma levedura em condições limitadas de carbono (C). As condições limitadas de C são definidas aqui como uma concentração de carboidrato dissolvido abaixo de 1 g/l, preferivelmente abaixo de 0,9 g/l, 0,8 ou abaixo de 0,5 g/l de carboidrato dissolvido. Descobriu-se que a fermentação da levedura em condições de C limitado resultou em uma produção aumentada de ácido succínico quando comparado às condições de C não limitado.
O oxigênio para a fermentação pode ser fornecido em qualquer forma adequada. Em uma modalidade, o oxigênio é fornecido na forma de ar. O oxigênio deve ser fornecido em pequenas quantidades. Isto é refletido na taxa de captação de oxigênio (OUR) e/ou na taxa de captação de oxigênio específica (qO2) da levedura. A OUR na presente invenção é mais baixa do que cerca de 8,0 mmol de oxigênio/l/hora, preferivelmente mais baixa do que cerca de 5,0, 4,0, 3,0, ou 2,0 mmol de oxigênio/l/hora, mais preferivelmente mais baixa do que cerca de 1,0, ou 0,5 mmol de oxigênio/l/hora, preferivelmente acima de 0,01 mmol de oxigênio/l/hora.
A taxa de captação de oxigênio específica (qO2) no processo da invenção varia entre 8 mmol de oxigênio/g de peso seco de biomassa/hora a 0,5 mmol de oxigênio/g de peso seco de biomassa/hora, preferivelmente entre 5, 4, 3, ou 2 mmol oxigênio/g de biomassa/hora a cerca de 0,4, 0,3, ou 0,2 mmol/oxigênio/g de biomassa/hora.
O processo de acordo com a presente invenção pode ser realizado em batelada, alimentado de modo contínuo ou em batelada. Esses modos de fermentação são conhecidos pelos homens versados na técnica. Dependendo do modo de fermentação, a concentração de biomassa durante a fermentação pode variar mais ou menos durante a fermentação. No modo alimentado por batelada e de batelada a concentração de biomassa geralmente aumenta. Consequentemente, a taxa de captação de oxigênio específica geralmente diminui em um modo de batelada e alimentado por batelada.
A temperatura do processo é tipicamente entre 10 e 40 °C, preferivelmente entre 20 e 35 °C, mais preferivelmente entre 30 e 35 °C.
Em uma modalidade do processo de acordo com a invenção, um doador de elétron extra está presente além do substrato contendo carboidrato. O doador de elétron extra é preferivelmente um doador de elétron orgânico. Os exemplos adequados de doadores de elétron orgânicos incluem glicerol, formato e polióis, tais como manitol, sorbitol e xilitol.
Figura 1. Efeito da OUR aplicada na produção de ácido succínico após 90 h em pH 3.
A construção de expressão pGBS414PPK-3 foi criada após uma restrição de BamH\/Not\ do vetor de expressão pRS414 de S. cerevisiae (Sirkoski R. S. e Hieter P, Genetics, 1989, 122(1 ):19-27) e subsequentemente ligando neste vetor um fragmento de restrição de BamH\/Not\ consistindo na construção de gene sintético (SEQ ID NO: 1 ) de fosfoenolpiruvato carboxicinase (origem Actinobacillus succinogenes) . A mistura de ligação foi usada para transformação de E. coli TOP10 (Invitrogen) resultando na construção de expressão de levedura pGBS414PPK-1. Subsequentemente, pGBK414PPK-1 foi restrito com Ascl e Notl. Para criar pGBS414PPK-3, um fragmento de restrição de Asc\/Not\ consistindo em fumarato redutase glicossômico de construção de gene sintético de T. brucei (FRDg) (SEQ ID NO: 2) foi ligado no vetor pGBS414PPK-1 restrito. A mistura de ligação foi usada para a transformação de TOP10 de E. coli (Invitrogen) resultando na construção de expressão de levedura pGBS414PPK-3.
A construção de expressão pGBS415FUM-3 foi criada após uma restrição de BamY\\INot\ do vetor de expressão de S. cerevisiae pRS415 (Sirkoski R. S. e Hieter P, Genetics, 1989, 122(1 ):19-27) e subsequentemente ligando neste vetor um fragmento de restrição de Bam\À\INot\ consistindo na construção de gene sintético de fumarase (origem Rhizopus oryzae) (SEQ ID NO: 3). A mistura de ligação foi usada para a transformação de TOP 10 E. coli (Invitrogen) resultando na construção de expressão de levedura pGBS415FUM-1. Subsequentemente, pGBK415FUM-1 foi restrito com Ascl e Notl. Para criar pGBS415FUM-3, um fragmento de restrição de Asc\/Not\ consistindo em construção de gene sintético de malato deidrogenase peroxissômico de S. cerevisiae (MDH3) (SEQ ID NO: 4) foi ligado no vetor pGBS415FUM-1 restrito. A mistura de ligação foi usada para a transformação de E. coli TOP10 (Invitrogen) resultando na construção de expressão de levedura pGBS415FUM-3.
A construção de expressão pGBS416MAE-1 foi criada após uma restrição de BamH\/Not\ do vetor de expressão de S. cerevisiae pRS416 (Sirkoski R. S. e Hieter P, Genetics, 1989, 122(1 ):19-27) e subsequentemente ligando neste vetor um fragmento de restrição de Bam\À\INot\ consistindo na construção de gene sintético de transportador de malato de Schizosaccharomyces pombe (SEQ ID NO: 5). A mistura de ligação foi usada para a transformação de TOP10 de E. coli (Invitrogen) resultando na construção de expressão de levedura pGBS416MAE-1. 1.1.2. Construção de cepa de S. cerevisiae
Os plasmídeos pGBS414PPK-3, pGBS415FUM-3 e pGBS416MAE- 1 (descritos em 1.1.) foram transformados por eletroporação em cepa de S. cerevisiae RWB064 (MATA ura3-52 Ieu2-112 tΦ1- 289 adh1::lox adh2::lox gpd1::Kanlox) para criar a cepa SUC-200, super-expressando PCKa, MDH3, FUMR, FRDg e SpMAEI.
Todos os genes foram otimizados em par de códon para a expressão em S. cerevisiae de acordo com WO2008/000632.
A cepa de levedura SUC-200 (MATA ura3-52 Ieu2-112 trpl-289 adh1::lox adh2::lox gpd1::Kanlox, super- expressando PCKa, MDH3, FUMR, FRDg e SpMAEI ), foi cultivada em frascos de agitação (2 x 300 ml) durante 3 dias a 300C e 220 rpm. O meio foi com base em Verduyn (Verduyn e outros, 1992, Yeast 8, 501-517), porém as modificações em fontes de carbono e nitrogênio foram feitas como mostrado na Tabela 1. Tabela 1. Composição de meio de frasco de agitação de pré-cultura de Solução da Vitaminaa
bSolução de elementos traços Subsequentemente, o teor dos frascos de agitação foi transferido para o fermentador de 1 OL (peso inicial 6 kg), que continha o seguinte meio: 5 Tabela 2. Composição de meio de fermentação principal
O pH foi controlado em 3,0 por adição de KOH a 6 N. A temperatura foi controlada a 300C. A concentração de glicose foi mantida limitada (< 1 g/l) controlando-se a adição de alimento ao fermentador. As taxas de captação de oxigênio diferentes (OUR) foram aplicadas à fermentação, que resultou em limitação de oxigênio (Figura 1). 0,33 vvm de fluxo de gás foi aplicado, incluindo 10% de CO2 para fornecer CO2 suficiente para produção eficiente de ácido succínico.
Os resultados de OUR’s aplicados diferentes na produção de ácido succínico são mostrados na Figura 1. Uma quantidade mínima de aeração foi requerida para manter a produção de ácido succínico em um pH de 3. Um OUR acima de 5 mmol/l/h resultou em produção de ácido succínico mais baixa.
Durante o cultivo de 90 horas, o crescimento ocorreu a uma concentração de biomassa típica de 8 g de peso seco/l. Consequentemente, a taxa de captação de oxigênio específica (qO2) diminuiu constantemente durante a fermentação. Uma OUR de 10 mmol/l/h aplicada em uma fermentação se correlacionou com uma diminuição de qO2 de 10 a 1,25 mmol/g de peso seco de biomassa/h e uma OUR de 1 mmol/l/h correlacionada com uma qO2 diminuindo de 1 a 0,1 mmol/g de peso seco de biomassa/h.
Claims (5)
1. Processo para a preparação de um ácido succinico, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende fermentar uma levedura na presença de um substrato contendo carboidrato e quantidades baixas de oxigênio em um valor de pH que seja abaixo do pKa mais baixo do ácido succinico , onde o oxigênio é fornecido em uma taxa de captação de oxigênio específica que varia entre 8 a 0,2 mmol/g de peso seco de biomassa/hora e em que a levedura é uma levedura geneticamente modificada compreendendo (i) uma sequência de nucleotídeos que codifica uma fosfoenol piruvato carboxicinase; (ii) uma sequência de nucleotídeos que codifica uma fumarato redutase; e (iii) uma sequência de nucleotídeos que codifica uma fumarase.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o pH está na faixa de pH 1,0 a pH 5,5.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende fermentar a levedura em condições de carbono limitadas.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de estar na presença de um doador de elétron extra.
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a levedura é um Saccharomyces cerevisiae.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP08159891.4 | 2008-07-08 | ||
| EP08159891 | 2008-07-08 | ||
| PCT/EP2009/056181 WO2010003728A1 (en) | 2008-07-08 | 2009-05-20 | Dicarboxylic acid production by fermentation at low ph |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI0915534A2 BRPI0915534A2 (pt) | 2020-08-18 |
| BRPI0915534B1 true BRPI0915534B1 (pt) | 2021-04-20 |
Family
ID=40329358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI0915534-1A BRPI0915534B1 (pt) | 2008-07-08 | 2009-05-20 | produção de ácido succínico de ph baixo |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US9012187B2 (pt) |
| EP (2) | EP2297297B1 (pt) |
| CN (3) | CN107267562A (pt) |
| BR (1) | BRPI0915534B1 (pt) |
| CA (1) | CA2730595C (pt) |
| EA (1) | EA018463B1 (pt) |
| ES (1) | ES2623932T3 (pt) |
| PL (1) | PL2297297T3 (pt) |
| UA (1) | UA103033C2 (pt) |
| WO (1) | WO2010003728A1 (pt) |
Families Citing this family (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010003728A1 (en) * | 2008-07-08 | 2010-01-14 | Dsm Ip Assets B.V. | Dicarboxylic acid production by fermentation at low ph |
| WO2010118932A1 (en) * | 2009-04-15 | 2010-10-21 | Dsm Ip Assets B.V. | Dicarboxylic acid production process |
| US20120156761A1 (en) | 2009-07-02 | 2012-06-21 | Verdezyne, Inc. | Biological methods for preparing adipic acid |
| AU2010289725A1 (en) | 2009-09-01 | 2012-04-05 | Novozymes, Inc. | Methods for improving malic acid production in filamentous fungi |
| CN102812127B (zh) * | 2010-03-09 | 2014-12-03 | 三菱化学株式会社 | 琥珀酸的制造方法 |
| CN102918017B (zh) | 2010-03-26 | 2014-12-17 | 生物琥珀酸有限公司 | 从含有琥珀酸二铵、琥珀酸一铵和/或琥珀酸的发酵液制备琥珀酸一铵的方法及琥珀酸一铵到琥珀酸的转化 |
| CN102947259A (zh) | 2010-04-01 | 2013-02-27 | 生物琥珀酸国际责任有限公司 | 从琥珀酸盐制备四氢呋喃、γ-丁内酯和/或丁二醇的方法 |
| US8399687B2 (en) | 2010-04-01 | 2013-03-19 | Bioamber International S.A.R.L. | Processes for the production of hydrogenated products |
| US20110269993A1 (en) | 2010-04-30 | 2011-11-03 | Bioamber S.A.S. | Processes for producing adipic acid from fermentation broths containing diammonium adipate |
| US8895779B2 (en) | 2010-04-30 | 2014-11-25 | Bioamber Inc. | Processes for producing monoammonium adipate and conversion of monoammonium adipate to adipic acid |
| BR112012027464A2 (pt) | 2010-06-04 | 2019-09-24 | Novozymes Inc | célula hospedeira, método para produzir um ácido dicarboxílico c4, e, método para aumentar a produção de ácido dicarboxílico c4. |
| CA2800280A1 (en) | 2010-06-16 | 2011-12-22 | Bioamber S.A.S. | Processes for producing caprolactam and derivatives thereof from fermentation broths containing diammonium adipate or monoammonium adipate |
| BR112012031818A2 (pt) | 2010-06-16 | 2019-09-24 | Bioamber Sas | processos para a produção de produtos hidrogenados e derivados dos mesmos. |
| BR112012031744A2 (pt) | 2010-06-16 | 2016-09-13 | Bioamber Sas | processos para a produção de hexametilenodiamina (hmd), adiponitrila (adn), adipamida (adm) e seus derivados |
| JP2013531657A (ja) | 2010-06-16 | 2013-08-08 | ビオアンブ,ソシエテ パ アクシオンス シンプリフィエ | 水素化産物とそれらの誘導体の製造方法 |
| CN103108858A (zh) | 2010-06-16 | 2013-05-15 | 生物琥珀酸有限公司 | 己二胺(hmd)、己二腈(adn)、己二酰胺(adm)及其衍生物的制备方法 |
| CN102985408A (zh) | 2010-06-16 | 2013-03-20 | 生物琥珀酸有限公司 | 从含有己二酸二铵、己二酸一铵和/或己二酸的发酵液制备己内酰胺及其衍生物的方法 |
| CN102947458B (zh) | 2010-06-21 | 2016-05-04 | 诺维信股份有限公司 | 用于丝状真菌中c4-二羧酸的改善的产生的方法 |
| WO2011163269A1 (en) | 2010-06-21 | 2011-12-29 | Novozymes, Inc. | Aspergillus aculeatus derived polypeptides having c4-dicarboxylic acid transporter activity and polynucleotides encoding same |
| WO2012038390A1 (en) * | 2010-09-24 | 2012-03-29 | Dsm Ip Assets B.V. | Dicarboxylic acid production process |
| US9605285B2 (en) | 2011-01-25 | 2017-03-28 | Cargill, Incorporated | Compositions and methods for succinate production |
| WO2012118848A1 (en) | 2011-02-28 | 2012-09-07 | Novozymes, Inc. | Microorganism for c4-dicarboxylic acid production |
| US8343752B2 (en) | 2011-05-03 | 2013-01-01 | Verdezyne, Inc. | Biological methods for preparing adipic acid |
| US8728798B2 (en) | 2011-05-03 | 2014-05-20 | Verdezyne, Inc. | Biological methods for preparing adipic acid |
| WO2012170060A1 (en) | 2011-06-10 | 2012-12-13 | Bioamber S.A.S. | Processes for producing hexanediol (hdo), hexamethylenediamine (hmd), and derivatives thereof |
| BR112014003444A2 (pt) | 2011-08-19 | 2017-03-14 | Novozymes Inc | célula hospedeira recombinante, e, método para produzir um ácido c4-dicarboxílico |
| DE102011056297A1 (de) * | 2011-12-12 | 2013-06-13 | Thyssenkrupp Uhde Gmbh | Verfahren zur biotechnischen Herstellung von Dicarbonsäuren |
| EP2807262A4 (en) * | 2012-01-25 | 2015-12-30 | Bioamber Internat S A R L | PROCESS FOR SUCCINATE MANUFACTURE |
| US9850507B2 (en) | 2012-07-25 | 2017-12-26 | Cargill, Incorporated | Yeast cells having reductive TCA pathway from pyruvate to succinate and overexpressing an exogenous NAD(P)+ transhydrogenase enzyme |
| JP2015528312A (ja) | 2012-09-14 | 2015-09-28 | ミリアント・コーポレイションMyriant Corporation | 低pH条件下での発酵による有機酸の生産 |
| US20150232691A1 (en) | 2012-09-17 | 2015-08-20 | Ndsu Research Foundation | Blocked bio-based carboxylic acids and their use in thermosetting materials |
| CN118652942A (zh) | 2013-07-18 | 2024-09-17 | 德希尼布能源法国公司 | 发酵方法 |
| ES2790573T3 (es) * | 2013-12-12 | 2020-10-28 | Dsm Ip Assets Bv | Fumarato reductasas |
| US10801050B2 (en) | 2015-10-23 | 2020-10-13 | Metabolic Explorer | Microorganism modified for the assimilation of levulinic acid |
| CN109689864B (zh) * | 2016-07-13 | 2023-04-04 | 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 | 苹果酸脱氢酶 |
| JP2020525026A (ja) | 2017-06-30 | 2020-08-27 | ピーティーティー グローバル ケミカル パブリック カンパニー リミテッド | コハク酸産生が増加した遺伝子組換え酵母 |
| CN110218746A (zh) * | 2018-03-01 | 2019-09-10 | 上海凯赛生物技术研发中心有限公司 | 发酵生产长链二元酸的方法及发酵液、发酵处理液、污水 |
| KR102129379B1 (ko) | 2018-10-10 | 2020-07-02 | 한국과학기술원 | 고활성의 말산 탈수소효소가 도입된 숙신산 생성용 변이 미생물 및 이를 이용한 숙신산 제조방법 |
| CN115947809B (zh) * | 2022-11-02 | 2025-05-02 | 杭州宝晶生物股份有限公司 | 一种苹果酸转运蛋白突变体及其应用 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4877731A (en) | 1988-06-27 | 1989-10-31 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Fermentation process for carboxylic acids |
| US5573931A (en) | 1995-08-28 | 1996-11-12 | Michigan Biotechnology Institute | Method for making succinic acid, bacterial variants for use in the process, and methods for obtaining variants |
| US5869301A (en) | 1995-11-02 | 1999-02-09 | Lockhead Martin Energy Research Corporation | Method for the production of dicarboxylic acids |
| US6475759B1 (en) * | 1997-10-14 | 2002-11-05 | Cargill, Inc. | Low PH lactic acid fermentation |
| WO2000071738A1 (en) | 1999-05-21 | 2000-11-30 | Cargill Dow Llc | Methods and materials for the synthesis of organic products |
| ES2529254T3 (es) * | 2002-05-30 | 2015-02-18 | Cargill Inc. | Proceso de fermentación usando velocidades de incorporación de oxígeno específicas como un control del proceso |
| JP4647391B2 (ja) * | 2005-05-20 | 2011-03-09 | 財団法人地球環境産業技術研究機構 | コリネ型細菌による高効率なジカルボン酸の製造方法 |
| DE102005052338A1 (de) * | 2005-07-19 | 2007-05-16 | Leibniz Inst Naturstoff Forsch | Verfahren zur Herstellung von methylierten Malonsäuren durch mikrobielle Fermentation |
| US20080090273A1 (en) | 2005-11-21 | 2008-04-17 | Aaron Adriaan Winkler | Malic Acid Production in Recombinant Yeast |
| WO2007106524A2 (en) * | 2006-03-13 | 2007-09-20 | Cargill Inc. | Yeast cells having disrupted pathway from dihydroxyacetone phosphate to glycerol |
| WO2008000632A1 (en) | 2006-06-29 | 2008-01-03 | Dsm Ip Assets B.V. | A method for achieving improved polypeptide expression |
| EP2158323A4 (en) | 2007-05-18 | 2011-06-22 | Microbia Prec Engineering Inc | PRODUCTION OF ORGANIC ACID BY PILZ CELLS |
| EP2155885A4 (en) * | 2007-05-18 | 2010-12-01 | Microbia Prec Engineering Inc | ACIDIC ACID PRODUCTION IN RECOMBINANT YEAST |
| ATE555203T1 (de) | 2007-11-20 | 2012-05-15 | Dsm Ip Assets Bv | Dicarbonsäureproduktion in eukaryonten |
| WO2010003728A1 (en) * | 2008-07-08 | 2010-01-14 | Dsm Ip Assets B.V. | Dicarboxylic acid production by fermentation at low ph |
-
2009
- 2009-05-20 WO PCT/EP2009/056181 patent/WO2010003728A1/en not_active Ceased
- 2009-05-20 CN CN201710244247.1A patent/CN107267562A/zh active Pending
- 2009-05-20 US US13/003,217 patent/US9012187B2/en active Active
- 2009-05-20 UA UAA201101388A patent/UA103033C2/ru unknown
- 2009-05-20 EP EP09779520.7A patent/EP2297297B1/en active Active
- 2009-05-20 EA EA201100156A patent/EA018463B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2009-05-20 EP EP16206648.4A patent/EP3176265A1/en not_active Withdrawn
- 2009-05-20 BR BRPI0915534-1A patent/BRPI0915534B1/pt active IP Right Grant
- 2009-05-20 CA CA2730595A patent/CA2730595C/en active Active
- 2009-05-20 CN CN2009801269436A patent/CN102089436A/zh active Pending
- 2009-05-20 PL PL09779520T patent/PL2297297T3/pl unknown
- 2009-05-20 CN CN201710243972.7A patent/CN107267561A/zh active Pending
- 2009-05-20 ES ES09779520.7T patent/ES2623932T3/es active Active
-
2015
- 2015-03-19 US US14/662,594 patent/US9340805B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107267562A (zh) | 2017-10-20 |
| US20110229945A1 (en) | 2011-09-22 |
| ES2623932T3 (es) | 2017-07-12 |
| CA2730595C (en) | 2014-12-16 |
| EA201100156A1 (ru) | 2011-08-30 |
| EA018463B1 (ru) | 2013-08-30 |
| BRPI0915534A2 (pt) | 2020-08-18 |
| EP2297297B1 (en) | 2017-02-08 |
| WO2010003728A1 (en) | 2010-01-14 |
| US9012187B2 (en) | 2015-04-21 |
| US20150232891A1 (en) | 2015-08-20 |
| CN107267561A (zh) | 2017-10-20 |
| EP3176265A1 (en) | 2017-06-07 |
| US9340805B2 (en) | 2016-05-17 |
| PL2297297T3 (pl) | 2017-08-31 |
| CA2730595A1 (en) | 2010-01-14 |
| EP2297297A1 (en) | 2011-03-23 |
| CN102089436A (zh) | 2011-06-08 |
| UA103033C2 (ru) | 2013-09-10 |
| WO2010003728A4 (en) | 2010-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BRPI0915534B1 (pt) | produção de ácido succínico de ph baixo | |
| CN101903522B (zh) | 在真核生物中生产二羧酸 | |
| CN101896606B (zh) | 在重组酵母中生产二羧酸 | |
| US9624514B2 (en) | Process for preparing dicarboxylic acids employing fungal cells | |
| US9353387B2 (en) | Dicarboxylic acid production process | |
| US8962272B2 (en) | Engineered bacteria produce succinate from sucrose | |
| EP2470667B1 (en) | Dicarboxylic acid fermentation process | |
| US20110104771A1 (en) | Process for the production of a dicarboxylic acid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
| B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 10 (DEZ) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 20/04/2021, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |
|
| B25A | Requested transfer of rights approved |
Owner name: TECHNIP ENERGIES FRANCE (FR) |





