탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물 및 이를 이용한 탄화수소의 제조방법
Microorganism Variants Having Hydrocarbon Producing Ability and Method for Producing Hydrocarbon Using the Same
특허 요약
본 발명은 알칸을 포함하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물 및 이를 이용한 알칸을 포함하는 탄화수소의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알칸을 포함하는 탄화수소 생산에 적합하도록 개량된 미생물에 지방 아실-acp(fatty acyl-acp)를 유리 지방산(free fatty acid)로 전환시키는 효소를 코딩하는 유전자, 유리 지방산(free fatty acid)을 지방 아실 CoA(fatty acyl- CoA)로 전환시키는 효소를 코딩하는 유전자, 지방 아실 CoA(fatty acyl- CoA)을 지방 알데하이드(fatty aldehyde)으로 전환시키는 효소를 코딩하는 유전자 및 지방 알데하이드(fatty aldehyde)를 알칸(alkane)으로 전환시키는 효소를 코딩하는 유전자가 도입된 변이 미생물 및 이를 이용하는 것을 특징으로 하는 알칸을 포함하는 탄화수소의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 변이 미생물은 추가적인 대사흐름 조작으로 인한 균주개량에 활용될 가능성이 크므로 알칸을 포함하는 탄화수소의 산업적 생산에 유용하다.
청구항
번호청구항
35

제22항 또는 제 23항의 탄화수소 생성능을 가지는 변이 대장균을 배양하여 알칸, 알켄, 알킨 및 방향족 탄화수소로 구성된 군에서 선택되는 탄화수소를 생성시킨 다음, 배양액으로부터 탄화수소를 회수하는 것을 특징으로 하는 알칸, 알켄, 알킨 및 방향족 탄화수소로 구성된 군에서 선택되는 탄화수소의 제조방법.

36

제35항에 있어서, 상기 탄화수소는 펜타데칸, 헵타데칸, 옥테인, 노네인 및 노닌으로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 탄화수소의 제조방법.

1

당으로부터 지방 아실-acp(fatty acyl-acp) 합성 대사회로를 가지는 미생물에서, (a) 아실 코엔자임 A 디하이드로게나제(acyl coenzyme A dehydrogenase)를 코딩하는 유전자 및 DNA-바인딩 전사 듀얼 조절자(DNA-binding transcriptional dual regulator)를 코딩하는 유전자가 결실 또는 약화되어 있고, (b) (i) 지방 아실-acp(fatty acyl-acp)를 유리 지방산(free fatty acid)으로 전환시키는 효소(acyl-CoA thioesterase)를 코딩하는 유전자, (ii) 유리 지방산(free fatty acid)을 지방 아실-CoA(fatty acyl-CoA)로 전환시키는 효소(acetyl-CoA:acetoacetyl-CoA transferase 또는 acyl-coA synthetase)를 코딩하는 유전자, (iii) 지방 아실-CoA(fatty acyl-CoA)를 지방 알데하이드(fatty aldehyde)로 전환시키는 효소(fatty acyl-CoA reductase)를 코딩하는 유전자 및 (iv) 지방 알데하이드(fatty aldehyde)를 알칸(alkane)으로 전환시키는 효소(fatty aldehyde decarbonylase)를 코딩하는 유전자가 도입 또는 증폭되어 있는 것을 특징으로 하는 알칸, 알켄, 알킨 및 방향족 탄화수소로 구성된 군에서 선택되는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

2

제1항에 있어서, 아실-CoA 신세타제(acyl-CoA synthetase)를 코딩하는 유전자의 네이티브 프로모터(native promoter) 및 롱-체인 지방산 외막 트랜스포터(long-chain fatty acid outer membrane transporter)를 코딩하는 유전자의 어테뉴에이터(attenuator)를 포함하는 네이티브 프로모터(native promoter)가 강력한 프로모터(strong promoter)로 추가적으로 치환되어 있고, 쇼트-체인 지방산 외막 트랜스포터(short-chain fatty acid outer membrane transporter)를 코딩하는 유전자가 추가적으로 도입되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

3

제1항에 있어서, fabDHG 오페론(operon)의 네이티브 프로모터(native promoter) 및 fabA 오페론(operon)의 네이티브 프로모터(native promoter)가 강력한 프로모터(strong promoter)로 추가적으로 치환되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

4

제1항에 있어서, 아세테이트 키나제 A(acetate kinase A) 효소를 코딩하는 유전자(ackA)가 추가적으로 결실되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

5

제1항에 있어서, 상기 미생물은 박테리아, 효모 및 곰팡이로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

6

제5항에 있어서, 상기 박테리아는 지방산 대사회로를 갖는 박테리아인 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

7

제6항에 있어서, 상기 지방산 대사회로를 갖는 박테리아는 코리네박테리움 (Corynebacterium) 속, 브레비박테리움(Brevibacterium) 속 및 대장균으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

8

제1항에 있어서, 상기 아실 코엔자임 A 디하이드로게나제(acyl coenzyme A dehydrogenase)를 코딩하는 유전자는 fadE 유전자인 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

9

제1항에 있어서, 상기 DNA-바인딩 전사 듀얼 조절자(DNA-binding transcriptional dual regulator)를 코딩하는 유전자는 fadR 유전자인 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

10

삭제

11

삭제

12

삭제

13

삭제

14

제2항에 있어서, 상기 아실-CoA 신세타제(acyl-CoA synthetase)를 코딩하는 유전자는 fadD이고, 쇼트-체인 지방산 외막 트랜스포터(short-chain fatty acid outer membrane transporter)를 코딩하는 유전자는 atoE인 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

15

제2항에 있어서, 상기 롱-체인 지방산 외막 트랜스포터(long-chain fatty acid outer membrane transporter)를 코딩하는 유전자는 fadL인 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

16

제1항에 있어서, 상기 지방 아실-acp(fatty acyl-acp)를 유리 지방산(free fatty acid)으로 전환시키는 효소를 코딩하는 유전자는 tesA(acyl-CoA thioesterase를 코딩하는 유전자)인 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

17

제1항에 있어서, 상기 유리 지방산(free fatty acid)을 지방 아실-CoA(fatty acyl-CoA)로 전환시키는 효소를 코딩하는 유전자는 atoDA(acetyl-CoA : acetoacetyl-CoA transferase를 코딩하는 유전자) 또는 fadD(acyl-CoA synthetase를 코딩하는 유전자)인 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

18

제1항에 있어서, 상기 지방 아실-CoA(fatty acyl-CoA)를 지방 알데하이드(fatty aldehyde)로 전환시키는 효소를 코딩하는 유전자는 luxC(fatty acyl-CoA reductase를 코딩하는 유전자)인 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

19

제1항에 있어서, 상기 지방 알데하이드(fatty aldehyde)를 알칸(alkane)으로 전환시키는 효소를 코딩하는 유전자는 CER1(fatty aldehyde decarbonylase 1을 코딩하는 유전자)인 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

20

제1항 내지 제9항 및 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄화수소는 펜타데칸, 헵타데칸, 옥테인, 노네인 및 노닌으로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는, 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

21

제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 강력한 프로모터(strong promoter)는 trc 프로모터(trc promoter), tac 프로모터(tac promoter), T7 프로모터(T7 promoter), lac 프로모터(lac promoter) 및 trp 프로모터(trp promoter)로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물.

33

제1항 내지 제9항 및 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항의 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물을 배양하여 알칸, 알켄, 알킨 및 방향족 탄화수소로 구성된 군에서 선택되는 탄화수소를 생성시킨 다음, 배양액으로부터 탄화수소를 회수하는 것을 특징으로 하는 알칸, 알켄, 알킨 및 방향족 탄화수소로 구성된 군에서 선택되는 탄화수소의 제조방법.

34

제33항에 있어서, 상기 탄화수소는 펜타데칸, 헵타데칸, 옥테인, 노네인 및 노닌으로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 탄화수소의 제조방법.

22

당으로부터 지방 아실-acp(fatty acyl-acp) 합성 대사회로를 가지는 대장균에서, (a) 아실 코엔자임 A 디하이드로게나제(acyl coenzyme A dehydrogenase)를 코딩하는 유전자(fadE) 및 DNA-바인딩 전사 듀얼 조절자(DNA-binding transcriptional dual regulator)를 코딩하는 유전자(fadR)가 결실 또는 약화되어 있고, (b) 아실-CoA 신세타제(acyl-CoA synthetase)를 코딩하는 유전자(fadD)의 네이티브 프로모터(native promoter) 및 롱-체인 지방산 외막 트랜스포터(long-chain fatty acid outer membrane transporter)를 코딩하는 유전자(fadL)의 에테뉴에이터(attenuator)를 포함하는 네이티브 프로모터(native promoter)가 강력한 프로모터(strong promoter)로 치환되어 있으며, (c) (i) 지방 아실-acp(fatty acyl-acp)를 유리 지방산(free fatty acid)으로 전환시키는 효소(acyl-CoA thioesterase), (ii) 유리 지방산(free fatty acid)를 지방 아실-CoA(fatty acyl-CoA)로 전환시키는 효소(acetyl-CoA:acetoacetyl-CoA transferase 또는 acyl-coA synthetase), (iii) 지방 아실-CoA(fatty acyl-CoA)를 지방 알데하이드(fatty aldehyde)로 전환시키는 효소(fatty acyl-CoA reductase) 및 (iv) 지방 알데하이드(fatty aldehyde)를 알칸(alkane)으로 전환시키는 효소(fatty aldehyde decarbonylase)를 코딩하는 유전자가 도입 또는 증폭되어 있는 알칸, 알켄, 알킨 및 방향족 탄화수소로 구성된 군에서 선택되는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 대장균.

23

당으로부터 지방 아실-acp(fatty acyl-acp) 합성 대사회로를 가지는 대장균에서, (a) 아실 코엔자임 A 디하이드로게나제(acyl coenzyme A dehydrogenase)를 코딩하는 유전자 (fadE) 및 DNA-바인딩 전사 듀얼 조절자(DNA-binding transcriptional dual regulator)를 코딩하는 유전자(fadR)가 결실 또는 약화되어 있고, (b) fabDHG 오페론(operon)의 네이티브 프로모터(native promoter) 및 fabA 오페론(operon)의 네이티브 프로모터(native promoter)가 강력한 프로모터(strong promoter)로 치환되어 있으며, (c) (i) 지방 아실-acp(fatty acyl-acp)를 유리 지방산(free fatty acid)으로 전환시키는 효소(acyl-CoA thioesterase), (ii) 유리 지방산(free fatty acid)을 지방 아실-CoA(fatty acyl-CoA)로 전환시키는 효소(acetyl-CoA:acetoacetyl-CoA transferase 또는 acyl-coA synthetase), (iii) 지방 아실 CoA(fatty acyl-CoA)를 지방 알데하이드(fatty aldehyde)로 전환시키는 효소(fatty acyl-CoA reductase) 및 (iv) 지방 알데하이드(fatty aldehyde)를 알칸(alkane)으로 전환시키는 효소(fatty aldehyde decarbonylase)를 코딩하는 유전자가 도입 또는 증폭되어 있는 알칸, 알켄, 알킨 및 방향족 탄화수소로 구성된 군에서 선택되는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 대장균.

24

제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 탄화수소는 펜타데칸, 헵타데칸,옥테인, 노네인 및 노닌으로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는, 탄화수소 생성능을 가지는 변이 대장균.

25

당으로부터 지방 아실-acp(fatty acyl-acp) 합성 대사회로를 가지는 미생물에서, (a) 아실 코엔자임 A 디하이드로게나제(acyl coenzyme A dehydrogenase)를 코딩하는 유전자 및 DNA-바인딩 전사 듀얼 조절자(DNA-binding transcriptional dual regulator)를 코딩하는 유전자를 결실 또는 약화시키고, (b) (i) 지방 아실-acp(fatty acyl-acp)를 유리 지방산(free fatty acid)으로 전환시키는 효소(acyl-CoA thioesterase)를 코딩하는 유전자, (ii) 유리 지방산(free fatty acid)를 지방 아실-CoA(fatty acyl-CoA)로 전환시키는 효소(acetyl-CoA:acetoacetyl-CoA transferase 또는 acyl-coA synthetase)를 코딩하는 유전자, (iii) 지방 아실-CoA(fatty acyl-CoA)를 지방 알데하이드(fatty aldehyde)로 전환시키는 효소(fatty acyl-CoA reductase)를 코딩하는 유전자 및 (iv) 지방 알데하이드(fatty aldehyde)를 알칸(alkane)으로 전환시키는 효소(fatty aldehyde decarbonylase)를 코딩하는 유전자를 도입 또는 증폭시키는 것을 특징으로 하는 알칸, 알켄, 알킨 및 방향족 탄화수소로 구성된 군에서 선택되는 탄화수소 생성능을 가지는 지방산 대사회로를 갖는 변이 미생물의 제조방법.

26

제25항에 있어서, 아실-CoA 신세타제(acyl-CoA synthetase)를 코딩하는 유전자의 네이티브 프로모터(native promoter) 및 롱-체인 지방산 외막 트랜스포터(long-chain fatty acid outer membrane transporter)를 코딩하는 유전자의 에테뉴에이터(attenuator)를 포함하는 네이티브 프로모터(native promoter)를 강력한 프로모터(strong promoter)로 추가적으로 치환시키고, 쇼트-체인 지방산 외막 트랜스포터(short-chain fatty acid outer membrane transporter)를 코딩하는 유전자를 추가적으로 도입시키는 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물의 제조방법.

27

제25항에 있어서, fabDHG 오페론(operon)의 네이티브 프로모터(native promoter) 및 fabA 오페론(operon)의 네이티브 프로모터(native promoter)를 강력한 프로모터(strong promoter)로 추가적으로 치환시키는 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물의 제조방법.

28

제25항에 있어서, 아세테이트 키나제 A(acetate kinase A) 효소를 코딩하는 유전자(ackA)를 추가적으로 결실시키는 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물의 제조방법.

29

제25항에 있어서, 상기 미생물은 박테리아, 효모 및 곰팡이로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물의 제조방법.

30

제29항에 있어서, 상기 박테리아는 지방산 대사회로를 갖는 박테리아인 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물의 제조방법.

31

제30항에 있어서, 상기 지방산 대사회로를 갖는 박테리아는 코리네박테리움 (Corynebacterium) 속, 브레비박테리움(Brevibacterium) 속 및 대장균으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물의 제조방법.

32

제25항에 있어서, 상기 탄화수소는 펜타데칸, 헵타데칸, 옥테인, 노네인 및 노닌으로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 탄화수소 생성능을 가지는 변이 미생물의 제조방법.