FR3095817A1 - Genetically modified bacteria for improved production of lactate from CO2 - Google Patents
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Abstract
L’invention a trait à une bactérie oxydant naturellement l’hydrogène et génétiquement modifiée pour produire du lactate à partir de CO2, ladite bactérie étant génétiquement modifiée pour surexprimer au moins un gène codant une lactate déshydrogénase et pour inhiber l’expression d’un opéron lut et à un procédé de production de lactate à partir de CO2 utilisant une telle bactérie.The invention relates to a bacterium which naturally oxidizes hydrogen and genetically modified to produce lactate from CO2, said bacterium being genetically modified to overexpress at least one gene encoding a lactate dehydrogenase and to inhibit the expression of an operon. lut and a method of producing lactate from CO2 using such a bacterium.
Description
DOMAINE DE L'INVENTION.FIELD OF THE INVENTION.
L’invention a trait à une bactérie oxydant naturellement l’hydrogène et génétiquement modifiée pour produire du lactate à partir de CO2. L’invention a également trait à un procédé de production de lactate, ou d’acide lactique, à partir de CO2utilisant une telle bactérie génétiquement modifiée.The invention relates to a bacterium which naturally oxidizes hydrogen and is genetically modified to produce lactate from CO 2 . The invention also relates to a method for producing lactate, or lactic acid, from CO 2 using such a genetically modified bacterium.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION.BACKGROUND OF THE INVENTION.
L’acide lactique trouve des applications dans de nombreuses industries. Par exemple, l’acide lactique est utilisé comme précurseur de l’acide polylactique (PLA) qui est un polymère entièrement biodégradable, utilisé par exemple dans les emballages alimentaires. L’acide lactique peut également être utilisé comme additif, en tant qu’antioxydant, acidifiant ou exhausteur de goût par l’industrie agroalimentaire. En cosmétique, l’acide lactique est généralement utilisé comme bactériostatique ou comme agent de peeling.Lactic acid finds applications in many industries. For example, lactic acid is used as a precursor to polylactic acid (PLA) which is a fully biodegradable polymer, used for example in food packaging. Lactic acid can also be used as an additive, as an antioxidant, acidifier or flavor enhancer by the food industry. In cosmetics, lactic acid is generally used as a bacteriostat or as a peeling agent.
Actuellement, la production à l’échelle industrielle de l’acide lactique repose principalement sur la fermentation d’hydrate de carbone, et notamment de glucose, lactose, sucrose ou maltose. Si de nombreuses bactéries peuvent provoquer la transformation de ces sucres en acide lactique, seules les bactéries lactiques permettent de produire exclusivement de l’acide lactique, les autres bactéries produisant en général un mélange de plusieurs acides organiques.Currently, the production on an industrial scale of lactic acid is mainly based on the fermentation of carbohydrates, and in particular of glucose, lactose, sucrose or maltose. If many bacteria can cause the transformation of these sugars into lactic acid, only lactic bacteria can exclusively produce lactic acid, the other bacteria generally producing a mixture of several organic acids.
En outre, la production d’acide lactique à partir de sucres fermentescibles, tels que le glucose ou le lactose, pose la question de la concurrence entre l’alimentation et la production de produits de commodité comme l’acide lactique.In addition, the production of lactic acid from fermentable sugars, such as glucose or lactose, raises the question of competition between food and the production of convenience products such as lactic acid.
En parallèle, les émissions de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère ne cessent de croître. Des systèmes biologiques qui fixent le carbone par des processus métaboliques biochimiques naturels, telles que les algues, ont déjà été utilisés pour produire des molécules d’intérêt par réactions photosynthétiques. Cependant, les rendements de production restent insuffisants et limitent l’intérêt économique de ces systèmes.At the same time, emissions of carbon dioxide (CO 2 ) into the atmosphere are constantly increasing. Biological systems that fix carbon through natural biochemical metabolic processes, such as algae, have already been used to produce molecules of interest by photosynthetic reactions. However, the production yields remain insufficient and limit the economic interest of these systems.
De même, des méthodes mettant en œuvre des cellules bactériennes génétiquement modifiées ont été développées, pour transformer des sucres en molécules d’intérêt dans des systèmes de fermentation hétérotrophe. Angermayret al., 2012 décrit la surexpression de la lactate déshydrogénase deBacillus subtilisdans la cyanobactérieSynechocystis. WO 2014/205146 et WO 2015/155790 décrivent des bactéries méthanotrophes dont la source d’énergie vient de leur substrat carboné. De tels systèmes présentent plusieurs inconvénients. En effet, les systèmes de fermentation hétérotrophe sont sensibles à la contamination, ce qui impacte considérablement les rendements de production. En outre, ces systèmes hétérotrophes ne résolvent pas les problèmes de concurrence avec l’alimentation, puisque des sucres fermentescibles restent nécessaires, ni d'impacts environnementaux négatifs.Similarly, methods using genetically modified bacterial cells have been developed to transform sugars into molecules of interest in heterotrophic fermentation systems. Angermayr et al ., 2012 describes the overexpression of Bacillus subtilis lactate dehydrogenase in the cyanobacterium Synechocystis . WO 2014/205146 and WO 2015/155790 describe methanotrophic bacteria whose energy source comes from their carbonaceous substrate. Such systems have several drawbacks. Indeed, heterotrophic fermentation systems are sensitive to contamination, which considerably impacts production yields. In addition, these heterotrophic systems do not solve the problems of competition with food, since fermentable sugars remain necessary, nor of negative environmental impacts.
Il existe donc toujours un besoin en des procédés microbiologiques pour permettre la production de molécules, telles que l’acide lactique, en grandes quantités à partir de CO2comme seule source de carbone, afin de ne pas entrer en compétition avec l’alimentaire tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre.There is therefore still a need for microbiological processes to allow the production of molecules, such as lactic acid, in large quantities from CO 2 as the only carbon source, so as not to compete with food by reducing greenhouse gas emissions.
En travaillant sur cette problématique, les inventeurs ont découvert qu’il est possible de forcer des bactéries oxydant naturellement l’hydrogène, et capables de produire de la matière organique à partir de CO2, dans une voie de synthèse de lactate, au détriment éventuellement d’autres voies de synthèse. Notamment, les inventeurs ont découvert qu’il est possible de favoriser une voie de synthèse de lactate endogène, qui n’est pas ou peu exprimée naturellement dans la bactérie, en jouant sur l’expression du ou des gènes associés à cette voie de synthèse. Ainsi, les inventeurs ont découvert que les bactéries oxydant l’hydrogène peuvent être génétiquement modifiée de manière à surexprimer une lactate déshydrogénase endogène ou une hétérologue, et/ou de manière à réprimer l’expression de gènes intervenant dans une voie de synthèse de molécules venant en concurrence de la production de lactate, afin de produire du lactate à partir de CO2. Plus particulièrement, les inventeurs ont découvert que la bactérieCupriavidus necator(également appeléeHydrogenomonas eutrophus, Alcaligenes eutropha, Ralstonia eutropha, ouWautersia eutropha)peut être génétiquement modifiée de manière à surexprimer une lactate déshydrogénase endogène, en jouant sur le promoteur et/ou le nombre de copie du gène codant pour cette lactate déshydrogénase notamment, de manière à produire du lactate à partir de CO2. De manière alternative ou complémentaire, la production de lactate peut être améliorée en introduisant un ou plusieurs gènes exprimant une lactate déshydrogénase hétérologue et/ou en réprimant l’expression de gènes intervenant dans une voie de synthèse de molécules venant en concurrence de la production de lactate.By working on this problem, the inventors have discovered that it is possible to force bacteria that naturally oxidize hydrogen, and capable of producing organic matter from CO 2 , into a lactate synthesis pathway, possibly to the detriment other synthetic routes. In particular, the inventors have discovered that it is possible to promote an endogenous lactate synthesis pathway, which is not or only slightly expressed naturally in the bacterium, by acting on the expression of the gene(s) associated with this synthesis pathway . Thus, the inventors have discovered that hydrogen-oxidizing bacteria can be genetically modified so as to overexpress an endogenous lactate dehydrogenase or a heterologous one, and/or so as to repress the expression of genes involved in a pathway for the synthesis of molecules from in competition with the production of lactate, in order to produce lactate from CO 2 . More particularly, the inventors have discovered that the bacterium Cupriavidus necator (also called Hydrogenomonas eutrophus, Alcaligenes eutropha, Ralstonia eutropha , or Wautersia eutropha) can be genetically modified so as to overexpress an endogenous lactate dehydrogenase, by acting on the promoter and/or the copy number of the gene coding for this particular lactate dehydrogenase, so as to produce lactate from CO 2 . Alternatively or additionally, the production of lactate can be improved by introducing one or more genes expressing a heterologous lactate dehydrogenase and/or by repressing the expression of genes involved in a pathway for the synthesis of molecules that compete with the production of lactate .
Ces modifications bien qu’efficaces atteignent des limites lorsque l’on cherche à favoriser la production de lactate en prolongeant la culture dans le temps. Les inventeurs ont alors constaté après quelques heures de culture que les bactéries re-consommaient le lactate produit. Contrairement à ce qui est généralement attendu, les inventeurs ont constaté que la délétion des gènes codant pour les lactates ferricytochrome C reductases (lldD et lldA) décrite dans la littérature comme permettant d’éviter la consommation de lactate notamment chezEscherichia coli(Wooet al.2014 ; Niuet al.2014 ; Mazumbaret al.2013 ; Wanget al.2012 ; Chaiet al.2009) et chezIssatachenkia orientalis(Suominenet al.2012 ; Milletet al.2012) ne permet pas de supprimer la re-consommation du lactate dans les bactéries oxydant naturellement l’hydrogène, et capables de produire de la matière organique à partir de CO2. Ils ont identifié dans ces bactéries les gènes (lutA, lutB et lutC) réunis en opéron codant pour les composants d’un complexe enzymatique utilisant le lactate dont l’inhibition permet de réduire de manière substantielle voire de supprimer totalement la re-consommation du lactate produit.These modifications, although effective, reach limits when it is sought to promote the production of lactate by prolonging the culture over time. The inventors then noted after a few hours of culture that the bacteria re-consumed the lactate produced. Contrary to what is generally expected, the inventors have observed that the deletion of the genes encoding the lactate ferricytochrome C reductases (lldD and lldA) described in the literature as making it possible to avoid the consumption of lactate, in particular in Escherichia coli (Woo et al. 2014 ; Niu et al. 2014; Mazumbar et al. 2013; Wang et al. 2012; Chai et al. 2009) and in Issatachenkia orientalis (Suominen et al. 2012; Millet et al. 2012) does not make it possible to suppress the re-consumption of lactate in bacteria that naturally oxidize hydrogen, and capable of producing organic matter from CO 2 . In these bacteria, they identified the genes (lutA, lutB and lutC) united in an operon coding for the components of an enzymatic complex using lactate, the inhibition of which makes it possible to reduce substantially or even completely eliminate the re-consumption of lactate. product.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION.
L’invention a donc pour objet une bactérie oxydant naturellement l’hydrogène et génétiquement modifiée pour produire du lactate à partir de CO2, ladite bactérie étant génétiquement modifiée pour surexprimer au moins un gène codant pour une lactate déshydrogénase et pour inhiber l’expression d’un opéron appelé lut, ledit opéron comprenant des gènes lutA, lutB ou lutC codant pour les composants d’un complexe enzymatique utilisant le lactate.The invention therefore relates to a bacterium which naturally oxidizes hydrogen and which is genetically modified to produce lactate from CO 2 , said bacterium being genetically modified to overexpress at least one gene coding for a lactate dehydrogenase and to inhibit the expression of an operon called lut, said operon comprising lutA, lutB or lutC genes coding for the components of an enzymatic complex using lactate.
Selon l’invention, la bactérie peut être génétiquement modifiée pour surexprimer une lactate déshydrogénase endogène et/ou exogène.According to the invention, the bacterium can be genetically modified to overexpress an endogenous and/or exogenous lactate dehydrogenase.
L’invention a également pour objet l’utilisation d’une bactérie selon l’invention pour la production de lactate à partir de CO2, préférentiellement pour la production exclusivement de L-lactate, ou pour la production exclusivement de D-lactate.A subject of the invention is also the use of a bacterium according to the invention for the production of lactate from CO 2 , preferably for the production exclusively of L-lactate, or for the production exclusively of D-lactate.
L’invention porte également sur un procédé de production de lactate à partir de CO2, comprenant les étapes consistant à cultiver la bactérie avec du CO2comme seule source de carbone, puis à récupérer le lactate.The invention also relates to a process for producing lactate from CO 2 , comprising the steps of culturing the bacterium with CO 2 as the sole carbon source, then recovering the lactate.
DESCRIPTION DES FIGURES.DESCRIPTION OF FIGURES.
La figure 1
La figure 2
La figure 3
La figure 4
Les différentes abréviations utilisées dans la description et les figures 2, 3 et 4 sont donnés dans le Tableau 4.The various abbreviations used in the description and figures 2, 3 and 4 are given in Table 4.
La figure 5
La figure 6
La figure 7
La figure 8
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION.
L’invention a pour objet une bactérie oxydant naturellement l’hydrogène, génétiquement modifiée pour produire du lactate à partir de CO2, ladite bactérie étant génétiquement modifiée pour surexprimer au moins un gène codant pour une lactate déshydrogénaseThe subject of the invention is a bacterium which naturally oxidizes hydrogen, genetically modified to produce lactate from CO 2 , said bacterium being genetically modified to overexpress at least one gene coding for a lactate dehydrogenase
Dans le contexte de l’invention, une bactérie «oxydant naturellement l’hydrogène» désigne une bactérie capable, sans manipulation génétique préalable, d’utiliser l’hydrogène gazeux comme donneur d’électron et l’oxygène comme accepteur d’électron, et capable de fixer le dioxyde de carbone. Ces bactéries sont également appelées bactéries «knallgas». Les bactéries oxydant naturellement l’hydrogène ont besoin de dioxyde de carbone comme source de carbone et d’hydrogène comme source d’énergie.In the context of the invention, a bacterium " naturally oxidizing hydrogen " designates a bacterium capable, without prior genetic manipulation, of using gaseous hydrogen as an electron donor and oxygen as an electron acceptor, and capable of fixing carbon dioxide. These bacteria are also called “ knallgas ” bacteria. Naturally hydrogen-oxidizing bacteria require carbon dioxide as a carbon source and hydrogen as an energy source.
Selon l’invention, la bactérie oxydant naturellement l’hydrogène est préférentiellement sélectionnée parmiRalstoniasp,Cupriavidussp.,Hydrogenobactersp.,Rhodococcussp., Hydrogenovibriosp.;Rhodopseudomonas sp.,Rhodobacter sp., Aquifexsp.,Corynebacteriumsp.,Nocardiasp.,Rhodospirillumsp.,Rhizobiumsp.,Thiocapsasp.,Pseudomonassp.,Hydrogenomonassp.,Hydrogenobactersp.,Hydrogenophilussp.,Hydrogenautresmussp.,Helicobactersp.,Xanthobactersp.,Hydrogenophaga sp., Bradyrhizobiumsp.,Alcaligenessp.,Amycolatasp.;Aquaspirillumsp.,Arthrobactersp.,Azospirillumsp.,Variovouaxsp.,Acidovouaxsp.,Bacillussp.,Calderobacteriumsp.,Derxiasp.,Flavobacteriumsp.,Microcyclus sp., Mycobacteriumsp.,Paracoccussp.,Persephonellasp.,Renobactersp.,Thermocrinissp.,Wautersiasp., et les cyanobactéries telles queAnabaenasp.According to the invention, the bacterium which naturally oxidizes hydrogen is preferentially selected from Ralstonia sp, Cupriavidus sp., Hydrogenobacter sp., Rhodococcus sp ., Hydrogenovibrio sp.; Rhodopseudomonas sp. , Rhodobacter sp., Aquifex sp., Corynebacterium sp., Nocardia sp., Rhodospirillum sp., Rhizobium sp., Thiocapsa sp., Pseudomonas sp., Hydrogenomonas sp., Hydrogenobacter sp., Hydrogenophilus sp., Hydrogenautresmus sp ., Helicobacter sp., Xanthobacter sp., Hydrogenophaga sp., Bradyrhizobium sp., Alcaligenes sp., Amycolata sp.; Aquaspirillum sp., Arthrobacter sp., Azospirillum sp., Variovouax sp., Acidovouax sp., Bacillus sp., Calderobacterium sp., Derxia sp., Flavobacterium sp ., Microcyclus sp., Mycobacterium sp., Paracoccus sp., Persephonella sp. ., Renobacter sp., Thermocrinis sp., Wautersia sp., and cyanobacteria such as Anabaena sp.
Notamment, la bactérie est sélectionnée parmiRhodococcus opacus, Rhodococcus jostii, Hydrogenovibrio marinus, Rhodopseudomonas capsulata, Rhodopseudomonas palustris,Rhodobacter sphaeroides, Aquifex pyrophilus, Aquifex aeolicus, Cupriavidus necator, Cupriavidus metallidurans, Corynebacterium autotrophicum, Nocardia autotrophica, Nocardia opaca, Rhodopseudomonas viridis, Rhodopseudomonas sulfoviridis, Rhodopseudomonas blastica, Rhodopseudomonas sphaeroides, Rhodopseudomonas acidophila, Rhodospirillum rubrum,Rhizobium japonicum, Thiocapsa roseopersicina, Pseudomonas facilis, Pseudomonas flava, Pseudomonas putida, Pseudomonas hydrogenovoua, , Pseudomonas palleronii, Pseudomonas pseudoflava, Pseudomonas saccharophila, Pseudomonas thermophila, Pseudomonas hydrogenothermophila, Hydrogenomonas pantotropha, Hydrogenomonas eutropha, Hydrogenomonas facilis,Hydrogenobacter thermophilus, Hydrogenobacter halophilus, Hydrogenobacter hydrogenophilus, Hydrogenophilus isleticus,Hydrogenophilus thermoluteolus,Hydrogenautresmus marinus, Helicobacter pylori, Xanthobacter autotrophicus, Xanthobacter flavus, Hydrogenophaga flava, Hydrogenophaga palleronii, Hydrogenophaga pseudoflava, Bradyrhizobium japonicum, Ralstonia eutropha, Alcaligenes eutrophus, Alcaligenes facilis, Alcaligenes hydrogenophilus, Alcaligenes latus, Alcaligenes paradoxus, Alcaligenes ruhletii, Amycolatasp.,Aquaspirillum autotrophicum,Arthrobacterstrain 11/X,Azospirillum lipoferum, Variovouax paradoxus,Acidovouax facilis,Hydrogeno bacillus schlegelii, Bacillus tusciae, Calderobacterium hydrogenophilum, Derxia gummosa, Flavobacterium autautresmophilum, Microcyclus aquaticus, Mycobacterium goudoniae, Paracoccus denitrificans, Persephonella marina, Persephonella guaymasensis, Renobacter vacuolatum, Thermocrinis ruber, Wautersiasp.,Anabaena oscillarioides, Anabaena spiroides et Anabaena cylindrica.In particular, the bacterium is selected from Rhodococcus opacus, Rhodococcus jostii, Hydrogenovibrio marinus, Rhodopseudomonas capsulata, Rhodopseudomonas palustris , Rhodobacter sphaeroides , Aquifex pyrophilus , Aquifex aeolicus, Cupriavidus necator, Cupriavidus metallidurans, Corynebacterium autotrophicum, Nocardia autotrophica, Nocardia virodieus opaca, sulfoviridis, Rhodopseudomonas blastica, Rhodopseudomonas sphaeroides, Rhodopseudomonas acidophila, Rhodospirillum rubrum , Rhizobium japonicum, Thiocapsa roseopersicina, Pseudomonas facilis, Pseudomonas flava, Pseudomonas putida, Pseudomonas hydrogenovoua, , Pseudomonas palleronii, Pseudomonas pseudoflava, Pseudomonas saccharophila, Pseudomonas thermophila, Pseudomonas hydrogenothermophila, Hydrogenomonas pantotropha , Hydrogenomonas eutropha, Hydrogenomonas facilis , Hydrogenobacter thermophilus, Hydrogenobacter halophilus, Hydrogenophaga flava, Hydrogenophaga palleronii, Hydrogenophilus thermoluteolus , Hydrogenautremus marinus, Helicobacter pylori, Xanthobacter autotrophicus, Xanthobacter flavus, Hydrogenophaga flava, Hydrogenophaga palleronii, Hydrogenophaga eutrophia, Hydrogenophaga pseudobflava, Roughenophagia japonica eutrophus, Alcaligenes facilis, Alcaligenes hydrogenophilus, Alcaligenes latus, Alcaligenes paradoxus, Alcaligenes ruhletii, Amycolata sp., Aquaspirillum autotrophicum , Arthrobacter strain 11/X, Azospirillum lipoferum, Variovouax paradoxus , Acidovouax facilis , Hydrogen bacillus schlegelii, Bacillus tusciae, Calderobacterium hydrogenophilum gummosa, Flavobacterium autautremophilum, Microcyclus aquaticus, Mycobacterium goudoniae, Paracoccus denitrificans, Persephonella marina, Persephonella guaymasensis, Renobacter vacuolatum, Thermocrinis ruber, Wautersia sp., Anabaena oscillarioides, Anabaena spiroides and Anabaena cylindrica .
Les termes «bactérie recombinante» et «bactérie génétiquement modifiée» sont utilisés ici de manière interchangeable et désignent des bactéries qui ont été génétiquement modifiées pour exprimer ou pour surexprimer des séquences nucléotidiques endogènes, pour exprimer des séquences nucléotidiques hétérologues (exogènes), ou qui ont une altération de l'expression d'un gène endogène. Par «altération», on entend que l'expression du gène, ou niveau d'une molécule d'ARN ou molécules d'ARN équivalentes codant pour un ou plusieurs polypeptides ou sous-unités polypeptidiques, ou l'activité d'un ou plusieurs polypeptides ou sous-unités polypeptidiques est régulée, de sorte que l'expression, le niveau ou l'activité soit supérieur ou inférieur à celui observé en l'absence de cette modification. Il est entendu que les termes «bactérie recombinante» et «bactérie génétiquement modifiée» se réfèrent non seulement à la bactérie recombinante particulière, mais également à la descendance ou à la descendance potentielle d'une telle bactérie. Certaines modifications pouvant se produire dans les générations suivantes, du fait d'une mutation ou d'influences environnementales, cette progéniture peut ne pas être identique à la cellule mère, mais elle est encore comprise dans le cadre du terme tel qu'utilisé ici.The terms " recombinant bacterium " and " genetically modified bacterium " are used interchangeably herein and refer to bacteria which have been genetically modified to express or overexpress endogenous nucleotide sequences, to express heterologous (exogenous) nucleotide sequences, or which have an alteration in the expression of an endogenous gene. By "alteration" is meant that the expression of the gene, or level of an RNA molecule or equivalent RNA molecules encoding one or more polypeptides or polypeptide subunits, or the activity of one or more polypeptides or polypeptide subunits is regulated, such that the expression, level or activity is higher or lower than that observed in the absence of this modification. It is understood that the terms " recombinant bacterium " and " genetically modified bacterium " refer not only to the particular recombinant bacterium, but also to the progeny or potential progeny of such bacterium. Since some changes may occur in subsequent generations, due to mutation or environmental influences, this offspring may not be identical to the parent cell, but is still included within the scope of the term as used herein.
Selon l’invention, on entend par «surexpression d’un gène» le fait que ledit gène est plus exprimé dans la bactérie considérée que dans une bactérie non génétiquement modifiée pour surexprimer ledit gène, conduisant à une production ou une production plus importante de la protéine correspondante (et plus particulièrement de la lactate déshydrogénase) et notamment à une augmentation supérieure à 20%, plus préférentiellement 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%. Selon l’invention, une telle surexpression s’entend de l’expression d’une lactate déshydrogénase endogène, qui n’est pas ou peu exprimée dans la bactérie non génétiquement modifiée, ou de l’expression d’une lactate déshydrogénase exogène.According to the invention, the term " overexpression of a gene " means the fact that said gene is more expressed in the bacterium considered than in a bacterium not genetically modified to overexpress said gene, leading to a production or a greater production of the corresponding protein (and more particularly lactate dehydrogenase) and in particular an increase greater than 20%, more preferably 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%. According to the invention, such an overexpression means the expression of an endogenous lactate dehydrogenase, which is not or only slightly expressed in the non-genetically modified bacterium, or the expression of an exogenous lactate dehydrogenase.
Dans un mode de réalisation particulier, la bactérie est sélectionnée parmi les bactéries oxydant naturellement l’hydrogène possédant une lactate déshydrogénase endogène.In a particular embodiment, the bacterium is selected from naturally hydrogen-oxidizing bacteria possessing an endogenous lactate dehydrogenase.
Avantageusement, la bactérie est sélectionnée parmiCupriavidussp., telle queCupriavidus necator,Hydrogenobactersp., telle queHydrogenobacter thermophilus,Rhodococcussp., telle queRhodococcus opacus, etPseudomonassp., telle quePseudomonas hydrogenothermophila.Advantageously, the bacterium is selected from Cupriavidus sp . , such as Cupriavidus necator , Hydrogenobacter sp . , such as Hydrogenobacter thermophilus , Rhodococcus sp., such as Rhodococcus opacus , and Pseudomonas sp., such as Pseudomonas hydrogenothermophila .
Les termes "endogène" ou "natif" désignent un gène qui est normalement ou naturellement présent dans le génome de la bactérie considérée. A l’inverse, les termes «exogène» ou « hétérologue » tels qu'utilisés ici en référence à un gène (séquence nucléotidique) désignent un gène qui n’est pas normalement ou naturellement présent dans le génome de la bactérie considérée.The terms “ endogenous ” or “ native ” designate a gene which is normally or naturally present in the genome of the bacterium considered. Conversely, the terms “ exogenous ” or “heterologous” as used here with reference to a gene (nucleotide sequence) designate a gene which is not normally or naturally present in the genome of the bacterium considered.
Dans le cas d’une bactérie possédant une lactate déshydrogénase endogène, il est possible de modifier génétiquement ladite bactérie, de manière à permettre une surexpression dudit gène. Notamment, il est possible de modifier la bactérie pour que au moins un gène codant pour une lactate déshydrogénase endogène soit sous le contrôle d’un promoteur permettant une telle surexpression. Un promoteur désigne la séquence à l'extrémité 5 'du gène structural considéré et qui dirige l'initiation de la transcription. D’une manière générale, selon l’invention, les promoteurs utilisables incluent des promoteurs constitutifs, à savoir des promoteurs qui sont actifs dans la plupart des états cellulaires et des conditions environnementales, ainsi que des promoteurs inductibles qui sont activés ou réprimés par des stimuli physiques ou chimiques exogènes, et qui induisent donc un niveau d’expression variable en fonction de la présence ou de l’absence de ces stimuli. De manière alternative ou complémentaire, il est possible de modifier génétiquement le promoteur endogène, par exemple pour lever de potentielles inhibitions de son induction. Il est également possible de surexprimer une lactate déshydrogénase endogène en multipliant le nombre de copies du gène dans le génome de la bactérie, par le biais de plasmides et/ou en introduisant des séquences nucléotidiques à d’autres loci sur le ou les chromosomes de la bactérie, etc.In the case of a bacterium possessing an endogenous lactate dehydrogenase, it is possible to genetically modify said bacterium, so as to allow overexpression of said gene. In particular, it is possible to modify the bacterium so that at least one gene coding for an endogenous lactate dehydrogenase is under the control of a promoter allowing such overexpression. A promoter designates the sequence at the 5′ end of the structural gene under consideration and which directs the initiation of transcription. In general, according to the invention, the promoters which can be used include constitutive promoters, namely promoters which are active in most cellular states and environmental conditions, as well as inducible promoters which are activated or repressed by stimuli exogenous physical or chemical properties, and which therefore induce a variable level of expression depending on the presence or absence of these stimuli. Alternatively or additionally, it is possible to genetically modify the endogenous promoter, for example to remove potential inhibitions of its induction. It is also possible to overexpress an endogenous lactate dehydrogenase by multiplying the number of copies of the gene in the genome of the bacterium, by means of plasmids and/or by introducing nucleotide sequences at other loci on the chromosome(s) of the bacterium. bacteria, etc.
Dans un mode de réalisation, la bactérie selon l’invention est génétiquement modifiée pour surexprimer une lactate déshydrogénase endogène. Avantageusement, la bactérie est génétiquement modifiée pour surexprimer seulement la L-lactate déshydrogénase endogène ou seulement la D-lactate déshydrogénase endogène.In one embodiment, the bacterium according to the invention is genetically modified to overexpress an endogenous lactate dehydrogenase. Advantageously, the bacterium is genetically modified to overexpress only endogenous L-lactate dehydrogenase or only endogenous D-lactate dehydrogenase.
Les tableaux 1 et 2 ci-dessous répertorient, à titre d’exemples, des séquences codant pour des L-lactate déshydrogénase (Tableau 1 : Exemples de L-lactate déshydrogénase (EC 1.1.1.27)) et des D-lactate déshydrogénase (Tableau 2 : Exemples de D-lactate déshydrogénase (EC 1.1.1.28)) de différentes bactéries, ainsi que les séquences protéiques correspondantes. Selon l’invention, ces séquences peuvent être la cible de modifications génétiques, y compris de multiplication, pour conduire à une bactérie génétiquement modifiée apte à produire du lactate à partir de CO2.- un polyhydrogénosiloxane II de formule X(R)2SiO-((R)2SiO)m-(RXSiO)n-Si(R)2X avec R tel que défini ci-dessus et X correspondant à H ou R,Tables 1 and 2 below list, by way of example, sequences encoding L-lactate dehydrogenase (Table 1: Examples of L-lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.27)) and D-lactate dehydrogenase (Table 2: Examples of D-lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.28)) from different bacteria, together with the corresponding protein sequences. According to the invention, these sequences can be the target of genetic modifications, including multiplication, to lead to a genetically modified bacterium capable of producing lactate from CO 2 .- a polyhydrosiloxane II of formula X(R) 2 SiO -((R) 2 SiO) m -(RXSiO) n -Si(R) 2 X with R as defined above and X corresponding to H or R,
Dans un mode de réalisation particulier, la bactérie est une bactérieCupriavidus necator, génétiquement modifiée au niveau du promoteur associé au(x) gène(s) codant pour la L-lactate déshydrogénase endogène et/ou la D-lactate déshydrogénase endogène, afin de favoriser l’expression de l’un et/ou de l’autre gène. En effet, les inventeurs ont découvert queCupriavidus necatorpossède des gènes codant une L-lactate déshydrogénase (ldh) et une D-lactate déshydrogénase (ldhA1) endogènes, dont l’expression dépend des conditions de culture et qui est généralement quasiment nulle en limitation de nutriments. Selon l’invention, cette bactérie peut avantageusement être génétiquement modifiée au niveau de la séquence nucléotidique codant pour ledit promoteur, afin de lever cette régulation négative et permettre l’expression des gènes correspondants, même en limitation de nutriments. Il est notamment possible de modifierCupriavidus necatorde manière à associer la ou les séquences codant pour la L-lactate déshydrogénase et/ou la D-lactate déshydrogénase endogènes à un promoteur constitutif ou à un promoteur inductible.In a particular embodiment, the bacterium is a Cupriavidus necator bacterium, genetically modified at the level of the promoter associated with the gene(s) coding for endogenous L-lactate dehydrogenase and/or endogenous D-lactate dehydrogenase, in order to promote the expression of one and/or the other gene. Indeed, the inventors have discovered that Cupriavidus necator has genes encoding an endogenous L-lactate dehydrogenase (ldh) and D-lactate dehydrogenase (ldhA1), the expression of which depends on the culture conditions and which is generally almost nil in limitation of nutrients. According to the invention, this bacterium can advantageously be genetically modified at the level of the nucleotide sequence coding for said promoter, in order to lift this negative regulation and allow the expression of the corresponding genes, even with a limitation of nutrients. It is in particular possible to modify Cupriavidus necator so as to associate the sequence(s) coding for endogenous L-lactate dehydrogenase and/or D-lactate dehydrogenase with a constitutive promoter or with an inducible promoter.
Dans un mode de réalisation, les gènes codant pour la L-lactate déshydrogénase et/ou à la D-lactate déshydrogénase endogènes sont modifiés de manière à être sous contrôle d’un promoteur recombinant constitutif (non soumis à une régulation négative) ou inductible en présence d’une molécule particulière. A titre d’exemple, il est possible d’utiliser des promoteurs constitutifs tels que pLac, pTAC, pJ5 (Gruberet al., 2014), un promoteur inductible tel que le promoteur pBAD, inductible à l’arabinose (Grousseauet al., 2014), le promoteur pPHAP inductible en limitation phosphate (Barnardet al.2015), le promoteur pCBBL inductible en conditions autotrophes (Lütteet al., 2012) ou le promoteur pKRrha inductible au rhamnose (Sydowet al., 2017).In one embodiment, the genes encoding endogenous L-lactate dehydrogenase and/or D-lactate dehydrogenase are modified so as to be under the control of a constitutive (non-downregulated) recombinant promoter or inducible by presence of a particular molecule. By way of example, it is possible to use constitutive promoters such as pLac, pTAC, pJ5 (Gruber et al. , 2014), an inducible promoter such as the pBAD promoter, inducible to arabinose (Grousseau et al. , 2014), the pPHAP promoter inducible under phosphate limitation (Barnard et al. 2015), the pCBBL promoter inducible under autotrophic conditions (Lütte et al. , 2012) or the rhamnose-inducible pKRrha promoter (Sydow et al. , 2017).
Dans un mode de réalisation particulier, la bactérie selon l’invention est génétiquement modifiée pour surexprimer un gène codant pour l’expression d’une protéine présentant au moins 50% d’homologie avec SEQ ID N°1 (séquence de la L-lactate déshydrogénase deCupriavidus necatorH16), préférentiellement au moins 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%. Dans un autre mode de réalisation, la bactérie selon l’invention est génétiquement modifiée pour surexprimer un gène codant pour l’expression d’une protéine présentant au moins 50% d’homologie avec SEQ ID N°11 (séquence d’une D-lactate déshydrogénase deCupriavidus necatorH16), préférentiellement au moins 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%.In a particular embodiment, the bacterium according to the invention is genetically modified to overexpress a gene coding for the expression of a protein exhibiting at least 50% homology with SEQ ID No. 1 (sequence of L-lactate dehydrogenase from Cupriavidus necator H16), preferably at least 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%. In another embodiment, the bacterium according to the invention is genetically modified to overexpress a gene coding for the expression of a protein exhibiting at least 50% homology with SEQ ID No. 11 (sequence of a D- lactate dehydrogenase from Cupriavidus necator H16), preferably at least 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%.
De manière alternative ou cumulative, la bactérie peut être génétiquement modifiée pour surexprimer au moins un gène codant pour une lactate déshydrogénase exogène, ou hétérologue.Alternatively or cumulatively, the bacterium can be genetically modified to overexpress at least one gene encoding an exogenous or heterologous lactate dehydrogenase.
Selon l’invention, le génome de la bactérie est alors modifié de manière à intégrer une séquence nucléique codant pour une telle lactate déshydrogénase exogène. Ladite séquence nucléique peut avoir été introduite dans le génome de la bactérie ou d’un de ses ascendants, par le biais de toute méthode de clonage moléculaire adaptée. Dans le contexte de l’invention, le génome de la bactérie s’entend de l’ensemble du matériel génétique contenu dans ladite bactérie, y compris le matériel génétique extrachromosomique contenu par exemple dans des plasmides, épisomes, chromosomes synthétiques, etc. La séquence nucléique introduite peut être une séquence hétérologue, c’est-à-dire qui n’existe pas à l’état naturel dans ladite bactérie, ou une séquence homologue. Avantageusement, on introduit dans le génome de la bactérie une unité transcriptionnelle comportant la séquence nucléique d’intérêt, placée sous le contrôle d’un ou plusieurs promoteur(s) et d’un ou plusieurs sites de liaison au ribosome. Une telle unité transcriptionnelle comprend également, avantageusement, les séquences usuelles telles que des terminateurs transcriptionnels, et le cas échéant d’autres éléments de régulation de la transcription.According to the invention, the genome of the bacterium is then modified so as to integrate a nucleic sequence coding for such an exogenous lactate dehydrogenase. Said nucleic sequence may have been introduced into the genome of the bacterium or one of its ancestors, by means of any suitable molecular cloning method. In the context of the invention, the genome of the bacterium means all the genetic material contained in said bacterium, including the extrachromosomal genetic material contained for example in plasmids, episomes, synthetic chromosomes, etc. The nucleic acid sequence introduced may be a heterologous sequence, that is to say which does not exist naturally in said bacterium, or a homologous sequence. Advantageously, a transcriptional unit containing the nucleic sequence of interest, placed under the control of one or more promoter(s) and one or more ribosome binding sites, is introduced into the genome of the bacterium. Such a transcriptional unit also advantageously comprises the usual sequences such as transcriptional terminators, and where appropriate other transcriptional regulatory elements.
Un gène codant pour une lactate déshydrogénase exogène peut par exemple être dérivé d’une bactérie, d’un champignon, d’une levure ou d’un mammifère. Préférentiellement, un tel gène est dérivé d’une bactérie et notamment deE. coli, Bacillus coagulans, Pediococcus acidilactici, Streptococcus bovis(Streptococcus equinus), d’une bactérie lactique, et notamment deLactobacillus casei, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus bulgaricus,Lactobacillus delbrueckii,Lactobacillus plantarum ou Lactobacillus pentosus, Lactococcus lactissubsp.lactis. Les gènes listés dans les tableaux 1 et 2 peuvent également être utilisés pour modifier génétiquement une bactérie selon l’invention.A gene encoding an exogenous lactate dehydrogenase can for example be derived from a bacterium, a fungus, a yeast or a mammal. Preferably, such a gene is derived from a bacterium and in particular from E. coli, Bacillus coagulans, Pediococcus acidilactici, Streptococcus bovis ( Streptococcus equinus ), from a lactic acid bacterium, and in particular from Lactobacillus casei, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus bulgaricus , Lactobacillus delbrueckii , Lactobacillus plantarum or Lactobacillus pentosus, Lactococcus lactis subsp. lactis . The genes listed in Tables 1 and 2 can also be used to genetically modify a bacterium according to the invention.
Dans un mode de réalisation particulier, la séquence de la lactate déshydrogénase hétérologue utilisée pour modifier génétiquement la bactérie selon l’invention présente au moins 50% d’homologie avec la séquence de la L-lactate déshydrogénase dePediococcus acidilactici(SEQ ID N°2), préférentiellement au moins 60%, 70%, 75%, 80, 85%, 90%, 95%, 99%, 100%.In a particular embodiment, the sequence of the heterologous lactate dehydrogenase used to genetically modify the bacterium according to the invention has at least 50% homology with the sequence of the L-lactate dehydrogenase of Pediococcus acidilactici (SEQ ID No. 2 ), preferably at least 60%, 70%, 75%, 80, 85%, 90%, 95%, 99%, 100%.
Dans un mode de réalisation particulier, la séquence de la lactate déshydrogénase hétérologue utilisée pour modifier génétiquement la bactérie selon l’invention présente au moins 50% d’homologie avec la séquence de la L-lactate déshydrogénase deStreptococcus equinus (Streptococcus bovis)(SEQ ID N°3), préférentiellement au moins 60%, 70%, 75%, 80, 85%, 90%, 95%, 99%, 100%.In a particular embodiment, the sequence of the heterologous lactate dehydrogenase used to genetically modify the bacterium according to the invention has at least 50% homology with the sequence of the L-lactate dehydrogenase of Streptococcus equinus (Streptococcus bovis) (SEQ ID No. 3), preferably at least 60%, 70%, 75%, 80, 85%, 90%, 95%, 99%, 100%.
Dans un mode de réalisation particulier, la séquence de la lactate déshydrogénase hétérologue utilisée pour modifier génétiquement la bactérie selon l’invention présente au moins 50% d’homologie avec la séquence de la L-lactate déshydrogénase deBacillus coagulans(SEQ ID N°4), préférentiellement au moins 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80, 85%, 90%, 95%, 99%, 100%.In a particular embodiment, the sequence of the heterologous lactate dehydrogenase used to genetically modify the bacterium according to the invention has at least 50% homology with the sequence of the L-lactate dehydrogenase of Bacillus coagulans (SEQ ID No. 4 ), preferably at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80, 85%, 90%, 95%, 99%, 100%.
Dans un mode de réalisation particulier, la séquence de la lactate déshydrogénase hétérologue utilisée pour modifier génétiquement la bactérie selon l’invention présente au moins 50% d’homologie avec la séquence de la L-lactate déshydrogénase deLactobacillus casei(SEQ ID N°5), préférentiellement au moins 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80, 85%, 90%, 95%, 99%, 100%.In a particular embodiment, the sequence of the heterologous lactate dehydrogenase used to genetically modify the bacterium according to the invention has at least 50% homology with the sequence of the L-lactate dehydrogenase of Lactobacillus casei (SEQ ID No. 5 ), preferably at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80, 85%, 90%, 95%, 99%, 100%.
Dans un mode de réalisation particulier, la séquence de la lactate déshydrogénase hétérologue utilisée pour modifier génétiquement la bactérie selon l’invention présente au moins 50% d’homologie avec la séquence de la D-lactate déshydrogénase deLactobacillus delbrueckiisubsp. bulgaricus(SEQ ID N°12), préférentiellement au moins 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80, 85%, 90%, 95%, 99%, 100%.In a particular embodiment, the sequence of the heterologous lactate dehydrogenase used to genetically modify the bacterium according to the invention has at least 50% homology with the sequence of the D-lactate dehydrogenase of Lactobacillus delbrueckii subsp . bulgaricus (SEQ ID No. 12), preferably at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80, 85%, 90%, 95%, 99%, 100%.
Dans un mode de réalisation particulier, la séquence de la lactate déshydrogénase hétérologue utilisée pour modifier génétiquement la bactérie selon l’invention présente au moins 50% d’homologie avec la séquence de la D-lactate déshydrogénase deEscherichia coli(SEQ ID N°13), préférentiellement au moins 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80, 85%, 90%, 95%, 99%, 100%.In a particular embodiment, the sequence of the heterologous lactate dehydrogenase used to genetically modify the bacterium according to the invention has at least 50% homology with the sequence of the D-lactate dehydrogenase of Escherichia coli (SEQ ID No. 13 ), preferably at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80, 85%, 90%, 95%, 99%, 100%.
Dans un mode de réalisation particulier, la séquence de la lactate déshydrogénase hétérologue utilisée pour modifier génétiquement la bactérie selon l’invention présente au moins 50% d’homologie avec la séquence de la D-lactate déshydrogénaseBacillus coagulans(SEQ ID N°14), préférentiellement au moins 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80, 85%, 90%, 95%, 99%, 100%.In a particular embodiment, the sequence of the heterologous lactate dehydrogenase used to genetically modify the bacterium according to the invention has at least 50% homology with the sequence of the D-lactate dehydrogenase Bacillus coagulans (SEQ ID No. 14) , preferably at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80, 85%, 90%, 95%, 99%, 100%.
Dans un mode de réalisation, la bactérie est génétiquement modifiée pour surexprimer au moins un gène codant pour une L-lactate déshydrogénase (endogène ou hétérologue), de manière à pouvoir produire du L-lactate. Dans le cas d’une bactérie possédant un gène codant pour une D-lactate déshydrogénase endogène, l’expression dudit gène est avantageusement au moins partiellement inhibée, de manière à favoriser la production de L-lactate seulement.In one embodiment, the bacterium is genetically modified to overexpress at least one gene encoding an L-lactate dehydrogenase (endogenous or heterologous), so as to be able to produce L-lactate. In the case of a bacterium possessing a gene encoding an endogenous D-lactate dehydrogenase, the expression of said gene is advantageously at least partially inhibited, so as to promote the production of L-lactate only.
De manière alternative, la bactérie peut être génétiquement modifiée pour surexprimer au moins un gène codant pour une D-lactate déshydrogénase (endogène ou hétérologue) de manière à pouvoir produire du D-lactate. Dans le cas d’une bactérie possédant un gène codant pour une L-lactate déshydrogénase endogène, l’expression dudit gène est avantageusement au moins partiellement inhibée, de manière à favoriser la production de D-lactate seulement.Alternatively, the bacterium can be genetically modified to overexpress at least one gene encoding a D-lactate dehydrogenase (endogenous or heterologous) so as to be able to produce D-lactate. In the case of a bacterium possessing a gene coding for an endogenous L-lactate dehydrogenase, the expression of said gene is advantageously at least partially inhibited, so as to promote the production of D-lactate only.
Selon l’invention, on entend par «inhibition de l’expression d’un gène» le fait que ledit gène n’est plus exprimé dans la bactérie considérée ou que son expression est réduite, comparativement à la bactérie sauvage (non génétiquement modifiée pour inhiber l’expression du gène), conduisant à l’absence de production de la protéine correspondante ou à une baisse significative de sa production, et notamment à une baisse supérieure à 20%, plus préférentiellement 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%. Dans un mode de réalisation, l’inhibition peut être totale, c’est-à-dire que la protéine codée par ledit gène n’est plus du tout produite. L’inhibition de l’expression d’un gène peut notamment être obtenue par délétion, mutation, insertion et/ou substitution d'un ou plusieurs nucléotides dans le gène considéré. Préférentiellement, l’inhibition de l’expression du gène est obtenue par délétion totale de la séquence nucléotidique. Selon l’invention, toute méthode d’inhibition d’un gène, connue en soi par l’homme de l’art et applicable à une bactérie peut être utilisée. Par exemple, l’inhibition de l’expression d’un gène peut être obtenue par recombinaison homologue (Datsenkoet al.,2000; Lodishet al.,2000) ; mutagénèse aléatoire ou dirigée pour modifier l’expression d’un gène et/ou l’activité de la protéine encodée (Thomaset al.,1987) ; modification d’une séquence promotrice du gène pour altérer son expression (Kaufmannet al.,2011) ; ciblage induit des lésions locales dans les génomes (TILLING) ; conjugaison, etc. Une autre approche particulière est l'inactivation génique par insertion d'une séquence étrangère, par exemple par mutagenèse de transposon en utilisant des éléments génétiques mobiles, d'origine naturelle ou artificielle ou par exemple par insertion d’une cassette antibiotique. Selon un autre mode de réalisation préféré, l’inhibition de l’expression du gène est obtenue par des techniques knock-out. L’inhibition de l’expression du gène peut également être obtenue par extinction du gène en utilisant des ARN interférents, ribozymes ou antisens (Daneholt, 2006. Nobel Prize in Physiology or Medicine). Dans le contexte de la présente invention, le terme "ARN interférent" ou "ARNi" désigne toute molécule d'ARNi (par exemple ARN monocaténaire ou ARN bicaténaire) qui peut bloquer l'expression d’un gène cible et/ou faciliter la dégradation de l'ARNm correspondants. L’inhibition du gène peut également être obtenue par des méthodes d’édition génomique qui permettent de directement apporter des modifications génétiques à un génome donné, via l’utilisation de nucléases à doigts de zinc (Kimet al.,1996), de nucléases effectrices de type activateur de transcription, dites « TALEN » (Ousteroutet al.2016), d’un système combinant des nucléases de type Cas9 avec des courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées dites ‘CRISPR’ (Maliet al.,2013), ou encore de méganucléases (Daboussiet al.,2012). L’inhibition de l’expression du gène peut également être obtenue par inactivation de la protéine codée par ledit gène. L’inhibition de l’expression du gène peut également être obtenue par délétion, mutation, insertion et/ou substitution d'un ou plusieurs nucléotides dans le promoteur en amont du gène considéré. L’inhibition de l’expression du gène peut également être obtenue par délétion, mutation, insertion et/ou substitution d'un ou plusieurs nucléotides dans le site de liaison au ribosome en amont du gène considéré.According to the invention, the term " inhibition of the expression of a gene " means the fact that said gene is no longer expressed in the bacterium considered or that its expression is reduced, compared to the wild bacterium (not genetically modified for inhibit the expression of the gene), leading to the absence of production of the corresponding protein or to a significant drop in its production, and in particular to a drop of more than 20%, more preferentially 30%, 40%, 50%, 60 %, 70%, 80%, 90%. In one embodiment, the inhibition may be total, that is to say that the protein coded by said gene is no longer produced at all. The inhibition of the expression of a gene can in particular be obtained by deletion, mutation, insertion and/or substitution of one or more nucleotides in the gene considered. Preferably, the inhibition of the expression of the gene is obtained by total deletion of the nucleotide sequence. According to the invention, any method of inhibiting a gene, known per se by those skilled in the art and applicable to a bacterium can be used. For example, the inhibition of the expression of a gene can be obtained by homologous recombination (Datsenko et al., 2000; Lodish et al., 2000); random or directed mutagenesis to modify the expression of a gene and/or the activity of the encoded protein (Thomas et al., 1987); modification of a promoter sequence of the gene to alter its expression (Kaufmann et al., 2011); targeting induces local lesions in genomes (TILLING); conjugation, etc Another particular approach is gene inactivation by insertion of a foreign sequence, for example by transposon mutagenesis using mobile genetic elements, of natural or artificial origin or for example by insertion of an antibiotic cassette. According to another preferred embodiment, inhibition of gene expression is achieved by knockout techniques. Inhibition of gene expression can also be achieved by gene silencing using interfering, ribozyme or antisense RNAs (Daneholt, 2006. Nobel Prize in Physiology or Medicine). In the context of the present invention, the term "interfering RNA" or "RNAi" refers to any RNAi molecule (for example single-stranded RNA or double-stranded RNA) which can block the expression of a target gene and/or facilitate the degradation corresponding mRNAs. Gene inhibition can also be achieved by gene editing methods that allow direct genetic modifications to be made to a given genome, through the use of zinc finger nucleases (Kim et al., 1996), nucleases transcription activator type effectors, called “TALEN” (Ousterout et al. 2016), of a system combining Cas9-type nucleases with short grouped and regularly spaced palindromic repeats called “CRISPR” (Mali et al., 2013) , or meganucleases (Daboussi et al., 2012). The inhibition of the expression of the gene can also be obtained by inactivating the protein encoded by said gene. Inhibition of gene expression can also be obtained by deletion, mutation, insertion and/or substitution of one or more nucleotides in the promoter upstream of the gene considered. Inhibition of gene expression can also be obtained by deletion, mutation, insertion and/or substitution of one or more nucleotides in the ribosome binding site upstream of the gene considered.
En travaillant sur les modifications à apporter à une bactérie oxydant naturellement l’hydrogène génétiquement modifiée pour lui permettre de produire du lactate à partir de CO2, les inventeurs ont mis en évidence dans ces bactéries des gènes (lutA, lutB ou lutC) codant pour les composants d’un complexe enzymatique utilisant le lactate dont l’inhibition permet de réduire de manière substantielle voire de supprimer totalement la re-consommation du lactate produit. Ces gènes sont réunis sur un opéron appelé lut.By working on the modifications to be made to a bacterium which naturally oxidizes hydrogen genetically modified to enable it to produce lactate from CO 2 , the inventors have demonstrated in these bacteria genes (lutA, lutB or lutC) coding for the components of an enzymatic complex using lactate, the inhibition of which makes it possible to substantially reduce or even completely eliminate the re-consumption of the lactate produced. These genes are united on an operon called lut.
L’opéron lut jusqu’alors inconnu chez les bactéries oxydant naturellement l’hydrogène réunit des gènes qui ont moins de 50% d’identité avec les gènes de l’opéron lut deB. subtilis(Chaiet al., 2009) connu pour permettre la croissance de cette bactérie sur le L-lactate comme source de carbone. PourCupriavidus necator, les gènes réunis dans l’opéron lut ont moins de 44% d’identité avec ceux deB. subtilis. PourRhodococcus opacusles gènes réunis dans l’opéron lut ont moins de 40% d’identité avec ceux deB. subtilis. Pour Rhodococcus jostiiles gènes réunis dans l’opéron lut ont moins de 40% d’identité avec ceux deB. subtilis. Pour Helicobacter pylori ,les gènes réunis dans l’opéron lut ont moins de 37% d’identité avec ceux deB. subtilis. Pour Bacillus tusciae ,les gènes réunis dans l’opéron lut ont moins de 55% d’identité avec ceux deB. subtilis.PourPseudomonas putida,les gènes réunis dans l’opéron lut ont moins de 43% d’identité avec ceux deB. subtilis.PourCupriavidus metallidurans ,les gènes réunis dans l’opéron lut ont moins de 42% d’identité avec ceux deB. subtilis.PourParacoccus denitrificans ,les gènes réunis dans l’opéron lut ont moins de 42% d’identité avec ceux deB. subtilis. The previously unknown lut operon in naturally hydrogen-oxidizing bacteria brings together genes that have less than 50% identity with the genes of the lut operon of B. subtilis (Chai et al ., 2009) known to allow the growth of this bacterium on L-lactate as a carbon source. For Cupriavidus necator , the genes joined in the lut operon have less than 44% identity with those of B. subtilis . For Rhodococcus opacus the genes united in the lut operon have less than 40% identity with those of B. subtilis. For Rhodococcus jostii the genes united in the lut operon have less than 40% identity with those of B. subtilis. For Helicobacter pylori , the genes joined in the lut operon have less than 37% identity with those of B. subtilis. For Bacillus tusciae , the genes joined in the lut operon have less than 55% identity with those of B. subtilis. For Pseudomonas putida, the genes united in the lut operon have less than 43% identity with those of B. subtilis. For Cupriavidus metallidurans , the genes joined in the lut operon have less than 42% identity with those of B. subtilis. For Paracoccus denitrificans , the genes joined in the lut operon have less than 42% identity with those of B. subtilis.
Le Tableau 3 ci-après identifie les gènes codant pour des protéines utilisant le lactate réunis dans plusieurs bactéries oxydant naturellement l’hydrogène.Table 3 below identifies the genes coding for lactate-using proteins found in several naturally occurring hydrogen-oxidizing bacteria.
L’homme du métier saura identifier les gènes codant pour des protéines utilisant le lactate réunis dans des opérons lut dans d’autres espèces de bactéries oxydant naturellement l’hydrogène à partir des informations contenues dans la présente demande.Those skilled in the art will be able to identify the genes encoding lactate-utilizing proteins united in lut operons in other species of naturally hydrogen-oxidizing bacteria from the information contained in the present application.
Dans la bactérie oxydant naturellement l’hydrogène et génétiquement modifiée pour produire du lactate à partir de CO2selon l’invention, inhiber l’expression de l’opéron lut comprend l’inhibition de l’expression d’au moins l’un des gènes lutA, lutB ou lutC, de préférence d’au moins deux gènes parmi les trois, plus préférentiellement l’inhibition de l’expression des trois gènes lutA, lutB et lutC.In the bacterium that naturally oxidizes hydrogen and is genetically modified to produce lactate from CO 2 according to the invention, inhibiting the expression of the lut operon comprises inhibiting the expression of at least one of lutA, lutB or lutC genes, preferably at least two genes among the three, more preferably inhibition of the expression of the three lutA, lutB and lutC genes.
De manière préférée, l’inhibition de l’expression d’un gène de l’opéron lut consiste en la délétion partielle ou totale de la séquence codant pour le dit gène. L’inhibition de l’expression de l’opéron lut consiste de préférence en une délétion dudit opéron lut.Preferably, the inhibition of the expression of a gene of the lut operon consists of the partial or total deletion of the sequence coding for said gene. The inhibition of the expression of the lut operon preferably consists of a deletion of said lut operon.
Dans certaines bactéries oxydant naturellement l’hydrogène commeCupriavidus necatoron trouve plusieurs opérons lut. DansCupriavidus necator, le premier opéron lut réunissant les gènes SEQ ID N°15, SEQ ID N°16 et SEQ ID N°17, est nommé lut1. DansCupriavidus necator, le deuxième opéron lut réunissant les gènes SEQ ID N°18, SEQ ID N°19 et SEQ ID N°20, est nommé lut2. Selon un premier mode de réalisation de l’invention, dans les bactéries qui contiennent deux opérons lut ou plus, au moins l’un des gènes lutA, lutB ou lutC de l’un des opérons lut est inhibé. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, au moins l’un des gènes lutA, lutB ou lutC d’au moins deux des opérons lut est inhibée. Avantageusement, l’expression d’au moins l’un des gènes lutA, lutB ou lutC de chacun des opérons lut est inhibée.In some naturally hydrogen-oxidizing bacteria such as Cupriavidus necator, several lut operons are found. In Cupriavidus necator , the first lut operon bringing together the genes SEQ ID No. 15, SEQ ID No. 16 and SEQ ID No. 17, is named lut1. In Cupriavidus necator , the second lut operon bringing together the genes SEQ ID No. 18, SEQ ID No. 19 and SEQ ID No. 20, is named lut2. According to a first embodiment of the invention, in the bacteria which contain two or more lut operons, at least one of the lutA, lutB or lutC genes of one of the lut operons is inhibited. According to another embodiment of the invention, at least one of the lutA, lutB or lutC genes of at least two of the lut operons is inhibited. Advantageously, the expression of at least one of the lutA, lutB or lutC genes of each of the lut operons is inhibited.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, l’expression d’au moins l’un des opérons lut est inhibé. Selon un mode préféré de réalisation de l’invention, l’expression d’au moins deux des opérons lut est inhibée. Avantageusement l’expression de chacun des opérons lut est inhibée. C’est en particulier le cas pourCupriavidus necatorqui comprend deux opérons lut1 et lut2 et où de préférence l’expression des deux opérons lut1 et lut2 est inhibée.According to another embodiment of the invention, the expression of at least one of the lut operons is inhibited. According to a preferred embodiment of the invention, the expression of at least two of the lut operons is inhibited. Advantageously, the expression of each of the lut operons is inhibited. This is in particular the case for Cupriavidus necator which comprises two lut1 and lut2 operons and where the expression of the two lut1 and lut2 operons is preferably inhibited.
En plus des modifications décrites plus haut, en travaillant sur les modifications génétiques à apporter à une bactérie oxydant naturellement l’hydrogène pour lui permettre de produire du lactate à partir de CO2, les inventeurs ont mis en évidence que, dans certaines bactéries, il est possible d’inhiber au moins partiellement une voie de dégradation du pyruvate compétitrice de la voie de synthèse du lactate, de manière à favoriser la production de lactate à partir dudit pyruvate.In addition to the modifications described above, by working on the genetic modifications to be made to a bacterium which naturally oxidizes hydrogen to enable it to produce lactate from CO 2 , the inventors have demonstrated that, in certain bacteria, it It is possible to at least partially inhibit a pyruvate degradation pathway competing with the lactate synthesis pathway, so as to promote the production of lactate from said pyruvate.
En effet, certaines bactéries oxydant naturellement l’hydrogène et susceptible d’être modifiées génétiquement selon l’invention, présentent une voie de synthèse du Polyhydroxybutyrate (PHB) à partir du pyruvate. C’est le cas notamment deCupriavidus necator(figure 2). Une telle voie de biosynthèse peut entrer en compétition avec la voie de synthèse du lactate, en forçant la consommation du pyruvate dans cette voie. Aussi, dans un mode de réalisation, une telle bactérie est génétiquement modifiée pour inhiber au moins partiellement la voie de synthèse du PHB (figure 3). Plus particulièrement, il est possible d’inhiber au moins partiellement l’expression d’au moins un gène choisi parmi les gènes codant pour l’Acétyl-CoA acetyltransférase (EC : 2.3.1.9), l’Acetoacétyl-CoA réductase (EC : 1.1.1.36) et la poly(3-hydroxybutyrate) synthase (EC : 2.3.1.-), préférentiellement l’expression d’au moins deux desdits gènes, plus préférentiellement l’expression desdits trois gènes.Indeed, certain bacteria which naturally oxidize hydrogen and capable of being genetically modified according to the invention, exhibit a pathway for the synthesis of polyhydroxybutyrate (PHB) from pyruvate. This is particularly the case for Cupriavidus necator (figure 2). Such a biosynthetic pathway can compete with the lactate synthesis pathway, forcing the consumption of pyruvate in this pathway. Also, in one embodiment, such a bacterium is genetically modified to at least partially inhibit the PHB synthesis pathway (FIG. 3). More particularly, it is possible to at least partially inhibit the expression of at least one gene chosen from the genes coding for Acetyl-CoA acetyltransferase (EC: 2.3.1.9), Acetoacetyl-CoA reductase (EC: 1.1.1.36) and poly(3-hydroxybutyrate) synthase (EC: 2.3.1.-), preferentially the expression of at least two of said genes, more preferentially the expression of said three genes.
Dans un mode de réalisation particulier, la bactérie génétiquement modifiée estCupriavidus necator, dans laquelle l’expression d’au moins un et préférentiellement des trois gènes parmi les gènes codant pour une phaA (GenBank: CAJ91322.1), une phaB (GenBank: CAJ92574.1) et une phaC (GenBank: CAJ92572.1) est inhibée (figure 2). Les inventeurs ont découvert qu’une telle bactérie également génétiquement modifiée pour surexprimer une lactate déshydrogénase est capable de produire des quantités importantes de lactate en présence de CO2comme seule source de carbone, le pyruvate produit n’étant pas ou peu consommé par la voie de production du PHB.In a particular embodiment, the genetically modified bacterium is Cupriavidus necator , in which the expression of at least one and preferentially of the three genes among the genes coding for a phaA (GenBank: CAJ91322.1), a phaB (GenBank: CAJ92574.1) and one phaC (GenBank: CAJ92572.1) is inhibited (Figure 2). The inventors have discovered that such a bacterium, also genetically modified to overexpress a lactate dehydrogenase, is capable of producing large quantities of lactate in the presence of CO 2 as the sole carbon source, the pyruvate produced being little or not consumed by the pathway. production of PHB.
De manière alternative ou complémentaire, il est possible de modifier génétiquement la bactérie de manière à inhiber au moins partiellement l’expression d’un gène codant pour une phosphoenolpyruvate synthase (EC : 2.7.9.2), qui convertit le pyruvate en phosphoenol pyruvate (PEP), et/ou une pyruvate carboxylase (EC : 6.4.1.1) et/ou un complexe pyruvate dehydrogenase (EC : 1.2.4.1) et/ou une fumarate reductase (EC : 1.3.5.4).Alternatively or additionally, it is possible to genetically modify the bacterium so as to at least partially inhibit the expression of a gene coding for a phosphoenolpyruvate synthase (EC: 2.7.9.2), which converts pyruvate into phosphoenol pyruvate (PEP ), and/or a pyruvate carboxylase (EC: 6.4.1.1) and/or a pyruvate dehydrogenase complex (EC: 1.2.4.1) and/or a fumarate reductase (EC: 1.3.5.4).
Dans un mode de réalisation particulier, la bactérie génétiquement modifiée estCupriavidus necator, dans laquelle l’expression d’au moins un gène parmi les gènes codant pour une ppsa (GenBank: CAJ93138.1), une pyc (GenBank: CAJ92391.1), une pdhA (GenBank: CAJ92510.1) et une sdhABCD (GenBank: CAJ93711.1, CAJ93712.1, CAJ93713.1, CAJ93714.1) est inhibée (figure 2). Les inventeurs ont découvert qu’une telle bactérie également génétiquement modifiée pour surexprimer une lactate déshydrogénase est capable de produire des quantités importantes de lactate en présence de CO2comme seule source de carbone, le pyruvate produit n’étant pas ou peu consommé par ces voies compétitrices.In a particular embodiment, the genetically modified bacterium is Cupriavidus necator , in which the expression of at least one gene among the genes encoding a ppsa (GenBank: CAJ93138.1), a pyc (GenBank: CAJ92391.1) , pdhA (GenBank: CAJ92510.1) and sdhABCD (GenBank: CAJ93711.1, CAJ93712.1, CAJ93713.1, CAJ93714.1) is inhibited (Figure 2). The inventors have discovered that such a bacterium, also genetically modified to overexpress a lactate dehydrogenase, is capable of producing large quantities of lactate in the presence of CO 2 as the sole carbon source, the pyruvate produced being little or not consumed by these pathways. competitors.
De manière alternative ou complémentaire, il est possible de modifier génétiquement la bactérie de manière à inhiber au moins partiellement la voie de conversion de l’Acetyl-CoA en acétate et/ou en Acétaldéhyde. Pour cela, il est possible d’inhiber au moins partiellement l’expression d’au moins un gène choisi parmi les gènes codant pour une acetyl-CoA hydrolase (EC : 3.1.2.1), une phosphate acétyltransférase (EC : 2.3.1.8), une Acétate kinase (EC : 2.7.2.1), une propionate CoA-transferase (EC : 2.8.3.1), une succinyl-CoA: acetate CoA-transferase (EC :2.8.3.18) et une Acétaldéhyde déhydrogénase (EC : 1.2.1.10).Alternatively or additionally, it is possible to genetically modify the bacterium so as to at least partially inhibit the conversion pathway from Acetyl-CoA to acetate and/or Acetaldehyde. For this, it is possible to at least partially inhibit the expression of at least one gene chosen from the genes encoding an acetyl-CoA hydrolase (EC: 3.1.2.1), a phosphate acetyltransferase (EC: 2.3.1.8) , an acetate kinase (EC: 2.7.2.1), a propionate CoA-transferase (EC: 2.8.3.1), a succinyl-CoA: acetate CoA-transferase (EC: 2.8.3.18) and an Acetaldehyde dehydrogenase (EC: 1.2. 1.10).
Dans un mode de réalisation particulier, la bactérie génétiquement modifiée estCupriavidus necator, dans laquelle l’expression d’au moins un gène parmi les gènes codant pour une Acetyl-CoA hydrolase (GenBank: CAJ96157.1), une Phosphate acétyltransférase (pta1, pta2) (GenBank: CAJ96416.1, GenBank: CAJ96653.1), une Acétate kinase (ackA, ackA2) (GenBank: CAJ91818.1, GenBank: CAJ96415.1), une Propionate CoA-transferase (GenBank: CAJ93797.1), une Succinyl-CoA :acetate CoA-transferase (GenBank: CAJ92496.1) et une Acétaldéhyde déhydrogénase (mhpf) (GenBank: CAJ92911.1) est inhibée (figure 2). Les inventeurs ont découvert qu’une telle bactérie également génétiquement modifiée pour surexprimer une lactate déshydrogénase et inhiber l’expression d’au moins un gène de l’opéron lut est capable de produire des quantités importantes de lactate en présence de CO2comme seule source de carbone, le pyruvate produit n’étant pas ou peu consommé par ces voies compétitrices.In a particular embodiment, the genetically modified bacterium is Cupriavidus necator , in which the expression of at least one gene among the genes encoding an Acetyl-CoA hydrolase (GenBank: CAJ96157.1), a Phosphate acetyltransferase (pta1, pta2) (GenBank: CAJ96416.1, GenBank: CAJ96653.1), an Acetate kinase (ackA, ackA2) (GenBank: CAJ91818.1, GenBank: CAJ96415.1), a Propionate CoA-transferase (GenBank: CAJ93797.1) , a Succinyl-CoA:acetate CoA-transferase (GenBank: CAJ92496.1) and an Acetaldehyde dehydrogenase (mhpf) (GenBank: CAJ92911.1) is inhibited (FIG. 2). The inventors have discovered that such a bacterium, also genetically modified to overexpress a lactate dehydrogenase and inhibit the expression of at least one gene of the lut operon, is capable of producing large quantities of lactate in the presence of CO 2 as the sole source. of carbon, the pyruvate produced being little or not consumed by these competing pathways.
Dans certains cas, les bactéries oxydant naturellement l’hydrogène possèdent un ou des gènes codant pour une Lactate ferricytochrome C reductase. C’est le cas notamment deCupriavidus necatorqui possèdent trois gènes lldD (EC : 1.1.2.3, GenBank: CAJ95257.1), lldA (EC : 1.1.2.3, GenBank: CAJ96599.1), dld (EC :1.1.2.4, GenBank: CAJ94166.1) codant pour une telle Lactate ferricytochrome C reductase. Une telle enzyme est également susceptible de diminuer le taux de lactate produit, en convertissant ledit lactate en pyruvate. Aussi, selon l’invention, dans le cas où la bactérie possède une telle Lactate ferricytochrome C reductase endogène, le gène codant pour ladite enzyme est avantageusement au moins partiellement inhibé.In some cases, bacteria that naturally oxidize hydrogen possess one or more genes coding for a Lactate ferricytochrome C reductase. This is particularly the case for Cupriavidus necator which has three genes lldD (EC: 1.1.2.3, GenBank: CAJ95257.1), lldA (EC: 1.1.2.3, GenBank: CAJ96599.1), dld (EC: 1.1.2.4 , GenBank: CAJ94166.1) encoding such Lactate ferricytochrome C reductase. Such an enzyme is also capable of reducing the level of lactate produced, by converting said lactate into pyruvate. Also, according to the invention, in the case where the bacterium has such an endogenous lactate ferricytochrome C reductase, the gene coding for said enzyme is advantageously at least partially inhibited.
L’invention propose avantageusement d’utiliser une bactérie génétiquement modifiée selon l’invention pour produire du lactate à partir de CO2. Avantageusement, une bactérie génétiquement modifiée pour surexprimer une L-lactate déshydrogénase, et le cas échéant inhiber une D-lactate déshydrogénase est utilisée pour produire exclusivement du L-lactate. De manière similaire, une bactérie génétiquement modifiée pour surexprimer une D-lactate déshydrogénase, et le cas échéant inhiber une L-lactate déshydrogénase est utilisée pour produire exclusivement du D-lactate.The invention advantageously proposes using a genetically modified bacterium according to the invention to produce lactate from CO 2 . Advantageously, a bacterium genetically modified to overexpress an L-lactate dehydrogenase, and if necessary inhibit a D-lactate dehydrogenase is used to produce L-lactate exclusively. Similarly, a bacterium genetically engineered to overexpress D-lactate dehydrogenase, and optionally inhibit L-lactate dehydrogenase is used to exclusively produce D-lactate.
L’invention propose plus particulièrement un procédé de production de lactate à partir de CO2, selon lequel on cultive, par exemple en batch, fed-batch ou en culture continue, une bactérie génétiquement modifiée selon l’invention en présence de CO2et on récupère le lactate produit.The invention more particularly proposes a process for producing lactate from CO 2 , according to which a genetically modified bacterium according to the invention is cultivated, for example in batch, fed-batch or in continuous culture, in the presence of CO 2 and the lactate produced is recovered.
Dans un mode de mise en œuvre du procédé, une solution de base est ajoutée pendant la fermentation pour contrôler le pH. L'acide lactique se trouve alors dans le milieu de fermentation sous forme de sel (lactate de sodium, lactate de potassium, lactate de calcium ou lactate d'ammonium, seuls ou en mélange, en fonction de la base choisie pour réguler le pH du milieu de fermentation).In one embodiment of the method, a stock solution is added during the fermentation to control the pH. Lactic acid is then found in the fermentation medium in the form of salt (sodium lactate, potassium lactate, calcium lactate or ammonium lactate, alone or in a mixture, depending on the base chosen to regulate the pH of the fermentation medium).
Le bouillon de fermentation contenant les bactéries, les impuretés du milieu de fermentation (protéines non consommées et sels inorganiques de natures diverses) et le sel de lactate, est alors traité afin de les séparer. Une telle étape de séparation peut notamment être mise en œuvre en utilisant un séparateur de cellules tel qu’une centrifugeuse, un dispositif de microfiltration ou d'ultrafiltration. Après séparation, on obtient d’une part une biomasse cellulaire concentrée et d’autre part une solution de sel de lactate.The fermentation broth containing the bacteria, the impurities of the fermentation medium (unconsumed proteins and inorganic salts of various kinds) and the lactate salt, is then treated in order to separate them. Such a separation step can in particular be implemented using a cell separator such as a centrifuge, a microfiltration or ultrafiltration device. After separation, a concentrated cell biomass is obtained on the one hand and a lactate salt solution on the other.
Il est ensuite possible de procéder à une étape de conversion des sels de lactate en acide lactique sous forme libre. Cette étape de récupération de l'acide lactique à partir du milieu de fermentation peut notamment être réalisée via l'extraction de l'acide lactique en tant que tel du milieu de fermentation, ou par acidification du milieu à l'acide sulfurique.It is then possible to carry out a stage of conversion of the lactate salts into lactic acid in the free form. This step of recovering lactic acid from the fermentation medium can in particular be carried out via the extraction of lactic acid as such from the fermentation medium, or by acidification of the medium with sulfuric acid.
Une étape de purification par extraction, estérification, distillation ou hydrolyse peut ensuite être réalisée, afin d’obtenir un acide lactique à haut degré de pureté.A purification step by extraction, esterification, distillation or hydrolysis can then be carried out, in order to obtain a high degree of purity lactic acid.
Selon l’invention, la source de CO2peut être du CO2pur ou du CO2issu d’émissions des usines ayant des procédés industriels tels que les raffineries de pétrole, les cimenteries, les productions d’ammoniaque, les productions de méthanol, etc. Le CO2peut également être un produit de fermentation, un gaz enrichi en CO2, un gaz CO2au moins partiellement purifié, une solution de carbonate ou de bicarbonate, et / ou l'acide formique. La teneur du gaz total en CO2peut être de 10% à 100%. Un tel gaz contenant du CO2peut être injecté directement ouviaune étape intermédiaire de capture ou purification du CO2. La purification du CO2peut être réalisée par traitement chimique, par exemple en présence d’amines, ou par traitement enzymatique mettant par exemple en œuvre une anhydrase carbonique.According to the invention, the source of CO 2 can be pure CO 2 or CO 2 resulting from emissions from factories having industrial processes such as oil refineries, cement works, ammonia production, methanol production , etc. The CO 2 can also be a fermentation product, a CO 2 -enriched gas, an at least partially purified CO 2 gas, a carbonate or bicarbonate solution, and/or formic acid. The CO 2 content of the total gas can be from 10% to 100%. Such a gas containing CO 2 can be injected directly or via an intermediate stage of CO 2 capture or purification. Purification of the CO 2 can be carried out by chemical treatment, for example in the presence of amines, or by enzymatic treatment using, for example, a carbonic anhydrase.
Selon l’invention, la source l’hydrogène peut être un produit du vaporeformage du méthane, de l'électrolyse de l’eau ou être un co-produit (hydrogène « fatal ») des procédés industriels tels que le procédé chlore-alcali lors de la préparation du dichlore ou l’incinération des déchets.According to the invention, the hydrogen source can be a product of the steam reforming of methane, of the electrolysis of water or be a co-product (“fatal” hydrogen) of industrial processes such as the chlor-alkali process during the preparation of chlorine or the incineration of waste.
Selon l’invention, il est possible de prévoir éventuellement une étape de croissance de la bactérie en amont, en présence notamment de sucres fermentescibles, tels que du glucose du fructose ou du glycérol. Il est également possible de cultiver la bactérie en présence de CO2et d’une autre source de carbone lors de l’étape de production de lactate.According to the invention, it is possible to optionally provide a stage of growth of the bacterium upstream, in the presence in particular of fermentable sugars, such as glucose, fructose or glycerol. It is also possible to cultivate the bacterium in the presence of CO 2 and another carbon source during the lactate production step.
EXEMPLES.EXAMPLES.
Exemple 1 - souche productrice de lactate CN0001Example 1 - CN0001 lactate-producing strain
Souche et constructions génétiques.Pour la production de lactate, une soucheCupriavidus necatorH16 PHB-4 (DSM n°541) est utilisée. Cette souche ne forme pas de poly-β-hydroxy-butyrate (PHB). La construction de la souche productrice de lactate CN0001 est réalisée selon le protocole suivant : Strain and genetic constructs. For the production of lactate, a strain Cupriavidus necator H16 PHB-4 (DSM no. 541) is used. This strain does not form poly-β-hydroxy-butyrate (PHB). The construction of the CN0001 lactate-producing strain is carried out according to the following protocol:
Un plasmide portant la L-lactate déhydrogénase deCupriavidus necator(ldh, EC:1.1.1.27) sous promoteur inductible à l’arabinose est cloné en une étape in vitro via le protocole d’assemblage In-Fusion® (Clontech). Les oligonucléotides sont synthétisés et purifiés (dessalés) par Eurofins Genomics.A plasmid carrying L-lactate dehydrogenase from Cupriavidus necator (ldh, EC:1.1.1.27) under an arabinose-inducible promoter is cloned in one step in vitro using the In-Fusion® assembly protocol (Clontech). Oligonucleotides are synthesized and purified (desalted) by Eurofins Genomics.
Le gène ldh est amplifié par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 PHB-4 à l’aide des oligonucléotides 1 (5’ GGATCCAAAC TCGAGTAAGG ATCTCC 3’) et 2 (5’ ATGTATATCT CCTTCTTAAA AGATCTTTTG AATTCC 3’) et de l’enzyme Phusion High-Fidelity PCRMaster Mix with GC Buffer (New England Biolabs, Evry, France). Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The ldh gene is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 PHB-4 strain using oligonucleotides 1 (5' GGATCCAAAC TCGAGTAAGG ATCTCC 3') and 2 (5' ATGTATATCT CCTTCTTAAA AGATCTTTTG AATTCC 3') and Phusion High-Fidelity PCRMaster Mix with GC Buffer enzyme (New England Biolabs, Evry, France). The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Le plasmide squelette pJM3 (Mülleret al., 2013) dérivé du plasmide pBBR1-MCS2 (Kovach et al, 1995), contenant un promoteur pBAD deEscherichia coli, est amplifié à l’aide des oligonucléotides 3 (5’ GAAGGAGATA TACATATGAA GATCTCCCTC ACCAGCG 3’) et 4 (5’ CTCGAGTTTG GATCCTCAGG CCGTGGGGAC GGC 3’) et de l’enzyme Phusion High-Fidelity PCRMaster Mix (New England Biolabs, Evry, France).Le produit de PCR est digéré par l’enzyme DpnI (New England Biolabs, Evry, France) : 1µl de DpnI est ajouté à 50µL de produit PCR, puis incubé 15-60min à 37°C, l’enzyme est ensuite inactivée 10min à 80°C. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The backbone plasmid pJM3 (Müller et al. , 2013) derived from the plasmid pBBR1-MCS2 (Kovach et al, 1995), containing a pBAD promoter from Escherichia coli , is amplified using oligonucleotides 3 (5' GAAGGAGATA TACATATGAA GATCTCCCTC ACCAGCG 3') and 4 (5' CTCGAGTTTG GATCCTCAGG CCGTGGGGAC GGC 3') and the enzyme Phusion High-Fidelity PCRMaster Mix (New England Biolabs, Evry, France). The PCR product is digested with the enzyme DpnI (New England Biolabs, Evry, France): 1 μl of DpnI is added to 50 μL of PCR product, then incubated for 15-60 min at 37°C, the enzyme is then inactivated for 10 min at 80°C. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Un assemblage in vitro par In-fusion est réalisé avec les deux fragments afin d’obtenir le plasmide pJM3-ldh. 5µl du produit d’assemblage sont transformés dans des cellulesEscherichia coliStellar (Clontech) chimio-compétentes. Les transformants sont sélectionnés sur un milieu LB/Agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5g/L, NaCl 5g/L, Sigma-Aldrich, agar 20g/L) contenant 25µg/mL de kanamycine. La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™). Après extraction des plasmides à l’aide du kit NucleoSpin® Plasmid (Macherey-Nagel), l’insertion correcte du gène ldh est confirmée par séquençage (Eurofins genomic) avec les oligonucléotides 5 (5’ GACGCTTTTT ATCGCAACTC TCTACTG 3’) et 6 (5’ CGAACGCCCT AGGTATAAAC GCAG 3’).In vitro assembly by In-fusion is carried out with the two fragments in order to obtain the plasmid pJM3-ldh. 5 μl of the assembly product are transformed into chemo-competent Escherichia coli Stellar (Clontech) cells. The transformants are selected on an LB/Agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 25 μg/mL of kanamycin. The selection of positive clones is carried out by PCR on colonies using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™). After extraction of the plasmids using the NucleoSpin® Plasmid kit (Macherey-Nagel), the correct insertion of the ldh gene is confirmed by sequencing (Eurofins genomic) with oligonucleotides 5 (5' GACGCTTTTT ATCGCAACTC TCTACTG 3') and 6 ( 5' CGAACGCCCT AGGTATAAAC GCAG 3').
Le plasmide pBBAD-ldh est inséré dans la soucheCupriavidus necatorH16 PHB-4 par électroporation (protocole adapté de Taghaviet al., 1994). Des cellulesCupriavidus necatorsont mises en culture en milieu TSB contenant 27.5 g/L de bouillon de soja tryptique (TSB, Becton Dickinson, Sparks, Maryland, USA, 3ml dans des tubes 10ml) et incubées une nuit à 30°C sous agitation vigoureuse. Le lendemain, 1ml de la culture est transféré dans un erlenmeyer de 250mL contenant 25mL de milieu TSB et incubé à 30°C, 200 rpm jusqu’à atteindre une DO600nmde 0,5-0,6. Les cellules sont alors récoltées et lavées deux fois avec 25mL de tampon de lavage froid (10%glycerol, 90% eau [vol/vol]). Les cellules rendues par ce procédé électro-compétentes sont ensuite concentrées dans la solution de lavage afin d’obtenir une DO600nmde 50 et aliquotées par 150 µL.The pBBAD-ldh plasmid is inserted into the Cupriavidus necator H16 PHB-4 strain by electroporation (protocol adapted from Taghavi et al. , 1994). Cupriavidus necator cells are cultured in TSB medium containing 27.5 g/L of tryptic soy broth (TSB, Becton Dickinson, Sparks, Maryland, USA, 3ml in 10ml tubes) and incubated overnight at 30°C with vigorous shaking . The following day, 1 ml of the culture is transferred into a 250 ml Erlenmeyer flask containing 25 ml of TSB medium and incubated at 30° C., 200 rpm until an OD 600 nm of 0.5-0.6 is reached. The cells are then harvested and washed twice with 25 mL of cold wash buffer (10% glycerol, 90% water [vol/vol]). The cells rendered electro-competent by this process are then concentrated in the washing solution in order to obtain an OD 600 nm of 50 and aliquoted with 150 μL.
Un aliquot de cellules compétentes est transformée avec 2-5 µL d’ADN plasmidique (100-150ng/µl). Le mélange ADN/cellules contenu dans un tube 1.5 mL est agité par de légers tapotements (4-5 fois). Le mélange est placé 5 min sur la glace et transféré dans une cuvette d’électroporation froide (0.2 cm, 10573463, Fisher scientific, Illkirch). L’électroporation est réalisée avec les réglages suivants : voltage 2.5 kV, capacité 25 µF, résistance externe 200 Ω. Immédiatement après l’électroporation les cellules sont mélangées avec 1mL de milieu SOC (tryptone 2 %, extrait de levure 0,5 %, NaCl 10 mM, KCl 2,5 mM, MgCl210 mM, MgSO410 mM et glucose 20 mM), incubées 2h à 30°C puis étalées sur des boites de pétri maintenue à 30°C contenant du milieu TSB/Agar (20g/L) additionné de 10 µg/mL de gentamycine et 200 µg/mL de kanamycine).An aliquot of competent cells is transformed with 2-5 μl of plasmid DNA (100-150 ng/μl). The DNA/cell mixture contained in a 1.5 mL tube is stirred by light tapping (4-5 times). The mixture is placed on ice for 5 min and transferred to a cold electroporation cuvette (0.2 cm, 10573463, Fisher scientific, Illkirch). Electroporation is performed with the following settings: voltage 2.5 kV, capacitance 25 µF, external resistance 200 Ω. Immediately after electroporation the cells are mixed with 1mL of SOC medium (2% tryptone, 0.5% yeast extract, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgCl 2 , 10 mM MgSO 4 and 20 mM glucose ), incubated for 2 hours at 30°C then plated on Petri dishes maintained at 30°C containing TSB/Agar medium (20g/L) supplemented with 10 µg/mL of gentamycin and 200 µg/mL of kanamycin).
La soucheCupriavidus necatorH16 PHB-4 pJM3-ldh est récupérée et nommée CN0001. Les modifications génétiques sont validées par séquençage.The Cupriavidus necator H16 PHB-4 pJM3-ldh strain is recovered and named CN0001. Genetic modifications are validated by sequencing.
MilieuxPour les précultures, le milieu minimum A utilisé contient : NaH2PO4, 4,0 g/L ; Na2HPO4, 4,6 g/L ; K2SO4, 0,45 g/L ; MgSO40,39 g/L, CaCl2, 0,062 g/L ; NH4Cl 0.05 % (w/v), trace d’éléments, 1ml/L (FeSO4·7H2O, 15 g/L ; MnSO4·H2O, 2,4 g/L ; ZnSO4·7H2O, 2.4 g/L ; CuSO4·5H2O, 0,48 g/L dans HCl 0,1M). Media For the precultures, the minimum medium A used contains: NaH2PO4, 4.0 g/L; Na 2 HPO 4 , 4.6 g/L; K 2 SO 4 , 0.45 g/L; MgSO 4 0.39 g/L, CaCl 2 0.062 g/L; NH 4 Cl 0.05% (w/v), trace elements, 1ml/L (FeSO 4 ·7H 2 O, 15 g/L; MnSO 4 ·H 2 O, 2.4 g/L; ZnSO 4 ·7H 2 O, 2.4 g/L; CuSO 4 5H2O, 0.48 g/L in 0.1M HCl).
Pour les cultures en bioréacteurs le milieu minimum B utilisé contient par litre : MgSO4,7H2O, 0,75 g; phosphate (Na2HPO4,12H2O, 1,5g; KH2PO4, 0,25 g); acide nitrilotriacetique, 0,285g; citrate d’ammonium de fer(III), 0,9 g; CaCl2, 0,015 g; trace d’éléments (H3BO3, 0,45 mg; CoCl2,6H2O, 0,3 mg; ZnSO4,7H2O, 0,15 mg; MnCl2,4H2O, 0,045 mg; Na2MoO4,2H2O, 0,045 mg; NiCl2,6H2O, 0,03 mg; CuSO4, 0,015 mg); kanamycin, 0,1 g.For the cultures in bioreactors, the minimum medium B used contains per liter: MgSO 4 .7H 2 O, 0.75 g; phosphate (Na 2 HPO 4 .12H 2 O, 1.5 g; KH 2 PO 4 , 0.25 g); nitrilotriacetic acid, 0.285g; iron(III) ammonium citrate, 0.9 g; CaCl2 , 0.015g; trace elements (H 3 BO 3 , 0.45 mg; CoCl 2 .6H 2 O, 0.3 mg; ZnSO 4 .7H 2 O, 0.15 mg; MnCl 2 .4H 2 O, 0.045 mg; Na 2 MoO 4 .2H 2 O, 0.045 mg; NiCl 2 .6H 2 O, 0.03 mg; CuSO 4 , 0.015 mg); kanamycin, 0.1 g.
PréculturesUne colonie isolée de la souche CN0001 est utilisée pour ensemencer la première culture qui est cultivée pendant 24 h avec 10 mL de TSB contenant 10 µg/mL de gentamycine et 200 µg/mL de kanamycine, dans un erlenmeyer baflé de 100 mL. Deux autres étapes de propagation sont menées pendant 12 h chacune (25 mL et 300 mL de milieu minimum A, respectivement dans des flacons Erlenmeyer de 250 mL et 3 L). Chaque culture est cultivée à 30 °C et agitée à 100 tours par minute dans un incubateur. Cette préculture est utilisée pour inoculer l’étape de culture en bioréacteurs. Precultures An isolated colony of the CN0001 strain is used to inoculate the first culture which is cultured for 24 h with 10 mL of TSB containing 10 μg/mL of gentamycin and 200 μg/mL of kanamycin, in a 100 mL Erlenmeyer flask. Two further propagation steps are carried out for 12 h each (25 mL and 300 mL of minimum medium A, in 250 mL and 3 L Erlenmeyer flasks, respectively). Each culture is grown at 30°C and shaken at 100 rpm in an incubator. This preculture is used to inoculate the culture step in bioreactors.
Culture en bioréacteursLa culture de la souche CN0001 en fed-batch est réalisée en trois phases. La première phase consiste en une phase de croissance contrôlée sur fructose pour atteindre 0,9 g/L de biomasse à un taux de croissance spécifique de 0,16 h-1. Après la consommation du fructose, la deuxième phase est réalisée pour permettre l'adaptation du métabolisme cellulaire aux substrats gazeux. Il est démarré en par un flux de 0,22 L/min d’un mélange commercial H2/O2/CO2/N2(% molaire: 60:2:10:28, Air Liquide, Paris, France). La troisième phase consiste en une croissance limitée en azote sur des substrats gazeux couplée à la production de lactate. Cette phase est initiée par l’ajout de 1 g/L de L-arabinose pour induire l'expression de la lactate déshydrogénase. L'azote est alimenté à partir d'une solution de 56 g/L de NH3, pour contrôler un taux de croissance spécifique résiduel de 0,02 h-1. Cette culture est menée dans des bioréacteurs de 1,4 L BDCU B.Braun. La température est régulée à 30 °C et le pH à 7,0 par l'addition d'une solution de KOH 2,5 M. Culture in bioreactors Culture of the CN0001 strain in fed-batch is carried out in three phases. The first phase consists of a controlled growth phase on fructose to reach 0.9 g/L of biomass at a specific growth rate of 0.16 h -1 . After the consumption of fructose, the second phase is carried out to allow the adaptation of cellular metabolism to gaseous substrates. It is started by a flow of 0.22 L/min of a commercial H 2 /O 2 /CO 2 /N 2 mixture (% molar: 60:2:10:28, Air Liquide, Paris, France). The third phase consists of nitrogen-limited growth on gaseous substrates coupled with the production of lactate. This phase is initiated by the addition of 1 g/L of L-arabinose to induce the expression of lactate dehydrogenase. Nitrogen is supplied from a 56 g/L solution of NH 3 , to control a residual specific growth rate of 0.02 h −1 . This culture is carried out in 1.4 L BDCU B.Braun bioreactors. The temperature is regulated to 30°C and the pH to 7.0 by the addition of 2.5 M KOH solution.
Analyse du lactate et des métabolitesAfin de déterminer les concentrations en acides organiques, en particulier celle en lactate, le surnageant de fermentation est analysé par chromatographie HPLC-UV-RI. Le moût de fermentation régulièrement prélevé (1 mL) est d’abord centrifugé pendant 10 min à 10 000 g. Puis, il est filtré sur 0,45 µm (Minicart RC4, Sartorius). Le système HPLC utilisé est un Thermo Scientific UltiMate 3000 HPLC, couplé à un réfractomètre et détecteur UV (210 nm). 10 µL de chaque échantillon est injecté sur une colonne Aminex HPX-87H H+, 300 mm x 7,8 mm (Biorad). L’éluant est une solution aqueuse d’acide sulfurique 4 mM. Le débit est fixé à 0,5 ml/min. La température du four est de 45°C. Une élution isocratique est réalisée. La quantification est réalisée grâce à une gamme étalon appropriée. Si besoin, les échantillons sont dilués. Analysis of lactate and metabolites In order to determine the concentrations of organic acids, in particular that of lactate, the fermentation supernatant is analyzed by HPLC-UV-RI chromatography. The regularly sampled fermentation broth (1 mL) is first centrifuged for 10 min at 10,000 g. Then, it is filtered through 0.45 μm (Minicart RC4, Sartorius). The HPLC system used is a Thermo Scientific UltiMate 3000 HPLC, coupled to a refractometer and UV detector (210 nm). 10 μL of each sample is injected onto an Aminex HPX-87H H+ column, 300 mm×7.8 mm (Biorad). The eluent is an aqueous solution of 4 mM sulfuric acid. The flow rate is set at 0.5 ml/min. The oven temperature is 45°C. Isocratic elution is performed. The quantification is carried out using an appropriate standard range. If necessary, the samples are diluted.
RésultatLa souche CN0001 produit dans ces conditions de culture de 5 à 100 mg/L de lactate. Result The CN0001 strain produces under these culture conditions from 5 to 100 mg/L of lactate.
Exemple 2 : Construction d’une bactérie oxydant naturellement l’hydrogène,Example 2: Construction of a bacterium that naturally oxidizes hydrogen, Cupriavidus necatorCupriavidus necator et génétiquement modifiée pour surexprimer de manière plasmidique une lactate déshydrogénase endogène et pour produire du lactate à partir de COand genetically engineered to plasmidically overexpress an endogenous lactate dehydrogenase and to produce lactate from CO 22 (CN0002).(CN0002).
Souche et constructions génétiquesPour la production de lactate, une soucheCupriavidus necatorH16 PHB-4 (DSM n°541) est utilisée. Cette souche ne forme pas de poly-β-hydroxy-butyrate (PHB). Strain and Genetic Constructs For the production of lactate, a Cupriavidus necator H16 PHB-4 strain (DSM No. 541) is used. This strain does not form poly-β-hydroxy-butyrate (PHB).
La construction de la souche productrice de lactate CN0002 est réalisée selon le protocole suivant :The construction of the CN0002 lactate-producing strain is carried out according to the following protocol:
Un plasmide portant la L-lactate déshydrogénase deCupriavidus necator(ldh, EC:1.1.1.27) sous promoteur inductible à l’arabinose est cloné en une étapein vitrovia le protocole d’assemblage In-Fusion® (Clontech). Les oligonucléotides sont synthétisés et purifiés (dessalés) par Eurofins Genomics.A plasmid carrying L-lactate dehydrogenase from Cupriavidus necator (ldh, EC:1.1.1.27) under an arabinose-inducible promoter is cloned in one step in vitro using the In-Fusion® assembly protocol (Clontech). Oligonucleotides are synthesized and purified (desalted) by Eurofins Genomics.
Le gène ldh (GenBank: CAJ91814.1) est amplifié par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 PHB-4 à l’aide des oligonucléotides oligonucléotides 7 (5’ AAGGAGATAT ACATATGAAG ATCTCCCTCA CCAGCG 3’) et 8 (5’ ACTCGAGTTT GGATCCTCAG GCCGTGGGGA CGGC 3’) et de l’enzyme Phusion High-Fidelity PCRMaster Mix with GC Buffer (New England Biolabs, Evry, France). Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The ldh gene (GenBank: CAJ91814.1) is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 PHB-4 strain using oligonucleotides oligonucleotides 7 (5' AAGGAGATAT ACATATGAAG ATCTCCCTCA CCAGCG 3') and 8 (5 'ACTCGAGTTT GGATCCTCAG GCCGTGGGGA CGGC 3') and the enzyme Phusion High-Fidelity PCRMaster Mix with GC Buffer (New England Biolabs, Evry, France). The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Le plasmide squelette pBADTrfp (Biet al., 2013) dérivé du plasmide pBBR1-MCS (Kovachet al., 1995), contenant un promoteur pBAD deEscherichia coli, est digéré par les enzymes de restrictions BamHI-HF et NdeI (New England Biolabs, Evry, France) afin d’éliminer la séquence codant pour la protéine RFP. Le fragment d’ADN de 5247 paires de bases contenant l’origine de réplication pBBR1, le gène de selection (kan) et le promoteur pBAD est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The backbone plasmid pBADTrfp (Bi et al. , 2013) derived from the plasmid pBBR1-MCS (Kovach et al. , 1995), containing a pBAD promoter from Escherichia coli , is digested with the restriction enzymes BamHI-HF and NdeI (New England Biolabs, Evry, France) in order to eliminate the sequence coding for the RFP protein. The 5247 base pair DNA fragment containing the pBBR1 origin of replication, the selection gene (kan) and the pBAD promoter is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Un assemblagein vitropar In-fusion est réalisé avec les deux fragments afin d’obtenir le plasmide pBAD-ldh(cn). 5 µl du produit d’assemblage sont transformés dans des cellulesEscherichia coliStellar™ (Clontech) chimio-compétentes. Les transformants sont sélectionnés sur un milieu LB/Agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 25 µg/mL de kanamycine (Gibco™). La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 9 (5’ CGAAGGTGAG CCAGTGTGAC TC 3’) et 10 (5’ CCTGTCGATC CTGCCCAACT AC 3’). Après extraction des plasmides à l’aide du kit NucleoSpin® Plasmid (Macherey-Nagel), l’insertion correcte du gène l.ldh est confirmée par séquençage (Eurofins Genomic) avec les oligonucléotides 9 et 11 (5’ CATTGATTAT TTGCACGGCG TCAC 3’). In vitro assembly by In-fusion is carried out with the two fragments in order to obtain the plasmid pBAD-ldh(cn). 5 μl of the assembly product are transformed into chemo-competent Escherichia coli Stellar™ (Clontech) cells. The transformants are selected on an LB/Agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 25 μg/mL of kanamycin (Gibco ™). The selection of positive clones is carried out by PCR on colonies using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 9 (5' CGAAGGTGAG CCAGTGTGAC TC 3') and 10 (5' CCTGTCGATC CTGCCCAACT AC 3'). After extraction of the plasmids using the NucleoSpin® Plasmid kit (Macherey-Nagel), the correct insertion of the l.ldh gene is confirmed by sequencing (Eurofins Genomic) with oligonucleotides 9 and 11 (5' CATTGATTAT TTGCACGGCG TCAC 3' ).
Le plasmide pBAD-l.ldh(cn) est inséré dans une souche électrocompétenteEscherichia coliS17-1 par électroporation en utilisant un électroporateur Gene Pulser, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).The pBAD-1.ldh(cn) plasmid is inserted into an electrocompetent Escherichia coli S17-1 strain by electroporation using a Gene Pulser electroporator, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).
La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 9 et 10. Le clone d’intérêt est isolé sur milieu LB/agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20g/L) contenant 25 µg/mL de kanamycine et incubé une nuit à 37°C.Positive clones are selected by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 9 and 10. The clone of interest is isolated on LB/agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 25 µg/mL of kanamycin and incubated overnight at 37°C.
La conjugaison entre les cellulesEscherichia coliS17-1 et celles de la soucheCupriavidus necatorH16 PHB-4 (DSM n°541) est réalisée comme suit:The conjugation between the Escherichia coli S17-1 cells and those of the Cupriavidus necator H16 PHB-4 strain (DSM no. 541) is carried out as follows:
Les cellulesCupriavidus necatorsont mises en culture dans 3 mL de milieu TSB contenant 27,5 g/L de bouillon de soja tryptique (TSB, Becton Dickinson, Sparks, Maryland, USA) et incubées 20 h à 30°C sous agitation vigoureuse. Les cellulesEscherichia colisont mises en culture dans 3 mL de milieu LB (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich) contenant 25 µg/mL de kanamycine et incubées une nuit à 37°C sous agitation vigoureuse. Le lendemain, la densité optique (DO600nm) est mesurée pour chaque culture et l’équivalent de 1 DO de cellules sont transférées en tube 1,5 ml et centrifugées (5 minutes, 3000 rpm). Le surnageant est éliminé et les cellules sont lavées dans 1ml de PBS (Sigma-Aldrich). Le lavage est répété une seconde fois. 50 µL de la suspension cellulaireCupriavidus necatoret 50 µL de la suspension cellulaireEscherichia colisont prélevés et mélangés dans un tube 1,5 mL. Ce mélange est déposé sous forme d’une goutte sur un milieu non sélectif LB/Agar contenant 2% de fructose et incubé 6h à 30°C. Les cellules sont ensuite grattées et resuspendues dans 1 ml de PBS. Cette suspension est diluée au 1 :1000ème et 100 µL de cette dilution sont étalés sur milieu sélectif LB/Agar contenant 2% de fructose, 300 µg/mL de kanamycine et 10 µg/mL de gentamycine (Sigma-Aldrich). Les cellules sont mises à incuber 24h à 30°C. Des clones isolés sont prélevés, striés sur le même milieu sélectif et mis à incuber 24h à 30°C. La sélection des clones contenant le plasmide pBAD-ldh(cn) est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 9 et 10.The Cupriavidus necator cells are cultured in 3 mL of TSB medium containing 27.5 g/L of tryptic soy broth (TSB, Becton Dickinson, Sparks, Maryland, USA) and incubated for 20 h at 30° C. with vigorous stirring. The Escherichia coli cells are cultured in 3 mL of LB medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich) containing 25 μg/mL of kanamycin and incubated overnight at 37°C with vigorous stirring. The next day, the optical density (OD 600 nm ) is measured for each culture and the equivalent of 1 OD of cells are transferred into a 1.5 ml tube and centrifuged (5 minutes, 3000 rpm). The supernatant is eliminated and the cells are washed in 1 ml of PBS (Sigma-Aldrich). Washing is repeated a second time. 50 μL of the Cupriavidus necator cell suspension and 50 μL of the Escherichia coli cell suspension are taken and mixed in a 1.5 mL tube. This mixture is deposited in the form of a drop on a non-selective LB/Agar medium containing 2% fructose and incubated for 6 hours at 30°C. The cells are then scraped and resuspended in 1 ml of PBS. This suspension is diluted to 1:1000th and 100 μl of this dilution are spread on selective LB/Agar medium containing 2% fructose, 300 μg/mL of kanamycin and 10 μg/mL of gentamycin (Sigma-Aldrich). The cells are incubated for 24 hours at 30°C. Isolated clones are taken, streaked on the same selective medium and incubated for 24 hours at 30°C. The selection of clones containing the pBAD-ldh(cn) plasmid is carried out by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 9 and 10.
La soucheCupriavidus necatorH16 PHB-4 pBAD-ldh(cn) est récupérée et nommée CN0002. Les modifications génétiques sont validées par séquençage.The Cupriavidus necator H16 PHB-4 pBAD-ldh(cn) strain is recovered and named CN0002. Genetic modifications are validated by sequencing.
Exemple 3: Production de lactate à partir de Fructose par culture en Erlenmeyer d’une bactérie oxydant naturellement l’hydrogène,Example 3: Production of lactate from Fructose by Erlenmeyer culture of a bacterium that naturally oxidizes hydrogen, Cupriavidus necatorCupriavidus necator , génétiquement modifiée (CN0002), genetically modified (CN0002)
SouchePour la production de lactate, la souche CN0002 (Cupriavidus necatorH16 PHB-4 pBAD -ldh) est utilisée. Dans cette souche, la LDH (lactate déshydrogénase) deC. necatorest surexprimée sur plasmideviaun promoteur inductible à l’arabinose. Cette souche est naturellement résistante à la gentamycine et porte une résistance plasmidique à la kanamycine. Strain For the production of lactate, strain CN0002 ( Cupriavidus necator H16 PHB-4 pBAD-ldh) is used. In this strain, the LDH (lactate dehydrogenase) of C. necator is overexpressed on the plasmid via an arabinose-inducible promoter. This strain is naturally resistant to gentamicin and carries plasmid resistance to kanamycin.
$ MilieuxLe milieu riche était constitué de 27,5% (p/v) de bouillon trypticase de soja (TSB, Becton Dickinson, France). Le milieu minimum utilisé pour les cultures en Erlenmeyers (milieu MMR) contenait : 4,0 g/L de NaH2PO42H2O; 4,6 g/L de Na2HPO412H2O; 0,45 de g/L K2SO4; 0,39 g/L de MgSO47H2O; 0,062 g/L de CaCl22H2O et 1 ml/L de solution de trace d’éléments. La solution de trace d’éléments contenait : 15 g/L de FeSO47H2O; 2,4 g/L MnSO4H2O; 2,4 g/L de ZnSO47H2O et 0,48 g/L de CuSO45H2O dans 0,1 M de HCl. Le fructose (20 g/L) a été utilisé comme source de carbone. NH4Cl (0,5 g/L) a été utilisé comme source d’azote pour atteindre une concentration de biomasse d’environ 1 g/L. 0,04 g/L de NaOH ont été ajoutés. Media The rich medium consisted of 27.5% (w / v) trypticase soy broth (TSB, Becton Dickinson, France). The minimum medium used for the cultures in Erlenmeyers (MMR medium) contained: 4.0 g/L of NaH 2 PO 4 2H 2 O; 4.6 g/L of Na 2 HPO 4 12H 2 O; 0.45 g/LK 2 SO 4 ; 0.39 g/L of MgSO 4 7H 2 O; 0.062 g/L of CaCl 2 2H 2 O and 1 ml/L of trace element solution. The trace element solution contained: 15 g/L of FeSO 4 7H 2 O; 2.4 g/L MnSO 4 H 2 O; 2.4 g/L of ZnSO 4 7H 2 O and 0.48 g/L of CuSO 4 5H 2 O in 0.1 M HCl. Fructose (20 g/L) was used as the carbon source. NH 4 Cl (0.5 g/L) was used as a nitrogen source to reach a biomass concentration of approximately 1 g/L. 0.04 g/L of NaOH was added.
Chaîne d’inoculationUn clone de la souche CN0002 repiqué d’une plaque de culture a été tout d’abord cultivé durant 8 h dans 5 mL de milieu riche avec de la gentamycine (10 µg/mL) et de la kanamycine (200 µg/mL) (dépendant de la souche), dans des tubes de culture, à 30°C sous agitation (200 rpm). Cette première préculture a été utilisée pour inoculer la deuxième préculture à une DO600initiale de 0,05 dans 25 mL de milieu MMR dans des Erlenmeyer bafflés de 250 mL qui ont été incubés durant 20 h à 30°C, 200 rpm. Cette seconde préculture a été utilisée pour inoculer la culture en Erlenmeyer dans 50 mL de milieu MMR en présence de gentamycine (10 µg/mL) et de kanamycine (200 µg/mL) (dépendant de la souche). La DO600initiale visée a été de 0,05. Inoculation chain A clone of the CN0002 strain subcultured from a culture plate was first cultured for 8 h in 5 mL of rich medium with gentamycin (10 µg/mL) and kanamycin (200 µg /mL) (depending on the strain), in culture tubes, at 30°C with shaking (200 rpm). This first preculture was used to inoculate the second preculture at an initial OD 600 of 0.05 in 25 mL of MMR medium in 250 mL baffled Erlenmeyer flasks which were incubated for 20 h at 30° C., 200 rpm. This second preculture was used to inoculate the culture in an Erlenmeyer flask in 50 mL of MMR medium in the presence of gentamicin (10 μg/mL) and kanamycin (200 μg/mL) (depending on the strain). The initial target OD 600 was 0.05.
Culture en ErlenmeyerLa culture hétérotrophe a été réalisée dans un volume de MMR de 50 mL dans des Erlenmeyers bafflés de 500 mL, à une température de 30°C et une agitation de 200 rpm. Une phase de croissance d’une durée de 20h a été réalisée jusqu’à l’obtention d’une biomasse de 1 g/L. Après cette première phase de croissance, une modification de l’aération est opérée (2% air soit 0,4% d’O2), une induction du promoteur de la LDH est réalisée par l’ajout de 1 g/L d’arabinose (dépendant de la souche) ce qui conduit à une phase de production de lactate d’une durée de 120 h. Culture in Erlenmeyer The heterotrophic culture was carried out in a volume of MMR of 50 mL in 500 mL baffled Erlenmeyer flasks, at a temperature of 30° C. and stirring at 200 rpm. A growth phase lasting 20 hours was carried out until a biomass of 1 g/L was obtained. After this first phase of growth, a modification of the aeration is made (2% air or 0.4% O 2 ), induction of the LDH promoter is carried out by adding 1 g/L of arabinose (strain dependent) which leads to a lactate production phase lasting 120 h.
Protocole d'échantillonnage et d'analyseDes échantillons de 1mL ont été prélevés régulièrement au cours de la culture. La croissance a été suivie par une mesure de la densité optique (DO) à 600 nm; convertie en poids sec de cellules bactériennes (gCDW/L) selon une courbe d'étalonnage. La production de lactate a été analysée par HPLC comme décrit dans l’exemple 1. Les échantillons ont été centrifugés pendant 5 min à 13 000 tr/min et les surnageants ont été filtrés avant d’être analysés par HPLC. L'étalonnage a varié de 0,1 à 5 g/L dans de l'eau. Sampling and analysis protocol Samples of 1mL were taken regularly during the culture. Growth was monitored by optical density (OD) measurement at 600 nm; converted to dry weight of bacterial cells (gCDW/L) according to a standard curve. Lactate production was analyzed by HPLC as described in example 1. The samples were centrifuged for 5 min at 13,000 rpm and the supernatants were filtered before being analyzed by HPLC. Calibration varied from 0.1 to 5 g/L in water.
RésultatsLa croissance de la souche est représentée à la figure 5. Pendant la phase de croissance exponentielle, le taux de croissance spécifique de CN0002 en condition hétérotrophe atteint μmax= 0,14 h-1. Un maximum de lactate, c'est-à-dire 1,3 g/L, a été atteint après 139 h de culture comme représenté à la figure 5. Il est à noter que dans les mêmes conditions de culture, la soucheCupriavidus necatorH16 PHB-4 sans surexpression de lactate déshydrogénase ne produit pas de lactate. Results The growth of the strain is represented in FIG. 5. During the exponential growth phase, the specific growth rate of CN0002 in heterotrophic condition reaches μ max =0.14 h −1 . A maximum of lactate, that is to say 1.3 g/L, was reached after 139 h of culture as represented in FIG. 5. It should be noted that under the same culture conditions, the strain Cupriavidus necator H16 PHB-4 without overexpression of lactate dehydrogenase does not produce lactate.
Exemple 4 : Production de lactate à partir de COExample 4: Production of lactate from CO 22 par fermentation d’une bactérie oxydant naturellement l’hydrogène,by fermentation of a bacterium that naturally oxidizes hydrogen, Cupriavidus necatorCupriavidus necator , génétiquement modifiée (CN0002)., genetically modified (CN0002).
SouchePour la production de lactate, la souche CN0002 (Cupriavidus necatorH16 PHB-4 pBAD -ldh) est utilisée. Dans cette souche, la LDH (lactate déshydrogénase) deC. necatorest surexprimée sur plasmideviaun promoteur inductible à l’arabinose. Cette souche est naturellement résistante à la gentamycine et porte une résistance plasmidique à la kanamycine. Strain For the production of lactate, strain CN0002 ( Cupriavidus necator H16 PHB-4 pBAD-ldh) is used. In this strain, the LDH (lactate dehydrogenase) of C. necator is overexpressed on the plasmid via an arabinose-inducible promoter. This strain is naturally resistant to gentamicin and carries plasmid resistance to kanamycin.
MilieuxLe milieu riche était constitué de 27,5% (p/v) de bouillon trypticase de soja (TSB, Becton Dickinson, France). Le milieu minimum utilisé pour les cultures en Erlenmeyers (milieu MMR) contenait : 4,0 g/L de NaH2PO42H2O; 4,6 g/L de Na2HPO412H2O; 0,45 de g/L K2SO4; 0,39 g/L de MgSO47H2O; 0,062 g/L de CaCl22H2O et 1 ml/L de solution de trace d’éléments. La solution de trace d’éléments contenait : 15 g/L de FeSO47H2O; 2,4 g/L MnSO4H2O; 2,4 g/L de ZnSO47H2O et 0,48 g/L de CuSO45H2O dans 0,1 M de HCl. Le fructose (20 g/L) a été utilisé comme source de carbone. NH4Cl (0,5 g/L) a été utilisé comme source d’azote pour atteindre une concentration de biomasse d’environ 1 g/L. 0,04 g/L de NaOH ont été ajoutés. EnvironmentsThe rich medium consisted of 27.5% (w/v) trypticase soy broth (TSB, Becton Dickinson, France). The minimum medium used for cultures in Erlenmeyer flasks (MMR medium) contained: 4.0 g/L of NaH2PO42 hours2O; 4.6 g/L Na2HPO412 noon2O; 0.45 g/L K2N/A4; 0.39 g/L of MgSO47 a.m.2O; 0.062 g/L of CaCl22 hours2O and 1 ml/L trace element solution. The trace element solution contained: 15 g/L of FeSO47 a.m.2O; 2.4 g/L MnSO4H2O; 2.4 g/L of ZnSO47 a.m.2O and 0.48 g/L of CuSO45H2O in 0.1 M HCl. Fructose (20 g/L) was used as the carbon source. NH4Cl (0.5 g/L) was used as a nitrogen source to achieve a biomass concentration of approximately 1 g/L. 0.04 g/L of NaOH was added.
Le milieu minimum utilisé dans le bioréacteur pour les fermentations gaz (milieu FAME) était constitué de : 0,29 g/L d’acide NitriloTriAcetique; 0,09 g/L de citrate d’ammonium ferrique ; 0,75 g/L de MgSO47H2O; 0,015 g/L de CaCl22H2O et 1,5 ml/L de solution de trace élément. La composition de la solution de trace élément était : 0,3 g/L de H3BO3; 0,2 g/L de CoCl26H2O; 0,1 g/L de ZnSO47H2O; 0,03 g/L de MnCl24H2O; 0,03 g/L de Na2MoO42H2O; 0,02 g/L de NiCl26H2O; 0,01 g/L de CuSO45H2O. (NH4)2SO4(1,6 g/L) a été utilisé comme source d’azote pour atteindre une concentration en biomasse d’environ 2,5 g/L. Le pH a été ajusté à 7 avec 2,5 M de KOH. Après autoclavage du milieu, une solution de phosphate stérile de Na2HPO412H2O (concentration finale de 1,6 g/L) et de KH2PO4(concentration finale de 2,9 g/L) a été ajoutée stérilement dans le bioréacteur (permettant de produire environ 10 g/L de biomasse) ainsi qu’une solution stérile de FeSO47H2O (10,7 g/L; concentration finale 0,032 g/L).The minimum medium used in the bioreactor for the gas fermentations (FAME medium) consisted of: 0.29 g/L of NitriloTriAcetic acid; 0.09 g/L of ferric ammonium citrate; 0.75 g/L of MgSO 4 7H 2 O; 0.015 g/L of CaCl 2 2H 2 O and 1.5 ml/L of trace element solution. The composition of the trace element solution was: 0.3 g/L of H 3 BO 3 ; 0.2 g/L of CoCl 2 6H 2 O; 0.1 g/L of ZnSO 4 7H 2 O; 0.03 g/L of MnCl 2 4H 2 O; 0.03 g/L of Na 2 MoO 4 2H 2 O; 0.02 g/L of NiCl 2 6H 2 O; 0.01 g/L of CuSO 4 5H 2 O. (NH 4 ) 2 SO 4 (1.6 g/L) was used as a nitrogen source to reach a biomass concentration of approximately 2.5 g/ I. The pH was adjusted to 7 with 2.5 M KOH. After autoclaving the medium, a sterile phosphate solution of Na 2 HPO 4 12H 2 O (final concentration of 1.6 g/L) and KH 2 PO 4 (final concentration of 2.9 g/L) was added under sterile conditions in the bioreactor (making it possible to produce approximately 10 g/L of biomass) as well as a sterile solution of FeSO 4 7H 2 O (10.7 g/L; final concentration 0.032 g/L).
Chaîne d’inoculationUn clone de la souche CN0002 repiqué d’une plaque de culture a été tout d’abord cultivé durant 24 h dans 5 mL de milieu TSB avec de la gentamycine (10 mg/L) et de la kanamycine (50 mg/L) (dépendant de la souche), dans des Erlenmeyers bafflés de 50 mL, à 30°c sous agitation (110 rpm). Le milieu de culture a été ensuite centrifugé durant 10 min à 1900 g. Les cellules ont été resuspendues dans 5 mL de milieu MMR, et ont été utilisées pour inoculer les 45 mL de milieu MMR avec 5,5 µg/mL de gentamycine et 100 µg/mL de kanamycine dans des Erlenmeyers bafflés de 500 mL qui ont été incubés durant 20-24 h à 30°C, 110 rpm. Le milieu de culture a été centrifugé durant 5 min à 4000 g et les cellules ont été resuspendues dans 30 mL de milieu FAME, et ont été utilisées pour inoculer les 300 mL de milieu FAME avec 100 mg/L de kanamycine dans le bioréacteur gaz. La DO600initiale visée a été de 0,2. Chain of inoculation A clone of the CN0002 strain subcultured from a culture plate was first cultured for 24 h in 5 mL of TSB medium with gentamycin (10 mg/L) and kanamycin (50 mg /L) (depending on the strain), in 50 mL baffled Erlenmeyer flasks, at 30°C with stirring (110 rpm). The culture medium was then centrifuged for 10 min at 1900 g. The cells were resuspended in 5 mL of MMR medium, and were used to inoculate the 45 mL of MMR medium with 5.5 μg/mL gentamicin and 100 μg/mL kanamycin in 500 mL baffled Erlenmeyer flasks which were incubated for 20-24 h at 30°C, 110 rpm. The culture medium was centrifuged for 5 min at 4000 g and the cells were resuspended in 30 mL of FAME medium, and were used to inoculate the 300 mL of FAME medium with 100 mg/L of kanamycin in the gas bioreactor. The initial target OD 600 was 0.2.
Bioréacteur gazLa culture autotrophe a été réalisée dans un bioréacteur à gaz avec un volume de travail de 330 mL. La température a été réglée à 30 ° C, le pH à 7. La pression et la vitesse d'agitation ont été définies en fonction des besoins de la culture. Les débits de gaz étaient contrôlés individuellement (CO2, H2, air). Un analyseur de gaz a été utilisé pour l’analyse des gaz de sortie (% O2et CO2) et un volumètre pour mesurer les débits de gaz de sortie totaux. Après 53 heures de croissance, environ 3 g/L de biomasse ont été atteint, la concentration en oxygène dissous est tombée à 0 et 160 mg/L de lactate ont été produits. Gas bioreactor The autotrophic culture was carried out in a gas bioreactor with a working volume of 330 mL. The temperature was set at 30°C, the pH at 7. The pressure and stirring speed were set according to the needs of the culture. Gas flows were individually controlled (CO 2 , H 2 , air). A gas analyzer was used for the analysis of the exit gases (% O 2 and CO 2 ) and a volumeter to measure the total exit gas flow rates. After 53 hours of growth, approximately 3 g/L of biomass had been reached, the dissolved oxygen concentration had fallen to 0 and 160 mg/L of lactate had been produced.
Protocole d'échantillonnage et d'analyseDes échantillons (environ 1 ml) ont été prélevés régulièrement (toutes les 2-3 heures) en prélevant au travers d'un septum avec une seringue et une aiguille. La croissance a été suivie par une mesure de la densité optique (DO) à 600 nm; convertis en poids sec de cellules bactériennes (gCDW/L) selon une courbe d'étalonnage. La production de lactate a été analysée par HPLC/HPAIC comme décrit dans l’exemple 1. Les échantillons ont été centrifugés pendant 3 min à 13 000 tr/min et les surnageants ont été analysés. Pour l'analyse HPLC, les surnageants des échantillons ont été filtrés avant analyse. L'étalonnage a varié de 0,1 à 5 g/L dans de l'eau. Sampling and analysis protocol Samples (approximately 1 ml) were taken regularly (every 2-3 hours) by drawing through a septum with a syringe and a needle. Growth was monitored by optical density (OD) measurement at 600 nm; converted to bacterial cell dry weight (gCDW/L) according to a standard curve. Lactate production was analyzed by HPLC/HPAIC as described in Example 1. Samples were centrifuged for 3 min at 13,000 rpm and supernatants were analyzed. For the HPLC analysis, the sample supernatants were filtered before analysis. Calibration varied from 0.1 to 5 g/L in water.
FermentationLa production de lactate par la souche CN0002 a été caractérisée en bioréacteur en conditions autotrophes. La croissance de la souche est représentée à la figure 6. Pendant la phase de croissance exponentielle, le taux de croissance spécifique de CN0002 en condition autotrophe atteint μmax= 0,14 h-1. Un maximum de lactate, c'est-à-dire 160 mg/L, a été atteint après 53 h de culture comme représenté à la figure 6. Fermentation The production of lactate by strain CN0002 was characterized in a bioreactor under autotrophic conditions. The growth of the strain is represented in FIG. 6. During the exponential growth phase, the specific growth rate of CN0002 in autotrophic condition reaches μ max =0.14 h −1 . A maximum of lactate, i.e. 160 mg/L, was reached after 53 h of culture as represented in figure 6.
Exemple 5 : Construction et évaluation d’une souche deExample 5: Construction and evaluation of a strain of Cupriavidus necatorCupriavidus necator génétiquement modifiée dans laquelle une lactate déshydrogénase hétérologue degenetically modified in which a heterologous lactate dehydrogenase of Streptococcus bovisStreptococcus bovis est surexprimée (CN0003).is overexpressed (CN0003).
Souche et constructions génétiques.Pour la production de lactate, une soucheCupriavidus necatorH16 PHB-4 (DSM n°541) est utilisée. Cette souche ne forme pas de poly-β-hydroxy-butyrate (PHB). La construction de la souche productrice de lactate CN0003 est réalisée selon le protocole suivant : Strain and genetic constructs. For the production of lactate, a strain Cupriavidus necator H16 PHB-4 (DSM no. 541) is used. This strain does not form poly-β-hydroxy-butyrate (PHB). The construction of the CN0003 lactate-producing strain is carried out according to the following protocol:
Un plasmide portant la L-lactate déshydrogénase (ldh, EC:1.1.1.27) deStreptococcus bovis(ATCC 33317) sous promoteur inductible à l’arabinose est cloné en une étapein vitro viale protocole d’assemblage In-Fusion® (Clontech). Les oligonucléotides sont synthétisés et purifiés (dessalés) par Eurofins Genomics.A plasmid carrying L-lactate dehydrogenase (ldh, EC:1.1.1.27) from Streptococcus bovis (ATCC 33317) under an arabinose-inducible promoter is cloned in one step in vitro using the In-Fusion® assembly protocol (Clontech ). Oligonucleotides are synthesized and purified (desalted) by Eurofins Genomics.
Le gène ldh (GenBank: KFN85486.1) est recodé selon le biais d’usage de codon décrit pourCupriavidus necatorH16 et synthétiséin vitro(GenScript®). Il est amplifié par PCR à l’aide des oligonucléotides 12 (5’ AAGGAGATAT ACATATGACC GCGACCAAGC AGCAC 3’) et 13 (5’ ACTCGAGTTT GGATCCTCAG TTCTTGCAGG CCGACGCGA 3’) et de l’enzyme Phusion High-Fidelity PCRMaster Mix with GC Buffer (New England Biolabs, Evry, France). Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The ldh gene (GenBank: KFN85486.1) is recoded according to the codon usage bias described for Cupriavidus necator H16 and synthesized in vitro (GenScript®). It is amplified by PCR using oligonucleotides 12 (5' AAGGAGATAT ACATATGACC GCGACCAAGC AGCAC 3') and 13 (5' ACTCGAGTTT GGATCCTCAG TTCTTGCAGG CCGACGCGA 3') and the enzyme Phusion High-Fidelity PCRMaster Mix with GC Buffer (New England Biolabs, Evry, France). The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Le plasmide squelette pBADTrfp (Biet al., 2013) dérivé du plasmide pBBR1-MCS (Kovachet al., 1995), contenant un promoteur pBAD deEscherichia coli, est digéré par les enzymes de restrictions BamHI-HF et NdeI (New England Biolabs, Evry, France) afin d’éliminer la séquence codant pour la protéine RFP. Le fragment d’ADN de 5247 paires de bases contenant l’origine de réplication pBBR1, le gène de sélection (kan) et le promoteur pBAD est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The backbone plasmid pBADTrfp (Bi et al. , 2013) derived from the plasmid pBBR1-MCS (Kovach et al. , 1995), containing a pBAD promoter from Escherichia coli , is digested with the restriction enzymes BamHI-HF and NdeI (New England Biolabs, Evry, France) in order to eliminate the sequence coding for the RFP protein. The 5247 base pair DNA fragment containing the pBBR1 origin of replication, the selection gene (kan) and the pBAD promoter is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Un assemblagein vitropar In-fusion est réalisé avec les deux fragments afin d’obtenir le plasmide pBAD-ldh(sb). 5 µl du produit d’assemblage sont transformés dans des cellulesEscherichia coliStellar™ (Clontech) chimio-compétentes. Les transformants sont sélectionnés sur un milieu LB/Agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5g/L, Sigma-Aldrich, agar 20g/L) contenant 25 µg/mL de kanamycine (Gibco™). La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 9 et 14 (5’ GGAGCTGGGC ATCATCGAGA TC 3’). Après extraction des plasmides à l’aide du kit NucleoSpin® Plasmid (Macherey-Nagel), l’insertion correcte du gène ldh est confirmée par séquençage (Eurofins genomic) avec les oligonucléotides 9 et 11.An in vitro assembly by In-fusion is carried out with the two fragments in order to obtain the plasmid pBAD-ldh(sb). 5 μl of the assembly product are transformed into chemo-competent Escherichia coli Stellar™ (Clontech) cells. The transformants are selected on an LB/Agar medium (10 g/L Tryptone, 5 g/L yeast extract, 5 g/L NaCl, Sigma-Aldrich, 20 g/L agar) containing 25 μg/mL of kanamycin (Gibco™) . The selection of the positive clones is carried out by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 9 and 14 (5' GGAGCTGGGC ATCATCGAGA TC 3'). After extraction of the plasmids using the NucleoSpin® Plasmid kit (Macherey-Nagel), the correct insertion of the ldh gene is confirmed by sequencing (Eurofins genomic) with oligonucleotides 9 and 11.
Le plasmide pBAD-ldh(sb) est inséré dans une souche électrocompétenteEscherichia coliS17-1 par électroporation en utilisant un électroporateur Gene Pulser, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).The pBAD-ldh(sb) plasmid is inserted into an electrocompetent Escherichia coli S17-1 strain by electroporation using a Gene Pulser electroporator, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).
La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 9 et 14. Le clone d’intérêt est isolé sur milieu LB/agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 25 µg/mL de kanamycine et incubé une nuit à 37°C.Positive clones are selected by PCR on colonies using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 9 and 14. The clone of interest is isolated on LB/agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 25 µg/mL of kanamycin and incubated overnight at 37°C.
La conjugaison entre les cellulesEscherichia coliS17-1 et celles de la soucheCupriavidus necatorH16 PHB-4 (DSM n°541) est réalisé comme suit :The conjugation between the Escherichia coli S17-1 cells and those of the Cupriavidus necator H16 PHB-4 strain (DSM no. 541) is carried out as follows:
Les cellulesCupriavidus necatorsont mises en culture dans 3 mL de milieu TSB contenant 27,5 g/L de bouillon de soja tryptique (TSB, Becton Dickinson, Sparks, Maryland, USA) et incubées 20h à 30°C sous agitation vigoureuse. Les cellulesEscherichia colisont mises en culture dans 3 mL de milieu LB (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich) contenant 25 µg/mL de kanamycine et incubées une nuit à 37°C sous agitation vigoureuse. Le lendemain, la densité optique (DO600nm) est mesurée pour chaque culture et l’équivalent de 1 DO de cellules est transféré en tube 1,5ml et centrifugé (5 minutes, 3000 rpm). Le surnageant est éliminé et les cellules sont lavées dans 1 ml de PBS (Sigma-Aldrich). Le lavage est répété une seconde fois. 50 µL de la suspension cellulaireCupriavidus necatoret 50 µL de la suspension cellulaireEscherichia colisont prélevées et mélangées dans un tube 1,5 ml. Ce mélange est déposé sous forme d’une goutte sur un milieu non sélectif LB/Agar contenant 2% de fructose et incubé 6h à 30°C. Les cellules sont ensuite grattées et resuspendues dans 1 ml de PBS. Cette suspension est diluée au 1 :1000eme et 100 µl de cette dilution sont étalés sur milieu sélectif LB/Agar contenant 2% de fructose, 300 µg/mL de kanamycine et 10 µg/mL de gentamycine (Sigma-Aldrich). Les cellules sont mises à incuber 24h à 30°C. Des clones isolés sont prélevés, striés sur le même milieu sélectif et mis à incuber 24h à 30°C. La sélection des clones contenant le plasmide pBAD- ldh(sb) est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 9 et 14.The Cupriavidus necator cells are cultured in 3 mL of TSB medium containing 27.5 g/L of tryptic soy broth (TSB, Becton Dickinson, Sparks, Maryland, USA) and incubated for 20 h at 30° C. with vigorous stirring. The Escherichia coli cells are cultured in 3 mL of LB medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich) containing 25 μg/mL of kanamycin and incubated overnight at 37°C with vigorous stirring. The next day, the optical density (OD 600 nm ) is measured for each culture and the equivalent of 1 OD of cells is transferred into a 1.5 ml tube and centrifuged (5 minutes, 3000 rpm). The supernatant is eliminated and the cells are washed in 1 ml of PBS (Sigma-Aldrich). Washing is repeated a second time. 50 μL of the Cupriavidus necator cell suspension and 50 μL of the Escherichia coli cell suspension are taken and mixed in a 1.5 ml tube. This mixture is deposited in the form of a drop on a non-selective LB/Agar medium containing 2% fructose and incubated for 6 hours at 30°C. The cells are then scraped and resuspended in 1 ml of PBS. This suspension is diluted to 1:1000th and 100 μl of this dilution are spread on selective LB/Agar medium containing 2% fructose, 300 μg/mL of kanamycin and 10 μg/mL of gentamycin (Sigma-Aldrich). The cells are incubated for 24 hours at 30°C. Isolated clones are taken, streaked on the same selective medium and incubated for 24 hours at 30°C. The selection of the clones containing the plasmid pBAD-ldh(sb) is carried out by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 9 and 14.
La soucheCupriavidus necatorH16 PHB-4 pBAD-ldh(sb) est récupérée et nommée CN0003.The Cupriavidus necator H16 PHB-4 pBAD-ldh(sb) strain is recovered and named CN0003.
Evaluation de la souche CN0003 en fructoseLa production de lactate sur fructose de la soucheCupriavidus necatorH16 PHB-4 pBAD-ldh(sb) (CN0003) a été évaluée selon la méthode décrite dans l’exemple 3. Dans ces conditions de culture, la souche CN0003 produit 1 g/L de lactate après 140h de culture. Evaluation of the Fructose Strain CN0003 The production of lactate on fructose of the strain Cupriavidus necator H16 PHB-4 pBAD-ldh(sb) (CN0003) was evaluated according to the method described in example 3. Under these culture conditions, strain CN0003 produces 1 g/L of lactate after 140 h of culture.
Extrapolation production de lactate par la CN0003 à partir de CO 2 La production de lactate de la souche CN0003 n’a pas été réalisée à partir de CO2. Cependant, l’évaluation en fructose a montré que la souche CN0003 produisait 23% de lactate en moins que la souche CN0002 dans les mêmes conditions de culture. Nous pouvons extrapoler qu’à partir de CO2tel que décrit dans l’exemple 4, la souche CN0003 produirait 23% de lactate en moins à partir de CO2que la souche CN0002. Extrapolation of lactate production by CN0003 from CO 2 Lactate production of strain CN0003 was not achieved from CO2. However, the fructose evaluation showed that the CN0003 strain produced 23% less lactate than the CN0002 strain under the same culture conditions. We can extrapolate that from CO2as described in Example 4, strain CN0003 would produce 23% less lactate from CO2than strain CN0002.
Exemple 6 : Construction d’une souche deExample 6: Construction of a strain of Cupriavidus necatorCupriavidus necator génétiquement modifiée dans laquelle une voie de biosynthèse du polyhydroxybutyrate (PHB) est délétée et dans laquelle une lactate déshydrogénase endogène est surexprimée (CN0004).genetically modified in which a polyhydroxybutyrate (PHB) biosynthetic pathway is deleted and in which an endogenous lactate dehydrogenase is overexpressed (CN0004).
SouchePour la production de lactate, la soucheCupriavidus necatorH16 (ATCC 17699) est utilisée. La délétion de l’opéron de voie de biosynthèse du polyhydroxybutyrate (PHB) est inhibée par insertion d’une lactate déshydrogénase endogène. Strain For the production of lactate, the strain Cupriavidus necator H16 (ATCC 17699) is used. The deletion of the polyhydroxybutyrate (PHB) biosynthetic pathway operon is inhibited by insertion of an endogenous lactate dehydrogenase.
Constructions génétiquesLa construction de la souche productrice de lactate CN0004 est réalisée selon le protocole suivant : Genetic constructions The construction of the lactate-producing strain CN0004 is carried out according to the following protocol:
Un plasmide portant la L-lactate déshydrogénase deCupriavidus necator(ldh, EC:1.1.1.27) sous promoteur inductible pLac ainsi que les séquences des zones d’homologie amont et aval de l’opéron phaCAB est cloné en une étapein vitro viale protocole d’assemblage NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France). Les oligonucléotides sont synthétisés et purifiés (dessalés) par Eurofins Genomics.A plasmid carrying the L-lactate dehydrogenase of Cupriavidus necator (ldh, EC:1.1.1.27) under an inducible pLac promoter as well as the sequences of the homology zones upstream and downstream of the phaCAB operon is cloned in one step in vitro via the NEBuilder® HiFi DNA Assembly Cloning protocol (New England Biolabs, Evry, France). Oligonucleotides are synthesized and purified (desalted) by Eurofins Genomics.
Le gène ldh est amplifié par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 15 (5’ AGACAATCAA ATCTTTACAC TTTATGCTTC CGGCTCGTAT GTTGTGTGGA ATTGTGAGCG GATAACAATT TCACACAGGA AACAGCTATG AAGATCTCCC TCACCAGCGC CC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 13 paires de bases avec l’extrémité 3’ de la zone d’homologie amont de l’opéron phaCAB et la séquence du promoteur pLac provenant du pJQ200mp18 (Quandt and Hynes, 1993) et 16 (5’ CCAGGCCGGC AGGTCAGGCC GTGGGGACGG CCA 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 13 paires de bases avec l’extrémité 5’ de la zone d’homologie aval de l’opéron phaCAB et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The ldh gene is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 15 (5' AGACAATCAA ATC TTTACAC TTTATGCTTC CGGCTCGTAT GTTGTGTGGA ATGTGAGCG GATAACAATT TCACACAGGA AACAGCT ATG AAGATCTCCC TCACCAGCGC CC 3') presenting in 5' a 13 base pair overlap region with the 3' end of the upstream homology region of the phaCAB operon and the pLac promoter sequence from pJQ200mp18 (Quandt and Hynes, 1993) and 16 (5' CCAGGCCGGC AGGTCAGGCC GTGGGGACGG CCA 3') presenting in 5' a zone of overlap of 13 base pairs with the 5' end of the homology zone downstream of the phaCAB operon and of the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5 % DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
La séquence de la zone d’homologie amont de l’opéron phaCAB est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 17 (5’ GCATGCCTGC AGGTCGACTC TAGAGGGTCG CTTCTACTCC TATCG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 25 paires de bases avec l’extrémité 3’ du plasmide pJQ200mpTet et 18 (5’ CATAAAGTGT AAAGATTTGA TTGTCTCTCT GCC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 13 paires de bases avec l’extrémité 5’ de la séquence du promoteur pLac et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the homology zone upstream of the phaCAB operon is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 17 (5' GCATGCCTGC AGGTCGACTC TAGAGGGTCG CTTCTACTCC TATCG 3') presenting at 5 ' a zone of overlap of 25 base pairs with the 3' end of the plasmid pJQ200mpTet and 18 (5' CATAAAGTGT AAAGATTTGA TTGTCTCTCT GCC 3') presenting in 5' a zone of overlap of 13 base pairs with the 5' end of the sequence of the pLac promoter and of the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
La séquence de la zone d’homologie aval de l’opéron phaCAB est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 19 (5’ CCCCACGGCC TGACCTGCCG GCCTGGTTCA ACC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 13 paires de bases avec l’extrémité 3’ de la séquence du gène ldh de la soucheCupriavidus necatorH16 et 20 (5’ TACGAATTCG AGCTCGGTAC CCGGGTTCTG GATGTCGATG AAGGCCTG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 25 paires de bases avec l’extrémité 5’ du plasmide pJQ200mpTet et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the downstream homology zone of the phaCAB operon is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 19 (5' CCCCACGGCC TGACCTGCCG GCCTGGTTCA ACC 3') presenting at 5' an overlap zone of 13 base pairs with the 3' end of the sequence of the ldh gene of the Cupriavidus necator strain H16 and 20 (5' TACGAATTCG AGCTCGGTAC CCGGGTTCTG GATGTCGATG AAGGCCTG 3') presenting in 5' an overlap zone of 25 base pairs with the 5' end of the plasmid pJQ200mpTet and the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Le plasmide squelette pJQ200mpTet est un dérivé du plasmide pJQ200mp18 (Quandt and Hynes, 1993) où le gène de résistance à la gentamycine a été remplacé par le gène de résistance à la tétracycline. Le plasmide squelette pJQ200mpTet est coupé par l’enzyme de restriction BamHI-HF (New England Biolabs, Evry, France). Le produit de digestion est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The backbone plasmid pJQ200mpTet is a derivative of the plasmid pJQ200mp18 (Quandt and Hynes, 1993) where the gentamycin resistance gene has been replaced by the tetracycline resistance gene. The backbone plasmid pJQ200mpTet is cut with the restriction enzyme BamHI-HF (New England Biolabs, Evry, France). The digestion product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Un assemblagein vitropar NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), est réalisé avec les quatre fragments afin d’obtenir le plasmide pJQ200mp-ΔphaCABΩpLac L-ldh. 2 µl du produit d’assemblage sont transformés dans des cellulesEscherichia coliNEB 5-alpha competent (New England Biolabs, Evry, France), chimio-compétentes. Les transformants sont sélectionnés sur un milieu LB/Agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline. La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 22 (5’ CATGCAAAGT GCCGGCCAGG 3’) et 23 (5’ CTGCACGAAC ATGGTGCTGG CT 3’). Après extraction des plasmides à l’aide du kit NucleoSpin® Plasmid (Macherey-Nagel), l’insertion correcte du gène ldh, de la séquence de la zone d’homologie amont et de la séquence de la zone d’homologie aval est confirmée par séquençage (Eurofins genomic) avec les oligonucléotides 21 (5’ TGCAAGGCGA TTAAGTTG 3’), 22, 23 et 24 (5’ CTGGCACGAC AGGTTTCCCG A 3’). In vitro assembly by NEBuilder® HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), is carried out with the four fragments in order to obtain the plasmid pJQ200mp-ΔphaCABΩpLac L-ldh. 2 μl of the assembly product are transformed into chemo-competent Escherichia coli NEB 5-alpha competent cells (New England Biolabs, Evry, France). The transformants are selected on an LB/Agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 μg/mL of tetracycline. The selection of positive clones is carried out by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 22 (5' CATGCAAAGT GCCGGCCAGG 3') and 23 (5' CTGCACGAAC ATGGTGCTGG CT 3 '). After extraction of the plasmids using the NucleoSpin® Plasmid kit (Macherey-Nagel), the correct insertion of the ldh gene, the sequence of the upstream homology zone and the sequence of the downstream homology zone is confirmed by sequencing (Eurofins genomic) with oligonucleotides 21 (5' TGCAAGGCGA TTAAGTTG 3'), 22, 23 and 24 (5' CTGGCACGAC AGGTTTCCCG A 3').
Le plasmide pJQ200mp-ΔphaCABΩpLac L-ldh est inséré dans une souche électrocompétenteEscherichia coliS17-1 par électroporation en utilisant un électroporateur Gene Pulser, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).The pJQ200mp-ΔphaCABΩpLac L-ldh plasmid is inserted into an electrocompetent Escherichia coli S17-1 strain by electroporation using a Gene Pulser electroporator, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).
La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 22 et 23. Le clone d’intérêt est isolé sur milieu LB/agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline et incubé une nuit à 37°C.Positive clones are selected by PCR on colonies using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 22 and 23. The clone of interest is isolated on LB/agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 µg/mL of tetracycline and incubated overnight at 37°C.
La conjugaison entre les cellulesEscherichia coliS17-1 et celles de la soucheCupriavidus necatorH16 (ATCC 17699) a été adaptée du protocole de Lenzet al., 1994. La méthode de sélection au saccharose (15% de saccharose utilisé) avec SacB a permis de déléter précisément l’opéron phaCAB et d’y insérer pLac L-ldh. Après la première recombinaison homologue, les clones sont validés par une PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™)™) et des oligonucleotides 22 et 23. Après la deuxième recombinaison homologue, la sélection des clones positifs parmi les clones sensibles à la tétracycline est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) (Kraußeet al., 2009) et des oligonucleotides 76 (5’ CTGCATGTTC ATGAACTGCG AC 3’) et 77 (5’ CGACGCGTCA ACCATGTTCG 3’).Conjugation between Escherichia coli S17-1 cells and those of the Cupriavidus necator H16 strain (ATCC 17699) was adapted from the protocol of Lenz et al. , 1994. The sucrose selection method (15% sucrose used) with SacB made it possible to precisely delete the phaCAB operon and insert pLac L-ldh into it. After the first homologous recombination, the clones are validated by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™)™) and oligonucleotides 22 and 23. After the second homologous recombination, the selection positive clones among the clones sensitive to tetracycline is carried out by colony PCR using the enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) (Krauße et al. , 2009) and oligonucleotides 76 (5' CTGCATGTTC ATGAACTGCG AC 3') and 77 (5' CGACGCGTCA ACCATGTTCG 3').
La soucheCupriavidus necatorH16 ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator est récupérée et nommée CN0004. Les modifications génétiques sont validées par séquençage à l’aide des oligonucléotides 78 (5' GTACCTTGCC GACATCTATG C 3'), 79 (5' GCTGCTTGCA TCACGGACTT G 3'), 10, 77 et 76.The Cupriavidus necator H16 ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator strain is recovered and named CN0004. Genetic modifications are validated by sequencing using oligonucleotides 78 (5' GTACCTTGCC GACATCTATG C 3'), 79 (5' GCTGCTTGCA TCACGGACTT G 3'), 10, 77 and 76.
Evaluation de la souche CN0004 en fructoseLa production de lactate sur fructose de la soucheCupriavidus necatorH16 ΔphaCABΩpLac_L-ldhC.necator(CN0004) a été évaluée selon la méthode décrite dans l’exemple 3. Dans ces conditions de culture, la souche CN0004 produit 1,5 g/L de lactate après 140 h de culture. Evaluation of the Fructose Strain CN0004 The production of lactate on fructose of the strain Cupriavidus necator H16 ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator (CN0004) was evaluated according to the method described in Example 3. Under these culture conditions, the strain CN0004 produces 1.5 g/L of lactate after 140 h of culture.
Extrapolation production de lactate de la CN0004 à partir de CO 2 La production de lactate de la souche CN0004 n’a pas été réalisée à partir de CO2. Cependant, l’évaluation en fructose a montré que la souche CN0004 produisait 25% de lactate en plus que la souche CN0002 dans les mêmes conditions de culture. Nous pouvons extrapoler qu’à partir de CO2tel que décrit dans l’exemple 4, la souche CN0004 produirait 25% de lactate en plus à partir de CO2que la souche CN0002. Extrapolation of CN0004 lactate production from CO 2 Lactate production of strain CN0004 was not achieved from CO2. However, the fructose evaluation showed that the CN0004 strain produced 25% more lactate than the CN0002 strain under the same culture conditions. We can extrapolate that from CO2as described in Example 4, strain CN0004 would produce 25% more lactate from CO2than strain CN0002.
Exemple 7 : Construction d’une souche deExample 7: Construction of a strain of Cupriavidus necatorCupriavidus necator génétiquement modifiée dans laquelle une voie de biosynthèse du polyhydroxybutyrate (PHB) est délétée, une lactate déshydrogénase endogène est surexprimée et dans laquelle une pyruvate carboxylase est délétée (CN0005)genetically modified plant in which a polyhydroxybutyrate (PHB) biosynthetic pathway is deleted, an endogenous lactate dehydrogenase is overexpressed and in which a pyruvate carboxylase is deleted (CN0005)
Souche et constructions génétiquesLa construction de la souche productrice de lactate CN0005 est réalisée selon le protocole suivant : Strain and genetic constructs The construction of the lactate-producing strain CN0005 is carried out according to the following protocol:
Un plasmide portant les séquences des zones d’homologie amont et aval du gène codant pour la pyruvate carboxylase (pyc) deCupriavidus necatorest cloné en une étapein vitro viale protocole d’assemblage NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France). Les oligonucléotides sont synthétisés et purifiés (dessalés) par Eurofins Genomics.A plasmid carrying the sequences of the regions of homology upstream and downstream of the gene encoding the pyruvate carboxylase (pyc) of Cupriavidus necator is cloned in one step in vitro using the assembly protocol NEBuilder ® HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Évry, France). Oligonucleotides are synthesized and purified (desalted) by Eurofins Genomics.
La séquence de la zone d’homologie amont du gène codant pour pyc est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 25 (5’ AGATCCTTTA ATTCGAGCTC GGTACCGCAT GGCCAAGGTG GAAGAG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 25 paires de bases avec l’extrémité 3’ du plasmide pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) et 26 (5’ TGCCGGCCAA CGTCACATGG GATGCAGGGA AGCGAAC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 15 paires de bases avec l’extrémité 5’ de la zone d’homologie aval du gène codant pour pyc et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the region of homology upstream of the gene coding for pyc is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 25 (5' AGATCCTTTA ATTCGAGCTC GGTACCGCAT GGCCAAGGTG GAAGAG 3') presenting at 5 'a zone of overlap of 25 base pairs with the 3' end of the plasmid pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) and 26 (5' TGCCGGCCAA CGTCACATGG GATGCAGGGA AGCGAAC 3') presenting in 5' a zone of overlap of 15 pairs of bases with the 5' end of the region of downstream homology of the gene coding for pyc and of the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
La séquence de la zone d’homologie aval du gène codant pour pyc est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 27 (5’ TCCCTGCATC CCATGTGACG TTGGCCGGCA GGG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 15 paires de bases avec l’extrémité 3’ de la zone d’homologie amont du gène codant pour pyc et 28 (5’ ACTTAATTAA GGATCCGGCG CGCCCCCCGG GCTGATAGTT CTTCAACACC AGCAGTC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 31 paires de bases avec l’extrémité 5’ du plasmide pLO3 et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the downstream homology zone of the gene coding for pyc is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 27 (5' TCCCTGCATC CCATGTGACG TTGGCCGGCA GGG 3') presenting at 5' a zone of overlap of 15 base pairs with the 3' end of the zone of homology upstream of the gene coding for pyc and 28 (5' ACTTAATTAA GGATCCGGCG CGCCCCCCGG GCTGATAGTT CTTCAACACC AGCAGTC 3') presenting in 5' an overlap zone of 31 base pairs with the 5' end of the pLO3 plasmid and the KOD Hot Start DNA Polymerase enzyme (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Le plasmide squelette pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) est coupé par l’enzyme de restriction XmaI-HF (New England Biolabs, Evry, France). Le produit de digestion est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The backbone plasmid pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) is cut with the restriction enzyme XmaI-HF (New England Biolabs, Evry, France). The digestion product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Un assemblagein vitropar NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), est réalisé avec les trois fragments afin d’obtenir le plasmide pLO3-Δpyc. 2 µl du produit d’assemblage sont transformés dans des cellulesEscherichia coliNEB 5-alpha competent (New England Biolabs, Evry, France), chimio-compétentes. Les transformants sont sélectionnés sur un milieu LB/Agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline. La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucleotides 51 et 80 (5' AATGGGACGT GCGAGTCCAT CC 3'). Après extraction des plasmides à l’aide du kit NucleoSpin® Plasmid (Macherey-Nagel), la délétion du gène pyc est confirmée par séquençage (Eurofins genomic) avec les oligonucléotides 29 (5’ GCAAACAAAC CACCGCTGGT 3’), 30 (5’ CGCCATATCG GATGCCGTTC 3’) et 31 (5’ TAGCAGCACG CCATAGTGAC TG 3’). In vitro assembly by NEBuilder® HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), is carried out with the three fragments in order to obtain the plasmid pLO3-Δpyc. 2 μl of the assembly product are transformed into chemo-competent Escherichia coli NEB 5-alpha competent cells (New England Biolabs, Evry, France). The transformants are selected on an LB/Agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 μg/mL of tetracycline. The selection of the positive clones is carried out by colony PCR using the DreamTaq Green PCR Master Mix enzyme (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 51 and 80 (5' AATGGGACGT GCGAGTCCAT CC 3'). After extraction of the plasmids using the NucleoSpin® Plasmid kit (Macherey-Nagel), the deletion of the pyc gene is confirmed by sequencing (Eurofins genomic) with the oligonucleotides 29 (5' GCAAACAAAC CACCGCTGGT 3'), 30 (5' CGCCATATCG GATGCCGTTC 3') and 31 (5' TAGCAGCACG CCATAGTGAC TG 3').
Le plasmide pLO3-Δpyc est inséré dans une souche électrocompétenteEscherichia coliS17-1 par électroporation en utilisant un électroporateur Gene Pulser, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).The pLO3-Δpyc plasmid is inserted into an electrocompetent Escherichia coli S17-1 strain by electroporation using a Gene Pulser, BioRad electroporator (Datsenko and Wanner, 2000).
La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 51 et 80. Le clone d’intérêt est isolé sur milieu LB/agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline et incubé une nuit à 37°C.Positive clones are selected by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 51 and 80. The clone of interest is isolated on LB/agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 µg/mL of tetracycline and incubated overnight at 37°C.
La conjugaison entre les cellulesEscherichia coliS17-1 et celles de la souche CN0004 a été adaptée du protocole de Lenzet al., 1994. La méthode de sélection au saccharose (15% de saccharose utilisé) avec SacB a permis de déléter précisément le gène codant pour pyc. Après la première recombinaison homologue, les clones sont validés par une PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 51 et 80. Après la deuxième recombinaison homologue, la sélection des clones positifs parmi les clones sensibles à la tétracycline est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) et des oligonucléotides 81 (5' CCATTTGCCC AATACGACTA GC 3') et 30.The conjugation between the Escherichia coli S17-1 cells and those of the CN0004 strain was adapted from the protocol of Lenz et al. , 1994. The sucrose selection method (15% sucrose used) with SacB made it possible to precisely delete the gene coding for pyc. After the first homologous recombination, the clones are validated by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 51 and 80. After the second homologous recombination, the selection of clones positive among the tetracycline-sensitive clones is carried out by colony PCR using the enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) and oligonucleotides 81 (5' CCATTTGCCC AATACGACTA GC 3') and 30.
La soucheCupriavidus necatorH16 Δpyc ΔphaCABΩpLac_L-ldhC.necatorest récupérée et nommée CN0005. Les modifications génétiques sont validées par séquençage.The Cupriavidus necator H16 Δpyc ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator strain is recovered and named CN0005. Genetic modifications are validated by sequencing.
Evaluation de la souche CN0005 en fructoseLa production de lactate sur fructose de la soucheCupriavidus necatorH16 Δpyc ΔphaCABΩpLac_L-ldhC.necator(CN0005) a été évaluée selon la méthode décrite dans l’exemple 3. Dans ces conditions de culture, la souche CN0005 produit 21% de lactate de plus que la souche CN0004 après 51 h de culture. Evaluation of the Fructose Strain CN0005 The production of lactate on fructose of the strain Cupriavidus necator H16 Δpyc ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator (CN0005) was evaluated according to the method described in Example 3. Under these culture conditions, the strain CN0005 produces 21% more lactate than strain CN0004 after 51 h of culture.
Extrapolation production de lactate de la CN0005 à partir de CO 2 La production de lactate de la souche CN0005 n’a pas été réalisée à partir de CO2. Cependant, l’évaluation en fructose a montré que la souche CN0005 produisait 21% de lactate en plus que la souche CN0004 dans les mêmes conditions de culture. Nous pouvons extrapoler qu’à partir de CO2tel que décrit dans l’exemple 4, la souche CN0005 produirait 25% de lactate en plus à partir de CO2que la souche CN0004. Extrapolation of CN0005 lactate production from CO 2 Lactate production of strain CN0005 was not achieved from CO2. However, the fructose evaluation showed that the CN0005 strain produced 21% more lactate than the CN0004 strain under the same culture conditions. We can extrapolate that from CO2as described in Example 4, strain CN0005 would produce 25% more lactate from CO2than strain CN0004.
Exemple 8 : Construction d’une souche deExample 8: Construction of a strain of Cupriavidus necatorCupriavidus necator génétiquement modifiée dans laquelle une voie de biosynthèse du polyhydroxybutyrate (PHB) est délétée, une lactate déshydrogénase endogène est surexprimée et dans laquelle une pyruvate déshydrogénase est délétée (CN0006)genetically modified plant in which a polyhydroxybutyrate (PHB) biosynthetic pathway is deleted, an endogenous lactate dehydrogenase is overexpressed and in which a pyruvate dehydrogenase is deleted (CN0006)
Souche et constructions génétiquesLa construction de la souche productrice de lactate CN0006 est réalisée selon le protocole suivant : Strain and genetic constructs The construction of the lactate-producing strain CN0006 is carried out according to the following protocol:
Un plasmide portant les séquences des zones d’homologie amont et aval du gène codant pour le composant E1 de la pyruvate deshydrogénase (pdhA2) deCupriavidus necatorest cloné en une étapein vitro viale protocole d’assemblage NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France). Les oligonucléotides sont synthétisés et purifiés (dessalés) par Eurofins Genomics.A plasmid carrying the sequences of the regions of homology upstream and downstream of the gene coding for the E1 component of the pyruvate dehydrogenase (pdhA2) of Cupriavidus necator is cloned in one step in vitro via the assembly protocol NEBuilder ® HiFi DNA Assembly Cloning ( New England Biolabs, Évry, France). Oligonucleotides are synthesized and purified (desalted) by Eurofins Genomics.
La séquence de la zone d’homologie amont du gène codant pour pdhA2 est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 32 (5’ TCCTTTAATT CGAGCTCGGT ACCCGGGTGC GTAATCCACT TCCAG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 22 paires de bases avec l’extrémité 3’ du plasmide pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) et 33 (5’ CCCATCGTTC ACACGGCAAG TCTCCGTTAA GGAATTC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 11 paires de bases avec l’extrémité 5’ de la zone d’homologie aval du gène codant pour pdhA2 et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the region of homology upstream of the gene coding for pdhA2 is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 32 (5' TCCTTTAATT CGAGCTCGGT ACCCGGGTGC GTAATCCACT TCCAG 3') presenting at 5 'a zone of overlap of 22 base pairs with the 3' end of the plasmid pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) and 33 (5' CCCATCGTTC ACACGGCAAG TCTCCGTTAA GGAATTC 3') presenting in 5' a zone of overlap of 11 pairs of bases with the 5' end of the downstream homology zone of the gene coding for pdhA2 and of the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
La séquence de la zone d’homologie aval du gène codant pour pdhA2 est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 34 (5’ GACTTGCCGT GTGAACGATG GGCCATCGGG CA 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 11 paires de bases avec l’extrémité 3’ de la zone d’homologie amont du gène codant pour pdhA2 et 35 (5’ TAAGGATCCG GCGCGCCCCC GGGTTGAGCA GGATCACGTC GATCC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 22 paires de bases avec l’extrémité 5’ du plasmide pLO3 et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the downstream homology zone of the gene coding for pdhA2 is amplified by PCR on the genomic DNA of the strainCupriavidus necatorH16 using oligonucleotides 34 (5' GACTTGCCGT GTGAACGATG GGCCATCGGG CA 3') presenting in 5' a zone of overlap of 11 base pairs with the 3' end of the zone of homology upstream of the gene coding for pdhA2 and 35 (5' TAAGGATCCG GCGCGCCCCC GGGTTGAGCA GGATCACGTC GATCC 3') exhibiting at 5′ a zone of overlap of 22 base pairs with the 5′ end of the plasmid pLO3 and of the KOD Hot Start DNA Polymerase enzyme (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Le plasmide squelette pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) est coupé par l’enzyme de restriction XmaI-HF (New England Biolabs, Evry, France). Le produit de digestion est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The backbone plasmid pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) is cut with the restriction enzyme XmaI-HF (New England Biolabs, Evry, France). The digestion product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Un assemblagein vitropar NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), est réalisé avec les trois fragments afin d’obtenir le plasmide pLO3-ΔpdhA2. 2 µl du produit d’assemblage sont transformés dans des cellulesEscherichia coliNEB 5-alpha competent (New England Biolabs, Evry, France), chimio-compétentes. Les transformants sont sélectionnés sur un milieu LB/Agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline. La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 29 et 82 (5' ATGTCCTGGA TTGCGCAGAT C 3'). Après extraction des plasmides à l’aide du kit NucleoSpin® Plasmid (Macherey-Nagel), la délétion du gène pdhA2 est confirmée par séquençage (Eurofins genomic) avec les oligonucléotides 36 (5’ TAATCCACTT CCAGCGCGAT AAG 3’), 37 (5’ CCTGAAGTCT CCGCGATAAC 3’), 38 (5’ GTTCGAAGCC ACCGAGTATG AC 3’) et 29. In vitro assembly by NEBuilder® HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), is carried out with the three fragments in order to obtain the plasmid pLO3-ΔpdhA2. 2 μl of the assembly product are transformed into chemo-competent Escherichia coli NEB 5-alpha competent cells (New England Biolabs, Evry, France). The transformants are selected on an LB/Agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 μg/mL of tetracycline. The selection of the positive clones is carried out by PCR on colonies using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 29 and 82 (5′ ATGTCCTGGA TTGCGCAGAT C 3′). After extraction of the plasmids using the NucleoSpin® Plasmid kit (Macherey-Nagel), the deletion of the pdhA2 gene is confirmed by sequencing (Eurofins genomic) with the oligonucleotides 36 (5' TAATCCACTT CCAGCGCGAT AAG 3'), 37 (5' CCTGAAGTCT CCGCGATAAC 3'), 38 (5' GTTCGAAGCC ACCGAGTATG AC 3') and 29.
Le plasmide pLO3-ΔpdhA2 est inséré dans une souche électrocompétenteEscherichia coliS17-1 par électroporation en utilisant un électroporateur Gene Pulser, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).The pLO3-ΔpdhA2 plasmid is inserted into an electrocompetent Escherichia coli S17-1 strain by electroporation using a Gene Pulser, BioRad electroporator (Datsenko and Wanner, 2000).
La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 29 et 82. Le clone d’intérêt est isolé sur milieu LB/agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline et incubé une nuit à 37°C.Positive clones are selected by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 29 and 82. The clone of interest is isolated on LB/agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 µg/mL of tetracycline and incubated overnight at 37°C.
La conjugaison entre les cellulesEscherichia coliS17-1 et celles de la souche CN0004 a été adaptée du protocole de Lenzet al., 1994. La méthode de sélection au saccharose (15% de saccharose utilisé) avec SacB a permis de déléter précisément le gène codant pour pdhA2. Après la première recombinaison homologue, les clones sont validés par une PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 29 et 82. Après la deuxième recombinaison homologue, la sélection des clones positifs parmi les clones sensibles à la tétracycline est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen).The conjugation between the Escherichia coli S17-1 cells and those of the CN0004 strain was adapted from the protocol of Lenz et al. , 1994. The sucrose selection method (15% sucrose used) with SacB made it possible to precisely delete the gene coding for pdhA2. After the first homologous recombination, the clones are validated by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 29 and 82. After the second homologous recombination, the selection of clones positive among the tetracycline-sensitive clones is carried out by colony PCR using the enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen).
La soucheCupriavidus necatorH16 ΔpdhA2 ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator est récupérée et nommée CN0006. Les modifications génétiques sont validées par séquençage.The Cupriavidus necator H16 ΔpdhA2 ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator strain is recovered and named CN0006. Genetic modifications are validated by sequencing.
Evaluation de la souche CN0006 en fructoseLa production de lactate sur fructose de la soucheCupriavidus necatorH16 ΔpdhA2 ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator (CN0006) a été évaluée selon la méthode décrite dans l’exemple 3. Dans ces conditions de culture, la souche CN0006 produit 13% de lactate de plus que la souche CN0004 après 51 h de culture. Evaluation of the Fructose Strain CN0006 The production of lactate on fructose of the strain Cupriavidus necator H16 ΔpdhA2 ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator (CN0006) was evaluated according to the method described in Example 3. Under these culture conditions, the strain CN0006 produces 13% more lactate than strain CN0004 after 51 h of culture.
Extrapolation production de lactate de la CN0006 à partir de CO 2 La production de lactate de la souche CN0006 n’a pas été réalisée à partir de CO2. Cependant, l’évaluation en fructose a montré que la souche CN0006 produisait 13% de lactate en plus que la souche CN0004 dans les mêmes conditions de culture. Nous pouvons extrapoler qu’à partir de CO2tel que décrit dans l’exemple 4, la souche CN0006 produirait 13% de lactate en plus à partir de CO2que la souche CN0004. Extrapolation of CN0006 lactate production from CO 2 Lactate production of strain CN0006 was not achieved from CO2. However, the fructose evaluation showed that the CN0006 strain produced 13% more lactate than the CN0004 strain under the same culture conditions. We can extrapolate that from CO2as described in Example 4, strain CN0006 would produce 13% more lactate from CO2than strain CN0004.
Exemple 9 : Construction d’une souche deExample 9: Construction of a strain of Cupriavidus necatorCupriavidus necator génétiquement modifiée dans laquelle une voie de biosynthèse du polyhydroxybutyrate (PHB) est délétée, une lactate déshydrogénase endogène est surexprimée et dans laquelle une phosphate acétyltransférasee et une acétate kinase phosphoenolpyruvate synthase sont délétées (CN0007)genetically modified plant in which a polyhydroxybutyrate (PHB) biosynthetic pathway is deleted, an endogenous lactate dehydrogenase is overexpressed and in which a phosphate acetyltransferase and an acetate kinase phosphoenolpyruvate synthase are deleted (CN0007)
Souche et constructions génétiquesStrain and Genetic Constructs
La construction de la souche productrice de lactate CN0007 est réalisée selon le protocole suivant :The construction of the CN0007 lactate-producing strain is carried out according to the following protocol:
Un plasmide portant les séquences des zones d’homologie amont et aval de l’opéron codant pour les gènes acétate kinase (ackA) et phosphotransacétylase (pta1) deCupriavidus necatorest cloné en une étapein vitro viale protocole d’assemblage NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France). Les oligonucléotides sont synthétisés et purifiés (dessalés) par Eurofins Genomics.A plasmid carrying the sequences of the regions of homology upstream and downstream of the operon coding for the acetate kinase (ackA) and phosphotransacetylase (pta1) genes of Cupriavidus necator is cloned in one step in vitro via the NEBuilder ® HiFi assembly protocol DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France). Oligonucleotides are synthesized and purified (desalted) by Eurofins Genomics.
La séquence de la zone d’homologie amont du gène codant pour pta1 est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 39 (5’ TCCTTTAATT CGAGCTCGGT ACGTGTCCAA TGAGATGACA GCACG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 22 paires de bases avec l’extrémité 3’ du plasmide pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) et 40 (5’ TGTAGCGGTG GTGCGTCAGG GTCGTCGGTG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 11 paires de bases avec l’extrémité 5’ de la zone d’homologie aval du gène codant pour ackA et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the homology zone upstream of the gene coding for pta1 is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 39 (5' TCCTTTAATT CGAGCTCGGT ACGTGTCCAA TGAGATGACA GCACG 3') presenting at 5 ' a zone of overlap of 22 base pairs with the 3' end of the plasmid pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) and 40 (5' TGTAGCGGTG GTGCGTCAGG GTCGTCGGTG 3') presenting in 5' an overlap zone of 11 base pairs with the 5' end of the region of downstream homology of the gene coding for ackA and of the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
La séquence de la zone d’homologie aval du gène codant pour ackA est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 41 (5’ ACCCTGACGC ACCACCGCTA CAGCCGACCA AG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 11 paires de bases avec l’extrémité 3’ de la zone d’homologie amont du gène codant pour pta1 et 42 (5’ TAAGGATCCG GCGCGCCCCC GGGCTGATAC GTTCACGCAT AGTGGTC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 22 paires de bases avec l’extrémité 5’ du plasmide pLO3 et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the downstream homology zone of the gene coding for ackA is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 41 (5' ACCCTGACGC ACCACCGCTA CAGCCGACCA AG 3') presenting at 5' a zone of overlap of 11 base pairs with the 3' end of the zone of homology upstream of the gene coding for pta1 and 42 (5' TAAGGATCCG GCGCGCCCCC GGGCTGATAC GTTCACGCAT AGTGGTC 3') presenting in 5' an overlap zone of 22 base pairs with the 5' end of the pLO3 plasmid and the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Le plasmide squelette pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) est coupé par l’enzyme de restriction XmaI-HF (New England Biolabs, Evry, France). Le produit de digestion est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The backbone plasmid pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) is cut with the restriction enzyme XmaI-HF (New England Biolabs, Evry, France). The digestion product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Un assemblagein vitropar NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), est réalisé avec les trois fragments afin d’obtenir le plasmide pLO3-Δpta1-ackA. 2 µl du produit d’assemblage sont transformés dans des cellulesEscherichia coliNEB 5-alpha competent (New England Biolabs, Evry, France), chimio-compétentes. Les transformants sont sélectionnés sur un milieu LB/Agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline. La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucleotides 29 et 43 (5’ GACTTCCGGC AGGTCATGC 3’). Après extraction des plasmides à l’aide du kit NucleoSpin® Plasmid (Macherey-Nagel), la délétion de l’opéron ackA-pta1 est confirmée par séquençage (Eurofins genomic) avec les oligonucléotides 43, 44 (5’ CAGTTGTTGC GCTGCAGTCA T 3’), 45 (5’ GCCAAGCCGG AACGCGTC 3’) et 46 (5’ GATGGTGGCA CGATGTTCAC 3’). In vitro assembly by NEBuilder® HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), is carried out with the three fragments in order to obtain the plasmid pLO3-Δpta1-ackA. 2 μl of the assembly product are transformed into chemo-competent Escherichia coli NEB 5-alpha competent cells (New England Biolabs, Evry, France). The transformants are selected on an LB/Agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 μg/mL of tetracycline. The selection of the positive clones is carried out by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 29 and 43 (5' GACTTCCGGC AGGTCATGC 3'). After extraction of the plasmids using the NucleoSpin® Plasmid kit (Macherey-Nagel), the deletion of the ackA-pta1 operon is confirmed by sequencing (Eurofins genomic) with oligonucleotides 43, 44 (5' CAGTTGTTGC GCTGCAGTCA T 3' ), 45 (5' GCCAAGCCGG AACGCGTC 3') and 46 (5' GATGGTGGCA CGATGTTCAC 3').
Le plasmide pLO3-Δpta1-ackA est inséré dans une souche électrocompétenteEscherichia coliS17-1 par électroporation en utilisant un électroporateur Gene Pulser, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).The pLO3-Δpta1-ackA plasmid is inserted into an electrocompetent Escherichia coli S17-1 strain by electroporation using a Gene Pulser, BioRad electroporator (Datsenko and Wanner, 2000).
La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 29 et 43. Le clone d’intérêt est isolé sur milieu LB/agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline et incubé une nuit à 37°C.Positive clones are selected by PCR on colonies using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 29 and 43. The clone of interest is isolated on LB/agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 µg/mL of tetracycline and incubated overnight at 37°C.
La conjugaison entre les cellulesEscherichia coliS17-1 et celles de la souche CN0004 a été adaptée du protocole de Lenzet al., 1994. La méthode de sélection au saccharose (15% de saccharose utilisé) avec SacB a permis de déléter précisément l’opéron pta1-ackA. Après la première recombinaison homologue, les clones sont validés par une PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 29 et 43. Après la deuxième recombinaison homologue, la sélection des clones positifs parmi les clones sensibles à la tétracycline est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) et des oligonucléotides 44 et 83 (5' CAGAACTGGC TGTTCTCGGA C 3').The conjugation between the Escherichia coli S17-1 cells and those of the CN0004 strain was adapted from the protocol of Lenz et al. , 1994. The sucrose selection method (15% sucrose used) with SacB allowed to precisely delete the pta1-ackA operon. After the first homologous recombination, the clones are validated by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 29 and 43. After the second homologous recombination, the selection of clones positive among the tetracycline-sensitive clones is carried out by colony PCR using the enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) and oligonucleotides 44 and 83 (5' CAGAACTGGC TGTTCTCGGA C 3').
La soucheCupriavidus necatorH16 Δpta1-ackA ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator est récupérée et nommée CN0007. Les modifications génétiques sont validées par séquençage.The Cupriavidus necator H16 Δpta1-ackA ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator strain is recovered and named CN0007. Genetic modifications are validated by sequencing.
Evaluation de la souche CN0007 en fructoseLa production de lactate sur fructose de la soucheCupriavidus necatorH16 Δpta1-ackA ΔphaCABΩpLac_L-ldhC.necator(CN0007) a été évaluée selon la méthode décrite dans l’exemple 3. Dans ces conditions de culture, la souche CN0007 produit 11% de lactate de plus que la souche CN0004 après 51 h de culture. Evaluation of the Fructose Strain CN0007 The production of lactate on fructose of the strain Cupriavidus necator H16 Δpta1-ackA ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator (CN0007) was evaluated according to the method described in Example 3. Under these culture conditions, the CN0007 strain produces 11% more lactate than the CN0004 strain after 51 h of culture.
Extrapolation production de lactate de la CN0007 à partir de CO 2 La production de lactate de la souche CN0007 n’a pas été réalisée à partir de CO2. Cependant, l’évaluation en fructose a montré que la souche CN0007 produisait 11% de lactate en plus que la souche CN0004 dans les mêmes conditions de culture. Nous pouvons extrapoler qu’à partir de CO2tel que décrit dans l’exemple 4, la souche CN0007 produirait 11% de lactate en plus à partir de CO2que la souche CN0004. Extrapolation of CN0007 lactate production from CO 2 Lactate production of strain CN0007 was not achieved from CO2. However, the fructose evaluation showed that the CN0007 strain produced 11% more lactate than the CN0004 strain under the same culture conditions. We can extrapolate that from CO2as described in Example 4, strain CN0007 would produce 11% more lactate from CO2than strain CN0004.
Exemple 10 : Construction d’une souche deExample 10: Construction of a strain of Cupriavidus necatorCupriavidus necator génétiquement modifiée dans laquelle une voie de biosynthèse du polyhydroxybutyrate (PHB) est délétée, une lactate déshydrogénase endogène est surexprimée et dans laquelle une lactate ferricytochrome C reductase est délétée (CN0008)genetically modified plant in which a polyhydroxybutyrate (PHB) biosynthetic pathway is deleted, an endogenous lactate dehydrogenase is overexpressed and in which a lactate ferricytochrome C reductase is deleted (CN0008)
Souche et constructions génétiques.La construction de la souche productrice de lactate CN0008 est réalisée selon le protocole suivant : Strain and genetic constructs. The construction of the CN0008 lactate-producing strain is carried out according to the following protocol:
Un plasmide portant les séquences des zones d’homologie amont et aval du site actif de la L-Lactate cytochrome c reductase (lldD, 1.1.2.3) deCupriavidus necatorest cloné en une étapein vitro viale protocole d’assemblage NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France). Les oligonucléotides sont synthétisés et purifiés (dessalés) par Eurofins Genomics.A plasmid carrying the sequences of the regions of homology upstream and downstream of the active site of the L-Lactate cytochrome c reductase (lldD, 1.1.2.3) of Cupriavidus necator is cloned in one step in vitro via the NEBuilder ® HiFi assembly protocol DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France). Oligonucleotides are synthesized and purified (desalted) by Eurofins Genomics.
La séquence de la zone d’homologie amont du gène codant pour lldD est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 47 (5’ CCTGCAGGTC GACTCTAGAG AGCAATTGCT CCGCCATCAG C 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 20 paires de bases avec l’extrémité 3’ du plasmide pJQ200mpTet et 48 (5’ AGTCGATGGC CACTTGGCGG CGCAAGGTAC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 10 paires de bases avec l’extrémité 5’ de la zone d’homologie aval du gène codant pour lldD et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the homology zone upstream of the gene coding for lldD is amplified by PCR on the genomic DNA of the strainCupriavidus necatorH16 using oligonucleotides 47 (5' CCTGCAGGTC GACTCTAGAG AGCAATTGCT CCGCCATCAG C 3') presenting in 5' a zone of overlap of 20 base pairs with the 3' end of the plasmid pJQ200mpTet and 48 (5' AGTCGATGGC CACTTGGCGG CGCAAGGTAC 3') presenting in 5' a zone of overlap of 10 base pairs with the 5' end of the zone of homology downstream of the gene coding for lldD and of the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
La séquence de la zone d’homologie aval du gène codant pour lldD est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 49 (5’ CCGCCAAGTG GCCATCGACT TGTTGCAGGC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 10 paires de bases avec l’extrémité 3’ de la zone d’homologie amont du gène codant pour lldD et 50 (5’ ATTCGAGCTC GGTACCCGGG CAAAGGCTGC GTCCAGCCAG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 20 paires de bases avec l’extrémité 5’ du plasmide pJQ200mpTet et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the region of homology downstream of the gene coding for lldD is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 49 (5' CCGCCAAGTG GCCATCGACT TGTTGCAGGC 3') presenting in 5' a overlapping zone of 10 base pairs with the 3' end of the zone of homology upstream of the gene coding for lldD and 50 (5' ATTCGAGCTC GGTACCCGGG CAAAGGCTGC GTCCAGCCAG 3') presenting in 5' an overlapping zone of 20 pairs of bases with the 5' end of the plasmid pJQ200mpTet and the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Le plasmide squelette pJQ200mpTet est un dérivé du plasmide pJQ200mp18 (Quandt and Hynes, 1993) où le gène de résistance à la gentamycine a été remplacé par le gène de résistance à la tétracycline. Le plasmide squelette pJQ200mpTet est coupé par l’enzyme de restriction BamHI-HF (New England Biolabs, Evry, France). Le produit de digestion est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The backbone plasmid pJQ200mpTet is a derivative of the plasmid pJQ200mp18 (Quandt and Hynes, 1993) where the gentamycin resistance gene has been replaced by the tetracycline resistance gene. The backbone plasmid pJQ200mpTet is cut with the restriction enzyme BamHI-HF (New England Biolabs, Evry, France). The digestion product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Un assemblagein vitropar NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), est réalisé avec les trois fragments afin d’obtenir le plasmide pJQ200mpTet -ΔlldD. 2 µl du produit d’assemblage sont transformés dans des cellulesEscherichia coliNEB 5-alpha competent (New England Biolabs, Evry, France), chimio-compétentes. Les transformants sont sélectionnés sur un milieu LB/Agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline. La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 24 et 86 (5' GACAACCTGA TGGTGCACAA GG 3'). Après extraction des plasmides à l’aide du kit NucleoSpin® Plasmid (Macherey-Nagel), la délétion du gène lldD est confirmée par séquençage (Eurofins genomic) avec les oligonucléotides 24, 51 (5’ TGCAAGGCGA TTAAGTTGGG TAACG 3’) et 52 (5’ GAACAGCTGC ACGCCGAG 3’). In vitro assembly by NEBuilder® HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), is carried out with the three fragments in order to obtain the plasmid pJQ200mpTet-ΔlldD. 2 μl of the assembly product are transformed into chemo-competent Escherichia coli NEB 5-alpha competent cells (New England Biolabs, Evry, France). The transformants are selected on an LB/Agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 μg/mL of tetracycline. The selection of positive clones is carried out by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 24 and 86 (5' GACAACCTGA TGGTGCACAA GG 3'). After extraction of the plasmids using the NucleoSpin® Plasmid kit (Macherey-Nagel), the deletion of the lldD gene is confirmed by sequencing (Eurofins genomic) with the oligonucleotides 24, 51 (5' TGCAAGGCGA TTAAGTTGGG TAACG 3') and 52 ( 5' GAACAGCTGC ACGCCGAG 3').
Le plasmide pJQ200mpTet -ΔlldD est inséré dans une souche électrocompétenteEscherichia coliS17-1 par électroporation en utilisant un électroporateur Gene Pulser, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).The pJQ200mpTet -ΔlldD plasmid is inserted into an electrocompetent Escherichia coli S17-1 strain by electroporation using a Gene Pulser electroporator, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).
La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 24 et 86. Le clone d’intérêt est isolé sur milieu LB/agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline et incubé une nuit à 37°C.Positive clones are selected by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 24 and 86. The clone of interest is isolated on LB/agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 µg/mL of tetracycline and incubated overnight at 37°C.
La conjugaison entre les cellulesEscherichia coliS17-1 et celles de la souche CN0004 a été adaptée du protocole de Lenzet al., 1994. La méthode de sélection au saccharose (15% de saccharose utilisé) avec SacB a permis de déléter précisément le gène codant pour lldD. Après la première recombinaison homologue, les clones sont validés par une PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 24 et 86. Après la deuxième recombinaison homologue, la sélection des clones positifs parmi les clones sensibles à la tétracycline est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) ) et des oligonucléotides 52 et 87 (5' CACATTGCGT CGCTGACATT G 3').The conjugation between the Escherichia coli S17-1 cells and those of the CN0004 strain was adapted from the protocol of Lenz et al. , 1994. The sucrose selection method (15% sucrose used) with SacB made it possible to precisely delete the gene coding for lldD. After the first homologous recombination, the clones are validated by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 24 and 86. After the second homologous recombination, the selection of clones positive among the tetracycline-sensitive clones is carried out by colony PCR using the enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen)) and oligonucleotides 52 and 87 (5' CACATTGCGT CGCTGACATT G 3').
La soucheCupriavidus necatorH16 ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator est récupérée et nommée CN0008. Les modifications génétiques sont validées par séquençage à l’aide des oligonucléotides 88 (5' AGCTGTTGCA CACCAGGCGA C 3'), 89 (5' CATTGCCATA TCGCGCGAGA TC 3'), 90 (5' CTATCGATCATGTCAGCTCTTCATG 3') et 91 (5' CACTCCGTAC ACAATGACCA CG 3').The Cupriavidus necator H16 ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator strain is recovered and named CN0008. Genetic modifications are validated by sequencing using oligonucleotides 88 (5' AGCTGTTGCA CACCAGGCGA C 3'), 89 (5' CATTGCCATA TCGCGCGAGA TC 3'), 90 (5' CTATCGATCATGTCAGCTCTTCATG 3') and 91 (5' CACTCCGTAC ACAATGACCA CG 3').
Evaluation de la souche CN0008 en fructoseLa production de lactate sur fructose de la soucheCupriavidus necatorH16 ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldhC.necator(CN0008) a été évaluée selon la méthode décrite dans l’exemple 3. Dans ces conditions de culture, la souche CN0008 produit 1,4 g/L de lactate après 140 h de culture. Evaluation of the Fructose Strain CN0008 The production of lactate on fructose of the strain Cupriavidus necator H16 ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator (CN0008) was evaluated according to the method described in Example 3. Under these culture conditions, the strain CN0008 produces 1.4 g/L of lactate after 140 h of culture.
Extrapolation production de lactate de la CN0008 à partir de CO 2 La production de lactate de la souche CN0008 n’a pas été réalisée à partir de CO2. Cependant, l’évaluation en fructose a montré que la souche CN0008 produisait 7% de lactate en moins que la souche CN0004 dans les mêmes conditions de culture. Nous pouvons extrapoler qu’à partir de CO2tel que décrit dans l’exemple 4, la souche CN0008 produirait 7% de lactate en moins à partir de CO2que la souche CN0004. Extrapolation of CN0008 lactate production from CO 2 Lactate production of strain CN0008 was not achieved from CO2. However, the fructose evaluation showed that the CN0008 strain produced 7% less lactate than the CN0004 strain under the same culture conditions. We can extrapolate that from CO2as described in Example 4, strain CN0008 would produce 7% less lactate from CO2than strain CN0004.
Exemple 11 : Construction d’une souche deExample 11: Construction of a strain of Cupriavidus necatorCupriavidus necator génétiquement modifiée dans laquelle une voie de biosynthèse du polyhydroxybutyrate (PHB) est délétée, une lactate déshydrogénase endogène est surexprimée et dans laquelle deux lactates ferricytochrome C reductases sont délétées (CN0009)genetically modified plant in which a polyhydroxybutyrate (PHB) biosynthetic pathway is deleted, an endogenous lactate dehydrogenase is overexpressed and in which two lactate ferricytochrome C reductases are deleted (CN0009)
Souche et constructions génétiquesLa construction de la souche productrice de lactate CN0009 est réalisée selon le protocole suivant : Strain and genetic constructions The construction of the lactate-producing strain CN0009 is carried out according to the following protocol:
Un plasmide portant les séquences des zones d’homologie amont et aval du gène codant pour L-Lactate cytochrome reductase (lldA) deCupriavidus necatorest cloné en une étapein vitro viale protocole d’assemblage NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France). Les oligonucléotides sont synthétisés et purifiés (dessalés) par Eurofins Genomics.A plasmid carrying the sequences of the regions of homology upstream and downstream of the gene coding for L-Lactate cytochrome reductase (lldA) of Cupriavidus necator is cloned in one step in vitro using the NEBuilder ® HiFi DNA Assembly Cloning protocol (New England Biolabs, Évry, France). Oligonucleotides are synthesized and purified (desalted) by Eurofins Genomics.
La séquence de la zone d’homologie amont du gène codant pour lldA est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 53 (5’ CCTGCAGGTC GACTCTAGAG GATCCGCAAG ACGGTTTATC TCTCGGTC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 25 paires de bases avec l’extrémité 3’ du plasmide pJQ200mpTet et 54 (5’ GACGCTATCA CATGGGAACT CCCTTGAAAA AAACAAAAAG CTGC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 10 paires de bases avec l’extrémité 5’ de la zone d’homologie aval du gène codant pour lldA et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the region of homology upstream of the gene coding for lldA is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 53 (5' CCTGCAGGTC GACTCTAGAG GATCCGCAAG ACGGTTTATC TCTCGGTC 3') presenting at 5 ' a zone of overlap of 25 base pairs with the 3' end of the plasmid pJQ200mpTet and 54 (5' GACGCTATCA CATGGGAACT CCCTTGAAAA AAACAAAAAG CTGC 3') presenting in 5' a zone of overlap of 10 base pairs with the end 5 'of the region of downstream homology of the gene coding for lldA and of the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
La séquence de la zone d’homologie aval du gène codant pour lldA est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 55 (5’ AGTTCCCATG TGATAGCGTC TATGAGGCGT C 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 10 paires de bases avec l’extrémité 3’ de la zone d’homologie amont du gène codant pour lldA et 56 (5’ ATTCGAGCTC GGTACCCGGG GATCGAGGAA ATCGGCTGCG TAGG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 24 paires de bases avec l’extrémité 5’ du plasmide pJQ200mpTet et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the region of homology downstream of the gene coding for lldA is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 55 (5' AGTTCCCATG TGATAGCGTC TATGAGGCGT C 3') presenting at 5' an overlapping zone of 10 base pairs with the 3' end of the homology zone upstream of the gene coding for lldA and 56 (5' ATTCGAGCTC GGTACCCGGG GATCGAGGAA ATCGGCTGCG TAGG 3') presenting in 5' an overlapping zone of 24 base pairs with the 5' end of the plasmid pJQ200mpTet and the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Le plasmide squelette pJQ200mpTet est un dérivé du plasmide pJQ200mp18 (Quandt and Hynes, 1993) où le gène de résistance à la gentamycine a été remplacé par le gène de résistance à la tétracycline. Le plasmide squelette pJQ200mpTet est coupé par l’enzyme de restriction BamHI-HF (New England Biolabs, Evry, France). Le produit de digestion est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The backbone plasmid pJQ200mpTet is a derivative of the plasmid pJQ200mp18 (Quandt and Hynes, 1993) where the gentamycin resistance gene has been replaced by the tetracycline resistance gene. The backbone plasmid pJQ200mpTet is cut with the restriction enzyme BamHI-HF (New England Biolabs, Evry, France). The digestion product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Un assemblagein vitropar NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), est réalisé avec les trois fragments afin d’obtenir le plasmide pJQ200mpTet -ΔlldA. 2 µl du produit d’assemblage sont transformés dans des cellulesEscherichia coliNEB 5-alpha compétentes (New England Biolabs, Evry, France), chimio-compétentes. Les transformants sont sélectionnés sur un milieu LB/Agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline. La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 92 (5' TGAGTCCAAC CCGGTAAGAC 3') et 57 (5’ CCTCATAGAC GCTATCACAT GG 3’). Après extraction des plasmides à l’aide du kit NucleoSpin® Plasmid (Macherey-Nagel), la délétion du gène lldA est confirmée par séquençage (Eurofins genomic) avec les oligonucléotides 21, 57, 58 (5’ CCATGTGATAGCGTCTATGAGG 3’) et 24. In vitro assembly by NEBuilder® HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), is carried out with the three fragments in order to obtain the plasmid pJQ200mpTet-ΔlldA. 2 μl of the assembly product are transformed into competent Escherichia coli NEB 5-alpha cells (New England Biolabs, Evry, France), chemo-competent. The transformants are selected on an LB/Agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 μg/mL of tetracycline. Positive clones are selected by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 92 (5' TGAGTCCAAC CCGGTAAGAC 3') and 57 (5' CCTCATAGAC GCTATCACAT GG 3 '). After extraction of the plasmids using the NucleoSpin® Plasmid kit (Macherey-Nagel), the deletion of the lldA gene is confirmed by sequencing (Eurofins genomic) with oligonucleotides 21, 57, 58 (5' CCATGTGATAGCGTCTATGAGG 3') and 24.
Le plasmide pJQ200mpTet -ΔlldA est inséré dans une souche électrocompétenteEscherichia coliS17-1 par électroporation en utilisant un électroporateur Gene Pulser, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).The pJQ200mpTet -ΔlldA plasmid is inserted into an electrocompetent Escherichia coli S17-1 strain by electroporation using a Gene Pulser electroporator, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).
La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 92 et 57. Le clone d’intérêt est isolé sur milieu LB/agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline et incubé une nuit à 37°C.Positive clones are selected by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 92 and 57. The clone of interest is isolated on LB/agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 µg/mL of tetracycline and incubated overnight at 37°C.
La conjugaison entre les cellulesEscherichia coliS17-1 et celles de la souche CN0008 a été adaptée du protocole de Lenzet al., 1994. La méthode de sélection au saccharose (15% de saccharose utilisé) avec SacB a permis de déléter précisément le gène codant pour lldA. Après la première recombinaison homologue, les clones sont validés par une PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 92 et 57. Après la deuxième recombinaison homologue, la sélection des clones positifs parmi les clones sensibles à la tétracycline est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) et des oligonucléotides 93 (5' CTGGCTGAAC GTGAAGAATG C 3') et 94 (5' GGAAGATAAA CCCGAGCAGA TC 3').The conjugation between the Escherichia coli S17-1 cells and those of the CN0008 strain was adapted from the protocol of Lenz et al. , 1994. The sucrose selection method (15% sucrose used) with SacB made it possible to precisely delete the gene coding for lldA. After the first homologous recombination, the clones are validated by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 92 and 57. After the second homologous recombination, the selection of clones positive among the tetracycline-sensitive clones is carried out by colony PCR using the enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) and oligonucleotides 93 (5' CTGGCTGAAC GTGAAGAATG C 3') and 94 (5' GGAAGATAAA CCCGAGCAGA TC 3').
La soucheCupriavidus necatorH16 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator est récupérée et nommée CN0009. Les modifications génétiques sont validées par séquençage à l’aide des oligonucléotides 57, 58, 95 (5' CAGGCTTATC GACAGAGAAA TTCG 3') et 96 (5' GTATTTCGCA TCGTGCCAGA C 3').The Cupriavidus necator H16 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator strain is recovered and named CN0009. The genetic modifications are validated by sequencing using oligonucleotides 57, 58, 95 (5' CAGGCTTATC GACAGAGAAA TTCG 3') and 96 (5' GTATTTCGCA TCGTGCCAGA C 3').
Evaluation de la souche CN0009 en fructoseLa production de lactate sur fructose de la soucheCupriavidus necatorH16 ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldhC.necator(CN0009) a été évaluée selon la méthode décrite dans l’exemple 3. Dans ces conditions de culture, la souche CN0009 produit 1,4 g/L de lactate après 140 h de culture. Evaluation of the Fructose Strain CN0009 The production of lactate on fructose of the strain Cupriavidus necator H16 ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator (CN0009) was evaluated according to the method described in Example 3. Under these culture conditions, the strain CN0009 produces 1.4 g/L of lactate after 140 h of culture.
Extrapolation production de lactate de la CN0009 à partir de CO 2 La production de lactate de la souche CN0009 n’a pas été réalisée à partir de CO2. Cependant, l’évaluation en fructose a montré que la souche CN0009 produisait 7% de lactate en moins que la souche CN0004 dans les mêmes conditions de culture. Nous pouvons extrapoler qu’à partir de CO2tel que décrit dans l’exemple 4, la souche CN0009 produirait 7% de lactate en moins à partir de CO2que la souche CN0004. Extrapolation of CN0009 lactate production from CO 2 Lactate production of strain CN0009 was not achieved from CO2. However, the fructose evaluation showed that the CN0009 strain produced 7% less lactate than the CN0004 strain under the same culture conditions. We can extrapolate that from CO2as described in Example 4, strain CN0009 would produce 7% less lactate from CO2than strain CN0004.
Exemple 12 : Construction d’une souche deExample 12: Construction of a strain of Cupriavidus necatorCupriavidus necator génétiquement modifiée dans laquelle une voie de biosynthèse du polyhydroxybutyrate (PHB) est délétée, une lactate déshydrogénase endogène est surexprimée et dans laquelle une phosphoenolpyruvate synthase est délétée (CN0010)genetically modified plant in which a polyhydroxybutyrate (PHB) biosynthetic pathway is deleted, an endogenous lactate dehydrogenase is overexpressed and in which a phosphoenolpyruvate synthase is deleted (CN0010)
Souche et constructions génétiques.La construction de la souche productrice de lactate CN0010 est réalisée selon le protocole suivant : Strain and genetic constructs. The construction of the CN0010 lactate-producing strain is carried out according to the following protocol:
Un plasmide portant les séquences des zones d’homologie amont et aval du gène codant pour la phosphoenolpyruvate synthase (ppsA) deCupriavidus necatorest cloné en une étapein vitro viale protocole d’assemblage NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France). Les oligonucléotides sont synthétisés et purifiés (dessalés) par Eurofins Genomics.A plasmid carrying the sequences of the regions of homology upstream and downstream of the gene coding for the phosphoenolpyruvate synthase (ppsA) of Cupriavidus necator is cloned in one step in vitro using the NEBuilder ® HiFi DNA Assembly Cloning protocol (New England Biolabs, Évry, France). Oligonucleotides are synthesized and purified (desalted) by Eurofins Genomics.
La séquence de la zone d’homologie amont du gène codant pour ppsA est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 59 (5’ AGATCCTTTA ATTCGAGCTC GGTACCCGAA GATCTTCGGC TTGAACG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 25 paires de bases avec l’extrémité 3’ du plasmide pLO3 et 60 (5’ ACGTCAAATG CTTCACATGT CCGGTATGTT CTTGGAGTTC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 15 paires de bases avec l’extrémité 5’ de la zone d’homologie aval du gène codant pour ppsA et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the homology zone upstream of the gene coding for ppsA is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 59 (5' AGATCCTTTA ATTCGAGCTC GGTACCCGAA GATCTTCGGC TTGAACG 3') presenting at 5 ' a zone of overlap of 25 base pairs with the 3' end of the plasmid pLO3 and 60 (5' ACGTCAAATG CTTCACATGT CCGGTATGTT CTTGGAGTTC 3') presenting in 5' a zone of overlap of 15 base pairs with the 5' end of the downstream homology zone of the gene coding for ppsA and of the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
La séquence de la zone d’homologie aval du gène codant pour ppsA est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 61 (5’ AACATACCGG ACATGTGAAG CATTTGACGT CACAATAACG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 15 paires de bases avec l’extrémité 3’ de la zone d’homologie amont du gène codant pour ppsA et 62 (5’ ACTTAATTAA GGATCCGGCG CGCCCCTTGA GCACGTGCT TGTAGG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 25 paires de bases avec l’extrémité 5’ du plasmide pLO3 et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the downstream homology zone of the gene coding for ppsA is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 61 (5' AACATACCGG ACATGTGAAG CATTTGACGT CACAATAACG 3') presenting at 5' a zone of overlap of 15 base pairs with the 3' end of the zone of homology upstream of the gene coding for ppsA and 62 (5' ACTTAATTAA GGATCCGGCG CGCCCCTTGA GCACGTGCT TGTAGG 3') presenting in 5' an overlap zone of 25 base pairs with the 5' end of the pLO3 plasmid and the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Le plasmide squelette pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) est coupé par l’enzyme de restriction XmaI-HF (New England Biolabs, Evry, France). Le produit de digestion est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The backbone plasmid pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) is cut with the restriction enzyme XmaI-HF (New England Biolabs, Evry, France). The digestion product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Un assemblagein vitropar NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), est réalisé avec les trois fragments afin d’obtenir le plasmide pLO3-ΔppsA. 2 µl du produit d’assemblage sont transformés dans des cellulesEscherichia coliNEB 5-alpha competent (New England Biolabs, Evry, France), chimio-compétentes. Les transformants sont sélectionnés sur un milieu LB/Agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline. La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™). Après extraction des plasmides à l’aide du kit NucleoSpin® Plasmid (Macherey-Nagel), la délétion du gène ppsA est confirmée par séquençage (Eurofins genomic) avec les oligonucléotides 63 (5’ ATGAACACCG GCACCTTCTA CC 3’), 64 (5’ CAGGATGGAG TGGCTGAACG 3’) et 29. In vitro assembly by NEBuilder® HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), is carried out with the three fragments in order to obtain the plasmid pLO3-ΔppsA. 2 μl of the assembly product are transformed into chemo-competent Escherichia coli NEB 5-alpha competent cells (New England Biolabs, Evry, France). The transformants are selected on an LB/Agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 μg/mL of tetracycline. The selection of positive clones is carried out by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™). After extraction of the plasmids using the NucleoSpin® Plasmid kit (Macherey-Nagel), the deletion of the ppsA gene is confirmed by sequencing (Eurofins genomic) with the oligonucleotides 63 (5' ATGAACACCG GCACCTTCTA CC 3'), 64 (5' CAGGATGGAG TGGCTGAACG 3') and 29.
Le plasmide pLO3-ΔppsA est inséré dans une souche électrocompétenteEscherichia coliS17-1 par électroporation en utilisant un électroporateur Gene Pulser, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).The pLO3-ΔppsA plasmid is inserted into an electrocompetent Escherichia coli S17-1 strain by electroporation using a Gene Pulser, BioRad electroporator (Datsenko and Wanner, 2000).
La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™). Le clone d’intérêt est isolé sur milieu LB/agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline et incubé une nuit à 37°C.Positive clones are selected by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™). The clone of interest is isolated on LB/agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 μg/mL of tetracycline and incubated overnight at 37°C.
La conjugaison entre les cellulesEscherichia coliS17-1 et celles de la souche CN0004 a été adaptée du protocole de Lenzet al., 1994. La méthode de sélection au saccharose (15% de saccharose utilisé) avec SacB a permis de déléter précisément le gène codant pour ppsA. Après la première recombinaison homologue, les clones sont validés par une PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™). Après la deuxième recombinaison homologue, la sélection des clones positifs parmi les clones sensibles à la tétracycline est réalisée par PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen).The conjugation between the Escherichia coli S17-1 cells and those of the CN0004 strain was adapted from the protocol of Lenz et al. , 1994. The sucrose selection method (15% sucrose used) with SacB made it possible to precisely delete the gene coding for ppsA. After the first homologous recombination, the clones are validated by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™). After the second homologous recombination, the selection of the positive clones among the tetracycline-sensitive clones is carried out by colony PCR using the enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen).
La soucheCupriavidus necatorH16 ΔppsA ΔphaCABΩpLac_L-ldhC.necatorest récupérée et nommée CN0010. Les modifications génétiques sont validées par séquençage.The Cupriavidus necator H16 ΔppsA ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator strain is recovered and named CN0010. Genetic modifications are validated by sequencing.
Exemple 13 : Evaluation de la consommation lactate par les souches CN0004 et CN0009Example 13: Evaluation of lactate consumption by strains CN0004 and CN0009
SouchesPour l’évaluation de la consommation de lactate, les souches CN0004 (Cupriavidus necatorH16 ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator ) et CN0009 (Cupriavidus necatorH16 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator ) sont utilisées. Strains For the evaluation of lactate consumption, strains CN0004 ( Cupriavidus necator H16 ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator ) and CN0009 ( Cupriavidus necator H16 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator ) are used.
MilieuxLe milieu riche était constitué de 27,5% (p/v) de bouillon trypticase de soja (TSB, Becton Dickinson, France). Le milieu minimum utilisé pour les précultures et les cultures en Erlenmeyers (milieu MMR) contenait : 4,0 g/L de NaH2PO42H2O; 4,6 g/L de Na2HPO412H2O; 0,45 de g/L K2SO4; 0,39 g/L de MgSO47H2O; 0,062 g/L de CaCl22H2O et 1 ml/L de solution de trace d’éléments. La solution de trace d’éléments contenait : 15 g/L de FeSO47H2O; 2,4 g/L MnSO4H2O; 2,4 g/L de ZnSO47H2O et 0,48 g/L de CuSO45H2O dans 0,1 M de HCl. NH4Cl (1 g/L) a été utilisé comme source d’azote pour atteindre une concentration de biomasse d’environ 2 g/L. 0,04 g/L de NaOH ont été ajoutés. Pour les précultures, le fructose (20 g/L) a été utilisé comme source de carbone. Pour les cultures, le lactate (6 g/L) a été utilisé comme source de carbone. Media The rich medium consisted of 27.5% (w/v) trypticase soy broth (TSB, Becton Dickinson, France). The minimum medium used for the precultures and the cultures in Erlenmeyers (MMR medium) contained: 4.0 g/L of NaH 2 PO 4 2H 2 O; 4.6 g/L of Na 2 HPO 4 12H 2 O; 0.45 g/LK 2 SO 4 ; 0.39 g/L of MgSO 4 7H 2 O; 0.062 g/L of CaCl 2 2H 2 O and 1 ml/L of trace element solution. The trace element solution contained: 15 g/L of FeSO 4 7H 2 O; 2.4 g/L MnSO 4 H 2 O; 2.4 g/L of ZnSO 4 7H 2 O and 0.48 g/L of CuSO 4 5H 2 O in 0.1 M HCl. NH 4 Cl (1 g/L) was used as a nitrogen source to reach a biomass concentration of approximately 2 g/L. 0.04 g/L of NaOH was added. For the precultures, fructose (20 g/L) was used as a carbon source. For cultures, lactate (6 g/L) was used as the carbon source.
Chaîne d’inoculationUn clone de la souche CN0004 et un clone de la souche CN0009 repiqués d’une plaque de culture ont été tout d’abord cultivés durant 8 h dans 5 mL de milieu riche avec de la gentamycine (10 µg/mL), dans des tubes de culture, à 30°C sous agitation (200 rpm). Cette première préculture a été utilisée pour inoculer la deuxième préculture à une DO600initiale de 0,05 dans 25 mL de milieu MMR + 20 g/L de fructose dans des Erlenmeyer bafflés de 250 mL qui ont été incubés durant 20 h à 30°C, 200 rpm. Inoculation chain A clone of strain CN0004 and a clone of strain CN0009 transplanted from a culture plate were first cultured for 8 h in 5 mL of rich medium with gentamycin (10 μg/mL) , in culture tubes, at 30° C. with stirring (200 rpm). This first preculture was used to inoculate the second preculture at an initial OD 600 of 0.05 in 25 mL of MMR medium + 20 g/L of fructose in 250 mL baffled Erlenmeyer flasks which were incubated for 20 h at 30° C, 200 rpm.
Culture en ErlenmeyerLa seconde préculture a été centrifugée, le culot cellulaire a été lavé deux fois avec du MMR sans source de carbone et utilisé pour inoculer la culture en Erlenmeyer de 500mL dans 50 mL de milieu MMR + 6g/L de lactate en présence de gentamycine (10 µg/mL). La DO600initiale visée a été de 0,2. La culture en présence de lactate comme seule source de carbone a été réalisée à une température de 30°C et une agitation de 200 rpm. Une phase de croissance d’une durée de 8h a été réalisée jusqu’à la consommation totale du lactate. Culture in Erlenmeyer flask The second preculture was centrifuged, the cell pellet was washed twice with MMR without carbon source and used to inoculate the culture in a 500mL Erlenmeyer flask in 50 mL of MMR medium + 6g/L of lactate in the presence of gentamicin (10 µg/mL). The initial target OD 600 was 0.2. Culture in the presence of lactate as the sole carbon source was carried out at a temperature of 30° C. and stirring at 200 rpm. A growth phase lasting 8 hours was carried out until the total consumption of lactate.
Protocole d'échantillonnage et d'analyseDes échantillons de 1mL ont été prélevés régulièrement au cours de la culture. La croissance a été suivie par une mesure de la densité optique (DO) à 600 nm. La consommation de lactate a été analysée par HPLC comme décrit dans l’exemple 1. Les échantillons ont été centrifugés pendant 5 min à 13 000 tr/min et les surnageants ont été filtrés avant d’être analysés par HPLC. L'étalonnage a varié de 0,1 à 5 g/L dans de l'eau. Sampling and analysis protocol Samples of 1mL were taken regularly during the culture. Growth was monitored by optical density (OD) measurement at 600 nm. Lactate consumption was analyzed by HPLC as described in example 1. The samples were centrifuged for 5 min at 13,000 rpm and the supernatants were filtered before being analyzed by HPLC. Calibration varied from 0.1 to 5 g/L in water.
RésultatsLa croissance des souches CN0004 et CN0009 avec le lactate comme seule source de carbone est représentée à la figure 7. Pendant la phase de croissance exponentielle, la vitesse de consommation du lactate pour la souche CN0004 est de 0,89 g/L/h et pour la souche CN0009 de 0,88 g/L/h. La délétion des deux lactates ferricytochrome C reductases entraine moins de 1% de diminution de la consommation du lactate parCupriavidus necator . Ces résultats démontrent que la délétion des gènes lldD et lldA usuellement décrite n’est pas suffisante pour inhiber de manière substantielle la consommation de lactate parCupriavidus necator. ResultsThe growth of strains CN0004 and CN0009 with lactate as the sole carbon source is shown in Figure 7. During the exponential growth phase, the lactate consumption rate for strain CN0004 is 0.89 g/L/h and for strain CN0009 of 0.88 g/L/h. The deletion of the two lactate ferricytochrome C reductases leads to less than 1% reduction in lactate consumption byCupriavidus necator . These results demonstrate that the deletion of the lldD and lldA genes usually described is not sufficient to substantially inhibit the consumption of lactate byCupriavidus necator.
Exemple 14 : Construction d’une souche deExample 14: Construction of a strain of Cupriavidus necatorCupriavidus necator génétiquement modifiée dans laquelle une voie de biosynthèse du polyhydroxybutyrate (PHB) est délétée, une lactate déshydrogénase endogène est surexprimée, deux lactates ferricytochrome C reductases sont délétées et dans laquellegenetically modified plant in which a polyhydroxybutyrate (PHB) biosynthetic pathway is deleted, an endogenous lactate dehydrogenase is overexpressed, two lactate ferricytochrome C reductases are deleted and in which l’I' opéron lut1 portant les gènes codant pourlut1 operon carrying genes coding for pourFor les composants d’un complexe enzymatiquethe components of an enzyme complex utilisant le lactate est délété (CN0011).using lactate is deleted (CN0011).
Souche et constructions génétiques :Strain and genetic constructs:
La construction de la souche productrice de lactate CN0011 est réalisée selon le protocole suivant :The construction of the CN0011 lactate-producing strain is carried out according to the following protocol:
Un plasmide portant les séquences des zones d’homologie amont et aval de l’opéron comprenant les gènes A1390, A1391 et A1392 du chromosome AM260479 deCupriavidus necatorest cloné en une étapein vitro viale protocole d’assemblage NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France). Les oligonucléotides sont synthétisés et purifiés (dessalés) par Eurofins Genomics.A plasmid carrying the sequences of the regions of homology upstream and downstream of the operon comprising the A1390, A1391 and A1392 genes of the AM260479 chromosome of Cupriavidus necator is cloned in one step in vitro using the NEBuilder ® HiFi DNA Assembly Cloning protocol (New England Biolabs, Évry, France). Oligonucleotides are synthesized and purified (desalted) by Eurofins Genomics.
La séquence de la zone d’homologie amont du gène A1390 est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 65 (5’ AGATCCTTTA ATTCGAGCTC GGTACTCATA GATGCCGGCG GCAATGC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 25 paires de bases avec l’extrémité 3’ du plasmide pLO3 et 66 (5’ TTTACTGAAG CCTCACATTG TCGACTTCTC CAGACCCG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 15 paires de bases avec l’extrémité 5’ de la zone d’homologie aval du gène A1392 et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the homology zone upstream of the A1390 gene is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 65 (5' AGATCCTTTA ATTCGAGCTC GGTACTCATA GATGCCGGCG GCAATGC 3') presenting in 5' a overlapping zone of 25 base pairs with the 3' end of the plasmid pLO3 and 66 (5' TTTACTGAAG CCTCACATTG TCGACTTCTC CAGACCCG 3') presenting at 5' an overlapping zone of 15 base pairs with the 5' end of the zone of downstream homology of the A1392 gene and the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
La séquence de la zone d’homologie aval du gène A1392 est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 67 (5’ GAGAAGTCGA CAATGTGAGG CTTCAGTAAA GAACCAC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 15 paires de bases avec l’extrémité 3’ de la zone d’homologie amont du gène A1390 et 68 (5’ ACTTAATTAA GGATCCGGCG CGCCCCCAAG CTGCTGTACG TGTC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 25 paires de bases avec l’extrémité 5’ du plasmide pLO3 et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the downstream homology zone of the A1392 gene is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 67 (5' GAGAAGTCGA CAATGTGAGG CTTCAGTAAA GAACCAC 3') presenting in 5' a zone of overlap of 15 base pairs with the 3' end of the zone of homology upstream of the A1390 gene and 68 (5' ACTTAATTAA GGATCCGGCG CGCCCCCAAG CTGCTGTACG TGTC 3') presenting in 5' a zone of overlap of 25 base pairs with the 5' end of the pLO3 plasmid and of the KOD Hot Start DNA Polymerase enzyme (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Le plasmide squelette pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) est coupé par l’enzyme de restriction XmaI-HF (New England Biolabs, Evry, France). Le produit de digestion est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The backbone plasmid pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) is cut with the restriction enzyme XmaI-HF (New England Biolabs, Evry, France). The digestion product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Un assemblagein vitropar NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), est réalisé avec les trois fragments afin d’obtenir le plasmide pLO3-Δlut1. 2µl du produit d’assemblage sont transformés dans des cellulesEscherichia coliNEB 5-alpha competent (New England Biolabs, Evry, France), chimio-compétentes. Les transformants sont sélectionnés sur un milieu LB/Agar (Tryptone 10g/L, extrait de levures 5g/L, NaCl 5g/L, Sigma-Aldrich, agar 20g/L) contenant 15µg/mL de tétracycline. La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) à l’aide des oligonucléotides 97 (5' AGGCATTGAC CTTGGTGCGT ATC 3') et 31. Après extraction des plasmides à l’aide du kit NucleoSpin® Plasmid (Macherey-Nagel), la délétion de l’opéron lut1 est confirmée par séquençage (Eurofins genomic) avec les oligonucléotides 69 (5’ GTGACAGCTC TTTCAGGCTG AC 3’), 31 et 29. In vitro assembly by NEBuilder® HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), is carried out with the three fragments in order to obtain the plasmid pLO3-Δlut1. 2 μl of the assembly product are transformed into chemo-competent Escherichia coli NEB 5-alpha competent cells (New England Biolabs, Evry, France). The transformants are selected on an LB/Agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 μg/mL of tetracycline. Positive clones are selected by PCR on colonies using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) using oligonucleotides 97 (5' AGGCATTGAC CTTGGTGCGT ATC 3') and 31. After extraction plasmids using the NucleoSpin® Plasmid kit (Macherey-Nagel), the deletion of the lut1 operon is confirmed by sequencing (Eurofins genomic) with oligonucleotides 69 (5' GTGACAGCTC TTTCAGGCTG AC 3'), 31 and 29.
Le plasmide pLO3-Δlut1 est inséré dans une souche électrocompétenteEscherichia coliS17-1 par électroporation en utilisant un électroporateur Gene Pulser, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).The pLO3-Δlut1 plasmid is inserted into an electrocompetent Escherichia coli S17-1 strain by electroporation using a Gene Pulser, BioRad electroporator (Datsenko and Wanner, 2000).
La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 97 et 31. Le clone d’intérêt est isolé sur milieu LB/agar (Tryptone 10g/L, extrait de levures 5g/L, NaCl 5g/L, Sigma-Aldrich, agar 20g/L) contenant 15µg/mL de tétracycline et incubé une nuit à 37°C.Positive clones are selected by PCR on colonies using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 97 and 31. The clone of interest is isolated on LB/agar medium (Tryptone 10g/L, yeast extract 5g/L, NaCl 5g/L, Sigma-Aldrich, agar 20g/L) containing 15µg/mL of tetracycline and incubated overnight at 37°C.
La conjugaison entre les cellulesEscherichia coliS17-1 et celles de la souche CN0009 a été adaptée du protocole de Lenzet al., 1994. La méthode de sélection au saccharose (15% de saccharose utilisé) avec SacB a permis de déléter précisément l’opéron lut1. Après la première recombinaison homologue, les clones sont validés par une PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™). Après la deuxième recombinaison homologue, la sélection des clones positifs parmi les clones sensibles à la tétracycline est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) et des oligonucléotides 98 (5' GGTCGGAGAA GACCTGATCG 3') et 69.The conjugation between the Escherichia coli S17-1 cells and those of the CN0009 strain was adapted from the protocol of Lenz et al. , 1994. The sucrose selection method (15% sucrose used) with SacB allowed to precisely delete the lut1 operon. After the first homologous recombination, the clones are validated by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™). After the second homologous recombination, the selection of the positive clones among the clones sensitive to tetracycline is carried out by PCR on colonies using the enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) and oligonucleotides 98 (5' GGTCGGAGAA GACCTGATCG 3') and 69.
La soucheCupriavidus necatorH16 Δlut1 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator est récupérée et nommée CN0011. Les modifications génétiques sont validées par séquençage à l’aide des oligonucléotides 99 (5' GCTTCGGTCA CGTAGCCCAT G 3'), 100 (5' CTGGAATTCG TGGATACGCT GAC 3'), 101 (5' TGTCCGCCAG CCTTAACATC AG 3'), et 102 (5' CTCACCGGAA GTGATGTGCA TTG 3').The Cupriavidus necator H16 Δlut1 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator strain is recovered and named CN0011. Genetic modifications are validated by sequencing using oligonucleotides 99 (5' GCTTCGGTCA CGTAGCCCAT G 3'), 100 (5' CTGGAATTCG TGGATACGCT GAC 3'), 101 (5' TGTCCGCCAG CCTTAACATC AG 3'), and 102 (5 'CTCACCGGAA GTGATGTGCA TTG 3').
Exemple 15 : Construction d’une souche deExample 15: Construction of a strain of Cupriavidus necatorCupriavidus necator génétiquement modifiée dans laquelle une voie de biosynthèse du polyhydroxybutyrate (PHB) est délétée, une lactate déshydrogénase endogène est surexprimée, deux lactates ferricytochrome C reductases sont délétées et dans laquellegenetically modified plant in which a polyhydroxybutyrate (PHB) biosynthetic pathway is deleted, an endogenous lactate dehydrogenase is overexpressed, two lactate ferricytochrome C reductases are deleted and in which l’I' opéron lut2 portant les gènes codant pourlut2 operon carrying genes coding for pourFor les composants d’un complexe enzymatiquethe components of an enzyme complex utilisantusing le lactate est délété (CN0012).lactate is deleted (CN0012).
Souche et constructions génétiques :Strain and genetic constructs:
La construction de la souche productrice de lactate CN0012 est réalisée selon le protocole suivant :The construction of the CN0012 lactate-producing strain is carried out according to the following protocol:
Un plasmide portant les séquences des zones d’homologie amont et aval de l’opéron lactate utilisation comprenant les gènes B0091, B0092, B0093 du chromosome AM260480 deCupriavidus necatorest cloné en une étapein vitro viale protocole d’assemblage NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France). Les oligonucléotides sont synthétisés et purifiés (dessalés) par Eurofins Genomics.A plasmid carrying the sequences of the regions of homology upstream and downstream of the lactate utilization operon comprising the genes B0091, B0092, B0093 of the AM260480 chromosome of Cupriavidus necator is cloned in one step in vitro using the NEBuilder ® HiFi DNA assembly protocol Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France). Oligonucleotides are synthesized and purified (desalted) by Eurofins Genomics.
La séquence de la zone d’homologie amont du gène B0093 est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 70 (5’ AGATCCTTTA ATTCGAGCTC GGTACGGCTG CGCACGAAGT CGATATG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 25 paires de bases avec l’extrémité 3’ du plasmide pLO3 et 71 (5’ CGTGATGACGGATTATCATGTCTCGCTCCGGACGTG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 15 paires de bases avec l’extrémité 5’ de la zone d’homologie aval du gène B0091 et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the region of homology upstream of the B0093 gene is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 70 (5' AGATCCTTTA ATTCGAGCTC GGTACGGCTG CGCACGAAGT CGATATG 3') presenting in 5' a overlapping zone of 25 base pairs with the 3' end of the plasmid pLO3 and 71 (5' CGTGATGACGGATTATCATGTCTCGCTCCGGACGTG 3') presenting at 5' an overlapping zone of 15 base pairs with the 5' end of the downstream homology of B0091 gene and KOD Hot Start DNA Polymerase enzyme (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
La séquence de la zone d’homologie aval du gène B0091 est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 72 (5’ CGGAGCGAGA CATGATAATC CGTCATCACG GGCGCGAG 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 15 paires de bases avec l’extrémité 3’ de la zone d’homologie amont du gène B0093 et 73 (5’ ACTTAATTAA GGATCCGGCG CGCCCGCGGC TGCCATACCT TCAGGAAC 3’) présentant en 5’ une zone de recouvrement de 25 paires de bases avec l’extrémité 5’ du plasmide pLO3 et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the downstream homology zone of the B0091 gene is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 72 (5' CGGAGCGAGA CATGATAATC CGTCATCACG GGCGCGAG 3') presenting in 5' a zone of overlap of 15 base pairs with the 3' end of the zone of homology upstream of the B0093 and 73 gene (5' ACTTAATTAA GGATCCGGCG CGCCCGCGGC TGCCATACCT TCAGGAAC 3') presenting in 5' a zone of overlap of 25 base pairs with the 5' end of the pLO3 plasmid and of the KOD Hot Start DNA Polymerase enzyme (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Le plasmide squelette pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) est coupé par l’enzyme de restriction XmaI-HF (New England Biolabs, Evry, France). Le produit de digestion est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The backbone plasmid pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) is cut with the restriction enzyme XmaI-HF (New England Biolabs, Evry, France). The digestion product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Un assemblagein vitropar NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), est réalisé avec les trois fragments afin d’obtenir le plasmide pLO3-Δlut2. 2µl du produit d’assemblage sont transformés dans des cellulesEscherichia coliNEB 5-alpha competent (New England Biolabs, Evry, France), chimio-compétentes. Les transformants sont sélectionnés sur un milieu LB/Agar (Tryptone 10g/L, extrait de levures 5g/L, NaCl 5g/L, Sigma-Aldrich, agar 20g/L) contenant 15µg/mL de tétracycline. La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 31 et 74 ((5’ GTGGCCGATT GCATGGATCA TC 3’). Après extraction des plasmides à l’aide du kit NucleoSpin® Plasmid (Macherey-Nagel), la délétion de l’opéron lut2 est confirmée par séquençage (Eurofins genomic) avec les oligonucléotides 29, 74, 75 (5’ TGTTGCGCGC CACCTCGTAT TGC 3’) et 31. In vitro assembly by NEBuilder® HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), is carried out with the three fragments in order to obtain the plasmid pLO3-Δlut2. 2 μl of the assembly product are transformed into chemo-competent Escherichia coli NEB 5-alpha competent cells (New England Biolabs, Evry, France). The transformants are selected on an LB/Agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 μg/mL of tetracycline. The selection of positive clones is carried out by PCR on colonies using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 31 and 74 (5' GTGGCCGATT GCATGGATCA TC 3'). After extraction of the plasmids using the NucleoSpin® Plasmid kit (Macherey-Nagel), the deletion of the lut2 operon is confirmed by sequencing (Eurofins genomic) with oligonucleotides 29, 74, 75 (5' TGTTGCGCGC CACCTCGTAT TGC 3') and 31.
Le plasmide pLO3-Δlut2 est inséré dans une souche électrocompétenteEscherichia coliS17-1 par électroporation en utilisant un électroporateur Gene Pulser, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).The pLO3-Δlut2 plasmid is inserted into an electrocompetent Escherichia coli S17-1 strain by electroporation using a Gene Pulser, BioRad electroporator (Datsenko and Wanner, 2000).
La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 31 et 74. Le clone d’intérêt est isolé sur milieu LB/agar (Tryptone 10 g/L, extrait de levures 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline et incubé une nuit à 37°C.Positive clones are selected by PCR on colonies using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 31 and 74. The clone of interest is isolated on LB/agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 µg/mL of tetracycline and incubated overnight at 37°C.
La conjugaison entre les cellulesEscherichia coliS17-1 et celles de la souche CN0009 a été adaptée du protocole de Lenz et al., 1994. La méthode de sélection au saccharose (15% de saccharose utilisé) avec SacB a permis de déléter précisément l’opéron lut2. Après la première recombinaison homologue, les clones sont validés par une PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 31 et 74. Après la deuxième recombinaison homologue, la sélection des clones positifs parmi les clones sensibles à la tétracycline est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) et des oligonucléotides 103 (5' CGCGGAAGCG GGAATTATGC 3') et 104 (5' TCCTGCTTCG GTGGTGTTTC G 3').The conjugation between the Escherichia coli S17-1 cells and those of the CN0009 strain was adapted from the protocol of Lenz et al., 1994. The sucrose selection method (15% sucrose used) with SacB made it possible to precisely delete the operon lut2. After the first homologous recombination, the clones are validated by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 31 and 74. After the second homologous recombination, the selection of clones positive among the tetracycline-sensitive clones is carried out by PCR on colonies using the enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) and oligonucleotides 103 (5' CGCGGAAGCG GGAATTATGC 3') and 104 (5' TCCTGCTTCG GTGGTGTTTC G 3').
La soucheCupriavidus necatorH16 Δlut2 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldhC.necatorest récupérée et nommée CN0012. Les modifications génétiques sont validées par séquençage à l’aide des oligonucléotides 103, 104, 105 (5' CCTATCTTCT ATGCCTACCT GAAG 3') et 106 (5' TGTAGGGCGA AGCCTTGC 3').The Cupriavidus necator H16 Δlut2 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator strain is recovered and named CN0012. The genetic modifications are validated by sequencing using oligonucleotides 103, 104, 105 (5' CCTATCTTCT ATGCCTACCT GAAG 3') and 106 (5' TGTAGGGCGA AGCCTTGC 3').
Exemple 16 : Construction d’une souche deExample 16: Construction of a strain of Cupriavidus necatorCupriavidus necator génétiquement modifiée dans laquelle une voie de biosynthèse du polyhydroxybutyrate (PHB) est délétée, une lactate déshydrogénase endogène est surexprimée, deux lactates ferricytochrome C reductases sont délétées et dans laquelle les deux opérons lut1et lut2 portant les gènes codant pourgenetically modified in which a polyhydroxybutyrate (PHB) biosynthetic pathway is deleted, an endogenous lactate dehydrogenase is overexpressed, two lactate ferricytochrome C reductases are deleted and in which the two lut1 and lut2 operons carrying the genes coding for les composants d’un complexe enzymatiquethe components of an enzyme complex utilisant le lactate sont délétés (CN0013).using lactate are deleted (CN0013).
Souche et constructions génétiques.Strain and genetic constructs.
La construction de la souche productrice de lactate CN0013 est réalisée selon le protocole suivant :The construction of the CN0013 lactate-producing strain is carried out according to the following protocol:
Un plasmide portant les séquences des zones d’homologie amont et aval de l’opéron lactate utilisation comprenant les gènes B0091, B0092, B0093 du chromosome AM260480 deCupriavidus necatorest cloné en une étapein vitro viale protocole d’assemblage NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France). Les oligonucléotides sont synthétisés et purifiés (dessalés) par Eurofins Genomics.A plasmid carrying the sequences of the regions of homology upstream and downstream of the lactate utilization operon comprising the genes B0091, B0092, B0093 of the AM260480 chromosome of Cupriavidus necator is cloned in one step in vitro using the NEBuilder ® HiFi DNA assembly protocol Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France). Oligonucleotides are synthesized and purified (desalted) by Eurofins Genomics.
La séquence de la zone d’homologie amont du gène B0093 est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 70 présentant en 5’ une zone de recouvrement de 25 paires de bases avec l’extrémité 3’ du plasmide pLO3 et 71 présentant en 5’ une zone de recouvrement de 15 paires de bases avec l’extrémité 5’ de la zone d’homologie aval du gène B0091 et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the region of homology upstream of the B0093 gene is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 70 presenting in 5' an overlapping region of 25 base pairs with the 3' end of the plasmid pLO3 and 71 presenting in 5' a zone of overlap of 15 base pairs with the 5' end of the homology zone downstream of the B0091 gene and of the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
La séquence de la zone d’homologie aval du gène B0091 est amplifiée par PCR sur l’ADN génomique de la soucheCupriavidus necatorH16 à l’aide des oligonucléotides 72 présentant en 5’ une zone de recouvrement de 15 paires de bases avec l’extrémité 3’ de la zone d’homologie amont du gène B0093 et 73 présentant en 5’ une zone de recouvrement de 25 paires de bases avec l’extrémité 5’ du plasmide pLO3 et de l’enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) avec 5% de DMSO. Le produit PCR est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The sequence of the downstream homology zone of the B0091 gene is amplified by PCR on the genomic DNA of the Cupriavidus necator H16 strain using oligonucleotides 72 presenting in 5' a zone of overlap of 15 base pairs with the 3' end of the zone of homology upstream of the B0093 and 73 gene presenting in 5' a zone of overlap of 25 base pairs with the 5' end of the plasmid pLO3 and the enzyme KOD Hot Start DNA Polymerase (Novagen) with 5% DMSO. The PCR product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Le plasmide squelette pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) est coupé par l’enzyme de restriction XmaI-HF (New England Biolabs, Evry, France). Le produit de digestion est purifié sur gel avec le kit Nucleospin gel and PCR clean-up (Macherey-Nagel).The backbone plasmid pLO3 (Lenz and Friedrich, 1998) is cut with the restriction enzyme XmaI-HF (New England Biolabs, Evry, France). The digestion product is purified on gel with the Nucleospin gel and PCR clean-up kit (Macherey-Nagel).
Un assemblagein vitropar NEBuilder®HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), est réalisé avec les trois fragments afin d’obtenir le plasmide pLO3-Δlut2. 2µl du produit d’assemblage sont transformés dans des cellulesEscherichia coliNEB 5-alpha competent (New England Biolabs, Evry, France), chimio-compétentes. Les transformants sont sélectionnés sur un milieu LB/Agar (Tryptone 10g/L, extrait de levures 5g/L, NaCl 5g/L, Sigma-Aldrich, agar 20g/L) contenant 15µg/mL de tétracycline. La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 31 et 74. Après extraction des plasmides à l’aide du kit NucleoSpin® Plasmid (Macherey-Nagel), la délétion de l’opéron lut2 est confirmée par séquençage (Eurofins genomic) avec les oligonucléotides 29, 74, 75 et 31. In vitro assembly by NEBuilder® HiFi DNA Assembly Cloning (New England Biolabs, Evry, France), is carried out with the three fragments in order to obtain the plasmid pLO3-Δlut2. 2 μl of the assembly product are transformed into chemo-competent Escherichia coli NEB 5-alpha competent cells (New England Biolabs, Evry, France). The transformants are selected on an LB/Agar medium (Tryptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCl 5 g/L, Sigma-Aldrich, agar 20 g/L) containing 15 μg/mL of tetracycline. Positive clones are selected by PCR on colonies using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 31 and 74. After extraction of the plasmids using the NucleoSpin® Plasmid kit ( Macherey-Nagel), the deletion of the lut2 operon is confirmed by sequencing (Eurofins genomic) with oligonucleotides 29, 74, 75 and 31.
Le plasmide pLO3-Δlut2 est inséré dans une souche électrocompétenteEscherichia coliS17-1 par électroporation en utilisant un électroporateur Gene Pulser, BioRad (Datsenko and Wanner, 2000).The pLO3-Δlut2 plasmid is inserted into an electrocompetent Escherichia coli S17-1 strain by electroporation using a Gene Pulser, BioRad electroporator (Datsenko and Wanner, 2000).
La sélection des clones positifs est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 31 et 74. Le clone d’intérêt est isolé sur milieu LB/agar (Tryptone 10g/L, extrait de levures 5g/L, NaCl 5g/L, Sigma-Aldrich, agar 20g/L) contenant 15 µg/mL de tétracycline et incubé une nuit à 37°C.Positive clones are selected by PCR on colonies using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 31 and 74. The clone of interest is isolated on LB/agar medium (Tryptone 10g/L, yeast extract 5g/L, NaCl 5g/L, Sigma-Aldrich, agar 20g/L) containing 15 µg/mL of tetracycline and incubated overnight at 37°C.
La conjugaison entre les cellulesEscherichia coliS17-1 et celles de la souche CN0011 a été adaptée du protocole de Lenz et al., 1994. La méthode de sélection au saccharose (15% de saccharose utilisé) avec SacB a permis de déléter précisément l’opéron lut2. Après la première recombinaison homologue, les clones sont validés par une PCR sur colonie à l’aide de l’enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) et des oligonucléotides 31 et 74. Après la deuxième recombinaison homologue, la sélection des clones positifs parmi les clones sensibles à la tétracycline est réalisée par PCR sur colonies à l’aide de l’enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) et des oligonucléotides 103 (5' CGCGGAAGCG GGAATTATGC 3') et 104 (5' TCCTGCTTCG GTGGTGTTTC G 3').The conjugation between the Escherichia coli S17-1 cells and those of the CN0011 strain was adapted from the protocol of Lenz et al., 1994. The sucrose selection method (15% sucrose used) with SacB made it possible to precisely delete the operon lut2. After the first homologous recombination, the clones are validated by colony PCR using the enzyme DreamTaq Green PCR Master Mix (Thermo Scientific™) and oligonucleotides 31 and 74. After the second homologous recombination, the selection of clones positive among the tetracycline-sensitive clones is carried out by PCR on colonies using the enzyme Kod Xtreme™ Hot Start DNA Polymerase (Novagen) and oligonucleotides 103 (5' CGCGGAAGCG GGAATTATGC 3') and 104 (5' TCCTGCTTCG GTGGTGTTTC G 3').
La soucheCupriavidus necatorH16 Δlut1 Δlut2 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator est récupérée et nommée CN0013. Les modifications génétiques sont validées par séquençage à l’aide des oligonucléotides 103, 104, 105 (5' CCTATCTTCT ATGCCTACCT GAAG 3') et 106 (5' TGTAGGGCGA AGCCTTGC 3').The Cupriavidus necator H16 Δlut1 Δlut2 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator strain is recovered and named CN0013. The genetic modifications are validated by sequencing using oligonucleotides 103, 104, 105 (5' CCTATCTTCT ATGCCTACCT GAAG 3') and 106 (5' TGTAGGGCGA AGCCTTGC 3').
Exemple 17 : Evaluation de la consommation lactate par les souches CN0009, CN0011, CN0012 et CN0013Example 17: Evaluation of lactate consumption by strains CN0009, CN0011, CN0012 and CN0013
Souches :Pour l’évaluation de la consommation de lactate, les souches CN0009 (Cupriavidus necatorH16 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator ), CN0011 (Cupriavidus necatorH16 Δlut1 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator ), CN0012 (Cupriavidus necatorH16 Δlut2 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator ), CN0013 (Cupriavidus necatorH16 Δlut1 Δlut2 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator ) sont utilisées. Strains: For lactate consumption assessment, strains CN0009 ( Cupriavidus necator H16 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator ), CN0011 ( Cupriavidus necator H16 Δlut1 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator (), CN1vidus necator H161 Δlut2 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator ), CN0013 ( Cupriavidus necator H16 Δlut1 Δlut2 ΔlldA ΔlldD ΔphaCABΩpLac_L-ldh C.necator ) are used.
Milieux, conditions de culture et protocole d’échantillonnage et d’analyseLes milieux, les conditions de culture et le protocole d’échantillonnage et d’analyse utilisés sont les mêmes que ceux décrits dans l’exemple 13. Media, Culture Conditions and Sampling and Analysis Protocol The media, culture conditions and sampling and analysis protocol used are the same as those described in Example 13.
RésultatsLa croissance des souches CN0009, CN0011, CN0012 et CN0013 avec le lactate comme seule source de carbone est représentée à la figure 8. Pendant la phase de croissance, la vitesse de consommation du lactate pour la souche CN0009 est de 0,89 g/L/h, pour la souche CN0011 de 0,72 g/L/h, pour la souche CN0012 de 0,05 g/L/h et pour la souche CN0013 de 0 g/L/h. La délétion de l’opéron lut1 entraine donc une diminution de la vitesse de consommation du lactate parCupriavidus necatorde 19%.La délétion de l’opéron lut2 entraine donc une diminution de la vitesse de consommation du lactate parCupriavidus necatorde 94%.La délétion concomitante des opérons lut1 et lut2 entraine donc une diminution totale de la consommation du lactate parCupriavidus necator. Results The growth of strains CN0009, CN0011, CN0012 and CN0013 with lactate as the sole carbon source is shown in Figure 8. During the growth phase, the rate of consumption of lactate for strain CN0009 is 0.89 g/ L/h, for strain CN0011 0.72 g/L/h, for strain CN0012 0.05 g/L/h and for strain CN0013 0 g/L/h. The deletion of the lut1 operon therefore leads to a reduction in the rate of consumption of lactate by Cupriavidus necator by 19% . The deletion of the lut2 operon therefore leads to a reduction in the rate of consumption of lactate by Cupriavidus necator by 94% . The concomitant deletion of the lut1 and lut2 operons therefore leads to a total reduction in the consumption of lactate by Cupriavidus necator.
Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunit
Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit
Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunitRibulose bisphosphate carboxylase small chain
Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/large subunit oxygenase
Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit
Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/large subunit oxygenase
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