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ES2976595B2 - PYRUVATE DEHYDROGENASE MUTANT AND METHOD FOR PRODUCING L-AMINO ACID USING THE SAME - Google Patents
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ES2976595B2 - PYRUVATE DEHYDROGENASE MUTANT AND METHOD FOR PRODUCING L-AMINO ACID USING THE SAME - Google Patents

PYRUVATE DEHYDROGENASE MUTANT AND METHOD FOR PRODUCING L-AMINO ACID USING THE SAME

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ES2976595B2
ES2976595B2 ES202390240A ES202390240A ES2976595B2 ES 2976595 B2 ES2976595 B2 ES 2976595B2 ES 202390240 A ES202390240 A ES 202390240A ES 202390240 A ES202390240 A ES 202390240A ES 2976595 B2 ES2976595 B2 ES 2976595B2
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Xuan Guo
Wenjuan Zhou
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Jiao Liu
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Description

[0001] DESCRIPCIÓN[0001] DESCRIPTION

[0004] MUTANTE DE PIRUVATO DESHIDROGENASA Y MÉTODO PARA PRODUCIR[0004] PYRUVATE DEHYDROGENASE MUTANT AND METHOD FOR PRODUCING

[0006] L-AMINOÁCIDO USANDO EL MISMO[0006] L-AMINO ACID USING THE SAME

[0008] CAMPO TÉCNICO[0008] TECHNICAL FIELD

[0009] La presente descripción se refiere al campo de la biotecnología, y específicamente se refiere a un mutante de piruvato deshidrogenasa, un polinucleótido que codifica el mutante, una célula huésped que contiene el mutante, y un método para producir L-aminoácidos usando el mutante.[0009] The present description relates to the field of biotechnology, and specifically relates to a pyruvate dehydrogenase mutant, a polynucleotide encoding the mutant, a host cell containing the mutant, and a method for producing L-amino acids using the mutant.

[0011] ANTECEDENTES[0011] BACKGROUND

[0012] El complejo multienzimático de piruvato deshidrogenasa (PDHC) es un grupo de enzimas limitantes de la velocidad. EnCorynebacterium glutamicum,el PDHC cataliza la descarboxilación oxidativa irreversible del piruvato generado en el proceso de glucólisis en acetil-CoA, que vincula la oxidación aeróbica de los azúcares con el ciclo del ácido tricarboxílico y la fosforilación oxidativa, y es una enzima clave para el ciclo del ácido tricarboxílico. El PDHC está compuesto por piruvato deshidrogenasa (E1p), dihidrolipoamida acetiltransferasa (E2p) y dihidrolipoamida deshidrogenasa (E3p). La enzima difiere de la fosforilasa en que tiene formas tanto inactivas (fosforiladas) como activas (desfosforiladas). Existe una pluralidad de moduladores alostéricos que regulan la conversión de las dos formas de la enzima y se ven afectados por la actividad hormonal.[0012] The pyruvate dehydrogenase multienzyme complex (PDHC) is a group of rate-limiting enzymes. In Corynebacterium glutamicum, PDHC catalyzes the irreversible oxidative decarboxylation of pyruvate generated during glycolysis to acetyl-CoA, linking the aerobic oxidation of sugars to the tricarboxylic acid cycle and oxidative phosphorylation, and is a key enzyme for the tricarboxylic acid cycle. PDHC is composed of pyruvate dehydrogenase (E1p), dihydrolipoamide acetyltransferase (E2p), and dihydrolipoamide dehydrogenase (E3p). The enzyme differs from phosphorylase in that it has both inactive (phosphorylated) and active (dephosphorylated) forms. There are a plurality of allosteric modulators that regulate the conversion of the two forms of the enzyme and are affected by hormonal activity.

[0013] Sobre todo, la enzima E1p está codificada por el genaceE.Se ha observado que el debilitamiento de la expresión de AceE puede mejorar el rendimiento de L-aminoácidos enCorynebacterium.En el documento CN106715687A también se indica que cualquier mutación de aminoácidos en las posiciones de 190 a 205 o de 415 a 440 de AceE puede mejorar el rendimiento de L-lisina porCorynebacterium glutamicum.Por el momento no se han indicado nuevos sitios de mutación.[0013] In particular, the E1p enzyme is encoded by the AceE gene. It has been observed that weakening AceE expression can improve L-amino acid yield in Corynebacterium. Document CN106715687A also indicates that any amino acid mutation at positions 190 to 205 or 415 to 440 of AceE can improve L-lysine yield by Corynebacterium glutamicum. No new mutation sites have been indicated at this time.

[0015] BREVE DESCRIPCIÓN[0015] BRIEF DESCRIPTION

[0016] En función de los resultados de la predicción de la estructura de AceE, en la presente divulgación se ha llevado a cabo una mutagénesis de saturación en la posición 217 y se observó que algunos de los mutantes pueden aumentar significativamente el rendimiento de L-lisina en las células huésped, completando así la presente divulgación.[0016] Based on the results of the AceE structure prediction, in the present disclosure a saturation mutagenesis at position 217 has been carried out and it was observed that some of the mutants can significantly increase L-lysine yield in host cells, thus completing the present disclosure.

[0017] Un objetivo de la presente descripción es proporcionar un nuevo mutante de piruvato deshidrogenasa, una célula huésped que contenga el mutante, y un método para producir L-lisina usando la célula huésped que contiene el mutante.[0017] One objective of the present description is to provide a novel pyruvate dehydrogenase mutant, a host cell containing the mutant, and a method for producing L-lysine using the host cell containing the mutant.

[0018] En el primer aspecto, la presente divulgación proporciona un nuevo mutante de piruvato deshidrogenasa, donde el mutante es el siguiente:[0018] In the first aspect, the present disclosure provides a novel pyruvate dehydrogenase mutant, wherein the mutant is as follows:

[0019] 1) un mutante en el que una secuencia de aminoácidos se expone en SEQ ID NO:1 y la posición 217 de SEQ ID NO:1 es cualquiera de alanina, ácido aspártico, ácido glutámico, leucina y prolina;[0019] 1) a mutant in which an amino acid sequence is exposed at SEQ ID NO:1 and position 217 of SEQ ID NO:1 is any of alanine, aspartic acid, glutamic acid, leucine, and proline;

[0020] 2) un polipéptido que presenta más del 90 %, 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 %, 99 % o más de homología con la SEQ ID NO:1 y la posición 217 correspondiente a SEQ ID NO:1 es cualquiera de alanina, ácido aspártico, ácido glutámico, leucina y prolina; o 3) un mutante en el que se añaden o se suprimen uno o más aminoácidos en ambos extremos de un polipéptido expuesto en la SEQ ID NO:1 y la posición 217 correspondiente a SEQ ID NO:1 es cualquiera de alanina, ácido aspártico, ácido glutámico, leucina y prolina; preferiblemente, se añaden o se suprimen 1, 2, 3, 4, 5 o 6 aminoácidos en ambos extremos del polipéptido expuesto en la SEQ ID NO:1.[0020] 2) a polypeptide having more than 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more homology with SEQ ID NO:1 and position 217 corresponding to SEQ ID NO:1 is any of alanine, aspartic acid, glutamic acid, leucine, and proline; or 3) a mutant in which one or more amino acids are added or deleted at both ends of a polypeptide exposed in SEQ ID NO:1 and position 217 corresponding to SEQ ID NO:1 is any of alanine, aspartic acid, glutamic acid, leucine, and proline; preferably, 1, 2, 3, 4, 5, or 6 amino acids are added or deleted at both ends of the polypeptide exposed in SEQ ID NO:1.

[0021] En el segundo aspecto, la presente descripción proporciona un polinucleótido codificante que codifica el mutante de piruvato deshidrogenasa.[0021] In the second aspect, the present description provides a coding polynucleotide that encodes the pyruvate dehydrogenase mutant.

[0022] En el tercer aspecto, la presente descripción proporciona un casete de expresión que contiene el nucleótido codificante del mutante de piruvato deshidrogenasa. El nucleótido codificante está ligado operativamente a un promotor.[0022] In the third aspect, the present description provides an expression cassette containing the coding nucleotide of the pyruvate dehydrogenase mutant. The coding nucleotide is operationally linked to a promoter.

[0023] En el cuarto aspecto, la presente descripción proporciona un vector que contiene el nucleótido codificante del mutante de piruvato deshidrogenasa, en particular, un vector de expresión.[0023] In the fourth aspect, the present description provides a vector containing the nucleotide encoding the pyruvate dehydrogenase mutant, in particular, an expression vector.

[0024] En el quinto aspecto, la presente descripción proporciona una célula huésped que contiene el nucleótido codificante del mutante de piruvato deshidrogenasa.[0024] In the fifth aspect, the present description provides a host cell containing the nucleotide encoding the pyruvate dehydrogenase mutant.

[0025] Asimismo, la célula huésped incluye, pero sin carácter limitativo, microorganismos del géneroEscherichia,géneroErwinia,géneroSerratia,géneroProvidencia,géneroEnterobacteria,géneroSalmonella,géneroStreptomyces,géneroPseudomonas,géneroBrevibacteriumy del géneroCorynebacterium.Opcionalmente, la célula huésped esCorynebacterium glutamicumoEscherichia coli.Preferiblemente, la célula huésped incluye, aunque sin carácter limitativo, ATCC13032 deCorynebacterium glutamicum,ATCC13869 deCorynebacterium glutamicum,ATCC 14067 deCorynebacterium glutamicum,y cepas derivadas de estas.[0025] The host cell also includes, but is not limited to, microorganisms of the genus Escherichia, genus Erwinia, genus Serratia, genus Providencia, genus Enterobacteriaceae, genus Salmonella, genus Streptomyces, genus Pseudomonas, genus Brevibacterium, and the genus Corynebacterium. Optionally, the host cell is Corynebacterium glutamicum or Escherichia coli. Preferably, the host cell includes, but is not limited to, ATCC13032 of Corynebacterium glutamicum, ATCC13869 of Corynebacterium glutamicum, ATCC 14067 of Corynebacterium glutamicum, and strains derived from these.

[0026] En el sexto aspecto, la presente divulgación proporciona el uso del mutante de piruvato deshidrogenasa o su nucleótido codificante en la producción de un L-aminoácido.[0026] In the sixth aspect, the present disclosure provides the use of the pyruvate dehydrogenase mutant or its coding nucleotide in the production of an L-amino acid.

[0027] Preferiblemente, el L-aminoácido se selecciona del grupo que consiste en L-lisina, L-treonina, L-metionina, L-isoleucina, L-valina, L-leucina y L-alanina.[0027] Preferably, the L-amino acid is selected from the group consisting of L-lysine, L-threonine, L-methionine, L-isoleucine, L-valine, L-leucine and L-alanine.

[0028] En el séptimo aspecto, la presente divulgación proporciona un método para producir un L-aminoácido, donde el método comprende el cultivo de la célula huésped según el quinto aspecto para que la célula huésped produzca un L-aminoácido, y además comprende una etapa de aislamiento y extracción o recuperación del L-aminoácido a partir de un medio.[0028] In the seventh aspect, the present disclosure provides a method for producing an L-amino acid, wherein the method comprises culturing the host cell according to the fifth aspect to produce an L-amino acid, and further comprises a step of isolating and extracting or recovering the L-amino acid from a medium.

[0029] Además, el L-aminoácido incluye, aunque sin carácter limitativo, L-lisina, L-treonina, L-metionina, L-isoleucina L-valina, L-leucina y L-alanina; más preferentemente, el L-aminoácido es L-lisina.[0029] In addition, the L-amino acid includes, but is not limited to, L-lysine, L-threonine, L-methionine, L-isoleucine, L-valine, L-leucine, and L-alanine; most preferably, the L-amino acid is L-lysine.

[0030] El mutante de piruvato deshidrogenasa proporcionado en la presente descripción puede mejorar el rendimiento y la tasa de conversión de L-aminoácidos en cepas, y no inhibe el crecimiento de las cepas mientras mejora el rendimiento, lo que proporciona una nueva estrategia para la producción de L-aminoácidos a gran escala.[0030] The pyruvate dehydrogenase mutant provided in the present description can improve the yield and conversion rate of L-amino acids in strains, and does not inhibit the growth of the strains while improving the yield, thus providing a new strategy for large-scale L-amino acid production.

[0032] DESCRIPCIÓN DETALLADA[0032] DETAILED DESCRIPTION

[0033] Definiciones de términos[0033] Definitions of terms

[0034] Cuando se utiliza en combinación con el término «que incluye(n)» en las reivindicaciones y/o en la memoria descriptiva, el término «un/a» puede referirse a «uno/a», o referirse a «uno/a o más», «al menos uno/a» y «uno/a o más de uno/a».[0034] When used in combination with the term "including" in the claims and/or in the descriptive memorandum, the term "a" may refer to "one", or to "one or more", "at least one" and "one or more than one".

[0035] Según se utiliza en las reivindicaciones y en la memoria descriptiva, el término «que incluye(n)», «que presenta(n)», «que comprende(n)» o «que contiene(n)» pretende ser inclusivo o abierto, y no excluye elementos o métodos y etapas adicionales o no citados.[0035] As used in the claims and in the descriptive memorandum, the term "including", "features", "comprising", or "containing" is intended to be inclusive or open-ended and does not exclude additional or unmentioned elements, methods, or steps.

[0036] A lo largo del documento de solicitud, el término "aproximadamente" significa que un valor incluye la desviación estándar del error provocado por el dispositivo o método empleado para medir el valor.[0036] Throughout the application document, the term "approximately" means that a value includes the standard deviation of the error caused by the device or method used to measure the value.

[0037] Es aplicable al contenido descrito en el presente documento que el término «o» se define solo como alternativas e «y/o», pero el término «o» usado en las reivindicaciones se refiere a «y/o» a menos que se indique expresamente lo contrario como únicamente alternativas o exclusión mutua entre alternativas.[0037] It is applicable to the content described herein that the term "or" is defined only as alternatives and "and/or", but the term "or" used in the claims refers to "and/or" unless expressly stated otherwise as either alternatives only or mutual exclusion between alternatives.

[0038] El «intervalo numérico» seleccionado/opcional/preferido, cuando se utiliza en las reivindicaciones o en la memoria descriptiva, no solo incluye los puntos finales numéricos en ambos extremos del intervalo, sino también todos los números naturales cubiertos entre los puntos finales numéricos anteriores con respecto a estos puntos finales numéricos.[0038] The selected/optional/preferred "numerical range", when used in the claims or in the descriptive memory, includes not only the numerical endpoints at both ends of the range, but also all natural numbers covered between the above numerical endpoints with respect to these numerical endpoints.

[0039] El término «piruvato deshidrogenasa» utilizado en el presente documento se refiere a una de las enzimas que componen el complejo multienzimático de piruvato deshidrogenasa (PDHC), y participa en la conversión de piruvato en acetil-CoA. Tal y como se utiliza en el presente documento, la piruvato deshidrogenasa no se limita específicamente siempre que tenga una actividad correspondiente, y puede ser una piruvato deshidrogenasa derivada de un microorganismo del géneroCorynebacterium,específicamente,Corynebacterium glutamicum,pero no se limita a esta. Por ejemplo, la piruvato deshidrogenasa puede ser una secuencia de aminoácidos de la SEQ ID NO:1 o una secuencia de aminoácidos que presenta al menos un 75 %, específicamente al menos un 80 %, más específicamente un 85 %, e incluso más específicamente un 90 %, 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 % o 99 % o más homología con la secuencia de aminoácidos de la SEQ ID NO:1. La proteína E1p que presenta una secuencia de aminoácidos de la SEQ ID NO:1 puede estar codificada por el genaceEque presenta una secuencia de polinucleótidos de la SEQ ID NO:2, pero no se limita a esta. Además, si una secuencia de aminoácidos tiene una homología con la secuencia anterior y tiene sustancialmente la misma o una correspondiente actividad de la proteína de la SEQ ID NO:1, es evidente que una secuencia de aminoácidos con una deleción, modificación, sustitución o adición debe encuadrarse dentro del alcance de la presente divulgación. En la presente descripción, cualquier secuencia de polinucleótidos que codifique la piruvato deshidrogenasa puede encuadrarse dentro del alcance de la presente divulgación. Por ejemplo, la secuencia de polinucleótidos puede ser una secuencia de polinucleótidos que presenta al menos un 75 %, específicamente al menos un 80 %, más específicamente un 85 %, e incluso más específicamente un 90 %, 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 % o 99 % o más homología con la secuencia de polinucleótidos de la SEQ ID NO:2. Además, en función de la degeneración de codones o considerando los codones preferidos por los organismos para expresar la proteína, la secuencia de polinucleótidos que codifica la proteína puede presentar diversas variantes en la región codificante hasta el punto de no alterar la secuencia de aminoácidos de la proteína expresada a partir de la región codificante.[0039] The term “pyruvate dehydrogenase” as used herein refers to one of the enzymes comprising the pyruvate dehydrogenase multienzyme complex (PDHC), and participates in the conversion of pyruvate to acetyl-CoA. As used herein, pyruvate dehydrogenase is not specifically limited to any one enzyme, provided it has corresponding activity, and may be, but is not limited to, a pyruvate dehydrogenase derived from a microorganism of the genus Corynebacterium, specifically Corynebacterium glutamicum. For example, pyruvate dehydrogenase may be an amino acid sequence from SEQ ID NO:1 or an amino acid sequence that exhibits at least 75%, specifically at least 80%, more specifically 85%, and even more specifically 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% or more homology with the amino acid sequence of SEQ ID NO:1. The E1p protein, which exhibits an amino acid sequence from SEQ ID NO:1, may be encoded by the gene that exhibits a polynucleotide sequence from SEQ ID NO:2, but is not limited to it. Furthermore, if an amino acid sequence has homology with the above sequence and has substantially the same or a corresponding activity as the protein in SEQ ID NO:1, it is evident that an amino acid sequence with a deletion, modification, substitution, or addition should fall within the scope of this disclosure. In this description, any polynucleotide sequence encoding pyruvate dehydrogenase may fall within the scope of this disclosure. For example, the polynucleotide sequence may be one that exhibits at least 75%, specifically at least 80%, more specifically 85%, and even more specifically 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% or more homology with the polynucleotide sequence of SEQ ID NO:2. Furthermore, depending on codon degeneracy or considering the codons preferred by organisms for protein expression, the polynucleotide sequence encoding the protein may exhibit various variants in the coding region, to the point of not altering the amino acid sequence of the protein expressed from the coding region.

[0040] El mutante de piruvato deshidrogenasa de la presente descripción puede incluir polipéptidos que presentan una secuencia de aminoácidos expuesta en la SEQ ID NO:1, y cuyo aminoácido correspondiente a la posición 217 de la SEQ ID NO:1 es cualquiera seleccionado del grupo que consiste en alanina, ácido aspártico, ácido glutámico, leucina y prolina.[0040] The pyruvate dehydrogenase mutant of the present description may include polypeptides having an amino acid sequence set out in SEQ ID NO:1, and the amino acid corresponding to position 217 of SEQ ID NO:1 being any selected from the group consisting of alanine, aspartic acid, glutamic acid, leucine, and proline.

[0041] Asimismo, el mutante de piruvato deshidrogenasa de la presente descripción puede incluir no solo un polipéptido que presenta la secuencia de aminoácidos de la SEQ ID NO:1, sino también un mutante de piruvato deshidrogenasa que presenta un 75 % o más, específicamente 80 % o más, más específicamente 85 % o más, e incluso más específicamente 90 %, 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 % o 99 % o más de homología con el polipéptido que tiene la secuencia de aminoácidos de la SEQ ID NO:1, siempre que sus aminoácidos correspondientes a la posición 217 de SEQ ID NO:1 sean cualquiera seleccionado del grupo que consiste en alanina, ácido aspártico, ácido glutámico, leucina y prolina, y sus actividades se debilitan significativamente en comparación con la actividad de la piruvato deshidrogenasa de tipo silvestre. Es evidente que las secuencias de aminoácidos que presentan sustancialmente la misma o una correspondiente actividad biológica del polipéptido que presenta la secuencia de aminoácidos de la SEQ ID NO:1 también deberían encuadrarse dentro del alcance de la presente divulgación. Todos los expertos en la materia saben que entre una y varias sustituciones, deleciones, adiciones y reemplazos de aminoácidos realizados en la secuencia de aminoácidos expuesta en la SEQ ID NO:1 permiten secuencias de aminoácidos que presentan sustancialmente la misma o una correspondiente actividad biológica del polipéptido que presenta la secuencia de aminoácidos de la SEQ ID NO:1.[0041] Furthermore, the pyruvate dehydrogenase mutant of the present description may include not only a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO:1, but also a pyruvate dehydrogenase mutant having 75% or more, specifically 80% or more, more specifically 85% or more, and even more specifically 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% or more homology with the polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO:1, provided that its amino acids corresponding to position 217 of SEQ ID NO:1 are any selected from the group consisting of alanine, aspartic acid, glutamic acid, leucine, and proline, and its activities are significantly weakened compared to the activity of wild-type pyruvate dehydrogenase. It is evident that amino acid sequences exhibiting substantially the same or corresponding biological activity as the polypeptide in SEQ ID NO:1 should also fall within the scope of this disclosure. All experts in the field know that one or more substitutions, deletions, additions, and replacements of amino acids in the amino acid sequence in SEQ ID NO:1 result in amino acid sequences exhibiting substantially the same or corresponding biological activity as the polypeptide in SEQ ID NO:1.

[0042] El término «polinucleótido» utilizado en el presente documento se refiere a un polímero compuesto por nucleótidos. El polinucleótido puede estar en forma de un fragmento individual, o puede ser una parte constituyente de una estructura de secuencia de nucleótidos más grande, que se deriva de una secuencia de nucleótidos que se ha aislado al menos una vez en cantidad o concentración, y podría reconocerse, manipularse y recuperarse de la secuencia y su secuencia de nucleótidos componente mediante un método de biología molecular estándar (por ejemplo, usando un vector de clonación). Cuando una secuencia de nucleótidos está representada por una secuencia de ADN (es decir, A, T, G, C), también incluye una secuencia de ARN (es decir, A, U, G, C), donde «U» sustituye a «T». Dicho de otro modo, «polinucleótido» se refiere a un polímero de nucleótidos retirado de otros nucleótidos (un fragmento individual o un fragmento completo), o puede ser una parte constituyente o componente de una estructura de nucleótidos más grande, tal como un vector de expresión o una secuencia policistrónica. Los polinucleótidos incluyen secuencias de ADN, ARN y ADNc.[0042] The term “polynucleotide” as used herein refers to a polymer composed of nucleotides. The polynucleotide may be in the form of an individual fragment, or it may be a constituent part of a larger nucleotide sequence structure, which is derived from a nucleotide sequence that has been isolated at least once in quantity or concentration, and could be recognized, manipulated, and recovered from the sequence and its component nucleotide sequence by a standard molecular biology method (e.g., using a cloning vector). When a nucleotide sequence is represented by a DNA sequence (i.e., A, T, G, C), it also includes an RNA sequence (i.e., A, U, G, C), where “U” replaces “T”. In other words, “polynucleotide” refers to a polymer of nucleotides removed from other nucleotides (an individual fragment or a complete fragment), or it may be a constituent part or component of a larger nucleotide structure, such as an expression vector or a polycistronic sequence. Polynucleotides include sequences of DNA, RNA, and cDNA.

[0043] Específicamente, el polinucleótido codificante del mutante de piruvato deshidrogenasa de la presente descripción incluye un polinucleótido expuesto en la SEQ ID NO:2, y polinucleótidos que presentan mutaciones en las posiciones 649 a 651. Asimismo, el polinucleótido de la presente divulgación incluye además cualquier polinucleótido que presenta un 75%o más, específicamente 80%o más, más específicamente un 85%o más, e incluso más específicamente un 90 %, 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 % o 99 % o más homología con el polinucleótido expuesto en la SEQ ID NO:2.[0043] Specifically, the polynucleotide encoding the pyruvate dehydrogenase mutant of the present description includes a polynucleotide disclosed in SEQ ID NO:2, and polynucleotides having mutations at positions 649 to 651. Also, the polynucleotide of the present disclosure further includes any polynucleotide having 75% or more, specifically 80% or more, more specifically 85% or more, and even more specifically 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% or more homology with the polynucleotide disclosed in SEQ ID NO:2.

[0044] El término «homología» utilizado en el presente documento se refiere a un porcentaje de identidad entre dos porciones polinucleotídicas o polipeptídicas. La homología entre secuencias de una fracción y la otra fracción se puede determinar mediante una técnica conocida en la materia. Por ejemplo, la homología se puede determinar alineando directamente la información de secuencia de dos moléculas de polinucleótidos o dos moléculas de polipéptidos usando un programa informático accesible. Ejemplos del programa informático pueden incluir BLAST (NCBI), CLC Main Workbench (CLC bio) y MegAlignTM (DNASTAR Inc.), etc. Además, la homología entre polinucleótidos se puede determinar mediante las siguientes etapas: hibridar los polinucleótidos con la condición de formar una cadena doble estable entre las regiones homólogas, desensamblar con una nucleasa específica de cadena simple y luego realizar la determinación del tamaño en los fragmentos desensamblados.[0044] The term “homology” as used herein refers to the percentage of identity between two polynucleotide or polypeptide portions. Homology between sequences of one fraction and the other fraction can be determined using a known technique. For example, homology can be determined by directly aligning the sequence information of two polynucleotide molecules or two polypeptide molecules using an accessible computer program. Examples of such programs include BLAST (NCBI), CLC Main Workbench (CLC bio), and MegAlign™ (DNASTAR Inc.), etc. Furthermore, homology between polynucleotides can be determined by the following steps: hybridizing the polynucleotides to form a stable double strand between homologous regions, disassembling with a specific single-strand nuclease, and then performing size determination on the disassembled fragments.

[0045] El término «tipo silvestre», según se utiliza en el presente documento, se refiere a un objeto que se puede encontrar en la naturaleza. Por ejemplo, una secuencia de polipéptidos o polinucleótidos presente en un organismo que puede aislarse de una fuente en la naturaleza y que no ha sido modificada intencionalmente por el ser humano en el laboratorio es de origen natural. Según se utiliza en el presente documento, «de origen natural» y «de tipo silvestre» son sinónimos. En algunas formas de realización, la piruvato deshidrogenasa de tipo silvestre en la presente descripción se refiere a un polipéptido con una secuencia de aminoácidos expuesta en la SEQ ID NO:1.[0045] The term "wild-type," as used herein, refers to an object that can be found in nature. For example, a sequence of polypeptides or polynucleotides present in an organism that can be isolated from a source in nature and that has not been intentionally modified by humans in the laboratory is of natural origin. As used herein, "of natural origin" and "wild-type" are synonymous. In some embodiments, the wild-type pyruvate dehydrogenase described herein refers to a polypeptide with an amino acid sequence set out in SEQ ID NO:1.

[0046] El término «mutante» utilizado en el presente documento se refiere a un polinucleótido o polipéptido que, con respecto al polinucleótido o polipéptido «de tipo silvestre» o «comparativo», contiene alternancia(s) (es decir, sustitución, inserción y/o deleción) de polinucleótido(s) en una o más (p. ej., varias) posiciones, donde la sustitución se refiere a un reemplazo de un nucleótido distinto por un nucleótido que ocupa una posición; la deleción se refiere a la eliminación de un nucleótido que ocupa cierta posición; y la inserción se refiere a una adición de un nucleótido después del nucleótido adyacente e inmediatamente después de la posición ocupada.[0046] The term "mutant" as used herein refers to a polynucleotide or polypeptide that, with respect to the "wild-type" or "comparative" polynucleotide or polypeptide, contains alteration(s) (i.e., substitution, insertion, and/or deletion) of polynucleotide(s) at one or more (e.g., multiple) positions, where substitution refers to the replacement of a different nucleotide by a nucleotide occupying a position; deletion refers to the removal of a nucleotide occupying a certain position; and insertion refers to the addition of a nucleotide after the adjacent nucleotide and immediately after the occupied position.

[0047] En algunas formas de realización, la «mutación» empleada en el presente documento es una «sustitución» provocada por una sustitución de una o más bases en uno o más nucleótidos por otra base diferente, que también se denomina mutación de reemplazo de base o mutación puntual.[0047] In some embodiments, the "mutation" employed herein is a "substitution" caused by the replacement of one or more bases in one or more nucleotides by a different base, also called a base replacement mutation or point mutation.

[0048] El término «expresión» utilizado en el presente documento incluye cualquier etapa que implica la producción de ARN y proteínas, incluyendo, sin carácter limitativo: transcripción, modificación postranscripcional, traducción, modificación postraduccional y secreción.[0048] The term "expression" as used herein includes any stage involving the production of RNA and proteins, including, but not limited to: transcription, post-transcriptional modification, translation, post-translational modification, and secretion.

[0049] El término «vector» utilizado en el presente documento se refiere a una construcción de ADN que contiene secuencias de ADN ligadas operativamente a secuencias de control apropiadas, con el fin de expresar un gen de interés en un huésped adecuado. «Vector de expresión recombinante» se refiere a una estructura de ADN usada para expresar, por ejemplo, un polinucleótido que codifica un polipéptido deseado. El vector de expresión recombinante puede incluir, por ejemplo: i) una colección de elementos genéticos que presentan un efecto regulador sobre la expresión génica, tales como promotores y potenciadores; ii) una estructura o secuencia codificante que se transcribe en ARNm y se traduce en una proteína; y iii) subunidades transcripcionales que transcriben y traducen adecuadamente las secuencias de iniciación y terminación. Los vectores de expresión recombinantes se construyen de cualquier manera adecuada. La naturaleza del vector no es crítica, y se puede utilizar cualquier vector, incluidos plásmidos, virus, fagos y transposones. Los vectores potenciales utilizados en el presente documento incluyen, pero sin carácter limitativo, secuencias de ADN cromosómicas, no cromosómicas y sintéticas, tales como plásmidos bacterianos, ADN de fagos, plásmidos de levaduras y vectores derivados de combinaciones de plásmidos y ADN de fagos, y ADN de virus tales como vaccinia, adenovirus, avipoxvirus, baculovirus, SV40 y pseudorrabia.[0049] The term “vector” as used herein refers to a DNA construct containing DNA sequences operationally linked to appropriate control sequences for the purpose of expressing a gene of interest in a suitable host. “Recombinant expression vector” refers to a DNA structure used to express, for example, a polynucleotide encoding a desired polypeptide. The recombinant expression vector may include, for example: (i) a collection of genetic elements that have a regulatory effect on gene expression, such as promoters and enhancers; (ii) a coding structure or sequence that is transcribed into mRNA and translated into a protein; and (iii) transcriptional subunits that appropriately transcribe and translate the initiation and termination sequences. Recombinant expression vectors may be constructed in any suitable manner. The nature of the vector is not critical, and any vector may be used, including plasmids, viruses, phages, and transposons. The potential vectors used in this document include, but are not limited to, chromosomal, non-chromosomal, and synthetic DNA sequences, such as bacterial plasmids, phage DNA, yeast plasmids, and vectors derived from combinations of plasmids and phage DNA, and viral DNA such as vaccinia, adenovirus, avipoxvirus, baculovirus, SV40, and pseudorabies.

[0050] El término «célula huésped» usado en el presente documento se refiere a cualquier tipo de célula que implica la transformación, transfección, transducción o similar del mutante de piruvato deshidrogenasa o el vector de expresión de la presente descripción. El término «célula huésped recombinante» abarca una célula huésped que es distinta de la célula parental tras la introducción de un elemento de iniciación de la transcripción o un vector de expresión recombinante. La célula huésped recombinante se consigue específicamente mediante transformación.[0050] The term "host cell" as used herein refers to any cell type resulting from transformation, transfection, transduction, or the like, of the pyruvate dehydrogenase mutant or expression vector described herein. The term "recombinant host cell" encompasses a host cell that is distinct from the parent cell following the introduction of a transcription initiation element or recombinant expression vector. The recombinant host cell is specifically obtained by transformation.

[0051] El término «transformación» utilizado en el presente documento tiene el significado generalmente entendido por un experto en la materia, a saber, un proceso de introducción de un ADN exógeno en un huésped. Los métodos para la transformación incluyen cualquier método para introducir un ácido nucleico en una célula. Estos métodos incluyen, pero sin carácter limitativo, electroporación, precipitación con fosfato de calcio, precipitación con cloruro de calcio, microinyección, un método de polietilenglicol (PEG), un método de DEAE-dextrano, un método de liposomas catiónicos y un método de acetato de litio-DMSO.[0051] The term "transformation" as used herein has the meaning generally understood by a person skilled in the art, namely, a process of introducing exogenous DNA into a host. Methods for transformation include any method of introducing a nucleic acid into a cell. These methods include, but are not limited to, electroporation, calcium phosphate precipitation, calcium chloride precipitation, microinjection, a polyethylene glycol (PEG) method, a DEAE-dextran method, a cationic liposome method, and a lithium acetate-DMSO method.

[0052] La célula huésped de la presente descripción puede ser una célula procariota o una célula eucariota, siempre que las células incluyan el mutante de piruvato deshidrogenasa de la presente divulgación. En algunas formas de realización, la célula huésped se refiere a una célula procariota. Específicamente, la célula huésped se deriva de microorganismos adecuados para la producción por fermentación de aminoácidos, ácidos orgánicos, materiales de base biológica o compuestos farmacéuticos, que pueden incluir cepas tales comoEscherichia, Erwinia, Serratia, Providencia, Enterobacteria, Salmonella, Streptomyces, Pseudomonas, BrevibacteriumyCorynebacterium,pero no se limitan a estas. Opcionalmente, la célula huésped puede serCorynebacterium glutamicum.Preferiblemente, la célula huésped puede ser ATCC 13032 deCorynebacterium glutamicum,ATCC 13869 deCorynebacterium glutamicum, ATCC 14067 deCorynebacterium glutamicum,y cepas derivadas de estas1. A modo de ejemplo, la cepa derivada puede ser cualquier cepa, siempre que la cepa sea capaz de producir L-aminoácidos.[0052] The host cell of the present description may be a prokaryotic or eukaryotic cell, provided that the cells contain the pyruvate dehydrogenase mutant of the present disclosure. In some embodiments, the host cell refers to a prokaryotic cell. Specifically, the host cell is derived from microorganisms suitable for the fermentative production of amino acids, organic acids, bio-based materials, or pharmaceutical compounds, which may include, but are not limited to, strains such as Escherichia, Erwinia, Serratia, Providencia, Enterobacteriaceae, Salmonella, Streptomyces, Pseudomonas, Brevibacterium, and Corynebacterium. Optionally, the host cell can be Corynebacterium glutamicum. Preferably, the host cell can be ATCC 13032 of Corynebacterium glutamicum, ATCC 13869 of Corynebacterium glutamicum, ATCC 14067 of Corynebacterium glutamicum, and strains derived from these1. By way of example, the derived strain can be any strain, provided that the strain is capable of producing L-amino acids.

[0053] A modo de ejemplo, la célula huésped es una célula huésped que produce lisina. En algunas formas de realización, la célula huésped que produce lisina puede ser una cepa derivada que expresa la aspartato quinasa que alivia la inhibición por retroalimentación basada en la ATCC 13032 deCorynebacterium glutamicum.Además, la célula huésped que produce lisina también puede ser otros tipos de cepas que presentan la capacidad de producir lisina.[0053] By way of example, the host cell is a lysine-producing host cell. In some embodiments, the lysine-producing host cell may be a derived strain expressing aspartate kinase that relieves feedback inhibition based on ATCC 13032 from Corynebacterium glutamicum. In addition, the lysine-producing host cell may also be other types of strains that exhibit the ability to produce lysine.

[0054] En algunas formas de realización, la célula huésped que produce lisina puede incluir, además, pero sin carácter limitativo, uno o más genes seleccionados de los siguientes genes que tienen una expresión atenuada o reducida:[0054] In some embodiments, the host cell that produces lysine may also include, but is not limited to, one or more genes selected from the following genes that have attenuated or reduced expression:

[0055] a. genadhEque codifica etanol deshidrogenasa;[0055] a. genadhEque encodes ethanol dehydrogenase;

[0056] b. genackAque codifica acetato quinasa;[0056] b. genackAque encodes acetate kinase;

[0057] c. genptaque codifica fosfato acetiltransferasa;[0057] c. genptaque encodes phosphate acetyltransferase;

[0058] d. genldhAque codifica lactato deshidrogenasa;[0058] d. genldhAque encodes lactate dehydrogenase;

[0059] e. genfocAque codifica transportador de formiato;[0059] e. genfocAque encodes formate transporter;

[0060] f. genpflBque codifica piruvato formiato liasa;[0060] f. genpflBque encodes pyruvate formate lyase;

[0061] g. genpoxBque codifica piruvato oxidasa;[0061] g. genpoxB which encodes pyruvate oxidase;

[0062] h. genthrAque codifica aspartato quinasa I/homoserina deshidrogenasa I como enzima bifuncional;[0062] h. genthrAque encodes aspartate kinase I/homoserine dehydrogenase I as a bifunctional enzyme;

[0063] i. genthrBque codifica homoserina quinasa;[0063] i. genthrBque codes for homoserine kinase;

[0064] j. genldcCque codifica lisina descarboxilasa; y[0064] j. genldcC which encodes lysine decarboxylase; and

[0065] k. gencadAque codifica lisina descarboxilasa.[0065] k. gencadAque codes lysine decarboxylase.

[0066] En algunas formas de realización, las células huésped que producen lisina pueden incluir, además, pero sin carácter limitativo, uno o más genes seleccionados de los siguientes genes que están potenciados o sobreexpresados:[0066] In some embodiments, the host cells that produce lysine may also include, but are not limited to, one or more genes selected from the following genes that are enhanced or overexpressed:

[0067] a. gendapAque codifica dihidrodipiridina sintasa, que alivia la inhibición por retroalimentación de la lisina;[0067] a. gendapAque encodes dihydrodipyridine synthase, which relieves feedback inhibition of lysine;

[0068] b. gendapBque codifica dihidrodipicolinato reductasa;[0068] b. gendapB which encodes dihydrodipicolinate reductase;

[0069] c. genddhque codifica diaminopimelato deshidrogenasa;[0069] c. genddhque codes for diaminopimelate dehydrogenase;

[0070] d.dapDque codifica tetrahidrodipicolinato succinilasa ydapEque codifica succinildiaminopimelato desacilasa;[0070] d.dapD which encodes tetrahydrodipicolinate succinylase and dapE which encodes succinyldiaminopimelate deacylase;

[0071] e. genasdque codifica aspartato-semialdehído deshidrogenasa;[0071] e. genasdque encodes aspartate-semialdehyde dehydrogenase;

[0072] f. genppcque codifica fosfoenolpiruvato carboxilasa;[0072] f. genppcwhich encodes phosphoenolpyruvate carboxylase;

[0073] g. genpntABque codifica niacinamida adenina dinucleótido transhidrogenasa; y h. genlysEque codifica la proteína de transporte de lisina.[0073] g. genpntAB which encodes niacinamide adenine dinucleotide transhydrogenase; and h. genlysE which encodes the lysine transport protein.

[0074] A modo de ejemplo, las células huésped son células huésped que producen treonina. En algunas formas de realización, las células huésped que producen treonina pueden ser cepas que expresan la aspartato quinasa LysC que alivia la inhibición por retroalimentación basada en la ATCC 13032 deCorynebacterium glutamicum.En otras formas de realización, las células huésped que producen treonina también pueden ser otros tipos de cepas que presentan la capacidad de producir treonina.[0074] By way of example, the host cells are host cells that produce threonine. In some embodiments, the threonine-producing host cells may be strains expressing the LysC aspartate kinase that relieves the ATCC 13032-based feedback inhibition of Corynebacterium glutamicum. In other embodiments, the threonine-producing host cells may also be other types of strains that have the ability to produce threonine.

[0075] En algunas formas de realización, uno o más genes seleccionados de los siguientes genes se potencian o sobreexpresan en las células huésped que producen treonina:[0075] In some embodiments, one or more genes selected from the following genes are enhanced or overexpressed in the host cells that produce threonine:

[0076] a. genthrABCque codifica el operón de treonina;[0076] a. genthrABCque encodes the threonine operon;

[0077] b. genhomque codifica homoserina deshidrogenasa, que alivia la inhibición por retroalimentación;[0077] b. genhomque encodes homoserine dehydrogenase, which relieves feedback inhibition;

[0078] c. gengapque codifica gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa;[0078] c. gengapque encodes glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase;

[0079] d. genpycque codifica piruvato carboxilasa;[0079] d. genpycque encodes pyruvate carboxylase;

[0080] e. genmqoque codifica malato : quinona oxidorreductasa;[0080] e. genmqoque encodes malate: quinone oxidoreductase;

[0081] f. gentktque codifica transcetolasa;[0081] f. gentkt which encodes transketolase;

[0082] g. gengndque codifica 6-fosfogluconato deshidrogenasa;[0082] g. gengndwhich encodes 6-phosphogluconate dehydrogenase;

[0083] h. genthrEque codifica el transportador de treonina; e[0083] h. genthrEque encodes the threonine transporter; e

[0084] i. genenoque codifica enolasa.[0084] i. genenoque encodes enolase.

[0085] A modo de ejemplo, las células huésped son células huésped que producen isoleucina. En algunas formas de realización, las células huésped que producen isoleucina son cepas que producen L-isoleucina mediante la sustitución del aminoácido en la posición 323 de la L-treonina deshidratasa codificada por el genilvAcon alanina. En otras formas de realización, las células huésped que producen isoleucina también pueden ser otros tipos de cepas que presentan la capacidad de producir isoleucina.[0085] By way of example, the host cells are host cells that produce isoleucine. In some embodiments, the isoleucine-producing host cells are strains that produce L-isoleucine by substituting the amino acid at position 323 of the genilvA-encoded L-threonine dehydratase with alanine. In other embodiments, the isoleucine-producing host cells may also be other types of strains that have the ability to produce isoleucine.

[0086] A modo de ejemplo, las células huésped son células huésped que producen O-acetilhomoserina. En algunas formas de realización, las células huésped que producen O-acetilhomoserina son cepas que producen O-acetilhomoserina mediante la inactivación de O-acetilhomoserina(tiol)-liasa. En otras formas de realización, las células huésped que producen O-acetilhomoserina también pueden ser otros tipos de cepas que presentan la capacidad de producir O-acetilhomoserina.[0086] By way of example, the host cells are host cells that produce O-acetylhomoserine. In some embodiments, the host cells that produce O-acetylhomoserine are strains that produce O-acetylhomoserine by inactivating O-acetylhomoserine(thiol)-lyase. In other embodiments, the host cells that produce O-acetylhomoserine may also be other types of strains that have the ability to produce O-acetylhomoserine.

[0087] A modo de ejemplo, las células huésped son células huésped que producen metionina. En algunas formas de realización, las células huésped que producen metionina son cepas que producen metionina mediante la inactivación de los reguladores transcripcionales de metionina y cisteína. En otras formas de realización, las células huésped que producen metionina también pueden ser otros tipos de cepas que presentan la capacidad de producir metionina.[0087] By way of example, the host cells are host cells that produce methionine. In some embodiments, the host cells that produce methionine are strains that produce methionine by inactivating the transcriptional regulators of methionine and cysteine. In other embodiments, the host cells that produce methionine may also be other types of strains that have the ability to produce methionine.

[0088] El término «L-aminoácido» usado en el presente documento se refiere a todos los L-aminoácidos que se pueden producir a partir de diferentes fuentes de carbono a través de piruvato. Más específicamente, el L-aminoácido puede incluir L-lisina, L-treonina, L-metionina, L-isoleucina, L-valina, L-leucina o L-alanina, e incluso más específicamente, L-lisina y L-valina.[0088] The term “L-amino acid” used herein refers to all L-amino acids that can be produced from different carbon sources via pyruvate. More specifically, L-amino acids may include L-lysine, L-threonine, L-methionine, L-isoleucine, L-valine, L-leucine, or L-alanine, and even more specifically, L-lysine and L-valine.

[0089] El término «cultivo» utilizado en el presente documento puede ser el cultivo llevado a cabo mediante métodos convencionales en la técnica, incluyendo, pero sin carácter limitativo, cultivo en placas de pocillos, cultivo con agitación, cultivo por lotes, cultivo continuo, cultivo semicontinuo, etc. Además, pueden ajustarse de forma adecuada varias condiciones de cultivo, tales como la temperatura, el tiempo y el valor de pH del medio según las situaciones reales.[0089] The term "culture" as used herein may refer to cultivation carried out using conventional methods in the art, including, but not limited to, plate culture, shake culture, batch culture, continuous culture, semi-continuous culture, etc. In addition, various culture conditions, such as temperature, time, and pH value of the medium, may be appropriately adjusted to suit actual situations.

[0090] A menos que se defina de otro modo en la invención o se indique claramente por el contexto, todos los términos técnicos y científicos utilizados en el presente documento tienen los mismos significados que normalmente entiende un experto en la materia a la que pertenece la presente divulgación.[0090] Unless otherwise defined in the invention or clearly indicated by the context, all technical and scientific terms used herein have the same meanings as are normally understood by a person skilled in the art to which this disclosure pertains.

[0092] Ejemplos[0092] Examples

[0093] Otros objetivos, características y ventajas de la presente divulgación se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada. Sin embargo, debe apreciarse que la descripción detallada y los ejemplos específicos (aunque indican los ejemplos específicos de la presente descripción) se proporcionan simplemente con fines ilustrativos, ya que, después de leer la descripción detallada, serán evidentes para un experto en la materia diversas alteraciones y modificaciones realizadas dentro del espíritu y alcance de la presente divulgación.[0093] Other objectives, features, and advantages of this disclosure will become apparent from the following detailed description. However, it should be appreciated that the detailed description and specific examples (although they indicate the specific examples in this description) are provided for illustrative purposes only, since, after reading the detailed description, various alterations and modifications made within the spirit and scope of this disclosure will be evident to a person skilled in the art.

[0094] Todas las técnicas experimentales y los métodos experimentales utilizados en los ejemplos, a menos que se especifique lo contrario, son técnicas y métodos convencionales. Por ejemplo, los métodos experimentales para los cuales no se indican condiciones específicas en los siguientes ejemplos se realizan generalmente de acuerdo con condiciones convencionales, tales como las descritas por Sambrooket al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual(Nueva York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989), o aquellas recomendadas por los fabricantes. Todos los materiales, reactivos, etc., utilizados en los ejemplos, a no ser que se especifique lo contrario, están disponibles comercialmente.[0094] All experimental techniques and methods used in the examples, unless otherwise specified, are conventional techniques and methods. For example, experimental methods for which no specific conditions are given in the following examples are generally performed under conventional conditions, such as those described by Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual (New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989), or those recommended by the manufacturers. All materials, reagents, etc., used in the examples, unless otherwise specified, are commercially available.

[0096] Ejemplo 1. Construcción del plásmido de edición pCas9gRNA-aceE217[0096] Example 1. Construction of the pCas9gRNA-aceE217 editing plasmid

[0097] Después de un análisis intensivo de la enzima AceE, la presente descripción predijo que la posición 217 podría ser el sitio que afectó a su actividad, por lo que se mutó este sitio para un estudio posterior. Posteriormente, de acuerdo con el método de clonación documentado de Goldengate (WANG, Yu,et al.Expanding targeting scope, editing window, and base transition capability of base editing inCorynebacterium glutamicum.Biotechnology and bioengineering, 2019, 116:3016-3029), se construyó un plásmido pCas9gRNA dirigido al codón del residuo de aminoácido en la posición 217 en el genaceE,y la región de unión al ADN diana del ARNsg fue CCAACTGTGTCCATGGGTCT. El método específico fue el siguiente: Se desnaturalizó y se hibridó 217-F/217-R para obtener un producto de ADN bicatenario con extremos pegajosos, que después se sometió a clonación Goldengate (kit de montaje Golden Gate de NEB®, #E1601) con el plásmido pCas9gRNA-cco® (en referencia a CN112111469B) para obtener el plásmido pCas9gRNA-aceE217. Este plásmido expresó la proteína Cas9 y el ARNsg dirigido a la región de mutación dirigida al sitio. Los cebadores utilizados para construir el plásmido anterior se enumeraron en la Tabla 1.[0097] After intensive analysis of the AceE enzyme, the present description predicted that position 217 might be the site affecting its activity, so this site was mutated for further study. Subsequently, according to the documented cloning method of Goldengate (WANG, Yu, et al. Expanding targeting scope, editing window, and base transition capability of base editing in Corynebacterium glutamicum. Biotechnology and bioengineering, 2019, 116:3016-3029), a pCas9gRNA plasmid was constructed targeting the codon of the amino acid residue at position 217 in the AceE gene, and the target DNA-binding region of the sgRNA was CCAACTGTGTCCATGGGTCT. The specific method was as follows: 217-F/217-R was denatured and hybridized to obtain a double-stranded DNA product with sticky ends, which was then subjected to Goldengate cloning (NEB® Golden Gate assembly kit, #E1601) with the pCas9gRNA-cco® plasmid (reference CN112111469B) to obtain the pCas9gRNA-aceE217 plasmid. This plasmid expressed the Cas9 protein and the sgRNA targeting the mutation site region. The primers used to construct the above plasmid are listed in Table 1.

[0098] Los cebadores utilizados en los ejemplos de la presente divulgación se enumeraron en la Tabla 1 que se muestra a continuación.[0098] The primers used in the examples in this disclosure are listed in Table 1 below.

[0101] [0101]

[0102] [0102]

[0103] [0103]

[0106] Ejemplo 2. Construcción de mutante con una mutación de codón del aminoácido en la posición 217 en el gen aceE de Corynebacterium glutamicum[0106] Example 2. Construction of mutant with an amino acid codon mutation at position 217 in the aceE gene of Corynebacterium glutamicum

[0107] LaCorynebacterium glutamicumde tipo silvestre no pudo producir lisina, pero laCorynebacterium glutamicumfue capaz de producir lisina tras la introducción de mutaciones puntuales enlysC, pycyhom.En el presente Ejemplo, se utilizó ATCC13032 como cepa original. En primer lugar, se construyó una cepa productora de lisina. Es decir, en la cepa ATCC13032 deCorynebacterium glutamicum,se introdujo una mutación puntual T311I (que libera la inhibición por retroalimentación de la enzima) en el genlysCpara la aspartato quinasa, use introdujo una mutación puntual P458S (que libera la inhibición por retroalimentación de la enzima) en el genpycpara la piruvato carboxiquinasa, y se introdujo una mutación puntual V59A (que debilita la actividad de la enzima) en el genhompara la homoserina deshidrogenasa con el fin de obtener la cepa AHP-3 de alta producción de lisina.[0107] Wild-type Corynebacterium glutamicum was unable to produce lysine, but Corynebacterium glutamicum was able to produce lysine after the introduction of point mutations in lysC, pycyhom. In the present Example, ATCC13032 was used as the original strain. First, a lysine-producing strain was constructed. That is, in the ATCC13032 strain of Corynebacterium glutamicum, a T311I point mutation (which releases feedback inhibition of the enzyme) was introduced in the gene lysC for aspartate kinase, a P458S point mutation (which releases feedback inhibition of the enzyme) was introduced in the gene pyc for pyruvate carboxykinase, and a V59A point mutation (which weakens enzyme activity) was introduced in the gene ho for homoserine dehydrogenase in order to obtain the high lysine-producing AHP-3 strain.

[0108] Posteriormente, se utilizó un sistema de edición del genoma CRISPR/Cas9 basado en la recombinación monocatenaria (en referencia a la patente CN112111469A para el proceso de construcción del plásmido básico) para realizar la mutación de saturación en el sitio 217 de la piruvato deshidrogenasa (codificada por el genaceE)enCorynebacterium glutamicum.Primero se prepararon células competentes de la cepa AHP-3 de alta producción de lisina, y el plásmido pRecT como plásmido auxiliar para la recombinación se transformó mediante electroporación en una cepa AHP-3 productora de L-lisina deCorynebacterium glutamicumpara obtener la cepa AHP-3-pRecT. Se prepararon células competentes a partir de la cepa AHP-3-pRecT mediante el método documentado (Ruan Y, Zhu L, Li Q. Improving the electro-transformation efficiency ofCorynebacterium glutamicumby weakening its cell wall and increasing the cytoplasmic membrane fluidity. BiotechnolLett. 2015;37:2445-52.) para obtener las células competentes AHP-3-pRecT.[0108] Subsequently, a CRISPR/Cas9 genome editing system based on single-strand recombination (referring to patent CN112111469A for the basic plasmid construction process) was used to perform the saturation mutation at site 217 of pyruvate dehydrogenase (encoded by genaceE) in Corynebacterium glutamicum. Competent cells of the high-lysine-producing AHP-3 strain were first prepared, and the pRecT plasmid as an auxiliary plasmid for recombination was transformed by electroporation into an L-lysine-producing AHP-3 strain of Corynebacterium glutamicum to obtain the AHP-3-pRecT strain. Competent cells were prepared from the AHP-3-pRecT strain using the documented method (Ruan Y, Zhu L, Li Q. Improving the electro-transformation efficiency of Corynebacterium glutamicum by weakening its cell wall and increasing the cytoplasmic membrane fluidity. Biotechnol Lett. 2015;37:2445-52.) to obtain competent AHP-3-pRecT cells.

[0109] Para realizar 19 mutaciones distintas del tipo silvestre en el codón del aminoácido en la posición 217 en el genaceE,se diseñaron ADN monocatenarios de S217A, S217C, S217D, S217E, S217F, S217G, S217H, S217I, S217K, S217L, S217M, S217N, S217P, S217Q, S217R, S217T, S217V, S217W y S217Y (Tabla 1) como plantillas recombinantes para la construcción de mutantes. Se transformaron por electroporación 1 pg del plásmido pCas9gRNA-aceE 217 y 10 pg de ADN monocatenario en las células competentes AHP-3-pRecT preparadas anteriormente, se añadieron a 1 ml de medio TSB precalentado a 46 °C, se incubaron a 46 °C durante 6 min, se incubaron a 30 °C durante 3 h, se recubrieron en una placa TSB en la que se añadieron 5 pg/ml de cloranfenicol, 15 pg/ml de kanamicina e IPTG 0,05 mM, y se cultivaron durante 2 días para obtener clones. Los ingredientes (g/l) del medio TSB fueron los siguientes: glucosa, 5 g/l; levadura en polvo, 5 g/l; peptona de soja, 9 g/l; urea, 3 g/l; ácido succínico, 0,5 g/l; K2HPO4AH2O, 1 g/l; MgSO4-7H2O, 0,1 g/l; biotina, 0,01 mg/l; vitamina B1, 0,1 mg/l; y MOPS, 20 g/l. Los monoclones obtenidos anteriormente se identificaron mediante PCR de colonias utilizando un cebador específico S217-jd-F/aceE-jd-R (Tabla 1), respectivamente. Los clones correctos se confirmaron mediante secuenciación para obtener finalmente nueve mutantes de S217A, S217C, S217D, S217E, S217G, S217L, S217P, S217T y S217V, mientras que los otros diez mutantes no se obtuvieron.[0109] To perform 19 different wild-type mutations in the amino acid codon at position 217 in the genaceE, single-stranded DNAs of S217A, S217C, S217D, S217E, S217F, S217G, S217H, S217I, S217K, S217L, S217M, S217N, S217P, S217Q, S217R, S217T, S217V, S217W and S217Y (Table 1) were designed as recombinant templates for mutant construction. One pg of the pCas9gRNA-aceE 217 plasmid and 10 pg of single-stranded DNA were transformed by electroporation into previously prepared AHP-3-pRecT competent cells, added to 1 ml of TSB medium preheated to 46 °C, incubated at 46 °C for 6 min, incubated at 30 °C for 3 h, coated onto a TSB plate containing 5 pg/ml chloramphenicol, 15 pg/ml kanamycin, and 0.05 mM IPTG, and cultured for 2 days to obtain clones. The ingredients (g/l) of the TSB medium were as follows: glucose, 5 g/l; yeast powder, 5 g/l; soy peptone, 9 g/l; urea, 3 g/l; succinic acid, 0.5 g/l; K2HPO4AH2O, 1 g/L; MgSO4-7H2O, 0.1 g/L; biotin, 0.01 mg/L; vitamin B1, 0.1 mg/L; and MOPS, 20 g/L. The monoclones obtained above were identified by colony PCR using a specific primer S217-jd-F/aceE-jd-R (Table 1), respectively. The correct clones were confirmed by sequencing, ultimately yielding nine mutants of S217A, S217C, S217D, S217E, S217G, S217L, S217P, S217T, and S217V, while the other ten mutants were not obtained.

[0110] Los plásmidos pRecT ypCas9gRNA-aceE217 se perdieron de las cepas resultantes anteriores con el mutante de codón del aminoácido en la posición 217 en el genaceE. El proceso específico fue el siguiente: los monoclones se cultivaron durante la noche a 37 °C en un medio líquido TSB sin la resistencia; después, los monoclones se sembraron en estrías en una placa de medio sólido TSB sin la resistencia; posteriormente, las bacterias monoclonales cultivadas se sembraron en estrías en tres placas sólidas (TSB 5 pg/ml de cloranfenicol, TSB 15 pg/ml de kanamicina, y TSB) respectivamente, y se cultivaron a 30 °C durante 24 h para obtener las cepas que no crecieron en placas de cloranfenicol y kanamicina, pero que pudieron crecer en placas TSB, que eran cepas mutantes de las que se perdieron dos plásmidos y se denominaron SCgL46 a SCgL54, respectivamente, y los mutantes correspondientes fueron S217A, S217C, S217D, S217E, S217G, S217L, S217P, S217T y S217V, respectivamente.[0110] The pRecT and pCas9gRNA-aceE217 plasmids were lost from the above resulting strains with the amino acid codon mutant at position 217 in the genaceE. The specific process was as follows: monoclones were cultured overnight at 37 °C in TSB liquid medium without the resistance; then, the monoclones were streaked onto a plate of TSB solid medium without the resistance; Subsequently, the cultured monoclonal bacteria were streaked onto three solid plates (TSB 5 pg/ml chloramphenicol, TSB 15 pg/ml kanamycin, and TSB) respectively, and cultured at 30 °C for 24 h to obtain strains that did not grow on chloramphenicol and kanamycin plates, but were able to grow on TSB plates, which were mutant strains from which two plasmids were lost and were named SCgL46 to SCgL54, respectively, and the corresponding mutants were S217A, S217C, S217D, S217E, S217G, S217L, S217P, S217T and S217V, respectively.

[0112] Ejemplo 3. Efecto de la mutación en la posición 217 del gen aceE en Corynebacterium glutamicum sobre la síntesis de L-lisina[0112] Example 3. Effect of the mutation at position 217 of the aceE gene in Corynebacterium glutamicum on L-lysine synthesis

[0113] Para analizar cómo la mutación del aminoácido en la posición 217 del genaceEenCorynebacterium glutamicumafectó a la producción de L-lisina por tinciones de alta producción de lisina, se realizaron pruebas de fermentación en las cepas SCgL46 a SCgL54, respectivamente. La cepa AHP-3 de tipo silvestre se utilizó como control. Los ingredientes del medio de fermentación fueron los siguientes: glucosa 80 g/l; sulfato de amonio, 20 g/l; urea, 5 g/l; KH<2>PO<4>, 1 g/l; K<2>HPO<4>AH<2>O, 1,3 g/l; MOPS, 42 g/l; CaC<h>, 0,01 g/l; FeSO<4>-7H<2>O, 0,01 g/l; MnSO<4>H<2>O, 0,01 g/l; ZnSO<4>7H<2>O, 0,001 g/l; CuSO<4>, 0,0002 g/l; N iClA^O, 0,00002 g/l; MgSO<4>-7H<2>O, 0,25 g/l; ácido protocatecúico, 0,03 g/l; biotina, 0,0002 g/l; vitamina B1, 0,0001 g/l; y pH inicial 7,2. En primer lugar, las cepas se inocularon en un medio líquido TSB y se cultivaron durante 8 h. Los cultivos se inocularon como semillas en una placa de 24 pocillos que contenía 800 pl de medio de fermentación en cada pocillo con una DO<600>inicial controlada a aproximadamente 0,1, y se cultivaron a 30 °C durante 21 h. La velocidad de rotación del agitador de placas fue de 800 rpm. Se fijaron tres muestras para cada cepa. Tras la fermentación, se detectaron el rendimiento de L-lisina y el consumo de glucosa, y se calculó la tasa de conversión azúcar-ácido de la glucosa en L-lisina.[0113] To analyze how the amino acid mutation at position 217 of the gene in Corynebacterium glutamicum affected L-lysine production by high-lysine production staining, fermentation tests were performed on strains SCgL46 to SCgL54, respectively. The wild-type strain AHP-3 was used as a control. The fermentation medium ingredients were as follows: glucose 80 g/l; ammonium sulfate, 20 g/l; urea, 5 g/l; KH₂PO₄, 1 g/l; K₂HPO₄·AH₂O, 1.3 g/l; MOPS, 42 g/l; CaC₆H₅, 0.01 g/l; FeSO₄·7H₂O, 0.01 g/l; MnSO₄·H₂O, 0.01 g/l; ZnSO₄·7H₂O, 0.001 g/L; CuSO₄, 0.0002 g/L; NiClA₂O, 0.00002 g/L; MgSO₄·7H₂O, 0.25 g/L; protocatechuic acid, 0.03 g/L; biotin, 0.0002 g/L; vitamin B1, 0.0001 g/L; and an initial pH of 7.2. First, the strains were inoculated into TSB liquid medium and cultured for 8 h. The cultures were then inoculated as seeds into a 24-well plate containing 800 lp of fermentation medium in each well with an initial OD₆ < 600 controlled to approximately 0.1, and cultured at 30 °C for 21 h. The plate shaker rotation speed was 800 rpm. Three samples were fixed for each strain. After fermentation, L-lysine yield and glucose consumption were detected, and the sugar-acid conversion rate of glucose to L-lysine was calculated.

[0114] Los resultados fueron los que se muestran en la Tabla 2. Todos los rendimientos de L-lisina de los mutantes S217C, S217G, S217T y S217V fueron menores que los de la cepa de control de tipo silvestre, mientras que todos los rendimientos de L-lisina de los mutantes S217A, S217D, S217E, S217L y S217P fueron mayores que los de la cepa de control de tipo silvestre. Por consiguiente, las mutaciones en estos sitios de aminoácidos tenían mejores perspectivas de aplicaciones en la producción de L-lisina y derivados de la misma.[0114] The results were those shown in Table 2. All L-lysine yields from mutants S217C, S217G, S217T, and S217V were lower than those from the wild-type control strain, while all L-lysine yields from mutants S217A, S217D, S217E, S217L, and S217P were higher than those from the wild-type control strain. Therefore, the mutations at these amino acid sites showed greater potential for applications in the production of L-lysine and its derivatives.

[0115] Tabla 2[0115] Table 2

[0117] [0117]

[0119] AceE(SEQ ID NO:1):[0119] AceE(SEQ ID NO:1):

[0120] [0120]

[0121] [0121]

[0123] Todas las características técnicas descritas en la presente memoria descriptiva se pueden combinar de cualquier manera combinada. Cada una de las características técnicas descritas en la presente memoria descriptiva puede sustituirse por otras características que tengan los mismos efectos, equivalentes o similares. Por lo tanto, a menos que se indique específicamente, cada una de las características descritas en el presente documento es solo un ejemplo de una serie de características equivalentes o similares.[0123] All technical features described in this specification can be combined in any way. Each of the technical features described herein can be substituted by other features that have the same, equivalent, or similar effects. Therefore, unless specifically stated, each of the features described herein is only one example of a series of equivalent or similar features.

[0124] Además, con las descripciones anteriores de la presente divulgación, las características clave de la presente descripción resultan evidentes para un experto en la técnica. Se pueden hacer muchas modificaciones a la invención sin apartarse del espíritu y alcance de la presente divulgación, con el fin de adaptar la invención a diversos propósitos y condiciones de aplicación. Por consiguiente, también se pretende que tales modificaciones se encuadren dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.[0124] Furthermore, with the foregoing descriptions in this disclosure, the key features of this description are evident to a person skilled in the art. Many modifications to the invention may be made without departing from the spirit and scope of this disclosure, in order to adapt the invention to various purposes and conditions of application. Accordingly, it is also intended that such modifications fall within the scope of the appended claims.

Claims (12)

1. REIVINDICACIONES1. CLAIMS 1. Un mutante de piruvato deshidrogenasa, donde el mutante es cualquiera seleccionado del grupo que consiste en:1. A pyruvate dehydrogenase mutant, wherein the mutant is any selected from the group consisting of: 1) un mutante en el que una secuencia de aminoácidos se expone en SEQ ID NO:1 y la posición 217 de SEQ ID NO:1 ha mutado a cualquiera de alanina, ácido aspártico, ácido glutámico, leucina y prolina; y1) a mutant in which an amino acid sequence is exposed at SEQ ID NO:1 and position 217 of SEQ ID NO:1 has mutated to any of alanine, aspartic acid, glutamic acid, leucine, and proline; and 2) un mutante en el que se añaden o se suprimen 1, 2, 3, 4, 5 o 6 aminoácidos en ambos extremos de un polipéptido expuesto en SEQ ID NO:1 y la posición 217 correspondiente a SEQ ID NO:1 es cualquiera de alanina, ácido aspártico, ácido glutámico, leucina y prolina.2) a mutant in which 1, 2, 3, 4, 5 or 6 amino acids are added or deleted from both ends of a polypeptide exposed at SEQ ID NO:1 and position 217 corresponding to SEQ ID NO:1 is any of alanine, aspartic acid, glutamic acid, leucine and proline. 2. Un nucleótido codificante del mutante de piruvato deshidrogenasa según la reivindicación 1.2. A nucleotide encoding the pyruvate dehydrogenase mutant according to claim 1. 3. Un casete de expresión que contiene el nucleótido codificante del mutante de piruvato deshidrogenasa según la reivindicación 2.3. An expression cassette containing the nucleotide encoding the pyruvate dehydrogenase mutant according to claim 2. 4. Un vector que contiene el nucleótido codificante del mutante de piruvato deshidrogenasa según la reivindicación 2.4. A vector containing the nucleotide encoding the pyruvate dehydrogenase mutant according to claim 2. 5. El vector según la reivindicación 4, donde el vector es un vector de expresión.5. The vector according to claim 4, wherein the vector is an expression vector. 6. Una célula huésped que contiene el nucleótido codificante del mutante de piruvato deshidrogenasa según la reivindicación 2.6. A host cell containing the nucleotide encoding the pyruvate dehydrogenase mutant according to claim 2. 7. Una célula huésped que contiene el nucleótido codificante según la reivindicación 2 o el vector según la reivindicación 4, donde la célula huésped es un microorganismo deEscherichia, Erwinia, Serratia, Providencia, Enterobacteria, Salmonella, Streptomyces, Pseudomonas, BrevibacteriumoCorynebacterium.7. A host cell containing the coding nucleotide according to claim 2 or the vector according to claim 4, wherein the host cell is a microorganism of Escherichia, Erwinia, Serratia, Providencia, Enterobacteriaceae, Salmonella, Streptomyces, Pseudomonas, Brevibacterium or Corynebacterium. 8. La célula huésped según la reivindicación 7, donde la célula huésped es una cepa ATCC13032 deCorynebacterium glutamicum,una cepa ATCC13869 deCorynebacterium glutamicum,o una cepa ATCC 14067 deCorynebacterium glutamicum.8. The host cell according to claim 7, wherein the host cell is an ATCC13032 strain of Corynebacterium glutamicum, an ATCC13869 strain of Corynebacterium glutamicum, or an ATCC 14067 strain of Corynebacterium glutamicum. 9. Uso del mutante de piruvato deshidrogenasa según la reivindicación 1 o un nucleótido codificante del mismo en la producción de un L-aminoácido.9. Use of the pyruvate dehydrogenase mutant according to claim 1 or a nucleotide encoding the same in the production of an L-amino acid. 10. El uso según la reivindicación 9, donde el L-aminoácido se selecciona del grupo que consiste en L-lisina, L-treonina, L-metionina, L-isoleucina, L-valina, L-leucina y L-alanina.10. The use according to claim 9, wherein the L-amino acid is selected from the group consisting of L-lysine, L-threonine, L-methionine, L-isoleucine, L-valine, L-leucine and L-alanine. 11. Un método para producir un L-aminoácido, que comprende el cultivo de la célula huésped según la reivindicación 7 u 8 para que la célula huésped produzca un L-aminoácido, y que además comprende una etapa de aislamiento y extracción o recuperación del L-aminoácido a partir de un medio.11. A method for producing an L-amino acid, comprising culturing the host cell according to claim 7 or 8 so that the host cell produces an L-amino acid, and further comprising a step of isolating and extracting or recovering the L-amino acid from a medium. 12. El método según la reivindicación 11, donde el L-aminoácido se selecciona del grupo 12. The method according to claim 11, wherein the L-amino acid is selected from the group que consiste en L-lisina, L-treonina, L-metionina, L-isoleucina, L-valina, L-leucina y L-alanina.consisting of L-lysine, L-threonine, L-methionine, L-isoleucine, L-valine, L-leucine and L-alanine.
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