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ES2446565T3 - CO2 fixing microorganisms obtained by genetic engineering that produce carbon-based products of interest - Google Patents

CO2 fixing microorganisms obtained by genetic engineering that produce carbon-based products of interest Download PDF

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ES2446565T3
ES2446565T3 ES09717082.3T ES09717082T ES2446565T3 ES 2446565 T3 ES2446565 T3 ES 2446565T3 ES 09717082 T ES09717082 T ES 09717082T ES 2446565 T3 ES2446565 T3 ES 2446565T3
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ES
Spain
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cell
ethanol
carbon
gene
nucleic acid
Prior art date
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Active
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ES09717082.3T
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Spanish (es)
Inventor
David A. Berry
Dan E. Robertson
Frank A. Skraly
Brian D. Green
Christian P. Ridley
Sriram Kosuri
Nikos B. Reppas
Martha Sholl
Noubar B. Afeyan
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Joule Unlimited Inc
Joule Unlimited Technologies Inc
Original Assignee
Joule Unlimited Inc
Joule Unlimited Technologies Inc
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Publication date
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Abstract

Una célula hospedadora microbiana fotosintética modificada genéticamente que produce etanol, donde la célulahospedadora está modificada genéticamente para comprender un ácido nucleico modificado por ingeniería genéticaexógeno que codifica una actividad alcohol deshidrogenasa dependiente de NADPH.A genetically modified photosynthetic microbial host cell that produces ethanol, where the host cell is genetically modified to comprise an exogenous genetically engineered nucleic acid encoding an NADPH-dependent alcohol dehydrogenase activity.

Description

Microorganismos fijadores de CO2 obtenidos por ingeniería genética que producen productos basados en carbono de interés 5 CO2-fixing microorganisms obtained by genetic engineering that produce carbon-based products of interest 5

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas Cross reference to related requests

La presente solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la Solicitud provisional de Estados Unidos Nº 61/033.411 presentada el 3 de marzo 2008; la Solicitud provisional de Estados Unidos Nº 61/033.402, presentada el 3 de marzo 2008; la Solicitud provisional de Estados Unidos Nº 61/044.419 presentada el 11 de abril 2008; la Solicitud provisional de Estados Unidos Nº 61/106.543 presentada el 17 de octubre 2008; y la Solicitud provisional de Estados Unidos Nº 61/121.532 presentada el 10 de diciembre 2008. This application claims the priority benefit of U.S. Provisional Application No. 61 / 033,411 filed on March 3, 2008; U.S. Provisional Application No. 61 / 033,402, filed March 3, 2008; U.S. Provisional Application No. 61 / 044,419 filed on April 11, 2008; U.S. Provisional Application No. 61 / 106,543 filed on October 17, 2008; and U.S. Provisional Application No. 61 / 121,532 filed on December 10, 2008.

Campo Countryside

15 La presente divulgación se refiere a mecanismos para conferir producción de productos basados en carbono a un organismo fotoautotrófico de modo que convierta eficazmente dióxido de carbono y luz en diversos productos basados en carbono, y en particular al uso de dichos organismos para la producción comercial de diversos productos basados en carbono de interés. 15 The present disclosure relates to mechanisms to confer production of carbon-based products to a photoautotrophic organism so that it effectively converts carbon dioxide and light into various carbon-based products, and in particular the use of such organisms for commercial production of various carbon based products of interest.

Antecedentes Background

La fotosíntesis es un procedimiento por el que entidades biológicas utilizan la luz del sol y CO2 para producir azúcares para energía. La fotosíntesis, como ha evolucionado de forma natural, es un sistema extremadamente Photosynthesis is a procedure whereby biological entities use sunlight and CO2 to produce sugars for energy. Photosynthesis, as it has evolved naturally, is an extremely system

25 complejo con numerosos y poco entendidos bucles de retroalimentación, mecanismos de control e ineficacias del proceso. Este complicado sistema presenta obstáculos probablemente insuperables para enfoques de optimización de un factor cada vez o globales [Nedbal et al., Photosynth Res., 93 (1-3): 223-34 (2007); Salvucci et al., Physiol Plant. 120 (2):179-186 (2004); Greene et al., Biochem J., 404 (3):517-24 (2007)]. 25 complex with numerous and poorly understood feedback loops, control mechanisms and inefficiencies of the process. This complicated system presents probably insurmountable obstacles to one-time or global optimization approaches [Nedbal et al., Photosynth Res., 93 (1-3): 223-34 (2007); Salvucci et al., Physiol Plant. 120 (2): 179-186 (2004); Greene et al., Biochem J., 404 (3): 517-24 (2007)].

Los organismos fotoautotróficos existentes (es decir, plantas, algas y bacterias fotosintéticas) son poco adecuados para el bioprocesamiento industrial y por lo tanto no han demostrado viabilidad comercial para este fin. Dichos organismos tienen tiempo de duplicación lento (3-72 horas) en comparación con organismos heterotróficos industrializados tales como Escherichia coli (20 minutos), lo que refleja productividades totales bajas. Además, las técnicas para manipulación genética (anulación, sobre-expresión de transgenes mediante integración o propagación Existing photoautotrophic organisms (ie plants, algae and photosynthetic bacteria) are poorly suited for industrial bioprocessing and therefore have not demonstrated commercial viability for this purpose. Such organisms have slow doubling time (3-72 hours) compared to industrialized heterotrophic organisms such as Escherichia coli (20 minutes), which reflects low total productivity. In addition, techniques for genetic manipulation (cancellation, overexpression of transgenes by integration or propagation

35 plasmídica episómica) son ineficaces, consumen tiempo, son trabajosas o no existen. 35 episomic plasmid) are ineffective, time consuming, laborious or non-existent.

Sumario Summary

Se describen en el presente documento rutas y mecanismos para conferir capacidad de producción de productos basados en carbono directa a organismos fotoautotróficos. Los fotoautótrofos productores de productos basados en carbono modificados por ingeniería genética resultantes permiten excepcionalmente la producción eficaz de productos basados en carbono directamente a partir de dióxido de carbono y luz, eliminando las etapas de procesamiento largas y caras que se requieren actualmente para generar biocombustibles y productos bioquímicos a partir de fuentes de biomasa incluyendo maíz, caña de azúcar, miscanthus, celulosa y otros. La invención Pathways and mechanisms to confer production capacity of direct carbon-based products to photoautotrophic organisms are described herein. The resulting photoautotrophs of resulting genetically engineered carbon-based products allow exceptionally efficient production of carbon-based products directly from carbon dioxide and light, eliminating the long and expensive processing steps currently required to generate biofuels and products biochemicals from biomass sources including corn, sugarcane, miscanthus, cellulose and others. The invention

45 proporciona una célula hospedadora microbiana fotosintética modificada genéticamente que produce etanol, donde la célula hospedadora está modificada genéticamente para comprender un ácido nucleico modificado por ingeniería genética exógeno que codifica una actividad alcohol deshidrogenasa dependiente de NADPH. La invención también proporciona uso de la célula de la invención para producir etanol y un método para producir etanol, que comprende cultivar la célula de la invención y después aislar el etanol de dicha célula o medio de cultivo. 45 provides a genetically modified photosynthetic microbial host cell that produces ethanol, where the host cell is genetically modified to comprise an exogenous genetically engineered nucleic acid encoding an NADPH-dependent alcohol dehydrogenase activity. The invention also provides use of the cell of the invention to produce ethanol and a method of producing ethanol, which comprises culturing the cell of the invention and then isolating the ethanol from said cell or culture medium.

En algunos aspectos, la producción de etanol se optimiza canalizando el carbono lejos del glucógeno y hacia piruvato, etc. durante su exposición a la luz. Normalmente se forma glucógeno a la luz y se consume para reducir la energía en la oscuridad. En una realización, se atenúan o anulan genes de síntesis de glucógeno y en otras realizaciones, los genes glucolíticos se hacen constitutivos. En otros aspectos, se eliminan ciertas rutas de In some aspects, ethanol production is optimized by channeling carbon away from glycogen and into pyruvate, etc. during its exposure to light. Normally glycogen is formed in the light and consumed to reduce energy in the dark. In one embodiment, glycogen synthesis genes are attenuated or nullified and in other embodiments, the glycolytic genes become constitutive. In other aspects, certain routes of

55 fermentación, tales como las que conducen a acetato, lactato, succinato, etc., si están presentes. Fermentation, such as those leading to acetate, lactate, succinate, etc., if present.

En otros aspectos más, si debe implementarse un ciclo de luz-oscuridad, la producción de glucógeno se optimiza durante la exposición a la luz (a diferencia de la biomasa, etc.) y se aumenta el % de peso de células secas que puede ser glucógeno (es decir, la célula se modifica por ingeniería genética para contrarrestar cualquier limitación que evite que las células se hinchen llenas de glucógeno). Después, durante la oscuridad, se permite que se realice síntesis de etanol a partir de glucógeno acumulado, habiendo atenuado o anulado las otras rutas de fermentación. Además, se desvela usar un ciclo de luz-oscuridad que coincide con las tasas de síntesis/catabolismo de glucógeno de modo que se pierda el tiempo mínimo (el glucógeno no se agota y las células se mantienen de forma no productiva en oscuridad, o hay demasiado glucógeno para consumir completamente durante el periodo de In other aspects, if a light-dark cycle must be implemented, glycogen production is optimized during exposure to light (as opposed to biomass, etc.) and the dry weight% of cells that can be increased is increased. glycogen (that is, the cell is engineered to counteract any limitation that prevents cells from swelling full of glycogen). Then, during the dark, ethanol synthesis from accumulated glycogen is allowed to be performed, the other fermentation routes having been attenuated or canceled. In addition, it is disclosed to use a light-dark cycle that coincides with glycogen synthesis / catabolism rates so that the minimum time is wasted (glycogen is not depleted and cells are maintained nonproductively in darkness, or there is too much glycogen to consume completely during the period of

65 oscuridad). 65 darkness).

El ácido nucleico modificado por ingeniería genética comprendido por la célula de la invención codifica una actividad alcohol deshidrogenasa dependiente de NADPH. En una realización, la actividad alcohol deshidrogenasa dependiente de NADPH es adhA de Moorella sp. HUC22-1. La secuencia codificante de alcohol deshidrogenasa dependiente de NADPH puede ser al menos 77,1 % idéntica a SEC ID Nº 1. La alcohol deshidrogenasa dependiente The genetically engineered nucleic acid comprised by the cell of the invention encodes an NADPH-dependent alcohol dehydrogenase activity. In one embodiment, the NADPH-dependent alcohol dehydrogenase activity is adhA of Moorella sp. HUC22-1. The coding sequence of NADPH-dependent alcohol dehydrogenase may be at least 77.1% identical to SEQ ID NO. 1. Alcohol-dependent dehydrogenase

5 de NADPH puede ser al menos 72 % idéntica a SEC ID Nº 2. 5 of NADPH may be at least 72% identical to SEQ ID NO. 2.

En otra realización, la célula de la invención también codifica una actividad piruvato descarboxilasa. En una realización relacionada, la actividad piruvato descarboxilasa se selecciona de la actividad pdc de Z. palmae yZ. mobilis. La secuencia codificante de alcohol deshidrogenasa dependiente de NADPH y/o la secuencia codificante de piruvato descarboxileno pueden estar bajo el control de un promotor inducible. In another embodiment, the cell of the invention also encodes a pyruvate decarboxylase activity. In a related embodiment, the pyruvate decarboxylase activity is selected from the pdc activity of Z. palmae and Z. mobilis The NADPH-dependent alcohol dehydrogenase coding sequence and / or the decarboxylene pyruvate coding sequence may be under the control of an inducible promoter.

En ciertas realizaciones, la célula de la invención, en cultivo, es capaz de producir etanol en un rendimiento de al menos aproximadamente 249 mg/l de medio de cultivo en 72 horas. En ciertas otras realizaciones, el rendimiento es de al menos aproximadamente 296 mg/l de etanol durante 72 horas. En otras realizaciones más, el rendimiento de In certain embodiments, the cell of the invention, in culture, is capable of producing ethanol in a yield of at least about 249 mg / l of culture medium in 72 hours. In certain other embodiments, the yield is at least about 296 mg / l of ethanol for 72 hours. In yet other embodiments, the performance of

15 etanol es de 2,5 a 5 g/l de medio de cultivo por hora. En otras realizaciones, el nivel de acetaldehído en dicho cultivo después de 72 horas es menor de aproximadamente 14 mg/l. En otras realizaciones, la célula en cultivo produce al menos aproximadamente 36 mg/l de etanol por DO, o al menos aproximadamente 47 mg/l de etanol por DO. 15 ethanol is 2.5 to 5 g / l of culture medium per hour. In other embodiments, the level of acetaldehyde in said culture after 72 hours is less than about 14 mg / l. In other embodiments, the cultured cell produces at least about 36 mg / l of ethanol per OD, or at least about 47 mg / l of ethanol per OD.

En realizaciones adicionales, la célula modificada genéticamente proporcionada por la invención comprende una célula selecciona de algas, cianobacterias, bacterias verdes del azufre, bacterias verdes no del azufre, bacterias púrpuras del azufre, bacterias púrpuras no del azufre, extremófilos, levaduras, hongos, organismos modificados por ingeniería genética de los mismos y organismos sintéticos. La célula es fotosintética. La célula de la invención puede ser un organismo de alga y/o cianobacteria seleccionado del grupo que consiste en Acanthoceras, Acanthococcus, Acaryochloris, Achnanthes, Achnanthidium, Actinastrum, Actinochloris, Actinocyclus, Actinotaenium, Amphichrysis, 25 Amphidinium, Amphikrikos, Amphipleura, Amphiprora, Amphithrix, Amphora, Anabaena, Anabaenopsis, Aneumastus, Ankistrodesmus, Ankyra, Anomoeoneis, Apatococcus, Aphanizomenon, Aphanocapsa, Aphanochaete, Aphanothece, Apiocystis, Apistonema, Arthrodesmus, Artherospira, Ascochloris, Asterionella, Asterococcus, Audouinella, Aulacoseira, Bacillaria, Balbiania, Bambusina, Bangia, Basichlamys, Batrachospermum, Binuclearia, Bitrichia, Blidingia, Botrdiopsis, Botrydium, Botryococcus, Botryosphaerella, Brachiomonas, Brachysira, Brachytrichia, Brebissonia, Bulbochaete, Bumilleria, Bumilleriopsis, Caloneis, Calothrix, Campylodiscus, Capsosiphon, Carteria, Catena, Cavinula, Centritractus, Centronella, Ceratium, Chaetoceros, Chaetochloris, Chaetomorpha, Chaetonella, Chaetonema, Chaetopeltis, Chaetophora, Chaetosphaeridium, Chamaesiphon, Chara, Characiochloris, Characiopsis, Characium, Charales, Chilomonas, Chlainomonas, Chlamydoblepharis, Chlamydocapsa, Chlamydomonas, Chlamydomonopsis, Chlamydomyxa, Chlamydonephris, Chlorangiella, Chlorangiopsis, Chlorella, 35 Chlorobotrys, Chlorobrachis, Chlorochytrium, Chlorococcum, Chlorogloea, Chlorogloeopsis, Chlorogonium, Chlorolobion, Chloromonas, Chlorophysema, Chlorophyta, Chlorosaccus, Chlorosarcina, Choricystis, Chromophyton, Chromulina, Chroococcidiopsis, Chroococcus, Chroodactylon, Chroomonas, Chroothece, Chrysamoeba, Chrysapsis, Chrysidiastrum, Chrysocapsa, Chrysocapsella, Chrysochaete, Chrysochromulina, Chrysococcus, Chrysocrinus, Chrysolepidomonas, Chrysolykos, Chrysonebula, Chrysophyta, Chrysopyxis, Chrysosaccus, Chrysophaerella, Chrysostephanosphaera, Clodophora, Clastidium, Closteriopsis, Closterium, Coccomyxa, Cocconeis, Coelastrella, Coelastrum, Coelosphaerium, Coenochloris, Coenococcus, Coenocystis, Colacium, Coleochaete, Collodictyon, Compsogonopsis, Compsopogon, Conjugatophyta, Conochaete, Coronastrum, Cosmarium, Cosmioneis, Cosmocladium, Crateriportula, Craticula, Crinalium, Crucigenia, Crucigeniella, Cryptoaulax, Cryptomonas, Cryptophyta, Ctenophora, Cyanodictyon, Cyanonephron, Cyanophora, Cianophyta, Cyanothece, Cyanothomonas, 45 Cyclonexis, Cyclostephanos, Cyclotella, Cylindrocapsa, Cylindrocystis, Cylindrospermum, Cylindrotheca, Cymatopleura, Cymbella, Cymbellonitzschia, Cystodinium, Dactylococcopsis, Debarya, Denticula, Dermatochrysis, Dentiocarpa, Dermocarpella, Desmatractum, Desmidium, Desmococcus, Desmonema, Desmosiphon, Diacanthos, Diacronema, Diadesmis, Diatoma, Diatomella, Dicellula, Dichothrix, Dichotomococcus, Dicranochaete, Dictyochloris, Dictyococcus, Dictyosphaerium, Didymocystis, Didymogenes, Didymosphenia, Dilabifilum, Dimorphococcus, Dinobryon, Dinococcus, Diplochloris, Diploneis, Diplostauron, Distrionella, Docidium, Draparnaldia, Dunaliella, Dysmorphococcus, Ecballocystis, Elakatothrix, Ellerbeckia, Encyonema, Enteromorpha, Entocladia, Entomoneis, Entophysalis, Epichrysis, Epipyxis, Epithemia, Eremosphaera, Euastropsis, Euastrum, Eucapsis, Eucocconeis, Eudorina, Euglena, Euglenophyta, Eunotia, Eustigmatophyta, Eutreptia, Fallacia, Fischerella, Fragilaria, Fragilariforma, Franceia, Frustulia, Curcilla, Geminella, Genicularia, Glaucocystis, Glaucophyta, Glenodiniopsis, 55 Glenodinium, Gloeocapsa, Gloeochaete, Gloeochrysis, Gloeococcus, Gloeocystis, Gloeodendron, Gloeomonas, Gloeoplax, Gloeothece, Gloeotila, Gloeotrichia, Gloiodictyon, Golenkinia, Golenkiniopsis, Gomontia, Gomphocymbella, Gomphonema, Gomphosphaeria, Gonatozygon, Gongrosia, Gongrosira, Goniochloris, Gonium, Gonyostomum, Granulochloris, Granulocystopsis, Groenbladia, Gymnodinium, Gymnozyga, Gyrosigma, Haematococcus, Hafniomonas, Hallassia, Hammatoidea, Hannaea, Hantzschia, Hapalosiphon, Haplotaenium, Haptophyta, Haslea, Hemidinium, Hemitoma, Heribaudiella, Heteromastix, Heterothrix, Hibberdia, Hildenbrandia, Hillea, Holopedium, Homoeothrix, Hormanthonema, Hormotila, Hyalobrachion, Hyalocardium, Hyalodiscus, Hyalogonium, Hyalotheca, Hydrianum, Hydrococcus, Hydrocoleum, Hydrocoryne, Hydrodictyon, Hydrosera, Hydrurus, Hyella, Hymenomonas, Isthmochloron, Johannesbaptistia, Juranyiella, Karayevia, Kathablepharis, Katodinium, Kephyrion, Keratococcus, Kirchneriella, Klebsormidium, Kolbesia, Koliella, Komarekia, Korshikoviella, 65 Kraskella, Lagerheimia, Lagynion, Lamprothamnium, Lemanea, Lepocinclis, Leptosira, Lobococcus, Lobocystis, Lobomonas, Luticola, Lyngbya, Malleochloris, Mallomonas, Mantoniella, Marssoniella, Martyana, Mastigocoleus, Gastogloia, Melosira, Merismopedia, Mesostigma, Mesotaenium, Micractinium, Micrasterias, Microchaete, Microcoleus, Microcystis, Microglena, Micromonas, Microspora, Microthamnion, Mischococcus, Monochrysis, Monodus, Monomastix, Monoraphidium, Monostroma, Mougeotia, Mougeotiopsis, Myochloris, Myromecia, Myxosarcina, Naegeliella, Nannochloris, Nautococcus, Navicula, Neglectella, Neidium, Nephroclamys, Nephrocytium, 5 Nephrodiella, Nephroselmis, Netrium, Nitella, Nitellopsis, Nitzschia, Nodularia, Nostoc, Ochromonas, Oedogonium, Oligochaetophora, Onychonema, Oocardium, Oocystis, Opephora, Ophiocytium, Orthoseira, Oscillatoria, Oxyneis, Pachycladella, Palmella, Palmodictyon, Pnadorina, Pannus, Paralia, Pascherina, Paulschulzia, Pediastrum, Pedinella, Pedinomonas, Pedinopera, Pelagodictyon, Penium, Peranema, Peridiniopsis, Peridinium, Peronia, Petroneis, Phacotus, Phacus, Phaeaster, Phaeodermatium, Phaeophyta, Phaeosphaera, Phaeothamnion, Phormidium, Phycopeltis, Phyllariochloris, Phyllocardium, Phyllomitas, Pinnularia, Pitophora, Placoneis, Planctonema, Planktosphaeria, Planothidium, Plectonema, Pleodorina, Pleurastrum, Pleurocapsa, Pleurocladia, Pleurodiscus, Pleurosigma, Pleurosira, Pleurotaenium, Pocillononas, Podohedra, Polyblepharides, Polychaetophora, Polyedriella, Polyedriopsis, Polygoniochloris, Polyepidomonas, Polytaenia, Polytoma, Polytomella, Porphyridium, Posteriochromonas, Prasinochloris, Prasinocladus, Prasinophyta, Prasiola, Prochlorphyta, Prochlorothrix, 15 Protoderma, Protosiphon, Provasoliella, Prymnesium, Psammodictyon, Psammothidium, Pseudanabaena, Pseudenoclonium, Psuedocarteria, Pseudochate, Pseudocharacium, Pseudococcomyxa, Pseudodictyosphaerium, Pseudokephyrion, Pseudoncobyrsa, Pseudoquadrigula, Pseudosphaerocystis, Pseudostaurastrum, Pseudostaurosira, Pseudotetrastrum, Pteromonas, Punctastruata, Pyramichlamys, Pyramimonas, Pyrrophyta, Quadrichloris, Quadricoccus, Quadrigula, Radiococcus, Radiofilum, Raphidiopsis, Raphidocelis, Raphidonema, Raphidophyta, Peimeria, Rhabdoderma, Rhabdomonas, Rhizoclonium, Rhodomonas, Rhodophyta, Rhoicosphenia, Rhopalodia, Rivularia, Rosenvingiella, Rossithidium, Roya, Scenedesmus, Scherffelia, Schizochlamydella, Schizochlamys, Schizomeris, Schizothrix, Schroederia, Scolioneis, Scotiella, Scotiellopsis, Scourfìeldia, Scytonema, Selenastrum, Selenochloris, Sellaphora, Semiorbis, Siderocelis, Diderocystopsis, Dimonsenia, Siphononema, Sirocladium, Sirogonium, Skeletonerna, Sorastrum, Spermatozopsis, Sphaerellocystis, Sphaerellopsis, 25 Sphaerodinium, Sphaeroplea, Sphaerozosma, Spiniferomonas, Spirogyra, Spirotaenia, Spirulina, Spondylomorum, Spondylosium, Sporotetras, Spumella, Staurastrum, Stauerodesmus, Stauroneis, Staurosira, Staurosirella, Stenopterobia, Stephanocostis, Stephanodiscus, Stephanoporos, Stephanosphaera, Stichococcus, Stichogloea, Stigeoclonium, Stigonema, Stipitococcus, Stokesiella, Strombomonas, Stylochrysalis, Stylodinium, Styloyxis, Stylosphaeridium, Surirella, Sykidion, Symploca, Synechococcus, Synechocystis, Synedra, Synochromonas, Synura, Tabellaria, Tabularia, Teilingia, Temnogametum, Tetmemorus, Tetrachlorella, Tetracyclus, Tetradesmus, Tetraedriella, Tetraedron, Tetraselmis, Tetraspora, Tetrastrum, Thalassiosira, Thamniochaete, Thermosynechococcus, Thorakochloris, Thorea, Tolypella, Tolypothrix, Trachelomonas, Trachydiscus, Trebouxia, Trentepholia, Treubaria, Tribonema, Trichodesmium, Trichodiscus, Trochiscia, Tryblionella, Ulothrix, Uroglena, Uronema, Urosolenia, Urospora, Uva, Vacuolaria, Vaucheria, Volvox, Volvulina, Westella, Woloszynskia, Xanthidium, 35 Xanthophyta, Xenococcus, Zygnema, Zygnemopsis y Zygonium. La célula proporcionada por la invención puede derivar de una célula de Chloroflexus, Chloronema, Oscillochloris, Heliothrix, Herpetosiphon, Roseiflexus, y Thermomicrobium; una bacteria verde del azufre seleccionada de: Chlorobium, Clathrochloris, y Prosthecochloris; una bacteria púrpura del azufre seleccionada de: Allochromatium, Chromatium, Halochromatium, Isochromatium, Marichromatium, Rhodovulum, Thermochromatium, Thiocapsa, Thiorhodococcus, y Thiocystis; una bacteria púrpura no del azufre seleccionada de: Phaeospirillum, Rhodobaca, Rhodobacter, Rhodomicrobium, Rhodopila, Rhodopseudomonas, Rhodothalassium, Rhodospirillum, Rodovibrio y Roseospira; una bacteria quimiolitotrófica aerobia seleccionada de: bacterias nitrificantes, Nitrobacteraceae sp., Nitrobacter sp., Nitrospina sp., Nitrococcus sp., Nitrospira sp., Nitrosomonas sp., Nitrosococcus sp., Nitrosospira sp., Nitrosolobus sp., Nitrosovibrio sp.; bacterias incoloras del azufre tales como Thiovulum sp., Thiobacillus sp., Thiomicrospira sp., Thiosphaera sp., 45 Thermothrix sp; bacterias del hidrógeno obligatoriamente quimiolitotróficas Hydrogenobacter sp., bacterias oxidantes y/o depositantes de hierro y manganeso, Siderococcus. sp, y bacterias magnetotácticas, Aquaspirillum sp; una arqueobacteria seleccionada de: arqueobacterias metanogénicas, Methanobacterium sp., Methanobrevibacter sp., Methanothermus sp., Methanococcus sp., Methanomicrobium sp., Methanospirillum sp., Methanogenium sp., Methanosarcina sp., Methanolobus sp., Methanothrix sp., Methanococcoides sp., Methanoplanus sp., metabolizadores de azufre extremadamente termófilos tales como Thermoproteus sp., Pyrodictium sp., Sulfolobus sp., Acidianus sp., Bacillus subtilis, Saccharomyces cerevisiae, Streptomyces sp., Ralstonia sp., Rhodococcus sp., Corynebacteria sp., Brevibacteria sp., Mycobacteria sp., y levadura oleaginosa; y extremófilos seleccionados de Pyrolobus fumarii; Synechococcus lividis, mesófilos, psicrófilos, Psychrobacter, insectos, Deinococcus radiodurans, piezófilos, barófilos, organismos tolerantes a hipergravedad, organismos tolerantes a hipogravedad, organismos In further embodiments, the genetically modified cell provided by the invention comprises a cell selected from algae, cyanobacteria, green sulfur bacteria, green non-sulfur bacteria, purple sulfur bacteria, purple non-sulfur bacteria, extremophiles, yeasts, fungi, organisms modified by genetic engineering of them and synthetic organisms. The cell is photosynthetic. The cell of the invention may be an algae and / or cyanobacterial organism selected from the group consisting of Acanthoceras, Acanthococcus, Acaryochloris, Achnanthes, Achnanthidium, Actinastrum, Actinochloris, Actinocyclus, Actinotaenium, Amphichrysis, 25 Amphidinium, Amphikrikos, Amphiple, Amphipra, Amphipra, Amphipra, Amphipra, Amphipra Amphithrix, Amphora, Anabaena, Anabaenopsis, Aneumastus, Ankistrodesmus, Ankyra, Anomoeoneis, Apatococcus, Aphanizomenon, Aphanocapsa, Aphanochaete, Aphanothece, Apiocystis. Bangia, Basichlamys, Batrachospermum, Binuclearia, Bitrichia, Blidingia, Botrdiopsis, Botrydium, Botryococcus, Botryosphaerella, Brachiomonas, Brachysira, Brachytrichia, Brebissonia, Bulbochaete, Bumilleria, Bumilleriopsis, Caloneis, Calipheria, Calothrix, Causcapus, Calipheria, Causcallumus, Calipheria, Causcallumus, Calipheria, Causcallumus, Calipheria, Causcapus, Calipheria, Causcapus, Calipheria, Causcallumus, Calipheria, Causcallus, Caliphrae, Capochnoca, Capochnoca Centronella, Ceratium, Chaetoceros, Chaetochloris, Chaeto morpha, Chaetonella, Chaetonema, Chaetopeltis, Chaetophora, Chaetosphaeridium, Chamaesiphon, chara, Characiochloris, Characiopsis, Characium, Charales, Chilomonas, Chlainomonas, Chlamydoblepharis, Chlamydocapsa, Chlamydomonas, Chlamydomonopsis, Chlamydomyxa, Chlamydonephris, Chlorangiella, Chlorangiopsis, Chlorella, 35 Chlorobotrys, Chlorobrachis , Chlorochytrium, Chlorococcum, Chlorogloea, Chlorogloeopsis, Chlorogonium, Chlorolobion, Chloromonas, Chlorophysema, Chlorophyta, Chlorosaccus, Chlorosarcina, Choricystis, Chromophyton, Chromulina, Chroococcidiopsis, Chroococcus, Chroodactylon, Chroomonas, Chroothece, Chrysamoeba, Chrysapsis, Chrysidiastrum, Chrysocapsa, Chrysocapsella, Chrysochaete , Chrysochromulina, Chrysococcus, Chrysocrinus, Chrysolepidomonas, Chrysolykos, Chrysonebula, Chrysophyta, Chrysopyxis, Chrysosaccus, Chrysophaerella, Chrysostephanosphaera, Clodophora, Clastidium, Closteriopsis, Closterioe Cochloe, Cocrometer, Cocrometeria Cochloe, Cocrometer, Cocrometerus s, Coenococcus, Coenocystis, Colacium, Coleochaete, Collodictyon, Compsogonopsis, Compsopogon, Conjugatophyta, Conochaete, Coronastrum, Cosmarium, Cosmioneis, Cosmocladium, Crateriportula, Craticula, Crinalium, Crucigenia, Crucigenononon, Cryicodonela, Crypto-cyanone, Crypodotopus Cyanophora, Cianophyta, Cyanothece, Cyanothomonas, 45 Cyclonexis, Cyclostephanos, Cyclotella, Cylindrocapsa, Cylindrocystis, Cylindrospermum, Cylindrotheca, Cymatopleura, Cymbella, Cymbellonitzschia, Cystodinium, Dactylococcopsis, Debarya, Denticula, Dermatochrysis, Dentiocarpa, Dermocarpella, Desmatractum, Desmidium, Desmococcus, Desmonema , Desmosiphon, Diacanthos, Diacronema, Diadesmis, Diatoma, Diatomella, Dicellula, Dichothrix, Dichotomococcus, Dicranochaete, Dictyochloris, Dictyococcus, Dictyosphaerium, Didymocystis, Didymogenes, Didymosphenia, Dilabifilum, Dimorphococcus, Dinobryon, Dinococcus, Diplochloris, Diploneis, Diplostauron, Distrionella, Docidium Draparnaldia , Dunaliella, Dysmorphococcus, Ecballocystis, Elakatothrix, Ellerbeckia, Encyonema, Enteromorpha, Entocladia, Entomoneis, Entophysalis, Epichrysis, Epipyxis, Epithemia, Eremosphaera, Euastropsis, Euastrum, Eremospharaptia, Ecaptus, Echinaptus, Ecaphastothaeugia, Ecaphastusia, Echiaptus, Echinaptusia , Fischerella, Fragilaria, Fragilariforma, Franceia, Frustulia, Curcilla, Geminella, Genicularia, Glaucocystis, Glaucophyta, Glenodiniopsis, 55 Glenodinium, Gloeocapsa, Gloeochaete, Gloeochrysis, Gloeococcus, Gloeocystis, Gloeodendron, Gloeomonas, Gloeoplax, Gloeothece, Gloeotila, andGloeotrichia, Gloiodictyon, Golenkinia, Golenkiniopsis, Gomontia, Gomphocymbella, Gomphonema, Gomphosphaeria, Gonatozygon, Gongrosia, Gongrosira, Goniochloris, Gonium, Gonyostomum, Granulochloris, Granulocystopsis, Groenbladia, Gymnodinium, Gymnozyga, Gyrosigma, Haematococcus, Hafniomonas, Hallassia, Hammatoidea, Hannaea, Hantzschia, Hapalosiphon, Haplotaenium, Haptophyta, Haslea, Hemidinium, Hemitoma, Herib audiella, Heteromastix, Heterothrix, Hibberdia, Hildenbrandia, Hillea, Holopedium, Homoeothrix, Hormanthonema, Hormotila, Hyalobrachion, Hyalocardium, Hyalodiscus, Hyalogonium, Hyalotheca, Hydrianum, Hydrococcus, Hydroconemoralronia, Hydroconemoralronia, Hydroconemoralronia, Hydrocoemoralumonia, Hydroconemoralumonia, Hydrocoemonium, Hydrocoemonium, Hydrocoemonium, Hydrocoemonium, Hydrocoemonium, Hydrocoemonium, Hydrocoemonium, Hydrocoemonium, Hydrocoemonium Johannesbaptistia, Juranyiella, Karayevia, Kathablepharis, Katodinium, Kephyrion, Keratococcus, Kirchneriella, Klebsormidium, Kolbesia, Koliella, Komarekia, Korshikoviella, 65 Kraskella, Lagerheimia, Lagynion, Lamprothamnium, Lemaneabom, Lepoismacous, Lymphocytole, Lymphocytic, Lymphaemia , Malleochloris, Mallomonas, Mantoniella, Marssoniella, Martyana, Mastigocoleus, Gastogloia, Melosira, Merismopedia, Mesostigma, Mesotaenium, Micractinium, Micrasterias, Microchaete, Microcoleus, Microcystis, Microglena, Micromonas, Microspora, Microthamcodium, Monopod, Monopod, Monopod , Monostroma, Mougeotia, Mougeotiopsis, Myochloris, Myrome cia, Myxosarcina, Naegeliella, Nannochloris, Nautococcus, Navicula, Neglectella, Neidium, Nephroclamys, Nephrocytium, 5 Nephrodiella, Nephroselmis, Netrium, Nitella, Nitellopsis, Nitzschia, Nodularia, Nostoc, Ochromonas, Oedogonium, Oligochaetophora, Onychonema, Oocardium, Oocystis, Opephora , Ophiocytium, Orthoseira, Oscillatoria, Oxyneis, Pachycladella, Palmella, Palmodictyon, Pnadorina, Pannus, Paralia, Pascherina, Paulschulzia, Pediastrum, Pedinella, Pedinomonas, Pedinopera, Pelagodictyon, Penium, Peranema, Peridiniumps, Phaeidiscus, Peridiniumps, Phaeidiscus , Phaeaster, Phaeodermatium, Phaeophyta, Phaeosphaera, Phaeothamnion, Phormidium, Phycopeltis, Phyllariochloris, Phyllocardium, Phyllomitas, Pinnularia, Pitophora, Placoneis, Planctonema, Planktosphaeria, Planothidium, Plectonema, Pleodorina, Pleurastrum, Pleurocapsa, Pleurocladia, Pleurodiscus, Pleurosigma, Pleurosira, Pleurotaenium , Pocillononas, Podohedra, Polyblepharides, Polychaetophora, Polyedriella, Polyedriops is, Polygoniochloris, Polyepidomonas, Polytaenia, Polytoma, Polytomella, Porphyridium, Posteriochromonas, Prasinochloris, Prasinocladus, Prasinophyta, Prasiola, Prochlorphyta, Prochlorothrix, 15 Protoderma, Protosiphon, Provasoliella, Pammdochanochadiadane, Piummidium, Syndrome, Prymidium, Syndrome , Pseudococcomyxa, Pseudodictyosphaerium, Pseudokephyrion, Pseudoncobyrsa, Pseudoquadrigula, Pseudosphaerocystis, Pseudostaurastrum, Pseudostaurosira, Pseudotetrastrum, Pteromonas, Punctastruata, Pyramichlamys, Pyramimonas, Pyrrophyta, Quadrichloris, Quadricoccus, Quadrigula, Radiococcus, Radiofilum, Raphidiopsis, Raphidocelis, Raphidonema, Raphidophyta, Peimeria, Rhabdoderma , Rhabdomonas, Rhizoclonium, Rhodomonas, Rhodophyta, Rhoicosphenia, Rhopalodia, Rivularia, Rosenvingiella, Rossithidium, Roya, Scenedesmus, Scherffelia, Schizochlamydella, Schizochlamys, Schizomeris, Schizothrix, Schroederia, Scolioneis, Scotchlois, Scotchlois, Scotchlois fìeldia, Scytonema, Selenastrum, Selenochloris, Sellaphora, Semiorbis, Siderocelis, Diderocystopsis, Dimonsenia, Siphononema, Sirocladium, Sirogonium, Skeletonerna, Sorastrum, Spermatozopsis, Sphaerellocystis, Sphaerellopsis, 25 Sphaerodinium, Sphaeroplea, Sphaerozosma, Spiniferomonas, Spirogyra, Spirotaenia, Spirulina, Spondylomorum , Spondylosium, Sporotetras, Spumella, Staurastrum, Stauerodesmus, Stauroneis, Staurosira, Staurosirella, Stenopterobia, Stephanocostis, Stephanodiscus, Stephanoporos, Stephanosphaera, Stichococcus, Stichogloea, Stigeoclonium, Stigonema, Stipitolololaphylolaphylolaphylaphylolaphylaemia, Stipitololaphylolaphylolaphylaemia, Styrofocalous, Styrophylolaphylolaphylaemia, Styrophylolaphylolaemia , Sykidion, Symploca, Synechococcus, Synechocystis, Synedra, Synochromonas, Synura, Tabellaria, Tabularia, Teilingia, Temnogametum, Tetmemorus, Tetrachlorella, Tetracyclus, Tetradesmus. Thorea, Tolypella, Tolypothrix, Trachelomonas, Trachydiscus, Trebouxia, Trentepholia, Treubaria, Tribonema, Trichodesmium, Trichodiscus, Trochiscia, Tryblionella, Ulothrix, Uroglena, Uronema, Urosolenia, Urospora, Uva, Vacuolaria, Vacuolaria, Vacuolaria, Vacuolaria Xanthidium, Xanthophyta, Xenococcus, Zygnema, Zygnemopsis and Zygonium. The cell provided by the invention may be derived from a cell of Chloroflexus, Chloronema, Oscillochloris, Heliothrix, Herpetosiphon, Roseiflexus, and Thermomicrobium; a green sulfur bacteria selected from: Chlorobium, Clathrochloris, and Prosthecochloris; a purple sulfur bacteria selected from: Allochromatium, Chromatium, Halochromatium, Isochromatium, Marichromatium, Rhodovulum, Thermochromatium, Thiocapsa, Thiorhodococcus, and Thiocystis; a purple non-sulfur bacteria selected from: Phaeospirillum, Rhodobaca, Rhodobacter, Rhodomicrobium, Rhodopila, Rhodopseudomonas, Rhodothalassium, Rhodospirillum, Rodovibrio and Roseospira; an aerobic chemolithotrophic bacterium selected from: nitrifying bacteria, Nitrobacteraceae sp., Nitrobacter sp., Nitrospina sp., Nitrococcus sp., Nitrospira sp., Nitrosomonas sp., Nitrosococcus sp., Nitrosaspira sp., Nitrosolobus sp., Nitrosovibrio sp .; colorless sulfur bacteria such as Thiovulum sp., Thiobacillus sp., Thiomicrospira sp., Thiosphaera sp., 45 Thermothrix sp; Compulsory chemilitotrophic hydrogen bacteria Hydrogenobacter sp., oxidizing bacteria and / or iron and manganese depositors, Siderococcus. sp, and magnetotactic bacteria, Aquaspirillum sp; an archeobacterium selected from: methanobacterium sp., Methanobacterium sp., Methanobrevibacter sp., Methanothermus sp., Methanococcus sp., Methanomicrobium sp., Methanospirillum sp., Methanogenium sp., Methanosarcina sp., Methanothbus spco., Methanothbus spco. ., Methanoplanus sp., Extremely thermophilic sulfur metabolizers such as Thermoproteus sp., Pyrodictium sp., Sulfolobus sp., Acidianus sp., Bacillus subtilis, Saccharomyces cerevisiae, Streptomyces sp., Ralstonia sp., Rhodococcus sp., Corynebacter , Brevibacteria sp., Mycobacteria sp., And oil yeast; and extremophiles selected from Pyrolobus fumarii; Synechococcus lividis, mesophiles, psychrophiles, Psychrobacter, insects, Deinococcus radiodurans, piezophiles, barophiles, hypergravity tolerant organisms, hypogravity tolerant organisms, organisms

55 tolerantes al vacío, tardígrados, insectos, semillas de microbios, organismos anhidrobióticos tolerantes a desecación; xerófilos, Artemia salina, nemátodos, microbios, hongos, líquenes, organismos tolerantes a la salinidad, halófilos, halobacteriacea, Dunaliella salina, organismos tolerantes a pH, alcalófilos, Natronobacterium, Bacillus firmus OF4, Spirulina spp., acidófilos, Cyanidium caldarium, Ferroplasma sp., anaerobios, que no pueden tolerar el O2, Methanococcus jannaschii, microaerófilos, que toleran algo de O2, Clostridium, aerobios, que requieren O2, organismos tolerantes a gas, que toleran CO2 puro, Cyanidium caldarium, organismos tolerantes a metales, metalotolerantes, Ferroplasma acidarmanus Ralstonia sp. CH34. 55 vacuum tolerant, tardigrades, insects, microbe seeds, desiccation tolerant anhydrobial organisms; xerophilous, Artemia saline, nematodes, microbes, fungi, lichens, salinity-tolerant organisms, halophiles, halobacteriacea, Dunaliella saline, pH-tolerant organisms, alkalophils, Natronobacterium, Bacillus firmus OF4, Spirulina spp., acidophilus spider, Cryphoidium ., anaerobes, which cannot tolerate O2, Methanococcus jannaschii, microaerophils, which tolerate some O2, Clostridium, aerobes, which require O2, gas tolerant organisms, which tolerate pure CO2, Cyanidium caldarium, metal tolerant organisms, metallotorants, Ferroplasma acidarmanus Ralstonia sp. CH34.

En otras realizaciones más, la célula modificada genéticamente proporcionada por la invención deriva de Botryococcus braunii, Chlamydomonas reinhardtii y Dunaliela salina (algas), Synechococcus sp. PCC 7002, 65 Synechococcus sp. PCC 7942, Synechocystis sp. PCC 6803 y Thermosynechococcus elongatus BP-1 (cianobacterias), Chlorobium tepidum (bacterias verdes del azufre), Chloroflexus auranticus (bacterias verdes no del In yet other embodiments, the genetically modified cell provided by the invention is derived from Botryococcus braunii, Chlamydomonas reinhardtii and Dunaliela salina (algae), Synechococcus sp. PCC 7002, 65 Synechococcus sp. PCC 7942, Synechocystis sp. PCC 6803 and Thermosynechococcus elongatus BP-1 (cyanobacteria), Chlorobium tepidum (green sulfur bacteria), Chloroflexus auranticus (non green bacteria

azufre), Chromatium tepidum y Chromatium vinosum (bacterias púrpuras del azufre), Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter capsulatus y Rhodopseudomonas palusris (bacterias púrpuras no del azufre). sulfur), Chromatium tepidum and Chromatium vinoum (purple sulfur bacteria), Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter capsulatus and Rhodopseudomonas palusris (non-sulfur purple bacteria).

En otras realizaciones más, la célula modificada genéticamente proporcionada por la invención es una célula de 5 Clostridium ljungdahlii, Clostridium thermocellum, Penicillium chrysogenum, Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Pseudomonas fluorescens o Zymomonas mobilis. In yet other embodiments, the genetically modified cell provided by the invention is a cell of Clostridium ljungdahlii, Clostridium thermocellum, Penicillium chrysogenum, Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Pseudomonas fluorescens or Zymomonas mobilis.

En el método de la invención, la célula puede cultivarse en un fotobiorreactor. In the method of the invention, the cell can be cultured in a photobioreactor.

Breve descripción de las figuras Brief description of the figures

La Figura 1 (AO) proporciona diversos genes identificados que pueden expresarse, regularse positivamente, atenuarse o anularse en la obtención por ingeniería genética de microorganismos fijadores de dióxido de carbono en la producción de productos basados en carbono de interés. Figure 1 (AO) provides several identified genes that can be expressed, regulated positively, attenuated or canceled in the genetic engineering of carbon dioxide fixing microorganisms in the production of carbon-based products of interest.

15 La Figura 2 proporciona un ejemplo de rutas para producir etanol, succinato y otros derivados. La Figura 3 muestra el cromatograma de GC/FID de la cepa de Synechococcus 7002 de control. La Figura 4 muestra el cromatograma de GC/FID de la cepa recombinante 7002/efe_rs. La Figura 5 ilustra gráficamente la densidad óptica de etanológenos seleccionados a lo largo del tiempo. La Figura 6 ilustra gráficamente las concentraciones de etanol de cultivos en el sobrenadante a lo largo del tiempo. La Figura 7 ilustra gráficamente las concentraciones de acetaldehído de cultivos en el sobrenadante a lo largo del tiempo. La Figura 8 ilustra gráficamente las relaciones de etanol y acetaldehído de cultivos en el sobrenadante a lo largo del tiempo. Figure 2 provides an example of routes to produce ethanol, succinate and other derivatives. Figure 3 shows the GC / FID chromatogram of the control Synechococcus 7002 strain. Figure 4 shows the GC / FID chromatogram of the recombinant strain 7002 / efe_rs. Figure 5 graphically illustrates the optical density of ethanol selected over time. Figure 6 graphically illustrates the ethanol concentrations of cultures in the supernatant over time. Figure 7 graphically illustrates the acetaldehyde concentrations of cultures in the supernatant over time. Figure 8 graphically illustrates the ethanol and acetaldehyde ratios of cultures in the supernatant over time.

25 La Figura 9 ilustra gráficamente las relaciones de concentración de etanol y DO (730 nm) de cultivos en el sobrenadante a lo largo del tiempo. Figure 9 graphically illustrates the concentration ratios of ethanol and OD (730 nm) of cultures in the supernatant over time.

Descripción detallada Detailed description

Abreviaturas y Términos Abbreviations and Terms

Las siguientes explicaciones de términos y métodos se proporcionan para describir mejor la presente divulgación y para guiar a los expertos en la materia en la práctica de la presente divulgación. Como se usa en el presente documento, “que comprende” significa “que incluye” y las formas singulares “un” o “el” incluyen referencias plurales a The following explanations of terms and methods are provided to better describe the present disclosure and to guide those skilled in the art in the practice of the present disclosure. As used herein, "comprising" means "including" and the singular forms "a" or "the" include plural references to

35 no ser que el contexto claramente dicte otra cosa. Por ejemplo, la referencia a “que comprende una célula” incluye una o una pluralidad de dichas células, y la referencia a “que comprende la tioesterasa” incluye referencia a uno o más péptidos de tioesterasa y equivalentes de los mismos conocidos por los expertos habituales en la materia, y así sucesivamente. El término “o” se refiere a un único elemento de elementos alternativos indicados o una combinación de dos o más elementos, a no ser que el contexto claramente indique otra cosa. 35 unless the context clearly dictates otherwise. For example, the reference to "comprising a cell" includes one or a plurality of said cells, and the reference to "comprising thioesterase" includes reference to one or more thioesterase peptides and equivalents thereof known to those of ordinary skill. in matter, and so on. The term "or" refers to a single element of indicated alternative elements or a combination of two or more elements, unless the context clearly indicates otherwise.

A no ser que se explique de otro modo, todos los términos técnicos y científicos usados en el presente documento tienen el mismo significado que se entiende habitualmente por un experto habitual en la materia a la que pertenece la presente la divulgación. Aunque pueden usarse métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en el presente documento en la práctica o ensayo de la presente divulgación, se describen posteriormente métodos y Unless explained otherwise, all technical and scientific terms used in this document have the same meaning as usually understood by a person skilled in the art to which the disclosure belongs. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein may be used in the practice or assay of the present disclosure, methods and methods are described below.

45 materiales adecuados. Los materiales, métodos y ejemplos son solamente ilustrativos y no se pretende que sean limitantes. Otras características de la divulgación resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y las reivindicaciones. 45 suitable materials. The materials, methods and examples are illustrative only and are not intended to be limiting. Other features of the disclosure will be apparent from the following detailed description and claims.

Números de referencia: Los números de referencia a lo largo de la presente descripción derivan de la base de datos del NCBI (Centro Nacional para la Información Biotecnológica) mantenida por el Instituto Nacional de Salud, Estados Unidos. Los números de referencia son como se proporcionan en la base de datos del 1 de febrero de 2008. Reference numbers: Reference numbers throughout this description are derived from the NCBI (National Center for Biotechnology Information) database maintained by the National Institute of Health, United States. Reference numbers are as provided in the database of February 1, 2008.

Números de clasificación de enzimas (EC): Los números de EC proporcionados a lo largo de la presente Enzyme Classification Numbers (EC): The EC numbers provided throughout this

55 descripción derivan de la base de datos de ligandos KEGG, mantenida por la Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomics, patrocinada en parte por la Universidad de Tokio. Los números de EC son como se proporcionan en la base de datos del 1 de febrero de 2008. 55 description derives from the KEGG ligand database, maintained by the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomics, sponsored in part by the University of Tokyo. EC numbers are as provided in the database of February 1, 2008.

Aminoácido: Los tripletes de nucleótidos, denominados codones, en moléculas de ADN codifican un aminoácido en un péptido. El término codón también se usa para las secuencias correspondientes (y complementarias) de tres nucleótidos en el ARNm en las que se transcribe la secuencia de ADN. Amino acid: Nucleotide triplets, called codons, in DNA molecules encode an amino acid in a peptide. The term codon is also used for the corresponding (and complementary) sequences of three nucleotides in the mRNA in which the DNA sequence is transcribed.

Atenuar: El término como se usa en el presente documento generalmente se refiere a una deleción funcional, incluyendo una mutación, deleción parcial o completa, inserción u otra variación realizada a una secuencia génica o Attenuate: The term as used herein generally refers to a functional deletion, including a mutation, partial or complete deletion, insertion or other variation made to a gene sequence or

65 una secuencia que controla la transcripción de una secuencia génica, que reduce o inhibe la producción del producto génico, o hace al producto génico no funcional. En algunos casos se describe una deleción funcional como una mutación de anulación. La atenuación también incluye cambio de secuencia de aminoácidos alterando la secuencia de ácido nucleico, colocando el gen bajo el control de un promotor menos activo, mediante regulación negativa, expresando ARN de interferencia, ribozimas o secuencias antisentido que se dirigen al gen de interés, o mediante cualquier otra técnica conocida en este campo. En un ejemplo, la sensibilidad de una enzima particular para A sequence that controls the transcription of a gene sequence, which reduces or inhibits the production of the gene product, or makes the gene product non-functional. In some cases a functional deletion is described as a cancellation mutation. Attenuation also includes amino acid sequence change by altering the nucleic acid sequence, placing the gene under the control of a less active promoter, by negative regulation, expressing interference RNA, ribozymes or antisense sequences that target the gene of interest, or by any other technique known in this field. In one example, the sensitivity of a particular enzyme to

5 retroalimentar la inhibición o la inhibición provocada por una composición que no es un producto o un reactivo (retroalimentación específica no de ruta) se reduce de modo que la actividad enzimática no se vea afectada por la presencia de un compuesto. En otros casos, una enzima que se ha alterado para ser menos activa puede denominarse atenuada. 5 feedback feedback inhibition or inhibition caused by a composition that is not a product or a reagent (non-route specific feedback) is reduced so that enzymatic activity is not affected by the presence of a compound. In other cases, an enzyme that has been altered to be less active may be termed attenuated.

“Productos basados en carbono de interés” incluye alcoholes tales como etanol, propanol, isopropanol, butanol, alcoholes grasos, ésteres de ácidos grasos, ésteres de cera; hidrocarburos y alcanos tales como propano, octano, gasóleo, propulsor de chorro 8, polímeros tales como tereftalato, 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, polioles, polihidroxialcanoatos (PHA), polihidroxibutiratos (PHB), acrilato, ácido adípico, !-caprolactona, isopreno, caprolactama, goma; productos químicos de consumo tales como lactato, ácido docosahexaenoico (DHA), 3"Carbon based products of interest" includes alcohols such as ethanol, propanol, isopropanol, butanol, fatty alcohols, fatty acid esters, wax esters; hydrocarbons and alkanes such as propane, octane, diesel, jet propellant 8, polymers such as terephthalate, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, polyols, polyhydroxyalkanoates (PHA), polyhydroxybutyrates (PHB), acrylate, adipic acid, ! -caprolactone, isoprene, caprolactam, gum; Consumer chemicals such as lactate, docosahexaenoic acid (DHA), 3

15 hidroxipropionato, ∀-valerolactona, lisina, serina, aspartato, ácido aspártico, sorbitol, ascorbato, ácido ascórbico, isopentenol, lanosterol, DHA omega-3, licopeno, itaconato, 1,3-butadieno, etileno, propileno, succinato, citrato, ácido cítrico, glutamato, malato, ácido 3-hidroxipriónico (HPA), ácido láctico, THF, gamma butirolactona, pirrolidonas, hidroxibutirato, ácido glutámico, ácido levulínico, ácido acrílico, ácido malónico; productos químicos de especialidad tales como carotenoides, isoprenoides, ácido itacónico; productos farmacéuticos e intermedios farmacéuticos tales como ácido 7-aminodesacetoxicefalosporónico, cefalosporina, eritromicina, policétidos, estatinas, paclitaxel, docetaxel, terpenos, péptidos, esteroides, ácidos grasos omega y otros productos de interés adecuados de este tipo. Dichos productos son útiles en el contexto de biocombustibles, productos químicos industriales y de especialidad, como intermedios usados para realizar productos adicionales, tales como complementos nutricionales, nutracéuticos, polímeros, reemplazos de parafina, productos de cuidados personales y productos farmacéuticos. 15 hydroxypropionate, ∀-valerolactone, lysine, serine, aspartate, aspartic acid, sorbitol, ascorbate, ascorbic acid, isopentenol, lanosterol, DHA omega-3, lycopene, itaconate, 1,3-butadiene, ethylene, propylene, succinate, citrate, citric acid, glutamate, malate, 3-hydroxyprionic acid (HPA), lactic acid, THF, gamma butyrolactone, pyrrolidones, hydroxybutyrate, glutamic acid, levulinic acid, acrylic acid, malonic acid; specialty chemicals such as carotenoids, isoprenoids, itaconic acid; Pharmaceuticals and pharmaceutical intermediates such as 7-aminodeacetoxycephalosporonic acid, cephalosporin, erythromycin, polyketides, statins, paclitaxel, docetaxel, terpenes, peptides, steroids, omega fatty acids and other suitable products of interest of this type. These products are useful in the context of biofuels, industrial and specialty chemicals, as intermediates used to make additional products, such as nutritional supplements, nutraceuticals, polymers, paraffin replacements, personal care products and pharmaceuticals.

25 Deleción: La retirada de uno o más nucleótidos de una molécula de ácido nucleico o uno o más aminoácidos de una proteína, uniéndose entre sí las regiones de ambos lados. Deletion: The removal of one or more nucleotides from a nucleic acid molecule or one or more amino acids from a protein, joining the regions on both sides.

ADN: Ácido desoxirribonucleico. El ADN es un polímero de cadena larga que incluye el material genético de la mayoría de los organismos vivos (algunos virus tienen genes que incluyen ácido ribonucleico, ARN). Las unidades repetidas en polímeros de ADN son cuatro nucleótidos diferentes, cada uno de los cuales incluye una de las cuatro bases, adenina, guanina, citosina y timina unida con un azúcar desoxirribosa al que se une un grupo fosfato. DNA: Deoxyribonucleic acid. DNA is a long chain polymer that includes the genetic material of most living organisms (some viruses have genes that include ribonucleic acid, RNA). The units repeated in DNA polymers are four different nucleotides, each of which includes one of the four bases, adenine, guanine, cytosine and thymine linked with a deoxyribose sugar to which a phosphate group binds.

Endógeno: Como se usa en el presente documento con referencia a una molécula de ácido nucleico y una célula o Endogenous: As used herein with reference to a nucleic acid molecule and a cell or

35 microorganismo particular se refiere a una secuencia de ácido nucleico o péptido que está en la célula y no se ha introducido en la célula (o sus progenitores) usando técnicas de ingeniería recombinante. Por ejemplo, un gen que estaba presente en la célula cuando la célula se aisló originalmente de la naturaleza. Un gen aún se considera endógeno si las secuencias de control, tales como una secuencia promotora o potenciadora que activa la transcripción o traducción se ha alterado mediante técnicas recombinantes. Particular microorganism refers to a nucleic acid or peptide sequence that is in the cell and has not been introduced into the cell (or its progenitors) using recombinant engineering techniques. For example, a gene that was present in the cell when the cell was originally isolated from nature. A gene is still considered endogenous if control sequences, such as a promoter or enhancer sequence that activates transcription or translation, have been altered by recombinant techniques.

“Una actividad enzimática”: Como se usa en el presente documento, la expresión “una actividad enzimática” significa que la enzima indicada (por ejemplo, “una actividad alcohol deshidrogenasa”) tiene atributos medibles con respecto a, por ejemplo, actividad específica de sustrato, pH y temperatura óptimos, y otras medidas convencionales de actividad enzimática como la actividad codificada por una enzima de referencia (por ejemplo, alcohol "An enzymatic activity": As used herein, the term "an enzymatic activity" means that the indicated enzyme (for example, "an alcohol dehydrogenase activity") has measurable attributes with respect to, for example, specific activity of optimal substrate, pH and temperature, and other conventional measures of enzymatic activity such as activity encoded by a reference enzyme (e.g. alcohol

45 deshidrogenasa). Además, la enzima es al menos 90 % idéntica al nivel nucleico o de aminoácidos a la secuencia de la enzima de referencia como se mide por una búsqueda de BLAST. 45 dehydrogenase). In addition, the enzyme is at least 90% identical to the nucleic or amino acid level to the reference enzyme sequence as measured by a BLAST search.

Exógeno: Como se usa en el presente documento con respecto a una molécula de ácido nucleico y una célula o microorganismo particular se refiere a una secuencia de ácido nucleico o péptido que no estaba presente en la célula cuando la célula se aisló originalmente de la naturaleza. Por ejemplo, un ácido nucleico que se originó en un microorganismo diferente y se introdujo por ingeniería genética en una célula alternativa usando técnicas de ADN recombinante u otros métodos para suministrar dicho ácido nucleico es exógeno. Exogenous: As used herein with respect to a nucleic acid molecule and a particular cell or microorganism refers to a nucleic acid or peptide sequence that was not present in the cell when the cell was originally isolated from nature. For example, a nucleic acid that originated from a different microorganism and was engineered into an alternative cell using recombinant DNA techniques or other methods to deliver said nucleic acid is exogenous.

Expresión: El proceso por el que la información codificada por un gen se convierte en las estructuras y funciones de Expression: The process by which the information encoded by a gene becomes the structures and functions of

55 una célula, tal como una proteína, ARN de transferencia o ARN ribosómico. Los genes expresados incluyen los que se transcriben a ARNm y después se traducen en proteína y los que se transcriben a ARN pero no se traducen en proteína (por ejemplo, ARN de transferencia y ribosómico). A cell, such as a protein, transfer RNA or ribosomal RNA. The genes expressed include those that are transcribed into mRNA and then translated into protein and those that are transcribed into RNA but do not translate into protein (eg, transfer and ribosomal RNA).

Secuencia de control de la expresión: Como se usa en el presente documento se refiere a secuencias polinucleotídicas que son necesarias para afectar a la expresión de secuencias codificantes con las que están unidas de forma operativa. Las secuencias de control de la expresión son secuencias que controlan la transcripción, acontecimientos post-transcripcionales y la traducción de secuencias de ácido nucleico. Las secuencias de control de la expresión incluyen secuencias de inicio de la transcripción, terminación, promotoras y potenciadoras apropiadas; señales de procesamiento del ARN eficaces tales como señales de corte y empalme y poliadenilación; 65 secuencias que estabilizan el ARNm citoplásmico; secuencias que potencian la eficacia de traducción (por ejemplo, sitios de unión a ribosoma); secuencias que potencian la estabilidad proteica; y cuando se desee, secuencias que Expression control sequence: As used herein refers to polynucleotide sequences that are necessary to affect the expression of coding sequences with which they are operatively linked. Expression control sequences are sequences that control transcription, post-transcriptional events and the translation of nucleic acid sequences. Expression control sequences include appropriate transcription initiation, termination, promoter and enhancer sequences; effective RNA processing signals such as splicing and polyadenylation signals; 65 sequences that stabilize cytoplasmic mRNA; sequences that enhance translation efficiency (for example, ribosome binding sites); sequences that enhance protein stability; and when desired, sequences that

potencian la secreción de proteínas. La naturaleza de dichas secuencias de control difiere dependiendo del organismo hospedador; en procariotas, dichas secuencias de control generalmente incluyen promotor, sitio de unión a ribosoma y secuencia de terminación de la transcripción. Se pretende que la expresión “secuencias de control” incluya, como mínimo, todos los componentes cuya presencia es esencial para la expresión, y también pueden enhance protein secretion. The nature of such control sequences differs depending on the host organism; in prokaryotes, such control sequences generally include promoter, ribosome binding site and transcription termination sequence. The term "control sequences" is intended to include, at a minimum, all components whose presence is essential for expression, and may also

5 incluir componentes adicionales cuya presencia es ventajosa, por ejemplo, secuencias líder y secuencias compañeras de fusión. 5 include additional components whose presence is advantageous, for example, leader sequences and fusion partner sequences.

Sobreexpresión: Cuando se hace que un gen se transcriba a una tasa elevada en comparación con la tasa de transcripción endógena para ese gen. En algunos ejemplos, la sobreexpresión incluye adicionalmente una tasa elevada de traducción del gen en comparación con la tasa de traducción endógena para ese gen. Se conocen bien en la técnica métodos para ensayar con respecto a sobreexpresión, por ejemplo pueden evaluarse los niveles de ARN transcrito usando reacción en cadena de la polimerasa de transcriptasa inversa (RT-PCR) y pueden evaluarse los niveles de proteína usando análisis de electroforesis en gel de poliacrilamida de dodecil sulfato sódico (SDS-PAGE). Además, se considera que un gen que está sobreexpresado cuando muestra actividad elevada en 15 comparación con su actividad endógena, que puede aparecer, por ejemplo, mediante reducción de la concentración Overexpression: When a gene is transcribed at a high rate compared to the endogenous transcription rate for that gene. In some examples, overexpression additionally includes a high rate of gene translation compared to the endogenous translation rate for that gene. Methods for assaying for overexpression are well known in the art, for example levels of transcribed RNA can be evaluated using reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) and protein levels can be evaluated using electrophoresis analysis in sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel (SDS-PAGE). In addition, it is considered that a gene that is overexpressed when it shows high activity compared to its endogenous activity, which can appear, for example, by reducing the concentration

o actividad de su inhibidor, o mediante expresión de la versión mutante con actividad elevada. En realizaciones preferidas, cuando la célula hospedadora codifica un gen endógeno con una actividad bioquímica deseada, es útil sobreexpresar un gen exógeno, que permite un control regulador más explícito en la fermentación y un medio para mitigar potencialmente los efectos de la regulación del metabolismo central, que se centra de forma explícita en torno a los genes nativos. or activity of its inhibitor, or by expression of the mutant version with high activity. In preferred embodiments, when the host cell encodes an endogenous gene with a desired biochemical activity, it is useful to overexpress an exogenous gene, which allows more explicit regulatory control in fermentation and a means to potentially mitigate the effects of central metabolism regulation, which focuses explicitly around native genes.

Regulación negativa: Cuando se provoca que un gen se transcriba a una tasa reducida en comparación con la tasa de transcripción génica endógena para ese gen. En algunos ejemplos, la regulación negativa incluye adicionalmente un nivel reducido de traducción del gen en comparación con la tasa de traducción endógena para ese gen. Se Negative regulation: When a gene is caused to be transcribed at a reduced rate compared to the endogenous gene transcription rate for that gene. In some examples, the negative regulation additionally includes a reduced level of gene translation compared to the endogenous translation rate for that gene. Be

25 conocen bien por los expertos en la materia métodos para ensayar con respecto a regulación negativa. Por ejemplo, los niveles de ARN transcrito pueden evaluarse usando RT-PCR, y los niveles de proteína pueden evaluarse usando análisis de SDS-PAGE. 25 are well known to those skilled in the art for testing methods regarding negative regulation. For example, transcribed RNA levels can be evaluated using RT-PCR, and protein levels can be evaluated using SDS-PAGE analysis.

Anulación: Un gen cuyo nivel de expresión o actividad se ha reducido a cero. En algunos ejemplos, un gen se anula mediante deleción de parte de o toda su secuencia codificante. En otros ejemplos, un gen se anula mediante introducción de uno o más nucleótidos en su fase abierta de lectura, que da como resultado traducción de un producto proteico sin sentido o de otro modo no funcional. Cancellation: A gene whose level of expression or activity has been reduced to zero. In some examples, a gene is deleted by deletion of part or all of its coding sequence. In other examples, a gene is deleted by introducing one or more nucleotides in its open reading phase, which results in translation of a nonsense or otherwise non-functional protein product.

Autótrofo: Los autótrofos (u organismos autotróficos) son organismos que producen compuestos orgánicos Autotroph: Autotrophs (or autotrophic organisms) are organisms that produce organic compounds

35 complejos a partir de moléculas inorgánicas sencillas y una fuente de energía externa, tal como luz (fotoautótrofos) o reacciones químicas de compuestos inorgánicos. 35 complexes from simple inorganic molecules and an external energy source, such as light (photoautotrophs) or chemical reactions of inorganic compounds.

Hidrocarburo: El término se refiere en general a un compuesto químico que consiste en los elementos carbono (C), hidrógeno (H) y opcionalmente oxígeno (O). Hay esencialmente tres tipos de hidrocarburos, por ejemplo, hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos saturados e hidrocarburos insaturados tales como alquenos, alquinos y dienos. El término también incluye combustibles, biocombustibles, plásticos, ceras, disolventes y aceites. Los hidrocarburos abarcan biocombustibles, así como plásticos, ceras, disolventes y aceites. Hydrocarbon: The term generally refers to a chemical compound consisting of the elements carbon (C), hydrogen (H) and optionally oxygen (O). There are essentially three types of hydrocarbons, for example, aromatic hydrocarbons, saturated hydrocarbons and unsaturated hydrocarbons such as alkenes, alkynes and dienes. The term also includes fuels, biofuels, plastics, waxes, solvents and oils. Hydrocarbons include biofuels, as well as plastics, waxes, solvents and oils.

“Inmiscible” o “inmiscibilidad” se refiere a la incapacidad relativa de un compuesto para disolverse en agua y se "Immiscible" or "immiscibility" refers to the relative inability of a compound to dissolve in water and is

45 define por el coeficiente de partición de los compuestos. El coeficiente de partición, P, se define como la concentración en equilibrio de compuesto en una fase orgánica (en un sistema bifásico la fase orgánica es habitualmente la fase formada por el derivado de ácido graso durante el procedimiento de producción, sin embargo, en algunos ejemplos puede proporcionarse una fase orgánica (tal como una capa de octano para facilitar la separación de productos) dividida por la concentración en el equilibrio en una fase acuosa (es decir, caldo de fermentación). Cuando se describe un sistema de dos fases la P habitualmente se analiza con respecto a logP. Un compuesto con logP de 10 se dividiría 10:1 con la fase orgánica, mientras que un compuesto de logP de 0,1 se dividiría 10:1 con la fase acuosa. 45 defined by the partition coefficient of the compounds. The partition coefficient, P, is defined as the equilibrium concentration of compound in an organic phase (in a biphasic system the organic phase is usually the phase formed by the fatty acid derivative during the production process, however, in some Examples may be provided an organic phase (such as an octane layer to facilitate the separation of products) divided by equilibrium concentration in an aqueous phase (i.e. fermentation broth) When a two phase system is described the P It is usually analyzed with respect to logP A compound with logP of 10 would divide 10: 1 with the organic phase, while a logP compound of 0.1 would divide 10: 1 with the aqueous phase.

Ruta biosintética: También denominada “ruta metabólica”, se refiere a un conjunto de reacciones bioquímicas Biosynthetic pathway: Also called "metabolic pathway", refers to a set of biochemical reactions

55 anabólicas o catabólicas para convertir (transmutar) una especie química en otra. Por ejemplo, una ruta biosintética de hidrocarburos se refiere al conjunto de reacciones bioquímicas que convierten aportaciones y/o metabolitos en intermedios de tipo producto de hidrocarburo y después en hidrocarburos o productos de hidrocarburo. Las rutas anabólicas implican construir una molécula mayor a partir de moléculas más pequeñas, un proceso que requiere energía. Las rutas catabólicas implican degradar moléculas mayores, con frecuencia liberando energía. 55 anabolic or catabolic to convert (transmute) one chemical species into another. For example, a biosynthetic hydrocarbon route refers to the set of biochemical reactions that convert inputs and / or metabolites into intermediates of the hydrocarbon product type and then into hydrocarbons or hydrocarbon products. Anabolic pathways involve building a larger molecule from smaller molecules, a process that requires energy. Catabolic pathways involve degrading larger molecules, often releasing energy.

Celulosa: La celulosa [(C6H10O5)n] es un carbohidrato de polisacárido polimérico de cadena larga, de beta-glucosa. Forma el componente estructural primario de plantas y no es digerible por seres humanos. La celulosa es un material común en paredes celulares vegetales y se observó por primera vez como tal en 1838. Aparece de forma natural en forma casi pura solamente en la fibra de algodón; en combinación con lignina y cualquier hemicelulosa, se Cellulose: Cellulose [(C6H10O5) n] is a long-chain, beta-glucose polymeric polysaccharide carbohydrate. It forms the primary structural component of plants and is not digestible by humans. Cellulose is a common material in plant cell walls and was first observed as such in 1838. It appears naturally almost purely only in cotton fiber; in combination with lignin and any hemicellulose, it

65 encuentra en todo el material vegetal. 65 found in all plant material.

Biocombustible: Un biocombustible es cualquier combustible que derive de una fuente biológica. El biocombustible hace referencia a uno o más hidrocarburos, uno o más alcoholes, uno o más ésteres grasos o una mezcla de los mismos. Preferentemente, se usan hidrocarburos líquidos. Biofuel: A biofuel is any fuel that derives from a biological source. The biofuel refers to one or more hydrocarbons, one or more alcohols, one or more fatty esters or a mixture thereof. Preferably, liquid hydrocarbons are used.

5 “Componente de combustible” es cualquier compuesto o una mezcla de compuestos que se usen para formular una composición de combustible. Hay “componentes de combustible mayores” y “componentes de combustible menores”. Un componente de combustible mayor está presente en una composición de combustible en al menos 50 % en volumen; y un componente de combustible menor está presente en una composición de combustible en menos del 50 %. Los aditivos de combustible son componentes de combustible menores. Los compuestos de isoprenoide desvelados en el presente documento pueden ser un componente mayor o un componente menor, por sí solos o en una mezcla con otros componentes de combustible. "Fuel component" is any compound or a mixture of compounds that are used to formulate a fuel composition. There are "major fuel components" and "minor fuel components." A major fuel component is present in a fuel composition at least 50% by volume; and a minor fuel component is present in a fuel composition in less than 50%. Fuel additives are minor fuel components. The isoprenoid compounds disclosed herein may be a major component or a minor component, alone or in a mixture with other fuel components.

Como se usa en el presente documento, una composición que es un compuesto “sustancialmente puro” está sustancialmente sin uno o más compuestos adicionales, es decir, la composición contiene más del 80 % en As used herein, a composition that is a "substantially pure" compound is substantially without one or more additional compounds, that is, the composition contains more than 80% in

15 volumen, más del 90 % en volumen, más del 95 % en volumen, más del 96 % en volumen, más del 97 % en volumen, más del 98 % en volumen, más del 99 % en volumen, más del 99,5 % en volumen, más del 99,6 % en volumen, más del 99,7 % en volumen, más del 99,8 % en volumen o más del 99,9 % en volumen del compuesto; o de del 20 % en volumen, menos del 10 % en volumen, menos del 5 % en volumen, menos del 3 % en volumen, menos del 1 % en volumen, menos del 0,5 % en volumen, menos del 0,1 % en volumen o menos del 0,01 % en volumen del o los compuestos adicionales, basándose en el volumen total de la composición. 15 volume, more than 90% by volume, more than 95% by volume, more than 96% by volume, more than 97% by volume, more than 98% by volume, more than 99% by volume, more than 99.5 % by volume, more than 99.6% by volume, more than 99.7% by volume, more than 99.8% by volume or more than 99.9% by volume of the compound; or of 20% by volume, less than 10% by volume, less than 5% by volume, less than 3% by volume, less than 1% by volume, less than 0.5% by volume, less than 0.1 % by volume or less than 0.01% by volume of the additional compound (s), based on the total volume of the composition.

Molécula de ácido nucleico: La expresión abarca moléculas tanto de ARN como de ADN incluyendo, sin limitación, ADNc, ADN genómico y ARNm y también incluye moléculas de ácido nucleico sintéticas, tales como las que se sintetizan químicamente o se producen de forma recombinante. La molécula de ácido nucleico puede ser Nucleic acid molecule: The expression encompasses both RNA and DNA molecules including, without limitation, cDNA, genomic DNA and mRNA and also includes synthetic nucleic acid molecules, such as those that are chemically synthesized or recombinantly produced. The nucleic acid molecule can be

25 monocatenaria o bicatenaria, circular o lineal. Si es monocatenaria, la molécula de ácido nucleico puede ser la cadena con sentido o la cadena antisentido. 25 single-chain or double-stranded, circular or linear. If it is single stranded, the nucleic acid molecule may be the sense chain or the antisense chain.

Ácido nucleico modificado por ingeniería genética: Un “ácido nucleico modificado por ingeniería genética” es una molécula de ácido nucleico que incluye al menos una diferencia con respecto a una molécula de ácido nucleico de origen natural. Un ácido nucleico modificado por ingeniería genética incluye todas las secuencias heterólogas no modificadas y modificadas exógenas (es decir, secuencias derivadas de un organismo o célula distinto del que alberga el ácido nucleico modificado por ingeniería genética) así como genes endógenos, operones, secuencias codificantes o secuencias no codificantes, que se han modificado, mutado o que incluyen deleciones o inserciones en comparación con una secuencia de origen natural. Los ácidos nucleicos modificados por ingeniería genética 35 también incluyen todas las secuencias, independientemente del origen, que están unidas con un promotor inducible Genetically engineered nucleic acid: A "genetically engineered nucleic acid" is a nucleic acid molecule that includes at least one difference from a naturally occurring nucleic acid molecule. A genetically engineered nucleic acid includes all exogenous unmodified and modified heterologous sequences (i.e., sequences derived from an organism or cell other than the one that houses the genetically engineered nucleic acid) as well as endogenous genes, operons, coding sequences or non-coding sequences, which have been modified, mutated or that include deletions or insertions compared to a sequence of natural origin. Genetically engineered nucleic acids also include all sequences, regardless of origin, that are linked to an inducible promoter.

o con otra secuencia de control con la que no están asociados de forma natural. or with another control sequence with which they are not naturally associated.

Condiciones de fermentación adecuadas. La expresión generalmente se refiere a medios de fermentación y condiciones ajustables con pH, temperatura, niveles de aireación, etc., preferentemente condiciones óptimas que permiten que los microorganismos produzcan productos basados en carbono de interés. Para determinar si las condiciones de cultivo permiten la producción del producto, el microorganismo puede cultivarse durante aproximadamente 24 horas hasta una semana después de la inoculación y puede obtenerse y analizarse una muestra. Las células en la muestra o el medio en el que las células se cultivan se ensayan con respecto a la presencia del producto deseado. Suitable fermentation conditions. The term generally refers to fermentation media and conditions adjustable with pH, temperature, aeration levels, etc., preferably optimal conditions that allow microorganisms to produce carbon-based products of interest. To determine if the culture conditions allow the production of the product, the microorganism can be grown for approximately 24 hours up to one week after inoculation and a sample can be obtained and analyzed. The cells in the sample or the medium in which the cells are grown are tested for the presence of the desired product.

45 Aislado: Un ácido nucleico o polinucleótido “aislado” (por ejemplo, un ARN, ADN o un polímero mixto) es uno que está separado sustancialmente de otros componentes celulares que acompañan de forma natural al polinucleótido nativo en su célula hospedadora natural, por ejemplo, ribosomas, polimerasas y secuencias genómicas con las que se asocia de forma natural. El término abarca un ácido nucleico o polinucleótido que (1) se ha retirado de su ambiente de origen natural, (2) no está asociado con todo o una parte de un polinucleótido en el que el “polinucleótido aislado” se encuentra en la naturaleza, (3) está unido operativamente con un polinucleótido con el que no está unido en la naturaleza, o (4) no aparece en la naturaleza. La expresión “aislado” o “sustancialmente puro” también puede usarse en referencia a aislados de ADN recombinantes o clonados, análogos polinucleotídicos sintetizados químicamente o análogos polinucleotídicos que se sintetizan biológicamente por sistemas heterólogos. Isolated: An "isolated" nucleic acid or polynucleotide (for example, an RNA, DNA or a mixed polymer) is one that is substantially separated from other cellular components that naturally accompany the native polynucleotide in its natural host cell, for example , ribosomes, polymerases and genomic sequences with which it is naturally associated. The term encompasses a nucleic acid or polynucleotide that (1) has been removed from its naturally occurring environment, (2) is not associated with all or a part of a polynucleotide in which the "isolated polynucleotide" is found in nature, (3) is operatively linked with a polynucleotide with which it is not bound in nature, or (4) does not appear in nature. The term "isolated" or "substantially pure" can also be used in reference to recombinant or cloned DNA isolates, chemically synthesized polynucleotide analogs or polynucleotide analogs that are biologically synthesized by heterologous systems.

55 Sin embargo, “aislado” no requiere necesariamente que el ácido nucleico o polinucleótido descrito así se haya retirado en sí mismo físicamente de su ambiente nativo. Por ejemplo, una secuencia de ácido nucleico endógena en el genoma de un organismo se considera “aislada” en el presente documento si se coloca una secuencia heteróloga (es decir, una secuencia que no está adyacente de forma natural a esta secuencia de ácido nucleico endógena) adyacente a la secuencia de ácido nucleico endógena, de modo que la expresión de esta secuencia de ácido nucleico endógena se altere. Como ejemplo, una secuencia promotora no nativa puede sustituir (por ejemplo, por recombinación homóloga) al promotor nativo de un gen en el genoma de una célula humana, de modo que este gen tenga un patrón de expresión alterado. Este gen estaría ahora “aislado” porque está separado de al menos algunas de las secuencias que lo flanquean de forma natural. Un ácido nucleico también se considera “aislado” si contiene cualquier modificación que no aparezca de forma natural en el ácido nucleico correspondiente en un genoma. Por However, "isolated" does not necessarily require that the nucleic acid or polynucleotide described in this way be physically removed from its native environment. For example, an endogenous nucleic acid sequence in the genome of an organism is considered "isolated" herein if a heterologous sequence is placed (that is, a sequence that is not naturally adjacent to this endogenous nucleic acid sequence ) adjacent to the endogenous nucleic acid sequence, so that the expression of this endogenous nucleic acid sequence is altered. As an example, a non-native promoter sequence can replace (for example, homologous recombination) the native promoter of a gene in the genome of a human cell, so that this gene has an altered expression pattern. This gene would now be "isolated" because it is separated from at least some of the sequences that flank it naturally. A nucleic acid is also considered "isolated" if it contains any modification that does not appear naturally in the corresponding nucleic acid in a genome. By

65 ejemplo, una secuencia codificante endógena se considera “aislada” si contiene una inserción, deleción o una mutación puntual introducida de forma artificial, por ejemplo, mediante intervención humana. Un “ácido nucleico aislado” también incluye un ácido nucleico integrado en un cromosoma de célula hospedadora en un sitio heterólogo, así como una construcción de ácido nucleico presente como un episoma. Además, un “ácido nucleico aislado” puede estar sustancialmente sin otro material celular, o sustancialmente sin medio de cultivo cuando se produce por técnicas recombinantes, o sustancialmente sin precursores químicos u otros productos químicos For example, an endogenous coding sequence is considered "isolated" if it contains an insertion, deletion or a point mutation introduced artificially, for example, by human intervention. An "isolated nucleic acid" also includes a nucleic acid integrated into a host cell chromosome at a heterologous site, as well as a nucleic acid construct present as an episome. In addition, an "isolated nucleic acid" may be substantially without other cellular material, or substantially without culture medium when produced by recombinant techniques, or substantially without chemical precursors or other chemicals.

5 cuando se sintetizan químicamente. La expresión también abarca moléculas de ácido nucleico y proteínas preparadas por expresión recombinante en una célula hospedadora así como moléculas de ácido nucleico y proteínas sintetizadas químicamente. 5 when chemically synthesized. The expression also encompasses nucleic acid molecules and proteins prepared by recombinant expression in a host cell as well as nucleic acid molecules and chemically synthesized proteins.

Unido operativamente: Una primera secuencia de ácido nucleico está unida operativamente con una segunda secuencia de ácido nucleico cuando la primera secuencia de ácido nucleico está colocada en una relación funcional con la segunda secuencia de ácido nucleico. Por ejemplo, un promotor está unido operativamente con una secuencia codificante si el promotor afecta a la transcripción o expresión de la secuencia codificante. Generalmente, las secuencias de ADN unidas operativamente son contiguas y, cuando sea necesario unir dos regiones codificantes de proteínas, en la misma fase de lectura. Las configuraciones de genes separados que se transcriben en tándem Operationally linked: A first nucleic acid sequence is operably linked to a second nucleic acid sequence when the first nucleic acid sequence is placed in a functional relationship with the second nucleic acid sequence. For example, a promoter is operably linked to a coding sequence if the promoter affects the transcription or expression of the coding sequence. Generally, the operably linked DNA sequences are contiguous and, when necessary to join two protein coding regions, in the same reading phase. The separate gene configurations that are transcribed in tandem

15 como un único ARN mensajero se indican como operones. Por lo tanto colocar genes en proximidad estrecha, por ejemplo en un vector plasmídico, bajo la regulación transcripcional de un único promotor, constituye un operón sintético. 15 as a single messenger RNA are indicated as operons. Therefore, placing genes in close proximity, for example in a plasmid vector, under the transcriptional regulation of a single promoter, constitutes a synthetic operon.

Purificado: El término purificado no requiere absoluta pureza: en su lugar, se entiende como un término relativo. Por lo tanto, por ejemplo, una preparación de producto purificado es una en la que el producto está más concentrado de lo que está el producto en su ambiente dentro de una célula. Por ejemplo, una cera purificada es una que está sustancialmente separada de componentes celulares (ácidos nucleicos, lípidos, carbohidratos y otros péptidos) que pueden acompañarla. En otro ejemplo, una preparación de cera purificada es una en la que la cera está sustancialmente sin contaminantes, tales como los que pueden estar presentes después de fermentación. Purified: The term purified does not require absolute purity: instead, it is understood as a relative term. Therefore, for example, a purified product preparation is one in which the product is more concentrated than the product is in its environment within a cell. For example, a purified wax is one that is substantially separated from cellular components (nucleic acids, lipids, carbohydrates and other peptides) that may accompany it. In another example, a purified wax preparation is one in which the wax is substantially free of contaminants, such as those that may be present after fermentation.

25 Detectable: Capaz de determinarse su existencia o presencia usando diversos métodos analíticos como se describe a lo largo de la descripción o conocidos de otro modo por un experto en la materia. Detectable: Able to determine its existence or presence using various analytical methods as described throughout the description or otherwise known by a person skilled in the art.

Recombinante: Una molécula de ácido nucleico o proteína recombinante es una que tiene una secuencia que no es de origen natural, tiene una secuencia que se ha realizado por una combinación artificial de dos segmentos de secuencia de otro modo separados, o ambas. Esta combinación artificial puede conseguirse, por ejemplo, por síntesis química o por la manipulación artificial de segmentos aislados de moléculas de ácido nucleico o proteínas, tales como técnicas de ingeniería genética. Recombinante también se usa para describir moléculas de ácido nucleico que se han manipulado de forma artificial, pero contienen las mismas secuencias reguladoras y regiones Recombinant: A nucleic acid molecule or recombinant protein is one that has a sequence that is not naturally occurring, has a sequence that has been made by an artificial combination of two otherwise separate sequence segments, or both. This artificial combination can be achieved, for example, by chemical synthesis or by artificial manipulation of isolated segments of nucleic acid molecules or proteins, such as genetic engineering techniques. Recombinant is also used to describe nucleic acid molecules that have been artificially manipulated, but contain the same regulatory sequences and regions.

35 codificantes que se encuentran en el organismo del que se aisló el ácido nucleico. 35 encoders found in the organism from which the nucleic acid was isolated.

La expresión “célula hospedadora recombinante” (“célula hospedadora de expresión”, “sistema hospedadorde expresión”, “sistema de expresión”, o simplemente “célula hospedadora”), comoseusa en el presente documento, se refiere a una célula en la que se ha introducido un vector recombinante, por ejemplo, un vector que comprende acil-CoA sintasa. Debería entenderse que se pretende que dichos términos se refieran no solamente a la célula objeto particular sino a la descendencia de dicha célula. Debido a que pueden aparecer ciertas modificaciones en generaciones sucesivas debido a mutación o influencias ambientales, dicha descendencia puede, de hecho, no ser idéntica a la célula parental, pero estar aún incluida dentro del alcance de la expresión “célula hospedadora” como se usa en el presente documento. Una célula hospedadora recombinante puede ser una célula aislada o línea The term "recombinant host cell" ("expression host cell", "expression host system", "expression system", or simply "host cell"), as used herein, refers to a cell in which has introduced a recombinant vector, for example, a vector comprising acyl-CoA synthase. It should be understood that these terms are intended to refer not only to the particular object cell but also to the offspring of said cell. Because certain modifications may appear in successive generations due to mutation or environmental influences, such offspring may, in fact, not be identical to the parental cell, but still be included within the scope of the term "host cell" as used in This document. A recombinant host cell can be an isolated cell or line

45 celular cultivada en cultivo o puede ser una célula que reside en un tejido u organismo vivo. A cell grown in culture or it can be a cell that resides in a living tissue or organism.

Liberación: El movimiento de un compuesto desde el interior de una célula (intracelular) al exterior de una célula (extracelular). El movimiento puede ser activo o pasivo. Cuando la liberación es activa puede facilitarse por uno o más péptidos transportadores y en algunos ejemplos puede consumir energía. Cuando la liberación es pasiva, puede ser mediante difusión a través de la membrana y puede facilitarse por la recogida continuada del compuesto deseado del ambiente extracelular, promoviendo de este modo difusión adicional. La liberación de un compuesto también puede conseguirse lisando una célula. Release: The movement of a compound from inside a cell (intracellular) to the outside of a cell (extracellular). The movement can be active or passive. When the release is active it can be facilitated by one or more transporter peptides and in some examples it can consume energy. When the release is passive, it can be by diffusion through the membrane and can be facilitated by the continuous collection of the desired compound from the extracellular environment, thereby promoting further diffusion. The release of a compound can also be achieved by lysing a cell.

Tensioactivos: Sustancias capaces de reducir la tensión superficial de un líquido en el que se disuelven. Surfactants: Substances capable of reducing the surface tension of a liquid in which they dissolve.

55 Típicamente están compuestos de una cabeza soluble en agua y una cadena o cola de hidrocarburo. El grupo soluble en agua es hidrófilo y puede ser iónico o no iónico, y la cadena de hidrocarburo es hidrófoba. Los tensioactivos se usan en una diversidad de productos, incluyendo detergentes y productos de limpieza, y también se usan como adyuvantes para textiles, cuero y papel, en procesos químicos, en productos cosméticos y farmacéuticos, en la industria alimentaria y en la agricultura. Además, pueden usarse para ayudar en la extracción y el aislamiento de aceites crudos que se encuentran en ambientes de difícil acceso o como emulsiones en agua. Typically they are composed of a water soluble head and a hydrocarbon chain or tail. The water soluble group is hydrophilic and can be ionic or non-ionic, and the hydrocarbon chain is hydrophobic. Surfactants are used in a variety of products, including detergents and cleaning products, and are also used as adjuvants for textiles, leather and paper, in chemical processes, in cosmetic and pharmaceutical products, in the food industry and in agriculture. In addition, they can be used to aid in the extraction and isolation of crude oils found in difficult-to-reach environments or as emulsions in water.

Hay cuatro tipos de tensioactivos caracterizados por diversos usos. Los tensioactivos aniónicos tienen actividad de tipo detergente y generalmente se usan para aplicaciones de limpieza. Los tensioactivos catiónicos contienen hidrocarburos de cadena larga y se usan con frecuencia para tratar proteínas y polímeros sintéticos o son 65 componentes de suavizantes para tela y acondicionadores para el pelo. Los tensioactivos anfotéricos también contienen hidrocarburos de cadena larga y se usan típicamente en champús. Los tensioactivos no iónicos se usan There are four types of surfactants characterized by various uses. Anionic surfactants have detergent type activity and are generally used for cleaning applications. Cationic surfactants contain long chain hydrocarbons and are often used to treat synthetic proteins and polymers or are 65 components of fabric softeners and hair conditioners. Amphoteric surfactants also contain long chain hydrocarbons and are typically used in shampoos. Nonionic surfactants are used

generalmente en productos de limpieza. Generally in cleaning products.

Vector: El término “vector” como se usa en el presente documento se refiere a una molécula de ácido nucleico capaz de transportar otro ácido nucleico con el que se ha unido. Un tipo de vector es un “plásmido”, que se refiere a 5 un bucle de ADN bicatenario circular en el que pueden ligarse segmentos de ADN adicionales. Otros vectores incluyen cósmidos, cromosomas artificiales bacterianos (BAC) y cromosomas artificiales de levadura (YAC). Otro tipo de vector es un vector viral, en el que pueden ligarse segmentos de ADN adicionales en el genoma viral (analizado con más detalle posteriormente). Ciertos vectores son capaces de replicación autónoma en una célula hospedadora en la que se introducen (por ejemplo, vectores que tienen un origen de replicación que actúa en la célula hospedadora). Otros vectores pueden integrarse en el genoma de una célula hospedadora tras su introducción en la célula hospedadora, y se replican de este modo junto con el genoma hospedador. Además, ciertos vectores preferidos son capaces de dirigir la expresión de genes con los que están unidos operativamente. Dichos vectores se denominan en el presente documento “vectores de expresión recombinante” (o simplemente, “vectores de expresión”). Un vector también puede incluir uno o más genes marcadores seleccionables y otros elementos Vector: The term "vector" as used herein refers to a nucleic acid molecule capable of transporting another nucleic acid with which it has been linked. One type of vector is a "plasmid", which refers to a circular double stranded DNA loop in which additional segments of DNA can be ligated. Other vectors include cosmids, artificial bacterial chromosomes (BAC) and artificial yeast chromosomes (YAC). Another type of vector is a viral vector, in which additional DNA segments can be ligated into the viral genome (analyzed in more detail below). Certain vectors are capable of autonomous replication in a host cell into which they are introduced (for example, vectors that have an origin of replication that acts in the host cell). Other vectors can be integrated into the genome of a host cell after its introduction into the host cell, and thus replicated together with the host genome. In addition, certain preferred vectors are capable of directing the expression of genes with which they are operatively linked. Such vectors are referred to herein as "recombinant expression vectors" (or simply, "expression vectors"). A vector may also include one or more selectable marker genes and other elements.

15 genéticos conocidos en la técnica. 15 genetics known in the art.

Cera: Una variedad de ésteres de ácido graso que forma sustancias sólidas o flexibles en un conjunto identificado de condiciones físicas. Los ésteres de ácidos grasos que se denominan ceras generalmente tienen cadenas de carbono más largas que los ésteres de ácido graso que no son ceras. Por ejemplo, una cera generalmente forma una sustancia flexible a temperatura ambiente. Wax: A variety of fatty acid esters that form solid or flexible substances in an identified set of physical conditions. Fatty acid esters called waxes generally have longer carbon chains than fatty acid esters that are not waxes. For example, a wax generally forms a flexible substance at room temperature.

Éster graso: Incluye cualquier éster compuesto de un ácido graso. Las cadenas de carbono en ácidos grasos pueden contener cualquier combinación de las modificaciones descritas en el presente documento. Por ejemplo, la cadena de carbono puede contener uno o más puntos de insaturación, uno o más puntos de ramificación, incluyendo Fatty ester: Includes any ester composed of a fatty acid. Carbon chains in fatty acids may contain any combination of the modifications described herein. For example, the carbon chain may contain one or more unsaturation points, one or more branching points, including

25 ramificación cíclica, y pueden modificarse por ingeniería genética para que sea corta o larga. Puede usarse cualquier alcohol para formar ésteres de ácido graso, por ejemplo alcoholes derivados de la ruta biosintética de ácidos grasos, alcoholes producidos por el hospedador de producción mediante rutas biosintéticas de ácidos no grasos, y alcoholes que se proporcionan en el caldo de fermentación. 25 cyclic branching, and can be engineered to be short or long. Any alcohol can be used to form fatty acid esters, for example alcohols derived from the biosynthetic route of fatty acids, alcohols produced by the production host by means of biosynthetic routes of non-fatty acids, and alcohols provided in the fermentation broth.

Ácido graso: Incluye productos o derivados de los mismos realizados en parte a partir de la ruta biosintética de ácidos grasos del organismo hospedador. La ruta biosintética de ácidos grasos incluye enzimas ácido graso sintasas que pueden modificarse por ingeniería genética como se describe en el presente documento para producir derivados de ácidos grasos, y en algunos ejemplos pueden expresarse con enzimas adicionales para producir derivados de ácidos grasos que tengan características de cadena de carbono deseadas. Los derivados de ácidos grasos Fatty acid: Includes products or derivatives thereof made in part from the biosynthetic route of fatty acids of the host organism. The biosynthetic route of fatty acids includes fatty acid synthase enzymes that can be engineered as described herein to produce fatty acid derivatives, and in some examples can be expressed with additional enzymes to produce fatty acid derivatives having characteristics of desired carbon chain. Fatty acid derivatives

35 ejemplares incluyen, por ejemplo, alcoholes de cadena corta y larga, hidrocarburos y ésteres de ácidos grasos incluyendo ceras. Examples include, for example, short and long chain alcohols, hydrocarbons and fatty acid esters including waxes.

Métodos generales para modificar por ingeniería genética microorganismos para producir productos basados en carbono General methods for genetically engineered microorganisms to produce carbon-based products

Los métodos para modificar por ingeniería genética microorganismos para producir productos basados en carbono se basan en principios de ingeniería metabólica, y usos, por ejemplo, rutas modificadas por ingeniería genética como se describen en, por ejemplo, los documentos WO 2007/136762 y WO 2007/139925 para realizar productos a partir de energía capturada por organismos fotoautotróficos. Generalmente, se producen productos basados en carbono 45 de interés expresando un gen o conjunto de genes como se describe en la Figura 1 en un microorganismo fotoautotrófico, por ejemplo, cianobacteria, como se describe en el presente documento. Se construyen plásmidos para expresar diversas proteínas que son útiles en la producción de productos basados en carbono, como se describe en los Ejemplos del presente documento, por ejemplo, Ejemplo 1. Las construcciones pueden realizarse sintéticamente o realizarse usando métodos de biología molecular convencionales y todos los genes clonados se ponen bajo el control de promotores constitutivos o promotores inducibles. Los plásmidos que contienen los genes de interés se transforman en el hospedador y se seleccionan transformantes correspondientes en placa LB complementada con antibióticos tales como espectinomicina, carbenicilina, etc. Usando técnicas de biología molecular convencionales, se transforman células en las que se ha introducido una molécula de ácido nucleico para expresar o sobreexpresar genes deseados mientras que otras moléculas de ácido nucleico se atenúan o se anulan Methods for genetically engineered microorganisms to produce carbon-based products are based on metabolic engineering principles, and uses, for example, genetically engineered routes as described in, for example, WO 2007/136762 and WO 2007 / 139925 to produce products from energy captured by photoautotrophic organisms. Generally, carbon-based products of interest are produced by expressing a gene or set of genes as described in Figure 1 in a photoautotrophic microorganism, for example, cyanobacteria, as described herein. Plasmids are constructed to express various proteins that are useful in the production of carbon-based products, as described in the Examples herein, for example, Example 1. Constructions can be made synthetically or made using conventional molecular biology methods and all Cloned genes are placed under the control of constitutive promoters or inducible promoters. Plasmids containing the genes of interest are transformed into the host and corresponding transformants are selected on LB plate supplemented with antibiotics such as spectinomycin, carbenicillin, etc. Using conventional molecular biology techniques, cells are transformed into which a nucleic acid molecule has been introduced to express or overexpress desired genes while other nucleic acid molecules are attenuated or nullified.

55 funcionalmente. Las técnicas de transformación por las que puede introducirse una molécula de ácido nucleico en dicha célula, incluyen, pero sin limitación, transfección con vectores virales, conjugación, transformación con vectores plasmídicos e introducción de ADN desnudo por electroporación, lipofección y aceleración por pistola de partículas. Los transformantes se inoculan en un medio adecuado. Las muestras que contienen los transformantes se cultivan a temperaturas adecuadas en un agitador hasta que alcanzan una cierta DO. Después las células se sedimentan por centrifugación y se suspenden los sedimentos celulares. Las técnicas de separación permiten que la muestra se someta a análisis de GC/MS. Se determina el rendimiento total. 55 functionally. Transformation techniques by which a nucleic acid molecule can be introduced into said cell include, but is not limited to, transfection with viral vectors, conjugation, transformation with plasmid vectors and introduction of naked DNA by electroporation, lipofection and particle gun acceleration. . The transformants are inoculated in a suitable medium. Samples containing the transformants are grown at suitable temperatures on a shaker until they reach a certain OD. The cells are then sedimented by centrifugation and the cell pellets are suspended. Separation techniques allow the sample to undergo GC / MS analysis. Total yield is determined.

Microorganismos seleccionados o modificados por ingeniería genética para la producción de productosbasados en carbono de interés Microorganisms selected or modified by genetic engineering for the production of carbon-based products of interest

65 Microorganismo: Incluye especies microbianas procariotas y eucariotas de los dominios Archaea, Bacteria y Eucarya, incluyendo esta última levadura y hongos filamentosos, protozoos, algas o Protistas superiores. Las expresiones “células microbianas” y “microbios” se usan de forma intercambiable con el término microorganismo. 65 Microorganism: Includes prokaryotic and eukaryotic microbial species from the Archaea, Bacteria and Eucarya domains, including the latter yeast and filamentous fungi, protozoa, algae or higher Protists. The terms "microbial cells" and "microbes" are used interchangeably with the term microorganism.

Puede transformarse una diversidad de organismos hospedadores para producir un producto de interés. Los 5 organismos fotoautotróficos incluyen algas, así como cianobacterias procarióticas, bacterias verdes del azufre, bacterias verdes no del azufre, bacterias púrpura del azufre y bacterias púrpuras no del azufre. A variety of host organisms can be transformed to produce a product of interest. The 5 photoautotrophic organisms include algae, as well as prokaryotic cyanobacteria, green sulfur bacteria, green non-sulfur bacteria, purple sulfur bacteria and purple non-sulfur bacteria.

Los organismos adecuados incluyen extremófilos que soportan diversos parámetros ambientales tales como temperatura, radiación, presión, gravedad, vacío, desecación, salinidad, pH, tensión de oxígeno y productos químicos. Incluyen hipertermófilos, que crecen a o por encima de 80 °C tales como Pyrolobus fumarii; termófilos, que crecen entre 60-80 °C tales como Synechococcus lividis; mesófilos, que crecen entre 15-60 °C y psicrófilos, que crecen a o por debajo de 15 °C tales como Psychrobacter y algunos insectos. Los organismos tolerantes a radiación incluyen Deinococcus radiodurans. Los organismos tolerantes a presión incluyen piezófilos o barófilos que toleran presión de 130 MPa. También se contemplan organismos tolerantes a hipergravedad (por ejemplo, > 1 g) e 15 hipogravedad (por ejemplo, < 1 g). Los organismos tolerantes al vacío incluyen tardígrados, insectos, microbios y semillas. Los organismos tolerantes a desecación y anhidrobióticos incluyen xerófilos tales como Artemia salina, nemátodos, microbios, hongos y líquenes. Los organismos tolerantes a salinidad incluyen los halófilos (por ejemplo, NaCl 2-5 M) Halobacteriacea y Dunaliella salina. Los organismos tolerantes a pH incluyen alcalófilos tales como Natronobacterium, Bacillus firmus OF4, Spirulina spp. (por ejemplo, pH > 9) y acidófilos tales como Cyanidium caldarium, Ferroplasma sp. (por ejemplo, pH bajo). También se contemplan anaerobios, que no pueden tolerar O2 tales como Methanococcus jannaschii; microaerófilos, que toleran algo de O2 tales como Clostridium y aerobios, que requieren O2. Los organismos tolerantes a gas, que toleran CO2 puro incluyen Cyanidium caldarium y los organismos tolerantes a metales incluyen metalotolerantes tales como Ferroplasma acidarmanus (por ejemplo, Cu, As, Cd, Zn), Ralstonia sp. CH34 (por ejemplo, Zn, Co, Cd, Hg, Pb). Gross, Michael. Life on the Edge: Amazing 25 Creatures Thriving in Extreme Environments. Nueva York: Plenum (1998) y Seckbach, J. “Search for Life in the Universe with Terrestrial Microbes Which Thrive Under Extreme Conditions” en Cristiano Batalli Cosmovici, Stuart Bowyer, y Dan Wertheimer, eds., Astronomical and Biochemical Origins and the Search for Life in the Universe, pág. Suitable organisms include extremophiles that support various environmental parameters such as temperature, radiation, pressure, gravity, vacuum, desiccation, salinity, pH, oxygen tension and chemicals. They include hyperthermophiles, which grow at or above 80 ° C such as Pyrolobus fumarii; thermophiles, which grow between 60-80 ° C such as Synechococcus lividis; mesophiles, which grow between 15-60 ° C and psychrophiles, which grow at or below 15 ° C such as Psychrobacter and some insects. Radiation tolerant organisms include Deinococcus radiodurans. Pressure tolerant organisms include piezophiles or barophiles that tolerate pressure of 130 MPa. Hypergravity tolerant organisms (for example,> 1 g) and hypogravity (for example, <1 g) are also contemplated. Vacuum tolerant organisms include tardigrades, insects, microbes and seeds. Desiccation-tolerant and anhydrobotic organisms include xerophiles such as Artemia salina, nematodes, microbes, fungi and lichens. Salinity tolerant organisms include halophiles (for example, 2-5 M NaCl) Halobacteriacea and Dunaliella salina. PH tolerant organisms include alkalophiles such as Natronobacterium, Bacillus firmus OF4, Spirulina spp. (for example, pH> 9) and acidophilic such as Cyanidium caldarium, Ferroplasma sp. (for example, low pH). Anaerobes are also contemplated, which cannot tolerate O2 such as Methanococcus jannaschii; microaerophils, which tolerate some O2 such as Clostridium and aerobes, which require O2. Gas tolerant organisms, which tolerate pure CO2 include Cyanidium caldarium and metal tolerant organisms include metallotolents such as Ferroplasma acidarmanus (eg, Cu, As, Cd, Zn), Ralstonia sp. CH34 (for example, Zn, Co, Cd, Hg, Pb). Gross, Michael. Life on the Edge: Amazing 25 Creatures Thriving in Extreme Environments. New York: Plenum (1998) and Seckbach, J. “Search for Life in the Universe with Terrestrial Microbes Which Thrive Under Extreme Conditions” in Cristiano Batalli Cosmovici, Stuart Bowyer, and Dan Wertheimer, eds., Astronomical and Biochemical Origins and the Search for Life in the Universe, p.

511. Milán: Editrice Compositori (1997). 511. Milan: Editrice Compositori (1997).

Las algas y cianobacterias incluyen, pero sin limitación los siguientes géneros: Algae and cyanobacteria include, but are not limited to the following genera:

Acanthoceras, Acanthococcus, Acaryochloris, Achnanthes, Achnanthidium, Actinastrum, Actinochloris, Actinocyclus, Actinotaenium, Amphichrysis, Amphidinium, Amphikrikos, Amphipleura, Amphiprora, Amphithrix, Amphora, Anabaena, Anabaenopsis, Aneumastus, Ankistrodesmus, Ankyra, Anomoeoneis, Apatococcus, Aphanizomenon, 35 Aphanocapsa, Aphanochaete, Aphanothece, Apiocystis, Apistonema, Arthrodesmus, Artherospira, Ascochloris, Asterionella, Asterococcus, Audouinella, Aulacoseira, Bacillaria, Balbiania, Bambusina, Bangia, Basichlamys, Batrachospermum, Binuclearia, Bitrichia, Blidingia, Botrdiopsis, Botrydium, Botryococcus, Botryosphaerella, Brachiomonas, Brachysira, Brachytrichia, Brebissonia, Bulbochaete, Bumilleria, Bumilleriopsis, Caloneis, Calothrix, Campylodiscus, Capsosiphon, Carteria, Catena, Cavinula, Centritractus, Centronella, Ceratium, Chaetoceros, Chaetochloris, Chaetomorpha, Chaetonella, Chaetonema, Chaetopeltis, Chaetophora, Chaetosphaeridium, Chamaesiphon, Chara, Characiochloris, Characiopsis, Characium, Charales, Chilomonas, Chlainomonas, Chlamydoblepharis, Chlamydocapsa, Chlamydomonas, Chlamydomonopsis, Chlamydomyxa, Chlamydonephris, Chlorangiella, Chlorangiopsis, Chlorella, Chlorobotrys, Chlorobrachis, Chlorochytrium, Chlorococcum, Chlorogloea, Chlorogloeopsis, Chlorogonium, Chlorolobion, Chloromonas, Chlorophysema, Chlorophyta, Chlorosaccus, 45 Chlorosarcina, Choricystis, Chromophyton, Chromulina, Chroococcidiopsis, Chroococcus, Chroodactylon, Chroomonas, Chroothece, Chrysamoeba, Chrysapsis, Chrysidiastrum, Chrysocapsa, Chrysocapsella, Chrysochaete, Chrysochromulina, Chrysococcus, Chrysocrinus, Chrysolepidomonas, Chrysolykos, Chrysonebula, Chrysophyta, Chrysopyxis, Chrysosaccus, Chrysophaerella, Chrysostephanosphaera, Clodophora, Clastidium, Closteriopsis, Closterium, Coccomyxa, Cocconeis, Coelastrella, Coelastrum, Coelosphaerium, Coenochloris, Coenococcus, Coenocystis, Colacium, Coleochaete, Collodictyon, Compsogonopsis, Compsopogon, Conjugatophyta, Conochaete, Coronastrum, Cosmarium, Cosmioneis, Cosmocladium, Crateriportula, Craticula, Crinalium, Crucigenia, Crucigeniella, Cryptoaulax, Cryptomonas, Cryptophyta, Ctenophora, Cyanodictyon, Cyanonephron, Cyanophora Cyanophyta, Cyanothece, Cyanothomonas, Cyclonexis, Cyclostephanos, Cyclotella, Cylindrocapsa, Cylindrocystis, Cylindrospermum, Cylindrotheca, Cymatopleura, Cymbella, Cymbellonitzschia, Cystodinium, Dactylococcopsis, 55 Debarya, Denticula, Dermatochrysis, Dermocarpa, Dermocarpella, Desmatractum, Desmidium, Desmococcus, Desmonema, Desmosiphon, Diacanthos, Diacronema, Diadesmis, Diatoma, Diatomella, Dicellula, Dichothrix, Dichotomococcus, Dicranochaete, Dictyochloris, Dictyococcus, Dictyosphaerium, Didymocystis, Didymogenes, Didymosphenia, Dilabifilum, Dimorphococcus, Dinobryon, Dinococcus, Diplochloris, Diploneis, Diplostauron, Distrionella, Docidium, Draparnaldia, Dunaliella, Dysmorphococcus, Ecballocystis, Elakatothrix, Ellerbeckia, Encyonema, Enteromorpha, Entocladia, Entomoneis, Entophysalis, Epichrysis, Epipyxis, Epithemia, Eremosphaera, Euastropsis, Euastrum, Eucapsis, Eucocconeis, Eudorina, Euglena, Euglenophyta, Eunotia, Eustigmatophyta, Eutreptia, Fallacia, Fischerella, Fragilaria, Fragilariforma, Franceia, Frustulia, Curcilla, Geminella, Genicularia, Glaucocystis, Glaucophyta, Glenodiniopsis, Glenodinium, Gloeocapsa, Gloeochaete, Gloeochrysis, Gloeococcus, Gloeocystis, Gloeodendron, Gloeomonas, Gloeoplax, Gloeothece, Gloeotila, Gloeotrichia, Gloiodictyon, Golenkinia, 65 Golenkiniopsis, Gomontia, Gomphocymbella, Gomphonema, Gomphosphaeria, Gonatozygon, Gongrosia, Gongrosira, Goniochloris, Gonium, Gonyostomum, Granulochloris, Granulocystopsis, Groenbladia, Gymnodinium, Gymnozyga, Gyrosigma, Haematococcus, Hafniomonas, Hallassia, Hammatoidea, Hannaea, Hantzschia, Hapalosiphon, Haplotaenium, Haptophyta, Haslea, Hemidinium, Hemitoma, Heribaudiella, Heteromastix, Heterothrix, Hibberdia, Hildenbrandia, Hillea, Holopedium, Homoeothrix, Hormanthonema, Hormotila, Hyalobrachion, Hyalocardium, Hyalodiscus, Hyalogonium, Hyalotheca, Hydrianum, Hydrococcus, Hydrocoleum, Hydrocoryne, 5 Hydrodictyon, Hydrosera, Hydrurus, Hyella, Hymenomonas, Isthmochloron, Johannesbaptistia, Juranyiella, Karayevia, Kathablepharis, Katodinium, Kephyrion, Keratococcus, Kirchneriella, Klebsormidium, Kolbesia, Koliella, Komarekia, Korshikoviella, Kraskella, Lagerheimia, Lagynion, Lamprothamnium, Lemanea, Lepocinclis, Leptosira, Lobococcus, Lobocystis, Lobomonas, Luticola, Lyngbya, Malleochloris, Mallomonas, Mantoniella, Marssoniella, Martyana, Mastigocoleus, Gastogloia, Melosira, Merismopedia, Mesostigma, Mesotaenium, Micractinium, 10 Micrasterias, Microchaete, Microcoleus, Microcystis, Microglena, Micromonas, Microspora, Microthamnion, Mischococcus, Monochrysis, Monodus, Monomastix, Monoraphidium, Monostroma, Mougeotia, Mougeotiopsis, Myochloris, Myromecia, Myxosarcina, Naegeliella, Nannochloris, Nautococcus, Navicula, Neglectella, Neidium, Nephroclamys, Nephrocytium, Nephrodiella, Nephroselmis, Netrium, Nitella, Nitellopsis, Nitzschia, Nodularia, Nostoc, Ochromonas, Oedogonium, Oligochaetophora, Onychonema, Oocardium, Oocystis, Opephora, Ophiocytium, 15 Orthoseira, Oscillatoria, Oxyneis, Pachycladella, Palmella, Palmodictyon, Pnadorina, Pannus, Paralia, Pascherina, Paulschulzia, Pediastrum, Pedinella, Pedinomonas, Pedinopera, Pelagodictyon, Penium, Peranema, Peridiniopsis, Peridinium, Peronia, Petroneis, Phacotus, Phacus, Phaeaster, Phaeodermatium, Phaeophyta, Phaeosphaera, Phaeothamnion, Phormidium, Phycopeltis, Phyllariochloris, Phyllocardium, Phyllomitas, Pinnularia, Pitophora, Placoneis, Planctonema, Planktosphaeria, Planothidium, Plectonema, Pleodorina, Pleurastrum, Pleurocapsa, 20 Pleurocladia, Pleurodiscus, Pleurosigma, Pleurosira, Pleurotaenium, Pocillomonas, Podohedra, Polyblepharides, Polychaetophora, Polyedriella, Polyedriopsis, Polygoniochloris, Polyepidomonas, Polytaenia, Polytoma, Polytomella, Porphyridium, Posteriochromonas, Prasinochloris, Prasinocladus, Prasinophyta, Prasiola, Prochlorphyta, Prochlorothrix, Protoderma, Protosiphon, Provasoliella, Prymnesium, Psammodictyon, Psammothidium, Pseudanabaena, Pseudenoclonium, Psuedocarteria, Pseudochate, Pseudocharacium, Pseudococcomyxa, 25 Pseudodictyosphaerium, Pseudokephyrion, Pseudoncobyrsa, Pseudoquadrigula, Pseudosphaerocystis, Pseudostaurastrum, Pseudostaurosira, Pseudotetrastrum, Pteromonas, Punctastruata, Pyramichlamys, Pyramimonas, Pyrrophyta, Quadrichloris, Quadricoccus, Quadrigula, Radiococcus, Radiofilum, Raphidiopsis, Raphidocelis, Raphidonema, Raphidophyta, Peimeria, Rhabdoderma, Rhabdomonas, Rhizoclonium, Rhodomonas, Rhodophyta, Rhoicosphenia, Rhopalodia, Rivularia, Rosenvingiella, Rossithidium, Roya, Scenedesmus, Scherffelia, 30 Schizochlamydella, Schizochlamys, Schizomeris, Schizothrix, Schroederia, Scolioneis, Scotiella, Scotiellopsis, Scourfieldia, Scytonema, Selenastrum, Selenochloris, Sellaphora, Semiorbis, Siderocelis, Diderocystopsis, Dimonsenia, Siphononema, Sirocladium, Sirogonium, Skeletonema, Sorastrum, Spermatozopsis, Sphaerellocystis, Sphaerellopsis, Sphaerodinium, Sphaeroplea, Sphaerozosma, Spiniferomonas, Spirogyra, Spirotaenia, Spirulina, Spondylomorum, Spondylosium, Sporotetras, Spumella, Staurastrum, Stauerodesmus, Stauroneis, Staurosira, 35 Staurosirella, Stenopterobia, Stephanocostis, Stephanodiscus, Stephanoporos, Stephanosphaera, Stichococcus, Stichogloea, Stigeoclonium, Stigonema, Stipitococcus, Stokesiella, Strombomonas, Stylochrysalis, Stylodinium, Styloyxis, Stylosphaeridium, Surirella, Sykidion, Symploca, Synechococcus, Synechocystis, Synedra, Synochromonas, Synura, Tabellaria, Tabularia, Teilingia, Temnogametum, Tetmemorus, Tetrachlorella, Tetracyclus, Tetradesmus, Tetraedriella, Tetraedron, Tetraselmis, Tetraspora, Tetrastrum, Thalassiosira, Thamniochaete, Acanthoceras, Acanthococcus, Acaryochloris, Achnanthes, Achnanthidium, Actinastrum, Actinochloris, Actinocyclus, Actinotaenium, Amphichrysis, Amphidinium, Amphikrikos, Amphipleura, Amphiprora, Amphithrix, Amphora, Anabaena, Anabaencanous, Apnemomapus, Anumadesausonus, Apismouseum, Anumadiscustous, Apismouseaus, Apnechromesus, Anumadiscustous, Apismouseum, Anumousamus, Applesaus, Applesaus, Applesaus, Applesaus, Applesaus, Apology , aphanochaete, Aphanothece, Apiocystis, Apistonema, Arthrodesmus, Artherospira, Ascochloris, Asterionella, Asterococcus, Audouinella, Aulacoseira, Bacillaria, Balbiania, Bambusina, Bangia, Basichlamys, Batrachospermum, Binuclearia, Bitrichia, Blidingia, Botrdiopsis, Botrydium, Botryococcus, Botryosphaerella, Brachiomonas , Brachysira, Brachytrichia, Brebissonia, Bulbochaete, Bumilleria, Bumilleriopsis, Caloneis, Calothrix, Campylodiscus, Capsosiphon, Carteria, Catena, Cavinula, Centritractus, Centronella, Ceratium, Chaetoceros, Chaetochloris, Chaetomorpha, Chaetonella, Chaetonema, Chaetopeltis, Chaetophora, Chaetosphaeridium, Chamaesiphon , Chara, Characiochloris, Characiopsis, Characium, Charales, Chilomonas, Chlainomonas, Chlamydoblepharis, Chlamydocapsa, Chlamydomonas, Chlamydomonopsis, Chlamydomyxa, Chlamydonephris, Chlorangiella, Chlorangiopsis, Chlorella, Chlorobotrys, Chlorobrachis, Chlorochytrium, Chlorococcum, Chlorogloea, Chlorogloeopsis, Chlorogonium, Chlorolobion, Chloromonas, Chlorophysema, Chlorophyta, Chlorosaccus, 45 Chlorosarcina, Choricystis, Chromophyton, Chromulina, Chroococcidiopsis, Chroococcus, Chroodactylon, Chroomonas, Chroothece, Chrysamoeba, Chrysapsis, Chrysidiastrum, Chrysocapsa, Chrysocapsella, Chrysochaete, Chrysochromulina, Chrysococcus, Chrysocrinus, Chrysolepidomonas, Chrysolykos, Chrysonebula, Chrysophyta, Chrysopyxis, Chrysosaccus , Chrysophaerella, Chrysostephanosphaera, Clodophora, Clastidium, Closteriopsis, Closterium, Coccomyxa, Cocconeis, Coelastrella, Coelastrum, Coelosphaerium, Coenochloris, Coenococcus, Coenocystis, Colacium, Coleochaete, Collodictaugon Conjugation, Conjloattaugonung haete, Coronastrum, Cosmarium, Cosmioneis, Cosmocladium, Crateriportula, Craticula, Crinalium, Crucigenia, Crucigeniella, Cryptoaulax, Cryptomonas, Cryptophyta, Ctenophora, Cyanodictyon, Cyanonephron, Cyanophora Cyanophyta, Cyanothece, Cyanothomonas, Cyclonexis, Cyclostephanos, Cyclotella, Cylindrocapsa, Cylindrocystis, Cylindrospermum , Cylindrotheca, Cymatopleura, Cymbella, Cymbellonitzschia, Cystodinium, Dactylococcopsis, 55 Debarya, Denticula, Dermatochrysis, Dermocarpa, Dermocarpella, Desmatractum, Desmidium, Desmococcus, Desmonema, Desmosiphon, Diacatomos, Diacahotoma, Diacahotoma, Diacahotoma, Diacahotoma, Diacahotoma, Diacahotoma, Diacahotoma, Diacahotoma, Diacatomosia, Diachotama, Diacahotoma, Diachotama, Diachotama, Diachotama, Diacahotoma, Diacahotoma, Diacahotoma, Diacathomaceous, Diachotamus, Diacahotoma, Diacathomaceous, Diachotamus, Diachotamus, Diachotamus, Diacathomaceous, Diacathomaceous, Diacathomaceous, Diachromatum, Diachotamus, Diachotamus, Diachotamus, Diachotamus Dicranochaete, Dictyochloris, Dictyococcus, Dictyosphaerium, Didymocystis, Didymogenes, Didymosphenia, Dilabifilum, Dimorphococcus, Dinobryon, Dinococcus, Diplochloris, Diploneis, Diplostauron, Distrionella, Docidium, Draparnaldia, Dunaliella, Dysmorphococcus, Ecballocystis, Elakatothrix, Ellerbeckia, Encyonema, Enteromorpha, Entocladia, Entomone is, Entophysalis, Epichrysis, Epipyxis, Epithemia, Eremosphaera, Euastropsis, Euastrum, Eucapsis, Eucocconeis, Eudorina, Euglena, Euglenophyta, Eunotia, Eustigmatophyta, Eutreptia, Fallacia, Fischerella, Fragilariaminia, Fragilariaminia, Fragilariaminia, Genus Glaucocystis, Glaucophyta, Glenodiniopsis, Glenodinium, Gloeocapsa, Gloeochaete, Gloeochrysis, Gloeococcus, Gloeocystis, Gloeodendron, Gloeomonas, Gloeoplax, Gloeothece, Gloeotila, Gloeotrichia, Gloiodictyon, Golenkiniapomonia, Gomkinomopia, Gomkinomophalae, Gomnomophagonia, Gomnomophagonia , Goniochloris, Gonium, Gonyostomum, Granulochloris, Granulocystopsis, Groenbladia, Gymnodinium, Gymnozyga, Buwen, Haematococcus, Hafniomonas, Hallassia, Hammatoidea, Hannaea, Hantzschia, Hapalosiphon, Haplotaenium, Haptophyta, Haslea, Hemidinium, Hemitoma, Heribaudiella, Heteromastix, Heterothrix, Hibberdia , Hildenbrandia, Hillea, Holopedium, Homoeothrix, Hormanthonema, Hormoti la, Hyalobrachion, Hyalocardium, Hyalodiscus, Hyalogonium, Hyalotheca, Hydrianum, Hydrococcus, Hydrocoleum, Hydrocoryne, 5 Hydrodictyon, Hydrosera, Hydrurus, Hyella, Hymenomonas, Isthmochloron, Johannesbaptistia, Juranyiellaium, Keyephiolaphyllum, Keraphielodiola, Keraphielachodium, Keraphielachiolaphyllum, Keraphielachodium, Keraphielachodium, Keraphielachiolaphyllum, Keraphielachodium, Keraphielachioe, Keraphielachodiola, Keraphielachioelaphyllum, Kyrgyalachiolachiolachioe, Keraphielachiolachiola, Keraphielachiolachioelachioe, Kylenaphiolachodium , Kolbesia, Koliella, Komarekia, Korshikoviella, Kraskella, Lagerheimia, Lagynion, Lamprothamnium, Lemanea, Lepocinclis, Leptosira, Lobococcus, Lobocystis, Lobomonas, Luticola, Lyngbya, Malleochloris, Mallomonas, Mantoniellemia, Martylopeus, Mantonielle, Martyelloomyelia, Merntonyelia, Martyelos, Merntonyelia, Martyelloomyelia, Merntonyelia, Martyelos, Merntonyelia, Martyelos, Merntonyelia, Martyelos, Merntonyelia, Martyelos, Meltonylopemia, Mantonielloomyelia, Martyelos, Martyelloomyelia, Melonie, Chloegalae, Martyls , Mesostigma, Mesotaenium, Micractinium, 10 Micrasterias, Microchaete, Microcoleus, Microcystis, Microglena, Micromonas, Microspora, Microthamnion, Mischococcus, Monochrysis, Monodus, Monomastix, Monoraphidium, Monostroma, Mougeotia, Mougeotiopsis, Chrysotrops, Mygeloxium, Chrysotliogenesis, Mygeloxium, Chrysotliopsis, Mygethioxysopharyngealis, Mychlorethis, Chrysotrops, Myco-Chlorosis Nautococcus, Navicula, Neglectella, Neidium, Nephroclamys, Nephrocytium , Nephrodiella, Nephroselmis, Netrium, Nitella, Nitellopsis, Nitzschia, Nodularia, Nostoc, Ochromonas, Oedogonium, Oligochaetophora, Onychonema, Oocardium, Oocystis, Opephora, Ophiocytium, 15 Orthoseira, Oscillatoria, Oscillatoria, Palcillaina, Oscillatoria, Palcillaina, Oscillatoria, Palcillaina, Oscillatoria, Palcillaina, Oscillatoria, Palcillaina, Oscillatoria, Palcillaina, Oscillatoria, Palcillaina, Oscillatoria, Palcillaina, Oscillatoria, Palcillaina, Ocilla Paralia, Pascherina, Paulschulzia, Pediastrum, Pedinella, Pedinomonas, Pedinopera, Pelagodictyon, Penium, Peranema, Peridiniopsis, Peridinium, Peronia, Petroneis, Phacotus, Phacus, Phaeaster, Phaeodermatium, Phaeophyta, Phaeosphaera, Phaeothamnion, Phormidium, Phycopeltis, Phyllariochloris, Phyllocardium, Phyllomitas, Pinnularia, Pitophora, Placoneis, Planctonema, Planktosphaeria, Planothidium, Plectonema, Pleodorina, Pleurastrum, Pleurocapsa, 20 Pleurocladia, Pleurodiscus, Pleurosigma, Pleurosira, Pleurotaenium, Pocillomonas, Podohedra, Polyblepharides, Polychaetophora, Polyedriella, Polyedriopsis, Polygoniochloris, Polyepidomonas, polytaenia , Polytoma, Polytomella, Porphyridium, Posteriochromonas, Prasin ochloris, Prasinocladus, Prasinophyta Prasiola, Prochlorphyta, Prochlorothrix, protoderm, Protosiphon, Provasoliella, Prymnesium, Psammodictyon, Psammothidium, Pseudanabaena, Pseudenoclonium, Psuedocarteria, Pseudochate, Pseudocharacium, Pseudococcomyxa, 25 Pseudodictyosphaerium, Pseudokephyrion, Pseudoncobyrsa, Pseudoquadrigula, Pseudosphaerocystis, Pseudostaurastrum, Pseudostaurosira , Pseudotetrastrum, Pteromonas, Punctastruata, Pyramichlamys, Pyramimonas, Pyrrophyta, Quadrichloris, Quadricoccus, Quadrigula, Radiococcus, Radiofilum, Raphidiopsis, Raphidocelis, Raphidonema, Raphidophyta, Peimeria, Rhabdoderma, Rhabdomonas, Rhizoclonium, Rhodomonas, Rhodophyta, Rhoicosphenia, Rhopalodia Rivularia, Rosenvingiella , Rossithidium, Roya, Scenedesmus, Scherffelia, 30 Schizochlamydella, Schizochlamys, Schizomeris, Schizothrix, Schroederia, Scolioneis, Scotiella, Scotiellopsis, Scourfieldia, Scytonema, Selenastrum, Selenochloris, Sellaphora, Semiorbis, Sideroenis, Dimroonsis, Sideroenys, Dimroonsis ia, Siphononema, Sirocladium, Sirogonium, Skeletonema, Sorastrum, Spermatozopsis, Sphaerellocystis, Sphaerellopsis, Sphaerodinium, Sphaeroplea, Sphaerozosma, Spiniferomonas, Spirogyra, Spirotaenia, Spirulina, Spondylomorum, Spondylosium, Sporotetras, Spumella, Staurastrum, Stauerodesmus, Stauroneis, Staurosira, 35 Staurosirella , Stenopterobia, Stephanocostis, Stephanodiscus, Stephanoporos, Stephanosphaera, Stichococcus, Stichogloea, Stigeoclonium, Stigonema, Stipitococcus, Stokesiella, Strombomonas, Stylochrysalis, Stylodinium, Styloyxis, Stylosphaeridca, Syirenecum Syndrome, Symphonyx Syndrome, Symphonyx Syndrome, Symphonyx Syndrome, Syndrome, Syndrome, Symphony, Symphony, Symphony, Syndrome, Syndrome, Syndrome, Symphony, Syndrome, Syndrome, Syndrome, Syndrome, Syndrome, Syndrome, Syndrome, Syndrome, Syndrome, Syndrome, Syndrome, Symphony, Syndrome , Tabularia, Teilingia, Temnogametum, Tetmemorus, Tetrachlorella, Tetracyclus, Tetradesmus, Tetraedriella, Tetraedron, Tetraselmis, Tetraspora, Tetrastrum, Thalassiosira, Thamniochaete,

40 Thorakochloris, Thorea, Tolypella, Tolypothrix, Trachelomonas, Trachydiscus, Trebouxia, Trentepholia, Treubaria, Tribonema, Trichodesmium, Trichodiscus, Trochiscia, Tryblionella, Ulothrix, Uroglena, Uronema, Urosolenia, Urospora, Uva, Vacuolaria, Vaucheria, Volvox, Volvulina, Westella, Woloszynskia, Xanthidium, Xanthophyta, Xenococcus, Zygnema, Zygnemopsis y Zygonium. 40 Thorakochloris, Thorea, Tolypella, Tolypothrix, Trachelomonas, Trachydiscus, Trebouxia, Trentepholia, Treubaria, Tribonema, Trichodesmium, Trichodiscus, Trochiscia, Tryblionella, Ulothrix, Uroglena, Uronema, Urosolenia, Urospolalaria, Urospolalaria, Volt, Volvalaia , Woloszynskia, Xanthidium, Xanthophyta, Xenococcus, Zygnema, Zygnemopsis and Zygonium.

45 Las bacterias verdes no del azufre incluyen pero sin limitación los siguientes géneros: Chloroflexus, Chloronema, Oscillochloris, Heliothrix, Herpetosiphon, Roseiflexus y Thermomicrobium. 45 Green non-sulfur bacteria include but are not limited to the following genera: Chloroflexus, Chloronema, Oscillochloris, Heliothrix, Herpetosiphon, Roseiflexus and Thermomicrobium.

Las bacterias verdes del azufre incluyen pero no sin limitación los siguientes géneros: Chlorobium, Clathrochloris, y Prosthecochloris. Green sulfur bacteria include but not limited to the following genera: Chlorobium, Clathrochloris, and Prosthecochloris.

50 Las bacterias púrpuras del azufre incluyen pero sin limitación los siguientes géneros: Allochromatium, Chromatium, Halochromatium, Isochromatium, Marichromatium, Rhodovulum, Thermochromatium, Thiocapsa, Thiorhodococcus, y Thiocystis. 50 Purple sulfur bacteria include but are not limited to the following genera: Allochromatium, Chromatium, Halochromatium, Isochromatium, Marichromatium, Rhodovulum, Thermochromatium, Thiocapsa, Thiorhodococcus, and Thiocystis.

55 Las bacterias púrpuras no del azufre incluyen pero sin limitación los siguientes géneros: Phaeospirillum, Rhodobaca, Rhodobacter, Rhodomicrobium, Rhodopila, Rhodopseudomonas, Rhodothalassium, Rhodospirillum, Rodovibrio y Roseospira. 55 Purple non-sulfur bacteria include but are not limited to the following genera: Phaeospirillum, Rhodobaca, Rhodobacter, Rhodomicrobium, Rhodopila, Rhodopseudomonas, Rhodothalassium, Rhodospirillum, Rodovibrio and Roseospira.

Las bacterias quimiolitotróficas aerobias incluyen pero sin limitación bacterias nitrificantes tales como Aerobic chemolithotrophic bacteria include but are not limited to nitrifying bacteria such as

60 Nitrobacteraceae sp, Nitrobacter sp., Nitrospina sp, Nitrococcus sp, Nitrospira sp, Nitrosomonas sp, Nitrosococcus sp, Nitrosospira sp, Nitrosolobus sp, Nitrosovibrio sp; bacterias incoloras del azufre tales como, Thiovulum sp., Thiobacillus sp., Thiomicrospira sp., Thiosphaera sp., Thermothrix sp; bacterias del hidrógeno quimiolitotróficas obligatorias tales como Hydrogenobacter. sp., bacterias oxidantes y/o depositantes de hierro y manganeso tales como Siderococcus sp., y bacterias magnetotácticas tales como Aquaspirillum sp. 60 Nitrobacteraceae sp, Nitrobacter sp., Nitrospina sp, Nitrococcus sp, Nitrospira sp, Nitrosomonas sp, Nitrosococcus sp, Nitrosospira sp, Nitrosolobus sp, Nitrosovibrio sp; colorless sulfur bacteria such as, Thiovulum sp., Thiobacillus sp., Thiomicrospira sp., Thiosphaera sp., Thermothrix sp; Mandatory chemolithotrophic hydrogen bacteria such as Hydrogenobacter. sp., oxidizing bacteria and / or depositories of iron and manganese such as Siderococcus sp., and magnetotactic bacteria such as Aquaspirillum sp.

Las arqueobacterias incluyen pero sin limitación arqueobacterias metanogénicas tales como Methanobacterium sp., Methanobrevibacter sp., Methanothermus sp., Methanococcus sp., Methanomicrobium sp., Methanospirillum sp., Methanogenium sp., Methanosarcina sp., Methanolobus sp., Methanothrix sp., Methanococcoides sp., Methanoplanus sp.; metabolizadores del azufre extremadamente termófilos tales como Thermoproteus sp., Archaeobacteria include but are not limited to methanogenic archeobacteria such as Methanobacterium sp., Methanobrevibacter sp., Methanothermus sp., Methanococcus sp., Methanomicrobium sp., Methanospirillum sp., Methanogenium sp., Methanosarcina sp., Methanolorix sp. Methanococcoides sp., Methanoplanus sp .; Extremely thermophilic sulfur metabolizers such as Thermoproteus sp.,

5 Pyrodictium sp., Sulfolobus sp., Acidianus sp. y otros microorganismos tales como, Bacillus subtilis, Saccharomyces cerevisiae, Streptomyces sp., Ralstonia sp., Rhodococcus sp., Corynebacteria sp., Brevibacteria sp., Mycobacteria sp. y levadura oleaginosa. 5 Pyrodictium sp., Sulfolobus sp., Acidianus sp. and other microorganisms such as, Bacillus subtilis, Saccharomyces cerevisiae, Streptomyces sp., Ralstonia sp., Rhodococcus sp., Corynebacteria sp., Brevibacteria sp., Mycobacteria sp. and oil yeast.

La conversión hiperfotosintética requiere modificación genética extensiva; por lo tanto, en realizaciones preferidas el organismo fotoautotrófico parental puede transformarse con ADN exógeno. Hyperphotynthetic conversion requires extensive genetic modification; therefore, in preferred embodiments, the parental photoautotrophic organism can be transformed with exogenous DNA.

Los organismos preferidos para conversión hiperfotosintética incluyen: Botryococcus braunii, Chlamydomonas reinhardtii y Dunaliela salina (algas), Synechococcus sp PCC 7002, Synechococcus sp. PCC 7942, Synechocystis sp. PCC 6803 y Thermosynechococcus elongatus BP-1 (cianobacterias), Chlorobium tepidum (bacterias verdes del Preferred organisms for hyperphotynthetic conversion include: Botryococcus braunii, Chlamydomonas reinhardtii and Dunaliela saline (algae), Synechococcus sp PCC 7002, Synechococcus sp. PCC 7942, Synechocystis sp. PCC 6803 and Thermosynechococcus elongatus BP-1 (cyanobacteria), Chlorobium tepidum (green bacteria from

15 azufre), Chloroflexus auranticus (bacterias verdes no del azufre), Chromatium tepidum y Chromatium vinosum (bacterias púrpuras del azufre), Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter capsulatus y Rhodopseudomonas palusris (bacterias púrpuras no del azufre). 15 sulfur), Chloroflexus auranticus (green non-sulfur bacteria), Chromatium tepidum and Chromatium vinoum (purple sulfur bacteria), Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter capsulatus and Rhodopseudomonas palusris (non-sulfur purple bacteria).

Otros organismos adecuados más incluyen células sintéticas o células producidas por genomas sintéticos como se describen en Venter et al. Patente de Estados Unidos publicada N º 2007/0264688, y sistemas de tipo celular o células sintéticas como se describen en Glass et al. Patente de Estados Unidos publicada Nº 2007/0269862. Further suitable organisms include synthetic cells or cells produced by synthetic genomes as described in Venter et al. Published US Patent No. 2007/0264688, and cell-type systems or synthetic cells as described in Glass et al. United States Patent Published No. 2007/0269862.

Otros organismos adecuados más incluyen microorganismos que pueden modificarse por ingeniería genética para fijar dióxido de carbono, bacterias tales como Escherichia coli, Acetobacter aceti, Bacillus subtilis, levadura y hongos Other suitable organisms further include microorganisms that can be engineered to fix carbon dioxide, bacteria such as Escherichia coli, Acetobacter aceti, Bacillus subtilis, yeast and fungi

25 tales como Clostridium ljungdahlii, Clostridium thermocellum, Penicillium chrysogenum, Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Pseudomonas fluorescens o Zymomonas mobilis. 25 such as Clostridium ljungdahlii, Clostridium thermocellum, Penicillium chrysogenum, Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Pseudomonas fluorescens or Zymomonas mobilis.

Un tema común en la selección o modificación por ingeniería genética de un organismo adecuado es la fijación autotrófica del carbono, tal como CO2 a productos. Esto abarcaría fotosíntesis y metanogénesis. También se abarca la acetogénesis, que abarca los tres tipos de fijación de CO2; ciclo de Calvin, ruta de acetil CoA y ruta de TCA reductora. La capacidad para usar dióxido de carbono como la única fuente de carbono celular (autotrofia) se encuentra en casi todas los grupos principales de procariotas. Las rutas de fijación de CO2 difieren entre grupos, y no hay un claro patrón de distribución de las cuatro rutas autotróficas conocidas en la actualidad. Fuchs, G. 1989. Alternative pathways of autotrophic CO2 fixation, pág. 365-382. En HG Schlegel, y B. Bowien (ed.), Autotrophic A common theme in the genetic engineering selection or modification of a suitable organism is the autotrophic fixation of carbon, such as CO2 to products. This would encompass photosynthesis and methanogenesis. Acetogenesis is also covered, covering all three types of CO2 fixation; Calvin cycle, acetyl CoA route and TCA reducing route. The ability to use carbon dioxide as the sole source of cellular carbon (autotrophy) is found in almost all major prokaryotic groups. CO2 fixation routes differ between groups, and there is no clear pattern of distribution of the four autotrophic routes known today. Fuchs, G. 1989. Alternative pathways of autotrophic CO2 fixation, p. 365-382. In HG Schlegel, and B. Bowien (ed.), Autotrophic

35 bacteria Springer-Verlag, Berlín, Alemania. El ciclo reductor de pentosa fosfato (ciclo de Calvin-Bassham-Benson) representa la ruta de fijación de CO2 en casi todas las bacterias autotróficas aerobias, por ejemplo, las cianobacterias. 35 Springer-Verlag bacteria, Berlin, Germany. The pentose phosphate reducing cycle (Calvin-Bassham-Benson cycle) represents the route of CO2 fixation in almost all aerobic autotrophic bacteria, for example, cyanobacteria.

Propagación de microorganismos seleccionados Propagation of selected microorganisms

Se conocen bien por los expertos en la materia métodos para el cultivo de organismos fotosintéticos en medio líquido y en placas que contienen agarosa (véase, por ejemplo, sitios web asociados con ATCC, y con el Instituto Pasteur). Por ejemplo, las células de Synechococcus sp. PCC 7002 (disponible de la Colección de Cultivo Pasteur de cianobacterias) se cultivan en medio BG-11 (NaNO3 17,65 mM, K2HPO4 0,18 mM, MgSO4 0,3 mM, CaCl2 0,25 Methods for the cultivation of photosynthetic organisms in liquid medium and on plates containing agarose are well known to those skilled in the art (see, for example, websites associated with ATCC, and with the Pasteur Institute). For example, the cells of Synechococcus sp. PCC 7002 (available from the Cytobacterial Pasteur Culture Collection) are grown in BG-11 medium (17.65 mM NaNO3, 0.18 mM K2HPO4, 0.3 mM MgSO4, 0.25 CaCl2

45 mM, ácido cítrico 0,03 mM, citrato férrico de amonio 0,03 mM, EDTA 0,003 mM, Na2CO3 0,19 mM, H3BO3 2,86 mg/l, MnCl2 1,8 mg/l, ZnSO4 0,222 mg/l, Na2MoO4 0,390 mg/l, CuSO4 0,079 mg/l y Co(NO3)2 0,049 mg/l, pH 7,4) complementado con biotina 16 #g/l, MgSO4 20 mM, KCl 8 mM y NaCl 300 mM (véase, por ejemplo, un sitio web asociado con el Instituto Pasteur y Price GD, Woodger FJ, Badger MR, Howitt SM, Tucker L. “Identification of a SulPtype bicarbonate transporter in marine cyanobacteria.” Proc Natl. Acad. Sci. USA (2004) 101 (52):18228-33). Típicamente, los cultivos se mantienen a 28 °C y se burbujean continuamente con CO2 al 5 % bajo una intensidad de luz de 120 #mol de fotones/m2/s. Como alternativa, como se describe en el Ejemplo 1, las células de Synechococcus sp. PCC 7002 se cultivan en medio A+ como se ha descrito previamente [Frigaard NU et al. (2004) “Gene inactivation in the cyanobacteriaum Synechococcus sp. PCC 7002 and the green sulfur bacterium Chlorobium tepidum using in vitro-made DNA constructs and natural transformation” Methods Mol. Biol., 274:325-340]. 45 mM, 0.03 mM citric acid, 0.03 mM ferric ammonium citrate, 0.003 mM EDTA, 0.19 mM Na2CO3, H3BO3 2.86 mg / l, MnCl2 1.8 mg / l, ZnSO4 0.222 mg / l , Na2MoO4 0.390 mg / l, CuSO4 0.079 mg / l and Co (NO3) 2 0.049 mg / l, pH 7.4) supplemented with 16 # g / l biotin, 20 mM MgSO4, 8 mM KCl and 300 mM NaCl (see, for example, a website associated with the Pasteur Institute and Price GD, Woodger FJ, Badger MR, Howitt SM, Tucker L. “Identification of a SulPtype bicarbonate transporter in marine cyanobacteria.” Proc Natl. Acad. Sci. USA (2004) 101 (52): 18228-33). Typically, the cultures are maintained at 28 ° C and are continuously bubbled with 5% CO2 under a light intensity of 120 #mol of photons / m2 / s. Alternatively, as described in Example 1, Synechococcus sp. PCC 7002 are grown in A + medium as previously described [Frigaard NU et al. (2004) “Gene inactivation in the cyanobacteriaum Synechococcus sp. PCC 7002 and the green sulfur bacterium Chlorobium tepidum using in vitro-made DNA constructs and natural transformation ”Methods Mol. Biol., 274: 325-340].

55 Thermosynechococcus elongatus BP-1 (disponible del Kazusa DNA Research Institute, Japón) se propaga en medio BG11 complementado con TES-KOH 20 mM (pH 8,2) como se ha descrito previamente [Iwai M, Katoh H, Katayama M, Ikeuchi M. “Improved genetic transformation of the thermophilic cyanobacterium, Thermosynechococcus elongatus BP-1” Plant Cell Physiol (2004). 45 (2):171-175)]. Típicamente, los cultivos se mantienen a 50 °C y se burbujean continuamente con CO2 5 % bajo una intensidad de luz de 38 #mol de fotones/m2/s. T. elongatus BP-1 puede cultivarse en medio A+ también como se describe en el Ejemplo 2. 55 Thermosynechococcus elongatus BP-1 (available from Kazusa DNA Research Institute, Japan) is propagated in BG11 medium supplemented with 20 mM TES-KOH (pH 8.2) as previously described [Iwai M, Katoh H, Katayama M, Ikeuchi M. "Improved genetic transformation of the thermophilic cyanobacterium, Thermosynechococcus elongatus BP-1" Plant Cell Physiol (2004). 45 (2): 171-175)]. Typically, the cultures are maintained at 50 ° C and are continuously bubbled with 5% CO2 under a light intensity of 38 #mol of photons / m2 / s. T. elongatus BP-1 can be grown in A + medium also as described in Example 2.

Chlamydomonas reinhardtii (disponible de la colección de cultivo del centro de Chlamydomonas mantenido por la Universidad de Duke, Durham, Carolina del Norte) se cultivan en medio salino mínimo consistente en K2HPO4 143 65 mg/l, KH2PO4 73 mg/l, NH4NO3 400 mg/l, MgSO4 100 mg/l, CaCl2-2H2O 50 mg/l, reserva de oligoelementos 1 ml/l y MOPS 2,0 M 10 ml/l valorado con base de Tris a pH 7,6 como se ha descrito (Geraghty AM, Anderson JC, Chlamydomonas reinhardtii (available from the culture collection of the Chlamydomonas center maintained by Duke University, Durham, North Carolina) are grown in minimal saline medium consisting of K2HPO4 143 65 mg / l, KH2PO4 73 mg / l, NH4NO3 400 mg / l, MgSO4 100 mg / l, CaCl2-2H2O 50 mg / l, trace element reserve 1 ml / l and MOPS 2.0 M 10 ml / l titrated with Tris base at pH 7.6 as described (Geraghty AM , Anderson JC,

Spalding MH. “A 36 kilodalton limiting-CO2 induced polypeptide of Chlamydomonas is distinct from the 37 kilodalton periplasmic anhydrase” Plant Physiol (1990).93:116-121). Típicamente, los cultivos se mantienen a 24 °C y se burbujean con CO2 al 5 % en aire, bajo una intensidad de luz de 60 #mol de fotones/m2/s. Spalding MH. "A 36 kilodalton limiting-CO2 induced polypeptide of Chlamydomonas is distinct from the 37 kilodalton periplasmic anhydrase" Plant Physiol (1990) .93: 116-121). Typically, the cultures are maintained at 24 ° C and bubbled with 5% CO2 in air, under a light intensity of 60 #mol of photons / m2 / s.

5 Lo anterior define las condiciones de propagación típicas. Según sea apropiado, se realizan incubaciones usando composiciones de gas o medios alternativas, temperaturas (5 -75 °C) y/o flujos de luz (0-5500 #mol de fotones/m2/s) alternativos. 5 The above defines typical propagation conditions. As appropriate, incubations are performed using alternative gas compositions or media, temperatures (5 -75 ° C) and / or light fluxes (0-5500 #mol of photons / m2 / s).

La luz se suministra a través de una diversidad de mecanismos, incluyendo iluminación natural (luz solar), bombillas Light is supplied through a variety of mechanisms, including natural lighting (sunlight), light bulbs

10 convencionales incandescentes, fluorescentes o halógenas, o mediante propagación en cámaras de cultivo iluminadas diseñadas especialmente (por ejemplo la Cámara de Cultivo Iluminada Modelo LI15 (Sheldon Manufacturing, Inc. Cornelius, OR). Para experimentos que requieran longitudes de onda y/o intensidades específicas, la luz se distribuye mediante diodos emisores de luz (LED), en los que los espectros de longitud de onda y la intensidad pueden controlarse cuidadosamente (Philips). 10 conventional incandescent, fluorescent or halogen, or by propagation in specially designed illuminated culture chambers (for example the LI15 Illuminated Culture Chamber Model (Sheldon Manufacturing, Inc. Cornelius, OR)) For experiments that require wavelengths and / or intensities specific, the light is distributed by light emitting diodes (LED), in which the wavelength and intensity spectra can be carefully controlled (Philips).

15 Se proporciona dióxido de carbono mediante inclusión de complementos de medios sólidos (es decir, bicarbonato sódico) o como un gas mediante su distribución al incubador medio de cultivo. La mayoría de los experimentos se realizan usando gas de dióxido de carbono concentrado, a concentraciones entre 1 y 30 %, que se burbujea directamente en el medio de crecimiento a velocidades suficientes para proporcionar mezcla para los organismos. Carbon dioxide is provided by inclusion of solid media supplements (ie, sodium bicarbonate) or as a gas by distribution to the culture medium incubator. Most experiments are performed using concentrated carbon dioxide gas, at concentrations between 1 and 30%, which are bubbled directly into the growth medium at speeds sufficient to provide mixing for the organisms.

20 Cuando se utiliza gas de dióxido de carbono concentrado, el gas se origina en forma pura a partir de cilindros disponibles en el mercado, o preferentemente a partir de fuentes concentradas incluyendo descarga gaseosa o gas de escape de plantas de carbón, refinerías, instalaciones de producción de cemento, instalaciones de gas natural, fábricas de cerveza y similares. 20 When concentrated carbon dioxide gas is used, the gas originates in pure form from commercially available cylinders, or preferably from concentrated sources including gaseous discharge or exhaust gas from coal plants, refineries, gas installations cement production, natural gas facilities, breweries and the like.

25 Transformación de microorganismos seleccionados 25 Transformation of selected microorganisms

Se transforman células de Synechococcus sp. PCC 7002 de acuerdo con el protocolo optimizado previamente descrito [Essich ES, Stevens Jr E, Porter RD “Chromosomal Transformation in the Cyanobacterium Agmenellum quadruplicatum”. J Bacteriol (1990). 172 (4):1916-1922]. Las células se cultivan en medio A (NaCl 18 g/l, MgSO4 5 30 g/l Na2EDTA 30 mg/l, KCl 600 mg/l, CaCl2.2 H2O 370 mg/l, NaNO3 1 g/l, KH2PO4 50 mg/l, base de Trizma 1 g/l pH 8,2, vitamina B12 4 #g/l, FeCl3.6 H2O 3,89 mg/l, H3BO3 34,3 mg/l, MnCl2.4H2O 4,3 mg/l, ZnCl2. 315 #g/l, MoO3 30 #g/l, CuSO4.5H2O 3 #g/l, CoCl2.6H2O 13,2 #g/l) [Stevens SE, Patterson COP, y Myers J. “The production of hydrogen peroxide by green algae: a survey “J. Phycology (1973). 9:427-430] más 5 g/l de NaNO3 a aproximadamente 108 células/ml. Se mezclan nueve volúmenes de células con 1 volumen de ADN 1-10 #g/ml en 35 NaCl 0,15 M/Na3 citrato 0,015 M y se incuba a 27-30 °C durante 3 horas antes de la adición de 1 volumen de DNasaI a una concentración final de 10 #g/ml. Las células se siembran en 2,5 ml de agar con superposición de medio A 0,6 % que se atemperó a 45 ºC y se incubó. Las células se expusieron a antibiótico poniendo por debajo 2,0 ml de agar de medio A 0,6 % que contenía concentración apropiada de antibiótico con una pipeta Pasteur estéril. Los transformantes se seleccionaron 3-4 después. Las selecciones se realizan típicamente usando kanamicina 200 Synechococcus sp. Cells are transformed. PCC 7002 according to the optimized protocol previously described [Essich ES, Stevens Jr E, Porter RD "Chromosomal Transformation in the Cyanobacterium Agmenellum quadruplicatum". J Bacteriol (1990). 172 (4): 1916-1922]. The cells are cultured in medium A (18 g / l NaCl, 30 mg / l MgSO4 5 mg / l Na2EDTA, 600 mg / l KCl, Ca2.22 H2O 370 mg / l, 1 g / l NaNO3, KH2PO4 50 mg / l, Trizma base 1 g / l pH 8.2, vitamin B12 4 # g / l, FeCl3.6 H2O 3.89 mg / l, H3BO3 34.3 mg / l, MnCl2.4H2O 4.3 mg / l, ZnCl2. 315 # g / l, MoO3 30 # g / l, CuSO4.5H2O 3 # g / l, CoCl2.6H2O 13.2 # g / l) [Stevens SE, Patterson COP, and Myers J. "The production of hydrogen peroxide by green algae: a survey “J. Phycology (1973). 9: 427-430] plus 5 g / l NaNO3 at approximately 108 cells / ml. Nine volumes of cells are mixed with 1 volume of DNA 1-10 # g / ml in 0.15 M NaCl / 0.015 M Na3 citrate and incubated at 27-30 ° C for 3 hours before adding 1 volume of DNaseI at a final concentration of 10 # g / ml. The cells are seeded in 2.5 ml agar with overlapping of 0.6% medium A that was frightened at 45 ° C and incubated. The cells were exposed to antibiotics by placing 2.0 ml of agar of 0.6% medium A containing below appropriate concentration of antibiotic with a sterile Pasteur pipette. The transformants were selected 3-4 later. Selections are typically made using Kanamycin 200

40 #g/ml, cloranfenicol 8 #g/ml, espectinomicina 10 #g/ml en medio sólido, mientras que se emplean kanamicina 150 #g/ml, cloranfenicol 7 #g/ml y espectinomicina 5 #g/ml en medio líquido. 40 # g / ml, chloramphenicol 8 # g / ml, spectinomycin 10 # g / ml in solid medium, while kanamycin 150 # g / ml, chloramphenicol 7 # g / ml and spectinomycin 5 # g / ml are used in liquid medium .

Se transforman células T. elongatus BP-1 de acuerdo con el protocolo optimizado previamente descrito (Iwai M, Katoh H, Katayama H, e Ikeuchi). T. elongatus BP-1 cells are transformed according to the optimized protocol previously described (Iwai M, Katoh H, Katayama H, and Ikeuchi).

45 Se transforman E. coli usando técnicas convencionales conocidas por los expertos en la materia, incluyendo choque térmico de células químicamente competentes y electroporación [Berger y Kimmel, Guide to Molecular Cloning Techniques, Methods in Enzymology volumen 152 Academic Press, Inc., San Diego, California.; Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning -A Laboratory Manual (2ª ed.) Vol 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor E. Coli are transformed using conventional techniques known to those skilled in the art, including thermal shock of chemically competent cells and electroporation [Berger and Kimmel, Guide to Molecular Cloning Techniques, Methods in Enzymology volume 152 Academic Press, Inc., San Diego , California .; Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning -A Laboratory Manual (2nd ed.) Vol 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor

50 Press, NY.; y Current Protocols in Molecular Biology, F.M. Ausubel et al., Eds., Current Protocols, una empresa en participación entre Greene Publishing Associates, Inc. y John Wiley & Sons, Inc., (hasta e incluyendo el Suplemento de 1997)]. 50 Press, NY .; and Current Protocols in Molecular Biology, F.M. Ausubel et al., Eds., Current Protocols, a joint venture between Greene Publishing Associates, Inc. and John Wiley & Sons, Inc., (up to and including the 1997 Supplement)].

Las rutas biosintéticas como se describen en el presente documento se ensayan en primer lugar y se optimizan Biosynthetic pathways as described herein are first tested and optimized.

55 usando plásmidos episódicos descritos anteriormente. Las optimizaciones no limitantes incluyen intercambio de promotor y ajuste, manipulación del sitio de unión a ribosomas, alteración del orden génico (por ejemplo, gen ABC frente a BAC, CBA, CAB, BCA), co-expresión de chaperonas moleculares, mutagénesis aleatoria o dirigida de secuencias génicas para aumentar o reducir la actividad, plegamiento o regulación alostérica, expresión de secuencias génicas de especies alternativas, manipulación codónica, adición o retirada de secuencias de dirección 55 using episodic plasmids described above. Non-limiting optimizations include promoter exchange and adjustment, manipulation of the ribosome binding site, alteration of the gene order (eg, ABC gene versus BAC, CBA, CAB, BCA), co-expression of molecular chaperones, random mutagenesis or targeting of gene sequences to increase or reduce allosteric activity, folding or regulation, expression of gene sequences of alternative species, codon manipulation, addition or removal of address sequences

60 intracelular tales como secuencias señal, y similares. Intracellular 60 such as signal sequences, and the like.

Cada gen o ácido nucleico modificado por ingeniería genética se optimiza de forma individual o, como alternativa, en paralelo. Se integran posteriormente secuencias promotoras y génicas funcionales en el cromosoma de E. coli para permitir la propagación estable en ausencia de presión selectiva (es decir, inclusión de antibióticos) usando técnicas Each gene or genetically modified nucleic acid is optimized individually or, alternatively, in parallel. Functional promoter and gene sequences are subsequently integrated into the E. coli chromosome to allow stable propagation in the absence of selective pressure (i.e., inclusion of antibiotics) using techniques

65 convencionales conocidas por los expertos en la materia. 65 conventional known to those skilled in the art.

La Figura 1 enumera genes implicados en la producción de productos basados en carbono de interés, relacionados con rutas asociadas, Números de la Comisión de Enzimas (EC), nombres de genes ejemplares, organismo fuente, números de referencia de GenBank, y homólogos de fuentes alternativas. Cuando el organismo parental codifica un gen con la actividad enzimática indicada, es útil sobreexpresar estos componentes o al menos atenuar estos Figure 1 lists genes involved in the production of carbon-based products of interest, related to associated pathways, Enzyme Commission Numbers (EC), exemplary gene names, source organism, GenBank reference numbers, and source counterparts alternatives. When the parental organism encodes a gene with the indicated enzymatic activity, it is useful to overexpress these components or at least attenuate these

5 componentes como se indica. En algunas circunstancias, la secuencia de la enzima nativa puede sobreexpresarse o atenuarse. En otras circunstancias, es útil sobreexpresar o atenuar un gen exógeno, que permite un control regulador más explícito en el proceso biológico y un medio para mitigar potencialmente los efectos de la regulación del metabolismo central, que se centra en torno a los genes nativos de forma explícita. 5 components as indicated. In some circumstances, the native enzyme sequence may be overexpressed or attenuated. In other circumstances, it is useful to overexpress or attenuate an exogenous gene, which allows for more explicit regulatory control in the biological process and a means to potentially mitigate the effects of central metabolic regulation, which centers around native genes in a way explicit

Producción de Etanol Ethanol Production

La Figura 2 proporciona una ruta para producir etanol, succinato y derivados de los mismos. Figure 2 provides a route to produce ethanol, succinate and derivatives thereof.

Hasta la fecha, los rendimientos actuales de etanol producidos en cianobacterias no son adecuados para producción To date, the current yields of ethanol produced in cyanobacteria are not suitable for production

15 comercial a 1,3 mM por DO730 por día, como se desvela en el documento WO 2007/084477, o 1,7 #mol de etanol por mg de clorofila por hora, como se muestra en la Patente de Estados Unidos Nº 6.699.696. 15 commercial at 1.3 mM for OD730 per day, as disclosed in WO 2007/084477, or 1.7 #mol of ethanol per mg of chlorophyll per hour, as shown in US Patent No. 6,699. 696.

La presente invención, por lo tanto, proporciona una célula hospedadora capaz de fijar CO2 que produce etanol a un nivel comercial, por ejemplo, entre aproximadamente 50 y 150 g/l en un período de aproximadamente 48 horas. En ciertas realizaciones, la velocidad de productividad de etanol está en el intervalo de aproximadamente 2,5 g/l-h a aproximadamente 5 g/l-h. En una realización, se modifica por ingeniería genética una célula hospedadora capaz de fijar CO2 tal como una cianobacteria Synechococcus sp. PCC 7002 para expresar genes tales como pdc y/o adh como se desvela. Dicho microorganismo recombinante codifica actividad PDC que convierte ácido pirúvico en acetaldehído y/o actividad ADH que convierte acetaldehído en etanol. La capacidad del microorganismo The present invention, therefore, provides a host cell capable of fixing CO2 that produces ethanol at a commercial level, for example, between about 50 and 150 g / l over a period of about 48 hours. In certain embodiments, the rate of ethanol productivity is in the range of about 2.5 g / l-h to about 5 g / l-h. In one embodiment, a host cell capable of fixing CO2 such as a Synechococcus sp. PCC 7002 to express genes such as pdc and / or adh as disclosed. Said recombinant microorganism encodes PDC activity that converts pyruvic acid into acetaldehyde and / or ADH activity that converts acetaldehyde into ethanol. The capacity of the microorganism

25 transformado para fijar CO2 evita la necesidad de complementar con azúcares o biomasa. En consecuencia, los microorganismos de la presente invención son alternativas atractivas para producir biocombustibles. La presente invención proporciona el p/v de etanol para que sea de al menos 50, al menos 60, al menos 70, al menos 80, al menos 90, al menos 100, al menos 125 o al menos 150 g/l o producido de otro modo a escala comercial. 25 transformed to fix CO2 avoids the need to supplement with sugars or biomass. Consequently, the microorganisms of the present invention are attractive alternatives for producing biofuels. The present invention provides the w / v of ethanol to be at least 50, at least 60, at least 70, at least 80, at least 90, at least 100, at least 125 or at least 150 g / what is produced from another way on a commercial scale.

Selección de enzimas y enzimas óptimas Selection of enzymes and optimal enzymes

En la actualidad, los productos de fermentación tales como etanol, butanol, ácido láctico, formiato, acetato producido en organismos biológicos emplean un procedimiento dependiente de NADH. Se usa NAD para degradar la glucosa u otras fuentes de azúcares para formar NADH. El NADH se recicla durante la fermentación a NAD+ para permitir At present, fermentation products such as ethanol, butanol, lactic acid, formate, acetate produced in biological organisms employ a NADH-dependent process. NAD is used to degrade glucose or other sources of sugars to form NADH. NADH is recycled during fermentation to NAD + to allow

35 degradación de azúcares adicional, que da como resultado productos secundarios de fermentación. Durante la fotosíntesis, sin embargo, la célula forma NADPH, que se usa principalmente para operaciones biosintéticas en organismos biológicos, por ejemplo, célula para cultivo, división y para acumular almacenes químicos tales como glucógeno, sacarosa y otras macromoléculas. Se producen productos de fermentación a la luz, pero en cantidades pequeñas. Additional degradation of sugars, which results in secondary fermentation products. During photosynthesis, however, the cell forms NADPH, which is mainly used for biosynthetic operations in biological organisms, for example, cell for culture, division and to accumulate chemical stores such as glycogen, sucrose and other macromolecules. Light fermentation products are produced, but in small quantities.

Usar enzimas naturales o modificadas por ingeniería genética que utilizan NADPH como una fuente para reducir la energía en lugar de NADH permitiría el uso directo de energía reductora fotosintética para la formación de productos secundarios normalmente fermentativos. En consecuencia, la presente invención proporciona un método para producir etanol que comprende cultivar una célula hospedadora que está modificada genéticamente para Using natural or genetically engineered enzymes that use NADPH as a source to reduce energy instead of NADH would allow the direct use of photosynthetic reducing energy for the formation of normally fermentative by-products. Accordingly, the present invention provides a method for producing ethanol comprising culturing a host cell that is genetically modified to

45 comprender un ácido nucleico modificado por ingeniería genética exógeno que codifica una actividad alcohol deshidrogenasa dependiente de NADPH. Esta es una mejora con respecto a métodos previos de uso de organismos tales como algas para acumular almacenes de productos químicos, que posteriormente se usan para realizar productos de fermentación por la noche o el uso externo de organismos separados. En efecto, los productos fermentativos se forman a mayores eficacias directamente a la luz durante la fotosíntesis. Además, la producción obligatoria de macromoléculas a alta concentración se alivia durante el día, produciendo dichos productos directamente durante el día. 45 comprise an exogenous genetically engineered nucleic acid encoding an NADPH-dependent alcohol dehydrogenase activity. This is an improvement over previous methods of using organisms such as algae to accumulate chemical stores, which are subsequently used to make fermentation products at night or the external use of separate organisms. In fact, fermentative products are formed at greater efficiencies directly to light during photosynthesis. In addition, mandatory production of high concentration macromolecules is relieved during the day, producing such products directly during the day.

Las enzimas dependientes de NADPH que producen normalmente productos fermentados son poco habituales en la naturaleza. En consecuencia, en ciertos aspectos de la invención, se produce etanol en organismos que expresan o NADPH-dependent enzymes that normally produce fermented products are rare in nature. Consequently, in certain aspects of the invention, ethanol is produced in organisms that express or

55 modificados para expresar HUC22-1 de Moorella sp. o un homólogo del mismo que incluye al menos tres alcohol deshidrogenasas tales como AdhA (referencia de NCBI YP_430754). Se ha demostrado previamente que esta enzima usa preferentemente NADP como un cofactor a diferencia de NAD y produce etanol a tasas altas a partir de acetaldehído [“Characterization of enzymes envolved in the ethanol production of Moorella sp. HUC22-1”]. Coexpresando este gen en organismos seleccionados, tales como cianobacterias, el NADPH2 formado durante la fotosíntesis puede usarse directamente para formar etanol en estos organismos. Como alternativa, las enzimas que usan de forma natural NADH pueden modificarse por ingeniería genética usando técnicas de ingeniería proteica establecidas para requerir NADPH2 en lugar de NADH. 55 modified to express HUC22-1 of Moorella sp. or a homologue thereof that includes at least three alcohol dehydrogenases such as AdhA (NCBI reference YP_430754). It has been previously shown that this enzyme preferably uses NADP as a cofactor unlike NAD and produces ethanol at high rates from acetaldehyde ["Characterization of enzymes wrapped in the ethanol production of Moorella sp. HUC22-1 ”]. By coexpressing this gene in selected organisms, such as cyanobacteria, the NADPH2 formed during photosynthesis can be used directly to form ethanol in these organisms. Alternatively, enzymes that naturally use NADH can be engineered using genetic engineering techniques established to require NADPH2 instead of NADH.

En ciertas realizaciones, AdHA dependiente de NADPH de Moorella se co-expresa con piruvato descarboxilasa de In certain embodiments, Moorella's NADPH-dependent AdHA is co-expressed with pyruvate decarboxylase from

65 Zymomonas mobilis en cianobacterias para derivar un proceso eficaz para la producción de etanol dependiente de NADPH como un cofactor en lugar del NADH tradicional. Dichos organismos transgénicos son capaces de realizar etanol usando procesos dependientes de NADPH. 65 Zymomonas mobilis in cyanobacteria to derive an effective process for the production of NADPH-dependent ethanol as a cofactor instead of traditional NADH. Such transgenic organisms are capable of performing ethanol using NADPH-dependent processes.

Polinucleótidos aislados Isolated polynucleotides

5 Se describen en el presente documento moléculas de ácido nucleico aisladas para el gen adHA y variantes del mismo. La secuencia de ácido nucleico de longitud completa para este gen, que codifica la enzima alcohol deshidrogenasa dependiente de NADP, EC. 1.1.1.2, se ha identificado y secuenciado. La SEC ID Nº 1 representa la secuencia codificante optimizada para expresión y codón para el gen adhAZ de Moorella sp. HUC22-1. 5 Isolated nucleic acid molecules for the adHA gene and variants thereof are described herein. The full length nucleic acid sequence for this gene, which encodes the NADP-dependent alcohol dehydrogenase enzyme, EC. 1.1.1.2, has been identified and sequenced. SEQ ID NO. 1 represents the coding sequence optimized for expression and codon for the adhAZ gene of Moorella sp. HUC22-1.

La célula de la presente invención puede comprender una molécula de ácido nucleico que comprende o consiste en una secuencia que es una versión optimizada para expresión y codón del gen adHA de tipo silvestre. En una realización adicional, la célula de la presente invención puede comprender una molécula de ácido nucleico y homólogos, variantes y derivados de SEC ID Nº 1 que comprenden o consisten en una secuencia que es una variante del gen adHA que tiene al menos 77,1 % de identidad con SEC ID Nº 1. La secuencia de ácido nucleico The cell of the present invention may comprise a nucleic acid molecule that comprises or consists of a sequence that is an optimized version for expression and codon of the wild-type adHA gene. In a further embodiment, the cell of the present invention may comprise a nucleic acid molecule and homologues, variants and derivatives of SEQ ID NO: 1 that comprise or consist of a sequence that is a variant of the adHA gene having at least 77.1 % identity with SEQ ID No. 1. The nucleic acid sequence

15 puede ser preferentemente, 78 %, 79 %, 80 %, 81 % -85 %, 90 % -95 %, 96 % -98 %, 99 %, 99,9 % o aún mayor identidad con SEC ID Nº 1. 15 may preferably be 78%, 79%, 80%, 81% -85%, 90% -95%, 96% -98%, 99%, 99.9% or even greater identity with SEQ ID No. 1.

En otra realización, la célula de la invención comprende una molécula de ácido nucleico que codifica un polipéptido que tiene la secuencia de aminoácidos de SEC ID Nº 2. In another embodiment, the cell of the invention comprises a nucleic acid molecule encoding a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

Las moléculas de ácido nucleico pueden hibridar en condiciones rigurosas con las moléculas de ácido nucleico anteriormente descritas. Como se ha definido anteriormente, y como se conoce bien en la técnica, se realizan hibridaciones rigurosas a aproximadamente 25 °C por debajo del punto de fusión térmico (Tm) para el híbrido de ADN específico en un conjunto de condiciones particulares, en las que la Tm es la temperatura a la que el 50 % de la Nucleic acid molecules can hybridize under stringent conditions with the nucleic acid molecules described above. As defined above, and as is well known in the art, rigorous hybridizations are performed at approximately 25 ° C below the thermal melting point (Tm) for the specific DNA hybrid under a set of particular conditions, in which Tm is the temperature at which 50% of the

25 secuencia diana hibrida con una sonda perfectamente coincidente. Se realiza lavado riguroso a temperaturas aproximadamente 5 °C más bajas que la Tm para el híbrido de ADN específico en un conjunto particular de condiciones. 25 hybrid target sequence with a perfectly matching probe. Rigorous washing is performed at temperatures approximately 5 ° C lower than the Tm for the specific DNA hybrid under a particular set of conditions.

También se describen moléculas de ácido nucleico que comprenden un fragmento de una cualquiera de las secuencias de ácido nucleico anteriormente descritas. Estos fragmentos preferentemente contienen al menos 20 nucleótidos contiguos. Más preferentemente, los fragmentos de las secuencias de ácido nucleico contienen al menos 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100 o aún más nucleótidos contiguos. Nucleic acid molecules comprising a fragment of any one of the nucleic acid sequences described above are also described. These fragments preferably contain at least 20 contiguous nucleotides. More preferably, the fragments of the nucleic acid sequences contain at least 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100 or even more contiguous nucleotides.

Los fragmentos de secuencia de ácido nucleico presentan utilidad en una diversidad de sistemas y métodos. Por Nucleic acid sequence fragments have utility in a variety of systems and methods. By

35 ejemplo, los fragmentos pueden usarse como sondas en diversas técnicas de hibridación. Dependiendo del método, las secuencias de ácido nucleico diana pueden ser ADN o ARN. Las secuencias de ácido nucleico diana pueden fraccionarse (por ejemplo, por electroforesis en gel) antes de la hibridación, o la hibridación puede realizarse en muestras in situ. Un experto en la materia apreciará que las sondas de ácido nucleico de secuencia conocida encuentran utilidad en la determinación de la estructura cromosómica (por ejemplo, por transferencia de Southern) y en la medición de la expresión génica (por ejemplo, por transferencia de Northern). En dichos experimentos, los fragmentos de secuencia se marcan preferentemente de forma detectable, de modo que su hibridación específica con secuencias diana puede detectarse y opcionalmente cuantificarse. Un experto en la materia apreciará que los fragmentos de ácido nucleico pueden usarse en una amplia diversidad de técnicas de transferencia no descritas específicamente en el presente documento. For example, the fragments can be used as probes in various hybridization techniques. Depending on the method, the target nucleic acid sequences may be DNA or RNA. The target nucleic acid sequences can be fractionated (for example, by gel electrophoresis) before hybridization, or hybridization can be performed on in situ samples. One skilled in the art will appreciate that nucleic acid probes of known sequence find utility in determining chromosomal structure (for example, by Southern blot) and in measuring gene expression (e.g., by Northern blotting) . In such experiments, the sequence fragments are preferably labeled detectably, so that their specific hybridization with target sequences can be detected and optionally quantified. One skilled in the art will appreciate that nucleic acid fragments can be used in a wide variety of transfer techniques not specifically described herein.

45 También debería apreciarse que los fragmentos de secuencia de ácido nucleico desvelados en el presente documento también encuentran utilidad como sondas cuando se inmovilizan en micromatrices. Se conocen bien en la técnica métodos para crear micromatrices por deposición y fijación de ácidos nucleicos en sustratos de soporte. Revisado en DNA Microarrays: A Practical Approach (Practical Approach Series), Schena (ed.), Oxford University Press (1999) (ISBN: 0199637768); Nature Genet. 21(1) (supl):1-60 (1999); Microarray Biochip: Tools and Technology, Schena (ed.), Eaton Publishing Company/BioTechniques Books Division (2000) (ISBN: 1881299376). El análisis de, por ejemplo, la expresión génica usando micromatrices que comprenden fragmentos de secuencia de ácido nucleico, tales como los fragmentos de secuencia de ácido nucleico desvelados en el presente documento, es una utilidad bien establecida para fragmentos de secuencia en el campo de la biología celular y molecular. Otros It should also be appreciated that the nucleic acid sequence fragments disclosed herein also find utility as probes when immobilized in microarrays. Methods for creating microarrays by deposition and fixation of nucleic acids on support substrates are well known in the art. Revised in DNA Microarrays: A Practical Approach (Practical Approach Series), Schena (ed.), Oxford University Press (1999) (ISBN: 0199637768); Nature Genet 21 (1) (supl): 1-60 (1999); Microarray Biochip: Tools and Technology, Schena (ed.), Eaton Publishing Company / BioTechniques Books Division (2000) (ISBN: 1881299376). The analysis of, for example, gene expression using microarrays comprising nucleic acid sequence fragments, such as nucleic acid sequence fragments disclosed herein, is a well established utility for sequence fragments in the field of Cellular and molecular biology. Others

55 usos para fragmentos de secuencias inmovilizados en micromatrices se describen en Gerhold et al., Trends Biochem. Sci. 24:168-173 (1999) y Zweiger, Trends Biotechnol. 17:429-436 (1999); DNA Microarrays: A Practical Approach (Practical Approach Series), Schena (ed.), Oxford University Press (1999) (ISBN: 0199637768); Nature Genet. 21 (1) (supl):1-60 (1999); Microarray Biochip: Tools and Technology, Schena (ed.), Eaton Publishing Company/BioTechniques Books Division (2000) (ISBN: 1881299376). 55 uses for fragments of immobilized sequences in microarrays are described in Gerhold et al., Trends Biochem. Sci. 24: 168-173 (1999) and Zweiger, Trends Biotechnol. 17: 429-436 (1999); DNA Microarrays: A Practical Approach (Practical Approach Series), Schena (ed.), Oxford University Press (1999) (ISBN: 0199637768); Nature Genet 21 (1) (supl): 1-60 (1999); Microarray Biochip: Tools and Technology, Schena (ed.), Eaton Publishing Company / BioTechniques Books Division (2000) (ISBN: 1881299376).

Se desvelan moléculas de ácido nucleico aisladas que codifican el polipéptido AdHA dependiente de NADPH que comprende actividad alcohol deshidrogenasa. Como se conoce bien en la técnica, las actividades enzimáticas pueden medirse de diversas maneras. Por ejemplo, la pirofosforolisis de OMP puede seguirse de forma espectroscópica. Grubmeyer et al., J. Biol. Chem. 268:20299-20304 (1993). Como alternativa, la actividad de la 65 enzima puede seguirse usando técnicas cromatográficas, tales como cromatografía líquida de alto rendimiento. Chung y Sloan, J. Chromatogr. 371:71-81 (1986). Como otra alternativa la actividad puede medirse indirectamente determinando los niveles de producto realizado de la actividad enzimática. Estos niveles pueden medirse con técnicas que incluyen extracción de metanol/cloroformo acuoso como se conocen y se describen en la técnica (consúltese M. Kates (1986) Techniques of Lipidology; Isolation, analysis and identification of Lipids. Elsevier Science Publishers, Nueva York (ISBN: 0444807322)). Las técnicas más modernas incluyen el uso de cromatografía 5 de gases ligada a espectrometría de masas (Niessen, W. M. A. (2001). Current practice of gas chomatography— mass spectometry. Nueva York, N.Y: Marcel Dekker. (ISBN: 0824704738)). Pueden usarse técnicas modernas adicionales para identificación de actividad proteica recombinante y productos incluyen espectrometría de masascromatografía líquida (LCMS), cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC), electroforesis capilar, espectrometría de masas-desorción e ionización por láser asistida por matriz-tiempo de vuelo (MALDI-TOF MS), resonancia magnética nuclear (RMN), espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR), viscosimetría (Knothe, G., R. O. Dunn, y M. O. Bagby. 1997. Biodiesel: The use of vegetable oils and their derivatives as alternative diesel fuels, Am. Chem. Soc. Symp. Serie 666: 172-208), valoración para determinar ácidos grasos libres (Komers, K., F. Skopal y R. Stloukal. 1997. Determination of the neutralization number for biodiesel fuel production. Fett/Lipid 99 (2): 52-54), métodos enzimáticos (Bailer, J., y K. de Hueber. 1991. Determination of saponifiable glycerol in “bio-diesel”. Isolated nucleic acid molecules that encode the NADPH-dependent AdHA polypeptide comprising alcohol dehydrogenase activity are disclosed. As is well known in the art, enzymatic activities can be measured in various ways. For example, the pyrophosphorolysis of OMP can be followed spectroscopically. Grubmeyer et al., J. Biol. Chem. 268: 20299-20304 (1993). Alternatively, the activity of the enzyme can be followed using chromatographic techniques, such as high performance liquid chromatography. Chung and Sloan, J. Chromatogr. 371: 71-81 (1986). As another alternative, the activity can be measured indirectly by determining the levels of product produced from the enzymatic activity. These levels can be measured with techniques that include aqueous methanol / chloroform extraction as are known and described in the art (see M. Kates (1986) Techniques of Lipidology; Isolation, analysis and identification of Lipids. Elsevier Science Publishers, New York ( ISBN: 0444807322)). More modern techniques include the use of gas chromatography 5 linked to mass spectrometry (Niessen, W. M. A. (2001). Current practice of gas chomatography— mass spectometry. New York, N.Y: Marcel Dekker. (ISBN: 0824704738)). Additional modern techniques can be used for identification of recombinant protein activity and products include mass spectrometry liquid chromatography (LCMS), high performance liquid chromatography (HPLC), capillary electrophoresis, mass spectometry-desorption and laser ionization assisted by time-matrix flight (MALDI-TOF MS), nuclear magnetic resonance imaging (NMR), near infrared spectroscopy (NIR), viscosimetry (Knothe, G., RO Dunn, and MO Bagby. 1997. Biodiesel: The use of vegetable oils and their derivatives as alternative diesel fuels, Am. Chem. Soc. Symp. Series 666: 172-208), titration to determine free fatty acids (Komers, K., F. Skopal and R. Stloukal. 1997. Determination of the neutralization number for biodiesel fuel production Fett / Lipid 99 (2): 52-54), enzymatic methods (Bailer, J., and K. de Hueber. 1991. Determination of saponifiable glycerol in "bio-diesel".

15 Fresenius J. Anal. Chem. 340 (3): 186), métodos basados en propiedades físicas, métodos químicos húmedos, etc. para analizar los niveles y la identidad del producto producido por los organismos de la presente invención. También pueden ser adecuados otros métodos y técnicas para la medición de la actividad enzimática, como se conocerá por un experto en la materia. 15 Fresenius J. Anal. Chem. 340 (3): 186), methods based on physical properties, wet chemical methods, etc. to analyze the levels and identity of the product produced by the organisms of the present invention. Other methods and techniques for measuring enzymatic activity may also be suitable, as will be known by one skilled in the art.

También se describen vectores, incluyendo vectores de expresión, que comprenden las moléculas de ácido nucleico anteriores. Los vectores pueden incluir las moléculas de ácido nucleico anteriormente descritas unidas operativamente con una o más secuencias de control de la expresión. Los vectores pueden por lo tanto usarse para expresar un polipéptido AdHA dependiente de NADPH que comprende actividad alcohol deshidrogenasa. Vectors, including expression vectors, comprising the above nucleic acid molecules are also described. The vectors may include the aforementioned nucleic acid molecules operatively linked with one or more expression control sequences. Vectors can therefore be used to express an NADPH-dependent AdHA polypeptide comprising alcohol dehydrogenase activity.

25 Polipéptidos aislados 25 Isolated Polypeptides

También se describen polipéptidos aislados (incluyendo muteínas, variantes alélicas, fragmentos, derivados y análogos) codificados por las moléculas de ácido nucleico descritas anteriormente. El polipéptido aislado puede comprender la secuencia polipeptídica correspondiente a SEC ID Nº 2. El polipéptido aislado puede comprender una secuencia polipeptídica a al menos 71,1 % idéntica a SEC ID Nº 2. Preferentemente el polipéptido aislado tiene 72 %, 73 % -75 %, 76 % -80 %, 81% -90 %, 95%, 96 %, 97 %, 98 %, 98,1 %, 98,2 %, 98,3 %, 98,4 %, 98,5 %, 98,6 %, 98,7 %, 98,8 %, 98,9 %, 99 %, 99,1 %, 99,2 %, 99,3 %, 99,4 %, 99,5 %, 99,6 %, 99,7 %, 99,8 %, 99,9 % o aún mayor identidad con SEC ID Nº 2. Isolated polypeptides (including muteins, allelic variants, fragments, derivatives and the like) encoded by the nucleic acid molecules described above are also described. The isolated polypeptide may comprise the polypeptide sequence corresponding to SEQ ID No. 2. The isolated polypeptide may comprise a polypeptide sequence at least 71.1% identical to SEQ ID No. 2. Preferably the isolated polypeptide has 72%, 73% -75% , 76% -80%, 81% -90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 98.1%, 98.2%, 98.3%, 98.4%, 98.5%, 98.6%, 98.7%, 98.8%, 98.9%, 99%, 99.1%, 99.2%, 99.3%, 99.4%, 99.5%, 99, 6%, 99.7%, 99.8%, 99.9% or even greater identity with SEQ ID No. 2.

35 Se describen polipéptidos aislados que comprenden un fragmento de las secuencias polipeptídicas anteriormente descritas. Estos fragmentos incluyen preferentemente al menos 20 aminoácidos contiguos, más preferentemente al menos 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100 o aún más aminoácidos contiguos. Isolated polypeptides comprising a fragment of the polypeptide sequences described above are described. These fragments preferably include at least 20 contiguous amino acids, more preferably at least 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100 or even more contiguous amino acids.

Los polipéptidos también incluyen fusiones entre las secuencias polipeptídicas anteriormente descritas y polipéptidos heterólogos. Las secuencias heterólogas pueden, por ejemplo, incluir secuencias diseñadas para facilitar la purificación, por ejemplo, marcadores de histidina y/o visualización de proteínas expresadas de forma recombinante. Otros ejemplos no limitantes de fusiones proteicas incluyen las que permiten la presentación de la proteína codificada en la superficie de un fago o una célula, fusiones con proteínas intrínsecamente fluorescentes, tales como proteína verde fluorescente (GFP) y fusiones con la región Fc de IgG. The polypeptides also include fusions between the polypeptide sequences described above and heterologous polypeptides. Heterologous sequences may, for example, include sequences designed to facilitate purification, for example, histidine markers and / or recombinantly expressed protein visualization. Other non-limiting examples of protein fusions include those that allow the presentation of the encoded protein on the surface of a phage or a cell, fusions with intrinsically fluorescent proteins, such as green fluorescent protein (GFP) and fusions with the Fc region of IgG.

Resultados de enzimas óptimas Optimal Enzyme Results

Se observa nivel aumentado de etanol modificando por ingeniería genética células hospedadoras para que tengan actividad alcohol deshidrogenasa dependiente de NADPH. Los métodos para producir aumento del nivel de etanol comprenden la expresión de dichos genes adHA dependientes de NADPH como se describe en el presente documento. Increased level of ethanol is observed by genetically modifying host cells so that they have NADPH-dependent alcohol dehydrogenase activity. Methods for producing increased ethanol level comprise the expression of said NADPH-dependent adHA genes as described herein.

En ciertos aspectos de la invención, se producen niveles aumentados de etanol de al menos aproximadamente 249 mg/l de etanol durante 72 horas. Más preferentemente, se producen al menos aproximadamente 297 mg/l de etanol In certain aspects of the invention, increased levels of ethanol of at least about 249 mg / l of ethanol are produced for 72 hours. More preferably, at least about 297 mg / l of ethanol is produced

55 durante 72 horas (Figura 6). 55 for 72 hours (Figure 6).

En otros aspectos de la invención, se producen niveles reducidos de acetaldehído. En realizaciones preferidas, se producen menos de aproximadamente 14 mg/l de acetaldehído (Figura 7). In other aspects of the invention, reduced levels of acetaldehyde are produced. In preferred embodiments, less than about 14 mg / l acetaldehyde is produced (Figure 7).

Además, en otros aspectos de la invención, se producen métodos para producir mayor cantidad de etanol en relación con DO aumentada. En realizaciones preferidas, se producen al menos aproximadamente 36 mg/l de etanol por DO. Más preferentemente, se producen al menos aproximadamente 47 mg/l de etanol por DO (Figura 8). In addition, in other aspects of the invention, methods are produced to produce more ethanol in relation to increased OD. In preferred embodiments, at least about 36 mg / l ethanol is produced per OD. More preferably, at least about 47 mg / l of ethanol are produced per OD (Figure 8).

En consecuencia, se muestra en el presente documento que la expresión de dichas enzimas dependientes de Accordingly, it is shown herein that the expression of said enzymes dependent on

65 NADPH para generar productos fermentativos tales como etanol aumenta los niveles de etanol, reduce los niveles de acetaldehído y de hecho permite el aumento de la producción de etanol en función de DO. 65 NADPH to generate fermentative products such as ethanol increases ethanol levels, reduces acetaldehyde levels and in fact allows increased ethanol production as a function of DO.

Independencia de nutrientes Nutrient Independence

En otro aspecto, además de CO2 y luz, los organismos fotoautotróficos típicamente requieren fuentes de nutrientes inorgánicos y vitaminas. Los nutrientes requeridos generalmente se usan para complementar el medio de 5 crecimiento durante la propagación a escala experimental de dichos organismos. Sin embargo, dichos nutrientes son prohibitivamente caros en el contexto del bioprocesamiento a escala industrial. In another aspect, in addition to CO2 and light, photoautotrophic organisms typically require sources of inorganic nutrients and vitamins. The required nutrients are generally used to complement the growth medium during the experimental scale propagation of said organisms. However, such nutrients are prohibitively expensive in the context of industrial-scale bioprocessing.

La vitamina B12 es un cofactor vitamínico que facilita la catalización de reacción basada en radicales. Muchos organismos, incluyendo Synechococcus sp. PCC 7002, requieren fuentes externas de vitamina B12 para su 10 crecimiento, lo que es prohibitivamente caro en bioprocesamiento industrial a gran escala. En una realización, la necesidad de vitamina B12 se evita modificando por ingeniería genética células fotoautotróficas para que expresen la ruta de biosíntesis de vitamina B12 como se desvela en el documento PCT/US2008/083056, presentado el 10 de noviembre de 2008. Una ruta de biosíntesis ejemplar hallada en Salmonella typhimurium se sobreexpresa, incluyendo pero sin limitación los siguientes genes que codifican las secuencias de aminoácidos expuestas en 15 (Uroporfirin-III C-metiltransferasa (CysG), EC 2.1.1.107, locus NP_462380), (Sirohidroclorin cobaltoquelatasa (CbiK), EC 4.99.1.3, locus NP_460970), (Precorrin-2 C20 metiltransferasa (CbiL), EC 2.1.1.130, locus NP_460969), (Precorrin3B metilasa (CbiH), EC 2.1.1.131, locus NP_460972), (CbiG/precorrin metiltransferasa bifuncional (CbiG), locus NP_460973), (Precorrin-4 C11-metiltransferasa (CbiF), EC 2.1.1.133, locus NP_460974), (proteína de biosíntesis de cobalamina (CbiD), locus NP_460977), (precorrin-6A reductasa dependiente de NADPH (CbiJ), EC 20 1.3.1.54, locus NP_460971), (precorrin-6B C5,15-metiltransferasa (CbiE), EC 2.1.1.132, locus NP_460976), (precorrin-6B C12 descarboxilasa (CbiT), EC 2.1.1.132, locus NP_460975), (precorrin-8X-metilmutasa (CbiC), EC 5.4.1.2, locus NP_460978), (ácido cobirínico A, C-diamida-sintasa (CbiA), EC 6.3.1 -, locus NP_460980), (ácido Cob Vitamin B12 is a vitamin cofactor that facilitates radical-based reaction catalysis. Many organisms, including Synechococcus sp. PCC 7002, require external sources of vitamin B12 for growth, which is prohibitively expensive in large-scale industrial bioprocessing. In one embodiment, the need for vitamin B12 is avoided by genetically engineered photoautotrophic cells to express the route of vitamin B12 biosynthesis as disclosed in document PCT / US2008 / 083056, filed on November 10, 2008. A route of Exemplary biosynthesis found in Salmonella typhimurium is overexpressed, including but not limited to the following genes encoding the amino acid sequences exposed in 15 (Uroporfirin-III C-methyltransferase (CysG), EC 2.1.1.107, locus NP_462380), (Sirohydrochlorin cobaltokelatase (CbiK ), EC 4.99.1.3, locus NP_460970), (Precorrin-2 C20 methyltransferase (CbiL), EC 2.1.1.130, locus NP_460969), (Precorrin3B methylase (CbiH), EC 2.1.1.131, locus NP_460972), (CbiG / precorrin bifunctional methyltransferase (CbiG), locus NP_460973), (Precorrin-4 C11-methyltransferase (CbiF), EC 2.1.1.133, locus NP_460974), (cobalamin biosynthesis protein (CbiD), locus NP_460977), (precorrinie-6 NADPH (CbiJ), EC 20 1.3.1.54, locus NP_460971), (precorrin-6B C5,15-methyltransferase (CbiE), EC 2.1.1.132, locus NP_460976), (precorrin-6B C12 decarboxylase (CbiT), EC 2.1.1.132, locus NP_460975), (precorrin-8X-methylmutase (CbiC), EC 5.4.1.2, locus NP_460978), (cobyric acid A, C-diamide-synthase (CbiA), EC 6.3.1 -, locus NP_460980) , (Cob acid

(I) irínico a,c-diamida adenosiltransferasa (BtuR), EC 2.5.1.17, locus NP_460677), (ácido cobirínico sintasa (CbiP), EC 6.3.5.10, locus NP_460964), (ácido cobírico descarboxilasa (CobD), EC 4.1.1.81, locus NP_459636), (I) irinic a, c-diamide adenosyltransferase (BtuR), EC 2.5.1.17, locus NP_460677), (cobyrinic acid synthase (CbiP), EC 6.3.5.10, locus NP_460964), (cobyric acid decarboxylase (CobD), EC 4.1 .1.81, locus NP_459636),

25 (adenosilcobinamida-fosfato sintasa (CbiB), EC 6.3.1.10, locus NP_460979), (alfa ribazol-5'-P fosfatasa (CobC), EC 3.1.3.73, locus NP_459635), (cobalamina (5'-fosfato)-sintasa (CobS), EC 2.7.8.26, locus NP_460962), (Cobinamida fosfato guanilil transferasa (CobU), EC 2.7.7.62, locus NP_460963) y (nicotinato-nucleótido dimetilbencimidazol-P fosforribosil transferasa (CobT), EC 2.4.2.21, locus NP_460961)]. 25 (adenosylcobinamide phosphate synthase (CbiB), EC 6.3.1.10, locus NP_460979), (alpha ribazol-5'-P phosphatase (CobC), EC 3.1.3.73, locus NP_459635), (cobalamin (5'-phosphate) - synthase (CobS), EC 2.7.8.26, locus NP_460962), (Cobinamide phosphate guanylyl transferase (CobU), EC 2.7.7.62, locus NP_460963) and (nicotinate-nucleotide dimethylbenzimidazole-P phosphoribosyl transferase (CobT), EC 2.4.21, EC 2.4.21, EC 2.4.21 locus NP_460961)].

30 Además, para permitir la captación de cobalto e incorporación en vitamina B12, los genes que codifican el transportador de cobalto están sobreexpresados. La proteína transportadora de cobalto ejemplar hallada en Salmonella typhimurium se sobreexpresa y está codificada por secuencias de aminoácidos expuestas en (sistema de transporte de Co2+ de tipo ABC, componente de permeasa (CbiM), locus NP_460968), (sistema de transporte de cobalto de tipo ABC, componente periplásmico (CbiN), locus NP_460967) y (sistema de transporte de cobalto de tipo 30 In addition, to allow cobalt uptake and incorporation into vitamin B12, the genes encoding the cobalt transporter are overexpressed. The exemplary cobalt transporter protein found in Salmonella typhimurium is overexpressed and is encoded by amino acid sequences exposed in (ABC type Co2 + transport system, permease component (CbiM), locus NP_460968), (cobalt type transport system ABC, periplasmic component (CbiN), locus NP_460967) and (type cobalt transport system

35 ABC, componente permeasa (CbiQ), locus NP_461989). 35 ABC, permease component (CbiQ), locus NP_461989).

En una realización preferida, se modifican por ingeniería genética organismos fotoautotróficos para sobreexpresar enzimas independientes de vitamina B12 para evitar la necesidad de este cofactor completamente. En la mayoría de los organismos fotoautotróficos, solamente la metionina sintasa (EC 2.1.1.13) y las ribonucleótido reductasas de 40 clase II requieren vitamina B12. Se sobreexpresa por tanto una metionina sintasa independiente de vitamina B12 ejemplar (EC 2.1.1.14) de Thermotoga maritime, como se expone en el documento PCT/US2008/083.506 (5metiltetrahidrofteroiltriglutamato-homocisteína metiltransferasa (MetE), locus NP_229090). Además, se sobreexpresa una ribonucleótido reductasa de clase I ejemplar (nrdAB) de Synechocystis sp. PCC 6803 que codifica las secuencias de aminoácidos expuestas en (ribonucleósido-difosfato reductasa, subunidad alfa (NrdA), locus In a preferred embodiment, photoautotrophic organisms are genetically engineered to overexpress independent enzymes of vitamin B12 to avoid the need for this cofactor completely. In most photoautotrophic organisms, only methionine synthase (EC 2.1.1.13) and ribonucleotide reductases of class II require vitamin B12. An exemplary vitamin B12 methionine synthase (EC 2.1.1.14) from Thermotoga maritime is therefore overexpressed, as set forth in PCT / US2008 / 083.506 (5-methyltetrahydrofteroyltriglutamate-homocysteine methyltransferase (MetE), locus NP_229090). In addition, an exemplary class I ribonucleotide reductase (nrdAB) from Synechocystis sp. PCC 6803 encoding the amino acid sequences exposed in (ribonucleoside diphosphate reductase, alpha subunit (NrdA), locus

45 NP_441654), (ribonucleósido-difosfato reductasa, subunidad beta (NrdB), locus NP_443040). 45 NP_441654), (ribonucleoside diphosphate reductase, beta subunit (NrdB), locus NP_443040).

Modificando por ingeniería genética un organismo con las enzimas enumeradas anteriormente y en la Figura 1, se produce un fotoetanolgeno como se describe más específicamente en el Ejemplo 3. En consecuencia, la presente invención proporciona una célula hospedadora capaz de fijar CO2 tal como una cianobacteria Synechococcus sp. By genetically engineering an organism with the enzymes listed above and in Figure 1, a photoethanolgene is produced as described more specifically in Example 3. Accordingly, the present invention provides a host cell capable of fixing CO2 such as a Synechococcus cyanobacterium. sp.

50 PCC 7002 que se modifica por ingeniería genética para expresar genes tales como pdc y/o adh para producir etanol, y se modifica por ingeniería genética para ser independiente de nutrientes. 50 PCC 7002 that is genetically engineered to express genes such as pdc and / or adh to produce ethanol, and genetically engineered to be nutrient independent.

Producción de etanol en iluminación continua Ethanol production in continuous lighting

55 Normalmente, se forman glucógeno en microorganismos a la luz, para consumir para producir la energía en la oscuridad. Con iluminación continua, sin embargo, sería desventajoso acumular cantidades significativas de glucógeno, que alejaría el carbono de la ruta o las rutas deseadas, especialmente debido a que no podía haber período de oscuridad suficientemente largo para utilizar el glucógeno. En ciertas realizaciones para evitar la síntesis de glucógeno durante la iluminación, los genes que codifican actividades enzimáticas relacionadas con la síntesis de 55 Normally, glycogen is formed in microorganisms in the light, to consume to produce energy in the dark. With continuous lighting, however, it would be disadvantageous to accumulate significant amounts of glycogen, which would move carbon away from the desired route or routes, especially since there could not be a dark period long enough to use glycogen. In certain embodiments to avoid glycogen synthesis during illumination, the genes encoding enzymatic activities related to the synthesis of

60 glucógeno se atenúan o se eliminan completamente, en la medida en que el organismo continua manteniéndose fácilmente en un estado viable y siendo robusto en condiciones de fermentación. En consecuencia, la célula de la presente invención puede estar al menos atenuada en las actividades enzimáticas incluyendo, sin limitación: glucosa-1-fosfato adeniltransferasa (EC 2.7.7.27), glucógeno sintasa (EC 2.4.1.21 y EC 2.4.1.11), glucosa-1-fosfato uridililtransferasa (EC 2.7.7.9) y enzima de ramificación de 1,4-alfa-glucano (EC 2.4.1.18). 60 glycogen are attenuated or completely eliminated, to the extent that the organism continues to remain easily in a viable state and is robust under fermentation conditions. Accordingly, the cell of the present invention may be at least attenuated in enzymatic activities including, without limitation: glucose-1-phosphate adenyltransferase (EC 2.7.7.27), glycogen synthase (EC 2.4.1.21 and EC 2.4.1.11), glucose-1-phosphate uridylyltransferase (EC 2.7.7.9) and branching enzyme 1,4-alpha-glucan (EC 2.4.1.18).

65 En ciertos aspectos para la producción de etanol, el carbono que está disponible de la fijación de CO2 se dirige a piruvato tan eficazmente como sea posible. Las cianobacterias pueden sintetizar algo de piruvato a partir de la fijación de carbono durante la iluminación, usando gliceraldehído-3-fosfato derivado del ciclo de Calvin, debido a que aún deben realizar precursores biosintéticos a partir de él. Sin embargo, lo hacen solamente en la medida en que lo 65 In certain aspects for the production of ethanol, the carbon that is available from the CO2 fixation is directed to pyruvate as efficiently as possible. Cyanobacteria can synthesize some pyruvate from carbon fixation during illumination, using glyceraldehyde-3-phosphate derived from the Calvin cycle, because they must still perform biosynthetic precursors from it. However, they do so only to the extent that

5 requieran para crecimiento. Para aumentar el flujo a piruvato desde los intermedios del ciclo de Calvin, es deseable expresar de forma constitutiva los genes que codifican enzimas glucolíticas, del hospedador nativo o de un hospedador no nativo. La elección de genes se realiza basándose en si se proyecta que los efectos reguladores alostéricos eviten que ejerciten sus actividades completas en el contexto metabólico esperado del hospedador. La capacidad constitutiva podría conseguirse eliminando la regulación transcripcional donde existe, o expresando las enzimas a partir de promotores constitutivos con los que normalmente no están asociados. En consecuencia, la célula de la presente invención puede comprender actividades enzimáticas adicionales incluyendo, pero sin limitación: gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa (EC 1.2.1.12 o EC 1.2.1.13), fosfoglicerato quinasa (EC 2.7.2.3), fosfoglicerato mutasa (EC 5.4.2.1), enolasa (EC 4.2.1.11) y piruvato quinasa (EC 2.7.1.40). 5 require for growth. To increase the flow to pyruvate from the intermediates of the Calvin cycle, it is desirable to constitutively express the genes encoding glycolytic enzymes, from the native host or from a non-native host. The choice of genes is based on whether allosteric regulatory effects are projected to prevent them from exercising their full activities in the expected metabolic context of the host. Constitutive capacity could be achieved by eliminating transcriptional regulation where it exists, or by expressing enzymes from constitutive promoters with which they are not normally associated. Accordingly, the cell of the present invention may comprise additional enzyme activities including, but not limited to: glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (EC 1.2.1.12 or EC 1.2.1.13), phosphoglycerate kinase (EC 2.7.2.3), phosphoglycerate mutase (EC 5.4.2.1), enolasa (EC 4.2.1.11) and pyruvate kinase (EC 2.7.1.40).

15 La célula de la presente invención también puede comprender actividades enzimáticas adicionales para la conversión de piruvato a etanol. En ciertas realizaciones, dicha conversión puede llevarse a cabo por al menos cuatro rutas distintas: 1) la ruta de la piruvato descarboxilasa, 2) la ruta de la piruvato deshidrogenasa, 3) la ruta de la piruvato oxidasa y 4) la ruta de la piruvato formato-liasa. Las actividades enzimáticas requeridas para la ruta de la piruvato descarboxilasa son: piruvato descarboxilasa (EC 4.1.1.1) y alcohol deshidrogenasa (EC 1.1.1.1 o EC 1.1.1.2). Las actividades enzimáticas requeridas para la ruta de la piruvato deshidrogenasa son: acetaldehído deshidrogenasa (EC 1.2.1.10) y alcohol deshidrogenasa (EC 1.1.1.1 o EC 1.1.1.2). Las actividades enzimáticas requeridas para la ruta de la piruvato oxidasa son: piruvato oxidasa (EC 1.2.2.2), acetil-CoA sintetasa (EC 6.2.1.1), acetaldehído deshidrogenasa (EC 1.2.1.10) y alcohol deshidrogenasa (EC 1.1.1.1 o EC 1.1.1.2). Las actividades enzimáticas requeridas para la ruta de la piruvato formato-liasa son: piruvato formato-liasa (EC 2.3.1.54), formato The cell of the present invention may also comprise additional enzymatic activities for the conversion of pyruvate to ethanol. In certain embodiments, said conversion can be carried out by at least four different routes: 1) the pyruvate decarboxylase route, 2) the pyruvate dehydrogenase route, 3) the pyruvate oxidase route and 4) the route of the pyruvate-lyase format. The enzymatic activities required for the pyruvate decarboxylase pathway are: pyruvate decarboxylase (EC 4.1.1.1) and alcohol dehydrogenase (EC 1.1.1.1 or EC 1.1.1.2). The enzymatic activities required for the pyruvate dehydrogenase route are: acetaldehyde dehydrogenase (EC 1.2.1.10) and alcohol dehydrogenase (EC 1.1.1.1 or EC 1.1.1.2). The enzymatic activities required for the pyruvate oxidase route are: pyruvate oxidase (EC 1.2.2.2), acetyl-CoA synthetase (EC 6.2.1.1), acetaldehyde dehydrogenase (EC 1.2.1.10) and alcohol dehydrogenase (EC 1.1.1.1 or EC 1.1.1.2). The enzymatic activities required for the pyruvate-lyase format route are: pyruvate-lyase format (EC 2.3.1.54), format

25 hidrógeno-liasa (sin número de EC), acetaldehído deshidrogenasa (EC 1.2.1.10), y alcohol deshidrogenasa (EC 25 hydrogen-lyase (no EC number), acetaldehyde dehydrogenase (EC 1.2.1.10), and alcohol dehydrogenase (EC

1.1.1.1 o EC 1.1.1.2). Preferentemente, una o más de estas rutas se expresa de forma constitutiva o bajo alguna otra regulación controlada. 1.1.1.1 or EC 1.1.1.2). Preferably, one or more of these routes is expressed constitutively or under some other controlled regulation.

Además de proporcionar a genes exógenos o genes endógenos nueva regulación, la optimización de la producción de etanol en microorganismos preferentemente requiere la eliminación o atenuación de ciertas actividades enzimáticas hospedadoras. Estas incluyen, pero sin limitación, piruvato oxidasa (EC 1.2.2.2), D-lactato deshidrogenasa (EC 1.1.1.28), acetato quinasa (EC 2.7.2.1), fosfato acetiltransferasa (EC 2.3.1.8), citrato sintasa (EC 2.3.3.1), fosfoenolpiruvato carboxilasa (EC 4.1.1.31). El grado en que sean necesarias estas manipulaciones se determina por los productos secundarios observados hallados en el biorreactor o matraz de agitación. Por ejemplo, In addition to providing exogenous genes or endogenous genes with new regulation, the optimization of ethanol production in microorganisms preferably requires the elimination or attenuation of certain host enzymatic activities. These include, but are not limited to, pyruvate oxidase (EC 1.2.2.2), D-lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.28), acetate kinase (EC 2.7.2.1), phosphate acetyltransferase (EC 2.3.1.8), citrate synthase (EC 2.3 .3.1), phosphoenolpyruvate carboxylase (EC 4.1.1.31). The degree to which these manipulations are necessary is determined by the observed by-products found in the bioreactor or shake flask. For example,

35 la observación de acetato sugeriría la supresión de actividades enzimáticas piruvato oxidasa, acetato quinasa y/o fosfotransacetilasa. En otro ejemplo, la observación de D-lactato sugeriría la supresión de actividades enzimáticas D-lactato deshidrogenasa, mientras que la observación de succinato, malato, fumarato, oxalacetato o citrato sugeriría la supresión de las actividades enzimáticas citrato sintasa y/o PEP carboxilasa. 35 the observation of acetate would suggest the suppression of enzymatic activities pyruvate oxidase, acetate kinase and / or phosphotransacetylase. In another example, the observation of D-lactate would suggest the suppression of enzymatic activities D-lactate dehydrogenase, while the observation of succinate, malate, fumarate, oxaloacetate or citrate would suggest the suppression of the enzymatic activities citrate synthase and / or PEP carboxylase.

Producción de etanol en ciclo de luz-oscuridad Ethanol production in light-dark cycle

En realizaciones alternativas, la presente invención se adapta de modo que los microorganismos se usen en sistemas que sean adecuados para procesar con un ciclo de luz-oscuridad, en el que varias horas de iluminación constante se siguen de varias horas de oscuridad relativa. Usando dicho ciclo, la eliminación completa de la In alternative embodiments, the present invention is adapted so that microorganisms are used in systems that are suitable for processing with a light-dark cycle, in which several hours of constant illumination are followed by several hours of relative darkness. Using said cycle, the complete elimination of the

45 capacidad de síntesis de glucógeno puede no ser una estrategia viable, debido a que las células requerirán algo de glucógeno para sobrevivir al periodo de oscuridad. En este caso, puede implementarse una de dos estrategias alternativas: 1) atenuación, pero no eliminación, de las enzimas de síntesis de glucógeno, de modo que aún se realice algo de glucógeno durante la fase de luz; o 2) maximización de la producción de glucógeno durante la fase de luz. The ability to synthesize glycogen may not be a viable strategy, because the cells will require some glycogen to survive the dark period. In this case, one of two alternative strategies can be implemented: 1) attenuation, but not elimination, of glycogen synthesis enzymes, so that some glycogen is still made during the light phase; or 2) maximization of glycogen production during the light phase.

En una realización, los microorganismos se atenúan pero no se eliminan en las actividades de enzima de síntesis de glucógeno. Dichos métodos se implementan suprimiendo las actividades del gen o los genes de síntesis de glucógeno nativos y reemplazándolos con análogos que tienen regulación y expresión no nativa a un nivel menor que en el hospedador nativo. In one embodiment, the microorganisms are attenuated but not eliminated in glycogen synthesis enzyme activities. Such methods are implemented by suppressing the activities of the native glycogen synthesis gene or genes and replacing them with analogs that have non-native regulation and expression at a lower level than in the native host.

55 En otra realización, los microorganismos maximizan la producción de glucógeno durante la fase de luz. Dichos métodos se implementan explorando con respecto a cepas con el mayor contenido de glucógeno entre una colección de cepas de tipo silvestre o una biblioteca de mutantes de una cepa particular, después de que dichas cepas se han cultivado hasta una concentración celular adecuada y se han sometido posteriormente a limitación de un nutriente clave tal como nitrógeno, fósforo o potasio. Sería más ventajoso utilizar un ciclo de luz-oscuridad de modo que el glucógeno se sintetice a la máxima cantidad posible con respecto a peso en seco de las células durante el ciclo de luz, después se metaboliza etanol casi completamente según sea posible durante el ciclo de oscuridad. 55 In another embodiment, microorganisms maximize glycogen production during the light phase. Such methods are implemented by scanning for strains with the highest glycogen content among a collection of wild type strains or a library of mutants of a particular strain, after which strains have been cultured to an adequate cell concentration and have been subjected subsequently to the limitation of a key nutrient such as nitrogen, phosphorus or potassium. It would be more advantageous to use a light-dark cycle so that the glycogen is synthesized at the maximum possible amount with respect to dry weight of the cells during the light cycle, then ethanol is almost completely metabolized as possible during the cycle of darkness.

Durante el ciclo de oscuridad, el glucógeno se convierte en piruvato por enzimas endógenas, pero, como sucede con During the dark cycle, glycogen is converted into pyruvate by endogenous enzymes, but, as with

65 la iluminación continua, estas enzimas pueden regularse en el hospedador de modo que la conversión global suceda a una tasa subóptima. Para aumentar la tasa de esta conversión, dicha regulación se contrarresta, bien mutando y explorando cepas con respecto a rápida utilización de glucógeno en oscuridad o bien proporcionando al hospedador las enzimas necesarias a mayores niveles de expresión y/o proporcionando genes exógenos que codifiquen enzimas que estén menos sometidas a la regulación alostérica que las del hospedador. En consecuencia, las actividades enzimáticas preferidas para conseguir este efecto incluyen las enumeradas anteriormente para la 65 continuous illumination, these enzymes can be regulated in the host so that the overall conversion happens at a suboptimal rate. To increase the rate of this conversion, said regulation is counteracted, either by mutating and exploring strains with respect to rapid use of glycogen in the dark or by providing the host with the necessary enzymes at higher levels of expression and / or by providing exogenous genes encoding enzymes that are less subject to allosteric regulation than those of the host. Consequently, preferred enzyme activities to achieve this effect include those listed above for

5 conversión de gliceraldehído-3-fosfato en etanol, además de actividades enzimáticas que convierten glucógeno en gliceraldehído-3-fosfato: glucógeno fosforilasa (EC 2.4.1.1), fosfoglucomutasa (EC 5.4.2.2), glucosa-6-fosfato isomerasa (EC 5.3.1.9), fosfofructoquinasa (EC 2.7.1.11), fructosa-6-fosfato aldolasa (EC 4.1.2.13) y triosafosfato isomerasa (EC 5.3.1.1). 5 conversion of glyceraldehyde-3-phosphate into ethanol, in addition to enzymatic activities that convert glycogen to glyceraldehyde-3-phosphate: glycogen phosphorylase (EC 2.4.1.1), phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2), glucose-6-phosphate isomerase (EC 5.3.1.9), phosphofructokinase (EC 2.7.1.11), fructose-6-phosphate aldolase (EC 4.1.2.13) and triosaphosphate isomerase (EC 5.3.1.1).

En otra realización más, al menos una actividad citocromo oxidasa está atenuada o funcionalmente suprimida. Las citocromo oxidasas actúan para transferir electrones al oxígeno en la oscuridad. Howitt et al., realizaron supresiones de citocromo oxidasas (CtaI, CtaII y Cyd) y fueron capaces de obtener cepas que no respiraran en oscuridad pero que crecieran de forma normal a la luz. (Quinol and Cytochrome Oxidases in the Cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803, [Howitt et al., Biochemistry (1998) 37(51):17944-51]). Las cepas que carecían de una oxidasa respiraban In yet another embodiment, at least one cytochrome oxidase activity is attenuated or functionally suppressed. Cytochrome oxidases act to transfer electrons to oxygen in the dark. Howitt et al., Performed cytochrome oxidases deletions (CtaI, CtaII and Cyd) and were able to obtain strains that did not breathe in darkness but grow normally in the light. (Quinol and Cytochrome Oxidases in the Cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803, [Howitt et al., Biochemistry (1998) 37 (51): 17944-51]). Strains that lacked an oxidase breathed

15 a tasas casi de tipo silvestre, mientras que las que carecían tanto de CtaI como de Cyd no respiraban. La incapacidad para respirar en la oscuridad significa más productos fermentativos, incluyendo etanol y quizás también succinato así como 1,4-butanodiol. En consecuencia, la presente invención proporciona un organismo fijador de carbono, por ejemplo, una cianobacteria obtenida por ingeniería genética en la que al menos una actividad citocromo oxidasa está atenuada, que aumenta la producción de etanol, succinato y/o 1,4-butanodiol. 15 at almost wild rates, while those lacking both CtaI and Cyd did not breathe. The inability to breathe in the dark means more fermentative products, including ethanol and perhaps also succinate as well as 1,4-butanediol. Accordingly, the present invention provides a carbon-fixing organism, for example, a cyanobacterium obtained by genetic engineering in which at least one cytochrome oxidase activity is attenuated, which increases the production of ethanol, succinate and / or 1,4-butanediol. .

Aumento de la producción de ácidos grasos Increase in fatty acid production

La introducción de secuencias de ácido nucleico heterólogas implicadas en una ruta biosintética para la producción de hidrocarburos puede realizarse de forma estable o transitoriamente en diversas células hospedadoras usando The introduction of heterologous nucleic acid sequences involved in a biosynthetic pathway for hydrocarbon production can be carried out stably or transiently in various host cells using

25 técnicas bien conocidas en este campo, por ejemplo, electroporación, precipitación con fosfato cálcico, transfección mediada por DEAE-dextrano, transfección mediada por liposomas, conjugación y transducción. Para la transformación estable, una secuencia de ADN puede incluir además un marcador seleccionable, tal como, resistencia a antibióticos, por ejemplo resistencia a neomicina, tetraciclina, cloranfenicol, kanamicina y genes que complementan las deficiencias auxotróficas. 25 techniques well known in this field, for example, electroporation, precipitation with calcium phosphate, transfection mediated by DEAE-dextran, transfection mediated by liposomes, conjugation and transduction. For stable transformation, a DNA sequence may also include a selectable marker, such as antibiotic resistance, for example resistance to neomycin, tetracycline, chloramphenicol, kanamycin and genes that complement auxotrophic deficiencies.

Las secuencias de control de la expresión adecuadas para uso en células hospedadoras procarióticas incluyen, pero sin limitación, promotores capaces de reconocer las polimerasas T4, T3, SP6 y T7, los promotores PR y PL del bacteriófago lambda, los promotores trp, recA, de choque térmico y lacZ de E. coli, los promotores de alfa-amilasa y los específicos de sigma de B. subtilis, los promotores de los bacteriófagos de Bacillus, promotores de Expression control sequences suitable for use in prokaryotic host cells include, but are not limited to, promoters capable of recognizing T4, T3, SP6 and T7 polymerases, PR and PL promoters of bacteriophage lambda, trp, recA, promoters. E. coli thermal shock and lacZ, alpha-amylase promoters and sigma-specific B. subtilis, Bacillus bacteriophage promoters, promoters of

35 Streptomyces, el promotor int del bacteriófago lambda, el promotor bla del gen de beta-lactamasa de pBR322, y el promotor CAT del gen de cloranfenicol acetil transferasa. Se revisan promotores procariotas en Glick, J. Ind. Microbiol. 1:277, 1987; Watson et al, MOLECULAR BIOLOGY OF THE GENES 4ª Ed., Benjamin Cummins (1987); y Sambrook et al., mencionado anteriormente. Streptomyces, the int promoter of the bacteriophage lambda, the bla promoter of the beta-lactamase gene of pBR322, and the CAT promoter of the chloramphenicol acetyl transferase gene. Prokaryotic promoters are reviewed in Glick, J. Ind. Microbiol. 1: 277, 1987; Watson et al, MOLECULAR BIOLOGY OF THE GENES 4th Ed., Benjamin Cummins (1987); and Sambrook et al., mentioned above.

Son ejemplos no limitantes de promotores eucariotas adecuados para su uso dentro de un hospedador eucariota los de origen viral e incluyen el promotor del gen de metalotioneína I de ratón (Hamer et al., J. MoI. Appl. Gen. 1 :273, 1982); el promotor TK de virus del Herpes (McKnight, Cell 31 :355, 1982), el promotor temprano de SV40 (Benoist et al, Nature (Londres) 290:304, 1981), el promotor del virus del sarcoma de Rous; el promotor de citomegalovirus (Foecking et al, Gene 45:101, 1980); el promotor del gen de gal4 de levadura (Johnston, et al, PNAS (USA) 79:6971, Non-limiting examples of eukaryotic promoters suitable for use within a eukaryotic host are those of viral origin and include the promoter of the mouse metallothionein I gene (Hamer et al., J. MoI. Appl. Gen. 1: 273, 1982 ); the Herpes virus TK promoter (McKnight, Cell 31: 355, 1982), the SV40 early promoter (Benoist et al, Nature (London) 290: 304, 1981), the Rous sarcoma virus promoter; the cytomegalovirus promoter (Foecking et al, Gene 45: 101, 1980); the yeast gal4 gene promoter (Johnston, et al, PNAS (USA) 79: 6971,

45 1982; Silver et al, PNAS (USA) 81: 5951, 1984); y el promotor de IgG (Orlandi et al, PNAS (USA) 86:3833, 1989). 45 1982; Silver et al, PNAS (USA) 81: 5951, 1984); and the IgG promoter (Orlandi et al, PNAS (USA) 86: 3833, 1989).

En algunos ejemplos una célula hospedadora modificada genéticamente se modifica genéticamente con una secuencia de ADN heteróloga que codifica un producto génico de ruta biosintética que está unido operativamente con un promotor constitutivo. Se conocen en la técnica promotores constitutivos adecuados e incluyen el promotor tardío mayor de adenovirus constitutivo, un promotor de MPSV constitutivo y un promotor de CMV constitutivo. Los promotores constitutivos adecuados aplicables para Synechococcus sp. PCC 7002 incluyen, por ejemplo, PtacI, P-EM7, Paph2 y PaadA. In some examples a genetically modified host cell is genetically modified with a heterologous DNA sequence that encodes a biosynthetic pathway gene product that is operably linked to a constitutive promoter. Suitable constitutive promoters are known in the art and include the major late constitutive adenovirus promoter, a constitutive MPSV promoter and a constitutive CMV promoter. Suitable constitutive promoters applicable to Synechococcus sp. PCC 7002 include, for example, PtacI, P-EM7, Paph2 and PaadA.

La célula hospedadora microbiana puede modificarse genéticamente con una secuencia de ácido nucleico The microbial host cell can be genetically modified with a nucleic acid sequence

55 heteróloga que codifica un producto génico de ruta biosintética que está unido operativamente con un promotor inducible. Se conocen bien en la técnica promotores inducibles. Los promotores inducibles adecuados incluyen, pero sin limitación, promotores que se ven afectados por proteínas, metabolitos o productos químicos. Estos incluyen: un promotor del virus de leucemia bovina, un promotor de metalotioneína, un promotor de MMTV inducible por dexametasona, un promotor de SV40, un promotor de MRP polIII, un promotor de CMV inducible por tetraciclina (tal como el promotor de CMV inmediato-temprano humano), así como los de los operones trp y lac. A heterologous encoding a biosynthetic pathway gene product that is operably linked to an inducible promoter. Inducible promoters are well known in the art. Suitable inducible promoters include, but are not limited to, promoters that are affected by proteins, metabolites or chemicals. These include: a bovine leukemia virus promoter, a metallothionein promoter, a dexamethasone inducible MMTV promoter, an SV40 promoter, a polyIII MRP promoter, a tetracycline inducible CMV promoter (such as the immediate CMV promoter - human early), as well as those of the trp and lac operons.

Cuando una célula hospedadora está modifica genéticamente con secuencias de ácido nucleico heterólogas que codifican dos o más proteínas implicadas en una ruta de biosíntesis para producir productos basados en carbono de interés, las secuencias de ácido nucleico pueden dirigirse por un único promotor en un único vector o al menos un When a host cell is genetically modified with heterologous nucleic acid sequences encoding two or more proteins involved in a biosynthetic pathway to produce carbon-based products of interest, the nucleic acid sequences can be directed by a single promoter in a single vector or at least one

65 promotor en vectores de expresión separados. 65 promoter in separate expression vectors.

La concentración intracelular (por ejemplo, la concentración del intermedio en la célula hospedadora modificada genéticamente) del intermedio de ruta biosintética puede aumentarse para potenciar adicionalmente el rendimiento del producto final. Por ejemplo, aumentando la cantidad intracelular de un sustrato (por ejemplo, un sustrato primario) para una enzima que está activa en la ruta biosintética y similares. The intracellular concentration (for example, the concentration of the intermediate in the genetically modified host cell) of the biosynthetic pathway intermediate can be increased to further enhance the yield of the final product. For example, increasing the intracellular amount of a substrate (for example, a primary substrate) for an enzyme that is active in the biosynthetic pathway and the like.

Modificaciones de cadenas de carbono Carbon Chain Modifications

La Figura 1 proporciona una descripción de los diversos genes que pueden modularse para alterar la estructura del producto derivado de ácidos grasos y las enzimas codificadas que pueden usarse solas o en combinación para realizar diversos ácidos grasos e hidrocarburos. Los productos pueden producirse de tal modo que contengan puntos de ramificación, niveles de saturación y longitud de cadena de carbono, haciendo de este modo a estos productos materiales de partida deseables para su uso en muchas aplicaciones. Se describen diversos productos basados en carbono de interés producidos por los microorganismos. Figure 1 provides a description of the various genes that can be modulated to alter the structure of the product derived from fatty acids and the encoded enzymes that can be used alone or in combination to make various fatty acids and hydrocarbons. The products can be produced in such a way that they contain branching points, saturation levels and carbon chain length, thus making these products desirable starting materials for use in many applications. Various carbon-based products of interest produced by microorganisms are described.

15 La Figura 1 también enumera enzimas que están implicadas directamente en la síntesis de productos basados en carbono, incluyendo ceras, ésteres de ácidos grasos y/o alcoholes grasos. Para aumentar la producción de ésteres de ácidos grasos/ceras, y alcoholes grasos, puede sobreexpresarse una o más de las enzimas o mutarse para reducir la inhibición de retroalimentación. Adicionalmente, las enzimas que metabolizan los intermedios para realizar productos no basados en ácidos grasos (reacciones secundarias) pueden suprimirse funcionalmente o atenuarse para aumentar el flujo de carbono a través de la ruta biosintética de ácidos grasos. Los ejemplos proporcionados en el presente documento describen cómo modificar por ingeniería genética enzimas en las rutas respectivas de organismos hospedadores para producir organismos modificados por ingeniería genética que producen etanol. Figure 1 also lists enzymes that are directly involved in the synthesis of carbon-based products, including waxes, fatty acid esters and / or fatty alcohols. To increase the production of fatty acid esters / waxes, and fatty alcohols, one or more of the enzymes can be overexpressed or mutated to reduce feedback inhibition. Additionally, enzymes that metabolize intermediates to produce non-fatty acid based products (side reactions) can be functionally suppressed or attenuated to increase carbon flow through the biosynthetic pathway of fatty acids. The examples provided herein describe how to genetically engineer enzymes in the respective routes of host organisms to produce genetically engineered organisms that produce ethanol.

Foto-fermentación consolidada Photo-fermentation consolidated

25 En un enfoque alternativo para producir directamente producto basado en carbono de interés final como resultado de fotosíntesis, los productos basados en carbono de interés pueden producirse impulsando a otros organismos que son más susceptibles a realizar cualquier producto particular cultivando a la vez el organismo fotosintético para su fuente de carbono. En consecuencia, la fermentación y producción de productos basados en carbono de interés puede realizarse por separado de la producción de fuente de carbono en un fotobiorreactor. 25 In an alternative approach to directly produce carbon-based product of final interest as a result of photosynthesis, carbon-based products of interest can be produced by promoting other organisms that are more susceptible to making any particular product while cultivating the photosynthetic organism at the same time. Your carbon source. Consequently, the fermentation and production of carbon-based products of interest can be carried out separately from the production of carbon source in a photobioreactor.

Los métodos para producir dichos productos basados en carbono de interés pueden incluir dos etapas. La primera etapa incluye organismos fotosintéticos para convertir dióxido de carbono en productos fotosintéticos tales como glucosa. La segunda etapa es usar los productos fotosintéticos como una fuente de carbono para células que The methods for producing said carbon-based products of interest may include two stages. The first stage includes photosynthetic organisms to convert carbon dioxide into photosynthetic products such as glucose. The second stage is to use photosynthetic products as a carbon source for cells that

35 producen productos basados en carbono de interés. El enfoque de dos etapas puede comprender un fotobiorreactor que comprende células fotosintéticas; un segundo reactor que comprende células capaces de fermentación; en el que las células fotosintéticas proporcionan una fuente de carbono tal como glucosa para que células capaces de fermentación produzcan un producto basado en carbono de interés. El segundo reactor puede comprender más de un tipo de microorganismo. Los productos basados en carbono de interés resultantes se separan y/o recogen posteriormente. 35 produce carbon-based products of interest. The two stage approach may comprise a photobioreactor comprising photosynthetic cells; a second reactor comprising cells capable of fermentation; in which photosynthetic cells provide a carbon source such as glucose for fermentation capable cells to produce a carbon based product of interest. The second reactor may comprise more than one type of microorganism. The resulting carbon-based products of interest are separated and / or collected later.

Las dos etapas pueden combinarse en un procedimiento de una única etapa por el que los organismos fotosintéticos modificados por ingeniería genética convierten luz y CO2 directamente en glucosa y dichos organismos son capaces de producir una diversidad de productos basados en carbono de interés. The two stages can be combined in a single stage procedure whereby genetically engineered photosynthetic organisms convert light and CO2 directly into glucose and these organisms are capable of producing a variety of carbon-based products of interest.

45 Ciertos cambios en las condiciones de cultivo de células hospedadoras fotosintéticas, por ejemplo, cianobacterias para la producción de azúcares pueden optimizarse con respecto a crecimiento. Por ejemplo, las condiciones se optimizan con respecto a intensidad de la luz, exposición a la luz, tiempo de exposición, ciclo diurno, adición de complementos, nutrientes, la velocidad de recirculación y caudales que mantienen una relación de luz y oscuridad. Como resultará evidente para los expertos en la materia, las condiciones suficientes para conseguir crecimiento óptimo variarán dependiendo de la localización, clima y otros factores ambientales, tales como el ciclo diurno, intensidad de la luz y tiempo de exposición a la luz. Pueden requerirse otros ajustes, por ejemplo, la capacidad de un organismo para captación de carbono. Puede introducirse carbono aumentado en forma de CO2 en un biorreactor por rociadores de gas o dispositivos de aireación. Certain changes in the culture conditions of photosynthetic host cells, for example, cyanobacteria for sugar production can be optimized with respect to growth. For example, conditions are optimized with respect to light intensity, exposure to light, exposure time, daytime cycle, addition of supplements, nutrients, recirculation speed and flow rates that maintain a relationship of light and darkness. As will be apparent to those skilled in the art, sufficient conditions to achieve optimum growth will vary depending on the location, climate and other environmental factors, such as the day cycle, light intensity and time of exposure to light. Other adjustments may be required, for example, the ability of an organism to capture carbon. Increased carbon in the form of CO2 can be introduced into a bioreactor by gas sprinklers or aeration devices.

55 Las ventajas de la foto-fermentación consolidada incluyen un procedimiento en el que hay separación de los productos finales químicos, por ejemplo, glucosa, separación espacial entre productos finales (membranas) y tiempo. Adicionalmente, a diferencia de la producción tradicional o celulósica de biomasa a biocombustibles, se evitan el pretratamiento, sacarificación y arado de cultivo. 55 The advantages of consolidated photo-fermentation include a process in which there is separation of chemical end products, for example, glucose, spatial separation between end products (membranes) and time. Additionally, unlike the traditional or cellulosic production of biomass to biofuels, pretreatment, saccharification and cultivation plow are avoided.

El procedimiento de foto-fermentación consolidado produce productos continuos. El procedimiento puede implicar la captura directa de luz a producto a partir de organismos iniciales modificados por ingeniería genética para producir diversos productos sin la necesidad de lisar los organismos. Por ejemplo, los organismos pueden utilizar 3PGAL a la luz para realizar un producto de fermentación deseado, por ejemplo, etanol. Como alternativa, los organismos The consolidated photo-fermentation process produces continuous products. The process may involve direct capture of light to product from initial organisms engineered to produce various products without the need to lyse the organisms. For example, organisms can use 3PGAL in light to make a desired fermentation product, for example, ethanol. As an alternative, the organisms

65 pueden acumular glucógeno a la luz y metabolizar etanol en oscuridad para realizar más productos de fermentación. Dichos productos finales pueden secretarse fácilmente a diferencia de productos intracelulares tales como aceite y celulosa. Los organismos pueden producir azúcares a la luz, que se secretan al medio y dichos azúcares se usan en oscuridad durante la fermentación con el mismo o diferentes organismos o una combinación de ambos. 65 can accumulate glycogen in the light and metabolize ethanol in the dark to make more fermentation products. Such end products can be easily secreted unlike intracellular products such as oil and cellulose. Organisms can produce light sugars, which are secreted into the medium and said sugars are used in the dark during fermentation with the same or different organisms or a combination of both.

Condiciones de fermentación Fermentation conditions

5 La producción y el aislamiento de productos basados en carbono de interés puede potenciarse empleando técnicas de fermentación específicas. Un método para maximizar la producción reduciendo costes es aumentar el porcentaje del carbono que se convierte en productos de hidrocarburo. Durante ciclos de vida celular normales se usa carbono en funciones celulares incluyendo producción de lípidos, sacáridos, proteínas, ácidos orgánicos y ácidos nucleicos. La reducción de la cantidad de carbono necesaria para actividades relacionadas con el crecimiento puede aumentar la eficacia de la conversión de fuente de carbono a producto. Esto puede conseguirse cultivando en primer lugar microorganismos hasta una densidad deseada, tal como una densidad conseguida en el pico de la fase logarítmica de crecimiento. En dicho punto, pueden aprovecharse los genes de punto de control de replicación para detener el crecimiento de las células. Específicamente, pueden usarse mecanismos de detección de quórum [revisado en 5 The production and isolation of carbon-based products of interest can be enhanced using specific fermentation techniques. One method to maximize production by reducing costs is to increase the percentage of carbon that is converted into hydrocarbon products. During normal cell life cycles carbon is used in cellular functions including production of lipids, saccharides, proteins, organic acids and nucleic acids. Reducing the amount of carbon needed for growth-related activities can increase the efficiency of the conversion from carbon source to product. This can be achieved by first cultivating microorganisms to a desired density, such as a density achieved at the peak of the logarithmic growth phase. At that point, the replication control point genes can be exploited to stop the growth of the cells. Specifically, quorum detection mechanisms may be used [reviewed in

15 Camilli y Bassler, Science 311:1113, (2006); Venturi FEMS Microbio Rev 30:274-291 (2006); y Reading y Sperandio, FEMS Microbiol Lett, 254:1-11, (2006)] para activar genes tales como p53, p21 u otros genes de punto de control. Los genes que pueden activarse para detener la replicación y crecimiento celular en E. coli incluyen los genes umuDC, cuya sobreexpresión detiene la progresión de fase estacionaria a crecimiento exponencial [Murli et al,J.of Bact., 182:1127, (2000)]. UmuC es una ADN polimerasa que puede llevar a cabo síntesis de translesión sobre lesiones no codificantes, la base mecánica de la mayoría de las mutagénesis químicas y de UV. Los productos génicos de umuDC se usan para el procedimiento de síntesis de translesión y también actúan como un punto de control de daño de ADN. Los productos génicos de UmuDC incluyen UmuC, UmuD, UmuD', UmuD'2C, UmuD'2 y UmUD2. Simultáneamente, se activan los genes productores de producto, minimizando de este modo la necesidad de replicación y rutas de mantenimiento para usar mientras se está realizando el derivado de ácido graso. 15 Camilli and Bassler, Science 311: 1113, (2006); Venturi FEMS Microbio Rev 30: 274-291 (2006); and Reading and Sperandio, FEMS Microbiol Lett, 254: 1-11, (2006)] to activate genes such as p53, p21 or other control point genes. Genes that can be activated to stop replication and cell growth in E. coli include the umuDC genes, whose overexpression stops stationary phase progression to exponential growth [Murli et al, J.of Bact., 182: 1127, (2000) ]. UmuC is a DNA polymerase that can carry out translesion synthesis on non-coding lesions, the mechanical basis of most chemical and UV mutagenesis. The umuDC gene products are used for the translesion synthesis procedure and also act as a DNA damage control point. UmuDC gene products include UmuC, UmuD, UmuD ', UmuD'2C, UmuD'2 and UmUD2. Simultaneously, the product producing genes are activated, thus minimizing the need for replication and maintenance routes to use while the fatty acid derivative is being performed.

25 En un aspecto, el porcentaje de carbonos de entrada convertidos a productos de hidrocarburo es un procedimiento eficaz y económico. Usando dióxido de carbono como la fuente de carbono, el oxígeno se libera en forma de O2,lo que conduce a una eficacia metabólica teórica máxima de ~34 % (p/p) (para productos derivados de ácidos grasos). In one aspect, the percentage of input carbons converted to hydrocarbon products is an efficient and economical process. Using carbon dioxide as the carbon source, oxygen is released in the form of O2, which leads to a maximum theoretical metabolic efficiency of ~ 34% (w / w) (for products derived from fatty acids).

Esta cifra, sin embargo, cambia para otros productos de hidrocarburo y fuentes de carbono. Las eficacias típicas en la bibliografía son ~ < 5 %. Los microorganismos modificados por ingeniería genética que producen productos de hidrocarburo pueden tener más de 1, 3, 5, 10, 15, 20, 25 y 30 % de eficacia. En un ejemplo los microorganismos mostrarán una eficacia de aproximadamente el 10 % a aproximadamente el 25 %. En otros ejemplos, dichos microorganismos mostrarán una eficacia de aproximadamente el 25 % a aproximadamente el 30 %, y en otros This figure, however, changes for other hydrocarbon products and carbon sources. Typical efficiencies in the literature are ~ <5%. Genetically engineered microorganisms that produce hydrocarbon products may have more than 1, 3, 5, 10, 15, 20, 25 and 30% efficiency. In one example the microorganisms will show an efficiency of about 10% to about 25%. In other examples, said microorganisms will show an efficiency of about 25% to about 30%, and in others

35 ejemplos dichos microorganismos mostrarán > 30 % de eficacia. 35 examples such microorganisms will show> 30% efficiency.

En algunos ejemplos cuando el producto final se libera de la célula, puede emplearse un procedimiento continuo. En este enfoque, un reactor con organismos que producen derivados de ácidos grasos puede ensamblarse de múltiples maneras. En un ejemplo, una parte del medio se retira y se permite que se separe. Los derivados de ácidos grasos se separan de la capa acuosa, que a su vez se devolverá a la cámara de fermentación. In some examples when the final product is released from the cell, a continuous procedure can be employed. In this approach, a reactor with organisms that produce fatty acid derivatives can be assembled in multiple ways. In one example, a part of the medium is removed and allowed to separate. The fatty acid derivatives are separated from the aqueous layer, which in turn will be returned to the fermentation chamber.

En otro ejemplo, la cámara de fermentación incluirá una fermentación que se somete a una reducción continua. En este caso, se crearía un ambiente reductor estable. El equilibrio electrónico se mantendría por la liberación de oxígeno. Los intentos de aumentar el equilibrio de NAD/H y NADP/H también pueden facilitar la estabilización del In another example, the fermentation chamber will include a fermentation that undergoes continuous reduction. In this case, a stable reducing environment would be created. The electronic balance would be maintained by the release of oxygen. Attempts to increase the balance of NAD / H and NADP / H can also facilitate stabilization of the

45 equilibrio electrónico. 45 electronic balance.

La disponibilidad de NADPH intracelular también puede potenciarse modificando por ingeniería genética el hospedador de producción para expresar una NADH:NADPH transhidrogenasa. La expresión de una o más NADH:NADPH transhidrogenasas convierte el NADH producido en glucólisis a NADPH que potencia la producción de derivados de ácidos grasos. The availability of intracellular NADPH can also be enhanced by genetically engineered the production host to express an NADH: NADPH transhydrogenase. The expression of one or more NADH: NADPH transhydrogenases converts the NADH produced in glycolysis to NADPH that enhances the production of fatty acid derivatives.

Para producción de producto a gran escala, los microorganismos modificados por ingeniería genética se cultivan en lotes de 10 l, 100 l o mayores, se fermentan y se inducen para expresar productos deseados basados en los genes específicos codificados en plásmidos según sea apropiado. Se incuban células que albergan ácidos nucleicos For large-scale product production, genetically engineered microorganisms are grown in batches of 10 l, 100 l or larger, fermented and induced to express desired products based on specific genes encoded in plasmids as appropriate. Cells that harbor nucleic acids are incubated

55 modificados por ingeniería genética para sobreexpresar o atenuar productos génicos a partir de un cultivo de siembra de 500 ml para fermentaciones de 10 l (5 l para fermentaciones de 100 l) en medio LB (sin glicerol) a 37 °C agitado a > 200 rpm hasta que los cultivos alcanzan una DO deseada (típicamente 16 horas) incubados con kanamicina, ampicilina o similares. El medio se trata con complemento continuamente para mantener un propionato sódico 25 mM a un pH adecuado de aproximadamente 8,0 para activar los sistemas génicos introducidos por ingeniería genética para la producción así como para detener la proliferación celular. El medio se complementa continuamente con dióxido de carbono. Se retiran alícuotas de no más del 10 % del volumen celular total cada hora y se permite que reposen sin agitación para permitir que el producto de hidrocarburo suba a la superficie y experimente una separación de fase espontánea. El componente de hidrocarburo se recoge después y la fase acuosa se devuelve a la cámara de reacción. La cámara de reacción funciona continuamente. Para la producción de 55 genetically engineered to overexpress or attenuate gene products from a 500 ml planting culture for 10 l fermentations (5 l for 100 l fermentations) in LB medium (without glycerol) at 37 ° C stirred at> 200 rpm until the cultures reach a desired OD (typically 16 hours) incubated with kanamycin, ampicillin or the like. The medium is continuously supplemented to maintain a 25 mM sodium propionate at a suitable pH of approximately 8.0 to activate genetically engineered gene systems for production as well as to stop cell proliferation. The medium is continuously supplemented with carbon dioxide. Aliquots of no more than 10% of the total cell volume are removed every hour and allowed to stand without agitation to allow the hydrocarbon product to rise to the surface and experience a spontaneous phase separation. The hydrocarbon component is then collected and the aqueous phase is returned to the reaction chamber. The reaction chamber works continuously. For the production of

65 éster de cera, después del aislamiento, los ésteres de cera se lavan brevemente en HCl 1 M para romper el enlace éster y se devuelven a pH 7 con lavado exhaustivo con agua destilada. After wax isolation, after isolation, the wax esters are briefly washed in 1M HCl to break the ester bond and returned to pH 7 with thorough washing with distilled water.

Procesamiento y separación Processing and separation

Los productos basados en carbono producidos por los organismos fijadores de dióxido de carbono durante la fermentación pueden separarse de los medios de fermentación. Pueden emplearse técnicas conocidas para separar Carbon-based products produced by carbon dioxide fixing organisms during fermentation can be separated from fermentation media. Known techniques can be used to separate

5 derivados de ácidos grasos de medios acuosos. Un procedimiento de separación ejemplar proporcionado en el presente documento es un procedimiento de separación de dos fases (bifásico). Este procedimiento implica fermentar los huéspedes de producción modificados por ingeniería genética en condiciones suficientes para producir, por ejemplo, un ácido graso, permitiendo que el ácido graso se recoja en una fase orgánica y separando la fase orgánica del medio de fermentación acuoso. Este método puede practicarse en una situación de fermentación tanto discontinua como continua. 5 fatty acid derivatives of aqueous media. An exemplary separation procedure provided herein is a two-phase (two-phase) separation procedure. This process involves fermenting the genetically engineered production hosts under conditions sufficient to produce, for example, a fatty acid, allowing the fatty acid to be collected in an organic phase and separating the organic phase from the aqueous fermentation medium. This method can be practiced in a situation of both discontinuous and continuous fermentation.

La separación bifásica usa la relativa inmiscibilidad del ácido graso para facilitar la separación. Un experto en la materia apreciará que eligiendo un medio de fermentación y la fase orgánica de modo que el derivado de ácido graso que se produzca tenga un valor logP alto, incluso a concentraciones muy bajas el ácido graso se separará en Biphasic separation uses the relative immiscibility of fatty acid to facilitate separation. One skilled in the art will appreciate that by choosing a fermentation medium and the organic phase so that the fatty acid derivative that is produced has a high logP value, even at very low concentrations the fatty acid will separate into

15 la fase orgánica en el frasco de fermentación. 15 the organic phase in the fermentation bottle.

Cuando se produzcan ácidos grasos por los métodos descritos en el presente documento, dichos productos serán relativamente inmiscibles en el medio de fermentación, así como en el citoplasma. Por lo tanto, el ácido graso se recogerá en una fase orgánica bien intracelularmente o bien extracelularmente. La recogida de los productos en una fase orgánica reducirá el impacto del derivado de ácido graso en la función celular y permite que el hospedador de producción produzca más producto. When fatty acids are produced by the methods described herein, said products will be relatively immiscible in the fermentation medium, as well as in the cytoplasm. Therefore, the fatty acid will be collected in an organic phase either intracellularly or extracellularly. The collection of products in an organic phase will reduce the impact of the fatty acid derivative on cellular function and allow the production host to produce more product.

Los alcoholes grasos, ésteres de ácidos grasos, ceras e hidrocarburos producidos como se describe en el presente documento permiten la producción de compuestos homogéneos con respecto a otros compuestos en los que al Fatty alcohols, fatty acid esters, waxes and hydrocarbons produced as described herein allow the production of homogeneous compounds with respect to other compounds in which at

25 menos el 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % o 95 % de los alcoholes grasos, ésteres de ácidos grasos, ceras e hidrocarburos producidos tienen longitudes de cadena de carbono que varían en menos de 4 carbonos, o menos de 2 carbonos. Estos compuestos también pueden producirse de modo que tengan un grado de saturación relativamente uniforme con respecto a otros compuestos, por ejemplo al menos el 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % o 95 % de los alcoholes grasos, ésteres de ácidos grasos, hidrocarburos y ceras son mono, di o tri-insaturados. 25 minus 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 95% of the fatty alcohols, fatty acid esters, waxes and hydrocarbons produced have carbon chain lengths that vary by less than 4 carbons, or less of 2 carbons. These compounds can also be produced so that they have a relatively uniform degree of saturation with respect to other compounds, for example at least 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 95% of the fatty alcohols, esters of Fatty acids, hydrocarbons and waxes are mono, di or tri-unsaturated.

Detección y análisis Detection and analysis

Generalmente, los productos de interés producidos a partir de las “biofábricas solares” descritas en el presente documento pueden analizarse por cualquiera de los métodos analíticos convencionales, por ejemplo, cromatografía Generally, the products of interest produced from the "solar bio-factories" described herein can be analyzed by any of the conventional analytical methods, for example, chromatography.

35 de gases (GC), espectrometría de masas (MS), cromatografía de gases-espectrometría de masas (GCMS), y cromatografía líquida-espectrometría de masas (LCMS), cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC), electroforesis capilar, espectrometría de masas de desorción e ionización por láser asistida por matriz-tiempo de vuelo (MALDI-TOF MS), resonancia magnética nuclear (RMN), espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR), viscometría [Knothe et al., Am. Chem. Soc. Sump. Series, 666:172-208 (1997)], valoración para determinar ácidos grasos libres [Komers et al., Fett/Lipid 99 (2):52-54 (1997)], métodos enzimáticos [Bailer et al, J Anal. Chem. 340 (3): 186 (1991)], métodos basados en propiedades físicas, métodos químicos húmedos, etc. 35 gas (GC), mass spectrometry (MS), gas chromatography-mass spectrometry (GCMS), and liquid chromatography-mass spectrometry (LCMS), high performance liquid chromatography (HPLC), capillary electrophoresis, spectrometry mass desorption and laser ionization assisted by matrix-time-of-flight (MALDI-TOF MS), nuclear magnetic resonance imaging (NMR), near infrared spectroscopy (NIR), viscometry [Knothe et al., Am. Chem. Soc. Sump. . Series, 666: 172-208 (1997)], titration to determine free fatty acids [Komers et al., Fett / Lipid 99 (2): 52-54 (1997)], enzymatic methods [Bailer et al, J Anal. Chem. 340 (3): 186 (1991)], methods based on physical properties, wet chemical methods, etc.

Identificación de carbono Carbon identification

45 Los productos basados en carbono producidos biológicamente, por ejemplo, etanol, ácidos grasos, alcanos, isoprenoides, representan una nueva materia prima para combustibles, tales como alcoholes, gasóleo y gasolina. Dichos biocombustibles no se han producido usando biomasa sino que usan CO2 como su fuente de carbono. Estos nuevos combustibles pueden distinguirse de combustibles derivados de carbono petroquímico basándose en la identificación isotópica de carbono doble. Dichos productos, derivados y mezclas de los mismos pueden distinguirse completamente de sus homólogos derivados de productos petroquímicos basándose en la identificación isotópica de carbono doble y 14C (fM), indicando nuevas composiciones de materia. 45 Biologically produced carbon-based products, for example, ethanol, fatty acids, alkanes, isoprenoids, represent a new raw material for fuels, such as alcohols, diesel and gasoline. These biofuels have not been produced using biomass but use CO2 as their carbon source. These new fuels can be distinguished from petrochemical carbon derived fuels based on the isotopic identification of double carbon. Said products, derivatives and mixtures thereof can be completely distinguished from their counterparts derived from petrochemical products based on the isotopic identification of double carbon and 14C (fM), indicating new compositions of matter.

Hay tres isótopos de origen natural del carbono: 12C, 13Cy 14C. Estos isótopos aparecen en carbono total sobre el suelo en fracciones de 0,989, 0,011, y 10-12, respectivamente. Los isótopos 12Cy 13C son estables, mientras que el 55 14C se degrada de forma natural a 14N, una partícula beta, y un anti-neutrino en un proceso con una semivida de There are three isotopes of natural carbon origin: 12C, 13C and 14C. These isotopes appear in total carbon on the ground in fractions of 0.999, 0.011, and 10-12, respectively. The 12C and 13C isotopes are stable, while 55 14C naturally degrades to 14N, a beta particle, and an anti-neutrino in a process with a half-life of

5.730 años. El isótopo 14C se origina en la atmósfera, debido principalmente al bombardeo de neutrones de 14N provocado en última instancia por la radiación cósmica. Debido a su semivida relativamente corta (en términos geológicos), 14C aparece a niveles extremadamente bajos en el carbono fósil. Durante el transcurso de 1 millón de años sin exposición a la atmósfera, solamente 1 parte en 1050 seguirá siendo 14C. 5,730 years. The 14C isotope originates in the atmosphere, mainly due to the 14N neutron bombardment ultimately caused by cosmic radiation. Due to its relatively short half-life (in geological terms), 14C appears at extremely low levels in fossil carbon. During the course of 1 million years without exposure to the atmosphere, only 1 part in 1050 will remain 14C.

La relación de 13C:12C varía ligeramente pero de forma medible entre fuentes de carbono naturales. Generalmente estas diferencias se expresan como desviaciones de la relación de 13C:12C en un material convencional. El patrón internacional para el carbono es el Belemnite Pee Dee, una forma de caliza hallada en Carolina del Sur, con una fracción de 13C de 0,0112372. Para una fuente de carbono a, la desviación de la relación 13C:12C de la del Belemnite The 13C: 12C ratio varies slightly but measurably between natural carbon sources. Generally these differences are expressed as deviations from the ratio of 13C: 12C in a conventional material. The international standard for carbon is the Belemnite Pee Dee, a form of limestone found in South Carolina, with a 13C fraction of 0.0112372. For a carbon source a, the deviation of the 13C: 12C ratio from that of the Belemnite

65 de Pee Dee se expresa como: ∃a =(Ra/Rs) -1, en la que Ra = relación 13C:12C en la fuente natural, y Rs = relación 13C:12C en Belemnite Pee Dee, el patrón. Pee Dee 65 is expressed as: ∃a = (Ra / Rs) -1, where Ra = 13C: 12C ratio in the natural source, and Rs = 13C: 12C ratio in Belemnite Pee Dee, the pattern.

Por conveniencia, ∃a se expresa en partes por mil, o ‰. Un valor negativo de ∃a muestra una desviación hacia 12C sobre 13C en comparación con el Belemnite Pee Dee. La Tabla 1 muestra ∃a y la fracción de 14C para varias fuentes de carbono naturales. For convenience, ∃a is expressed in parts per thousand, or ‰. A negative value of ∃a shows a deviation towards 12C over 13C compared to the Belemnite Pee Dee. Table 1 shows ∃a and the fraction of 14C for various natural carbon sources.

Tabla 1: Table 1:

Variaciones de 13C:12C en fuentes de carbono naturales Variations of 13C: 12C in natural carbon sources

Fuente Source
- a (‰) Referencias - to (‰) References

Carbono subterráneo Underground carbon
32,5 Farquhar et al. 32.5 Farquhar et al.

Combustibles fósiles Fossil fuels
26 Farquhar et al. 26 Farquhar et al.

DIC* Oceánico DEC * Oceanic
0-1,5 Goericke et al. 0-1.5 Goericke et al.

Ivlev Ivlev

CO2 atmosférico Atmospheric CO2
6-8 Ivlev, Farquhar et al. 6-8 Ivlev, Farquhar et al.

DIC* de agua dulce DEC * of fresh water
6-14 Dettman et al. 6-14 Dettman et al.

Belemnite Pee Dee Belemnite Pee Dee
0 Ivlev 0 Ivlev

* DIC = carbono inorgánico disuelto * DEC = dissolved inorganic carbon

10 Los procesos biológicos con frecuencia diferencian entre isótopos de carbono. La abundancia natural de 14C es muy pequeña, y por lo tanto la diferenciación a favor o en contra de 14C es difícil de medir. La diferenciación biológica entre 13Cy 12C, sin embargo, está bien documentada. Para un producto biológico p, se pueden definir cantidades similares a las anteriores: 10 Biological processes often differentiate between carbon isotopes. The natural abundance of 14C is very small, and therefore the differentiation for or against 14C is difficult to measure. The biological differentiation between 13C and 12C, however, is well documented. For a biological product p, quantities similar to the previous ones can be defined:

15 ∃p =(Rp/Rs) -1, en la que Rp = relación 13C:12C en el producto biológico, y Rs = relación 13C:12C en el Belemnite Pee Dee, el patrón. 15 ∃p = (Rp / Rs) -1, in which Rp = 13C: 12C ratio in the biological product, and Rs = 13C: 12C ratio in the Belemnite Pee Dee, the pattern.

La Tabla 2 muestra las desviaciones medidas en la relación de 13C:12C para algunos productos biológicos. Table 2 shows the deviations measured in the 13C: 12C ratio for some biological products.

20 Tabla 2: variaciones 13C: 12C en productos biológicos seleccionados 20 Table 2: 13C: 12C variations in selected biological products

Producto Product
- p (‰) -D (‰)* Referencias - p (‰) -D (‰) * References

Azúcar/almidón vegetal de CO2 atmosférico Atmospheric CO2 / vegetable starch
18-28 10-20 Ivlev 18-28 10-20 Ivlev

Biomasa cianobacteriana de DIC marino Marine DIC cyanobacterial biomass
18-31 16,5-31 Goericke et al., Sakata et al. 18-31 16.5-31 Goericke et al., Sakata et al.

Lípido cianobacteriano de DIC marino Marine DIC cyanobacterial lipid
39-40 37,5-40 Sakata et al. 39-40 37.5-40 Sakata et al.

Lípido de alga de DIC marino Marine DIC Seaweed Lipid
17-28 15,5-28 Goericke et al., Abelseon et al. 17-28 15.5-28 Goericke et al., Abelseon et al.

Biomasa de alga de DIC de agua dulce Freshwater DIC seaweed biomass
17-36 3-30 Marty et al. 17-36 3-30 Marty et al.

Lípido de E. coli de azúcar vegetal E.coli vegetable sugar lipid
15-27 casi 0 Monson et al. 15-27 almost 0 Monson et al.

Lípido cianobacteriano de carbono fósil Fossil carbon cyanobacterial lipid
63,5-66 37,5-40 - 63.5-66 37.5-40 -

Biomasa cianobacteriana de carbono fósil Fossil carbon cyanobacterial biomass
42,5-57 16,5-31 - 42.5-57 16.5-31 -

* D = diferenciación por un proceso biológico en su utilización de 12C frente a 13C (véase texto) * D = differentiation by a biological process in its use of 12C versus 13C (see text)

La Tabla 2 introduce una nueva cantidad, D. Esta es la diferenciación por un proceso biológico en su utilización de 12C frente a 13C. Los inventores definen D de la siguiente manera: D =(Rp/Ra)-1. Table 2 introduces a new quantity, D. This is the differentiation by a biological process in its use of 12C versus 13C. The inventors define D as follows: D = (Rp / Ra) -1.

25 Esta cantidad es muy similar a ∃a y ∃p, excepto que ahora se compara el producto biológico directamente con la fuente de carbono en lugar de con un patrón. Usando D, se pueden combinar los efectos de desviación de una fuente de carbono y un proceso biológico para obtener la desviación del producto biológico en comparación con el patrón. Resolviendo para ∃p, se obtiene: ∃p= (D)(∃a)+ D + ∃a, y, debido a que (D) (∃a) es generalmente muy pequeño en comparación con los otros términos, ∃p≈ ∃a + D. 25 This amount is very similar to ∃a and ∃p, except that the biological product is now compared directly with the carbon source rather than with a standard. Using D, the deviation effects of a carbon source and a biological process can be combined to obtain the biological product deviation compared to the pattern. Solving for ∃p, you get: ∃p = (D) (∃a) + D + ∃a, and, because (D) (∃a) is generally very small compared to the other terms, ∃p≈ ∃a + D.

30 Para un producto biológico que tenga un proceso de producción con una D conocida, se puede estimar por lo tanto ∃p sumando ∃a y D. Se supone que D actúa independientemente de la fuente de carbono. For a biological product that has a production process with a known D, it can therefore be estimated ∃p by adding ∃a and D. It is assumed that D acts independently of the carbon source.

Esto se ha realizado en la Tabla 2 para lípido cianobacteriano y biomasa producida a partir de carbono fósil. Como This has been done in Table 2 for cyanobacterial lipid and biomass produced from fossil carbon. How

35 se muestra en las tablas anteriores, los productos cianobacterianos realizados a partir de carbono fósil (en forma de, por ejemplo, gas de escape u otras emisiones) tendrán un ∃p mayor que los de productos biológicos comparables realizados de otras fuentes, distinguiéndolos basándose en la composición de la materia de estos otros productos biológicos. Además, cualquier producto derivado solamente de carbono fósil tendrá una fracción despreciable de14C, mientras que los productos realizados a partir de carbono sobre el suelo tendrán una fracción de 14Cde 35 shown in the above tables, cyanobacterial products made from fossil carbon (in the form of, for example, exhaust gas or other emissions) will have a ∃p greater than those of comparable biological products made from other sources, distinguishing them based on in the composition of the matter of these other biological products. In addition, any product derived only from fossil carbon will have a negligible fraction of 14C, while products made from carbon on the ground will have a fraction of 14Cde

40 aproximadamente 10-12 . 40 approximately 10-12.

En consecuencia, pueden caracterizarse diversos productos basados en carbono de interés como -∃p (‰) de aproximadamente 63,5 a aproximadamente 66 y -D (‰) de aproximadamente 37,5 a aproximadamente 40. Consequently, various carbon-based products of interest can be characterized as -∃p (‰) from about 63.5 to about 66 and -D (‰) from about 37.5 to about 40.

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fractionation associated with lipid biosynthesis by a cyanobacterium: relevance for interpretation of biomarker 15 records. Geochim. Cosmochim. Acta 61:5379-89 (1997). fractionation associated with lipid biosynthesis by a cyanobacterium: relevance for interpretation of biomarker 15 records. Geochim Cosmochim Minutes 61: 5379-89 (1997).

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25 Todas las publicaciones y documentos de patente citados en el presente documento se incorporan por la presente por referencia en su totalidad para todos los fines en el mismo grado que si cada uno se indicara así individualmente. 25 All publications and patent documents cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety for all purposes to the same extent as if each were so indicated individually.

Ejemplos Examples

Los ejemplos posteriores se proporcionan en el presente documento para fines ilustrativos y no se pretende que sean restrictivos. Subsequent examples are provided herein for illustrative purposes and are not intended to be restrictive.

EJEMPLO 1 EXAMPLE 1 Construcción de plásmidos para Synechococcus sp. PCC 7002 Plasmid construction for Synechococcus sp. PCC 7002

Construcción de pJB5: El plásmido base pJB5 se diseñó como un vector de expresión vacío para la recombinación en Synechococcus sp. PCC 7002. Se diseñaron dos regiones de homología, la región de homología cadena arriba (UHR) y la región de homología cadena abajo para flanquear la construcción. Estas regiones de 500 pb de homología se corresponden con las posiciones 3301-3800 y 3801-4300 (referencia de Genbank NC_005025) para UHR y DHR respectivamente. El promotor de aadA, secuencia génica y terminador se diseñaron para conferir resistencia a estreptomicina y espectinomicina a la construcción integrada. Para expresión, se diseñó pJB5 con el promotor del casete de resistencia a kanamicina aph2 y el sitio de unión a ribosomas (RBS). Cadena abajo de este Construction of pJB5: The base plasmid pJB5 was designed as an empty expression vector for recombination in Synechococcus sp. PCC 7002. Two homology regions, the upstream homology region (UHR) and the downstream homology region were designed to flank the construction. These 500 bp homology regions correspond to positions 3301-3800 and 3801-4300 (Genbank reference NC_005025) for UHR and DHR respectively. The aadA promoter, gene sequence and terminator were designed to confer resistance to streptomycin and spectinomycin to the integrated construct. For expression, pJB5 was designed with the promoter of the kanamycin resistance cassette aph2 and the ribosome binding site (RBS). String down this

45 promotor y RBS, los inventores diseñaron e insertaron el sitio de reconocimiento de endonucleasa de restricción para NdeI y EcoRI, así como los sitios para XhoI, BamHI, SpeI y PacI. Después del sitio EcoRI, se incluyó el terminador natural del gen de la alcohol deshidrogenasa de Zymomonas mobilis (adhII). Sitios de restricción de xbaI flanquean el UHR y el DHR permitiendo la escisión del ADN que se pretende usar para recombinación del resto del vector. Se construyó pJB5 por síntesis contractual de DNA2.0 (Menlo Park, CA). 45 promoter and RBS, the inventors designed and inserted the restriction endonuclease recognition site for NdeI and EcoRI, as well as the sites for XhoI, BamHI, SpeI and PacI. After the EcoRI site, the natural terminator of the Zymomonas mobilis alcohol dehydrogenase (adhII) gene was included. Restriction sites of xbaI flank the UHR and DHR allowing the cleavage of the DNA that is intended to be used for recombination of the rest of the vector. PJB5 was constructed by contractual synthesis of DNA2.0 (Menlo Park, CA).

Construcción de pJB5-PdcAdhII. Los genes de la piruvato descarboxilasa (pdc) y alcohol deshidrogenasa (adhII) se clonaron en el plásmido pJB5 con el siguiente procedimiento. Los genes pdc-adhII de Zymomonas mobilis (GenBank: DD161475, M15394) se diseñaron con un sitio NdeI reemplazando el inicio de la región codificante de pdc. Después del gen PDC, los inventores diseñaron dos sitios de endonucleasa de restricción (XhoI y BamHI). A Construction of pJB5-PdcAdhII. The pyruvate decarboxylase (pdc) and alcohol dehydrogenase (adhII) genes were cloned into plasmid pJB5 with the following procedure. The pdc-adhII genes of Zymomonas mobilis (GenBank: DD161475, M15394) were designed with an NdeI site replacing the start of the pdc coding region. After the PDC gene, the inventors designed two restriction endonuclease sites (XhoI and BamHI). TO

55 continuación, se diseñó la secuencia adhII completa posterior a los sitios de restricción y finalmente se incluyó también el terminador de adhII natural, cadena abajo de un sitio de EcoRI insertado. Esta construcción se construyó por síntesis contractual de DNA2.0 (Menlo Park, CA) y se insertó por digestión de restricción con NdeI y EcoRI (New England Biolabs; Ipswitch, MA) tanto en pJB5 como el inserto seguido de ligación con un kit Quick Ligation (New England Biolabs, Ipswitch, MA). La construcción ligada se transformó en la E. coli competente F’Iq NEB 5-alfa (alta eficacia) (New England Biolabs: Ipswitch, MA). Then, the complete adhII sequence subsequent to the restriction sites was designed and finally the natural adhII terminator, downstream of an inserted EcoRI site, was also included. This construct was constructed by contractual synthesis of DNA2.0 (Menlo Park, CA) and was inserted by restriction digestion with NdeI and EcoRI (New England Biolabs; Ipswitch, MA) in both pJB5 and the insert followed by ligation with a Quick kit Ligation (New England Biolabs, Ipswitch, MA). The linked construction was transformed into the competent E. coli F’Iq NEB 5-alpha (high efficiency) (New England Biolabs: Ipswitch, MA).

pJB5-PdcAdhII (TS): Los genes de la piruvato descarboxilasa (pdc)de Zymobacter palmae (GenBank: AF474145) y la alcohol deshidrogenasa TS42 (adhII) como se describe en Rellos et al. (1998) “Thermostable variants of Zymomonas mobilis alcohol dehydrogenase obtained using PCR-mediated random mutagenesis” Protein Expr Purif 65 12:61-61) se clonaron en el plásmido pJB5 con el siguiente procedimiento. Estos genes se diseñaron con un sitio NdeI reemplazando el inicio de la región codificante pdc. Después del gen pdc y antes del gen adhII, está presente pJB5-PdcAdhII (TS): The pyruvate decarboxylase (pdc) genes of Zymobacter palmae (GenBank: AF474145) and alcohol dehydrogenase TS42 (adhII) as described in Rellos et al. (1998) "Thermostable variants of Zymomonas mobilis alcohol dehydrogenase obtained using PCR-mediated random mutagenesis" Protein Expr Purif 65 12: 61-61) were cloned into plasmid pJB5 with the following procedure. These genes were designed with an NdeI site replacing the start of the pdc coding region. After the pdc gene and before the adhII gene, it is present

un hueco que incluye sitios XhoI y BamHI para permitir insertar promotores posteriormente (longitud total del hueco: 39 pb) y el RBS original para adhII de Z. mobilis. El gen adhII (Z. mobilis) tiene el terminador original presente después, en el que se ha situado un sitio de EcoRI entre el gen adhII y el terminador. Después del terminador, estaban presentes sitios SpeI y PacI para clonación. Esta construcción se construyó por síntesis contractual de a hole that includes XhoI and BamHI sites to allow promoters to be inserted later (total length of the hole: 39 bp) and the original RBS for adhII of Z. mobilis. The adhII gene (Z. mobilis) has the original terminator present afterwards, in which an EcoRI site has been located between the adhII gene and the terminator. After the terminator, SpeI and PacI sites were present for cloning. This construction was constructed by contractual synthesis of

5 DNA2.0 (Menlo Park, CA) y se insertó por digestión de restricción con NdeI y EcoRI (New England Biolabs; Ipswitch, MA) tanto en pJB5 como en el inserto seguido de ligación con un kit Quick Ligation (New England Biolabs, Ipswitch, MA). La construcción ligada se transformó en la E. coli competente F'Iq NEB 5-alfa (alta eficacia) (New England Biolabs, Ipswitch, MA). 5 DNA2.0 (Menlo Park, CA) and was inserted by restriction digestion with NdeI and EcoRI (New England Biolabs; Ipswitch, MA) both in pJB5 and in the insert followed by ligation with a Quick Ligation kit (New England Biolabs, Ipswitch, MA). The linked construction was transformed into the competent E. coli F'Iq NEB 5-alpha (high efficiency) (New England Biolabs, Ipswitch, MA).

pJB5-Pdc: El gen de la piruvato descarboxilasa (pdc) se clonó en el plásmido pJB5 con el siguiente procedimiento. La construcción de pJB5-PdcAdhII del Ejemplo 2 se digirió con BamHI y EcoRI (New England Biolabs; Ipswitch, MA). Los salientes de ADN 5' y 3' incompatibles se retiraron usando el kit Quick Blunting (New England Biolabs, MA), y después se ligaron usando el kit Quick Ligation (New England Biolabs; Ipswitch, MA). pJB5-Pdc: The pyruvate decarboxylase (pdc) gene was cloned into plasmid pJB5 with the following procedure. The construction of pJB5-PdcAdhII of Example 2 was digested with BamHI and EcoRI (New England Biolabs; Ipswitch, MA). Incompatible 5 'and 3' DNA projections were removed using the Quick Blunting kit (New England Biolabs, MA), and then ligated using the Quick Ligation kit (New England Biolabs; Ipswitch, MA).

15 pJB5-AdhII: El gen de la alcohol deshidrogenasa (adhII) se clonó en el plásmido pJB5 con el siguiente procedimiento. La construcción de pJB5-PdcAdhII del Ejemplo 2 se digirió con NdeI y BamHI (New England Biolabs; Ipswitch, MA). Los salientes de ADN 5' y 3' incompatibles se retiraron usando el kit Quick Blunting (New England Biolabs, MA) y después se ligaron usando el kit Quick Ligation (New England Biolabs; Ipswitch, MA). 15 pJB5-AdhII: The alcohol dehydrogenase (adhII) gene was cloned into plasmid pJB5 with the following procedure. The construction of pJB5-PdcAdhII of Example 2 was digested with NdeI and BamHI (New England Biolabs; Ipswitch, MA). Incompatible 5 'and 3' DNA projections were removed using the Quick Blunting kit (New England Biolabs, MA) and then ligated using the Quick Ligation kit (New England Biolabs; Ipswitch, MA).

pJB5-metE (E. coli): El gen de la metionina sintasa (metE) independiente de vitamina B12 de E. coli (GenBank: NP_418273.1), se clonó en el plásmido pJB5 por el siguiente procedimiento. Se sintetizó una construcción por síntesis contractual por DNA2.0 (Menlo Park, CA) para incluir un sitio NdeI para reemplazar el inicio del gen metE,y un sitio EcoRI al final del gen. Esta construcción se insertó por digestión de restricción con NdeI y EcoRI (New England Biolabs; Ipswitch, MA) tanto en pJB5 como el inserto seguido de ligación con un kit Quick Ligation (New pJB5-metE (E. coli): The methionine synthase (metE) gene independent of vitamin B12 from E. coli (GenBank: NP_418273.1), was cloned into plasmid pJB5 by the following procedure. A construct was synthesized by contractual synthesis by DNA2.0 (Menlo Park, CA) to include an NdeI site to replace the start of the metE gene, and an EcoRI site at the end of the gene. This construct was inserted by restriction digestion with NdeI and EcoRI (New England Biolabs; Ipswitch, MA) in both pJB5 and the insert followed by ligation with a Quick Ligation kit (New

25 England Biolabs; Ipswitch, MA). La construcción ligada se transformó en la E. coli competente F'Iq NEB 5-alfa (alta eficacia) (New England Biolabs: Ipswitch, MA). 25 England Biolabs; Ipswitch, MA). The linked construct was transformed into the competent E. coli F'Iq NEB 5-alpha (high efficiency) (New England Biolabs: Ipswitch, MA).

pJB5-metE (T. elongates BP-1): El gen de la metionina sintasa (metE) independiente de vitamina B12 de Thermosynechococcus elongates BP-1 (GenBank: NP_681881), se clonó en el plásmido pJB5 por el siguiente procedimiento. Se sintetizó una construcción por síntesis contractual por DNA2.0 (Menlo Park, CA) para incluir un sitio NdeI para reemplazar el inicio del gen metE y un sitio EcoRI al final del gen. Esta construcción se insertó por digestión de restricción con NdeI y EcoRI (New England Biolabs; Ipswitch, MA) tanto en pJB5 como en el inserto seguido de ligación con un kit Quick Ligation (New England Biolabs; Ipswitch, MA). La construcción ligada se transformó en la E. coli competente F'Iq NEB 5-alfa (alta eficacia) (New England Biolabs: Ipswitch, MA). pJB5-metE (T. elongates BP-1): The vitamin B12 methionine synthase (metE) gene independent of Thermosynechococcus elongates BP-1 (GenBank: NP_681881), was cloned into plasmid pJB5 by the following procedure. A construct was synthesized by contractual synthesis by DNA2.0 (Menlo Park, CA) to include an NdeI site to replace the start of the metE gene and an EcoRI site at the end of the gene. This construct was inserted by restriction digestion with NdeI and EcoRI (New England Biolabs; Ipswitch, MA) both in pJB5 and in the insert followed by ligation with a Quick Ligation kit (New England Biolabs; Ipswitch, MA). The linked construct was transformed into the competent E. coli F'Iq NEB 5-alpha (high efficiency) (New England Biolabs: Ipswitch, MA).

EJEMPLO 2 EXAMPLE 2

Construcción de plásmido para Thermosynechococcus elongatus BP-1 Plasmid construction for Thermosynechococcus elongatus BP-1

Se seleccionó Thermosynechococcus elongatus BP-1 como otro hospedador de producción fijador de CO2 ejemplar y se modifica por ácidos nucleicos modificados por ingeniería genética para suprimir funcionalmente ciertos genes y/o para expresar, sobreexpresar ciertos genes. Thermosynechococcus elongatus BP-1 was selected as another exemplary CO2 fixative production host and modified by genetically engineered nucleic acids to functionally suppress certain genes and / or to express, overexpress certain genes.

Se construyeron cuatro plásmidos (pJB518, pJB59, pJB20 y pJB21), todos derivados de pJB5, para permitir la Four plasmids (pJB518, pJB59, pJB20 and pJB21), all derived from pJB5, were constructed to allow

45 recombinación homóloga en cuatro loci diferentes en el genoma de Thermosynechococcus elongatus BP-1. Específicamente, las regiones de 0,5 kb de homología cadena arriba (UH) y homología cadena abajo (DH) usadas para recombinación homóloga de Synechococcus sp. PCC 7002 en pJB5 se reemplazaron por las siguientes regiones de aproximadamente 2,5 kb de T. elongatus BP-1 (referencia NC_004113): coordenadas 831908-834231 (UH) y 834232-836607 (DH) del genoma para pJB18, 454847-457252 (UH) y 457252-459740 (DH) para pJB19, 481310-483712 (UH) y 483709-486109 (DH) para pJB20 y 787356-789654 (UH) y 791080-793494 (DH) para pJB21. Las primeras tres regiones de homología se basan en los sitios de integración TS1, TS3 y TS4 descritos en Onai K. et al. (2004). “Natural transformation of the thermophilic cyanobacterium Thermosynechococcus elongatus BP-1: a simple and efficient method for gene transfer.” Mol. Gen. Genomics 271: 50-59. El último se diseña para suprimir completamente la fase abierta de lectura de glgA, que codifica la glucógeno sintasa: El fin de esta deleción es Homologous recombination in four different loci in the genome of Thermosynechococcus elongatus BP-1. Specifically, the 0.5 kb regions of upstream (UH) and downstream (DH) homology used for homologous recombination of Synechococcus sp. PCC 7002 in pJB5 were replaced by the following approximately 2.5 kb regions of T. elongatus BP-1 (reference NC_004113): coordinates 831908-834231 (UH) and 834232-836607 (DH) of the genome for pJB18, 454847-457252 (UH) and 457252-459740 (DH) for pJB19, 481310-483712 (UH) and 483709-486109 (DH) for pJB20 and 787356-789654 (UH) and 791080-793494 (DH) for pJB21. The first three homology regions are based on the TS1, TS3 and TS4 integration sites described in Onai K. et al. (2004). "Natural transformation of the thermophilic cyanobacterium Thermosynechococcus elongatus BP-1: a simple and efficient method for gene transfer." Mol. Gen. Genomics 271: 50-59. The latter is designed to completely suppress the open reading phase of glgA, which encodes glycogen synthase: The purpose of this deletion is

55 minimizar el flujo de carbono fijado competitivo a glucógeno una vez que se han integrado los genes productores de etanol en el cromosoma. 55 Minimize the flow of competitively bound carbon to glycogen once the ethanol producing genes have been integrated into the chromosome.

Todas las regiones de homología de T. elongatus BP-1 se generaron por PCR usando ADN polimerasa de alta fidelidad de arranque en caliente Phusion™ (desarrollada y fabricada por Finnzymes Oy. Distribuida por New England Biolabs, Ipswitch, MA) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. El cebador de PCR directo UH tiene un sitio de restricción SbfI 5'-terminal, el cebador de PCR inverso UH, un sitio de restricción NotI 5’ terminal, el cebador de PCR directo DH, un sitio de restricción AscI 5'-terminal y el cebador de PCR inverso DH, un sitio de restricción FseI 5'-terminal. Para pJB18, pJB59, pJB20 y pJB21, la región UH se inserta en primer lugar en pJB5 mediante digestión de restricción con SbfIy NotI (New England Biolabs, Ipswitch, MA) del inserto tanto de vector 65 como generado por PCR, seguido de un kit Quick Ligation (New England Biolabs; Ipswitch, MA). La construcción ligada se transforma en la E. coli competente NEB 5-alfa (alta eficacia) (New England Biolabs: Ipswitch, MA). La All homology regions of T. elongatus BP-1 were generated by PCR using Phusion ™ hot-boot high-fidelity DNA polymerase (developed and manufactured by Finnzymes Oy. Distributed by New England Biolabs, Ipswitch, MA) according to manufacturer's instructions The UH direct PCR primer has a 5'-terminal SbfI restriction site, the UH reverse PCR primer, a 5 'terminal NotI restriction site, the DH direct PCR primer, a 5'-terminal AscI restriction site and the DH reverse PCR primer, a 5'-terminal FseI restriction site. For pJB18, pJB59, pJB20 and pJB21, the UH region is first inserted into pJB5 by restriction digestion with SbfI and NotI (New England Biolabs, Ipswitch, MA) of both vector 65 and PCR generated insert, followed by a kit Quick Ligation (New England Biolabs; Ipswitch, MA). The linked construct is transformed into the competent E. coli NEB 5-alpha (high efficiency) (New England Biolabs: Ipswitch, MA). The

secuencia de la región UH en pHB5 se valida por secuenciación contractual con GENEWIZ (South Plainfield, NJ). Para pJB18, pJB19, pJB20 y pJB21, la región DH se inserta después en la construcción de región pJB5-UH exactamente como se ha hecho para la región UH, excepto que se usan las enzimas de restricción AscIy FseI (New England Biolabs, Ipswitch, MA). Se confirma la secuencia de las regiones DH por secuenciación contractual con UH region sequence in pHB5 is validated by contractual sequencing with GENEWIZ (South Plainfield, NJ). For pJB18, pJB19, pJB20 and pJB21, the DH region is then inserted into the construction of pJB5-UH region exactly as it has been done for the UH region, except that the AscI and FseI restriction enzymes (New England Biolabs, Ipswitch, are used, MA). The sequence of the DH regions is confirmed by contractual sequencing with

5 GENEWIZ (South Plainfield, NJ). 5 GENEWIZ (South Plainfield, NJ).

En cada uno de pJB18, pJB19, pJB20 y pJB21, se clonan dos versiones diferentes de los operones de piruvato descarboxilasa (pdc)/alcohol deshidrogenasa (adhII), creando un conjunto de ocho plásmidos listos para integración en el genoma de T. elongatus BP-1. En cada caso, el marcador seleccionable es el gen aadA de pJB5 que codifica resistencia a espectinomicina y estreptomicina. La primera versión del operón comprende los genes pdc y adhII de Zymomonas mobilis (GenBank: DD161475, M15394) y se diseña con un sitio NdeI que abarca el codón de partida de la secuencia codificante pdc. Después del gen pdc en orden están: un sitio de restricción XhoI, un sitio de restricción BamHI, la secuencia codificante adhII, el terminador de adhII de Zymomonas mobilis natural, y finalmente un sitio de restricción EcoRI. La segunda versión del operón, diseñado para codificar versiones relativamente más In each of pJB18, pJB19, pJB20 and pJB21, two different versions of the pyruvate decarboxylase (pdc) / alcohol dehydrogenase (adhII) operons are cloned, creating a set of eight plasmids ready for integration into the T. elongatus BP genome. -one. In each case, the selectable marker is the aadA gene of pJB5 encoding resistance to spectinomycin and streptomycin. The first version of the operon comprises the pdc and adhII genes of Zymomonas mobilis (GenBank: DD161475, M15394) and is designed with an NdeI site that encompasses the starting codon of the pdc coding sequence. Following the pdc gene in order are: an XhoI restriction site, a BamHI restriction site, the adhII coding sequence, the natural Zymomonas mobilis adhII terminator, and finally an EcoRI restriction site. The second version of the operon, designed to encode relatively more versions

15 termoestables de piruvato descarboxilasa y alcohol deshidrogenasa, comprendía el gen pdc de Zymobacter palmae (GenBank: AF474145) y el mutante de adhII TS42 descrito en Rellos et al., Protein Expr. Purif., 12:61-61 (1998), y es idéntico de otro modo a la primera construcción en todo lo demás. Ambas construcciones se realizan por síntesis contractual de DNA2.0 (Menlo Park, CA) y se insertan por digestión de restricción con NdeIy EcoRI (New England Biolabs; Ipswitch, MA) en pJB18, pJB59, pJB20, y pJB21, seguido de ligación con un kit Quick Ligation (New England Biolabs; Ipswitch, MA). De esta manera se construyen ocho plásmidos de operones pdc-adhII: pJB22, pJB23, pJB24 y pJB25 que contenían la versión 1 del operón, basándose en pJB18, PJB19, pJB20 y pJB21, respectivamente, y pJB26, pJB27, pJB28 y pJB29 que contenía la versión 2 del operón, basándose en pJB18, pJB19, pJB20 y pJB21, respectivamente. 15 thermostable pyruvate decarboxylase and alcohol dehydrogenase comprised the Zymobacter palmae (GenBank: AF474145) pdc gene and the TS42 adhII mutant described in Rellos et al., Protein Expr. Purif., 12: 61-61 (1998), and is otherwise identical to the first construction in everything else. Both constructs are performed by contractual synthesis of DNA2.0 (Menlo Park, CA) and inserted by restriction digestion with NdeI and EcoRI (New England Biolabs; Ipswitch, MA) in pJB18, pJB59, pJB20, and pJB21, followed by ligation with a Quick Ligation kit (New England Biolabs; Ipswitch, MA). In this way eight plasmids of operons pdc-adhII are constructed: pJB22, pJB23, pJB24 and pJB25 containing version 1 of the operon, based on pJB18, PJB19, pJB20 and pJB21, respectively, and pJB26, pJB27, pJB28 and pJB29 containing operon version 2, based on pJB18, pJB19, pJB20 and pJB21, respectively.

25 En los plásmidos pJB22, pJB23, pJB24, pJB25, pJB26, pJB27, pJB28 y pJB29, el operón pdc-adhII se expresa por el promotor PaphI constitutivo, que está flanqueado por sitios de restricción NotIy NdeI únicos. Estos sitios permiten clonar otros promotores constitutivos, en lugar del promotor PaphII, en caso de que ese promotor no proporcione suficiente expresión del operón cuando se integra en el genoma de T. elongatus BP-1. Se construyen plásmidos separados (pJB9, pJB10, pJB11, pJB12, pJB13, pJB14, pJB15, pJB16 y pJB17), todos realizados por síntesis contractual, por ejemplo, DNA2.0 (Menlo Park, CA), portando cada uno nueve promotores constitutivos alternativos candidatos flanqueados por sitios NotIy NdeI de modo que puedan reemplazar el promotor PaphII por métodos de clonación convencionales. Siete de esos promotores son promotores de T. elongatus BP-1 nativos, correspondientes a la secuencia cadena arriba de los siguientes genes: cpcC, apcA, tsr2142, psaA, rbcL, hsp33 y trnE_UUC y dos son promotores de tipo E. coli:Ptac (como se describe en De Boer et al., Proc Natl Acad USA 80:21-25 (1983)) y el In plasmids pJB22, pJB23, pJB24, pJB25, pJB26, pJB27, pJB28 and pJB29, the pdc-adhII operon is expressed by the constitutive PaphI promoter, which is flanked by unique NotIy NdeI restriction sites. These sites allow cloning other constitutive promoters, instead of the PaphII promoter, in case that promoter does not provide sufficient expression of the operon when it is integrated into the genome of T. elongatus BP-1. Separate plasmids (pJB9, pJB10, pJB11, pJB12, pJB13, pJB14, pJB15, pJB16 and pJB17) are constructed, all performed by contractual synthesis, for example, DNA2.0 (Menlo Park, CA), each carrying nine alternative constitutive promoters Candidates flanked by NotIy NdeI sites so that they can replace the PaphII promoter with conventional cloning methods. Seven of these promoters are native T. elongatus BP-1 promoters, corresponding to the upstream sequence of the following genes: cpcC, apcA, tsr2142, psaA, rbcL, hsp33 and trnE_UUC and two are E. coli type promoters: Ptac (as described in De Boer et al., Proc Natl Acad USA 80: 21-25 (1983)) and the

35 promotor PEM7 sintético. 35 synthetic PEM7 promoter.

EJEMPLO 3 EXAMPLE 3

Microorganismos modificados por ingeniería genética que producen etanol Genetically engineered microorganisms that produce ethanol

Synechococcus sp. PCC 7002 modificado genéticamente: Cada una de las construcciones como se han descrito en el Ejemplo 1 se integra en el genoma de Synechococcus sp. PCC 7002 usando el siguiente protocolo. Se cultivó Synechococcus 7002 durante 48 horas a partir de colonias en un matraz de agitación incubado a 30 °C a CO2 1% hasta una DO730 de 1enmedio A+ descrito en Frigaard NU et al. (2004) "Gene inactivation in the cyanobacterium Synechococcus sp. PCC 7002 genetically modified: Each of the constructs as described in Example 1 is integrated into the genome of Synechococcus sp. PCC 7002 using the following protocol. Synechococcus 7002 was cultured for 48 hours from colonies in a shake flask incubated at 30 ° C at 1% CO2 to an OD730 of 1 A + medium described in Frigaard NU et al. (2004) "Gene inactivation in the cyanobacterium

45 Synechococcus sp. PCC 7002 and the green sulfur bacterium Chlorobium tepidum using in vitro-made DNA constructs and natural transformation" Methods Mol Biol 274:325-340. Se añadieron 500 #l de cultivo a un tubo de ensayo con 30 #lde 1-5 #g de ADN preparado a partir de un kit de Miniprep de agitación Qiagen Qiaprep (Valencia, CA) para cada construcción. Las células se incubaron burbujeando CO2 1 % a aproximadamente 1 burbuja cada 2 segundos durante 4 horas. Se sembraron 200 #l de células en placas de medio A+ con agarosa 1,5 % y se cultivaron a 30 °C durante dos días con luz baja. Se aplicó como base 10 #g/ml de espectinomicina en las placas. Las colonias resistentes eran visibles en 7-10 días. 45 Synechococcus sp. PCC 7002 and the green sulfur bacterium Chlorobium tepidum using in vitro-made DNA constructs and natural transformation "Methods Mol Biol 274: 325-340. 500 #l of culture was added to a test tube with 30 #lde 1-5 #g of DNA prepared from a Qiagen Qiaprep agitation Miniprep kit (Valencia, CA) for each construct.The cells were incubated by bubbling 1% CO2 at approximately 1 bubble every 2 seconds for 4 hours 200 #l of cells were seeded in A + medium plates with 1.5% agarose and grown at 30 ° C for two days in low light, 10 # g / ml of spectinomycin was applied to the plates as a base Resistant colonies were visible in 7-10 days.

Construcción de cepas y expresión de AdhA de Moorella sp. HUC22-1: Se ha mostrado que la secuencia para AdHA de Moorella sp. HUC22-1 es un alcohol deshidrogenasa que utiliza NADP que también es termoestable y Strain construction and AdhA expression of Moorella sp. HUC22-1: It has been shown that the sequence for Moorella sp. HUC22-1 is an alcohol dehydrogenase that uses NADP that is also heat stable and

55 preferente para la reducción de acetaldehído [Inokuma et al., Arch. Microbiol., 188:37-45 (2007)]. Aunque la secuencia no se ha publicado, la similitud de aminoácidos con AdhIV de Moorella thermoacetica (Número de referencia: ABC20211) fue del 100 %. La secuencia de ácido nucleico de AdhIV de Moorella thermoacetica (Número de referencia: CP000232) tuvo codones optimizados para la expresión y se construyó por DNA 2.0 y se designó SEC ID Nº 1 (el aminoácido codificado es SEC ID Nº: 2). La secuencia está flanqueada con CTCGAGTTGGATCC en el extremo 5’, que codifica los sitios de restricción Xho y BamHI, y en el extremo 3' con TTTCAAAACAGGAATTC en el extremo 3' (similar a pJB5-3) que contiene un sitio EcoRI para los fines de clonar en vectores de expresión. 55 preferred for the reduction of acetaldehyde [Inokuma et al., Arch. Microbiol., 188: 37-45 (2007)]. Although the sequence has not been published, the similarity of amino acids with AdhIV of Moorella thermoacetica (Reference number: ABC20211) was 100%. The Moorella thermoacetica AdhIV nucleic acid sequence (Reference number: CP000232) had codons optimized for expression and was constructed by DNA 2.0 and designated SEQ ID No. 1 (the amino acid encoded is SEQ ID NO: 2). The sequence is flanked with CTCGAGTTGGATCC at the 5 'end, which encodes the restriction sites Xho and BamHI, and at the 3' end with TTTCAAAACAGGAATTC at the 3 'end (similar to pJB5-3) that contains an EcoRI site for the purposes of cloning into expression vectors.

El adhA de Moorella se clonó después cadena abajo de dos genes de piruvato descarboxilasa, uno de Zymomonas mobilis (número de referencia: AAV89984) y uno de Zymobacter palmae (número de referencia: AAM49566) para 65 formar los plásmidos de expresión pJB136 y pJB133, respectivamente. Como controles, se construyeron plásmidos de expresión para el gen de la piruvato descarboxilasa de Z. mobilis con el gen adhII de Z. mobilis (número de Moorella adhA was then cloned downstream of two pyruvate decarboxylase genes, one from Zymomonas mobilis (reference number: AAV89984) and one from Zymobacter palmae (reference number: AAM49566) to form the expression plasmids pJB136 and pJB133, respectively. As controls, expression plasmids were constructed for the Z. mobilis pyruvate decarboxylase gene with the Z. mobilis adhII gene (number of

referencia: YP_163331) y el gen de piruvato descarboxilasa de Z. palmae con un adhII TS42 termotolerante mejorado [Rellos et al., Protein Expression and Purification, 12:61-66 (1998)] Para formar pJB5-3 y pJB5-4, respectivamente. reference: YP_163331) and the Z. palmae pyruvate decarboxylase gene with an improved thermotolerant TS42 adhII [Rellos et al., Protein Expression and Purification, 12: 61-66 (1998)] To form pJB5-3 and pJB5-4, respectively.

Los plásmidos pJB5-3, pJB5-4, pJB133, pJB136 se clonaron en Synechococcus sp. PCC 7002 (JCC1) usando procedimientos convencionales y se designaron JCC136, JCC137, JCC445, JCC446 respectivamente (Tabla 3). Plasmids pJB5-3, pJB5-4, pJB133, pJB136 were cloned into Synechococcus sp. PCC 7002 (JCC1) using conventional procedures and were designated JCC136, JCC137, JCC445, JCC446 respectively (Table 3).

Tabla 3 Table 3

Hospedador Construcción de Piruvato descarboxilasa Alcohol deshidrogenasa integración Host Construction of Pyruvate decarboxylase Alcohol dehydrogenase integration

JCC136 pJB5-3 Z. mobilis pdc Z. mobilis adhII JCC136 pJB5-3 Z. mobilis pdc Z. mobilis adhII

JCC137 pJB5-4 Z. palmae pdc Z. mobilis adhII TS42 JCC137 pJB5-4 Z. palmae pdc Z. mobilis adhII TS42

JCC445 pJB133 Z. palmae pdc Morella adhA JCC445 pJB133 Z. palmae pdc Morella adhA

JCC446 pJB136 Z. mobilis pdc Morella adhA JCC446 pJB136 Z. mobilis pdc Morella adhA

10 JCC1, JCC136, JCC137, JCC445, JCC446 se cultivaron en placas con medio A+ (agar 1,5 %) con espectinomicina 100 #g/ml para cepas transgénicas. Se cultivó una única colonia en 10 ml de A+ con espectinomicina 100 #g/ml en un tubo de ensayo sumergido en un baño a 37 ºC con CO2 1 % introducido por burbujeo. Los cultivos se dejaron crecer hasta DO730 nm 5,0 o mayor (Molecular Devices Spectramax M2e; previamente se determinó que una DO730 nm JCC1, JCC136, JCC137, JCC445, JCC446 were plated with A + medium (1.5% agar) with 100 # g / ml spectinomycin for transgenic strains. A single colony was grown in 10 ml of A + with 100 # g / ml spectinomycin in a test tube immersed in a 37 ° C bath with 1% CO2 introduced by bubbling. Cultures were allowed to grow to OD730 nm 5.0 or greater (Molecular Devices Spectramax M2e; it was previously determined that an OD730 nm

15 de 1 es igual a ~0,3 g de CDW), y después se sedimentó por centrifugación (21000 RCF, 20 ºC, 5 minutos), se suspendió en medio A+ nuevo hasta la concentración original, y después se retrodiluyó de forma apropiada hasta DO730 nm 0,2 en 25 ml de A+ en un matraz de agitación de 125 ml con deflectores. Se tomó aproximadamente 1 ml de cultivo para cada punto temporal (0, 6, 24, 48, 72 horas después de dilución; el punto temporal de 6 horas no se representa por razones de espaciado temporal), se registró la DO730 nm (diluida de forma apropiada para 15 of 1 is equal to ~ 0.3 g of CDW), and then sedimented by centrifugation (21000 RCF, 20 ° C, 5 minutes), suspended in fresh A + medium to the original concentration, and then appropriately re-diluted up to DO730 nm 0.2 in 25 ml of A + in a 125 ml shake flask with baffles. Approximately 1 ml of culture was taken for each time point (0, 6, 24, 48, 72 hours after dilution; the 6 hour time point is not represented for reasons of time spacing), OD730 nm (diluted from appropriate way to

20 proporcionar una lectura entre 0,04 y 0,4, que se determinó previamente que era el intervalo más preciso en el Spectramax M2e). Inmediatamente se sedimentaron por centrifugación las muestras a 4 ºC durante 10 minutos a 21000 RCF. El sobrenadante se colocó en un nuevo tubo, y se congeló a -80 ºC hasta que estuvo listo para su análisis. 20 provide a reading between 0.04 and 0.4, which was previously determined to be the most accurate range in the Spectramax M2e). The samples were immediately pelleted by centrifugation at 4 ° C for 10 minutes at 21,000 RCF. The supernatant was placed in a new tube, and frozen at -80 ° C until it was ready for analysis.

25 El sobrenadante de cada punto temporal se analizó con respecto a etanol y acetaldehído mediante el uso de un cromatógrafo de gases Agilent 7890 equipado con un analizador de espacio de cabeza y un detector de ionización de llama (Agilent) usando un J & W Scientific DB-ALC1 (número de catálogo: 123-9134; longitud: 30 m, diámetro interno, 0,320 mm, grosor de la película: 1,80 #m). Se sometieron 100 #l de cada muestra a análisis de espacio de cabeza. Se midieron los controles solamente con respecto a A+ así como de dilución en serie de patrones para 25 The supernatant of each time point was analyzed for ethanol and acetaldehyde using an Agilent 7890 gas chromatograph equipped with a head space analyzer and a flame ionization detector (Agilent) using a J&W Scientific DB -ALC1 (catalog number: 123-9134; length: 30 m, internal diameter, 0.320 mm, film thickness: 1.80 #m). 100 #l of each sample was subjected to head space analysis. Controls were measured only with respect to A + as well as serial dilution of standards for

30 etanol y acetaldehído obtenidos de Sigma para obtener una curva de calibración. 30 ethanol and acetaldehyde obtained from Sigma to obtain a calibration curve.

Para medir las densidades ópticas, concentraciones de etanol y acetaldehído, los cultivos se retrodiluyeron de DO730 nm 5 o más a una DO 730 nm de partida y se tomaron puntos temporales a 0, 24, 48 y 72 horas después de la dilución. To measure the optical densities, concentrations of ethanol and acetaldehyde, the cultures were back-diluted from OD730 nm 5 or more to an OD 730 nm starting and time points were taken at 0, 24, 48 and 72 hours after dilution.

35 Se muestran las densidades ópticas de cultivos de Synechococcus sp. de tipo silvestre y diversos transgénicos (Figura 5). La gráfica muestra representaciones de mediciones de DO 730nm en cada punto temporal. Las mediciones de DO resultantes se muestran en la Tabla 4. 35 The optical densities of cultures of Synechococcus sp. wild type and various transgenics (Figure 5). The graph shows representations of OD 730nm measurements at each time point. The resulting OD measurements are shown in Table 4.

Tabla 4 Table 4

DO (730 nm) OD (730 nm)

Tiempo Weather
0 24 48 72 0 24 48 72

JCC1 JCC1
0,257 2,19 5,7 10,1 0.257 2.19 5.7 10.1

JCC136 JCC136
0,259 2,26 5,06 7,6 0.259 2.26 5.06 7.6

JCC137 JCC137
0,263 2,265 5,02 8 0.263 2,265 5.02 8

JCC445 JCC445
0,246 1,52 4,16 6,35 0.246 1.52 4.16 6.35

JCC446 JCC446
0,227 1,71 4,52 6,95 0.227 1.71 4.52 6.95

40 Las concentraciones de etanol de cultivos en el sobrenadante se representan mostrando concentraciones de etanol aumentadas con respecto al tiempo en diversos cultivos de especies de Synechococcus transgénicas (Figura 6). Notablemente, se midió mayor concentración de etanol en JCC445, la cepa transformada con adHA de Moorella a las 72 horas (Tabla 5). 40 Ethanol concentrations of cultures in the supernatant are shown showing increased ethanol concentrations over time in various cultures of transgenic Synechococcus species (Figure 6). Notably, a higher concentration of ethanol was measured in JCC445, the strain transformed with Moorella adHA at 72 hours (Table 5).

Tabla 5 Table 5

EtOH (mg/l) EtOH (mg / l)

0 0
24 48 72 24 48 72

JCC1 JCC1
0 0 1,704728 5,880188 0 0 1,704728 5,880188

JCC136 JCC136
0 63,00976 140,7334 252,8226 0 63,00976 140,7334 252,8226

JCC137 JCC137
0 72,02925 137,0422 256,4378 0 72,02925 137.0422 256.4378

JCC445 JCC445
0 14,03474 153,5205 296,761 0 14,03474 153,5205 296,761

JCC446 JCC446
0 16,06255 125,6418 249,6592 0 16.06255 125.6418 249,6592

Adicionalmente, se observaron concentraciones de acetaldehído reducidas en diversos puntos temporales en las cepas transformadas con adhA de Moorella (Figura 7 y Tabla 6). Additionally, reduced acetaldehyde concentrations at various time points were observed in strains transformed with Moorella adhA (Figure 7 and Table 6).

Tabla 6 Table 6

Acetaldehído (mg/l) Acetaldehyde (mg / l)

0 24 48 0 24 48
72 72

JCC1 JCC1
0 0 0,411352 0,362828 0 0 0.411352 0.362828

JCC136 JCC136
0 14,20144 34,95365 36,49536 0 14,20144 34.95365 36,49536

JCC137 JCC137
0 19,80197 36,05125 35,83849 0 19.80197 36.05125 35,83849

JCC445 JCC445
0 9,455919 10,82248 13,57957 0 9,455919 10.82248 13,57957

JCC446 JCC446
0 8,368128 9,070718 12,32025 0 8.368128 9.070718 12,32025

En puntos temporales posteriores, las cepas transformadas con adhA de Moorella (JCC445 y JCC446) muestran aumentos notables en la relación de etanol y acetaldehído en comparación con las alcohol deshidrogenasas 10 basadas en Z. mobilis como se muestra en los cultivos a lo largo del tiempo (Figura 8 y Tabla 7). At subsequent time points, the strains transformed with Moorella adhA (JCC445 and JCC446) show notable increases in the ratio of ethanol and acetaldehyde compared to alcohol dehydrogenases based on Z. mobilis as shown in the cultures over time. (Figure 8 and Table 7).

Tabla 7 Table 7

EtOH/Acetaldehído EtOH / Acetaldehyde

0 24 48 0 24 48
72 72

JCC1 JCC1
N/D N/D 4,144204 16,20655 N / A N / A 4,144204 16,20655

JCC136 JCC136
N/D 4,436856 4,026287 6,927526 N / A 4.436856 4.026287 6.927526

JCC137 JCC137
N/D 3,637479 3,801316 7,155373 N / A 3,637479 3,801316 7,155373

JCC445 JCC445
N/D 1,484228 14,18532 21,85348 N / A 1,484228 14,18532 21,85348

JCC446 JCC446
N/D 1,919491 13,85137 20,26414 N / A 1,919491 13.85137 20,26414

La Figura 9 representa relaciones de etanol y DO730nm de los cultivos a lo largo del tiempo. Se representan las Figure 9 represents ratios of ethanol and DO730nm of the crops over time. The

15 relaciones de concentración de etanol y DO730nm en el sobrenadante en cada punto temporal. La relación de las cepas transformadas con adh de Z. mobilis (JCC 136 y JCC 137) llega rápidamente a un estado estacionario mientras que la relación de las cepas transformadas con construcciones de adhA de Moorella (JCC445 y JCC446) aumenta a lo largo del tiempo (Tabla 8). 15 concentration ratios of ethanol and DO730nm in the supernatant at each time point. The ratio of strains transformed with adh from Z. mobilis (JCC 136 and JCC 137) quickly reaches a steady state while the ratio of strains transformed with Moorella adhA constructs (JCC445 and JCC446) increases over time (Table 8).

20 Tabla 8 20 Table 8

EtOH/DO (mg/l/DO) EtOH / OD (mg / l / OD)

0 24 48 0 24 48
72 72

JCC1 JCC1
0 0 0,299075 0,582197 0 0 0.299075 0.582197

JCC136 JCC136
0 27,88043 27,81293 33,26613 0 27,88043 27,81293 33,26613

JCC137 JCC137
0 31,80099 27,29924 32,05472 0 31,80099 27,29924 32.05472

JCC445 JCC445
0 9,233379 36,90395 46,73402 0 9.233379 36.90395 46.73402

JCC446 JCC446
0 9,393303 27,79687 35,92218 0 9.393303 27.79687 35,92218

Thermosynechococcus elongatus BP-1 modificado genéticamente: del Ejemplo 2, se integran pJB22, pJB23, pJB24, pJB25, pJB26, pJB27, pJB28 y pJB29 en el cromosoma de T. elongatus BP-1 por recombinación homóloga usando el método de transformación detallado en Onai K. et al (2004). "Natural transformation of the thermophilic cyanobacterium Thermosynechococcus elongatus BP-1: a simple and efficient method for gene transfer." Mol. Gen. Thermosynechococcus elongatus BP-1 genetically modified: from Example 2, pJB22, pJB23, pJB24, pJB25, pJB26, pJB27, pJB28 and pJB29 are integrated into the chromosome of T. elongatus BP-1 by homologous recombination using the detailed transformation method in Onai K. et al (2004). "Natural transformation of the thermophilic cyanobacterium Thermosynechococcus elongatus BP-1: a simple and efficient method for gene transfer." Mol. Gen.

5 Genomics 271: 50-59. Los antibióticos de selección usados son espectinomicina más estreptomicina. 5 Genomics 271: 50-59. The selection antibiotics used are spectinomycin plus streptomycin.

Lista Informal de secuencias Informal Sequence List

SEC ID Nº: 1 10 Gen adhA de Moorella con codones optimizados SEQ ID NO: 1 10 Moorella adhA gene with optimized codons

SEC ID Nº: 2 15 Secuencia de aminoácidos de Moorella sp. HUC22-1 y Moorella thermoacetica SEQ ID NO: 2 15 Amino acid sequence of Moorella sp. HUC22-1 and Moorella thermoacetica

Claims (7)

REIVINDICACIONES 1. Una célula hospedadora microbiana fotosintética modificada genéticamente que produce etanol, donde la célula 1. A genetically modified photosynthetic microbial host cell that produces ethanol, where the cell hospedadora está modificada genéticamente para comprender un ácido nucleico modificado por ingeniería genética 5 exógeno que codifica una actividad alcohol deshidrogenasa dependiente de NADPH. The host is genetically modified to comprise an exogenous genetic engineering modified nucleic acid encoding an NADPH-dependent alcohol dehydrogenase activity. 2. La célula de la reivindicación 1, donde la actividad alcohol deshidrogenasa dependiente de NADPH es adhA de Moorella sp. HUC22-1. 2. The cell of claim 1, wherein the NADPH-dependent alcohol dehydrogenase activity is adhA of Moorella sp. HUC22-1.
10 3. La célula de la reivindicación 1 o 2, que también codifica una actividad piruvato descarboxilasa. The cell of claim 1 or 2, which also encodes a pyruvate decarboxylase activity.
4. La célula de la reivindicación 3, donde la actividad piruvato descarboxilasa se selecciona de actividad pdc de Z. palmae yZ. Mobilis. 4. The cell of claim 3, wherein the pyruvate decarboxylase activity is selected from the pdc activity of Z. palmae and Z. Mobilis
15 5. La célula de la reivindicación 1, donde la secuencia codificante de alcohol deshidrogenasa dependiente de NADPH es al menos 77,1 % idéntica a SEC ID Nº 1. The cell of claim 1, wherein the NADPH-dependent alcohol dehydrogenase coding sequence is at least 77.1% identical to SEQ ID NO: 1.
6. La célula de la reivindicación 1, donde la alcohol deshidrogenasa dependiente de NADPH es al menos 72 % 6. The cell of claim 1, wherein the NADPH-dependent alcohol dehydrogenase is at least 72% idéntica a SEC ID Nº 2. 20 identical to SEQ ID No. 2. 20 7. La célula de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la secuencia codificante de alcohol deshidrogenasa dependiente de NADPH y/o la secuencia codificante de piruvato descarboxilasa está bajo el control de un promotor inducible. 7. The cell of any one of the preceding claims, wherein the NADPH-dependent alcohol dehydrogenase coding sequence and / or pyruvate decarboxylase coding sequence is under the control of an inducible promoter.
25 8. La célula de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la célula en cultivo es capaz de producir etanol en un rendimiento de al menos aproximadamente 249 mg/l de medio de cultivo en 72 horas, preferentemente donde The cell of any one of the preceding claims, wherein the cell in culture is capable of producing ethanol in a yield of at least about 249 mg / l of culture medium in 72 hours, preferably where
(i) (i)
el rendimiento es de al menos aproximadamente 296 mg/l de etanol durante 72 horas; 30 (ii) el rendimiento es de 2,5 a 5 g/l de medio de cultivo por hora; the yield is at least about 296 mg / l of ethanol for 72 hours; 30 (ii) the yield is 2.5 to 5 g / l of culture medium per hour;
(iii) el nivel de acetaldehído en dicho cultivo después de 72 horas es de menos de aproximadamente 14 mg/l; (iii) the level of acetaldehyde in said culture after 72 hours is less than about 14 mg / l;
(iv) (iv)
la célula en el cultivo produce al menos aproximadamente 36 mg/l de etanol por DO; o the cell in the culture produces at least about 36 mg / l of ethanol per OD; or
(v) (v)
la célula en cultivo produce al menos aproximadamente 47 mg/l de etanol por DO. the cell in culture produces at least about 47 mg / l of ethanol per OD.
35 9. La célula de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que es una cianobacteria. The cell of any one of the preceding claims, which is a cyanobacterium.
10. La célula de la reivindicación 9, que es Synechococcus sp. PCC 7002, Synechococcus sp. PCC 7942, Synechocystis sp. PCC 6803 o Thermosynechococcus elongatus BP-1. 10. The cell of claim 9, which is Synechococcus sp. PCC 7002, Synechococcus sp. PCC 7942, Synechocystis sp. PCC 6803 or Thermosynechococcus elongatus BP-1. 40 11. Uso de la célula de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes para producir etanol. Use of the cell of any one of the preceding claims to produce ethanol. 12. Un método para producir etanol, que comprende cultivar la célula de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 y después aislar el etanol de dicha célula o medio de cultivo. 12. A method of producing ethanol, comprising culturing the cell of any one of claims 1 to 10 and then isolating the ethanol from said cell or culture medium. 45 13. El método de la reivindicación 12, donde la célula se cultiva en un fotobiorreactor. 13. The method of claim 12, wherein the cell is cultured in a photobioreactor.
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