ENGINEERING OF XYLOSE REDUCTASE AND OVEREXPRESSION OF XYLITOL DEHYDROGENASE AND XYLULOKINASE IMPROVES XYLOSE ALCOHOLIC FERMENTATION IN THE THERMOTOLERANT YEAST HANSENULA POLYMORPHA

• Main Authors: DMYTRUK, KOSTYANTYN, DMYTRUK, OLENA, SIBIRNY, ANDRIY A, ABBAS, CHARLES, VORONOVSKY, ANDRIY, Y
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 25.03.2010
• Subjects: BEER; BIOCHEMISTRY; CHEMISTRY; COMPOSITIONS THEREOF; CULTURE MEDIA; ENZYMES; ENZYMOLOGY; FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIREDCHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERSFROM A RACEMIC MIXTURE; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; METALLURGY; MICROBIOLOGY; MICROORGANISMS OR ENZYMES; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; PROPAGATING, PRESERVING OR MAINTAINING MICROORGANISMS; REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGYGENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION; SPIRITS; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS; TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINSTCLIMATE CHANGE; VINEGAR; WINE

Recombinant genetic constructs and strains of H. polymorpha having significantly increased ethanol productivity with a simultaneous decreased production of xylitol during high- temperature xylose fermentation are disclosed. The constructs include a H. polymorpha XYLl gene encoding xylose reductase mutated to decrease affinity of the enzyme toward NADP?. The modified version of XYLl gene under control of a strong constitutive HpGAP promoter was overexpressed in a ?xyll background. A recombinant H. polymorpha strain overexpressing the mutated enzyme together with native xylitol dehydrogenase and xylulokinase in the ?xyll background was also constructed. Xylose consumption, ethanol and xylitol production by the constructed strain were evaluated during high-temperature xylose fermentation (48° C). A significant increase in ethanol productivity (up to 7.4 times) was shown in the recombinant strain as compared with the wild type strain. Moreover, the xylitol production by the recombinant strain was reduced considerably: 0.9 mg?(L?h)-1 versus 4.2 mg?(Lxh)-1 by the wild type strain. L'invention porte sur des chimères et souches de recombinaison par génie génétique du H. polymorpha, présentant une productivité accrue d'éthanol et une réduction simultanée de la production de xylitol pendant la fermentation à température élevée de la xylose. Ladite chimère comporte un gène de H. polymorpha XYLl codant pour la xylose réductase, muté pour diminuer l'affinité de l'enzyme pour le NADP. La version modifiée du gène XYLL sous contrôle d'un promoteur constitutif HpGAP fort a été surexprimée dans un contexte ?xyll. L'invention porte également sur une souche de recombinaison du H. polymorpha surexprimant l'enzyme ainsi que les xylitol déshydrogénase et xylulokinase natives dans le contexte ?xyll. On a évalué la consommation de xylose et la production d'éthanol et de xylitol par la souche de recombinaison lors de la fermentation à température élevée (48° C) de la xylose. On a constaté un accroissement significatif (jusqu'à 7,4 fois) de la productivité d'éthanol avec la souche de recombinaison par comparaison avec la souche de type sauvage. De plus, la production de xylitol par la souche de recombinaison a été considérablement réduite: 0.9 mg?(L?h)-1 contre 4,2 mg?(Lxh)-1 avec la souche de type sauvage.