DE102007027006A1 - Microbiological production of aldehydes, in particular of 3-hydroxypropionaldehyde - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zelle, die in der Lage ist, Corrinoide zu bilden und die gegenüber ihrem Wildtyp derart gentechnisch verändert wurde, dass sie im Vergleich zu ihrem Wildtyp mehr Aldehyde aus Diolen, Triolen oder Polyolen, vorzugsweise mehr 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glycerin, zu bilden vermag. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer gentechnisch veränderten Zelle, die durch diese Verfahren erhältliche gentechnisch veränderte Zelle, Verfahren zur Herstellung von Aldehyden, vorzugsweise von 3-Hydroxypropionaldehyd, sowie ein Verfahren zur Herstellung von C<SUB>3</SUB>-Verbindungen aus 3-Hydroxypropionaldehyd.The present invention relates to a cell which is capable of forming corrinoids and which has been genetically engineered with respect to its wild type in such a way that it contains more aldehydes of diols, triols or polyols, preferably more glycerol 3-hydroxypropionaldehyde, compared to its wild type. to be able to form. The invention also relates to a process for the production of a genetically modified cell, the genetically modified cell obtainable by these processes, processes for the preparation of aldehydes, preferably of 3-hydroxypropionaldehyde, and a process for the preparation of C <SUB> 3 </ SUB> - Compounds of 3-hydroxypropionaldehyde.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gentechnisch veränderte Zelle, ein Verfahren zur Herstellung einer gentechnisch veränderten Zelle, die durch diese Verfahren erhältliche, gentechnisch veränderte Zelle, Verfahren zur Herstellung von Aldehyden, insbesondere von 3-Hydroxypropionaldehyd, sowie ein Verfahren zur Herstellung von C3-Verbindungen aus 3-Hydroxypropionaldehyd.The present invention relates to a genetically modified cell, a method for producing a genetically modified cell, the genetically modified cell obtainable by these methods, methods for producing aldehydes, in particular 3-hydroxypropionaldehyde, and a method for producing C 3 compounds from 3-hydroxypropionaldehyde.

3-Hydroxypropionaldehyd ist eine C3-Verbindung, die durch weitere Oxidation, Reduktion oder Dehydratisierung, sei es biokatalytisch oder chemisch-katalytisch, zu den für die chemische Industrie wichtigen „building blocks" 3-Hydroxypropionsäure, 1,3-Propandiol und Acrolein umgesetzt werden kann. Acrolein ist zum Beispiel ein wichtiges Intermediat für die Herstellung von Methionin (zur Verwendung als Pharma-Aminosäure oder Futtermittel-Additiv), Acrylsäure (Monomer der als Superabsorber verwendeten Polyacrylsäure) oder Acrylsäuremethylestern (Monomere für Hochleistungspolymere).3-hydroxypropionaldehyde is a C 3 compound which, by further oxidation, reduction or dehydration, be it biocatalytically or chemically-catalytically, is converted into the building blocks of 3-hydroxypropionic acid, 1,3-propanediol and acrolein, which are important for the chemical industry For example, acrolein is an important intermediate for the production of methionine (for use as a pharmaceutical amino acid or feed additive), acrylic acid (monomer of the superabsorbent polyacrylic acid) or methyl acrylates (monomers for high performance polymers).

Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass 3-Hydroxypropionaldehyd effizient durch Biotransformation aus Glycerin hergestellt werden kann. Das verantwortliche Enzym ist die Coenzym B12-abhängige Glycerin-Dehydratase, die in einer Reihe von Gram-positiven und Gram-negativen Bakterien nachgewiesen werden konnte. 3-Hydroxypropionaldehyd kann unter anderem durch Biotransformation von Glycerin mit Lactobacillus reuteri-Zellen hergestellt werden (siehe zum Beispiel Doleyres et al.. in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 68 (4),2005, Seiten 467–474; Vollenweider und Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 64 (1), 2004, Seiten 16–27; Lüthi-Peng et al.. in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 60 (1–2), 2002, Seiten 73–80. )It is already known from the prior art that 3-hydroxypropionaldehyde can be prepared efficiently by biotransformation from glycerol. The responsible enzyme is coenzyme B 12 -dependent glycerol dehydratase, which was detected in a number of Gram-positive and Gram-negative bacteria. Among other things, 3-hydroxypropionaldehyde can be produced by biotransformation of glycerol with Lactobacillus reuteri cells (see for example Doleyres et al., Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 68 (4), 2005, pp. 467-474; Vollenweider and Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 64 (1), 2004, pages 16-27; Lüthi-Peng et al. In Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 60 (1-2), 2002, pages 73-80. )

Die Herstellung von 3-Hydroxypropionaldehyd mit Lactobacillus reuteri weist mindestens zwei gravierende Nachteile auf. Zum einen vermag Lactobacillus reuteri das gebildete 3-Hydroxypropionaldehyd teilweise zu 1,3-Propandiol (mit Hilfe des Enzyms 1,3-Propandiol-Oxidoreduktase bzw. 1,3-Propandiol-Dehydrogenase) ( siehe zum Beispiel Vollenweider und Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 64 (1), 2004, Seiten 16–27) bzw. 3-Hydroxypropionsäure (mit Hilfe des Enzyms 3-Hydroxypropionaldehyd-Dehydrogenase) (siehe zum Beispiel Chen et al. in Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 61, 2002, Seiten 360–369 ) umzusetzen, wodurch der 3-Hydroxypropionaldehyd-Ertrag reduziert wird. Diese Nebenprodukte können im Weiteren auch die Aufarbeitung des gebildeten 3-Hydroxypropionaldehyds erschweren. Zum anderen hat Lactobacillus reuteri, wie andere Lactobacillen, einen geringen Biomasse-Ertrag, bezogen auf die eingesetzte Kohlenstoffquelle. Ursache ist die Unfähigkeit dieser Zellen, Sauerstoff als terminaler Elektronenakzeptor zu verwenden. Es werden daher erhebliche Mengen an reduzierten Gärungsprodukten, wie etwa Milchsäure, gebildet. Diese Milchsäure-Bildung wiederum inhibiert das Wachstum der Zellen und führt zu einer Reduzierung des kohlenstoffquellenbezogenen Biomasse-Ertrages und zu erhöhten Kosten für die Herstellung der Biomasse und damit des Biokatalysators.The preparation of 3-hydroxypropionaldehyde with Lactobacillus reuteri has at least two serious disadvantages. Firstly, Lactobacillus reuteri is able to convert the formed 3-hydroxypropionaldehyde partially into 1,3-propanediol (with the aid of the enzyme 1,3-propanediol oxidoreductase or 1,3-propanediol dehydrogenase) ( See, for example, Vollenweider and Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 64 (1), 2004, pages 16-27) and 3-hydroxypropionic acid (using the enzyme 3-hydroxypropionaldehyde dehydrogenase) (see, for example, Chen et al. in Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 61, 2002, pp. 360-369 ), thereby reducing the 3-hydroxypropionaldehyde yield. These by-products may further complicate the work-up of the 3-hydroxypropionaldehyde formed. On the other hand, Lactobacillus reuteri, like other lactobacilli, has a low biomass yield relative to the carbon source used. The cause is the inability of these cells to use oxygen as a terminal electron acceptor. Significant quantities of reduced fermentation products, such as lactic acid, are therefore formed. This formation of lactic acid in turn inhibits the growth of the cells and leads to a reduction of the carbon source-related biomass yield and to increased costs for the production of the biomass and thus of the biocatalyst.

Neben Lactobacillus reuteri wurden auch andere Wirtszellen, wie beispielsweise Klebsiella pneumoniae, Citrobacter freundii oder Enterobacter agglomerans, zur fermentativen Herstellung von 3-Hydroxypropionaldehyd eingesetzt ( siehe zum Beispiel Slininger et al. in Applied Environmental Microbiology, Vol. 46, 1983, Seiten 62–67 und zur Übersicht Vollenweider und Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 64 (1), 2004, Seiten 16–27 ). Der Nachteil des Einsatzes solcher Mikroorganismen zur Herstellung von 3-Hydroxypropionaldehyd besteht allerdings darin, dass aufgrund der im Hinblick auf diese Mikroorganismen bakterioziden Wirkung des gebildeten 3-Hydroxypropionaldehyds Semicarbazid zugesetzt werden muss, dass durch Umsetzung mit 3-Hydroxypropionaldehyd zum entsprechenden Semicarbazon 3-Hydroxypropionaldehyd aus dem Nährmedium entfernt. Bei Abwesenheit von Semicarbazid werden nur geringe Mengen 3-Hydroxypropionaldehyd gebildet. ( siehe zum Beispiel Vollenweider und Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnologe, Vol. 64 (1), 2004, Seiten 16–27 ). Der Zusatz von Semicarbazid wäre aber im Falle einer großtechnischen Anwendung der Technologie ein erheblicher Kostenfaktor und würde die weitere Aufarbeitung des 3-Hydroxypropionaldehyds erschweren.In addition to Lactobacillus reuteri, other host cells, such as Klebsiella pneumoniae, Citrobacter freundii or Enterobacter agglomerans, for the fermentative production of 3-hydroxypropionaldehyde were used ( see, for example, Slininger et al. in Applied Environmental Microbiology, Vol. 46, 1983, pages 62-67, and for review Vollenweider and Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 64 (1), 2004, pages 16-27 ). The disadvantage of the use of such microorganisms for the production of 3-hydroxypropionaldehyde, however, is that due to the bactericidal effect of the microorganisms bactericidal activity of the resulting 3-hydroxypropionaldehyde semicarbazide must be added that by reaction with 3-hydroxypropionaldehyde to the corresponding semicarbazone 3-hydroxypropionaldehyde removed from the nutrient medium. In the absence of semicarbazide, only small amounts of 3-hydroxypropionaldehyde are formed. ( See, for example, Vollenweider and Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnologist, Vol. 64 (1), 2004, pages 16-27 ). However, the addition of semicarbazide would be a significant cost factor in the case of large-scale application of the technology and would complicate the further work-up of the 3-hydroxypropionaldehyde.

Schließlich wurden auch bereits rekombinante Zellen beschrieben, die in der Lage sind, 3-Hydroxypropionaldehyd zu bilden (siehe zum Beispiel EP-A-1 669 457 ). Jedoch musste hier Coenzym B12 zugesetzt werden, dass vom Enzym Glycerin-Dehydratase als Cofaktor aufgrund des radikalischen Reaktionsmechanismus benötigt wird, von den eingesetzten Zellen aber nicht selbst gebildet werden kann. Aufgrund des hohen Preises von Coenzym B12 ist auch diese Technologie für eine großtechnische Anwendung ungeeignet.Finally, recombinant cells capable of producing 3-hydroxypropionaldehyde have also been described (see for example EP-A-1 669 457 ). However, coenzyme B 12 had to be added here, that the enzyme glycerol dehydratase is needed as cofactor due to the radical reaction mechanism, but can not be formed by the cells used itself. Due to the high price of coenzyme B 12 , this technology is unsuitable for large-scale application.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile zu überwinden.Of the Present invention was based on the object resulting from the Overcome prior art disadvantages.

Insbesondere lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Zellen bereitzustellen, welche noch effizienter als die aus dem Stand der Technik bekannten Zellen in der Lage sind, Aldehyde aus geeigneten Kohlenstoffverbindungen, insbesondere jedoch 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glycerin herzustellen. Dabei sollten aus dem Glycerin in möglichst geringem Umfang von 3-Hydroxypropionaldehyd verschiedene C3-Verbindungen, so genannte Nebenprodukte, hergestellt werden. Die dafür verwendeten Zellen sollen in der Lage sein, selbsttätig das vom Enzym Glycerin-Dehydratase benötigte Coenzym B12 herzustellen.In particular, the present invention has the object to provide cells which are even more efficient than the cells known from the prior art capable of producing aldehydes from suitable carbon compounds, but in particular 3-hydroxypropionaldehyde from glycerol. In this case, various C 3 compounds, so-called by-products, should be produced from the glycerol to the smallest possible extent of 3-hydroxypropionaldehyde. The cells used for this purpose should be able to automatically produce the coenzyme B 12 required by the enzyme glycerol dehydratase.

Weiterhin lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Aldehyden, insbesondere von 3-Hydroxypropionaldehyd, anzugeben, mittels dessen diese Aldehyde unmittelbar und insbesondere ohne vorherige Umsetzung mit reaktiven Verbindungen, wie etwa Semicarbazid, hergestellt werden können.Farther the present invention was based on the object, a method for the preparation of aldehydes, in particular of 3-hydroxypropionaldehyde, to specify by means of which these aldehydes directly and in particular without prior reaction with reactive compounds, such as semicarbazide, can be produced.

Einen Beitrag zur Lösung der vorstehend genannten Aufgaben leistet eine Zelle, die in der Lage ist, Corrinoide zu bilden und die gegenüber ihrem Wildtyp derart gentechnisch verändert wurde, dass sie im Vergleich zu ihrem Wildtyp mehr Aldehyde aus Diolen, beispielsweise aus 1,2-Propandiol, aus Triolen oder aus Polyolen, beispielsweise aus D-Galactonat oder D-Mannonat, vorzugsweise jedoch mehr 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glycerin, zu bilden vermag. Durch die Fähigkeit der Zelle, selbst Corrionoide zu bilden, ist diese in der Lage, die Aldehyde, vorzugweise 3-Hydroxypropionaldehyd, auch in einem Kulturmedium zu bilden, welches keine Corrionide enthälta Contribute to the solution of the above mentioned tasks a cell capable of forming corrinoids and those opposite their wild type has been genetically engineered such that they compared to their wild type more aldehydes from diols, for example from 1,2-propanediol, triols or polyols, for example D-galactonate or D-mannonate, but preferably more 3-hydroxypropionaldehyde from glycerol, is able to form. By the ability of Cell to form coral itself, this is capable of Aldehydes, preferably 3-hydroxypropionaldehyde, also in a culture medium to form, which contains no Corrionide

Völlig überraschend, dafür aber nicht minder vorteilhaft, wurde festgestellt, dass sich gentechnisch veränderte Zellen, die in der Lage sind Coenzym B12 herzustellen, eignen, um effizient beispielsweise 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glycerin herzustellen. Dieses war für den Fachmann keinesfalls vorherzusehen, da aus dem Stand der Technik bekannt war, dass 3-Hydroxypropionaldehyd auf zahlreiche Mikroorganismen, deren Wildtyp auf natürliche Weise kein 3-Hydroxypropionaldehyd bildet und die daher im Gegensatz zu Lactobacillus reuteri nicht an die Bildung dieser Verbindung adaptiert sind, bakteriostatisch oder bakteriozid wirkt ( siehe zum Beispiel Chen et al.. in Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 61 (3), 2002, Seiten 360–369 ). Der Einsatz von vorzugsweise ruhenden, gentechnisch veränderten Zellen, die in der Lage sind, Coenzym B12 herzustellen, ermöglicht die effiziente fermentative Herstellung von 3-Hydroxypropionaldehyd, ohne dass zur Verminderung von dessen bakterioziden oder bakteriostatischen Wirkung reaktive Verbindungen wie etwa Semicarbazid zugesetzt werden müssen.Completely surprisingly, but no less advantageous, it has been found that genetically engineered cells capable of producing coenzyme B 12 are suitable for efficiently producing, for example, 3-hydroxypropionaldehyde from glycerol. This was by no means foreseeable for a person skilled in the art since it was known from the prior art that 3-hydroxypropionaldehyde does not adapt to numerous microorganisms whose wild-type naturally does not form 3-hydroxypropionaldehyde and which, in contrast to Lactobacillus reuteri, does not adapt to the formation of this compound are bacteriostatic or bacteriocidal ( See, for example, Chen et al., Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 61 (3), 2002, pp. 360-369 ). The use of preferably resting, genetically engineered cells capable of producing coenzyme B 12 allows efficient fermentative production of 3-hydroxypropionaldehyde without the need to add reactive compounds such as semicarbazide to reduce its bacteriocidal or bacteriostatic effect.

Unter einem „Corrionoid" wird ein heteroyclisches Ringsystem verstanden, welches mit dem Porphyrin-Ring im Hämoglobin verwand ist. Das Ringsystem des Corrinoids besteht aus vier reduzierten Pyrrol-Untereinheiten (Tetrapyrrol), die auf zwei gegenüberliegenden Seiten über je eine -C(CH3)= Methin-Brücke, auf einer Seite über eine -CH= Methin-Brücke und auf der letzten Seite direkt verbunden sind. Erfindungsgemäß bevorzugte Corrionoide sind insbesondere Vitamin B12, Coenzym B12 und Cobalamin.A "corrionoid" is understood to mean a heterocyclic ring system which is related to the porphyrin ring in hemoglobin The ring system of the corrinoid consists of four reduced pyrrole subunits (tetrapyrrole), which on two opposite sides each have a -C (CH 3 ) = Methine bridge, directly connected on one side via a -CH = methine bridge and on the last side Corrionoids which are preferred according to the invention are in particular vitamin B 12 , coenzyme B 12 and cobalamin.

Unter „ruhenden Zellen" im Sinne der Erfindung werden Zellen verstanden, welche sich in einem Zustand befinden, in dem die Teilungsfähigkeit der Zellen infolge eines Mangels an für eine Teilung erforderlichen Stoffwechselprodukten eingeschränkt, vorzugsweise überhaupt nicht gegeben ist.Under "dormant Cells "within the meaning of the invention are understood to be cells which to be in a state in which the ability to divide cells due to a lack of metabolites required for division restricted, preferably not given at all is.

Unter einem „Wildtyp" einer Zelle wird vorzugsweise diejenige Zelle bezeichnet, deren Genom in einem Zustand vorliegt, wie er natürlicherweise durch die Evolution entstanden ist. Der Begriff wird sowohl für die gesamte Zelle als auch für einzelne Gene verwendet. Unter den Begriff "Wildtyp" fallen daher insbesondere nicht solche Zellen bzw. solche Gene, deren Gensequenzen zumindest teilweise durch den Menschen mittels rekombinanter Verfahren verändert worden sind.Under a "wild type" of a cell is preferably the one Cell whose genome is in a state like that naturally originated by evolution. Of the Term is used both for the entire cell and for single genes used. The term "wild-type" therefore falls in particular not such cells or genes whose gene sequences at least in part by humans using recombinant techniques have been changed.

Der Begriff „3-Hydroxypropionaldehyd", wie er hierin verwendet wird, beschreibt die entsprechende Verbindung in derjenigen Form, in der sie nach der Herstellung durch die Zellen im Nährmedium vorliegt. Der Begriff "3-Hydroxypropionaldehyd" umfasst daher insbesondere das freie Monomer des 3-Hydroxypropionaldehyds (C3O2H6), das Hydrat des 3-Hydroxypropionaldehyds (C3O3H8), das zyklisierte Dimer des 3-Hydroxypropionaldehyds (C6O4H12), Oligomere des 3- Hydroxypropionaldehyds sowie die als „Reuterin" bekannte Mischung aus dem Monomer, dem Hydrat des 3-Hydroxypropionaldehyd und dem zyklisierten Dimer des 3-Hydroxypropionaldehyds.As used herein, the term "3-hydroxypropionaldehyde" describes the corresponding compound in the form in which it is present in the nutrient medium after production by the cells The term "3-hydroxypropionaldehyde" therefore particularly includes the free monomer of FIG Hydroxypropionaldehydes (C 3 O 2 H 6 ), the hydrate of 3-hydroxypropionaldehyde (C 3 O 3 H 8 ), the cyclized dimer of 3-hydroxypropionaldehyde (C 6 O 4 H 12 ), oligomers of 3-hydroxypropionaldehyde, as well as the "Reuterin" known mixture of the monomer, the hydrate of 3-hydroxypropionaldehyde and the cyclized dimer of 3-hydroxypropionaldehyde.

Die Formulierung „dass sie im Vergleich zu ihrem Wildtyp mehr Aldehyde aus Diolen, Triolen oder Polyolen, vorzugsweise mehr 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glycerin, zu bilden vermag" betrifft auch den Fall, dass der Wildtyp der gentechnisch veränderten Zelle überhaupt keine Aldehyde bzw. überhaupt kein 3-Hydroxypropionaldehyd, zumindest aber keine nachweisbaren Mengen dieser Verbindungen zu bilden vermag und erst nach der gentechnischen Veränderung nachweisbare Mengen dieser Verbindung gebildet werden können.The formulation "that it is able to form more aldehydes from diols, triols or polyols, preferably more glycerol 3-hydroxypropionaldehyde compared to its wild type" also applies to the case that the wild-type of the genetically modified cell has no aldehydes or no 3-hydroxypropionaldehyde, but at least no detectable amounts of these compounds can form and detectable amounts of this compound can be formed only after the genetic modification.

Weiterhin soll die Formulierung „mehr Aldehyde aus Diolen, Triolen oder Polyolen, vorzugsweise mehr 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glycerin" verdeutlichen, dass die Zellen die Aldehyde bzw. 3-Hyroxypropionaldehyd direkt aus den über das Nährmedium angebotenen Diolen, Triolen oder Polyolen, vorzugsweise aus Glycerin, herstellen können, oder aber, dass die Zellen andere Kohlenstoffverbindungen, wie etwa Glucose, Saccharose oder andere Mono- und Polysaccharide, zunächst zu Diolen, Triolen oder Polyolen, vorzugsweise zu Glycerin, umsetzen können und dann diese Diole, Triole oder Polyole, vorzugsweise das Glycerin, anschließend zu den entsprechenden Aldehyden, vorzugsweise zum 3-Hydroxypropionaldehyd, umsetzen können.Farther the phrase "more aldehydes from diols, triols or polyols, preferably more 3-hydroxypropionaldehyde from glycerol " clarify that the cells are the aldehydes or 3-hydroxypropionaldehyde directly from those offered via the nutrient medium Diols, triols or polyols, preferably from glycerol produce can, or that the cells have other carbon compounds, such as glucose, sucrose or other mono- and polysaccharides, first to diols, triols or polyols, preferably to Glycerol, and then these diols, triols or polyols, preferably the glycerol, then added the corresponding aldehydes, preferably to 3-hydroxypropionaldehyde, can implement.

In diesem Zusammenhang ist es insbesondere bevorzugt, dass die gentechnisch veränderte Zelle derart gentechnisch verändert ist, dass sie in einem definierten Zeitintervall, vorzugsweise innerhalb von 2 Stunden, noch mehr bevorzugt innerhalb von 8 Stunden und am meisten bevorzugt innerhalb von 24 Stunden, mindestens 2 mal, besonders bevorzugt mindestens 10 mal, darüber hinaus bevorzugt mindestens 100 mal, darüber hinaus noch mehr bevorzugt mindestens 1.000 mal und am meisten bevorzugt mindestens 10.000 mal mehr Aldehyde, vorzugsweise mehr 3-Hydroxypropionaldehyd bildet als der Wildtyp der Zelle. Die Zunahme der Produktbildung kann dabei beispielsweise dadurch bestimmt werden, dass die erfindungsgemäße Zelle und die Wildtyp-Zelle jeweils getrennt unter gleichen Bedingungen (gleiche Zelldichte, gleiches Nährmedium, gleiche Kulturbedingungen) für ein bestimmtes Zeitintervall in einem geeigneten Nährmedium kultiviert werden und anschließend die Menge an Zielprodukt (Aldehyd, vorzugsweise Monomer des 3-Hydroxypropionaldehyds, Hydrat des 3-Hydroxypropionaldehyds, zyklisiertes Dimer des 3-Hydroxypropionaldehyds, Oligomer des 3-Hydroxypropionaldehyds oder Reuterin) im Nährmedium bestimmt wird. Verfahren zur Bestimmung der Menge dieser Verbindungen in einem Nährmedium mittels GC-MS sind beispielsweise durch Chen et al. im Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 61 (3), 2002, Seiten 360–369 beschrieben .In this connection, it is particularly preferred that the genetically engineered cell is genetically engineered such that it does so within a defined time interval, preferably within 2 hours, more preferably within 8 hours, and most preferably within 24 hours, at least 2 times , more preferably at least 10 times, more preferably at least 100 times, even more preferably at least 1,000 times, and most preferably at least 10,000 times more aldehydes, preferably more 3-hydroxypropionaldehyde than the wild type of the cell. The increase in product formation can be determined, for example, by culturing the cell according to the invention and the wild-type cell separately under the same conditions (same cell density, same nutrient medium, same culture conditions) for a specific time interval in a suitable nutrient medium and then the amount Target product (aldehyde, preferably monomer of 3-hydroxypropionaldehyde, hydrate of 3-hydroxypropionaldehyde, cyclized dimer of 3-hydroxypropionaldehyde, oligomer of 3-hydroxypropionaldehyde or reuterin) is determined in the nutrient medium. Methods for determining the amount of these compounds in a nutrient medium by GC-MS are, for example, by Chen et al. in the Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 61 (3), 2002, pages 360-369 ,

Die erfindungsgemäßen Zellen können sich grundsätzlich von allen Zellen ableiten, deren Wildtyp bereits in der Lage ist, Corrinoide, vorzugsweise Vitamin B12, Coenzym B12 und Cobalamin zu bilden. Denkbar ist jedoch auch der Einsatz von Zellen, deren Wildtyp nicht oder nicht ausreichend in der Lage ist, Corrinoide zu bilden, die jedoch durch rekombinante Techniken derart verändert wurden, dass sie ausreichende Mengen an Corrinoiden bilden können.The cells according to the invention can in principle be derived from all cells whose wild-type is already able to form corrinoids, preferably vitamin B 12 , coenzyme B 12 and cobalamin. However, it is also conceivable to use cells whose wild-type is not or is insufficiently capable of producing corrinoids, but which have been modified by recombinant techniques in such a way that they can form sufficient amounts of corrinoids.

Gemäß einer ersten besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zellen handelt es sich bei den Zellen um rekombinante Zellen der Gattung Bacillus, insbesondere um solche der Spezies Bacillus megaterium. Bacillus megaterium ist ein Gram-positives, unbewegliches, stäbchenförmiges Bakterium, welches eine Größe von etwa 2 × 5 μm aufweist. Das Bakterium wächst unter aeroben Bedingungen, ist oxidase-negativ und Katalase-positiv. Wie alle Bakterien aus der Gattung Bacillus ist Bacillus megaterium endosporenbildend. Zellen der Spezies Bacillus megaterium sind beispielsweise unter den Hinterlegungsnummern DSM 32T, DSM 90, DSM 319, DSM 321, DSM 322, DSM 333, DSM 337, DSM 339, DSM 344, DSM 509, DSM 510, DSM 786, DSM 1517, DSM 1668, DSM 1669, DSM 1670, DSM 1671, DSM 1804, DSM 2894, DSM 3228 und DSM 3641 bei der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH hinterlegt.According to a first particular embodiment of the cells according to the invention, the cells are recombinant cells of the genus Bacillus, in particular those of the species Bacillus megaterium. Bacillus megaterium is a Gram-positive, immobile, rod-shaped bacterium having a size of about 2 × 5 μm. The bacterium grows under aerobic conditions, is oxidase-negative and catalase-positive. Like all bacteria of the genus Bacillus, Bacillus megaterium is endospore-producing. For example, cells of the species Bacillus megaterium are available under the accession numbers DSM 32 T , DSM 90, DSM 319, DSM 321, DSM 322, DSM 333, DSM 337, DSM 339, DSM 344, DSM 509, DSM 510, DSM 786, DSM 1517, DSM 1668, DSM 1669, DSM 1670, DSM 1671, DSM 1804, DSM 2894, DSM 3228 and DSM 3641 deposited with the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures GmbH.

Gemäß einer zweiten besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zellen handelt es sich bei den Zellen um rekombinante Zellen der Gattung Escherichia, insbesondere der Spezies Escherichia coli oder der Spezies Escherichia blattae. Escherichia blattae zählt zur Familie der Enterobacteriaceae und wächst ebenfalls unter aeroben Bedingungen. Zellen der Spezies Escherichia blattae sind beispielsweise unter den Hinterlegungsnummern DSM 4481 bei der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH hinterlegt.According to one second particular embodiment of the invention Cells are the cells are recombinant cells of Genus Escherichia, in particular the species Escherichia coli or of the species Escherichia blattae. Escherichia blattae counts to the Enterobacteriaceae family and also grows under aerobic conditions. Cells of the species Escherichia blattae are included, for example, under the accession numbers DSM 4481 the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures GmbH deposited.

Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Zelle gemäß der ersten und auch gemäß der zweiten besonderen Ausführungsform eine im Vergleich zu ihrem Wildtyp ge steigerte Aktivität eines Enzyms E1 aufweist, welches die Umsetzung von Glycerin zu 3-Hydroxypropionaldehyd katalysiert.It is inventively preferred that the cell according to the invention according to the first and also according to the second particular embodiment has a ge compared to their wild-type increased activity of an enzyme E 1 , which catalyzes the conversion of glycerol to 3-hydroxypropionaldehyde.

Die nun folgenden Ausführungen zur Erhöhung der Enzymaktivität in Zellen gelten sowohl für die Erhöhung der Aktivität des Enzyms E1 als auch für alle nachfolgend genannten Enzyme, deren Aktivität gegebenenfalls erhöht werden kann.The following statements on increasing the enzyme activity in cells apply both to the increase in the activity of the enzyme E 1 and to all the enzymes mentioned below, the activity of which may optionally be increased.

Grundsätzlich lässt sich eine Steigerung der enzymatischen Aktivität dadurch erzielen, dass man die Kopienzahl der Gensequenz bzw. der Gensequenzen erhöht, welche für das Enzym kodieren, einen starken Promotor verwendet oder ein Gen oder Allel nutzt, das für ein entsprechendes Enzym mit einer gesteigerten Aktivität kodiert und gegebenenfalls diese Maßnahmen kombiniert. Erfindungsgemäß gentechnisch veränderte Zellen werden beispielsweise durch Transformation, Transduktion, Konjugation oder eine Kombination dieser Methoden mit einem Vektor erzeugt, der das gewünschte Gen, ein Allel dieses Gens oder Teile davon und einen die Expression des Gens ermöglichenden Vektor enthält. Die heterologe Expression wird insbesondere durch Integration des Gens oder der Allele in das Chromosom der Zelle oder einen extrachromosomal replizierenden Vektor erzielt.Basically, an increase in enzymatic activity can be achieved by increasing the copy number of the gene sequence (s) encoding the enzyme, using a strong promoter, or using a gene or allele encoding a corresponding enzyme with enhanced activity and, where appropriate, combining these measures. Genetically modified according to the invention The cells are generated, for example, by transformation, transduction, conjugation or a combination of these methods with a vector which contains the desired gene, an allele of this gene or parts thereof and a vector which enables the expression of the gene. In particular, heterologous expression is achieved by integration of the gene or alleles into the chromosome of the cell or an extrachromosomally replicating vector.

Einen Überblick über die Möglichkeiten zur Erhöhung der Enzym-Aktivität in Zellen am Beispiel der Pyruvat-Carboxylase gibt DE-A-100 31 999 , die hiermit als Referenz eingeführt wird und deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich der Möglichkeiten zur Erhöhung der Enzym-Aktivität in Zellen einen Teil der Offenbarung der vorliegenden Erfindung bildet.An overview of the possibilities for increasing the enzyme activity in cells using the example of pyruvate carboxylase gives DE-A-100 31 999 , which is hereby incorporated by reference, and the disclosure of which relates to the potential for increasing enzyme activity in cells forms part of the disclosure of the present invention.

Die Expression der vorstehend und aller nachfolgend genannten Enzyme bzw. Gene ist mit Hilfe von 1- und 2-dimensionaler Proteingelauftrennung und anschließender optischer Identifizierung der Proteinkonzentration mit entsprechender Auswertesoftware im Gel nachweisbar. Wenn die Erhöhung einer Enzymaktivität ausschließlich auf einer Erhöhung der Expression des entsprechenden Gens basiert, so kann die Quantifizierung der Erhöhung der Enzymaktivität in einfacher Weise durch einen Vergleich der 1- oder 2-dimensionalen Proteinauftrennungen zwischen Wildtyp und gentechnisch veränderter Zelle bestimmt werden. Eine gebräuchliche Methode zur Präparation der Proteingele bei coryneformen Bakterien und zur Identifizierung der Proteine ist die von Hermann et al. in Electrophoresis, Volume 22: 1712–23 (2001 ) beschriebene Vorgehensweise. Die Proteinkonzentration kann ebenfalls durch Western-Blot-Hybridisierung mit einem für das nachzuweisende Protein spezifischen Antikörper ( Sambrook et al., Molecular Cloning: a laboratory manual, 2nd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. USA, 1989 ) und anschließender optische Auswertung mit entsprechender Software zur Konzentrationsbestimmung ( Lohaus und Meyer (1989) Biospektrum, 5: 32–39; Lottspeich (1999), Angewandte Chemie 111: 2630–2647 ) analysiert werden. Die Aktivität von DNA-bindenden Proteinen kann mittels DNA-Band-Shift-Assays ( auch als Gelretardation bezeichnet) gemessen werden (Wilson et al. (2001), Journal of Bacteriology, 183: 2151–2155 ). Die Wirkung von DNAbindenden Proteinen auf die Expression anderer Gene kann durch verschiedene gut beschriebene Methoden des Reportergen-Assays nachgewiesen werden ( Sambrook et al., Molecular Cloning: a laboratory manual, 2nd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. USA, 1989 ). Die intrazellulären enzymatischen Aktivitäten können nach verschiedenen beschriebenen Methoden ( Donahue et al. (2000) Journal of Bacteriology 182 (19): 5624–5627; Ray et al. (2000) Journal of Bacteriology 182 (8): 2277–2284; Freedberg et al. (1973) Journal of Bacteriology 115 (3): 816–823 ) bestimmt werden. Sofern in den nachfolgenden Ausführungen keine konkreten Methoden zur Bestimmung der Aktivität eines bestimmten Enzyms angegeben werden, erfolgt die Bestimmung der Steigerung der Enzymaktivität und auch die Bestimmung der Verminderung einer Enzymaktivität vorzugsweise mittels der in Hermann et al.., Electrophoresis, 22: 1712–23 (2001 ), Lohaus et al.., Biospektrum 5 32-39 (1998), Lottspeich, Angewandte Chemie 111: 2630–2647 (1999) und Wilson et al.., Journal of Bacteriology 183: 2151–2155 (2001 ) beschriebenen Methoden.The expression of the above and all of the enzymes or genes mentioned below can be detected in the gel with the aid of 1- and 2-dimensional protein gel separation and subsequent optical identification of the protein concentration with appropriate evaluation software. If the increase in enzyme activity is based solely on an increase in the expression of the corresponding gene, the quantification of the increase in enzyme activity can be determined in a simple manner by comparing the 1- or 2-dimensional protein separations between wild type and genetically modified cell. A common method for preparing the protein gels in coryneform bacteria and for identifying the proteins is that described by Hermann et al. in Electrophoresis, Volume 22: 1712-23 (2001 ) procedure described. The protein concentration can also be determined by Western blot hybridization with an antibody specific for the protein to be detected ( Sambrook et al., Molecular Cloning: a laboratory manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY USA, 1989 ) and subsequent optical evaluation with appropriate software for concentration determination ( Lohaus and Meyer (1989) Biospektrum, 5: 32-39; Lottspeich (1999), Angewandte Chemie 111: 2630-2647 ) to be analyzed. The activity of DNA-binding proteins can be monitored by DNA band-shift assays ( also referred to as gel retardation) (Wilson et al., (2001), Journal of Bacteriology, 183: 2151-2155 ). The effect of DNA binding proteins on the expression of other genes can be demonstrated by various well-described methods of the reporter gene assay ( Sambrook et al., Molecular Cloning: a laboratory manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY USA, 1989 ). The intracellular enzymatic activities can be determined by various methods described ( Donahue et al. (2000) Journal of Bacteriology 182 (19): 5624-5627; Ray et al. (2000) Journal of Bacteriology 182 (8): 2277-2284; Freedberg et al. (1973) Journal of Bacteriology 115 (3): 816-823 ). Unless specific methods for the determination of the activity of a particular enzyme are specified in the following, the determination of the increase in the enzyme activity and also the determination of the reduction of an enzyme activity is preferably carried out by means of in Hermann et al., Electrophoresis, 22: 1712-23 (2001 ) Lohaus et al., Biospektrum 5 32-39 (1998), Lottspeich, Angewandte Chemie 111: 2630-2647 (1999) and Wilson et al., Journal of Bacteriology 183: 2151-2155 (2001 ) methods described.

Wird die Erhöhung der Enzymaktivität durch Mutation des endogenen Gens bewerkstelligt, so können derartige Mutationen entweder nach klassischen Methoden ungerichtet erzeugt werden, wie etwa durch UV-Bestrahlung oder durch mutationsauslösende Chemikalien, oder gezielt mittels gentechnologischer Methoden wie Deletion(en), Insertion(en) und/oder Nukleotidaustausch(e). Durch diese Mutationen werden gentechnisch veränderte Zellen erhalten. Besonders bevorzugte Mutanten von Enzymen sind insbesondere auch solche Enzyme, die nicht mehr oder zumindest im Vergleich zum Wildtyp-Enzym vermindert feedback-inhibierbar sind.Becomes the increase of enzyme activity by mutation of the endogenous gene, such Mutations generated either undirected by classical methods be such as by UV irradiation or by mutagenic Chemicals, or specifically by means of genetic engineering methods such as Deletion (s), insertion (s) and / or nucleotide exchange (s). By These mutations will be genetically engineered cells receive. Particularly preferred mutants of enzymes are in particular even those enzymes that are no longer or at least compared to Wild-type enzyme reduces feedback-inhibitable.

Wird die Erhöhung der Enzymaktivität durch Erhöhung der Expression eines Enzyms bewerkstelligt, so erhöht man beispielsweise die Kopienzahl der entsprechenden Gene oder mutiert die Promotor- und Regulationsregion oder die Riboso menbindungsstelle, die sich stromaufwärts des Strukturgens befindet. In gleicher Weise wirken Expressionskassetten, die stromaufwärts des Strukturgens eingebaut werden. Durch induzierbare Promotoren ist es zusätzlich möglich, die Expression zu jedem beliebigen Zeitpunkt zu steigern. Des Weiteren können dem Enzym-Gen als regulatorische Sequenzen aber auch so genannte "Enhancer" zugeordnet sein, die über eine verbesserte Wechselwirkung zwischen RNA-Polymerase und DNA ebenfalls eine erhöhte Genexpression bewirken. Durch Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer der mRNA wird ebenfalls die Expression verbessert. Weiterhin wird durch Verhinderung des Abbaus des Enzymproteins ebenfalls die Enzymaktivität verstärkt. Die Gene oder Genkonstrukte liegen dabei entweder in Plasmiden mit unterschiedlicher Kopienzahl vor oder sind im Chromosom integriert und amplifiziert. Alternativ kann weiterhin eine Überexpression der betreffenden Gene durch Veränderung der Medienzusammensetzung und Kulturführung erreicht werden. Anleitungen hierzu findet der Fachmann unter anderem bei Martin et al.. (Bio/Technology 5, 137–146 (1987)), bei Guerrero et al.. (Gene 138, 35–41 (1994)), Tsuchiya und Morinaga (Bio/Technology 6, 428-430 (1988)), bei Eikmanns et al.. (Gene 102, 93–98 (1991)), in EP-A-0 472 869 , im US 4,601,893 , bei Schwarzer und Pühler (Bio/Technology 9, 84–87 (1991), bei Reinscheid et al.. (Applied and Environmental Microbiology 60, 126–132 (1994)), bei LaBarre et al.. (Journal of Bacteriology 175, 1001–1007 (1993)), in WO-A-96/15246 , bei Malumbres et al.. (Gene 134, 15–24 (1993), in JP-A-10-229891 , bei Jensen und Hammer (Biotechnology and Bioengineering 58, 191–195 (1998) und in bekannten Lehrbüchern der Genetik und Molekularbiologie. Die vor stehend beschriebenen Maßnahmen führen ebenso wie die Mutationen zu gentechnisch veränderten Zellen.If the increase in the enzyme activity is accomplished by increasing the expression of an enzyme, for example, the copy number of the corresponding genes is increased or the promoter and regulation region or the ribosome binding site located upstream of the structural gene is mutated. In the same way, expression cassettes act, which are installed upstream of the structural gene. Inducible promoters also make it possible to increase expression at any time. Furthermore, the enzyme gene can also be assigned as regulatory sequences but also what are termed "enhancers" which likewise bring about increased gene expression via an improved interaction between RNA polymerase and DNA. Measures to extend the lifetime of mRNA also improve expression. Furthermore, by preventing degradation of the enzyme protein, enzyme activity is also enhanced. The genes or gene constructs are either present in plasmids with different copy numbers or are integrated and amplified in the chromosome. Alternatively, overexpression of the genes in question can be achieved by changing the composition of the medium and culture. For guidance, the skilled artisan will find, inter alia, Martin et al. (Bio / Technology 5, 137-146 (1987)), Guerrero et al. (Gene 138, 35-41 (1994)), Tsuchiya and Morinaga (Bio / Technology 6, 428-430 (1988)), Eikmanns et al. (Gene 102, 93-98 (1991)), in EP-A-0 472 869 , in the US 4,601,893 , Schwarzer and Pühler (Bio / Technology 9, 84-87 (1991), Reinscheid et al .. (Applied and Environmental Microbiology 60, 126-132 (1994)), LaBarre et al .. (Journal of Bacteriology 175 , 1001-1007 (1993)), in WO-A-96/15246 in Malumbres et al. (Gene 134, 15-24 (1993), in JP-A-10-229891 , in Jensen and Hammer (Biotechnology and Bioengineering 58, 191-195 (1998) and in well-known textbooks of genetics and molecular biology.) The measures described above lead as well as the mutations to genetically modified cells.

Zur Erhöhung der Expression der jeweiligen Gene werden zum Beispiel episomale Plasmide eingesetzt. Als Plasmide eignen sich insbesondere solche, die in coryneformen Bakterien repliziert werden. Zahlreiche bekannte Plasmidvektoren, wie zum Beispiel pZ1 (Menkel et al.., Applied and Environmental Microbiology 64: 549–554 (1989)), pEKEx1 (Eikmanns et al.., Gene 107: 69–74 (1991)) oder pHS2-1 (Sonnen et al.., Gene 107: 69–74 (1991)) beruhen auf den kryptischen Plasmiden pHM1519, pBLl oder pGAl. Andere Plasmidvektoren, wie zum Beispiel solche, die auf pCG4 ( US 4,489,160 ) oder pNG2 (Serwold-Davis et al.., FEMS Microbiology Letters 66: 119–124 (1990)), pAG1 ( US 5,158,891 ) oder pWH1520 (Rygus und Rillen, Applied Microbiology and Biotechnology 35: 594–599 (1991)) beruhen, können in gleicher Weise eingesetzt werden.To increase the expression of the respective genes, episomal plasmids are used, for example. Suitable plasmids are in particular those which are replicated in coryneform bacteria. Numerous known plasmid vectors, such as pZ1 (Menkel et al., Applied and Environmental Microbiology 64: 549-554 (1989)), pEKEx1 (Eikmanns et al., Gene 107: 69-74 (1991)) or pHS2- 1 (Sonnen et al., Gene 107: 69-74 (1991)) are based on the cryptic plasmids pHM1519, pBLI or pGAl. Other plasmid vectors, such as those based on pCG4 ( US 4,489,160 ) or pNG2 (Serwold-Davis et al., FEMS Microbiology Letters 66: 119-124 (1990)), pAG1 ( US 5,158,891 ) or pWH1520 (Rygus and Rillen, Applied Microbiology and Biotechnology 35: 594-599 (1991)) can be used in the same way.

Weiterhin eignen sich auch solche Plasmidvektoren, mit Hilfe derer man das Verfahren der Genamplifikation durch Integration in das Chromosom anwenden kann, so wie es beispielsweise von Reinscheid et al.. (Applied and Environmental Microbiology 60: 126–132 (1994) ) zur Duplikation bzw. Amplifikation des hom-thrB-Operons beschrieben wurde. Bei dieser Methode wird das vollständige Gen in einen Plasmidvektor kloniert, der in einem Wirt ( typischerweise Escherichia coli), nicht aber in Corynebacterium glutamicum repliziert werden kann. Als Vektoren kommen beispielsweise pSUP301 (Simon et al.., Bio/Technology 1: 784–791 (1983) ), pK18mob oder pK19mob ( Schäfer et al.., Gene 145: 69–73 (1994) ), pGEM-T (Promega Corporation, Madison, Wiscon sin, USA), pCR2.1-TOPO (Shuman, Journal of Biological Chemistry 269: 32678–84 (1994) ), pCR®Blunt (Invitrogen, Groningen, Niederlande), pEMi ( Schrumpf et al.., Journal of Bacteriology 173: 4510–4516) ) oder pBGS8 (Spratt et al.., Gene 41: 337–342 (1986) ) in Frage. Der Plasmidvektor, der das zu amplifizierende Gen enthält, wird anschließend durch Konjugation oder Transformation in den gewünschten Stamm von Corynebacterium glutamicum überführt. Die Methode der Konjugation ist beispielsweise bei Schäfer et al.., Applied and Environmental Microbiology 60: 756–759 (1994) beschrieben. Methoden zur Transformation sind beispielsweise bei Thierbach et al.., Applied Microbiology and Biotechnology 29: 356–362 (1988), Dunican und Shivnan, Bio/Technology 7: 1067–1070 (1989) und Tauch et al.., FEMS Microbiology Letters 123: 343–347 (1994) beschrieben. Nach homologer Rekombination mittels eines „cross-over"-Ereignisses enthält der resultierende Stamm mindestens zwei Kopien des betreffenden Gens.Also suitable are those plasmid vectors by means of which one can apply the method of gene amplification by integration into the chromosome, as it is, for example, of Reinscheid et al. (Applied and Environmental Microbiology 60: 126-132 (1994) ) has been described for duplication or amplification of the hom-thrB operon. In this method, the complete gene is cloned into a plasmid vector which is expressed in a host ( typically Escherichia coli), but can not be replicated in Corynebacterium glutamicum. Examples of vectors which are used are pSUP301 (Simon et al., Bio / Technology 1: 784-791 (1983). ), pK18mob or pK19mob ( Schäfer et al., Gene 145: 69-73 (1994) ), pGEM-T (Promega Corporation, Madison, Wisconius, USA), pCR2.1-TOPO (Shuman, Journal of Biological Chemistry 269: 32678-84 (1994) ), pCR® Blunt (Invitrogen, Groningen, Netherlands), pEMi ( Schrumpf et al., Journal of Bacteriology 173: 4510-4516) ) or pBGS8 (Spratt et al., Gene 41: 337-342 (1986) ) in question. The plasmid vector containing the gene to be amplified is then converted by conjugation or transformation into the desired strain of Corynebacterium glutamicum. The Method of conjugation is described, for example, in Schäfer et al., Applied and Environmental Microbiology 60: 756-759 (1994). Methods for transformation are described, for example, in Thierbach et al., Applied Microbiology and Biotechnology 29: 356-362 (1988), Dunican and Shivnan, Bio / Technology 7: 1067-1070 (1989), and Tauch et al., FEMS Microbiology Letters 123: 343-347 (1994) described. After homologous recombination by means of a cross-over event, the resulting strain contains at least two copies of the gene of interest.

Unter der vorstehend und in den nachfolgenden Ausführungen verwendeten Formulierung „eine gegenüber ihrem Wildtyp gesteigerte Aktivität eines Enzyms Ex" ist vorzugsweise stets eine um ein den Faktor von mindestens 2, besonders bevorzugt von mindestens 10, darüber hinaus bevorzugt von mindestens 100, darüber hinaus noch mehr bevorzugt von mindestens 1.000 und am meisten bevorzugt von mindestens 10.000 gesteigerte Aktivität des jeweiligen Enzyms Ex zu verstehen. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Zelle, welche „eine gegenüber ihrem Wildtyp gesteigerte Aktivität eines Enzyms Ex" aufweist, insbesondere auch eine Zelle, deren Wildtyp keine oder zumindest keine nachweisbare Aktivität dieses Enzyms Ex aufweist und die erst nach Erhöhung der Enzymaktivität, beispielsweise durch Überexpression, eine nachweisbare Aktivität dieses Enzyms Ex zeigt. In diesem Zusammenhang umfasst der Begriff „Überexpression" oder die in den nachfolgenden Ausführungen verwendete Formulierung „Erhöhung der Expression" auch den Fall, dass eine Ausgangszelle, beispielsweise eine Wildtyp-Zelle, keine oder zumindest keine nachweisbare Expression aufweist und erst durch rekombinante Verfahren eine nachweisbare Expression des für Enzyms Ex kodierenden Gens induziert wird.The term "an activity of an enzyme Ex" which is increased in relation to its wild-type is preferably always one more than a factor of at least 2, more preferably at least 10, more preferably at least 100, and even more preferably of at least 1000 and most preferably of at least 10,000 increased activity of the respective enzyme E x Furthermore, the cell according to the invention comprises "an increased activity of an enzyme E x " compared to its wild type, in particular also a cell whose wild type is none or at least no detectable activity of this enzyme E x and only after increasing the enzyme activity, for example by overexpression, a detectable activity of this enzyme Ex shows. In this context, the term "overexpression" or the expression "increase in expression" used in the following also encompasses the case that a starting cell, for example a wild-type cell, has no or at least no detectable expression and only by recombinant methods a detectable Expression of the gene coding for the enzyme ex is induced.

Unter der nachfolgend verwendeten Formulierung „verminderte Aktivität eines Enzyms Ex" wird dementsprechend vorzugsweise eine um einen Faktor von mindestens 0,5, besonders bevorzugt von mindestens 0,1, darüber hinaus bevorzugt von mindestens 0,01, darüber hinaus noch mehr bevorzugt von mindestens 0,001 und am meisten bevorzugt von mindestens 0,0001 verminderte Aktivität verstanden. Die Verminderung der Aktivität eines bestimmten Enzyms kann beispielsweise durch gezielte Mutation, durch Zugabe von kompetitiven oder nicht kompetitiven Inhibitoren oder durch andere, dem Fachmann bekannte Maßnahmen zur Verminderung der Expression eines für ein bestimmtes Enzym kodierenden Gens erfolgen.Under the term "reduced activity of an enzyme Ex "is accordingly preferably one by one Factor of at least 0.5, more preferably at least 0.1, moreover, preferably at least 0.01, above more preferably still at least 0.001 and most preferably understood of at least 0.0001 decreased activity. The reduction of the activity of a certain enzyme can, for example, by targeted mutation, by adding competitive or non-competitive inhibitors or by others skilled in the art Known measures to reduce the expression of a carried out for a particular enzyme encoding gene.

Bei dem Enzym E1, welches die Umsetzung von Glycerin zu 3-Hydroxypropion-aldehyd katalysiert, handelt es sich vorzugsweise um eine Glycerin-Dehydratase bzw. eine Diol-Dehydratase (EC 4.2.1.30). Die vorliegende Erfindung betrifft daher insbesondere Zellen, die in der Lage sind, Corrinoide zu bilden und in denen die Aktivität der Glycerin-Dehydratase bzw. der Diol-Dehydratase erhöht worden ist. Dieses Enzym wird vorzugsweise von den Genen kodiert ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus pduC, pduD, pduE, pddA, pddB, pddC, dhaB, dhaC, dhaE und den gldABC-Genen aus Lactobacillus reuteri ATCC55730. Vorteilhaft ist weiterhin der Einsatz der in WO-A-2004/056963 beschriebenen Glycerin-Dehydratase-Variante SHGDH22, welche die in WO-A-2004/056963 offenbarte SEQ.-ID-Nr. 322 aufweist. Die Nukleotidsequenz dieser und weiterer geeigneter Gene für eine Glycerin-Dehydratase können beispielsweise der „Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes" (KEGG-Datenbank), den Datenbanken des National Center for Biotechnology Information (NCBI) der National Library of Medicine (Bethesda, MD, USA) oder der Nukleotidsequenz-Datenbank der European Molecular Biologies Laboratories entnommen werden. Weiterhin kann es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, in den Zellen insbesondere die Glycerin-Dehydratase aus den Gattungen Klebsiella, Citrobacter, Clostridium, Lactobacillus, Enterobacter, Caloramator, Salmonella und Listeria, besonders bevorzugt die Glycerin-Dehydratase aus den Spezies Klebsiella pneumoniae, Citrobacter pneumoniae, Clostridium pasteurianum, Lactobacillus leichmannii, Citrobacter intermedium, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus buchneri, Lactobacillus brevis, Enterobacter agglomerans, Clostridium pasteurianum, Clostridium perfringens, Clostridium kluyveri, Caloramator viterbensis, Lactobacillus collinoides, Lactobacillus hilgardii, Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes und Listeria innocua zu exprimieren, wobei die Expression der Glycerin-Dehydratase aus den Zellen der Spezies Lactobacillus reuteri in Bacillus megaterium-, Escherichia coli- oder Escherichia blattae-Zellen am meisten bevorzugt ist. Besonders bevorzugt ist daher eine Bacillus megaterium-, Escherichia coli- oder Escherichia blattae-Zelle, in der eine Glycerin-Dehydratase exprimiert wird, die von dem Gen für die Glycerin-Dehydratase aus Lactobacillus reuteri kodiert wird. Im Zusammenhang mit der Diol-Dehydratase kann es vorteilhaft sein, in den Zellen insbesondere die Diol-Dehydratase aus den Gattungen Klebsiella, Propionibacterium, Clostridium, Lactobacillus, Salmonella, Citrobacter, Flavobacterium, Acetobacterium, Brucella und Fusobacterium, besonders bevorzugt aus den Spezies Klebsiella pneumoniae, Propionibacterium freudenreichii, Clostridium glycolicum, Lactobacillus brevis, Salmonella typhimurium, Citrobacter freundii, Lactobacillus buchneri, Brucella melitensis, Fusobacterium nucleatum, Klebsiella oxytoca, Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes und Listeria innocua zu exprimieren.The enzyme E 1 , which catalyzes the conversion of glycerol to 3-hydroxypropionaldehyde, is preferably a glycerol dehydratase or a diol dehydratase (EC 4.2.1.30). The present invention therefore relates in particular to cells which are capable of forming corrinoids and in de the activity of glycerol dehydratase or diol dehydratase has been increased. This enzyme is preferably encoded by the genes selected from the group consisting of pduC, pduD, pduE, pddA, pddB, pddC, dhaB, dhaC, dhaE and the gldABC genes from Lactobacillus reuteri ATCC55730. Another advantage is the use of in WO-A-2004/056963 described glycerol dehydratase variant SHGDH22, which the in WO-A-2004/056963 disclosed SEQ ID NO. 322 has. The nucleotide sequence of these and other suitable genes for a glycerol dehydratase can be found for example in the "Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes" (KEGG database), the National Library of Biotechnology Information (NCBI) databases of the National Library of Medicine (Bethesda, MD. Furthermore, it may be advantageous according to the invention, in particular the glycerol dehydratase from the genera Klebsiella, Citrobacter, Clostridium, Lactobacillus, Enterobacter, Caloramator, Salmonella and Listeria, to be particularly advantageous in the cells preferred glycerol dehydratase from the species Klebsiella pneumoniae, Citrobacter pneumoniae, Clostridium pasteurianum, Lactobacillus leichmannii, Citrobacter intermedium, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus buchneri, Lactobacillus brevis, Enterobacter agglomerans, Clostridium pasteurianum, Clostridium perfringens, Clostridium kluyveri, Caloramator vi terbensis, Lactobacillus collinoides, Lactobacillus hilgardii, Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes and Listeria innocua, wherein the expression of glycerol dehydratase from the cells of the species Lactobacillus reuteri in Bacillus megaterium, Escherichia coli or Escherichia blattae cells is most preferred , Particularly preferred is therefore a Bacillus megaterium, Escherichia coli or Escherichia blattae cell in which a glycerol dehydratase is expressed, which is encoded by the gene for the glycerol dehydratase from Lactobacillus reuteri. In connection with the diol dehydratase, it may be advantageous, in particular the diol dehydratase in the cells of the genera Klebsiella, Propionibacterium, Clostridium, Lactobacillus, Salmonella, Citrobacter, Flavobacterium, Acetobacterium, Brucella and Fusobacterium, particularly preferably from the species Klebsiella pneumoniae , Propionibacterium freudenreichii, Clostridium glycolicum, Lactobacillus brevis, Salmonella typhimurium, Citrobacter freundii, Lactobacillus buchneri, Brucella melitensis, Fusobacterium nucleatum, Klebsiella oxytoca, Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes and Listeria innocua.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass in der Zelle zusätzlich zur Aktivität des Enzyms E1 auch die Aktivität eines Enzyms E2 erhöht ist, welches die Reaktivierung von inaktiviertem Enzym E1 katalysiert, wobei es sich bei diesem Enzym E2 vorzugsweise um den Glycerin-Dehydratase-Reaktivierungsfaktor oder einen Diol-Dehydratase-Reaktivierungsfaktor handelt. Bei dem Glycerin-Dehydratase-Reaktivierungsfaktor bzw. dem Diol-Dehydratase-Reaktivierungs-faktor handelt es sich um einen Faktor, der in der Lage ist, dass nach Durchführung der Umsetzung von Glycerin zum 3-Hydroxypropionaldehyd inaktivierte Zentrum der Dehydratase zu reaktivieren. Das aktive Zentrum der Glycerin-Dehydratase bzw. der Diol-Dehydratase umfasst das Coenzym B12, welches nach der Umsetzung des Glycerins zum 3-Hydroxypropionaldehyd inaktiviert wird. Der Glycerin-Dehydratase-Reaktivierungsfaktor bzw. der Diol-Dehydratase-Reaktivierungsfaktor sind in der Lage, dieses inaktivierte Coenzym B12 durch ein aktives Coenzym B12 zu ersetzen. Vorzugsweise umfasst der Dehydratase-Reaktivierungsfaktor eine große Untereinheit des Glycerin-Dehydratase- Reaktivierungsfaktors oder des Diol-Dehydratase-Reaktivierungsfaktors und eine kleine Untereinheit des Glycerin-Dehydratase-Reaktivierungsfaktors oder des Diol-Dehydratase-Reaktivierungsfaktors, besonders bevorzugt eines große Untereinheit des Glycerin-Dehydratase-Reaktivierungsfaktors und eine kleine Untereinheit des Glycerin-Dehydratase-Reaktivierungsfaktors oder des Diol-Dehydratase-Reaktivierungsfaktors, am meisten bevorzugt eines Glycerin-Dehydratase-Reaktivierungsfaktors und eine kleine Untereinheit des Glycerin-Dehydratase-Reaktivierungsfaktors. Weiterhin kann beispielsweise die große Untereinheit des Diol-Dehydratase-Reaktivierungsfaktors vom ddrA-Gen und die große Untereinheit des Glycerin-Dehydratase-Reaktivierungsfaktors vom gdrA-Gen kodiert werden, während die kleine Untereinheit des Diol-Dehydratase-Reaktivierungsfaktors vom ddrB-Gen und die kleine Untereinheit des Glycerin-Dehydratase-Reaktivierungsfaktors vom gdrB-Gen kodiert werden kann. Besonders vorteilhaft ist insbesondere die Expression der gldDE-Gene aus Lactobacillus reuteri ATCC55730 in den erfindungsgemäßen Zellen. Beispielsweise kann in den erfindungsgemäßen Zellen der Glycerin-Dehydratase-Reaktivierungsfaktor aus Zellen der Gattung Lactobacillus, Klebsiella, Citrobacter, Clostridium und Enterobacter exprimiert werden, insbesondere aus Zellen der Spezies Lactobacillus sp., Klebsiella pneumoniae, Lactobacillus leichmannii, Citrobacter freundii, Citrobacter intermedium, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus buchneri, Lactobacillus brevis, Clostridium pasteurianum, Enterobacter agglomerans und Clostridium kluyveri und am meisten bevorzugt aus Zellen der Spezies Lactobacillus reuteri. Der Diol-Dehydratase-Reaktivierungsfaktor stammt vorzugsweise aus Zellen der Gattung Klebsiella, Citrobacter, Propionibacterium, Lactobacillus, Flavobacterium und Acetobacterium, insbesondere aus den Spezies Klebsiella pneumoniae, Citrobacter freundii, Propionibacterium freudenreichii, Lactobacillus brevis, Lactobacillus buchneri, Flavobacterium sp. und Acetobacterium sp., wobei der Diol-Dehydratase-Reaktivierungsfaktor aus der Gattung Lactobacillus, insbesondere aus den Spezies Lactobacillus brevis und Lactobacillus buchneri am meisten bevorzugt ist.Furthermore, it is preferred according to the invention that in addition to the activity of the enzyme E 1 , the activity of an enzyme E 2 which catalyzes the reactivation of inactivated enzyme E 1 is increased in the cell, whereby this enzyme E 2 is preferably glycerol. Dehydratase reactivation factor or a diol dehydratase reactivation factor. The glycerol dehydratase reactivating factor or diol dehydratase reactivating factor is a factor capable of reactivating the inactivated center of the dehydratase after the reaction of glycerol to 3-hydroxypropionaldehyde is carried out. The active center of the glycerol dehydratase or the diol dehydratase comprises the coenzyme B 12 , which is inactivated after the conversion of glycerol to 3-hydroxypropionaldehyde. The glycerol dehydratase reactivation factor or the diol dehydratase reactivation factor are able to replace this inactivated coenzyme B 12 by an active coenzyme B 12 . Preferably, the dehydratase reactivation factor comprises a large subunit of the glycerol dehydratase reactivation factor or the diol dehydratase reactivation factor and a small subunit of the glycerol dehydratase reactivation factor or the diol dehydratase reactivation factor, most preferably a large subunit of the glycerol dehydratase. Reactivation factor and a small subunit of the glycerol dehydratase reactivation factor or the diol dehydratase reactivation factor, most preferably a glycerol dehydratase reactivation factor and a small subunit of the glycerol dehydratase reactivation factor. Furthermore, for example, the large subunit of the diol dehydratase reactivation factor can be encoded by the ddrA gene and the large subunit of the glycerol dehydratase reactivation factor by the gdrA gene, while the small subunit of the dihydrogen dehydratase reactivation factor is encoded by the ddrB gene and the small subunit Subunit of the glycerol dehydratase reactivation factor from the gdrB gene can be encoded. Especially advantageous is the expression of the gldDE genes from Lactobacillus reuteri ATCC55730 in the cells according to the invention. For example, in the cells of the invention, the glycerol dehydratase reactivation factor can be expressed from cells of the genus Lactobacillus, Klebsiella, Citrobacter, Clostridium and Enterobacter, in particular from cells of the species Lactobacillus sp., Klebsiella pneumoniae, Lactobacillus leichmannii, Citrobacter freundii, Citrobacter intermedium, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus buchneri, Lactobacillus brevis, Clostridium pasteurianum, Enterobacter agglomerans and Clostridium kluyveri and most preferably from cells of the species Lactobacillus reuteri. The diol dehydratase reactivation factor preferably originates from cells of the genus Klebsiella, Citrobacter, Propionibacterium, Lactobacillus, Flavobacterium and Acetobacterium, in particular from the species Klebsiella pneumoniae, Citrobacter freundii, Propionibacterium freudenreichii, Lactobacillus brevis, Lactobacillus buchneri, Flavobacterium sp. and Acetobacterium sp., wherein the diol dehydratase reactivation factor from the genus Lactobacillus, in particular from the species Lactobacillus brevis and Lactobacillus buchneri is most preferred.

Weiterhin können im Falle einer Expression der Dehydratase und des Dehydratase-Reaktivierungsfaktors in den erfindungsgemäßen Zellen diese beiden Komponenten aus der gleichen Spezies oder aber von unterschiedlichen Spezies stammen.Farther can in the case of expression of dehydratase and the Dehydratase reactivation factor in the inventive Cells these two components from the same species or else come from different species.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass in der Zelle neben der Aktivität des Enzyms E1 und gegebenenfalls auch der Aktivität des Enzyms E2 die Aktivität eines Enzyms E3 erhöht ist, welches die Diffusion von Glycerin in die Zelle hinein erleichtert. Durch diese Maßnahme kann das Vermögen der Zelle, über das Nährmedium bereitgestelltes Glycerin aufzunehmen und intrazellulär zu 3-Hydroxypropionaldehyd umzusetzen, verbessert werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Enzym E3 um einen Glycerin-Kanal bzw. einen Glycerin-Facilitator (TC 1.A.8.1.1, TC 1.A.8.2.1 oder TC 1.A.8.2.2), der vorzugsweise vom glpF-Gen kodiert wird.Furthermore, it is inventively preferred that in addition to the activity of the enzyme E 1 and optionally also the activity of the enzyme E 2 in the cell, the activity of an enzyme E 3 is increased, which facilitates the diffusion of glycerol into the cell. By doing so, the ability of the cell to take up glycerol provided by the nutrient medium and to convert it intracellularly to 3-hydroxypropionaldehyde can be improved. Preferably, the enzyme E 3 is a glycerol channel or a glycerol facilitator (TC 1.A.8.1.1, TC 1.A.8.2.1 or TC 1.A.8.2.2), the preferably encoded by the glpF gene.

Im Falle einer erfindungsgemäßen Zelle, welche 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glycerin herstellen kann, ist es grundsätzlich auch denkbar, die erfindungsgemäße Zelle durch rekombinante Maßnahmen derart zu modifizieren, dass sie nicht nur über das Nährmedium bereitgestelltes Glycerin aufnehmen und intrazellulär zu 3-Hydroxypropionaldehyd umsetzen kann, sondern dass sie gegebenenfalls auch über das Nährmedium bereitgestellte Glucose, Saccharose oder andere Mono- und Polysaccharide aufnehmen, intrazellulär zu Glycerin umsetzen und dann das Glycerin intrazellulär zu 3-Hydroxypropionaldehyd umsetzen kann. Alternativ kann das gebildete Glycerin zwischenzeitlich auch extrazellulär akkumulieren, bevor es wieder in die Zelle aufgenommen und intrazellulär zu 3-Hydroxypropionaldehyd umgesetzt wird. In diesem Zusammenhang kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn in den Zellen zusätzlich zur Aktivität des Enzyms E1 und gegebenenfalls der Enzyme E2 und E3 auch die Aktivität mindestens eines der Enzyme E4, E5, E6 oder E7 erhöht ist:

  • – eines Enzyms E4, welches die Umsetzung von Dihydroxyaceton-Phosphat zu Glycerin-3-Phosphat katalysiert;
  • – eines Enzyms E5, welches die Umsetzung von Glycerin-3-Phosphat zu Glycerin katalysiert;
  • – eines Enzyms E6, welches die Umsetzung von Dihydroxyaceton-Phosphat zu Dihydroxyaceton katalysiert;
  • – eines Enzyms E7, welches die Umsetzung von Dihydroxyaceton zu Glycerin katalysiert.
In the case of a cell according to the invention which can produce 3-hydroxypropionaldehyde from glycerol, it is basically also conceivable to modify the cell according to the invention by recombinant measures in such a way that it can not only take up glycerol provided by the nutrient medium and convert it intracellularly into 3-hydroxypropionaldehyde, but that they may also take on the nutrient medium provided glucose, sucrose or other mono- and polysaccharides, intracellularly convert to glycerol and then convert the glycerol intracellularly to 3-hydroxypropionaldehyde. Alternatively, the glycerol formed in the meantime may also accumulate extracellularly before being re-introduced into the cell and intracellularly converted to 3-hydroxypropionaldehyde. In this context, it may be particularly advantageous if in addition to the activity of the enzyme E 1 and optionally of the enzymes E 2 and E 3 , the activity of at least one of the enzymes E 4 , E 5 , E 6 or E 7 is increased in the cells:
  • An enzyme E 4 which catalyzes the conversion of dihydroxyacetone phosphate to glycerol 3-phosphate;
  • - An enzyme E 5 , which catalyzes the conversion of glycerol-3-phosphate to glycerol;
  • An enzyme E 6 which catalyzes the conversion of dihydroxyacetone phosphate to dihydroxyacetone;
  • - An enzyme E 7 , which catalyzes the conversion of dihydroxyacetone to glycerol.

Bevorzugte Zellen sind insbesondere diejenigen Zellen, in denen die Aktivität folgender Enzyme bzw. Kombination von Enzymen erhöht ist: E1E4, E1E5, E1E6, E1E7, E1E4E5, E1E4E6, E1E4E7, E1E5E6, E1E5E7, E1E6E7, E1E2E4, E1E2E5, E1E2E6, E1E2E7 und E1E2E4E5E6E7, wobei die Kombination E1E2E4E5E6E7 am meisten bevorzugt ist.Preferred cells are in particular those cells in which the activity of the following enzymes or combination of enzymes is increased: E 1 E 4 , E 1 E 5 , E 1 E 6 , E 1 E 7 , E 1 E 4 E 5 , E 1 E 4 E 6 , E 1 E 4 E 7 , E 1 E 5 E 6 , E 1 E 5 E 7 , E 1 E 6 E 7 , E 1 E 2 E 4 , E 1 E 2 E 5 , E 1 E 2 E 6 , E 1 E 2 E 7 and E 1 E 2 E 4 E 5 E 6 E 7 , the combination E 1 E 2 E 4 E 5 E 6 E 7 being most preferred.

In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, dass das Enzym
E4 eine Glycerin-3-Phosphat-Dehydrogenase (EC 1.1.1.8),
E5 eine Glycerin-3-Phosphat-Phosphatase (EC 3.1.3.21),
E6 Dihydroxyaceton-Phosphat-Phosphatase (EC 3.1.3.1), und
E7 eine Glycerin-Dehydrogenase (EC 1.1.1.6)
ist.
In this context, it is further preferred that the enzyme
E 4 is a glycerol-3-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.8),
E 5 is a glycerol-3-phosphate phosphatase (EC 3.1.3.21),
E 6 dihydroxyacetone phosphate phosphatase (EC 3.1.3.1), and
E 7 a glycerol dehydrogenase (EC 1.1.1.6)
is.

Die Glycerin-3-Phosphat-Dehydrogenase wird vorzugsweise von Genen ausgewählt aus der Gruppe umfassend Gpo1, Gpd2, LOC607942, Gpdh und gpsA kodiert. Die Glycerin-3-Phosphat-Phosphatase wird vorzugsweise von dem entsprechenden Gen dieses Enzyms aus Escherichia coli kodiert. Die Dihydroxyaceton-Phosphat-Phosphatase wird vorzugweise von Genen ausgewählt aus der Gruppe umfassend phoA, ALPI, ALPL, ALPP, ALPPL2, Akp2, Akp3 und Akp5 kodiert, während die Glycerin-Dehydrogenase vorzugsweise vom gldA-Gen kodiert wird.The Glycerol-3-phosphate dehydrogenase is preferably selected from genes from the group comprising Gpo1, Gpd2, LOC607942, Gpdh and gpsA. The glycerol-3-phosphate phosphatase is preferably of the corresponding Gene of this enzyme from Escherichia coli encoded. The dihydroxyacetone phosphate phosphatase is preferably selected from genes selected from the group comprising phoA, ALPI, ALPL, ALPP, ALPPL2, Akp2, Akp3 and Akp5 encoded during the glycerol dehydrogenase is preferably encoded by the gldA gene.

Die Nukleotidsequenzen weiterer geeigneter Gene der Enzyme E4 bis E7 können der KEGG-Datenbank, der NCBI-Datenbank oder EMBL-Datenbank entnommen werden.The nucleotide sequences of other suitable genes of the enzymes E 4 to E 7 can be found in the KEGG database, the NCBI database or EMBL database.

Weiterhin kann es im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Zelle auch vorteilhaft sein, wenn die Zelle zusätzlich zur Erhöhung des Enzyms E1, zur Erhöhung des Enzyms E1 und E2, zur Erhöhung der Enzyme E1, E2 und eines oder mehrerer der E3 bis E7 eine verminderte Aktivität mindestens eines der Enzyme E6 bis E11 aufweist:

  • – eines Enzyms E8, welches die Umsetzung von Glycerin zu Glycerol-3-Phosphat katalysiert;
  • – eines Enzyms E9, welches die Umsetzung von Glycerin zu Dihydroxyaceton katalysiert;
  • – eines Enzyms E10, welches die Umsetzung von 3-Hydroxypropionaldehyd zu 1,3-Propandiol katalysiert;
  • – eines Enzyms E11, welches die Umsetzung von 3-Hydroxypropionaldehyd zu 3-Hydroxypropionsäure katalysiert.
Furthermore, in connection with the cell according to the invention, it may also be advantageous if, in addition to increasing the enzyme E 1 , increasing the enzyme E 1 and E 2 , increasing the enzymes E 1 , E 2 and one or more of the E 3 until E 7 has a reduced activity of at least one of the enzymes E 6 to E 11 :
  • - An enzyme E 8 , which catalyzes the conversion of glycerol to glycerol-3-phosphate;
  • An enzyme E 9 which catalyzes the conversion of glycerol to dihydroxyacetone;
  • An enzyme E 10 which catalyzes the conversion of 3-hydroxypropionaldehyde to 1,3-propanediol;
  • - An enzyme E 11 , which catalyzes the conversion of 3-hydroxypropionaldehyde to 3-hydroxypropionic acid.

Bevorzugte Zellen sind insbesondere diejenigen Zellen, in denen die Aktivität folgender Enzyme bzw. Kombination von Enzymen vermindert ist: E8, E9, E10, E11, E8E9, E8E10, E8E11, E9E10, E9E11, E10E11 und E8E9E10E11, wobei die Kombination E8E9E10E11 am meisten bevorzugt ist.Particularly preferred cells are those cells in which the activity of the following enzymes or combination of enzymes is reduced: E 8 , E 9 , E 10 , E 11 , E 8 E 9 , E 8 E 10 , E 8 E 11 , E 9 E 10 , E 9 E 11 , E 10 E 11 and E 8 E 9 E 10 E 11 , the combination E 8 E 9 E 10 E 11 being most preferred.

In diesem Zusammenhang ist es insbesondere bevorzugt, dass das Enzym
E8 eine Glycerin-Kinase (EC 2.7.1.30),
E9 eine Glycerin-Dehydrogenase (EC 1.1.1.6 oder EC 1.1.1.156 oder EC 1.1.99.22) und
E10 eine 1,3-Propandiol-Dehydrogenase (EC 1.1.1.202)
E11 eine 3-Hydroxypropionaldehyd-Dehydrogenase (EC 1.2.1.3 oder EC 1.2.1.5)
ist.
In this connection it is particularly preferred that the enzyme
E 8 is a glycerol kinase (EC 2.7.1.30),
E 9 is a glycerol dehydrogenase (EC 1.1.1.6 or EC 1.1.1.156 or EC 1.1.99.22) and
E 10 a 1,3-propanediol dehydrogenase (EC 1.1.1.202)
E 11 is a 3-hydroxypropionaldehyde dehydrogenase (EC 1.2.1.3 or EC 1.2.1.5)
is.

Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer gentechnisch veränderten Zelle, die in der Lage ist, Corrionoide zu bilden, umfassend den Verfahrensschritt der Erhö hung der Aktivität eines Enzyms E1, welches die intrazelluläre Umsetzung von Diolen, Triolen oder Polyolen zu Aldehyden, vorzugsweise von Glycerin zu 3-Hydroxypropionaldehyd, katalysiert. Bevorzugte Enzyme E1 sind dabei insbesondere diejenigen, die bereits vorstehend im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Zellen genannt worden sind.A contribution to the solution of the above-mentioned objects is further provided by a method for producing a genetically modified cell which is capable of forming corrionoids, comprising the step of increasing the activity of an enzyme E 1 which inhibits the intracellular conversion of diols, triols or polyols to aldehydes, preferably from glycerol to 3-hydroxypropionaldehyde. Preferred enzymes E 1 are in particular those which have already been mentioned above in connection with the cells according to the invention.

Weiterhin ist es gemäß einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, dass das Verfahren zusätzlich den Verfahrensschritt des Erhöhens der Aktivität eines Enzyms E2, welches die Reaktivierung von inaktiviertem Enzym E1 katalysiert, und gegebenenfalls auch zusätzlich die Erhöhung eines Enzyms E4, welches die Umsetzung von Dihydroxyaceton-Phosphat zu Glycerin-3-Phosphat katalysiert, und/oder eines Enzyms E5, welches die Umsetzung von Glycerin-3-Phosphat zu Glycerin katalysiert, und/oder eines Enzyms E6, welches die Umsetzung von Dihydroxyaceton-Phosphat zu Dihydroxyaceton katalysiert, und/oder eines Enzyms E7, welches die Umsetzung von Dihydroxyaceton zu Glycerin katalysiert, umfasst, wobei bevorzugte Enzyme E2, E4, E5, E6 und E7 wiederum diejenigen sind, die bereits eingangs im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Zelle genannt worden sind.Furthermore, according to a particular embodiment of the method according to the invention, it is preferred that the method additionally comprises the step of increasing the activity of an enzyme E 2 , which catalyzes the reactivation of inactivated enzyme E 1 , and optionally also increasing an enzyme E 4 , which the Reaction of dihydroxyacetone phosphate catalyzed to glycerol-3-phosphate, and / or an enzyme E 5 , which catalyzes the conversion of glycerol-3-phosphate to glycerol, and / or an enzyme E 6 , which is the reaction of dihydroxyacetone phosphate Dihydroxyacetone catalyzes, and / or an enzyme E 7 , which catalyzes the conversion of dihydroxyacetone to glycerol, wherein preferred enzymes E 2 , E 4 , E 5 , E 6 and E 7 are again those already mentioned in the beginning in connection with the Cell according to the invention have been mentioned.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer gentechnisch veränderten Zelle auch noch den Verfahrensschritt der Verminderung der Aktivität eines oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Zelle genannten Enzyme E8 bis E11 umfassen.Furthermore, the process according to the invention for the production of a genetically modified cell can also comprise the process step of reducing the activity of one or more of the enzymes E 8 to E 11 mentioned in connection with the cell according to the invention.

Sofern die erfindungsgemäßen Zellen Aldehyde aus Diolen, beispielsweise Propionaldehyd aus 1,2-Propandiol, herstel len können, ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Zelle eine gesteigerte Aktivität eines Enzyms E12 aufweist, welches die Umsetzung von 1,2-Diolen zu den entsprechenden Aldehyden katalysiert, wobei es sich bei diesem Enzym E12 vorzugsweise um eine Diol-Dehydratase handelt. Sofern die erfindungsgemäßen Zellen Aldehyde aus Polyolen, beispielsweise 2-Dehydro-3-deoxy-D-Galactonat aus D-Galactonat oder 2-Dehydro-3-deoxy-D-Gluconat aus D-Mannonat herstellen können, ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Zelle eine gesteigerte Aktivität eines Enzyms E13 aufweist, welches die Umsetzung von Polyolen zu den entsprechenden Aldehyden katalysiert, wobei es sich bei diesem Enzym E13 vorzugsweise um eine D-Galactonat-Dehydratase oder um eine D-Mannonat-Dehydratase handelt.If the cells according to the invention can produce aldehydes from diols, for example propionaldehyde from 1,2-propanediol, it is preferred for the cell according to the invention to have an increased activity of an enzyme E 12 which converts 1,2-diols into the corresponding ones Aldehydes catalyzes, wherein this enzyme E 12 is preferably a diol dehydratase. If the cells according to the invention can produce aldehydes from polyols, for example 2-dehydro-3-deoxy-D-galactonate from D-galactonate or 2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate from D-mannonate, it is preferred that the inventive Cell has an increased activity of an enzyme E 13 , which catalyzes the conversion of polyols to the corresponding aldehydes, wherein this enzyme E 13 is preferably a D-galactonate dehydratase or a D-mannonate dehydratase.

Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet weiterhin die durch das vorstehend beschriebene Verfahren erhältliche Zelle.a Contribute to the solution of the above-mentioned tasks furthermore the one obtainable by the method described above Cell.

Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch ein Verfahren zur Herstellung von Aldehyden aus Diolen, Triolen oder Polyolen, vorzugsweise von 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glycerin, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

  • i) in Kontakt bringen einer erfindungsgemäßen Zelle oder einer durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen Zelle mit einem Kulturmedium, welches die Bildung von Biomasse ermöglicht, wobei dieses in Kontakt bringen der Zelle mit dem Nährmedium vorzugsweise unter Bedingungen erfolgt, unter denen keine Aldehyde, vorzugswei se kein 3-Hydroxypropionaldehyd, in für die Zellen toxischer Konzentration gebildet werden;
  • ii) gegebenenfalls Abtrennen der Zellen von dem Kulturmedium;
  • iii) in Kontakt bringen der Zellen mit einem Kulturmedium, in welchem die pro Zeit- und Volumeneinheit gebildete Biomasse um mindestens 50 besonders bevorzugt um mindestens 90%, besonders bevorzugt um mindestens 99 gegenüber der pro Zeit- und Volumeneinheit im Verfahrensschritt i) gebildeten Biomasse reduziert ist und welches Diole, Triole oder Polyole, vorzugsweise Glycerin, beinhaltet, unter Bedingungen, unter denen die Zellen aus den Diolen, Triolen oder Polyolen Aldehyde, vorzugsweise aus dem Glycerin 3-Hydroxypropionaldehyd, bilden;
  • iv) gegebenenfalls Aufreinigung der gebildeten Aldehyde, vorzugsweise des gebildeten 3-Hydroxypropionaldehyds, aus dem Kulturmedium.
A contribution to achieving the abovementioned objects is also made by a process for preparing aldehydes from diols, triols or polyols, preferably from 3-hydroxypropionaldehyde from glycerol, comprising the following process steps:
  • i) contacting a cell according to the invention or a cell obtainable by the process according to the invention with a culture medium which allows the formation of biomass, this bringing into contact the cell with the nutrient medium preferably under conditions under which no aldehydes, vorzugswei no 3-hydroxypropionaldehyde, to be formed in cells of toxic concentration;
  • ii) optionally separating the cells from the culture medium;
  • iii) contacting the cells with a culture medium in which the biomass formed per unit time and volume unit is reduced by at least 50, more preferably by at least 90%, more preferably by at least 99, compared to the biomass formed per unit time and volume in method step i) and which contains diols, triols or polyols, preferably glycerol, under conditions in which the cells from the diols, triols or polyols form aldehydes, preferably from the glycerol 3-hydroxypropionaldehyde;
  • iv) optionally purification of the aldehydes formed, preferably of the formed 3-hydroxypropionaldehyde, from the culture medium.

Im Verfahrensschritt i) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine erfindungsgemäße Zelle oder eine durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältliche Zelle mit einem Kulturmedium, welches die Bildung von Biomasse aus den Zellen ermöglicht, in Kontakt gebracht. Die Formulierung „welches die Bildung von Biomasse aus den Zellen ermöglicht" soll dabei zum Ausdruck bringen, dass die Zellen in dem im Verfahrensschritt i) eingesetzten Kulturmedium in der Lage sind, sich ausreichend zu teilen.in the Process step i) of the process according to the invention is a cell of the invention or a through the method according to the invention available Cell with a culture medium, which is the formation of biomass allows the cells to be brought into contact. The phrase "which allows the formation of biomass from the cells " expressing that the cells in the process step i) culture medium are capable of sufficient to share.

Bei dem im Verfahrensschritt i) eingesetzten Kulturmedium handelt es sich vorzugsweise um ein Nährmedium beinhaltend als Kohlenstoffquelle vorzugsweise Kohlenhydrate, insbesondere Glucose, Saccharose oder andere Mono- und Polysaccharide, Glycerin oder eine Mischung aus Kohlenhydraten, insbesondere Glucose, und Glycerin. Sofern die im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Aldehyden, vorzugsweise von 3-Hydroxypropionaldehyd, eingesetzten Zellen in der Lage sind, Aldehyde, insbesondere 3-Hydroxypropionaldehyd aus Kohlenhydraten wie etwa Glucose, Saccharose oder andere Mono- und Polysaccharide herzustellen, ist es vorteilhaft, dass die Aktivität des Enzyms E1 und gegebenenfalls auch die Aktivität des Enzyms E2 während der Durchführung des Verfahrensschrittes i) noch nicht erhöht ist, um zu verhindern, dass schon im Verfahrensschritt i) Aldehyde, insbesondere 3-Hydroxypropionaldehyd, gebildet wird. Dieses kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Gene des Enzyms E1 und gegebenenfalls des Enzyms E2 sich in den Zellen unter der Kontrolle geeigneter Promotoren befinden und erst im Verfahrensschritt iii) diese Promotoren induziert werden. Wird beispielsweise der lacZ-Promotor eingesetzt, so könnte die Expression der unter der Kontrolle dieses Promotors liegenden Gene für das Enzym E1 und gegebenenfalls auch für das Enzym E2 durch die Zugabe geeigneter Induktoren wie etwa IPTG erst im Verfahrensschritt iii) erfolgen. Denkbar ist weiterhin der Einsatz von Promotoren, die über bestimmte physikalische Parameter, wie etwa die Temperatur, reguliert werden können, um die Expression des Enzyms E1 und gegebenenfalls auch des Enzyms E2 zu steuern.The culture medium used in process step i) is preferably a nutrient medium containing as carbon source preferably carbohydrates, in particular glucose, sucrose or other mono- and polysaccharides, glycerol or a mixture of carbohydrates, in particular glucose, and glycerol. If the cells used in the process according to the invention for the preparation of aldehydes, preferably of 3-hydroxypropionaldehyde, are capable of producing aldehydes, in particular 3-hydroxypropionaldehyde, from carbohydrates such as glucose, sucrose or other mono- and polysaccharides, it is advantageous that the Activity of the enzyme E 1 and optionally also the activity of the enzyme E 2 during the implementation of the method step i) is not yet increased, to prevent already aldehydes, in particular 3-hydroxypropionaldehyde is formed in step i). This can be realized, for example, by the fact that the genes of the enzyme E 1 and optionally of the enzyme E 2 are in the cells under the control of suitable promoters and only in process step iii) are these promoters induced. If, for example, the lacZ promoter is used, the expression of the genes under the control of this promoter for the enzyme E 1 and optionally also for the enzyme E 2 could be effected only in process step iii) by the addition of suitable inducers such as IPTG. It is also conceivable to use promoters which can be regulated by way of certain physical parameters, such as the temperature, in order to control the expression of the enzyme E 1 and optionally also of the enzyme E 2 .

Die erfindungsgemäßen, gentechnisch veränderten Zellen können kontinuierlich oder diskontinuierlich im batch-Verfahren (Satzkultivierung) oder im fed-batch-Verfahren (Zulaufverfahren) oder repeated-fed-batch-Verfahren (repetitives Zulaufverfahren) zum Zwecke der Erzeugung von Biomasse im Verfahrensschritt i) mit dem Nährmedium in Kontakt gebracht und somit kultiviert werden. Denkbar ist auch ein semi-kontinuierliches Verfahren, wie es in der GB-A-1009370 beschrieben wird. Eine Zusammenfassung über bekannte Kultivierungsmethoden sind im Lehrbuch von Chmiel („Bioprozesstechnik 1. Einführung in die Bioverfahrenstechnik” (Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1991)) oder im Lehrbuch von Storhas („Bioreaktoren und periphere Einrichtungen", Vieweg Verlag, Braunschweig/Wiesbaden, 1994) beschrieben.The genetically modified cells according to the invention can be used continuously or discontinuously in the batch process (batch culturing) or in the fed-batch process (feed process) or repeated-fed-batch process (repetitive feed process) for the purpose of producing biomass in process step i) brought into contact with the nutrient medium and thus cultivated. Also conceivable is a semi-continuous process, as described in the GB-A-1009370 is described. A summary of known cultivation methods are in the textbook by Chmiel ("Bioprocess 1. Introduction to Bioprocess Engineering" (Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1991)) or in the textbook by Storhas ("Bioreactors and Peripheral Facilities", Vieweg Verlag, Braunschweig / Wiesbaden, 1994).

Das zu verwendende Kulturmedium im Verfahrensschritt i) muss in geeigneter Weise den Ansprüchen der jeweiligen Stämme genügen. Beschreibungen von Kulturmedien verschiedener Mikroorganismen sind im Handbuch "Manual of Methods for General Bacteriology" der American Society for Bacteriology (Washington D. C., USA, 1981) enthalten.The to be used culture medium in process step i) must in suitable To meet the requirements of the respective strains. Descriptions of culture media of various microorganisms are in the manual "Manual of Methods for General Bacteriology" of the American Society for Bacteriology (Washington D.C., USA, 1981).

Als Kohlenstoffquelle können Kohlehydrate wie Z. B. Glucose, Saccharose, Lactose, Fructose, Maltose, Melasse, Stärke und Cellulose, Öle und Fette wie z. B. Sojaöl, Sonnenblumenöl, Erdnussöl und Kokosfett, Fettsäuren wie z. B. Palmitinsäure, Stearinsäure und Linolsäure oder Glycerin verwendet werden. Diese Stoffe können einzeln oder als Mischung verwendet werden. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Kohlehydraten, insbesondere von Glucose, oder von Glycerin.When Carbon source can be carbohydrates such as glucose, Sucrose, lactose, fructose, maltose, molasses, starch and cellulose, oils and fats such. Soybean oil, Sunflower oil, peanut oil and coconut oil, fatty acids such as As palmitic acid, stearic acid and linoleic acid or glycerin are used. These substances can be sold individually or used as a mixture. Particularly preferred is the Use of carbohydrates, in particular of glucose, or of glycerol.

Als Stickstoffquelle können organische Stickstoff-haltige Verbindungen wie Peptone, Hefeextrakt, Fleischextrakt, Malzextrakt, Maisquellwasser, Sojabohnenmehl und Harnstoff oder anorganische Verbindungen wie Ammoniumsulfat, Ammoniumchlorid, Ammoniumphosphat, Ammoniumcarbonat und Ammoniumnitrat verwendet werden. Die Stickstoffquellen können einzeln oder als Mischung verwendet werden.When Nitrogen source can be organic nitrogen-containing compounds such as peptone, yeast extract, meat extract, malt extract, corn steep liquor, Soybean meal and urea or inorganic compounds such as Ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium phosphate, ammonium carbonate and ammonium nitrate are used. The nitrogen sources can used singly or as a mixture.

Als Phosphorquelle können Phosphorsäure, Kaliumdihydrogenphosphat oder Dikaliumhydrogenphosphat oder die entsprechenden Natrium-haltigen Salze verwendet werden. Das Kulturmedium muss weiterhin Salze von Metallen enthalten wie z. B. Magnesiumsulfat oder Eisensulfat, die für das Wachstum notwendig sind. Schließlich können essentielle Wuchsstoffe wie Aminosäuren und Vitamine zusätzlich zu den oben genannten Stoffen eingesetzt werden. Dem Kulturmedium können überdies geeignete Vorstufen zugesetzt werden. Die genannten Einsatzstoffe können zur Kultur in Form eines einmaligen Ansatzes hinzugegeben oder in geeigneter Weise während der Kultivierung zugefüttert werden.When Phosphorus source can phosphoric acid, potassium dihydrogen phosphate or dipotassium hydrogen phosphate or the corresponding sodium-containing ones Salts are used. The culture medium must continue to salts of Metals include such. As magnesium sulfate or iron sulfate, the necessary for growth. Finally, you can essential growth factors such as amino acids and vitamins in addition used for the above-mentioned substances. The culture medium In addition, suitable precursors may be added become. The stated feedstocks can be used to culture in Formed as a one-off approach or as appropriate be fed during cultivation.

Zur pH-Kontrolle der Kultur werden basische Verbindungen wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniak bzw. Ammoniakwasser oder saure Verbindungen wie Phosphorsäure oder Schwefelsäure in geeigneter Weise eingesetzt. Zur Kontrolle der Schaumentwicklung können Antischaummittel wie z. B. Fettsäurepolyglykolester eingesetzt werden. Zur Aufrechterhaltung der Stabilität von Plasmiden können dem Medium geeignete selektiv wirkende Stoffe wie z. B. Antibiotika hinzugefügt werden. Um aerobe Bedingungen aufrechtzuerhalten, werden Sauerstoff oder Sauerstoff-haltige Gasmischungen, wie z. B. Luft, in die Kultur eingetragen. Die Temperatur der Kultur liegt normalerweise bei 20°C bis 80°C und vorzugsweise bei 25°C bis 40°C.to pH control of the culture are basic compounds such as sodium hydroxide, Potassium hydroxide, ammonia or ammonia water or acidic compounds such as phosphoric acid or sulfuric acid in suitable Way used. To control the foaming can Antifoams such. B. fatty acid polyglycol used become. To maintain the stability of plasmids can the medium suitable selective substances such as z. B. antibiotics are added. To aerobic conditions maintain oxygen or oxygen-containing gas mixtures, such as As air, registered in the culture. The temperature of the culture is usually 20 ° C to 80 ° C and preferably at 25 ° C to 40 ° C.

Nachdem im Verfahrensschritt i) eine ausreichende Biomasse von rekombinanten Bacillus megaterium-, Escherichia coli- oder Escherichia blattae-Zellen hergestellt worden ist, kann es, insbesondere dann, wenn die Zellen nicht an ein oder in einem Substrat immobilisiert und in dieser Form im Verfahrensschritt iii) zur Herstellung von Aldehyden bzw. 3-Hydroxypropionaldehyd eingesetzt werden sollen, vorteilhaft sein, die so erhaltenen Zellen im Verfahrensschritt ii) von dem verwendeten Kulturmedium abzutrennen. Das Abtrennen der Zellen erfolgt dabei mittels dem Fachmann bekannter Abtrennverfahren. Denkbar ist in diesem Zusammenhang insbesondere eine kontinuierliche Abtrennung der Zellen von dem Nährmedium beispielsweise mittels eines geeigneten Filters, etwa mittels eines Filters mit einer Ausschlußgröße in einem Bereich von 20 bis 200 kDa. Denkbar ist auch der Einsatz einer Zentrifuge, einer geeigneten Sedimentationsvorrichtung oder einer Kombination dieser Vorrichtungen, wobei es besonders bevorzugt ist, zumindest einen Teil der Mikroorganismen zunächst durch Sedimentation abzutrennen und anschließend die von den Mikroorganismen teilweise befreite Fermentationsbrühe einer Ultrafiltration oder Zentrifugationsvorrichtung zuzuführen.After this in process step i) a sufficient biomass of recombinant Bacillus megaterium, Escherichia coli or Escherichia blattae cells It can be produced, especially if the cells not immobilized on or in a substrate and in this Form in process step iii) for the preparation of aldehydes or 3-hydroxypropionaldehyde to be used, be advantageous the cells thus obtained in process step ii) of the used Separate culture medium. The separation of the cells takes place by means of the separation process known to those skilled in the art. It is conceivable in In this context, in particular a continuous separation the cells of the nutrient medium, for example by means of a suitable filter, for example by means of a filter with an exclusion variable in a range of 20 to 200 kDa. The use is also conceivable a centrifuge, a suitable sedimentation device or a combination of these devices, it being particularly preferred is, at least part of the microorganisms first separated by sedimentation and then the by The microorganisms partially freed fermentation broth an ultrafiltration or centrifugation device.

Die auf diese Weise abgetrennten Zellen werden, wenn sie in mehreren nacheinander durchgeführten Trennstufen erhalten wurden, gegebenenfalls vereinigt und können direkt dem Verfahrensschritt iii) zugeführt werden. Es kann sich jedoch als vorteilhaft erweisen, die Zellen vor der Durchführung des Verfahrensschrittes iii) noch zu waschen, wobei dieses Waschen vorzugsweise bereits mit demjenigen Kulturmedium erfolgt, welches im Verfahrensschritt iii) eingesetzt wird. Zum Waschen der Zellen können diese beispielsweise in einem geeigneten Volumen des im Verfahrensschritt iii) eingesetzten Kulturmediums resuspendiert und anschließend durch die vorstehend beschriebenen Abtrennverfahren, insbesondere durch Filtration, Sedimentation oder Zentrifugation, oder aber durch eine Kombination dieser Maßnahmen, von dem Kulturmedium befreit werden. Auf diese Weise können die Zellen von denjenigen Komponenten des im Verfahrensschritt i) eingesetzten Nährmediums, welche insbesondere ein Wachstum der Zellen ermöglichen (Stickstoffverbindungen, Phosphorverbindungen, essentielle Aminosäuren und dergleichen) befreit werden.The In this way, separated cells become, if in several successive separation stages were obtained, optionally combined and can directly the process step iii) are supplied. However, it can be beneficial prove the cells before carrying out the process step iii) still to wash, this washing preferably already with that Culture medium, which is used in step iii) becomes. For washing the cells, for example, they can in a suitable volume of the method used in step iii) Culture medium resuspended and then through the separation processes described above, in particular by filtration, Sedimentation or centrifugation, or by a combination of these measures, to be freed from the culture medium. On This way, the cells can be separated from those components of the nutrient medium used in process step i), which in particular allow growth of the cells (nitrogen compounds, Phosphorus compounds, essential amino acids and the like) be freed.

Im Verfahrensschritt iii) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Zellen dann als „ruhende Zellen" mit einem Kulturmedium, in welchem die auf eine Zeit- und Volumeneinheit bezogene Biomasse-Bildung um mindestens 50%, besonders bevorzugt um mindestens 90%, besonders bevorzugt um mindestens 99% gegenüber der auf eine Zeit- und Volumeneinheit bezogene Biomassebildung im Verfahrensschritt i) reduziert ist, und welches Diole, Triole oder Polyole, vorzugsweise Glycerin, beinhaltet, unter Bedingungen, unter denen die Zellen aus den Diolen, Triolen oder Polyolen Aldehyde, vorzugsweise aus dem Glycerin 3-Hydroxypropionaldehyd, bilden, in Kontakt gebracht. Am meisten bevorzugt erfolgt im Verfahrensschritt iii) der Einsatz eines Kulturmediums, in dem keine nachweisbare Biomassenbildung mehr erfolgt, sich die Zellen also kaum noch nennenswert teilen. Eine Reduktion der Biomassebildung von 50% ist beispielsweise erreicht, wenn in dem im Verfahrensschritt i) eingesetzten Kulturme dium unter den Kultivierungsbedingungen im Verfahrensschritt i) 10 g Mikroorganismen pro Liter und pro Stunde gebildet werden, während im Verfahrensschritt iii) mittels des dort eingesetzten Kulturmediums unter den gleichen Kultivierungsbedingungen wie im Verfahrensschritt i) nur 5 g Mikroorganismen pro Liter und pro Stunde gebildet werden.in the Process step iii) of the process according to the invention the cells are then called "resting cells" with a culture medium, in which the related to a time and volume unit biomass formation at least 50%, more preferably at least 90%, especially preferably at least 99% higher than at a time and volume unit related biomass formation in the process step i) is reduced, and which diols, triols or polyols, preferably Glycerin, under conditions in which the cells from the diols, triols or polyols aldehydes, preferably from the glycerol 3-hydroxypropionaldehyde form, brought into contact. Most preferably, in step iii) the use a culture medium in which no detectable biomass formation more occurs, the cells hardly share much more. For example, a 50% reduction in biomass formation is achieved. if in the culture medium used in step i) below the cultivation conditions in process step i) 10 g of microorganisms per liter and per hour, while in the process step iii) by means of the culture medium used there under the same Cultivation conditions as in process step i) only 5 g of microorganisms be formed per liter and per hour.

In diesem Kulturmedium sind die erfindungsgemäßen Zellen dann in der Lage, die über das Kulturmedium angebotenen Diole, Triole oder Polyole, vorzugsweise das angebotene Glycerin, in hoher Ausbeute zu Aldehyden, vorzugsweise zu 3-Hydroxypropionaldehyd, umzusetzen.In This culture medium are the invention Cells then able to be those offered over the culture medium Diols, triols or polyols, preferably the glycerol offered, in high yield to aldehydes, preferably to 3-hydroxypropionaldehyde, implement.

Sofern, wie vorstehend beschrieben, die Aktivität des Enzyms E1 und gegebenenfalls auch des Enzyms E2 beispielsweise durch den Einsatz geeigneter Promotoren erst im Verfahrensschritt iii) erhöht wird, enthält das im Verfahrensschritt iii) eingesetzte Kulturmedium neben dem Glycerin auch geeignete Induktoren des Promotors bzw. werden entsprechende physikalische Parameter, wie etwa die Temperatur, im Verfahrensschritt iii) entsprechend eingestellt, um die Expression der Enzyme zu induzieren.If, as described above, the activity of the enzyme E 1 and optionally also of the enzyme E 2 is increased, for example by the use of suitable promoters, only in process step iii), the culture medium used in process step iii) contains, in addition to the glycerol, also suitable inducers of the promoter or , appropriate physical parameters, such as the temperature, in step iii) are adjusted accordingly to induce the expression of the enzymes.

Als Kulturmedium können im Verfahrensschritt iii) alle dem Fachmann bekannten Lösungsmittel bzw. Lösungen eingesetzt werden, die geeignet sind, um Zellen der Spezies Bacillus megaterium, Escherichia coli oder Escherichia blattae zu kultivieren, ohne dass sich diese Zellen in nennenswertem Maße teilen, jedoch ohne die Vitalität der Zellen in nennenswertem Maße zu beeinträchtigen. So sollen die Zellen nach einer gegebenenfalls in einem weiteren Verfahrensschritt v) erfolgenden Abtrennung von dem im Verfahrens schritt iii) eingesetzten Kulturmedium möglichst wieder in der Lage sein, bei einer Resuspendierung in einem die Zellteilung ermöglichenden Nährmedium wieder neue Biomasse zu bilden.The culture medium used in process step iii) can be any of the solvents or solutions known to the person skilled in the art, which are suitable for cultivating cells of the species Bacillus megaterium, Escherichia coli or Escherichia blattae, without these cells sharing significantly, however without appreciably affecting the vitality of the cells. Thus, the cells should, as far as possible again after a possibly in a further process step v) separation from the process step iii) culture medium used to be able to form again biomass in a resuspension in a nutrient medium enabling cell division.

Denkbar als Kulturmedium im Verfahrensschritt iii) ist beispielsweise der Einsatz von Wasser, von gepufferten Salzlösungen wie etwa PBS („phosphate buffered saline") oder anderen Salzlösungen, wobei diese Medien vorzugsweise geeignete pH-Puffersysteme, wie etwa HEPES, MOPS oder andere Pufferkomponenten beinhalten.Conceivable as a culture medium in step iii) is for example the Use of water, of buffered saline solutions such as PBS ("phosphate buffered saline") or other saline solutions, these media preferably being suitable pH buffer systems, such as include HEPES, MOPS or other buffer components.

Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das im Verfahrensschritt iii) eingesetzte Kulturmedium keine Corrinoide, vorzugsweise kein Coenzym B12, kein Vitamin B12 und kein Cobalamin beinhaltet.It is preferred in accordance with the invention that the culture medium used in process step iii) contains no corrinoids, preferably no coenzyme B 12 , no vitamin B 12 and no cobalamin.

Die so gebildeten Aldehyde bzw. das so gebildete 3-Hydroxypropionaldehyd können dann in einem weiteren Verfahrensschritt iv) von dem im Verfahrensschritt iii) eingesetzten Kulturmedium und von gegebenenfalls nicht umgesetzten Glycerin abgetrennt und somit aufgereinigt werden, wobei diese Aufreinigung durch dem Fachmann bekannte Verfahren, wie beispielsweise durch Kristallisation, durch Lyophilisierung, durch chromatographische Verfahren oder durch eine Kombination dieser Verfahren erfolgen kann. Weitere Möglichkeiten zur Aufreinigung von beispielsweise 3 Hydroxypropionaldehyd und dessen Derivaten können unter anderem Vollenweider et al. in Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 51, 2003, Seiten 3.287–3.293 entnommen werden, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich der Möglichkeiten zur Aufreinigung von 3-Hydroxypropionaledehyd aus Fermentationslösungen hiermit als Referenz eingeführt wird und einen Teil der Offenbarung der vorliegenden Erfindung bildet. Nach Aufreinigung der Aldehyde kann im Falle des 3-Hydroxypropionaldehyds eine Zusammensetzung erhalten werden, die, je nach Art des Aufreinigungsverfahrens, neben dem Monomer des 3-Hydroxypropionaldehyds auch das Hydrat des 3-Hydroxypropionaldehyds, das zyklisierte Dimer des 3-Hydroxypropionaldehyds und gegebenenfalls weitere Oligomere des 3-Hydroxypropionaldehyds beinhaltet.The aldehydes thus formed or the 3-hydroxypropionaldehyde thus formed can then be separated off in a further process step iv) from the culture medium used in process step iii) and optionally unreacted glycerol and thus purified, this purification by methods known in the art, such as for example, by crystallization, by lyophilization, by chromatographic methods or by a combination of these methods. Other possibilities for the purification of, for example, 3-hydroxypropionaldehyde and derivatives thereof include Vollenweider et al. in Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 51, 2003, pages 3.287-3.293 The disclosure of which is hereby incorporated by reference as a reference with regard to the possibilities for the purification of 3-hydroxypropionaldehyde from fermentation solutions and forms part of the disclosure of the present invention. After purification of the aldehydes can be obtained in the case of 3-hydroxypropionaldehyde a composition which, depending on the nature of the purification process, in addition to the monomer of 3-hydroxypropionaldehyde and the hydrate of 3-hydroxypropionaldehyde, the cyclized dimer of 3-hydroxypropionaldehyde and optionally other oligomers of 3-hydroxypropionaldehyde.

Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glucose, Saccharose oder anderen Mono- und Polysacchariden, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

  • I) in Kontakt bringen einer erfindungsgemäßen Zelle, in der neben der Aktivität des Enzyms E1 und gegebenenfalls auch des Enzyms E2 auch die Aktivität mindestens eines der, vorzugsweise aller Enzyme E4 bis E7 erhöht ist, mit einem Kulturmedium, welches eine Bildung von Biomasse aus den Zellen ermöglicht, wobei dieses in Kontakt bringen der Zelle mit dem Nährmedium vorzugsweise unter Bedingungen erfolgt, unter denen keine Aldehyde, vorzugsweise kein 3-Hydroxypropionaldehyd, in für die Zellen toxischer Konzentration gebildet werden;
  • II) gegebenenfalls Abtrennen der Zellen von dem Kulturmedium;
  • III) in Kontakt bringen der Zellen mit einem Kulturmedium, in welchem die pro Zeit- und Volumeneinheit gebildete Biomasse um mindestens 50%, besonders bevorzugt um mindestens 90 besonders bevorzugt um mindestens 99 gegenüber der pro Zeit- und Volumeneinheit im Verfahrensschritt I) gebildeten Biomasse reduziert ist und welches Glucose, Saccharose oder andere Mono- und Polysaccharide sowie gegebenenfalls auch Glycerin beinhaltet, unter Bedingungen, unter denen die Zellen aus der Glucose, Saccharose oder anderen Mono- und Polysacchariden über Glycerin als Zwischenprodukt und gegebenenfalls auch direkt aus Glycerin 3-Hydroxypropionaldehyd bilden;
  • IV) gegebenenfalls Aufreinigung des gebildeten 3-Hydroxypropionaldehyds aus dem Kulturmedium.
A contribution to achieving the abovementioned objects is further provided by a process for the preparation of 3-hydroxypropionaldehyde from glucose, sucrose or other mono- and polysaccharides, comprising the following process steps:
  • I) bring into contact a cell according to the invention, in addition to the activity of the enzyme E 1 and optionally also of the enzyme E 2 , the activity of at least one, preferably all enzymes E 4 to E 7 is increased, with a culture medium, which is a formation of biomass from the cells, this contacting the cell with the nutrient medium preferably under conditions in which no aldehydes, preferably no 3-hydroxypropionaldehyde, are formed in cells of toxic concentration;
  • II) optionally separating the cells from the culture medium;
  • III) bringing the cells into contact with a culture medium in which the biomass formed per unit time and volume unit is reduced by at least 50%, particularly preferably by at least 90, more preferably by at least 99% compared to the biomass formed per unit time and volume in method step I) and which contains glucose, sucrose or other mono- and polysaccharides and optionally also glycerol, under conditions under which the cells from the glucose, sucrose or other mono- and polysaccharides via glycerol as intermediate and optionally also directly from glycerol form 3-hydroxypropionaldehyde ;
  • IV) optionally purification of the 3-hydroxypropionaldehyde formed from the culture medium.

Hinsichtlich der Einzelheiten zu diesem Verfahren wird auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glycerin, umfassend die Verfahrensschritte i) bis iv) verwiesen.Regarding the details of this procedure will apply to the appropriate Embodiments in connection with the above Process for the preparation of 3-hydroxypropionaldehyde from glycerol, comprising the method steps i) to iv) referenced.

Einen weiteren Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch ein Verfahren zur Herstellung von C3-Verbindungen aus 3-Hydroxypropionaldehyd, umfassend die Verfahrensschritte:

  • A) Bereitstellung von 3-Hydroxypropionaldehyd mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glycerin oder des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von 3- Hydroxypropionaldehyd aus Glucose, Saccharose oder anderen Mono- und Polysacchariden;
  • B) chemische oder biokatalytische Umsetzung des 3-Hydroxypropionaldehys durch Reduktion, Oxidation oder Dehydratisierung unter Erhalt von C3-Verbindungen;
  • C) gegebenenfalls die weitere chemische oder biokatalytische Umsetzung der im Verfahrensschritt II) erhaltenen C3-Verbindung durch Reduktion, Oxidation oder Addition.
A further contribution to the solution of the abovementioned objects is also provided by a process for the preparation of C3 compounds from 3-hydroxypropionaldehyde, comprising the process steps:
  • A) providing 3-hydroxypropionaldehyde by means of the above-described process for the preparation of 3-hydroxypropionaldehyde from glycerol or the above-described process for the preparation of 3-hydroxypropionaldehyde from glucose, sucrose or other mono- and polysaccharides;
  • B) chemical or biocatalytic reaction of the 3-hydroxypropionaldehyde by reduction, oxidation or dehydration to give C3 compounds;
  • C) optionally, the further chemical or biocatalytic reaction in step II) he retaining C 3 compound by reduction, oxidation or addition.

Zunächst wird im Verfahrensschritt I) 3-Hydroxypropionaldehyd mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glycerin oder des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glucose, Saccharose oder anderen Mono- und Polysacchariden bereitgestellt, wobei dieses gegebenenfalls, wie vorstehend im Zusammenhang mit diesen Verfahren beschrieben, aus der Fermentationslösung aufgereinigt worden sein kann.First is in process step I) 3-hydroxypropionaldehyde by means of above-described process for the preparation of 3-hydroxypropionaldehyde from glycerol or the process for the preparation described above of 3-hydroxypropionaldehyde from glucose, sucrose or others Mono- and polysaccharides provided, this optionally, as described above in connection with these methods, may have been purified from the fermentation solution.

Im Verfahrensschritt II) kann 3-Hydroxypropionaldehyd dann chemisch oder biokatalytisch durch Reduktion, Oxidation oder Dehydratisierung unter Erhalt von C3-Verbindungen, insbesondere unter Erhalt von 1,3-Propandiol (Reduktion), Acrolein (Dehydratisierung) oder 3-Hydroxypropionsäure (Oxidation), umgesetzt werden. Dabei sind Einzelheiten zur Umsetzung von 3-Hydroxypropionaldehyd zu Acrolein unter anderem durch Hall und Stern in Journal of the Chemical Society, 1950, Seiten 490–498 beschrieben , während Einzelheiten zur Herstellung von 1,3-Propandiol aus 3-Hydroxypropionaldehyd unter anderem der US 5,334,778 entnommen werden können. Die Herstellung von 3- Hydroxypropionsäure aus 3-Hydroxypropionaldehyd wiederum ist unter anderem in US 6,852,517 beschrieben.In process step II), 3-hydroxypropionaldehyde can then be chemically or biocatalytically obtained by reduction, oxidation or dehydration to give C 3 compounds, in particular to give 1,3-propanediol (reduction), acrolein (dehydration) or 3-hydroxypropionic acid (oxidation) , be implemented. Here are details of the reaction of 3-hydroxypropionaldehyde to acrolein, inter alia Hall and Stern in Journal of the Chemical Society, 1950, pages 490-498 while details of the preparation of 1,3-propanediol from 3-hydroxypropionaldehyde include the US 5,334,778 can be removed. The preparation of 3-hydroxypropionic acid from 3-hydroxypropionaldehyde in turn is inter alia in US 6,852,517 described.

Gegebenenfalls können die im Verfahrensschritt C) erhaltenen C3-Verbindungen in einem weiteren Verfahrensschritt D) chemisch oder mikrobiologisch durch Reduktion, Oxidation oder Addition noch weiter umgesetzt werden. In Betracht kommt hier insbesondere die Umsetzung von im Verfahrensschritt C) erhaltenem Acrolein durch Oxidation zur Acrylsäure, die dann gegebenenfalls in einem noch weiteren Verfahrensschritt D) radikalisch unter Bildung von auf Acrylsäure basierenden Polymeren umgesetzt werden kann. In Betracht kommt hier insbesondere die radikalische Polymerisierung von gegebenenfalls teilneutralisierter Acrylsäure in Gegenwart geeigneter Vernetzer unter Bildung wasserabsorbierender Polyacrylate, die auch als „Superabsorber" bezeichnet werden. Die chemische Oxidation von Acrolein zu Acrylsäure und die anschließende radikalische Polymerisation der so erhaltenen Acrylsäure ist unter anderem in der WO-A-2006/136336 beschrieben.Optionally, the C 3 compounds obtained in process step C) can be further reacted chemically or microbiologically by reduction, oxidation or addition in a further process step D). Particularly suitable here is the reaction of acrolein obtained in process step C) by oxidation to acrylic acid, which can then optionally be reacted in a still further process step D) radically to form acrylic acid-based polymers. In particular, the free-radical polymerization of optionally partially neutralized acrylic acid in the presence of suitable crosslinkers to form water-absorbing polyacrylates, which are also referred to as "superabsorbers." The chemical oxidation of acrolein to acrylic acid and the subsequent free radical polymerization of the resulting acrylic acid is, inter alia, in of the WO 2006/136336 described.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand nicht limitierender Beispiele näher erläutert:The The present invention will now be described by way of non-limiting examples explained in more detail:

Beispiel 1example 1

(Vergleichende Analyse der Resistenz von ruhenden Bakterienzellen gegenüber 3-Hydroxypropionaldehyd)(Comparative analysis of the resistance of resting bacterial cells towards 3-hydroxypropionaldehyde)

  • – Zur Analyse der Resistenz ruhender Bakterienzellen gegenüber 3-Hydroxypropionaldehyd (3-Hydroxypropionaldehyd) wurde in einem Zwei-Stufen- Prozess eine wässrige 3-Hydroxypropionaldehyd-Lösung hergestellt. Dazu wurden 10 ml MRS-Medium (Difco, Heidelberg), welches zusätzlich 20 mM Glycerin enthielt, mit 1% (v/v) einer Gefrierkultur von L. reuteri beimpft, 18 h ohne Schütteln bei 37°C inkubiert und diese Vorkultur vollständig zu 40 ml frischem MRS-Medium gegeben und weitere 6 h bei 37°C ohne Schütteln inkubiert. Die zweite Vorkultur wurde ebenfalls vollständig in 1 l frisches MRS-Medium überführt und 15 h bei 37°C ohne Schütteln in einer 1000-ml-Schottflasche kultiviert. Anschließend wurden die Zellen geerntet (10 min, 4000 g, RT), mit 0,1 M Kalium-Phosphatpuffer gewaschen und direkt für die Produktion von 3-Hydroxypropionaldehyd eingesetzt. Das Zellpellet wurde in 100 ml 250 mM Glycerin resuspendiert, um die Biotransformation von Glycerin zu 3-Hydroxypropionaldehyd zu starten. Nach 60 min wurde der Ansatz erneut zentrifugiert (10 min, 12000 g, 4°C; der resultierende Überstand enthielt 160 mM 3-Hydroxypropionaldehyd. Die Quantifizierung von 3-Hydroxypropionaldehyd wurde mittels eines colorimetrischen Tests gemäß Doleyres et al. ( „Production of 3-hydroxypropionaldehyde using a two-step process with Lactobacillus reuteri, Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 68, 2005, Seiten 467–474 ) durchgeführt.- To analyze the resistance of resting bacterial cells to 3-hydroxypropionaldehyde (3-hydroxypropionaldehyde), a 3-hydroxypropionaldehyde aqueous solution was prepared in a two-step process. 10 ml of MRS medium (Difco, Heidelberg), which additionally contained 20 mM glycerol, were inoculated with 1% (v / v) of a L. reuteri freezing culture, incubated for 18 h without shaking at 37 ° C., and this preculture was completely added 40 ml fresh MRS medium and incubated for a further 6 h at 37 ° C without shaking. The second preculture was also completely transferred to 1 L fresh MRS medium and cultured for 15 h at 37 ° C without shaking in a 1000 ml Schott flask. Subsequently, the cells were harvested (10 min, 4000 g, RT), washed with 0.1 M potassium phosphate buffer and used directly for the production of 3-hydroxypropionaldehyde. The cell pellet was resuspended in 100 ml of 250 mM glycerol to start the biotransformation of glycerol to 3-hydroxypropionaldehyde. After 60 min, the reaction was again centrifuged (10 min, 12000 g, 4 ° C, the resulting supernatant contained 160 mM 3-hydroxypropionaldehyde.) Quantification of 3-hydroxypropionaldehyde was determined by a colorimetric assay according to Doleyres et al. "Production of 3-hydroxypropionaldehyde using a two-step process with Lactobacillus reuteri, Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 68, 2005, pp. 467-474 ) carried out.
  • – Zur Analyse der Wirtsresistenz wurden 5 ml LB-Medium (nach Miller; Merck KGaA, Darmstadt) mit B. megaterium DSM319- bzw. E. blattae DSM4481-Zellen von einer frischen LB-Platte (nach Miller; Merck KGaA, Darmstadt) angeimpft und ca. 8 h bei 37°C und mit 180 rpm inkubiert. Anschließend wurden 100 ml LB-Medium mit 1,5% (v/v) der Vorkultur beimpft und die Zellen bis zur stationären Phase (ca. 16 h) bei 37°C, 180 rpm kultiviert. L. reuteri-Zellen wurden wie oben beschrieben in MRS-Medium (ohne Glycerin) kultiviert. Anschließend wurden die Zellen durch eine Zentrifugation (10 min, 5292 g, 4°C) geerntet, einmal mit 0,1 M Kalium-Phosphatpuffer (pH 7) gewaschen und in 5 ml der oben beschriebenen 160 mM 3-Hydroxypropionaldehyd-Lösung resuspendiert. Die Biomassekonzentration betrug ~1 × 1010 Zellen pro ml.For the analysis of host resistance, 5 ml of LB medium (according to Miller, Merck KGaA, Darmstadt) were inoculated with B. megaterium DSM319 or E. blattae DSM4481 cells from a fresh LB plate (Miller, Merck KGaA, Darmstadt) and incubated for approx. 8 h at 37 ° C. and at 180 rpm. Subsequently, 100 ml of LB medium were inoculated with 1.5% (v / v) of the preculture and the cells were cultured until the stationary phase (approximately 16 h) at 37 ° C., 180 rpm. L. reuteri cells were cultured in MRS medium (without glycerol) as described above. Subsequently, the cells were harvested by centrifugation (10 min, 5292 g, 4 ° C), washed once with 0.1 M potassium phosphate buffer (pH 7) and resuspended in 5 ml of the 160 mM 3-hydroxypropionaldehyde solution described above. The biomass concentration was ~ 1 × 10 10 cells per ml.
  • – Die Ansätze wurden 1 h bei Raumtemperatur inkubiert und jeweils nach 10 min 100 μl-Proben zur Bestimmung der Lebendzellzahl entnommen. Dazu wurden geeignete Verdünnungen der Zellsuspension in Verdünnungslösung (0,85% (w/v) NaCl, 0,1% (w/v) Pepton aus Casein) auf MRS-Agarplatten ausplattiert und 48 h anaerob bei 37°C inkubiert. Anschließend wurden die Zellkolonien ausgezählt und die Lebendzellzahl bestimmt. Es wurde beobachtet, dass ebenso wie bei Lactobacillus reuteri ATCC55730 die Inkubation ruhender B. megaterium DSM319- bzw. E. blattae DSM4481-Zellen mit 3-Hydroxypropionaldehyd nicht zu einer signifikanten Reduktion der Lebendzellzahl innerhalb des analysierten Zeitraums führt. Die 3-Hydroxypropionaldehyd-Konzentration nahm über den analysierten Zeitraums hinweg nicht signifikant ab.The mixtures were incubated for 1 h at room temperature and after 10 min each 100 ul samples taken to determine the viable cell count. For this purpose, suitable dilutions of the cell suspension in dilution solution (0.85% (w / v) NaCl, 0.1% (w / v) peptone from casein) were plated on MRS agar plates and incubated anaerobically for 48 h at 37 ° C. Subsequently, the cell colonies were counted and the viable cell count determined. It has been observed that as with Lactobacillus reuteri ATCC55730 incubation ru The presence of B. megaterium DSM319 or E. blattae DSM4481 cells with 3-hydroxypropionaldehyde does not result in a significant reduction in the number of live cells within the analyzed period. The 3-hydroxypropionaldehyde concentration did not decrease significantly over the analyzed period.

Beispiel 2Example 2

(Herstellung einer rekombinanten B. megaterium-Zelle, bei der die Aktivität der Glycerin-Dehydratase erhöht worden ist)(Preparation of a recombinant B. megaterium cell, in which the activity of glycerol dehydratase has been increased is)

  • – Zur Überexpression der Lactobacillus reuteri ATCC55730 Gene gldABC (Enzym E1) und gldDE (Enzym E2, siehe auch GenBank-Einträge DQ233724-DQ233720) (SEQ.-ID-Nr. 01) in Escherichia blattae DSM4481 und Bacillus megaterium DSM319 wurde das Plasmid pWH1520-gldABCDE konstruiert (SEQ.-ID Nr. 02). Chromosomale DNA aus Lactobacillus reuteri ATCC55730 diente als Matrize für eine PCR mit dem „ExpandTM High Fideltiy"-PCR-Kit von Roche Diagnostics (Mannheim), gemäß Angaben des Herstellers. Der kodierende Bereich der die Glycerin-Dehydratase (gldABC) und den zugehörigen Reaktivierungsfaktors (gldDE) kodierenden Gene einschließlich 34 bp vor dem gldA-Startkodon wurde mit Hilfe der Oligonukleotide Bm GDfw XmaI (SEQ.-ID-Nr. 03) und Bm GDRFrv SphI (SEQ.-ID-Nr. 04) aus der chromosmalen DNA von Lactobacillus reuteri ATCC55730 in einer PCR amplifiziert ( "PCR protocols. A guide to methods and applications", 1990, Academic Press ) und auf diesem Wege am 5'-Ende bzw. 3'-Ende mit einer XmaI bzw. einer SphI-Schnittstelle versehen. Dafür wurden die folgenden Oligonukleotide eingesetzt:- For overexpression of Lactobacillus reuteri ATCC55730 genes gldABC (Enzyme E 1 ) and gldDE (Enzyme E 2 , see also GenBank entries DQ233724-DQ233720) (SEQ.ID.NO.01) in Escherichia blattae DSM4481 and Bacillus megaterium DSM319 was the Plasmid pWH1520-gldABCDE constructed (SEQ ID NO: 02). Chromosomal DNA from Lactobacillus reuteri ATCC55730 served as a template for a PCR with the Expand High Fidelity PCR Kit from Roche Diagnostics (Mannheim), according to the manufacturer's instructions The coding range of the glycerol dehydratase (gldABC) and the associated Reactivation factor (gldDE) coding genes, including 34 bp before the gldA start codon, were isolated from chromosomal DNA using the oligonucleotides Bm GDfw XmaI (SEQ ID NO: 03) and Bm GDRFrv SphI (SEQ ID NO: 04) of Lactobacillus reuteri ATCC55730 amplified in a PCR ( "PCR protocols: A guide to methods and applications", 1990, Academic Press ) and provided in this way at the 5 'end or 3' end with an XmaI or a SphI interface. The following oligonucleotides were used for this:
  • – Bm_GDfw_XmaI: 5'-TCC CCC CGG GCA TTA AGT AGA TCT GGA AGG AGG A-3' (SEQ.-ID-Nr. 02, beinhaltend eine XmaI-Erkennungssequenz am 5'-Ende)Bm_GDfw_XmaI: 5'-TCC C CC CGG G CA TTA AGT AGA TCT GGA AGG AGG A-3 '(SEQ ID NO: 02, containing an XmaI recognition sequence at the 5' end)
  • – Bm_GDRFrv_SphI: 5'-ACA TGC ATG CAA ATC ACC TGT TTA CCA TTT CCT T-3' (SEQ.-ID-Nr. 03, beinhaltend eine SphI-Erkennungssequenz am 5'-Ende)Bm_GDRFrv_SphI: 5'-ACA T GC ATG CAA ATC ACC TGT TTA CCA TTT CCT T-3 '(SEQ ID NO: 03, containing a SphI recognition sequence at the 5' end)
  • – Das PCR-Produkt (5.212 Basenpaare) wurde mittels des QIAquick PCR-Purification Kits (Qiagen, Hilden) gemäß den Angaben des Herstellers aufgereinigt und anschlie ßend mittels der Restriktionsendonukleasen XmaI und SphI (gemäß den Angaben des Herstellers, New England Biolabs, Schwalbach) geschnitten. Das nunmehr 5.202 bp große Fragment wurde in den XmaI/SphI-geschnittenen Expressionsvektor pWH1520 ( 7.896 Basenpaare; beschrieben durch Rygus und Rillen in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 35 (5), 1991, Seiten 594–599 ) ligiert. Das resultierende Plasmid pWH1520-gldABCDE (SEQ.-ID-Nr. 02) ist 13.098 Basenpaare groß. Die Ligation sowie die Transformation chemisch kompetenter E. coli-Zellen (New England Biolabs, Schwalbach) erfolgten in dem Fachmann bekannter Art und Weise. Die Authentizität des Inserts wurde durch eine DNA-Sequenzanalyse überprüft.The PCR product (5,212 base pairs) was purified using the QIAquick PCR purification kit (Qiagen, Hilden) according to the instructions of the manufacturer and then by means of the restriction endonucleases XmaI and SphI (according to the manufacturer's instructions, New England Biolabs, Schwalbach) cut. The now 5.202 bp fragment was inserted into the XmaI / SphI-cut expression vector pWH1520 ( 7,896 base pairs; by Rygus and Rillen in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 35 (5), 1991, pp. 594-599 ) ligated. The resulting plasmid pWH1520-gldABCDE (SEQ ID NO: 02) is 13,098 base pairs in size. The ligation and the transformation of chemically competent E. coli cells (New England Biolabs, Schwalbach) were carried out in a manner known to the person skilled in the art. The authenticity of the insert was checked by DNA sequence analysis.
  • – Das Plasmid pWH1520-gldABCDE wie auch der Leervektor pWH1520 wurden mittels Protoplastentransformation gemäß Biedendieck ( Biedendieck, „Versatile Tools for Production, Secretion and Purification of Recombinant Proteins", 2006, Dissertation, S. 45–47 ) in B. megaterium DSM319 eingebracht. Der resultierende Stamm wurde B. megaterium/pWH1520-gldABCDE genannt.The plasmid pWH1520-gldABCDE as well as the empty vector pWH1520 were analyzed by protoplast transformation according to Biedendieck ( Biedendieck, "Versatile Tools for Production, Secretion and Purification of Recombinant Proteins", 2006, Dissertation, pp. 45-47 ) in B. megaterium DSM319. The resulting strain was named B. megaterium / pWH1520-gldABCDE.

Beispiel 3Example 3

(Herstellung einer rekombinanten E. blattae-Zelle, bei der die Aktivität der Glycerin-Dehydratase erhöht worden ist)(Preparation of a recombinant E. blattae cell, in which increases the activity of glycerol dehydratase has been)

  • – Um die Eignung von E. blattae für die Produktion von 3-Hydroxypropionaldehyd zu testen, wurde zunächst der B. megaterium xylA-Promoter in Plasmid pWH1520-g1dABCDE durch den lacZ-Promoter aus E. coli ersetzt. Dazu wurde der lacZ-Promoter mittels PCR gemäß Innis et al. unter Verwendung von pUC19-DNA (GenBank-Eintrag L09137) als Matrize und folgender Oligonukleotide amplifiziert: PlacZ-fw: 5'- TAT ATA GCT AGC CTC ATT AGG CAC CCC AGG C-3' (SEQ.-ID Nr. 05, beinhaltend eine NheI-Erkennungssequenz am 5'-Ende) PlacZ-rv: 5'- TAT ATA CCC GGG CAA TTC CAC ACA ACA TAC GAG CC-3' (SEQ.-ID Nr. 06, beinhaltend eine XmaI-Erkennungssequenz am 5'-Ende) Das PCR-Produkt (84 Basenpaare) wurde mittels des QIA-quick-PCR-Aufreinigungskits von Qiagen, Hilden, gemäß den Angaben des Herstellers aufgereinigt. Das aufgereinigte PCR-Produkt wurde mittels NheI und XmaI (ebenfalls gemäß den Angaben des Herstellers der Restriktionsendonukleasen, New England Biolabs, Schwalbach) verdaut und in den NheI/XmaI-geschnittenen Vektor pWH1520-gldABCDE (Beispiel 2) unter Erhalt des Vektors pWH1520-gldABCDE-lacZ (10.896 Basenpaare, SEQ.-ID-Nr. 07) ligiert. Die Authentizität des Inserts wurde mittels DNA-Sequenzierung bestimmt. Ligation des Expressionsvektors sowie die Herstellung und die Transformation chemisch kompetenter E. coli-Zellen erfolgten in dem Fachmann bekannter Art und Weise. Um die Eignung von via directed evolution verbesserten Glycerin-Dehydratasen für die Produktion von 3-Hydroxypropionaldehyd zu prüfen, wurde die in Patenanmeldung WO-A-2004/056963 unter der SEQ.-ID-Nr. 322 aufgeführte Klebsiella pneumoniae Glycerin-Dehydratase-Variante SHGDH22 verwendet. Diese Variante zeichnet sich gegenüber dem Wildtyp-Biokatalysator durch knapp sechsfach erhöhten Umsatz von Glycerin zu 3-Hydroxypropionaldehyd in Gegenwart von 600 mM 1,3-Propandiol aus. Die entsprechende kodierende Sequenz (SEQ.-ID-Nr. 08) wurde durch die GeneArt AG (Regensburg) synthetisiert. Um ein synthetisches Operon aus der die Glycerin-Dehydratase-Variante SHGDH22 kodierenden Sequenz und den kodierenden Sequenzen des zugehörigen Reaktivierungsfaktors (große und kleine Untereinheit) zu konstruieren, wurde zunächst die Glycerin-Dehydratase-Variante SHGDH22 kodierende Sequenz mittels PCR (gemäß Innis et al.) mit dem durch GeneArt bereitgestellten Vektor, welcher als Insert die Glycerin-Dehydratase-Variante SHGDH22 kodierende Sequenz enthält, als Matrize und folgenden Oligonukleotiden amplifiziert: GD-fw: 5'- TAT ATA CCC GGG AAG GAG GAC TAC TTT ATT ATG AAA AGA TCA AAA CGA TTT GCA G-3' (SEQ.-ID Nr. 09, beinhaltend eine XmaI-Erkennungssequenz am 5'-Ende) GD-rv: 5'- GAC ATG GTA TAT CTC CTT AGC TTC CTT TAC GTA GCT TAT GCC-3' (SEQ.-ID Nr. 10) Das PCR-Produkt (2.738 Basenpaare) wurde mittels des QIAquick-PCR-Aufreinigungskits von Qiagen, Hilden, gemäß den Angaben des Herstellers aufgereinigt. Parallel wurde das in Patentanmeldung EP-A-1 669 457 beschriebene synthetische Operon aus den die große und kleine Untereinheit des zugehörigen Reaktivierungsfaktors aus Klebsiella pneumoniae ATCC25955 kodierenden Sequenzen unter Verwendung von Vektor 2 (SEQ.-ID-Nr. 02 in EP-A-1 669 457 ) mit folgenden Oligonukleotiden amplifiziert: GDRF-fw: 5'-GGA AGC TAA GGA GAT ATA CCA TGT CGC TTT CAC C-3' (SEQ.-ID Nr. 11) GDRF-rv: 5'-TAT ATA GCA TGC TTA ATT CGC CTG ACC GGC CAG-3' (SEQ.-ID Nr. 12, beinhaltend eine SphI-Erkennungssequenz am 5'-Ende Das PCR-Produkt (2.234 Basenpaare) wurde mittels des QIAquick-PCR-Aufreinigungskits von Qiagen, Hilden, gemäß den Angaben des Herstellers aufgereinigt. Im nächsten Schritt wurde mittels crossover-PCR (gemäß Innis et al.) unter Verwendung der beiden primären PCR-Produkte, die zum einen die Glycerin-Dehydratase-Variante SHGDH22, zum anderen die große und kleine Untereinheit des zugehörigen Reaktivierungsfaktors aus Klebsiella pneumoniae ATCC25955 kodieren, zusammengefügt. Dazu wurden je 1 ng der beiden primären PCR-Produkte kombiniert und gemeinsam als Matrize für eine PCR mit den Oligonukleotiden GD-fw (SEQ.-ID Nr. 09) und GDRF-rv (SEQ.-ID Nr. 12) verwendet. Das PCR-Produkt (4.938 Basenpaare) wurde mittels des QIAquick-PCR-Aufreinigungskits von Qiagen, Hilden, gemäß den Angaben des Herstellers aufgereinigt. Das aufgereinigte PCR-Produkt wurde mittels XmaI und SphI (ebenfalls gemäß den Angaben des Herstellers der Restriktionsendonukleasen, New England Biolabs, Schwalbach) verdaut und in den XmaI/SphI-geschnittenen Vektor pWH1520-gldABCDE (Beispiel 2) unter Erhalt des Vektors pWH1520-SHGDH22 (10.118 Basenpaare, SEQ.-ID-Nr. 13) ligiert. Die Authentizität des Inserts wurde mittels DNA-Sequenzierung bestimmt. Ligation des Expressionsvektors sowie die Herstellung und die Transformation chemisch kompetenter E. coli-Zellen erfolgten in dem Fachmann bekannter Art und Weise.To test the suitability of E. blattae for the production of 3-hydroxypropionaldehyde, the B. megaterium xylA promoter in plasmid pWH1520-g1dABCDE was first replaced by the lacZ promoter from E. coli. For this, the lacZ promoter was amplified by PCR according to Innis et al. using pUC19 DNA (GenBank entry L09137) as template and the following oligonucleotides: PlacZ-fw: 5'-TAT ATA GCT AGC CTC ATT AGG CAC CCC AGG C-3 '(SEQ ID NO: 05, including a NheI recognition sequence at the 5'-end) PlacZ-rv: 5'-TAT ATA CCC GGG CAA TTC CAC ACA ACA TAC GAG CC-3 '(SEQ ID NO: 06, containing an XmaI recognition sequence at the 5' end). End) The PCR product (84 base pairs) was purified using the QIA-quick PCR purification kit from Qiagen, Hilden, according to the manufacturer's instructions. The purified PCR product was digested with NheI and XmaI (also as described by the manufacturer of restriction endonucleases, New England Biolabs, Schwalbach) and into the NheI / XmaI-cut vector pWH1520-gldABCDE (Example 2) to obtain the vector pWH1520-gldABCDE lacZ (10,896 base pairs, SEQ ID NO: 07). The AU The thenticity of the insert was determined by means of DNA sequencing. Ligation of the expression vector and the production and transformation of chemically competent E. coli cells were carried out in a manner known to the person skilled in the art. In order to test the suitability of glycerol dehydratases for the production of 3-hydroxypropionaldehyde improved via directed evolution, the in patent application WO-A-2004/056963 under SEQ ID NO. 322 listed Klebsiella pneumoniae glycerol dehydratase variant SHGDH22 used. This variant is distinguished from the wild-type biocatalyst by almost six times increased conversion of glycerol to 3-hydroxypropionaldehyde in the presence of 600 mM 1,3-propanediol. The corresponding coding sequence (SEQ ID NO: 08) was synthesized by GeneArt AG (Regensburg). To construct a synthetic operon from the glycerol dehydratase variant SHGDH22 coding sequence and the coding sequences of the associated reactivation factor (large and small subunit), first the glycerol dehydratase variant SHGDH22 coding sequence by PCR (according to Innis et al. ) with the gene provided by GeneArt, which contains as an insert the glycerol dehydratase variant SHGDH22 coding sequence amplified as template and the following oligonucleotides: GD-fw: 5'-TAT ATA CCC GGG AAG GAG GAC TAC TTT ATT ATG AAA AGA TCA AAA CGA TTT GCA G-3 '(SEQ ID NO: 09, containing an XmaI recognition sequence at the 5' end) GD rv: 5'-GAC ATG GTA TAT CTC CTT AGC TTC CTT TAC GTA GCT TAT GCC- 3 '(SEQ ID NO: 10) The PCR product (2,738 base pairs) was purified using the QIAquick PCR purification kit from Qiagen, Hilden, according to the manufacturer's instructions. At the same time, this was in patent application EP-A-1 669 457 described synthetic operon from the sequences encoding the major and minor subunit of the associated reactivation factor from Klebsiella pneumoniae ATCC25955 using vector 2 (SEQ.ID.NO. 02 in EP-A-1 669 457 ) were amplified with the following oligonucleotides: GDRF-fw: 5'-GGA AGC TAA GGA GAT ATA CCA TGT CGC TTT CAC C-3 '(SEQ ID NO: 11) GDRF-rv: 5'-TAT ATA GCA TGC TTA ATT CGC CTG ACC GGC CAG-3 '(SEQ ID NO: 12, containing a SphI recognition sequence at the 5' end) The PCR product (2,234 base pairs) was amplified using the QIAquick PCR purification kit from Qiagen, Hilden, according to In the next step, the glycerol dehydratase variant SHGDH22 was used as a crossover PCR (according to Innis et al.) Using the two primary PCR products, the second and the third, respectively, of the corresponding reactivation factor For this purpose, 1 ng each of the two primary PCR products were combined and used together as a template for a PCR with the oligonucleotides GD-fw (SEQ ID NO: 09) and GDRF-rv (SEQ. ID No. 12) The PCR product (4,938 base pairs) was amplified using the QIAquick PCR Prep cleaning kits from Qiagen, Hilden, according to the manufacturer's instructions. The purified PCR product was digested by XmaI and SphI (also as described by the manufacturer of restriction endonucleases, New England Biolabs, Schwalbach) and into the XmaI / SphI-cut vector pWH1520-gldABCDE (Example 2) to obtain the vector pWH1520-SHGDH22 (10,118 base pairs, SEQ ID NO: 13). The authenticity of the insert was determined by DNA sequencing. Ligation of the expression vector and the production and transformation of chemically competent E. coli cells were carried out in a manner known to the person skilled in the art.
  • – Die Plasmide pWH1520, pWH1520-gldABCDE-lacZ und pWH1520-SHGDH22 wurden mittels Elektroporation in E. blattae DSM4481 eingebracht und die resultierenden Stämme E. blattae/pWH1520, E. blattae/pWH1520-gldABCDE bzw. E. blattae/pWH1520-SHGDH22 genannt. Zur Präparation elektrokompetenter E. blattae-Zellen wurde 1 l LB-Medium (nach Miller; Merck KGaA, Darmstadt) mit 10 ml einer Übernachtkultur beimpft, bis zum Erreichen einer OD600 von 0,7 bei 37°C kultiviert und anschließend die Zellen 30 min auf Eis inkubiert. Alle weiteren Schritte wurden auf Eis durchgeführt. Nach einer Zentrifugation (15 min, 5292 g, 4°C), wurden die Zellen mit 1 l eiskaltem Wasser und erneut mit 500 ml eiskaltem Wasser gewaschen. Anschließend folgte ein weiterer Waschschritt mit 10 ml Glycerin-Lösung (10%, w/v, 15 min, 3300 g, 4°C). Das Zellpellet wurde in 2 ml 10%iger Glycerin-Lösung resuspendiert und 40 μl Aliquots bei –80°C gelagert.The plasmids pWH1520, pWH1520-gldABCDE-lacZ and pWH1520-SHGDH22 were introduced by electroporation into E. blattae DSM4481 and the resulting strains E. blattae / pWH1520, E. blattae / pWH1520-gldABCDE and E. blattae / pWH1520-SHGDH22 respectively , For the preparation of electrocompetent E. blattae cells, 1 l of LB medium (Miller, Merck KGaA, Darmstadt) was inoculated with 10 ml of an overnight culture, cultured to reach an OD 600 of 0.7 at 37 ° C., and then the cells 30 min incubated on ice. All further steps were done on ice. After centrifugation (15 minutes, 5292 g, 4 ° C), the cells were washed with 1 liter of ice-cold water and again with 500 ml of ice-cold water. This was followed by another washing step with 10 ml glycerol solution (10%, w / v, 15 min, 3300 g, 4 ° C). The cell pellet was resuspended in 2 ml of 10% glycerol solution and 40 μl aliquots stored at -80 ° C.
  • – Für die Elektroporation wurde die zu transformierende DNA (1–2 μg) zu einem Aliquot gefrorener, kompetenter E. blattae-Zellen gegeben und auf Eis aufgetaut (maximal 10 min). Anschließend wurde der Ansatz in eine vorgekühlte Elektroporationsküvette überführt. Die Zellen wurden einem Strompuls ausgesetzt, wobei folgende Parameter eingestellt wurden: Spannung: 1,8 kV; Widerstand: 200 Ω; Kapazität: 25 μF. Sofort nach der Elektroporation wurde 1 ml LB-Medium zugegeben und der Ansatz 1 h bei 37°C und 700 rpm inkubiert. Danach wurden die Zellen auf selektiven LB-Platten (100 μg/ml Ampicillin) ausplattiert.- For electroporation, the to be transformed DNA (1-2 μg) into an aliquot frozen, competent E. blattae cells and thawed on ice (maximum 10 min). Subsequently, the approach was in a pre-cooled Transferred electroporation cuvette. The Cells were exposed to a current pulse, with the following parameters were adjusted: voltage: 1.8 kV; Resistance: 200 Ω; Capacity: 25 μF. Immediately after the electroporation 1 ml of LB medium was added and the mixture was incubated for 1 h at 37 ° C and incubated at 700 rpm. Thereafter, the cells were grown on selective LB plates (100 μg / ml ampicillin) plated out.

Beispiel 4Example 4

(HPLC-basierte Quantifizierung von Glycerin, 1,3-Propandiol und 3-Hydroxypropionaldehyd)(HPLC-based quantification of glycerol, 1,3-propanediol and 3-hydroxypropionaldehyde)

  • – Zur Quantifizierung von Glycerin, 1,3-Propandiol und 3-Hydroxypropionaldehyd wurde in je 1 ml Zellsuspension die Biomasse durch Zentrifugation (10 min, 16.100 g, 4°C) abgetrennt und 40 μl des Kulturüberstands unter Verwendung eines Agilent Technologies 1200 LC Systems (High Performance Autosampler, G136B; Thermostat für Probengeber, G1330B; Micro-Vacuum Degasser, G1379B; Binäre Pumpe, G1312A; Säulenthermostat, G1316A; Brechungsindex-Detektor, G1362A, Agilent Technologies, Waldbronn) mit einer Aminex HPX-87H 300 × 7,8 mm Trennsäule (Bio-Rad Laboratories GmbH, München) mit 9 μm Partikelgröße analysiert. Die zu analysierenden Substanzen wurden isokratisch mit einer mobilen Phase aus 10 mM Schwefelsäure mit einer Flussrate von 0,6 ml/min 20 min bei 40°C eluiert. Glycerin, 1,3- Propandiol und 3-Hydroxypropionaldehyd wurden durch einen Vergleich mit der Verweilzeit von Referenzsubstanzen (Glycerin und 1,3-Propandiol: Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Steinheim; 3-Hydroxypropionaldehyd: eigene Herstellung) identifiziert. Die Konzentration der drei Verbindungen in den Kulturüberständen wurde über einen Vergleich der Peakflächen mit einer zuvor mit externen Standards erstellten Kalibriergerade berechnet.- For the quantification of glycerol, 1,3-propanediol and 3-hydroxypropionaldehyde were each in 1 ml of cell suspension the biomass by centrifugation (10 min, 16,100 g, 4 ° C) separated and 40 ul of the culture supernatant under Using an Agilent Technologies 1200 LC system (High Performance Autosampler, G136B; Thermostat for autosampler, G1330B; Micro-Vacuum Degasser, G1379B; Binary pump, G1312A; Column thermostat, G1316A; Refractive index detector, G1362A, Agilent Technologies, Waldbronn) with an Aminex HPX-87H 300 × 7.8 mm separation column (Bio-Rad Laboratories GmbH, Munich) with 9 microns Particle size analyzed. The to be analyzed Substances were isocratically with a mobile phase of 10 mM Sulfuric acid at a flow rate of 0.6 ml / min for 20 min eluted at 40 ° C. Glycerine, 1,3-propanediol and 3-hydroxypropionaldehyde were compared by comparison with the residence time of reference substances (Glycerol and 1,3-Propanediol: Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Steinheim; 3-hydroxypropionaldehyde: own preparation). The Concentration of the three compounds in the culture supernatants was using a comparison of peak areas with calculated using a calibration standard previously created with external standards.

Beispiel 5Example 5

(Produktion von 3-Hydroxypropionaldehyd mit rekombinanten E. blattae-Zellen, bei denen die Aktivität der Glycerin-Dehydratase erhöht worden ist)(Production of 3-hydroxypropionaldehyde with recombinant E. blattae cells that have the activity the glycerol dehydratase has been increased)

  • – Die in Beispiel 3 konstruierten E. blattae-Stämme E. blattae/pWH1520, E. blattae/pWH1520-gldABCDE bzw. E. blattae/pWH1520-SHGDH22 wurden zunächst in 5 ml LB-Medium mit 100 μg/ml Ampicillin über Nacht bei 37°C und 180 rpm kultiviert. Am nächsten Morgen wurden 2 ml dieser Vorkulturen genutzt, um je 200 ml LB mit 2% (w/v) Glukose, 20 mM Glycerin und 100 μg/ml Ampicillin in 1-l-Schikanenkolben zu inokulieren. Beide Kolben wurden bei 37°C und 180 rpm inkubiert. Das Wachstum dieser Kulturen wurde anhand der scheinbaren optischen Dichte (OD600) verfolgt. Bei einer OD600 von ~2 wurden die Zellen geerntet, zweimal mit je 200 ml Saline (0,9% (w/v) NaCl) gewaschen und in 20 ml 250 mM Glycerin resuspendiert. Für einen Zeitraum von 1 h wurden alle 10 min Proben genommen und die Konzentration von Glycerin, 1,3-Propandiol und 3-Hydroxypropionaldehyd per HPLC (Beispiel 4) analysiert. Während der Kontroll stamm E. blattae/pWH1520 keinerlei 3-Hydroxypropionaldehyd produzierte, konnte im Fall E. blattae/pWH1520-gldABCDE und E. blattae/pWH1520-SHGDH22 die Bildung von 3-Hydroxypropionaldehyd nachgewiesen werden.The E. blattae strains E. blattae / pWH1520, E. blattae / pWH1520-gldABCDE or E. blattae / pWH1520-SHGDH22 constructed in Example 3 were initially added overnight in 5 ml LB medium containing 100 μg / ml ampicillin Cultured at 37 ° C and 180 rpm. The next morning, 2 ml of these precultures were used to inoculate 200 ml LB each with 2% (w / v) glucose, 20 mM glycerol and 100 μg / ml ampicillin in 1 L baffled flasks. Both flasks were incubated at 37 ° C and 180 rpm. Growth of these cultures was monitored by apparent optical density (OD 600 ). At ~ 600 OD600, the cells were harvested, washed twice with 200 ml saline (0.9% (w / v) NaCl) and resuspended in 20 ml 250 mM glycerol. Samples were taken every 10 min for a period of 1 h and the concentration of glycerol, 1,3-propanediol and 3-hydroxypropionaldehyde was analyzed by HPLC (Example 4). While the control strain E. blattae / pWH1520 did not produce any 3-hydroxypropionaldehyde, in the case E. blattae / pWH1520-gldABCDE and E. blattae / pWH1520-SHGDH22 the formation of 3-hydroxypropionaldehyde could be detected.

Beispiel 6Example 6

(Produktion von 3-Hydroxypropionaldehyd mit rekombinanten B. megaterium-Zellen, bei denen die Aktivität der Glycerin-Dehydratase erhöht worden ist)(Production of 3-hydroxypropionaldehyde with recombinant B. megaterium cells in which the activity of the Glycerol dehydratase has been increased)

  • – Der in Beispiel 2 konstruierte B. megaterium-Stamm B. megaterium/pWH1520-gldABCDE sowie der entsprechende Kontrollstamm B. megaterium/pWH1520 wurden zunächst in 5 ml A5-Medium (Malten, M., Hollmann, R., Deckwer, W. D., Jahn, D. Production and secretion of recombinant Leuconostoc mesenteroides dextransucrase DsrS in Bacillus megaterium. Biotechnol. Bioeng. 2005. 89(2):206–18.) mit 4 g/l Hefeextrakt und 10 μg/ml Tetrazyklin über Nacht bei 37°C und 180 rpm kultiviert. Am nächsten Morgen wurden 2 ml dieser Vorkulturen genutzt, um je 200 ml A5-Medium mit 20 mM Glycerin und 10 μg/ml Tetrazyklin in 1-l-Schikanenkolben zu inokulieren. Beide Kolben wurden bei 37°C und 180 rpm inkubiert. Das Wachstum dieser Kulturen wurde anhand der scheinbaren optischen Dichte (OD600) verfolgt. Bei einer OD600 von ~0,4 wurde den Kulturen 0,5% (w/v) D-Xylose zugesetzt, um die Bildung des Biokatalysators zu induzieren. Bei einer OD600 von ~4 wurden die Zellen geerntet, zweimal mit je 200 ml Saline (0,9% (w/v) NaCl) gewaschen und in 20 ml 250 mM Glycerin resuspendiert. Für einen Zeitraum von 1 h wurden alle 10 min Proben genommen und die Konzentration von Glycerin, 1,3-Propandiol und 3-Hydroxypropionaldehyd per HPLC (Beispiel 4) analysiert. Während der Kontrollstamm B. megaterium/pWH1520 pWH1520 keinerlei 3-Hydroxypropionaldehyd produzierte, konnte im Fall von B. megaterium/pWH1520-gldABCDE die Bildung von 3-Hydroxypropionaldehyd nachgewiesen werden.The B. megaterium strain B. megaterium / pWH1520-gldABCDE constructed in Example 2 and the corresponding control strain B. megaterium / pWH1520 were initially mixed in 5 ml of A5 medium (Malten, M., Hollmann, R., Deckwer, WD, Jahn, D. Production and secretion of recombinant Leuconostoc mesenteroides dextransucrase DsrS in Bacillus megaterium Biotechnol. Bioeng., 2005. 89 (2): 206-18.) With 4 g / l yeast extract and 10 μg / ml tetracycline overnight at 37 ° C and cultured 180 rpm. The next morning, 2 ml of these precultures were used to inoculate 200 ml each of A5 medium containing 20 mM glycerol and 10 μg / ml tetracycline in 1 L baffled flasks. Both flasks were incubated at 37 ° C and 180 rpm. Growth of these cultures was monitored by apparent optical density (OD 600 ). At an OD 600 of ~ 0.4, 0.5% (w / v) D-xylose was added to the cultures to induce biocatalyst formation. At an OD 600 of ~ 4, the cells were harvested, washed twice with 200 ml of saline (0.9% (w / v) NaCl) and resuspended in 250 mM glycerol 20 ml. Samples were taken every 10 min for a period of 1 h and the concentration of glycerol, 1,3-propanediol and 3-hydroxypropionaldehyde was analyzed by HPLC (Example 4). While the control strain B. megaterium / pWH1520 pWH1520 did not produce any 3-hydroxypropionaldehyde, the formation of 3-hydroxypropionaldehyde was detected in the case of B. megaterium / pWH1520-gldABCDE.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - Doleyres et al.. in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 68 (4),2005, Seiten 467–474; Vollenweider und Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 64 (1), 2004, Seiten 16–27; Lüthi-Peng et al.. in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 60 (1–2), 2002, Seiten 73–80. [0003] Doleyres et al., Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 68 (4), 2005, pp. 467-474; Vollenweider and Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 64 (1), 2004, pages 16-27; Lüthi-Peng et al. In Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 60 (1-2), 2002, pages 73-80. [0003]
  • - siehe zum Beispiel Vollenweider und Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 64 (1), 2004, Seiten 16–27) bzw. 3-Hydroxypropionsäure (mit Hilfe des Enzyms 3-Hydroxypropionaldehyd-Dehydrogenase) (siehe zum Beispiel Chen et al. in Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 61, 2002, Seiten 360–369 [0004] See, for example, Vollenweider and Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 64 (1), 2004, pages 16-27) and 3-hydroxypropionic acid (using the enzyme 3-hydroxypropionaldehyde dehydrogenase) (see, for example, Chen et al in Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 61, 2002, pp. 360-369 [0004]
  • - siehe zum Beispiel Slininger et al. in Applied Environmental Microbiology, Vol. 46, 1983, Seiten 62–67 und zur Übersicht Vollenweider und Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 64 (1), 2004, Seiten 16–27 [0005] see, for example, Slininger et al. in Applied Environmental Microbiology, Vol. 46, 1983, pp. 62-67, and for review Vollenweider and Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 64 (1), 2004, pp. 16-27 [0005]
  • - siehe zum Beispiel Vollenweider und Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnologe, Vol. 64 (1), 2004, Seiten 16–27 [0005] See, for example, Vollenweider and Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnologist, Vol. 64 (1), 2004, pages 16-27 [0005]
  • - siehe zum Beispiel Chen et al.. in Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 61 (3), 2002, Seiten 360–369 [0011] see, for example, Chen et al. in Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 61 (3), 2002, pp. 360-369 [0011]
  • - Chen et al. im Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 61 (3), 2002, Seiten 360–369 beschrieben [0018] - Chen et al. in the Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 61 (3), 2002, pages 360-369. [0018]
  • - Eine gebräuchliche Methode zur Präparation der Proteingele bei coryneformen Bakterien und zur Identifizierung der Proteine ist die von Hermann et al. in Electrophoresis, Volume 22: 1712–23 (2001 [0026] A common method for the preparation of the protein gels in coryneform bacteria and for the identification of the proteins is that described by Hermann et al. in Electrophoresis, Volume 22: 1712-23 (2001 )
  • - Sambrook et al., Molecular Cloning: a laboratory manual, 2nd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. USA, 1989 [0026] Sambrook et al., Molecular Cloning: a laboratory manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY USA, 1989. [0026]
  • - Lohaus und Meyer (1989) Biospektrum, 5: 32–39; Lottspeich (1999), Angewandte Chemie 111: 2630–2647 [0026] Lohaus and Meyer (1989) Biospektrum, 5: 32-39; Lottspeich (1999), Angewandte Chemie 111: 2630-2647 [0026]
  • - auch als Gelretardation bezeichnet) gemessen werden (Wilson et al. (2001), Journal of Bacteriology, 183: 2151–2155 [0026] also referred to as gel retardation) (Wilson et al., (2001) Journal of Bacteriology, 183: 2151-2155 [0026]
  • - Sambrook et al., Molecular Cloning: a laboratory manual, 2nd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. USA, 1989 [0026] Sambrook et al., Molecular Cloning: a laboratory manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY USA, 1989. [0026]
  • - Donahue et al. (2000) Journal of Bacteriology 182 (19): 5624–5627; Ray et al. (2000) Journal of Bacteriology 182 (8): 2277–2284; Freedberg et al. (1973) Journal of Bacteriology 115 (3): 816–823 [0026] Donahue et al. (2000) Journal of Bacteriology 182 (19): 5624-5627; Ray et al. (2000) Journal of Bacteriology 182 (8): 2277-2284; Freedberg et al. (1973) Journal of Bacteriology 115 (3): 816-823 [0026]
  • - Hermann et al.., Electrophoresis, 22: 1712–23 (2001 [0026] Hermann et al., Electrophoresis, 22: 1712-23 (2001) [0026]
  • - Lohaus et al.., Biospektrum 5 32-39 (1998), Lottspeich, Angewandte Chemie 111: 2630–2647 (1999) und Wilson et al.., Journal of Bacteriology 183: 2151–2155 (2001 [0026] Lohaus et al., Biospektrum 5 32-39 (1998), Lottspeich, Angewandte Chemie 111: 2630-2647 (1999) and Wilson et al., Journal of Bacteriology 183: 2151-2155 (2001 [0026]
  • - Reinscheid et al.. (Applied and Environmental Microbiology 60: 126–132 (1994) [0030] Reinscheid et al. (Applied and Environmental Microbiology 60: 126-132 (1994) [0030]
  • - typischerweise Escherichia coli), nicht aber in Corynebacterium glutamicum repliziert werden kann. Als Vektoren kommen beispielsweise pSUP301 (Simon et al.., Bio/Technology 1: 784–791 (1983) [0030] - typically Escherichia coli), but can not be replicated in Corynebacterium glutamicum. Examples of vectors which are used are pSUP301 (Simon et al., Bio / Technology 1: 784-791 (1983) [0030]
  • - Schäfer et al.., Gene 145: 69–73 (1994) [0030] Schäfer et al., Gene 145: 69-73 (1994) [0030]
  • - (Shuman, Journal of Biological Chemistry 269: 32678–84 (1994) [0030] - (Shuman, Journal of Biological Chemistry 269: 32678-84 (1994) [0030]
  • - Schrumpf et al.., Journal of Bacteriology 173: 4510–4516) [0030] Schrumpf et al., Journal of Bacteriology 173: 4510-4516). [0030]
  • - (Spratt et al.., Gene 41: 337–342 (1986) [0030] - (Spratt et al., Gene 41: 337-342 (1986) [0030]
  • - Methode der Konjugation ist beispielsweise bei Schäfer et al.., Applied and Environmental Microbiology 60: 756–759 (1994) beschrieben. Methoden zur Transformation sind beispielsweise bei Thierbach et al.., Applied Microbiology and Biotechnology 29: 356–362 (1988), Dunican und Shivnan, Bio/Technology 7: 1067–1070 (1989) und Tauch et al.., FEMS Microbiology Letters 123: 343–347 (1994) [0030] Method of conjugation is described, for example, in Schäfer et al., Applied and Environmental Microbiology 60: 756-759 (1994). Methods for transformation are described, for example, in Thierbach et al., Applied Microbiology and Biotechnology 29: 356-362 (1988), Dunican and Shivnan, Bio / Technology 7: 1067-1070 (1989), and Tauch et al., FEMS Microbiology Letters 123: 343-347 (1994) [0030]
  • - et al. in Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 51, 2003, Seiten 3.287–3.293 [0067] - et al. in Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 51, 2003, pp. 3.287-3.293 [0067]
  • - Hall und Stern in Journal of the Chemical Society, 1950, Seiten 490–498 beschrieben [0072] Hall and star described in Journal of the Chemical Society, 1950, pages 490-498. [0072]
  • - „Production of 3-hydroxypropionaldehyde using a two-step process with Lactobacillus reuteri, Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 68, 2005, Seiten 467–474 [0074] "Production of 3-hydroxypropionaldehydes using a two-step process with Lactobacillus reuteri, Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 68, 2005, pages 467-474 [0074]
  • - "PCR protocols. A guide to methods and applications", 1990, Academic Press [0074] - "PCR protocols: A guide to methods and applications", 1990, Academic Press [0074]
  • - 7.896 Basenpaare; beschrieben durch Rygus und Rillen in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 35 (5), 1991, Seiten 594–599 [0074] - 7,896 base pairs; described by Rygus and Rillen in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 35 (5), 1991, pp. 594-599 [0074]
  • - Biedendieck, „Versatile Tools for Production, Secretion and Purification of Recombinant Proteins", 2006, Dissertation, S. 45–47 [0074] - Biedendieck, "Versatile Tools for Production, Secretion and Purification of Recombinant Proteins", 2006, Dissertation, p. 45-47 [0074]

Claims (19)

Eine Zelle, die in der Lage ist, Corrinoide zu bilden und die gegenüber ihrem Wildtyp derart gentechnisch verändert wurde, dass sie im Vergleich zu ihrem Wildtyp mehr Aldehyde aus Diolen, Triolen oder Polyolen, vorzugsweise mehr 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glycerin, zu bilden vermag.A cell that is capable of corrinoids too form and genetically modified compared to their wild type became more aldehydes compared to their wild-type Diols, triols or polyols, preferably more 3-hydroxypropionaldehyde from glycerol, is able to form. Die Zelle nach Anspruch 1, wobei die Corrinoide ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Coenzym B12, Vitamin B12 und Cobalamin.The cell of claim 1, wherein the corrinoids are selected from the group consisting of coenzyme B 12 , vitamin B 12 and cobalamin. Die Zelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zelle von einer Zelle ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Escherichia coli, Escherichia blattae und Bacillus megaterium.The cell of claim 1 or 2, wherein the cell selected from a cell is made up of the group from Escherichia coli, Escherichia blattae and Bacillus megaterium. Die Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zelle eine im Vergleich zu ihrem Wildtyp gesteigerte Aktivität eines Enzyms E1 aufweist, welches die Umsetzung von Diolen, Triolen oder Polyolen zu Aldehyden, vorzugsweise von Glycerin zu 3-Hydroxypropionaldehyd, katalysiert.The cell according to any one of the preceding claims, wherein the cell has an increased activity of an enzyme E 1 , which compared to its wild-type, which catalyzes the conversion of diols, triols or polyols to aldehydes, preferably from glycerol to 3-hydroxypropionaldehyde. Die Zelle nach Anspruch 4, wobei das Enzym E1 eine Glycerin-Dehydratase oder eine Diol-Dehydratase (EC 4.2.1.30) ist.The cell according to claim 4, wherein the enzyme E 1 is a glycerol dehydratase or a diol dehydratase (EC 4.2.1.30). Die Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Zelle zusätzlich zur Aktivität des Enzyms E1 auch die Aktivität eines Enzyms E2 erhöht ist, welches die Reaktivierung von inaktiviertem Enzym E1 katalysiert.The cell according to one of the preceding claims, wherein in addition to the activity of the enzyme E 1 , the activity of an enzyme E 2 which catalyzes the reactivation of inactivated enzyme E 1 is also increased in the cell. Die Zelle nach Anspruch 5, wobei das Enzym E2 ein Glycerin-Dehydratase-Reaktivierungsfaktor oder ein Diol-Dehydratase-Reakti-vierungsfaktor ist.The cell of claim 5, wherein the enzyme E 2 is a glycerol dehydratase reactivation factor or a diol dehydratase reactivating factor. Die Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Zelle zusätzlich zu dem Enzym E1 und gegebenenfalls dem Enzym E2 auch die Aktivität eines Enzyms E3 erhöht ist, welches die Diffusion von Glycerin in die Zelle hinein erleichtert.The cell according to any one of the preceding claims, wherein in addition to the enzyme E 1 and optionally the enzyme E 2 , the activity of an enzyme E 3 which facilitates the diffusion of glycerol into the cell is also increased in the cell. Die Zelle nach Anspruch 8, wobei das Enzym E3 ein Glycerin-Kanal bzw. ein Glycerin-Facilitator (TC 1.A.8.1.1, TC 1.A.8.2.1 oder TC 1.A.8.2.2) ist.The cell according to claim 8, wherein the enzyme E 3 is a glycerol channel or a glycerol facilitator (TC 1.A.8.1.1, TC 1.A.8.2.1 or TC 1.A.8.2.2) , Die Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in der Zelle zusätzlich zur Aktivität des Enzyms E1 und gegebenenfalls des Enzyms E2 auch die Aktivität mindestens eines der Enzyme E4, E5, E6 oder E7 erhöht ist: – eines Enzyms E4, welches die Umsetzung von Dihydroxyaceton-Phosphat zu Glycerin-3-Phosphat katalysiert; – eines Enzyms E5, welches die Umsetzung von Glycerin-3-Phosphat zu Glycerin katalysiert; – eines Enzyms E6, welches die Umsetzung von Dihydroxyaceton-Phosphat zu Dihydroxyaceton katalysiert; – eines Enzyms E7, welches die Umsetzung von Dihydroxyaceton zu Glycerin katalysiert.The cell according to any one of claims 1 to 9, wherein in addition to the activity of the enzyme E 1 and optionally of the enzyme E 2 , the activity of at least one of the enzymes E 4 , E 5 , E 6 or E 7 is increased in the cell: - one Enzyme E 4 , which catalyzes the conversion of dihydroxyacetone phosphate to glycerol 3-phosphate; - An enzyme E 5 , which catalyzes the conversion of glycerol-3-phosphate to glycerol; An enzyme E 6 which catalyzes the conversion of dihydroxyacetone phosphate to dihydroxyacetone; - An enzyme E 7 , which catalyzes the conversion of dihydroxyacetone to glycerol. Die Zelle nach Anspruch 10, wobei das Enzym E4 eine Glycerin-3-Phosphat-Dehydrogenase (EC 1.1.1.8), E5 eine Glycerin-3-Phosphat-Phosphatase (EC 3.1.3.21), E6 eine Dihydroxyaceton-Phosphat-Phosphatase (EC 3.1.3.1), und E7 eine Glycerin-Dehydrogenase (EC 1.1.1.6) ist.The cell according to claim 10, wherein the enzyme E 4 is a glycerol-3-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.8), E 5 is a glycerol-3-phosphate phosphatase (EC 3.1.3.21), E 6 is a dihydroxyacetone-phosphate Phosphatase (EC 3.1.3.1), and E 7 is a glycerol dehydrogenase (EC 1.1.1.6). Die Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zelle eine verminderte Aktivität mindestens eines der Enzyme E8 bis E11 aufweist – eines Enzyms E8, welches die Umsetzung von Glycerin zu Glycerin-3-Phosphat katalysiert; – eines Enzyms E9, welches die Umsetzung von Glycerin zu Dihydroxyaceton katalysiert; – eines Enzyms E10, welches die Umsetzung von 3-Hydroxypropionaldehyd zu 1,3-Propandiol katalysiert; – eines Enzyms E11, welches die Umsetzung von 3-Hydroxypropionaldehyd zu 3-Hydroxypropionsäure katalysiert.The cell of any one of the preceding claims, wherein the cell has a reduced activity of at least one of the enzymes E 8 to E 11 - an enzyme E 8 which catalyzes the conversion of glycerol to glycerol 3-phosphate; An enzyme E 9 which catalyzes the conversion of glycerol to dihydroxyacetone; An enzyme E 10 which catalyzes the conversion of 3-hydroxypropionaldehyde to 1,3-propanediol; - An enzyme E 11 , which catalyzes the conversion of 3-hydroxypropionaldehyde to 3-hydroxypropionic acid. Die Zelle nach Anspruch 12, wobei das Enzym E8 eine Glycerin-Kinase (EC 2.7.1.30), E9 eine Glycerin-Dehydrogenase (EC 1.1.1.6 oder EC 1.1.1.156 oder EC 1.1.99.22), E10 eine 1,3-Propandiol-Dehydrogenase (EC 1.1.1.202) und E11 eine 3-Hydroxypropionaldehyd-Dehydrogenase (EC 1.2.1.3 oder EC 1.2.1.5) ist.The cell according to claim 12, wherein the enzyme E 8 is a glycerol kinase (EC 2.7.1.30), E 9 is a glycerol dehydrogenase (EC 1.1.1.6 or EC 1.1.1.156 or EC 1.1.99.22), E 10 is a 1, 3-propanediol dehydrogenase (EC 1.1.1.202) and E 11 is a 3-hydroxypropionaldehyde dehydrogenase (EC 1.2.1.3 or EC 1.2.1.5). Ein Verfahren zur Herstellung einer gentechnisch veränderten Zelle, die in der Lage ist, Corrinoide zu bilden, umfassend den Verfahrensschritt der Erhöhung der Aktivität eines Enzyms E1, welches die intrazelluläre Umsetzung von Diolen, Triolen oder Polyolen zu Aldehyden, vorzugsweise von Glycerin zu 3-Hydroxypropionaldehyd, katalysiert.A method of producing a genetically engineered cell capable of producing corrinoids comprising the step of increasing the activity of an enzyme E 1 which inhibits intracellular conversion of diols, triols or polyols to aldehydes, preferably glycerol. Hydroxypropionaldehyde, catalyzed. Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verfahren zusätzlich den Verfahrensschritt des Erhöhens der Aktivität eines Enzyms E2, welches die Reaktivierung von inaktiviertem Enzym E1 katalysiert, umfasst.The method of claim 14, wherein the method additionally comprises the step of increasing the activity of an enzyme E 2 which catalyzes the reactivation of inactivated enzyme E 1 . Eine Zelle, erhältlich durch ein Verfahren nach Anspruch 14 oder 15.A cell, obtainable by a process according to claim 14 or 15. Ein Verfahren zur Herstellung von Aldehyden aus Diolen, Triolen oder Polyolen, vorzugsweise von 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glycerin, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: i) in Kontakt bringen einer Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 12 und 13 mit einem Kulturmedium, welches eine Bildung von Biomasse aus den Zellen ermöglicht; ii) gegebenenfalls Abtrennen der Zellen von dem Kulturmedium; iii) n Kontakt bringen der Zellen mit einem Kulturmedium, in welchem die pro Zeit- und Volumeneinheit gebildete Biomasse um mindestens 50 gegenüber der pro Zeit- und Volumeneinheit im Verfahrensschritt i) gebildeten Biomasse reduziert ist, und welches Diole, Triole oder Polyole, vorzugsweise Glycerin, beinhaltet, unter Bedingungen, unter denen die Zellen aus den Diolen, Triolen oder Polyolen Aldehyde, vorzugsweise aus Glycerin 3-Hydroxypropionaldehyd, bilden; iv) gegebenenfalls Aufreinigung der gebildeten Aldehyde, vorzugsweise des gebildeten 3-Hydroxypropionaldehyds, aus dem Kulturmedium.A process for the preparation of aldehydes Diols, triols or polyols, preferably 3-hydroxypropionaldehyde of glycerin, comprising the following process steps: i) contacting a cell according to any one of the claims 1 to 9 or 12 and 13 with a culture medium, which is a formation of biomass from the cells allows; ii) if appropriate Separating the cells from the culture medium; iii) bring in contact the cells with a culture medium in which the per-time and Volume unit formed biomass by at least 50 compared the per time and volume unit formed in step i) Biomass is reduced, and which diols, triols or polyols, preferably glycerol, under conditions under which the cells from the diols, triols or polyols aldehydes, preferably from glycerol 3-hydroxypropionaldehyde; iv) if appropriate Purification of the formed aldehydes, preferably of the formed 3-hydroxypropionaldehyde, from the culture medium. Ein Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxypropionaldehyd aus Glucose, Saccharose oder anderen Mono- und Polysacchariden, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: I) in Kontakt bringen einer Zelle nach einem der Ansprüche 10 bis 13 mit einem Kulturmedium, welches eine Bildung von Biomasse aus den Zellen ermöglicht; II) gegebenenfalls Abtrennen der Zellen von dem Kulturmedium; III) in Kontakt bringen der Zellen mit einem Kulturmedium, in welchem die pro Zeit- und Volumeneinheit gebildete Biomasse um mindestens 50 gegenüber der pro Zeit- und Volumeneinheit im Verfahrensschritt I) gebildeten Biomasse reduziert ist und welches Glucose, Saccharose oder andere Mono- und Polysaccharide beinhaltet, unter Bedingungen, unter denen die Zellen aus der Glucose, Saccharose oder anderen Mono- und Polysacchariden über Glycerin als Zwischenprodukt 3-Hydroxypropionaldehyd bilden; IV) gegebenenfalls Aufreinigung des gebildeten 3-Hydroxypropion-aldehyds aus dem Kulturmedium.A process for the preparation of 3-hydroxypropionaldehyde from glucose, sucrose or other mono- and polysaccharides, comprising the following method steps: I) a cell according to any one of claims 10 to 13 with a Culture medium which allows biomass to be generated from the cells; II) optionally separating the cells from the culture medium; III) contacting the cells with a culture medium in which the biomass formed per unit time and volume by at least 50 versus the per unit time and volume in the process step I) biomass is reduced and which glucose, sucrose or other mono- and polysaccharides, under conditions under which the cells from the glucose, sucrose or other Mono- and polysaccharides via glycerol as an intermediate Form 3-hydroxypropionaldehyde; IV) optionally purification of the formed 3-hydroxypropionic aldehyde from the culture medium. Ein Verfahren zur Herstellung von C3-Verbindungen aus 3-Hydroxypropionaldehyd, umfassend die Verfahrensschritte: A) Bereitstellung von 3-Hydroxypropionaldehyd mittels eines Verfahrens nach Anspruch 17 oder 18; B) chemische oder biokatalytische Umsetzung des 3-Hydroxypropionaldehys durch Reduktion, Oxidation oder Dehydratisierung unter Erhalt von C3-Verbindungen; C) gegebenenfalls weitere chemische oder biokatalytische Umsetzung der im Verfahrensschritt B) erhaltenen C3-Verbindung durch Reduktion, Oxidation oder Addition.A process for the preparation of C 3 compounds from 3-hydroxypropionaldehyde comprising the steps of: A) providing 3-hydroxypropionaldehyde by a process according to claim 17 or 18; B) chemical or biocatalytic reaction of the 3-hydroxypropionaldehyde by reduction, oxidation or dehydration to give C 3 compounds; C) optionally further chemical or biocatalytic reaction of the obtained in step B) C 3 compound by reduction, oxidation or addition.
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siehe zum Beispiel Chen et al.. in Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 61 (3), 2002, Seiten 360-369
siehe zum Beispiel Slininger et al. in Applied Environmental Microbiology, Vol. 46, 1983, Seiten 62-67 und zur Übersicht Vollenweider und Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 64 (1), 2004, Seiten 16-27
siehe zum Beispiel Vollenweider und Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnologe, Vol. 64 (1), 2004, Seiten 16-27
siehe zum Beispiel Vollenweider und Lacroix in Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 64 (1), 2004, Seiten 16-27) bzw. 3-Hydroxypropionsäure (mit Hilfe des Enzyms 3-Hydroxypropionaldehyd-Dehydrogenase) (siehe zum Beispiel Chen et al. in Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 61, 2002, Seiten 360-369
typischerweise Escherichia coli), nicht aber in Corynebacterium glutamicum repliziert werden kann. Als Vektoren kommen beispielsweise pSUP301 (Simon et al.., Bio/Technology 1: 784-791 (1983)

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