本發(fā)明涉及一種用于光自養(yǎng)co2固定的電微生物系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、21世紀(jì)的一個(gè)重要挑戰(zhàn)是使用生物催化劑并且由可再生能源(例如陽光)驅(qū)動(dòng)，從co2可持續(xù)生產(chǎn)化學(xué)品和燃料(1，2)。利用co2的生物固定來封存生物質(zhì)是關(guān)于緩解大氣co2水平上升的理想結(jié)果，如果可以產(chǎn)生諸如化學(xué)品和燃料的有用產(chǎn)品，情況更是如此。合成生物學(xué)最近的一項(xiàng)重要進(jìn)展表明，大腸桿菌(escherichia?coli)可以被基因工程化，以從異養(yǎng)菌轉(zhuǎn)化為自養(yǎng)菌(3)。其他方法利用了化能無機(jī)自養(yǎng)生物羅爾斯通氏菌(ralstoniaeutropha)h16的天然co2固定途徑，結(jié)合了所需還原力的電化學(xué)供應(yīng)(4，5)。受植物和藍(lán)藻中的光系統(tǒng)ii復(fù)合體的啟發(fā)，含有羅爾斯通氏菌的生物反應(yīng)器中的“人工葉子”技術(shù)可以將水分解為h2和o2，然后利用它們生產(chǎn)生物質(zhì)和醇類(6)。

2、就利用合成生物學(xué)可持續(xù)生產(chǎn)生物質(zhì)、化學(xué)品和燃料而言，將光自養(yǎng)生長工程化成合成生物學(xué)底盤將代表代謝工程化的下一個(gè)階段。工程化光自養(yǎng)將需要利用自然進(jìn)化的光驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之一，所述系統(tǒng)基于葉綠素或視紫紅質(zhì)(7-9)?；谌~綠素的光合作用需要一個(gè)龐大且相對(duì)復(fù)雜的組件網(wǎng)絡(luò)，用于光收集、電荷分離，然后進(jìn)行電子和質(zhì)子轉(zhuǎn)移，以驅(qū)動(dòng)細(xì)胞中的co2固定。相比之下，基于視紫紅質(zhì)的光利用更簡單，僅涉及一種膜蛋白(10)，其通常包含七個(gè)跨膜α-螺旋。微生物視紫紅質(zhì)廣泛分布在陽光充足環(huán)境中的微生物居民中，諸如海洋上層(11)，并且它們的功能已經(jīng)通過在大腸桿菌中的異源生產(chǎn)而被剖析(8，12，13)。這些研究表明，視黃醛結(jié)合pr產(chǎn)生質(zhì)子梯度，可以用于產(chǎn)生呈atp形式的生物可用能量(12，14)。盡管微生物視紫紅質(zhì)已被報(bào)道為海洋中太陽能捕獲的主要貢獻(xiàn)者(9)，但還沒有視紫紅質(zhì)驅(qū)動(dòng)的微生物自養(yǎng)生長的報(bào)道，這可能是由于缺乏co2還原同化所需的電子供體。

3、因此，需要開發(fā)一種替代或改進(jìn)的方法和材料，用于co2的微生物固定和有機(jī)產(chǎn)物生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于光自養(yǎng)co2固定的電微生物系統(tǒng)，其包括：

2、a)被修飾用于光自養(yǎng)co2固定的重組工程化細(xì)菌細(xì)胞，其中所述細(xì)菌細(xì)胞包含膜結(jié)合視紫紅質(zhì)分子和用于co2固定途徑的組分，它們一起使得能夠從co2生物合成有機(jī)分子；以及

3、b)用于將電子捐贈(zèng)到電子傳遞鏈中的電子源。

4、本發(fā)明有利地提供了一種用于co2固定的光動(dòng)力電微生物系統(tǒng)。本發(fā)明表明，通過將視紫紅質(zhì)與電子供體整合，可以構(gòu)建閉合的氧化還原回路。如果電子供體可以通過由太陽能電池板提供動(dòng)力的電極提供，則基于視紫紅質(zhì)的光電合成系統(tǒng)可以使用co2作為唯一的碳源以及光作為唯一的能量輸入來驅(qū)動(dòng)細(xì)菌的自養(yǎng)生長。該生物能源系統(tǒng)僅具有兩個(gè)輸入，光和co2。生長所需的生物能通過安裝紫色粘桿菌(gloeobacter?violaceus)視紫紅質(zhì)(gr)來提供，由一個(gè)充當(dāng)電子供體的外部光電池來增強(qiáng)(圖1)。該工程化細(xì)菌進(jìn)行混合形式的光自養(yǎng)，其利用光將co2轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)。

5、視紫紅質(zhì)

6、視紫紅質(zhì)起光驅(qū)動(dòng)的h+離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用，其將質(zhì)子從膜的細(xì)胞內(nèi)側(cè)泵送到細(xì)胞外側(cè)。所得質(zhì)子動(dòng)力(pmf)被atp合酶用于產(chǎn)生三磷酸腺苷(atp)，以為細(xì)胞代謝提供動(dòng)力。pmf還用于驅(qū)動(dòng)nadph的形成，nadph對(duì)于co2固定途徑(諸如卡爾文循環(huán))是必不可少的。

7、視紫紅質(zhì)(其還可以被稱為微生物視紫紅質(zhì))是一種簡單的光驅(qū)動(dòng)質(zhì)子泵，在自然界中廣泛分布，并且它還可以容易地被工程化到不同的細(xì)菌宿主中。

8、視紫紅質(zhì)可以包括重組視紫紅質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方式中，視紫紅質(zhì)是細(xì)菌視紫紅質(zhì)。視紫紅質(zhì)可以包括變形菌視紫紅質(zhì)(proteorhodopsin)(pr)或粘桿菌視紫紅質(zhì)(gloeobacter?rhodopsin)(gr)。在優(yōu)選實(shí)施方式中，重組質(zhì)子泵是紫色粘桿菌視紫紅質(zhì)。

9、紫色粘桿菌視紫紅質(zhì)最初來自無類囊體藍(lán)菌藻紫色粘桿菌pcc7421(38)，并且有利地具有高效的質(zhì)子泵送和快速的光循環(huán)。此外，紫色粘桿菌視紫紅質(zhì)已被證明與其他視黃醛類似物結(jié)合，以吸收近紅外光(850-950nm)(42)，這可以顯著擴(kuò)展光收集光譜并使每表面積的能量收集最大化(43)。與pka＝約7.5(35)的變形菌視紫紅質(zhì)相比，紫色粘桿菌視紫紅質(zhì)的pka＝約4.8(34)，紫色粘桿菌視紫紅質(zhì)在較低的ph下具有功能，這種情況經(jīng)常出現(xiàn)在使用甲酸鹽或co2作為唯一碳源生長的羅爾斯通氏菌h16中。

10、視紫紅質(zhì)可以包含mglmtvfssapelallgstfaqvdpsnlsvsdsltygqfnlvynafsfaiaamfasalfffsaqalvgqryrlallvsaivvsiagyhyfrifnswdaayvlengvysltsekfndayryvdwlltvplllvetvavltlpakearpllikltvasvlmiatgypgeisddittriiwgtvstipfayilyvlwvelsrslvrqpaavqtlvrnmrwllllswgvypiayllpmlgvsgtsaavgvqvgytiadvlakpvfgllvfaialvktkadqessephaaigaaanksggslis(紫色粘桿菌視紫紅質(zhì))(seq?id?no:1)的氨基酸序列。

11、為了發(fā)揮功能，視紫紅質(zhì)需要用共價(jià)綴合的視黃醛分子進(jìn)行翻譯后修飾?？梢怨こ袒?xì)菌細(xì)胞，使得其能夠進(jìn)行用于功能性視紫紅質(zhì)的視黃醛生物合成。另外或可替代地，細(xì)菌細(xì)胞可以具有視黃醛，例如通過補(bǔ)充產(chǎn)生視黃醛的生物體和/或與其共培養(yǎng)。

12、可以工程化細(xì)菌細(xì)胞，使得其能夠進(jìn)行β-胡蘿卜素生物合成。工程化細(xì)菌細(xì)胞可以進(jìn)一步具有β-胡蘿卜素15,15’-雙加氧酶的表達(dá)，用于將β-胡蘿卜素轉(zhuǎn)化為視黃醛。在其中細(xì)菌細(xì)胞包括羅爾斯通氏菌的實(shí)施方式中，可以工程化羅爾斯通氏菌，使得其能夠進(jìn)行β-胡蘿卜素生物合成。工程化羅爾斯通氏菌可以進(jìn)一步具有β-胡蘿卜素15,15’-雙加氧酶的表達(dá)，用于將β-胡蘿卜素轉(zhuǎn)化為視黃醛。

13、可以通過用選自dxs、dxr、isph、ispa、crte、crtb、crti、crty、blh的一個(gè)或多個(gè)或所有基因；或編碼等效功能酶的替代基因轉(zhuǎn)化來工程化細(xì)菌細(xì)胞，諸如羅爾斯通氏菌。所述基因可以具有啟動(dòng)子，諸如它們的天然啟動(dòng)子。

14、可以工程化細(xì)菌細(xì)胞，以表達(dá)選自1-脫氧-d-木酮糖-5-磷酸合酶(例如由dxs編碼)、1-脫氧-d-木酮糖5-磷酸還原異構(gòu)酶(例如由dxr編碼)、4-羥基-3-甲基丁-2-烯基二磷酸還原酶(例如由isph編碼)、法尼基二磷酸合酶(例如由ispa編碼)、香葉基香葉基二磷酸合酶(例如由crte編碼)、八氫番茄紅素合酶(例如由crtb編碼)、八氫番茄紅素去飽和酶(例如由crti編碼)、番茄紅素環(huán)化酶(例如由crty編碼)、和β-胡蘿卜素15,15’-加雙氧酶(例如由blh編碼)的一種或多種或所有酶。

15、可以工程化細(xì)菌細(xì)胞，以表達(dá)選自1-脫氧-d-木酮糖-5-磷酸合酶(例如由dxs編碼)、1-脫氧-d-木酮糖5-磷酸還原異構(gòu)酶(例如由dxr編碼)、4-羥基-3-甲基丁-2-烯基二磷酸還原酶(例如由isph編碼)、法尼基二磷酸合酶(例如由ispa編碼)、香葉基香葉基二磷酸合酶(例如由crte編碼)、八氫番茄紅素合酶(例如由crtb編碼)、八氫番茄紅素去飽和酶(例如由crti編碼)、番茄紅素環(huán)化酶(例如由crty編碼)的一種或多種或所有酶，并且將其進(jìn)一步工程化，以表達(dá)β-胡蘿卜素15,15’-加雙氧酶(例如由blh編碼)和視紫紅質(zhì)，諸如紫色粘桿菌視紫紅質(zhì)。

16、可以工程化細(xì)菌細(xì)胞，以表達(dá)選自1-脫氧-d-木酮糖-5-磷酸合酶(例如由dxs編碼)、1-脫氧-d-木酮糖5-磷酸還原異構(gòu)酶(例如由dxr編碼)、4-羥基-3-甲基丁-2-烯基二磷酸還原酶(例如由isph編碼)、法尼基二磷酸合酶(例如由ispa編碼)、香葉基香葉基二磷酸合酶(例如由crte編碼)、八氫番茄紅素合酶(例如由crtb編碼)、八氫番茄紅素去飽和酶(例如由crti編碼)、番茄紅素環(huán)化酶(例如由crty編碼)、和β-胡蘿卜素15,15’-加雙氧酶(例如由blh編碼)的一種或多種或所有酶；并且將其進(jìn)一步工程化，以表達(dá)視紫紅質(zhì)，諸如紫色粘桿菌視紫紅質(zhì)。所述表達(dá)可以是天然表達(dá)和重組表達(dá)的組合，或者它可以是完全重組的。

17、可以通過用包括crti、crty、crte和crtb的四基因類胡蘿卜素生物合成途徑以及編碼β-胡蘿卜素15,15’-雙加氧酶的基因(諸如blh)轉(zhuǎn)化來工程化細(xì)菌細(xì)胞，諸如羅爾斯通氏菌。可以通過用crti和crty轉(zhuǎn)化來工程化細(xì)菌細(xì)胞，諸如羅爾斯通氏菌，并且內(nèi)源性crte和crtb基因的功能可以被恢復(fù)，例如通過插入啟動(dòng)子和/或重組crte和crtb基因。crti、crty、crte和crtb基因中的一個(gè)或多個(gè)可以來自草生歐文菌(erwinia?herbicola)(成團(tuán)泛菌(pantoea?agglomerans))或大腸桿菌。

18、熟練人員將認(rèn)識(shí)到，一種或多種途徑組分的表達(dá)可以是天然表達(dá)和重組表達(dá)的組合，或者它還可以是完全重組的。

19、可以由其他菌株或物種提供等效基因。特別地，可以使用任何合適的基因來工程化細(xì)菌細(xì)胞，以提供類胡蘿卜素生物合成途徑，所述基因用于1-脫氧-d-木酮糖5-磷酸還原異構(gòu)酶(例如由dxr編碼)；香葉基香葉基二磷酸合酶(例如由crte編碼)；玉米黃質(zhì)葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶(例如由crtx編碼)；八氫番茄紅素合酶(例如由crtb編碼)；八氫番茄紅素去飽和酶(例如由crti編碼)；番茄紅素環(huán)化酶(例如由crty編碼)中的一種或多種的表達(dá)。

20、八氫番茄紅素去飽和酶可以包含mkpttvigagfgglalairlqaagipvllleqrdkpggrayvyedqgftfdagptvitdpsaieelfalagkqlkeyvellpvtpfyrlcwesgkvfnydndqtrleaqiqqfnprdvegyrqfldysravfkegylklgtvpflsfrdmlraapqlaklqawrsvyskvasyiedehlrqafsfhsllvggnpfatssiytlihalerewgvwfprggtgalvqgmiklfqdlggevvlnarvshmettgnkieavhledgrrfltqavasnadvvhtyrdllsqhpaavkqsnklqtkrmsnslfvlyfglnhhhdqlahhtvcfgpryrelideifnhdglaedfslylhapcvtdsslapegcgsyyvlapvphlgtanldwtvegpklrdrifayleqhympglrsqlvthrmftpfdfrdqlnayhgsafsvepvltqsawfrphnrdktitnlylvgagthpgagipgvigsakataglmledli(crti)(seq?id?no:2)的氨基酸序列。

21、番茄紅素環(huán)化酶可以包含mqphydlilvgaglanglialrlqqqqpdmrillidaapqaggnhtwsfhhddltesqhrwiaplvvhhwpdyqvrfptrrrklnsgyfcitsqrfaevlqrqfgphlwmdtavaevnaesvrlkkgqvigaravidgrgyaansalsvgfqafigqewrlshphglsspiimdatvdqqngyrfvyslplsptrlliedthyidnatldpecarqnicdyaaqqgwqlqtllreeqgalpitlsgnadafwqqrplacsglraglfhpttgyslplavavadrlsaldvftsasihhaithfarerwqqqgffrmlnrmlflagpadsrwrvmqrfyglpedliarfyagkltltdrlrilsgkppvpvlaalqaimtthr(crty)(seq?id?no:3)的氨基酸序列。

22、香葉基香葉基二磷酸合酶可以包含mtvcakkhvhltrdaaeqlladidrrldqllpvegerdvvgaamregalapgkrirpmlllltardlgcavshdglldlacavemvhaaslilddmpcmddaklrrgrptihshygehvailaavallskafgviadadgltplaknravselsnaigmqglvqgqfkdlsegdkprsaeailmtnhfktstlfcasmqmasivanasseardclhrfsldlgqafqllddltdgmtdtgkdsnqdagkstlvnllgpraveerlrqhlqlasehlsaacqhghatqhfiqawfdkklaavs(crte)(seq?id?no:4)的氨基酸序列。

23、八氫番茄紅素合酶可以包含mnnpsllnhavetmavgsksfatasklfdaktrrsvlmlyawcrhcddviddqtlgfqarqpalqtpeqrlmqlemktrqayagsqmhepafaafqevamahdiapayafdhlegfamdvreaqysqlddtlrycyhvagvvglmmaqimgvrdnatldracdlglafqltniardivddahagrcylpaswleheglnkenyaapenrqalsriarrlvqeaepyylsataglaglplrsawaiatakqvyrkigvkveqagqqawdqrqstttpekltlllaasgqaltsrmrahpprpahlwqrpl(crtb)(seq?id?no:5)的氨基酸序列。

24、1-脫氧-d-木酮糖-5-磷酸合酶(例如由dxs編碼)可以包含mhritilgatgsi?gestldvvrrhadryvvhaltahrqvrkladqcvefrparavvgtaeaaleletllrdagvktevshgeaalesvaadaqtdsvmaaivgaaglrptlaaaragkrvllankealvmsgrifmdavrehgatllpidsehnaifqclpaddprygrgvarvlltasggpfrtrdpatlhdispdqacahpnwvmgrkisvdsatmmnkglevieahwlfgapaerievlihpqsivhsmvaytdgsvlaqlgnpdmrtpiayglayperidagvtpldltvagglhfekpdlvrfpclglafdalraggvapaalnaanevaveaflggtvrftdiagivrqvleatpqgpadtleavlsadalareaaregvaalaakr(dxs)(seq?id?no:6)的氨基酸序列。

25、4-羥基-3-甲基丁-2-烯基二磷酸還原酶(例如由isph編碼)可以包含maqpr?gfcagvdraieiveralerfgapiyvrheivhnayvvaglrrkgavfvreldevpagatvifsahgvsrevradaaarglhvfdatcplvtkvhvevskmraegceivmighrghpevegtmgqassgmllvesvadvatlqvtdpsrlayvtqttlsvdetreivaalkarfpqirepkkqdicyatqnrqdavkfmapqvevvivvgspnssnsnrlrelaerlgvpaymvdapeqvrpewiagkrrigltagasapealaqsiverlrelgasqvrpldgieenmafplprgllpasaaa(isph)(seq?id?no:7)的氨基酸序列。

26、法尼基二磷酸合酶(例如由ispa編碼)可以包含msdfaqwmqaqgartea?alqaalpaaetvphtlheamryaalsggkrvrpllvhaagevsgaapaacdaaacavemihayslvhddmpcmddddlrrgrptvhkaydeatallvgdalqtqafivlagagaiapaarlqlvaelalasgstgmaggqaidlqnvgramtrealeamhrmktgallrasvrmgalcgeidaeglaaldryaaavglafqvvddildvtadtatlgktagkdaahdkptyvslmgldparalagtlradahealagfgeradrlrdladlivlrth(ispa)(seq?id?no:8)的氨基酸序列。

27、可以用噬夏孢歐文氏菌(erwinia?uredovora)(菠蘿泛菌(pantoea?ananatis))crtexyib操縱子，優(yōu)選地用其啟動(dòng)子轉(zhuǎn)化細(xì)菌細(xì)胞，諸如羅爾斯通氏菌。

28、crtexyib操縱子和啟動(dòng)子可以包含gtgcaacgttatggattgatggcgcttttgctcgtttcctgctgggccagcgcgcataacatcgtcatcgggcagccccttccgtcggtttttattgcggataaaggtgaaatgcggctggatggcggcaaggttaactatcaaaaatggaacagcctgtctcttccgggtcggacacgtttagttattcatgttgcaggacgattgtcggccaaagagcagtccgccccgcttattgcggccctgcagcgcgccaacctgccacaagaccggttccagaccacaaccatcgtgaatacagatgatgctttgcctggcagcagtctgtttgtgattaacagtatccgctccagtaaaaaagcctcaccatggcaacaatttattatcgacagtagcggcgtggcacaacatcgctggcagcttaagccagaaggtgccgctgtcatcgtgctggaccctgatggtcaggtaaagtttgcgaaagacacggcgctcagtgcggatgatgtttctcaggtcattgcaacattgcgtgcgctggcaggctgatcctggcaacccggtaaaggtaccgcacggtctgccaatccgacggaggtttatgaattttccaccttttccacaagctcaactagtattaacgatgtggatttagcaaaaaaaacctgtaaccctaaatgtaaaataacgggtaagcctgccaaccatgttatggcagattaagcgtctttttgaagggcaccgcatctttcgcgttgccgtaaatgtatccgtttataaggacagcccgaatgacggtctgcgcaaaaaaacacgttcatctcactcgcgatgctgcggagcagttactggctgatattgatcgacgccttgatcagttattgcccgtggagggagaacgggatgttgtgggtgccgcgatgcgtgaaggtgcgctggcaccgggaaaacgtattcgccccatgttgctgttgctgaccgcccgcgatctgggttgcgctgtcagccatgacggattactggatttggcctgtgcggtggaaatggtccacgcggcttcgctgatccttgacgatatgccctgcatggacgatgcgaagctgcggcgcggacgccctaccattcattctcattacggagagcatgtggcaatactggcggcggttgccttgctgagtaaagcctttggcgtaattgccgatgcagatggcctcacgccgctggcaaaaaatcgggcggtttctgaactgtcaaacgccatcggcatgcaaggattggttcagggtcagttcaaggatctgtctgaaggggataagccgcgcagcgctgaagctattttgatgacgaatcactttaaaaccagcacgctgttttgtgcctccatgcagatggcctcgattgttgcgaatgcctccagcgaagcgcgtgattgcctgcatcgtttttcacttgatcttggtcaggcatttcaactgctggacgatttgaccgatggcatgaccgacaccggtaaggatagcaatcaggacgccggtaaaatcgacgctggtcaatctgttaggcccgagggcggttgaagaacgtctgagacaacatcttcagcttgccagtgagcatctctctgcggcctgccaacacgggcacgccactcaacattttattcaggcctggtttgacaaaaaactcgctgccgtcagttaaggatgctgcatgagccatttcgcggcgatcgcaccgcctttttacagccatgttcgcgcattacagaatctcgctcaggaactggtcgcgcgcggtcatcgggtgacctttattcagcaatacgatattaaacacttgatcgatagcgaaaccattggatttcattccgtcgggacagacagccatccccccggcgcgttaacgcgcgtgctacacctggcggctcatcctctggggccgtcaatgctgaagctcatcaatgaaatggcgcgcaccaccgatatgctgtgccgcgaactcccccaggcatttaacgatctggccgtcgatggcgtcattgttgatcaaatggaaccggcaggcgcgctcgttgctgaagcactgggactgccgtttatctctgtcgcctgcgcgctgcctctcaatcgtgaaccggatatgcccctggcggttatgcctttcgaatacgggaccagcgacgcggctcgcgaacgttatgccgccagtgaaaaaatttatgactggctaatgcgtcgtcatgaccgtgtcattgccgaacacagccacagaatgggcttagcccccccggcaaaagcttcaccagtgtttttcgccactggcgcaaatcagccagcttgttcctgaactggattttccccgcaaagcgttaccggcttgttttcatgccgtcgggcctctgcgcgaaacgcacgcaccgtcaacgtcttcatcccgttattttacatcctcagaaaaaccccggattttcgcctcgctgggcacgcttcagggacaccgttatgggctgtttaaaacgatagtgaaagcctgtgaagaaattgacggtcagctcctgttagcccactgtggtcgtcttacggactctcagtgtgaagagctggcgcgaagccgtcatacacaggtggtggattttgccgatcagtcagccgcgctgtctcaggcgcagctggcgatcacccacggcggcatgaatacggtactggacgcgattaattaccggacgccccttttagcgcttccgctggcctttgatcagcccggcgtcgcgtcacgcatcgtttatcacggcatcggcaagcgtgcttcccgctttaccaccagccatgctttggctcgtcagatgcgttcattgctgaccaacgtcgactttcagcagcgcatggcgaaaatccagacagcccttcgtttggcagggggcaccatggccgctgccgatatcattgagcaggttatgtgcaccggtcagcctgtcttaagtgggagcggctatgcaaccgcattatgatctgattctcgtgggggctggactcgcgaatggccttatcgccctgcgtcttcagcagcagcaacctgatatgcgtattttgcttatcgacgccgcaccccaggcgggcgggaatcatacgtggtcatttcaccacgatgatttgactgagagccaacatcgttggatagctccgctggtggttcatcactggcccgactatcaggtacgctttcccacacgccgtcgtaagctgaacagcggctacttttgtattacttctcagcgtttcgctgaggttttacagcgacagtttggcccgcacttgtggatggataccgcggtcgcagaggttaatgcggaatctgttcggttgaaaaagggtcaggttatcggtgcccgcgcggtgattgacgggcggggttatgcggcaaattcagcactgagcgtgggcttccaggcgtttattggccaggaatggcgattgagccacccgcatggtttatcgtctcccattatcatggatgccacggtcgatcagcaaaatggttatcgcttcgtgtacagcctgccgctctcgccgaccagattgttaattgaagacacgcactatattgataatgcgacattagatcctgaatgcgcgcggcaaaatatttgcgactatgccgcgcaacagggttggcagcttcagacactgctgcgagaagaacagggcgccttacccattactctgtcgggcaatgccgacgcattctggcagcagcgccccctggcctgtagtggattacgtgccggtctgttccatcctaccaccggctattcactgccgctggcggttgccgtggccgaccgcctgagtgcacttgatgtctttacgtcggcctcaattcaccatgccattacgcattttgcccgcgagcgctggcagcagcagggctttttccgcatgctgaatcgcatgctgtttttagccggacccgccgattcacgctggcgggttatgcagcgtttttatggtttacctgaagatttaattgcccgtttttatgcgggaaaactcacgctgaccgatcggctacgtattctgagcggcaagccgcctgttccggtattagcagcattgcaagccattatgacgactcatcgttaaagagcgactacatgaaaccaactacggtaattggtgcaggcttcgntggcctggcactggcaattcgtctacaagctgcggggatccccgtcttactgcttgaacaacgtgataaacccggcggtcgggcttatgtctacgaggatcaggggtttacctttgatgcaggcccgacggttatcaccgatcccagtgccattgaagaactgtttgcactggcaggaaaacagttaaaagagtatgtcgaactgctgccggttacgccgttttaccgcctgtgttgggagtcagggaaggtctttaattacgataacgatcaaacccggctcgaagcgcagattcagcagtttaatccccgcgatgtcgaaggttatcgtcagtttctggactattcacgcgcggtgtttaaagaaggctatctaaagctcggtactgtcccttttttatcgttcagagacatgcttcgcgccgcacctcaactggcgaaactgcaggcatggagaagcgtttacagtaaggttgccagttacatcgaagatgaacatctgcgccaggcgttttctttccactcgctgttggtgggcggcaatcccttcgccacctcatccatttatacgttgatacacgcgctggagcgtgagtggggcgtctggtttccgcgtggcggcaccggcgcattagttcaggggatgataaagctgtttcaggatctgggtggcgaagtcgtgttaaacgccagagtcagccatatggaaacgacaggaaacaagattgaagccgtgcatttagaggacggtcgcaggttcctgacgcaagccgtcgcgtcaaatgcagatgtggttcatacctatcgcgacctgttaagccagcaccctgccgcggttaagcagtccaacaaactgcagactaagcgcatgagtaactctctgtttgtgctctattttggtttgaatcaccatcatgatcagctcgcgcatcacacggtttgtttcggcccgcgttaccgcgagctgattgacgaaatttttaatcatgatggcctcgcagaggacttctcactttatctgcacgcgccctgtgtcacggattcgtcactggcgcctgaaggttgcggcagttactatgtgttggcgccggtgccgcatttaggcaccgcgaacctcgactggacggttgaggggccaaaactacgcgaccgtatttttgcgtaccttgagcagcattacatgcctggcttacggagtcagctggtcacgcaccggatgtttacgccgtttgattttcgcgaccagcttaatgcctatcatggctcagccttttctgtggagcccgttcttacccagagcgcctggtttcggccgcataaccgcgataaaaccattactaatctctacctggtcggcgcaggcacgcatcccggcgcaggcattcctggcgtcatcggctcggcaaaagcgacagcaggtttgatgctggaggatctgatatgaataatccgtcgttactcaatcatgcggtcgaaacgatggcagttggctcgaaaagttttgcgacagcctcaaagttatttgatgcaaaaacccggcgcagcgtactgatgctctacgcctggtgccgccattgtgacgatgttattgacgatcagacgctgggctttcaggcccggcagcctgccttacaaacgcccgaacaacgtctgatgcaacttgagatgaaaacgcgccaggcctatgcaggatcgcagatgcacgaaccggcgtttgcggcttttcaggaagtggctatggctcatgatatcgccccggcttacgcgtttgatcatctggaaggcttcgccatggatgtacgcgaagcgcaatacagccaactggatgatacgctgcgctattgctatcacgttgcaggcgttgtcggcttgatgatggcgcaaatcatgggcgtgcgggataacgccacgctggaccgcgcctgtgaccttgggctggcatttcagttgaccaatattgctcgcgatattgtggacgatgcgcatgcgggccgctgttatctgccggcaagctggctggagcatgaaggtctgaacaaagagaattatgcggcacctgaaaaccgtcaggcgctgagccgtatcgcccgtcgtttggtgcaggaagcagaaccttactatttgtctgccacagccggcctggcagggttgcccctgcgttccgcctgggcaatcgctacggcgaagcaggtttaccggaaaataggtgtcaaagttgaacaggccggtcagcaagcctaggatcagcggcagtcaacgaccacgcccgaaaaattaacgctgctgctggccgcctctggtcaggcccttactcccggatgcgggctcatcctccccgccctgcgcatctctggcagcgcccgctctagcgccatgtctttcccggagcgtc(crtexyib操縱子)(seq?id?no:9)的核苷酸序列。

29、在一個(gè)實(shí)施方式中，可以不提供crtx基因。

30、另外，可以提供β-胡蘿卜素15,15’-加雙氧酶，其可以由blh基因編碼。blh基因可以來自未培養(yǎng)的海洋細(xì)菌66a03。

31、β-胡蘿卜素15,15’-加雙氧酶(由blh基因編碼)可以包含mgglmlidwcal?alvvfiglphgaldaaisfsmissakriarlagilliylllataffliwyqlpafsllifllisiihfgmadfnaspsklkwphiiahggvvtvwlpliqknevtklfsiltngptpilwdillifflcwsigvclhtyetlrskhyniafeligliflawyapplvtfatyfcfihsrrhfsfvwkqlqhmsskkmmigsaiilsctswligggiyfflnskmiaseaalqtvfiglaaltvphmilidfifrphssrikiknkgelegkpipnpllgldstrtghhhhhh(β-胡蘿卜素15,15’-加雙氧酶)(seq?id?no:10)的氨基酸序列。

32、可以將細(xì)菌細(xì)胞，諸如羅爾斯通氏菌，進(jìn)一步工程化以表達(dá)1-脫氧-d-木酮糖5-磷酸還原異構(gòu)酶，這可以通過內(nèi)源性dxr基因的過表達(dá)或用重組dxr基因轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，用dxr基因轉(zhuǎn)化細(xì)菌細(xì)胞，諸如羅爾斯通氏菌，以用于過表達(dá)。優(yōu)選地，提供啟動(dòng)子，諸如pbad，以用于過表達(dá)。

33、1-脫氧-d-木酮糖5-磷酸還原異構(gòu)酶可以包含mhritilgatgsigestldvv?rrhadryvvhaltahrqvrkladqcvefrparavvgtaeaaleletllrdagvktevshgeaalesvaadaqtdsvmaaivgaaglrptlaaaragkrvllankealvmsgrifmdavrehgatllpidsehnaifqclpaddprygrgvarvlltasggpfrtrdpatlhdispdqacahpnwvmgrkisvdsatmmnkglevieahwlfgapaerievlihpqsivhsmvaytdgsvlaqlgnpdmrtpiayglayperidagvtpldltvagglhfekpdlvrfpclglafdalraggvapaalnaanevaveaflggtvrftdiagivrqvleatpqgpadtleavlsadalareaaregvaalaakr(1-脫氧-d-木酮糖5-磷酸還原異構(gòu)酶)(seq?id?no:11)的氨基酸序列。

34、本發(fā)明令人驚訝地鑒定出，羅爾斯通氏菌中的野生型dxr表達(dá)有缺陷或不足以將1-脫氧-d-氧酮糖-5-磷酸轉(zhuǎn)化為2-c-甲基-d-赤蘚糖醇-4-磷酸酯，這是視黃醛生物合成途徑的一部分。通過使用重組dxr基因和啟動(dòng)子的過表達(dá)來恢復(fù)1-脫氧-d-木酮糖5-磷酸還原異構(gòu)酶的表達(dá)，提供了視黃醛生物合成途徑中的重要組分。

35、crt操縱子基因可以由crte內(nèi)源性啟動(dòng)子(pcrte)或替代啟動(dòng)子(諸如pbad)促進(jìn)。其他基因，諸如dxr、blh和視紫紅質(zhì)基因(諸如紫色粘桿菌視紫紅質(zhì)(gr))中的一個(gè)或多個(gè)，可以處于阿拉伯糖誘導(dǎo)的pbad啟動(dòng)子的控制下。熟練人員將認(rèn)識(shí)到，可以使用任何合適的啟動(dòng)子。

36、crte內(nèi)源性啟動(dòng)子(pcrte)可以包含gtgcaacgttatggattgatggcgct?tttgctcgtttcctgctgggccagcgcgcataacatcgtcatcgggcagccccttccgtcggtttttattgcggataaaggtgaaatgcggctggatggcggcaaggttaactatcaaaaatggaacagcctgtctcttccgggtcggacacgtttagttattcatgttgcaggacgattgtcggccaaagagcagtccgccccgcttattgcggccctgcagcgcgccaacctgccacaagaccggttccagaccacaaccatcgtgaatacagatgatgctttgcctggcagcagtctgtttgtgattaacagtatccgctccagtaaaaaagcctcaccatggcaacaatttattatcgacagtagcggcgtggcacaacatcgctggcagcttaagccagaaggtgccgctgtcatcgtgctggaccctgatggtcaggtaaagtttgcgaaagacacggcgctcagtgcggatgatgtttctcaggtcattgcaacattgcgtgcgctggcaggctgatcctggcaacccggtaaaggtaccgcacggtctgccaatccgacggaggtttatgaattttccaccttttccacaagctcaactagtattaacgatgtggatttagcaaaaaaaacctgtaaccctaaatgtaaaataacgggtaagcctgccaaccatgttatggcagattaagcgtctttttgaagggcaccgcatctttcgcgttgccgtaaatgtatccgtttataaggacagcccgaseq?idno:11的序列。pbad啟動(dòng)子可以包含aagaaaccaattgtccat?attgcatcagacattgccgtcactgcgtcttttactggctcttctcgctaaccaaaccggtaaccccgcttattaaaagcattctgtaacaaagcgggaccaaagccatgacaaaaacgcgtaacaaaagtgtctataatcacggcagaaaagtccacattgattatttgcacggcgtcacactttgctatgccatagcatttttatccataagattagcggatcctacctgacgctttttatcgcaactctctactgtttctccatseq?id?no:12的序列。

37、在其中細(xì)菌細(xì)胞編碼視黃醛生物合成途徑所需的一個(gè)或多個(gè)基因的實(shí)施方式中，熟練人員將認(rèn)識(shí)到有幾種恢復(fù)所述途徑的選擇。例如，有缺陷或缺失的基因可以通過用來自相同或不同菌株或物種的重組基因進(jìn)行轉(zhuǎn)化來替換。所述基因可以具有或不具有啟動(dòng)子，諸如強(qiáng)啟動(dòng)子。可替代地，通過插入內(nèi)源性基因的啟動(dòng)子，可以恢復(fù)或增加這種基因的表達(dá)。此外，有缺陷的基因可以通過一個(gè)或多個(gè)恢復(fù)性突變(諸如取代、缺失或添加)來恢復(fù)。

38、如果細(xì)菌細(xì)胞已經(jīng)表達(dá)了視黃醛生物合成途徑的一種或多種功能酶，則細(xì)菌細(xì)胞可以僅被工程化以表達(dá)所述途徑中缺失的酶。另外或可替代地，所述途徑中的一種或多種中間分子可以通過補(bǔ)充劑或共培養(yǎng)細(xì)胞在介質(zhì)中提供。

39、優(yōu)選地，轉(zhuǎn)化的基因在染色體上(即穩(wěn)定地)整合。優(yōu)選地，一種或多種或所有轉(zhuǎn)化的基因是密碼子優(yōu)化的，用于在細(xì)菌細(xì)胞，諸如羅爾斯通氏菌中表達(dá)。

40、細(xì)菌細(xì)胞

41、細(xì)菌細(xì)胞可以包括具有或被工程化以提供視紫紅質(zhì)和任選的co2固定途徑組分的任何細(xì)菌細(xì)胞。

42、在優(yōu)選實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞是革蘭氏陰性的。細(xì)菌細(xì)胞可以包括羅爾斯通氏菌屬(ralstonia?spp.)，諸如羅爾斯通氏菌。可替代地，細(xì)菌細(xì)胞可以包括大腸桿菌、假單胞菌屬(pseudomonas?spp.)(諸如惡臭假單胞菌(pseudomonas?putida))或集胞藻屬(synechocystis?spp.)(諸如集胞藻屬pcc6803)。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以敲除羅爾斯通氏菌屬的phacab操縱子。在一個(gè)實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞包括羅爾斯通氏菌h16(atcc?17699)或其衍生菌株rhm5(h16δpha)。

43、有利的是，羅爾斯通氏菌具有天然的co2固定途徑，所述途徑在calvin?benson-bassam(cbb)循環(huán)的兩個(gè)操縱子上編碼，一個(gè)在2號(hào)染色體上，另一個(gè)在其phg1大質(zhì)粒上。更有利的是，可以敲除羅爾斯通氏菌屬的phacab操縱子，以最大化流向生物質(zhì)的碳通量。

44、細(xì)菌細(xì)胞可以包括羅爾斯通氏菌，其被工程化以提供視紫紅質(zhì)和視黃醛生物合成途徑。

45、可以通過用dxr、crti、crty、crte和crtb的基因以及表達(dá)β-胡蘿卜素15,15’-雙加氧酶的基因(諸如blh)轉(zhuǎn)化羅爾斯通氏菌來提供羅爾斯通氏菌的視黃醛生物合成途徑。優(yōu)選地，可以提供一個(gè)或多個(gè)啟動(dòng)子用于此類基因的表達(dá)。

46、在另一個(gè)實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞可以是簡單細(xì)胞，其具有或已經(jīng)被工程化以提供視紫紅質(zhì)和任選的co2固定途徑的組分。

47、簡單細(xì)胞(其還可以被稱為“無染色體細(xì)菌細(xì)胞”)可以根據(jù)專利申請公開wo2021079145a1，所述專利申請通過引用并入本文。熟練人員將認(rèn)識(shí)到，無染色體細(xì)菌細(xì)胞是用于合成生物學(xué)的安全和可編程平臺(tái)，例如，如由fan等人(proc.natl?acad.sci.117,6752-6761.2020)所述，其通過引用并入本文。

48、熟練人員將認(rèn)識(shí)到，給定的細(xì)菌細(xì)胞或簡單細(xì)胞可以已經(jīng)具有根據(jù)本發(fā)明的光自養(yǎng)生長和co2固定的所需組分中的一些。因此，這種細(xì)胞的工程化可以僅包括轉(zhuǎn)化或修飾必要的遺傳信息，以提供或激活尚未在細(xì)胞中編碼和/或表達(dá)的組分的表達(dá)。

49、電子源

50、電子源可以是能夠直接或通過中間分子(諸如電子介體)將電子捐贈(zèng)到電子傳遞鏈中的任何系統(tǒng)。

51、電子源可以包括連接到電源的電極。電源可以是太陽能電池板、風(fēng)力渦輪機(jī)、水力渦輪機(jī)、核裂變或核聚變。優(yōu)選地，電源來自可再生能源(即不經(jīng)由燃燒化石燃料)。電子源可以包括用于控制陰極電位的恒電位儀和/或電壓調(diào)節(jié)器。電壓調(diào)節(jié)器可以幫助穩(wěn)定陰極電位，以避免可能損害電池的陰極電位波動(dòng)。

52、在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，電源是太陽能電池板。太陽能電池板還可以被描述為“外部光電池”。太陽能電池板可以電連接到電極，所述電極可以向電子傳遞鏈捐贈(zèng)電子。電子可以經(jīng)由電子介體(諸如核黃素)介導(dǎo)。

53、有利的是，使用太陽能電池板作為電子源補(bǔ)充了光自養(yǎng)細(xì)菌細(xì)胞利用光源獲得視紫紅質(zhì)(質(zhì)子泵)的需要。因此，光能可以為驅(qū)動(dòng)視紫紅質(zhì)質(zhì)子泵和將電子送入電子傳遞鏈這兩種功能提供能量。特別地，所述系統(tǒng)可以僅以光能和co2作為碳源運(yùn)行。

54、電極可以是電解池或原電池的一部分。電極可以是連接到電源的陰極，并且其中陰極與細(xì)菌細(xì)胞流體接觸。陰極可以與細(xì)菌細(xì)胞位于相同的介質(zhì)和/或室中。陽極和陰極可以由屏障隔開，所述屏障可以包括質(zhì)子交換膜。在優(yōu)選實(shí)施方式中，提供了一種雙室電極系統(tǒng)，其具有僅允許質(zhì)子在兩個(gè)腔室之間轉(zhuǎn)移的膜。

55、雙室系統(tǒng)可以有利地避免由電極產(chǎn)生的活性氧，其可能會(huì)限制或殺死細(xì)菌細(xì)胞。

56、可以提供電子介體，以經(jīng)由醌池向電子傳遞鏈提供電子。電子介體可以是內(nèi)源性氧化還原介體，以提高細(xì)胞外電子轉(zhuǎn)移速率。電子介體可以包括核黃素、甲基紫精、中性紅、蒽醌-2,6-二磺酸鹽和鐵氰化鉀或其組合、或由其組成。在優(yōu)選實(shí)施方式中，電子介體包括電子介體、或由其組成。電子介體，諸如核黃素，可以由細(xì)菌細(xì)胞產(chǎn)生，或者從外部供應(yīng)，例如通過補(bǔ)充培養(yǎng)基?？梢怨こ袒?xì)菌細(xì)胞，以產(chǎn)生電子介體，諸如核黃素、甲基紫精、中性紅、蒽醌-2,6-二磺酸鹽或鐵氰化鉀。

57、在一個(gè)實(shí)施方式中，電子介體包括黃素單核苷酸(fmn)。例如，在其中細(xì)菌細(xì)胞表達(dá)mtrcab的實(shí)施方式中，可以添加fmn作為電子介體，其可以與mtrc反應(yīng)以提高電子轉(zhuǎn)移速率。

58、在另一個(gè)實(shí)施方式中，電子源可以來自電子供體分子，諸如能夠氧化的電子供體分子和能夠氧化電子供體分子的相關(guān)酶，諸如脫氫酶。電子源可以是有機(jī)化合物、氫、氨或電極，或其組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，電子供體分子可以是有機(jī)分子。電子供體分子可以包括選自甲酸鹽、氫、丙酮酸鹽、2-氧代谷氨酸鹽、硫、硫化物、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、乳酸鹽、乙醇、甘油、蘋果酸鹽、琥珀酸鹽、葡萄糖酸鹽、x-胺、nadh和腐殖質(zhì)的一種或多種電子供體分子，或其組合。細(xì)菌細(xì)胞可以包含，或可以被工程化以包含能夠氧化電子供體分子的酶，諸如脫氫酶或氧化酶。細(xì)菌細(xì)胞可以包含，或可以被工程化以包含甲酸脫氫酶；氫化酶；丙酮酸脫氫酶；2-氧代戊二酸脫氫酶；硫氰酸酶；硫化物脫氫酶；亞硫酸鹽氧化酶；硫代硫酸鹽脫氫酶；乳酸氧化酶；乙醇脫氫酶；甘油脫氫酶；蘋果酸脫氫酶；琥珀酸脫氫酶；葡萄糖酸脫氫酶；胺脫氫酶；以及nadh脫氫酶中的一種或多種。

59、在一個(gè)實(shí)施方式中，電子源可以是兩個(gè)或更多個(gè)電子源的組合。例如，電子源可以是連接到電源的電極和電子供體分子的組合。電子源可以是兩個(gè)或更多個(gè)電子供體分子的組合。電子源可以是連接到兩個(gè)或更多個(gè)電源的一個(gè)或多個(gè)電極。

60、培養(yǎng)基

61、細(xì)菌細(xì)胞可以在用于生長和/或維持的培養(yǎng)基(即培養(yǎng)介質(zhì))中提供。培養(yǎng)基可以是能夠生長和/或維持細(xì)菌細(xì)胞的任何合適的培養(yǎng)基。

62、培養(yǎng)基可以包含或補(bǔ)充有用于細(xì)菌細(xì)胞生長或維持的必需營養(yǎng)素。在一個(gè)實(shí)施方式中，培養(yǎng)基包含或補(bǔ)充有電子介體，諸如核黃素。另外或可替代地，電子介體(諸如核黃素)可以由細(xì)菌細(xì)胞或共培養(yǎng)細(xì)胞(諸如希瓦氏菌屬(shewanella?spp.)(例如希瓦氏菌(shewanella?oneidensis)mr-1))產(chǎn)生。例如，在希瓦氏菌mr-1和工程化的羅爾斯通氏菌的共培養(yǎng)中，希瓦氏菌mr-1可以合成和分泌電子介體(諸如核黃素)，而羅爾斯通氏菌可以使用電子介體(諸如核黃素)進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移和co2固定。

63、在其中電子由電極提供的實(shí)施方式中，電極(諸如陰極)可以浸沒在含有細(xì)菌細(xì)胞的培養(yǎng)基中。另外或可替代地，介質(zhì)可以包含或補(bǔ)充有電子供體分子。

64、另外或可替代地，介質(zhì)可以包含或補(bǔ)充有一種或多種類胡蘿卜素，諸如角黃素、勝利鹽單胞菌紅素(salinixanthin)和海膽烯酮。優(yōu)選地，介質(zhì)包含或補(bǔ)充有角黃素。

65、視紫紅質(zhì)

66、可以工程化細(xì)菌細(xì)胞，以表達(dá)視紫紅質(zhì)。表達(dá)視紫紅質(zhì)的工程化可以包括編碼視紫紅質(zhì)的序列的轉(zhuǎn)化和表達(dá)?？商娲兀梢栽鰪?qiáng)細(xì)菌細(xì)胞中內(nèi)源性視紫紅質(zhì)的表達(dá)，例如通過工程化啟動(dòng)子來增強(qiáng)編碼內(nèi)源性視紫紅質(zhì)的基因的表達(dá)?？商娲?，無功能的內(nèi)源性視紫紅質(zhì)可以通過突變恢復(fù)。

67、視紫紅質(zhì)可以包括粘桿菌屬(gloeobacter?spp.)視紫紅質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方式中，視紫紅質(zhì)可以包括紫色粘桿菌視紫紅質(zhì)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，視紫紅質(zhì)可以包括紫色粘桿菌pcc7421視紫紅質(zhì)。

68、有利的是，紫色粘桿菌視紫紅質(zhì)的周轉(zhuǎn)率比變形菌視紫紅質(zhì)(pr)快兩倍，并且能夠?qū)㈩惡}卜素與4-酮基(例如勝利鹽單胞菌紅素和海膽烯酮)結(jié)合，以增加泵的吸收截面。另外，紫色粘桿菌視紫紅質(zhì)對(duì)ph的波動(dòng)具有高耐受性。

69、視紫紅質(zhì)可以包含mglmtvfssapelallgstfaqvdpsnlsvsdsltygqfnlvynafsfaiaamfasalfffsaqalvgqryrlallvsaivvsiagyhyfrifnswdaayvlengvysltsekfndayryvdwlltvplllvetvavltlpakearpllikltvasvlmiatgypgeisddittriiwgtvstipfayilyvlwvelsrslvrqpaavqtlvrnmrwllllswgvypiayllpmlgvsgtsaavgvqvgytiadvlakpvfgllvfaialvktkadqessephaaigaaanksggslis*(紫色粘桿菌視紫紅質(zhì))seq?id?no:13或其變體的序列。

70、細(xì)菌細(xì)胞可以進(jìn)一步具有一種或多種類胡蘿卜素，諸如角黃素、勝利鹽單胞菌紅素和海膽烯酮。優(yōu)選地，細(xì)菌細(xì)胞進(jìn)一步具有角黃素。gr和類胡蘿卜素(諸如角黃素)可以在細(xì)菌細(xì)胞中形成復(fù)合物，諸如gr-角黃素復(fù)合物。

71、有利的是，類胡蘿卜素(諸如角黃素)，充當(dāng)gr的天線，以改善光能的捕獲。與單獨(dú)的gr相比，gr-角黃素復(fù)合物提供了5倍更多的質(zhì)子泵送能力。

72、類胡蘿卜素(諸如角黃素)可以作為補(bǔ)充劑提供，諸如在培養(yǎng)介質(zhì)中，或者細(xì)菌細(xì)胞可以包含生物合成所需的一種或多種酶。細(xì)菌細(xì)胞可以表達(dá)，或可以被工程化以表達(dá)類胡蘿卜素生物合成(諸如角黃素生物合成)的一種或多種酶。

73、角黃素生物合成是由β-胡蘿卜素經(jīng)由β-胡蘿卜素酮醇酶的作用進(jìn)行的。在一個(gè)實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞可以表達(dá)，或可以被工程化以表達(dá)β-胡蘿卜素酮醇酶。

74、其他細(xì)胞組分

75、熟練人員將認(rèn)識(shí)到，除了視紫紅質(zhì)和co2固定途徑之外，根據(jù)本發(fā)明的細(xì)菌細(xì)胞所需的光自養(yǎng)生長可能還需要：

76、co2轉(zhuǎn)運(yùn)分子；

77、atp合酶；

78、轉(zhuǎn)氫酶；

79、nadh脫氫酶；

80、醌池；以及

81、電子傳遞鏈。

82、熟練人員將認(rèn)識(shí)到，此類組分可以在細(xì)菌細(xì)胞中天然提供。如果需要，可以在細(xì)菌細(xì)胞中工程化一個(gè)或多個(gè)或所有這些組分。

83、co2轉(zhuǎn)運(yùn)分子

84、在優(yōu)選實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞具有天然功能性co2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。co2可以作為co2或碳酸氫鹽(hco3-)的形式運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞中。至少5種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)對(duì)于熟練人員是已知的，并且可以通過基因修飾提供給細(xì)胞：(i)由cmpabcd編碼的bct1，hco3轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(omata等人1999)。(ii)sbta，hco3-轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(shibata等人.2002)。(iii)bica，hco3轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(price等人2004)(iv)ndh-i4，co2吸收系統(tǒng)(maeda等人2002；shibata等人2001)。(v)ndh-i3，co2吸收系統(tǒng)(klughammer等人1999；maeda等人2002；shibata等人2001)(prommeenate等人2004；zhang等人2004)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以工程化細(xì)菌細(xì)胞，以提供功能性co2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，例如通過用co2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因和/或其啟動(dòng)子進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

85、atp合酶

86、在優(yōu)選實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞具有天然功能性atp合酶。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以工程化細(xì)菌細(xì)胞，以提供功能性atp合酶，例如通過用atp合酶基因和/或其啟動(dòng)子進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

87、轉(zhuǎn)氫酶

88、在優(yōu)選實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞具有天然功能性轉(zhuǎn)氫酶。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以工程化細(xì)菌細(xì)胞，以提供功能性轉(zhuǎn)氫酶，例如通過用轉(zhuǎn)氫酶基因和/或其啟動(dòng)子進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

89、nadh脫氫酶

90、在優(yōu)選實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞具有天然功能性nadh脫氫酶。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以工程化細(xì)菌細(xì)胞，以提供功能性nadh脫氫酶，例如通過用nadh脫氫酶基因和/或其啟動(dòng)子進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

91、醌池

92、醌池可以是細(xì)菌細(xì)胞膜中的內(nèi)源性醌池。醌可以是泛醌。

93、電子傳遞鏈

94、在優(yōu)選實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞具有天然功能性電子傳遞鏈。電子傳遞鏈可以是細(xì)菌細(xì)胞膜中的內(nèi)源性電子傳遞鏈。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以工程化細(xì)菌細(xì)胞，以提供功能性電子傳遞鏈，例如通過用功能性電子傳遞鏈所需的一個(gè)或多個(gè)或所有基因進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

95、在一個(gè)實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞表達(dá)，或被工程化以表達(dá)mtrcab。

96、mtrcab是一種多血紅素蛋白復(fù)合物，其將細(xì)胞內(nèi)電子傳遞鏈與細(xì)胞外底物連接起來。有利的是，在mtrcab基因中編碼的電子傳遞蛋白使細(xì)胞能夠直接從電極獲取電子。

97、有利的是，通過表達(dá)mtrcab和碳酸酐酶(can)以及添加類胡蘿卜素(諸如角黃素)，能量傳遞效率可以從20％提高到45％。

98、mtrcab可以是重組的和/異源性的。mtrcab可以異質(zhì)地表達(dá)。mtrcab可以來源于希瓦氏菌屬，諸如希瓦氏菌mr-1。

99、在一個(gè)實(shí)施方式中，用編碼mtrcab基因簇的核酸(諸如質(zhì)粒dna)轉(zhuǎn)化細(xì)菌細(xì)胞。質(zhì)?？梢园x擇標(biāo)記。mtrcab可以在合適的啟動(dòng)子(諸如pbad啟動(dòng)子)的控制下表達(dá)。啟動(dòng)子可以是可誘導(dǎo)的或可抑制的。mtrcab基因簇可以維持在染色體外或穩(wěn)定地整合到染色體dna中。

100、mtra可以包含seq?id?no:15(mknclkmknllpaltitmamsavmalv?vtpnayaskwdekmtpeqveatldkkfaegnyspkgadsclmchkksekvmdlfkgvhgaidsskspmaglqceachgplgqhnkggnepmitfgkqstlsadkqnsvcmschqddkrmswngghhdnadvacaschqvhvakdpvlskntemevctschtkqkadmnkrsshplkwaqmtcsdchnphgsmtdsdlnkpsvndtcyschaekrgpklwehapvtencvtchnphgsvndgmlktrapqlcqqchasdghasnaylgntglgsnvgdnaftggrsclnchsqvhgsnhpsgkllqr)的序列、或由其組成。

101、mtrb可以包含seq?id?no:16(mkfklnlitlallantglavaadgygla?nantekvklsawsckgcvvetgtsgtvgvgvgynseedirsanafgtsnevagkfdadlnfkgekgyrasvdayqlgmdggrldvnagkqgqynvnvnyrqiatydsnsalspyagiggnnltlpdnwitagssnqmpllmdslnalelslkrertglgfeyqgeslwstyvnymreektglkqasgsffnqsmmlaepvdyttdtieagvklkgdrwftalsyngsifkneynqldfenafnptfgaqtqgtmaldpdnqshtvslmgqyndgsnalsgriltgqmsqdqalvtdnyryanqlntdavdakvdllgmnlkvvskvsndlrltgsydyydrdnntqveewtqisinnvngkvayntpydnrtqrfkvaadyritrdikldggydfkrdqrdyqdrettdentvwarlrvnsfdtwdmwvkgsygnrdgsqyqasewtssetnsllrkynladrdrtqvearithsplesltidvgaryalddytdtviglteskdtsydanisymitadllatafynyqtieseqagssnystptwtgfiedqvdvvgagisynnllenklrlgldytysnsdsntqvrqgitgdygdyfakvhninlyaqyqateklalrfdykienykdndaandiavdgiwnvvgfgsnshdytaqmlmlsmsykl)的序列、或由其組成。

102、mtrc可以包含seq?id?no:17(mmnaqkskialllaasavtmaltgcggs?dgnngndgsdggepagsiqtlnlditkvsyengapmvtvfatneadmpviglanleikkalqlipegatgpgnsanwqglgssksyvdnkngsytfkfdafdsnkvfnaqltqrfnvvsaagkladgttvpvaemvedfdgqgnapqytknivshevcaschvegekiyhqatevetcischtqefadgrgkphvafshlihnvhnankawgkdnkiptvaqnivqdncqvchvesdmlteaknwsriptmevcsschvdidfaagkghsqqldnsnciachnsdwtaelhtakttatknlinqygiettstintetkaatisvqvvdangtavdlktilpkvqrleiitnvgpnnatlgysgkdsifaikngaldpkatindagklvytttkdlklgqngadsdtafsfvgwsmcssegkfvdcadpafdgvdvtkytgmkadlafatlsgkapstrhvdsvnmtacanchtaefeihkgkqhagfvmteqlshtqdangkaivgldacvtchtpdgtysfanrgalelklhkkhvedaygliggncaschsdfnlesfkkkgalntaaaadktglystpitatcttchtvgsqymvhtketlesfgavvdgtkddatsaaqsetcfychtptvadhtkvkm)的序列、或由其組成。

103、mtrcab基因簇可以包含seq?id?no:34(atgatgaacgcacaaaaatca?aaaatcgcactgctgctcgcagcaagtgccgtcacaatggccttaaccggctgtggtggaagcgatggtaataacggcaatgatggtagtgatggtggtgagccagcaggtagcatccagacgttaaacctagatatcactaaagtaagctatgaaaatggtgcacctatggtcactgttttcgccactaacgaagccgacatgccagtgattggtctcgcaaatttagaaatcaaaaaagcactgcaattaataccggaaggggcgacaggcccaggtaatagcgctaactggcaaggcttaggctcatcaaagagctatgtcgataataaaaacggtagctatacctttaaattcgacgccttcgatagtaataaggtctttaatgctcaattaacgcaacgctttaacgttgtttctgctgcgggtaaattagcagacggaacgaccgttcccgttgccgaaatggttgaagatttcgacggccaaggtaatgcgccgcaatatacaaaaaatatcgttagccacgaagtatgtgcttcttgccacgtagaaggtgaaaagatttatcaccaagctactgaagtcgaaacttgtatttcttgccacactcaagagtttgcggatggtcgcggcaaaccccatgtcgcctttagtcacttaattcacaatgtgcataatgccaacaaagcttggggcaaagacaataaaatccctacagttgcacaaaatattgtccaagataattgccaagtttgtcacgttgaatccgacatgctcaccgaggcaaaaaactggtcacgtattccaacaatggaagtctgttctagctgtcacgtagacatcgattttgctgcgggtaaaggccactctcaacaactcgataactccaactgtatcgcctgccataacagcgactggactgctgagttacacacagccaaaaccaccgcaactaagaacttgattaatcaatacggtatcgagactacctcgacaattaataccgaaactaaagcagccacaattagtgttcaagttgtagatgcgaacggtactgctgttgatctcaagaccatcctgcctaaagtgcaacgcttagagatcatcaccaacgttggtcctaataatgcaaccttaggttatagtggcaaagattcaatatttgcaatcaaaaatggagctcttgatccaaaagctactatcaatgatgctggcaaactggtttataccactactaaagacctcaaacttggccaaaacggcgcagacagcgacacagcatttagctttgtaggttggtcaatgtgttctagcgaaggtaagtttgtagactgtgcagaccctgcatttgatggtgttgatgtaactaagtataccggcatgaaagcggatttagcctttgctactttgtcaggtaaagcaccaagtactcgccacgttgattctgttaacatgacagcctgtgccaattgccacactgctgagttcgaaattcacaaaggcaaacaacatgcaggctttgtgatgacagagcaactatcacacacccaagatgctaacggtaaagcgattgtaggccttgacgcatgtgtgacttgtcatactcctgatggcacctatagctttgccaaccgtggtgcgctagagctaaaactacacaaaaaacacgttgaagatgcctacggcctcattggtggcaattgtgcctcttgtcactcagacttcaaccttgagtctttcaagaagaaaggcgcattgaatactgccgctgcagcagataaaacaggtctatattctacgccgatcactgcaacttgtactacctgtcacacagttggcagccagtacatggtccatacgaaagaaaccctggagtctttcggtgcagttgttgatggcacaaaagatgatgctaccagtgcggcacagtcagaaacctgtttctactgccataccccaacagttgcagatcacactaaagtgaaaatgtaatttgcccaagcagggggagctcgctccccctttcttgaattttgttgggacaaattgggaagcctattatgaagaactgcctaaaaatgaaaaacctactgccggcacttaccatcacaatggcaatgtctgcagttatggcattagtcgtcacaccaaacgcttatgcgtcgaagtgggatgagaaaatgacgccagagcaagtcgaagccaccttagataagaagtttgccgaaggcaactactcccctaaaggcgccgattcttgcttgatgtgccataagaaatccgaaaaagtcatggaccttttcaaaggtgtccacggtgcgattgactcctctaagagtccaatggctggcctgcaatgtgaggcatgccacggcccactgggtcagcacaacaaaggcggcaacgagccgatgatcacttttggtaagcaatcaaccttaagtgccgacaagcaaaacagcgtatgtatgagctgtcaccaagacgataagcgtatgtcttggaatggcggtcaccatgacaatgccgatgttgcttgtgcttcttgtcaccaagtacacgtcgcaaaagatcctgtgttatctaaaaacacggaaatggaagtctgtactagctgccatacaaagcaaaaagcggatatgaataaacgctcaagtcacccactcaaatgggcacaaatgacctgtagcgactgtcacaatccccatgggagcatgacagattccgatcttaacaagcctagcgtgaatgatacctgttattcctgtcacgccgaaaaacgcggcccaaaactttgggagcatgcacccgtcactgagaattgtgtcacttgccacaatcctcacggtagtgtgaatgacggtatgctgaaaacccgtgcgccacagctatgtcagcaatgtcacgccagcgatggccacgccagcaacgcctacttaggtaacactggattaggttcaaatgtcggtgacaatgcctttactggtggaagaagctgcttaaattgccatagtcaggttcatggttctaaccatccatctggcaagctattacagcgctaaggagacgagaaaatgaaatttaaactcaatttgatcactctagcgttattagccaacacaggcttggccgtcgctgctgatggttatggtctagcgaatgccaatactgaaaaagtgaaattatccgcatggagctgtaaaggctgcgtcgttgaaacgggcacatcaggcactgtgggtgtcggtgtcggttataacagcgaagaggatattcgctctgccaatgcctttggtacatccaatgaagtggcgggtaaatttgatgccgatttaaactttaaaggtgaaaagggttatcgtgccagtgttgatgcttatcaactcggtatggatggcggtcgcttagatgtcaatgcgggcaaacaaggccagtacaacgtcaatgtgaactatcgccaaattgctacctacgacagcaatagcgccctatcgccctacgcgggtattggtggcaataacctcacgttaccggataactggataacagcaggttcaagcaaccaaatgccactcttgatggacagcctcaatgccctcgaactctcacttaaacgtgagcgcacggggttgggatttgaatatcaaggtgaatccctgtggagcacctatgttaactacatgcgtgaagagaaaaccggcttaaaacaagcctctggtagcttcttcaaccaatcgatgatgttagcagagccggtggattacaccactgacaccattgaagcgggtgtcaaactcaagggtgatcgttggtttaccgcactcagttacaatgggtcaatattcaaaaacgaatacaaccaattggactttgaaaatgcttttaaccccacctttggtgctcaaacccaaggtacgatggcactcgatccggataaccagtcacacaccgtgtcgctgatgggacagtacaacgatggcagcaacgcactgtcgggtcgtattctgaccggacaaatgagccaagatcaggcgttagtgacggataactaccgttatgctaatcagctcaataccgatgccgtcgatgccaaagtcgatctactgggtatgaacctgaaagtcgttagcaaagtgagcaatgatcttcgcttaacaggtagttacgattattacgaccgtgacaataatacccaagtagaagaatggactcagatcagcatcaacaatgtcaacggtaaggtggcttataacaccccttacgataatcgtacgcaacgctttaaagttgccgcagattatcgcattacccgcgatatcaaactcgatggtggttatgacttcaaacgtgaccaacgtgattatcaagaccgtgaaaccacggatgaaaataccgtttgggcccgtttacgtgtaaacagcttcgatacttgggacatgtgggtaaaaggcagttacggtaaccgtgacggctcacaataccaagcgtctgaatggacctcttctgaaaccaacagcctgttacgtaagtacaatctggctgaccgtgacagaactcaagtcgaagcacggatcacccattcgccattagaaagcctgactatcgatgttggtgcccgttacgcgttagatgattataccgatactgtgattggattaactgagtcaaaagacaccagttatgatgccaacatcagttatatgatcaccgctgacttactggcaaccgccttctacaattaccaaaccattgagtctgaacaggcgggtagcagcaattacagcaccccaacgtggacaggctttatagaagatcaggtagatgtggtcggtgcaggtatcagctacaacaatctgctggagaacaagttacgcctaggactggactacacctattccaactccgacagtaacactcaagtcagacaaggtatcactggcgactatggtgattattttgccaaagtgcataacattaacttatacgctcaatatcaagccaccgagaaactcgcgctgcgcttcgattacaaaattgagaactataaggacaatgacgccgcaaatgatatcgccgttgatggcatttggaacgtcgtaggttttggtagtaacagccatgactacaccgcacaaatgctgatgctgagcatgagttacaaactctaa)的序列

104、可以進(jìn)一步修飾細(xì)菌細(xì)胞以需氧地產(chǎn)生細(xì)胞色素，諸如細(xì)胞色素c，例如用于血紅素插入。需氧細(xì)胞色素產(chǎn)生，諸如細(xì)胞色素c的產(chǎn)生，可以通過用在需氧條件下起作用的替代啟動(dòng)子(諸如組成型啟動(dòng)子)替換細(xì)胞色素啟動(dòng)子來提供。

105、在一個(gè)實(shí)施方式中，電子傳遞鏈可以包含硝酸還原酶，例如作為電子受體分子。在一個(gè)實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞表達(dá)，或被工程化以表達(dá)硝酸還原酶。硝酸還原酶對(duì)于細(xì)菌細(xì)胞來說可以是內(nèi)源性的或異源性的。

106、co2固定途徑

107、熟練人員將認(rèn)識(shí)到，可以提供任何co2固定途徑，其可以是天然存在的或工程化的。在優(yōu)選實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞具有卡爾文循環(huán)的酶。

108、例如fuch(annu?rev?microbiol.2011；65:631-58.doi:10.1146/annurev-micro-090110-102801；https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21740227/)(通過引用并入本文)描述了可以提供的替代co2固定途徑的五個(gè)實(shí)例。可替代地，可以提供設(shè)計(jì)/工程化的co2固定途徑，例如如由schwander等人所述(science.2016nov?18；354(6314):900-904:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc5892708/)(通過引用并入本文)。

109、在優(yōu)選實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞具有用于co2固定的天然功能性卡爾文循環(huán)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以工程化細(xì)菌細(xì)胞，以提供功能性卡爾文循環(huán)，例如通過用功能性卡爾文循環(huán)所需的一個(gè)或多個(gè)或所有基因進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

110、在一個(gè)實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞表達(dá)，或被工程化以表達(dá)選自rubisco、fbpase、sbpase、prk、pgk、gadph、tpi、果糖-1,6-二磷酸醛縮酶、轉(zhuǎn)酮醇酶、rpe和核糖-5-磷酸異構(gòu)酶的一種或多種卡爾文循環(huán)酶。在一個(gè)實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞表達(dá)，或被工程化以表達(dá)選自rubisco、fbpase、sbpase、prk、pgk、gadph、tpi、果糖-1,6-二磷酸醛縮酶、轉(zhuǎn)酮醇酶、rpe和核糖-5-磷酸異構(gòu)酶的所有卡爾文循環(huán)酶。

111、在一個(gè)實(shí)施方式中，細(xì)菌細(xì)胞表達(dá)，或被工程化以表達(dá)碳酸酐酶(can)。在一個(gè)實(shí)施方式中，工程化細(xì)菌細(xì)胞，以過表達(dá)碳酸酐酶。優(yōu)選地，內(nèi)源性碳酸酐酶是過表達(dá)的。

112、有利的是，碳酸酐酶的表達(dá)可以通過濃縮co2來改善系統(tǒng)，并且有利于co2固定。富含碳酸酐酶可以提高co2利用率。

113、在一個(gè)實(shí)施方式中，用編碼碳酸酐酶的核酸(諸如質(zhì)粒dna)轉(zhuǎn)化細(xì)菌細(xì)胞。質(zhì)?？梢园x擇標(biāo)記。碳酸酐酶可以在合適的啟動(dòng)子(諸如pbad啟動(dòng)子)的控制下表達(dá)。啟動(dòng)子可以是可誘導(dǎo)的或可抑制的。碳酸酐酶基因可以維持在染色體外或穩(wěn)定地整合到染色體dna中。

114、碳酸酐酶可以是羅爾斯通氏菌的碳酸酐酶(can)。碳酸酐酶可以包含seq?id?no:18(mtdaiaqlfrnnrewvdrvnaedptffmrlanqqapeylwigcsds?rvpanqilglapgevfvhrnianviahsdlnalaviqfavevlkvrhitvvghygcggvkvalkrerigladnwlrhvrdvadkheaylgtllreddahtrlcelnvieqvnnvcqttvlqdawsrgqavtvhgwvygvsdgllrdlgmaassndelreqlaaayrqygdppqasir)的序列。

115、有機(jī)產(chǎn)物生產(chǎn)和其他功能

116、細(xì)菌細(xì)胞可以能夠通過細(xì)胞的生長產(chǎn)生有機(jī)產(chǎn)物(諸如生物質(zhì))和/或經(jīng)由co2固定途徑(諸如卡爾文循環(huán))產(chǎn)生有機(jī)分子。

117、可以進(jìn)一步工程化細(xì)菌細(xì)胞以生產(chǎn)有機(jī)產(chǎn)物。例如，可以工程化細(xì)菌細(xì)胞以合成酶，用于將卡爾文循環(huán)產(chǎn)物或其下游產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為替代有機(jī)產(chǎn)物。

118、有機(jī)產(chǎn)物可以包括選自糖、碳水化合物、肽、多肽、核酸、小分子、藥物、前藥、聚羥基丁酸酯(phb)、核黃素(維生素b2)、醇類(例如乙醇)、類胡蘿卜素和烷烴；或其組合的產(chǎn)物。

119、可以工程化細(xì)菌細(xì)胞以實(shí)現(xiàn)需要生物合成、轉(zhuǎn)化或降解產(chǎn)物的任何合適功能?？梢怨こ袒?xì)菌細(xì)胞以提供能量，其可以例如驅(qū)動(dòng)細(xì)胞中的任何生物合成或生物降解途徑。

120、在一個(gè)實(shí)施方式中，用編碼表達(dá)產(chǎn)物的核酸轉(zhuǎn)化細(xì)菌細(xì)胞。所述產(chǎn)物可以包括多肽，諸如肽或蛋白質(zhì)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述產(chǎn)物可以包括核酸，諸如rna或dna。所述rna可以包括mrna、mirna、sirna、trna或rrna。所述多肽可以是生物活性劑(例如生物治療分子)。所述多肽可以是酶。所述多肽可以是藥物或前藥。多肽和核酸產(chǎn)物兩者均可以被編碼。用于表達(dá)的產(chǎn)物可以包括抗體、或抗體片段、或其模擬物。用于表達(dá)的產(chǎn)物可以包括免疫原性肽或多肽，諸如哺乳動(dòng)物疫苗。用于表達(dá)的產(chǎn)物可以包括生物藥物，諸如用于癌癥療法或預(yù)防的生物藥物。用于表達(dá)的產(chǎn)物可以包括胰島素，例如用于糖尿病療法。

121、用于表達(dá)的產(chǎn)物可以包括能夠產(chǎn)生生化化合物(諸如治療藥物)的酶催化劑。可以提供多種酶催化劑用于表達(dá)，使得可以提供多步反應(yīng)來產(chǎn)生生化化合物。治療藥物可以包括細(xì)胞毒性藥物，諸如鄰苯二酚。用于表達(dá)的產(chǎn)物可以包括sala和/或salr。熟練人員將認(rèn)識(shí)到，當(dāng)存在水楊酸(阿司匹林)時(shí)，它與salr結(jié)合產(chǎn)生活性形式salr*，其然后啟動(dòng)sala和salr的轉(zhuǎn)錄(正反饋)。然后sala或水楊酸羥化酶在nadh的存在下將水楊酸轉(zhuǎn)化為鄰苯二酚。另外或可替代地，可以提供水楊酸羥化酶(sala)來生產(chǎn)氯鄰苯二酚或羥基鄰氨基苯甲酸酯。

122、在一個(gè)實(shí)施方式中，用編碼復(fù)制產(chǎn)物(諸如克隆)的核酸轉(zhuǎn)化細(xì)菌細(xì)胞。例如，細(xì)菌細(xì)胞可以用于生產(chǎn)質(zhì)粒或病毒核酸，諸如病毒載體。例如，細(xì)菌細(xì)胞可以用于生產(chǎn)dna-疫苗或用于基因療法的核酸。在一個(gè)實(shí)施方式中，用編碼病毒顆粒(或其部分)的核酸和伴隨的病毒核酸(或其部分)轉(zhuǎn)化細(xì)菌細(xì)胞。所述病毒可以是基于真核生物的病毒，諸如哺乳動(dòng)物病毒。所述病毒可以是減毒的或非復(fù)制型病毒。在一個(gè)實(shí)施方式中，用于表達(dá)的產(chǎn)物可以包括hpv疫苗，諸如編碼hpv基因的hpv多肽和/或核酸。在另一個(gè)實(shí)施方式中，用于表達(dá)的產(chǎn)物可以包括噬菌體或其部分。

123、用于表達(dá)的產(chǎn)物可以包括膜多肽(即包含被安排錨定在膜雙層中的疏水結(jié)構(gòu)域的多肽)。

124、用于表達(dá)的產(chǎn)物的表達(dá)可以被調(diào)節(jié)。例如，用于表達(dá)的產(chǎn)物的表達(dá)可以處于誘導(dǎo)型或可抑制型啟動(dòng)子的控制下。例如，用于表達(dá)的產(chǎn)物的表達(dá)可以處于可被紅霉素誘導(dǎo)的mphr調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制下。在另一個(gè)實(shí)施方式中，用于表達(dá)的產(chǎn)物的表達(dá)可以是構(gòu)成性的。特別地，可以編碼組成型啟動(dòng)子以促進(jìn)用于表達(dá)的產(chǎn)物的表達(dá)。在一個(gè)實(shí)施方式中，用于表達(dá)的產(chǎn)物的表達(dá)可以由強(qiáng)啟動(dòng)子(諸如病毒啟動(dòng)子)控制。所述啟動(dòng)子可以包括cmv啟動(dòng)子sv40。

125、光源

126、在優(yōu)選實(shí)施方式中，光源是自然光，諸如陽光。另外或可替代地，可以使用人工光。

127、其他方面

128、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種被重組工程化用于光自養(yǎng)co2固定的細(xì)菌細(xì)胞，所述細(xì)菌細(xì)胞包含：

129、視紫紅質(zhì)和用于從co2生物合成有機(jī)分子的co2固定途徑的組分。

130、在經(jīng)由醌池將電子捐贈(zèng)到電子傳遞鏈中的電子源的存在下，可以工程化細(xì)菌細(xì)胞用于光自養(yǎng)co2固定。所述電子源可以如本文所述。

131、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了根據(jù)本發(fā)明的重組工程化細(xì)菌細(xì)胞或本發(fā)明的電微生物系統(tǒng)用于co2固定和/或有機(jī)分子的生物合成的用途。

132、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種co2固定和/或有機(jī)產(chǎn)物的生物合成的方法，所述方法包括：

133、-提供本發(fā)明的電微生物系統(tǒng)，以及

134、-在光和co2的存在下培養(yǎng)細(xì)菌細(xì)胞。

135、優(yōu)選地，所述光是陽光。所述co2可以是大氣co2。

136、所述方法可以進(jìn)一步包括繼代培養(yǎng)細(xì)菌細(xì)胞以維持和/或生長培養(yǎng)物。

137、所述方法可以進(jìn)一步包括收獲有機(jī)產(chǎn)物，例如通過從培養(yǎng)介質(zhì)和/或細(xì)胞中純化或分離產(chǎn)物。

138、所述有機(jī)產(chǎn)物可以是生物質(zhì)。所述有機(jī)產(chǎn)物可以是有機(jī)分子。所述有機(jī)產(chǎn)物可以是選自聚羥基丁酸酯(phb)、核黃素(維生素b2)、醇類(例如乙醇)、類胡蘿卜素和烷烴的任何一種或多種有機(jī)分子。

139、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種編碼crt操縱子基因的一個(gè)或多個(gè)或所有基因，并進(jìn)一步編碼blh的基因和/或視紫紅質(zhì)基因(諸如紫色粘桿菌視紫紅質(zhì)(gr))的核酸。

140、所述核酸可以進(jìn)一步編碼dxr基因。

141、所述核酸可以是dna。所述核酸可以是質(zhì)粒。

142、所述核酸可以包含acatggtactccgtcaagccgtcaattgtctgattcgttaccaattatgacaacttgacggctacatcattcactttttcttcacaaccggcacggaactcgctcgggctggccccggtgcattttttaaatacccgcgagaaatagagttgatcgtcaaaaccaacattgcgaccgacggtggcgataggcatccgggtggtgctcaaaagcagcttcgcctggctgatacgttggtcctcgcgccagcttaagacgctaatccctaactgctggcggaaaagatgtgacagacgcgacggcgacaagcaaacatgctgtgcgacgctggcgatatcaaaattgctgtctgccaggtgatcgctgatgtactgacaagcctcgcgtacccgattatccatcggtggatggagcgactcgttaatcgcttccatgcgccgcagtaacaattgctcaagcagatttatcgccagcagctccgaatagcgcccttccccttgcccggcgttaatgatttgcccaaacaggtcgctgaaatgcggctggtgcgcttcatccgggcgaaagaaccccgtattggcaaatattgacggccagttaagccattcatgccagtaggcgcgcggacgaaagtaaacccactggtgataccattcgcgagcctccggatgacgaccgtagtgatgaatctctcctggcgggaacagcaaaatatcacccggtcggcaaacaaattctcgtccctgatttttcaccaccccctgaccgcgaatggtgagattgagaatataacctttcattcccagcggtcggtcgataaaaaaatcgagataaccgttggcctcaatcggcgttaaacccgccaccagatgggcattaaacgagtatcccggcagcaggggatcattttgcgcttcagccatacttttcatactcccgccattcagagaagaaaccaattgtccatattgcatcagacattgccgtcactgcgtcttttactggctcttctcgctaaccaaaccggtaaccccgcttattaaaagcattctgtaacaaagcgggaccaaagccatgacaaaaacgcgtaacaaaagtgtctataatcacggcagaaaagtccacattgattatttgcacggcgtcacactttgctatgccatagcatttttatccataagattagcggatcctacctgacgctttttatcgcaactctctactgtttctccatacccgtttttttgggctagctaaggaggagaccccatgggagagctcatgcatcgcattaccatcctgggcgccaccggctccattggcgaaagcacgctcgacgtcgtcaggcgccatgccgaccgctatgtggtgcatgcgctgaccgcccaccggcaggtgcgcaagctggctgaccagtgcgttgagttccgcccggcccgcgccgtggtggggaccgccgaggcagcgctcgaactggaaaccctgctgcgcgatgccggcgtgaagaccgaggtcagccacggcgaagccgcgctggaatccgtggccgccgatgcgcagaccgattcggtgatggccgccatcgtcggcgccgccggcctgcgcccgacgctggcggcagcacgtgccggcaagcgcgtgctgctggccaacaaggaagcgctggtgatgtccgggcgcatcttcatggatgcggtgcgcgagcacggcgccaccttgctgccgatcgacagcgagcacaacgccatcttccagtgccttccggcagatgatccgcgttatggtcgtggtgttgcaagggttctgttgaccgcatcaggaggtccgttccgtacgcgtgacccggcaacgctgcacgatatctcccccgaccaggcatgcgcacatcccaactgggttatgggtcgcaagatctcggtcgattccgccaccatgatgaacaagggcctcgaagtcatcgaggcgcactggctgttcggcgcccccgccgagcgcatcgaggtactgatccatccgcagagcatcgtgcattcgatggtggcctacaccgacggctcggtgctggcgcaactgggcaacccggacatgcgcacgccgatcgcctatggcctggcgtatccggagcggatcgatgcgggggtcacgccgctggacctgaccgtggctgggggcttgcatttcgagaagccggacctggtgcgcttcccgtgcctgggcctggccttcgatgcactgcgcgccggcggtgtggcgccggcggccctcaatgcagccaacgaggtggcggtcgaggcattcctgggcggtacagtgcgcttcacggacattgccggtatcgtccggcaggtgcttgaggcgacaccccaggggcctgccgatacgctcgaagcggtgctgtcagccgacgcgctggcgcgcgaggcggcacgcgagggcgtggccgccctggctgcaaagcgctgaagcttaaggaggagaccccatgggcggcctgatgctgatcgactggtgcgccctggccctggtggtctttattggtctcccgcacggggcactggacgcggccatctcgttctcgatgatctcgtcggccaagcgcatcgcccgcctggccggcatcctgctgatctacctgctgctggccaccgccttcttcctgatctggtaccagctgccggccttctcgctgctgatcttcctgctgatctcgatcatccacttcggcatggccgacttcaacgcctcgccgtcgaagctgaagtggccgcacatcatcgcccacggcggcgtggtgaccgtgtggctgccgctgatccagaagaacgaagtgaccaagctgttctcgatcctgaccaacggcccgaccccgatcctgtgggacatcctgctgatcttcttcctgtgctggtcgatcggcgtgtgcctgcacacctacgaaaccctgcgctcgaagcactacaacatcgccttcgaactgatcggcctgatcttcctggcctggtacgccccgccgctggtgaccttcgccacctacttctgcttcatccactcgcgccgccacttctcgttcgtgtggaagcagctgcagcacatgtcgtcgaagaagatgatgatcggctcggccatcatcctgtcgtgcacctcgtggctgatcggcggcggcatctacttcttcctgaactcgaagatgatcgcctcggaagccgccctgcagaccgtgttcatcggcctggccgccctgaccgtgccgcacatgatcctgatcgacttcatcttccgcccgcactcgtcgcgcatcaagatcaagaacaagggcgaactggaaggcaagccgatcccgaacccgctgctgggcctggactcgacccgcaccggccatcatcaccatcaccattaagagctcgatctcaaacaggattgggcataaaacagttgaaagtgaataaagttgctaagctggtaactcagatcctaaaaacagggataagactgtgcaacgttatggattgatggcgcttttgctcgtttcctgctgggccagcgcgcataacatcgtcatcgggcagccccttccgtcggtttttattgcggataaaggtgaaatgcggctggatggcggcaaggttaactatcaaaaatggaacagcctgtctcttccgggtcggacacgtttagttattcatgttgcaggacgattgtcggccaaagagcagtccgccccgcttattgcggccctgcagcgcgccaacctgccacaagaccggttccagaccacaaccatcgtgaatacagatgatgctttgcctggcagcagtctgtttgtgattaacagtatccgctccagtaaaaaagcctcaccatggcaacaatttattatcgacagtagcggcgtggcacaacatcgctggcagcttaagccagaaggtgccgctgtcatcgtgctggaccctgatggtcaggtaaagtttgcgaaagacacggcgctcagtgcggatgatgtttctcaggtcattgcaacattgcgtgcgctggcaggctgatcctggcaacccggtaaaggtaccgcacggtctgccaatccgacggaggtttatgaattttccaccttttccacaagctcaactagtattaacgatgtggatttagcaaaaaaaacctgtaaccctaaatgtaaaataacgggtaagcctgccaaccatgttatggcagattaagcgtctttttgaagggcaccgcatctttcgcgttgccgtaaatgtatccgtttataaggacagcccgaatgacggtctgcgcaaaaaaacacgttcatctcactcgcgatgctgcggagcagttactggctgatattgatcgacgccttgatcagttattgcccgtggagggagaacgggatgttgtgggtgccgcgatgcgtgaaggtgcgctggcaccgggaaaacgtattcgccccatgttgctgttgctgaccgcccgcgatctgggttgcgctgtcagccatgacggattactggatttggcctgtgcggtggaaatggtccacgcggcttcgctgatccttgacgatatgccctgcatggacgatgcgaagctgcggcgcggacgccctaccattcattctcattacggagagcatgtggcaatactggcggcggttgccttgctgagtaaagcctttggcgtaattgccgatgcagatggcctcacgccgctggcaaaaaatcgggcggtttctgaactgtcaaacgccatcggcatgcaaggattggttcagggtcagttcaaggatctgtctgaaggggataagccgcgcagcgctgaagctattttgatgacgaatcactttaaaaccagcacgctgttttgtgcctccatgcagatggcctcgattgttgcgaatgcctccagcgaagcgcgtgattgcctgcatcgtttttcacttgatcttggtcaggcatttcaactgctggacgatttgaccgatggcatgaccgacaccggtaaggatagcaatcaggacgccggtaaaatcgacgctggtcaatctgttaggcccgagggcggttgaagaacgtctgagacaacatcttcagcttgccagtgagcatctctctgcggcctgccaacacgggcacgccactcaacattttattcaggcctggtttgacaaaaaactcgctgccgtcagttaaggatgctgcatgagccatttcgcggcgatcgcaccgcctttttacagccatgttcgcgcattacagaatctcgctcaggaactggtcgcgcgcggtcatcgggtgacctttattcagcaatacgatattaaacacttgatcgatagcgaaaccattggatttcattccgtcgggacagacagccatccccccggcgcgttaacgcgcgtgctacacctggcggctcatcctctggggccgtcaatgctgaagctcatcaatgaaatggcgcgcaccaccgatatgctgtgccgcgaactcccccaggcatttaacgatctggccgtcgatggcgtcattgttgatcaaatggaaccggcaggcgcgctcgttgctgaagcactgggactgccgtttatctctgtcgcctgcgcgctgcctctcaatcgtgaaccggatatgcccctggcggttatgcctttcgaatacgggaccagcgacgcggctcgcgaacgttatgccgccagtgaaaaaatttatgactggctaatgcgtcgtcatgaccgtgtcattgccgaacacagccacagaatgggcttagcccccccggcaaaagcttcaccagtgtttttcgccactggcgcaaatcagccagcttgttcctgaactggattttccccgcaaagcgttaccggcttgttttcatgccgtcgggcctctgcgcgaaacgcacgcaccgtcaacgtcttcatcccgttattttacatcctcagaaaaaccccggattttcgcctcgctgggcacgcttcagggacaccgttatgggctgtttaaaacgatagtgaaagcctgtgaagaaattgacggtcagctcctgttagcccactgtggtcgtcttacggactctcagtgtgaagagctggcgcgaagccgtcatacacaggtggtggattttgccgatcagtcagccgcgctgtctcaggcgcagctggcgatcacccacggcggcatgaatacggtactggacgcgattaattaccggacgccccttttagcgcttccgctggcctttgatcagcccggcgtcgcgtcacgcatcgtttatcacggcatcggcaagcgtgcttcccgctttaccaccagccatgctttggctcgtcagatgcgttcattgctgaccaacgtcgactttcagcagcgcatggcgaaaatccagacagcccttcgtttggcagggggcaccatggccgctgccgatatcattgagcaggttatgtgcaccggtcagcctgtcttaagtgggagcggctatgcaaccgcattatgatctgattctcgtgggggctggactcgcgaatggccttatcgccctgcgtcttcagcagcagcaacctgatatgcgtattttgcttatcgacgccgcaccccaggcgggcgggaatcatacgtggtcatttcaccacgatgatttgactgagagccaacatcgttggatagctccgctggtggttcatcactggcccgactatcaggtacgctttcccacacgccgtcgtaagctgaacagcggctacttttgtattacttctcagcgtttcgctgaggttttacagcgacagtttggcccgcacttgtggatggataccgcggtcgcagaggttaatgcggaatctgttcggttgaaaaagggtcaggttatcggtgcccgcgcggtgattgacgggcggggttatgcggcaaattcagcactgagcgtgggcttccaggcgtttattggccaggaatggcgattgagccacccgcatggtttatcgtctcccattatcatggatgccacggtcgatcagcaaaatggttatcgcttcgtgtacagcctgccgctctcgccgaccagattgttaattgaagacacgcactatattgataatgcgacattagatcctgaatgcgcgcggcaaaatatttgcgactatgccgcgcaacagggttggcagcttcagacactgctgcgagaagaacagggcgccttacccattactctgtcgggcaatgccgacgcattctggcagcagcgccccctggcctgtagtggattacgtgccggtctgttccatcctaccaccggctattcactgccgctggcggttgccgtggccgaccgcctgagtgcacttgatgtctttacgtcggcctcaattcaccatgccattacgcattttgcccgcgagcgctggcagcagcagggctttttccgcatgctgaatcgcatgctgtttttagccggacccgccgattcacgctggcgggttatgcagcgtttttatggtttacctgaagatttaattgcccgtttttatgcgggaaaactcacgctgaccgatcggctacgtattctgagcggcaagccgcctgttccggtattagcagcattgcaagccattatgacgactcatcgttaaagagcgactacatgaaaccaactacggtaattggtgcaggcttcgntggcctggcactggcaattcgtctacaagctgcggggatccccgtcttactgcttgaacaacgtgataaacccggcggtcgggcttatgtctacgaggatcaggggtttacctttgatgcaggcccgacggttatcaccgatcccagtgccattgaagaactgtttgcactggcaggaaaacagttaaaagagtatgtcgaactgctgccggttacgccgttttaccgcctgtgttgggagtcagggaaggtctttaattacgataacgatcaaacccggctcgaagcgcagattcagcagtttaatccccgcgatgtcgaaggttatcgtcagtttctggactattcacgcgcggtgtttaaagaaggctatctaaagctcggtactgtcccttttttatcgttcagagacatgcttcgcgccgcacctcaactggcgaaactgcaggcatggagaagcgtttacagtaaggttgccagttacatcgaagatgaacatctgcgccaggcgttttctttccactcgctgttggtgggcggcaatcccttcgccacctcatccatttatacgttgatacacgcgctggagcgtgagtggggcgtctggtttccgcgtggcggcaccggcgcattagttcaggggatgataaagctgtttcaggatctgggtggcgaagtcgtgttaaacgccagagtcagccatatggaaacgacaggaaacaagattgaagccgtgcatttagaggacggtcgcaggttcctgacgcaagccgtcgcgtcaaatgcagatgtggttcatacctatcgcgacctgttaagccagcaccctgccgcggttaagcagtccaacaaactgcagactaagcgcatgagtaactctctgtttgtgctctattttggtttgaatcaccatcatgatcagctcgcgcatcacacggtttgtttcggcccgcgttaccgcgagctgattgacgaaatttttaatcatgatggcctcgcagaggacttctcactttatctgcacgcgccctgtgtcacggattcgtcactggcgcctgaaggttgcggcagttactatgtgttggcgccggtgccgcatttaggcaccgcgaacctcgactggacggttgaggggccaaaactacgcgaccgtatttttgcgtaccttgagcagcattacatgcctggcttacggagtcagctggtcacgcaccggatgtttacgccgtttgattttcgcgaccagcttaatgcctatcatggctcagccttttctgtggagcccgttcttacccagagcgcctggtttcggccgcataaccgcgataaaaccattactaatctctacctggtcggcgcaggcacgcatcccggcgcaggcattcctggcgtcatcggctcggcaaaagcgacagcaggtttgatgctggaggatctgatatgaataatccgtcgttactcaatcatgcggtcgaaacgatggcagttggctcgaaaagttttgcgacagcctcaaagttatttgatgcaaaaacccggcgcagcgtactgatgctctacgcctggtgccgccattgtgacgatgttattgacgatcagacgctgggctttcaggcccggcagcctgccttacaaacgcccgaacaacgtctgatgcaacttgagatgaaaacgcgccaggcctatgcaggatcgcagatgcacgaaccggcgtttgcggcttttcaggaagtggctatggctcatgatatcgccccggcttacgcgtttgatcatctggaaggcttcgccatggatgtacgcgaagcgcaatacagccaactggatgatacgctgcgctattgctatcacgttgcaggcgttgtcggcttgatgatggcgcaaatcatgggcgtgcgggataacgccacgctggaccgcgcctgtgaccttgggctggcatttcagttgaccaatattgctcgcgatattgtggacgatgcgcatgcgggccgctgttatctgccggcaagctggctggagcatgaaggtctgaacaaagagaattatgcggcacctgaaaaccgtcaggcgctgagccgtatcgcccgtcgtttggtgcaggaagcagaaccttactatttgtctgccacagccggcctggcagggttgcccctgcgttccgcctgggcaatcgctacggcgaagcaggtttaccggaaaataggtgtcaaagttgaacaggccggtcagcaagcctaggatcagcggcagtcaacgaccacgcccgaaaaattaacgctgctgctggccgcctctggtcaggcccttactcccggatgcgggctcatcctccccgccctgcgcatctctggcagcgcccgctctagcgccatgtctttcccggagcgtcagatctgcttggagccacccgcagttcgaaaaataataagcttgacctgtgaagtgaaaaatggcgcacattgtgcgacattttttttgtctgccgtttaccgctactgcgtcacggatctccacgcgccctgtagcggcgcattaagcgcggcgggtgtggtggttacgcgcagcgtgaccgctacacttgccagcgccctagcgcccgctcctttcgctttcttcccttcctttctcgccacgttcgccggctttccccgtcaagctctaaatcgggggctccctttagggttccgatttagtgctttacggcacctcgaccccaaaaaacttgattagggtgatggttcacgtagtgggccatcgccctgatagacggtttttcgccctttgacgttggagtccacgttctttaatagtggactcttgttccaaactggaacaacactcaaccctatctcggtctattcttttgatttataagggattttgccgatttcggcctattggttaaaaaatgagctgatttaacaaaaatttaacgcgaattttaacaaaatctcgaattcaagaaaccaattgtccatattgcatcagacattgccgtcactgcgtcttttactggctcttctcgctaaccaaaccggtaaccccgcttattaaaagcattctgtaacaaagcgggaccaaagccatgacaaaaacgcgtaacaaaagtgtctataatcacggcagaaaagtccacattgattatttgcacggcgtcacactttgctatgccatagcatttttatccataagattagcggatcctacctgacgctttttatcgcaactctctactgtttctccatacccgtttttttgggctagctaaggaggagaccccatgggtttgatgaccgtattttcttctgcacctgaacttgcccttctcggatcaacctttgcccaggtcgatccttcaaacttatcggtctcagattcgctgacctatggtcagttcaatctggtttacaacgctttctcgtttgccatcgcggcaatgttcgcatctgccctcttcttcttcagcgctcaggcactcgtcggtcaacgataccggttggccttgcttgtttcagcaattgttgtgagtatcgctgggtaccactactttcggatcttcaatagttgggatgctgcctacgttctggagaatggcgtgtattccctgactagcgaaaaattcaacgacgcctaccgctatgtggattggctgttgaccgtgcctctgttgctggtggagacagtggcagtgctgacgttgcctgcaaaggaggcaagacccttgctgatcaaactgacggtggcttcagttctgatgattgccacgggctaccccggcgagatttctgacgacattacgactcgcatcatctggggtacggtcagcacgattcccttcgcctacatcctctatgtgttgtgggtcgaactgtccaggtcccttgtccgccagcccgctgctgtacaaaccctggtccgcaacatgcggtggctgctgttgctctcctggggtgtttacccgatcgcataccttctacccatgcttggagtatccggtacgtccgcggctgtcggcgttcaggttggctatacgatcgcagacgtgctggcgaagcctgtatttggtcttctagtcttcgcgattgcactcgtgaaaacaaaagcagatcaagaaagcagtgaaccacatgccgcaataggtgctgctgcaaataaatcgggaggcagtcttatctcctagcggccgcagatctgcttggagccacccgcagttcgaaaaataataagcttgacctgtgaagtgaaaaatggcgcacattgtgcgacattttttttgtctgccgtttaccgctactgcgtcacagatctgaattcactggccgtcgttttacaacgtcgtgactgggaaaaccctggcgttacccaacttaatcgccttgcagcacatccccctttcgccagctggcgtaatagcgaagaggcccgcaccgatcgcccttcccaacagttgcgcagcctgaatggcgaatggcgcctgatgcggtattttctccttacgcatctgtgcggtatttcacaccgcatatggtgcactctcagtacaatctgctctgatgccgcatagttaagccagccccgacacccgccaacacccgctgacgcgccctgacgggcttgtctgctcccggcatccgcttacagacaagctgtgaccgtctccgggagctgcatgtgtcagaggttttcaccgtcatcaccgaaacgcgcgagacgaaagggcctcgtgatacgcctatttttataggttaatgtcatgataataatggtttcttagcaccctttctcggtccttcaacgttcctgacaacgagcctccttttcgccaatccatcgacaatcaccgcgagtccctgctcgaacgctgcgtccggaccggcttcgtcgaaggcgtctatcgcggcccgcaacagcggcgagagcggagcctgttcaacggtgccgccgcgctcgccggcatcgctgtcgccggcctgctcctcaagcacggccccaacagtgaagtagctgattgtcatcagcgcattgacggcgtccccggccgaaaaacccgcctcgcagaggaagcgaagctgcgcgtcggccgtttccatctgcggtgcgcccggtcgcgtgccggcatggatgcgcgcgccatcgcggtaggcgagcagcgcctgcctgaagctgcgggcattcccgatcagaaatgagcgccagtcgtcgtcggctctcggcaccgaatgcgtatgattctccgccagcatggcttcggccagtgcgtcgagcagcgcccgcttgttcctgaagtgccagtaaagcgccggctgctgaacccccaaccgttccgccagtttgcgtgtcgtcagaccgtctacgccgacctcgttcaacaggtccagggcggcacggatcactgtattcggctgcaactttgtcatgattgacactttatcactgataaacataatatgtccaccaacttatcagtgataaagaatccgcgcgttcaatcggaccagcggaggctggtccggaggccagacgtgaaacccaacatacccctgatcgtaattctgagcactgtcgcgctcgacgctgtcggcatcggcctgattatgccggtgctgccgggcctcctgcgcgatctggttcactcgaacgacgtcaccgcccactatggcattctgctggcgctgtatgcgttggtgcaatttgcctgcgcacctgtgctgggcgcgctgtcggatcgtttcgggcggcggccaatcttgctcgtctcgctggccggcgccactgtcgactacgccatcatggcgacagcgcctttcctttgggttctctatatcgggcggatcgtggccggcatcaccggggcgactggggcggtagccggcgcttatattgccgatatcactgatggcgatgagcgcgcgcggcacttcggcttcatgagcgcctgtttcgggttcgggatggtcgcgggacctgtgctcggtgggctgatgggcggtttctccccccacgctccgttcttcgccgcggcagccttgaacggcctcaatttcctgacgggctgtttccttttgccggagtcgcacaaaggcgaacgccggccgttacgccgggaggctctcaacccgctcgcttcgttccggtgggcccggggcatgaccgtcgtcgccgccctgatggcggtcttcttcatcatgcaacttgtcggacaggtgccggccgcgctttgggtcattttcggcgaggatcgctttcactgggacgcgaccacgatcggcatttcgcttgccgcatttggcattctgcattcactcgcccaggcaatgatcaccggccctgtagccgcccggctcggcgaaaggcgggcactcatgctcggaatgattgccgacggcacaggctacatcctgcttgccttcgcgacacggggatggatggcgttcccgatcatggtcctgcttgcttcgggtggcatcggaatgccggcgctgcaagcaatgttgtccaggcaggtggatgaggaacgtcaggggcagctgcaaggctcactggcggcgctcaccagcctgacctcgatcgtcggacccctcctcttcacggcgatctatgcggcttctataacaacgtggaacgggtgggcatggattgcaggcgctgccctctacttgctctgcctgccggcgctgcgtcgcgggctttggagcggcgcagggcaacgagccgatcgctgatcgtggaaacgataggcctatgccatgcgggtcaaggcgacttccggcaagctatacgcgccctagaattgtcaattttaatcctctgtttatcggcagttcgtagagcgcgccgtgcgtcccgagcgatactgagcgaagcaagtgcgtcgagcagtgcccgcttgttcctgaaatgccagtaaagcgctggctgctgaacccccagccggaactgaccccacaaggccctagcgtttgcaatgcaccaggtcatcattgacccaggcgtgttccaccaggccgctgcctcgcaactcttcgcaggcttcgccgacctgctcgcgccacttcttcacgcgggtggaatccgatccgcacatgaggcggaaggtttccagcttgagcgggtacggctcccggtgcgagctgaaatagtcgaacatccgtcgggccgtcggcgacagcttgcggtacttctcccatatgaatttcgtgtagtggtcgccagcaaacagcacgacgatttcctcgtcgatcaggacctggcaacgggacgttttcttgccacggtccaggacgcggaagcggtgcagcagcgacaccgattccaggtgcccaacgcggtcggacgtgaagcccatcgccgtcgcctgtaggcgcgacaggcattcctcggccttcgtgtaataccggccattgatcgaccagcccaggtcctggcaaagctcgtagaacgtgaaggtgatcggctcgccgataggggtgcgcttcgcgtactccaacacctgctgccacaccagttcgtcatcgtcggcccgcagctcgacgccggtgtaggtgatcttcacgtccttgttgacgtggaaaatgaccttgttttgcagcgcctcgcgcgggattttcttgttgcgcgtggtgaacagggcagagcgggccgtgtcgtttggcatcgctcgcatcgtgtccggccacggcgcaatatcgaacaaggaaagctgcatttccttgatctgctgcttcgtgtgtttcagcaacgcggcctgcttggcctcgctgacctgttttgccaggtcctcgccggcggtttttcgcttcttggtcgtcatagttcctcgcgtgtcgatggtcatcgacttcgccaaacctgccgcctcctgttcgagacgacgcgaacgctccacggcggccgatggcgcgggcagggcagggggagccagttgcacgctgtcgcgctcgatcttggccgtagcttgctggaccatcgagccgacggactggaaggtttcgcggggcgcacgcatgacggtgcggcttgcgatggtttcggcatcctcggcggaaaaccccgcgtcgatcagttcttgcctgtatgccttccggtcaaacgtccgattcattcaccctccttgcgggattgccccgactcacgccggggcaatgtgcccttattcctgatttgacccgcctggtgccttggtgtccagataatccaccttatcggcaatgaagtcggtcccgtagaccgtctggccgtccttctcgtacttggtattccgaatcttgccctgcacgaataccagctccgcgaagtcgctcttcttgatggagcgcatggggacgtgcttggcaatcacgcgcaccccccggccgttttagcggctaaaaaagtcatggctctgccctcgggcggaccacgcccatcatgaccttgccaagctcgtcctgcttctcttcgatcttcgccagcagggcgaggatcgtggcatcaccgaaccgcgccgtgcgcgggtcgtcggtgagccagagtttcagcaggccgcccaggcggcccaggtcgccattgatgcgggccagctcgcggacgtgctcatagtccacgacgcccgtgattttgtagccctggccgacggccagcaggtaggcctacaggctcatgccggccgccgccgccttttcctcaatcgctcttcgttcgtctggaaggcagtacaccttgataggtgggctgcccttcctggttggcttggtttcatcagccatccgcttgccctcatctgttacgccggcggtagccggccagcctcgcagagcaggattcccgttgagcaccgccaggtgcgaataagggacagtgaagaaggaacacccgctcgcgggtgggcctacttcacctatcctgcccggctgacgccgttggatacaccaaggaaagtctacacgaaccctttggcaaaatcctgtatatcgtgcgaaaaaggatggatataccgaaaaaatcgctataatgaccccgaagcagggttatgcagcggaaaagatccgtcgaccctttccgacgctcaccgggctggttgccctcgccgctgggctggcggccgtctatggccctgcaaacgcgccagaaacgccgtcgaagccgtgtgcgagacaccgcggccgccggcgttgtggatacctcgcggaaaacttggccctcactgacagatgaggggcggacgttgacacttgaggggccgactcacccggcgcggcgttgacagatgaggggcaggctcgatttcggccggcgacgtggagctggccagcctcgcaaatcggcgaaaacgcctgattttacgcgagtttcccacagatgatgtggacaagcctggggataagtgccctgcggtattgacacttgaggggcgcgactactgacagatgaggggcgcgatccttgacacttgaggggcagagtgctgacagatgaggggcgcacctattgacatttgaggggctgtccacaggcagaaaatccagcatttgcaagggtttccgcccgtttttcggccaccgctaacctgtcttttaacctgcttttaaaccaatatttataaaccttgtttttaaccagggctgcgccctgtgcgcgtgaccgcgcacgccgaaggggggtgcccccccttctcgaaccctcccggcccgctaacgcgggcctcccatccccccaggggctgcgcccctcggccgcgaacggcctcaccccaaaaatggcagccaagctgaccacttctgcgctcggcccttccggctggctggtttattgctgataaatctggagccggtgagcgtgggtctcgcggtatcattgcagcactggggccagatggtaagccctcccgtatcgtagttatctacacgacggggagtcaggcaactatggatgaacgaaatagacagatcgctgagataggtgcctcactgattaagcattggtaactgtcagaccaagtttactcatatatactttagattgatttaaaacttcatttttaatttaaaaggatctaggtgaagatcctttttgataatctcatgaccaaaatcccttaacgtgagttttcgttccactgagcgtcagaccccgtagaaaagatcaaaggatcttcttgagatcctttttttctgcgcgtaatctgctgcttgcaaacaaaaaaaccaccgctaccagcggtggtttgtttgccggatcaagagctaccaactctttttccgaaggtaactggcttcagcagagcgcagataccaaatactgtccttctagtgtagccgtagttaggccaccacttcaagaactctgtagcaccgcctacatacctcgctctgctaatcctgttaccagtggctgctgccagtggcgataagtcgtgtcttaccgggttggactcaagacgatagttaccggataaggcgcagcggtcgggctgaacggggggttcgtgcacacagcccagcttggagcgaacgacctacaccgaactgagatacctacagcgtgagctatgagaaagcgccacgcttcccgaagggagaaaggcggacaggtatccggtaagcggcagggtcggaacaggagagcgcacgagggagcttccagggggaaacgcctggtatctttatagtcctgtcgggtttcgccacctctgacttgagcgtcgatttttgtgatgctcgtcaggggggcggagcctatggaaaaacgccagcaacgcggcctttttacggttcctggccttttgctggccttttgctc(plo11-blhdxrcrt-gr質(zhì)粒序列)seq?id?no:14的序列。

143、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包含本發(fā)明的核酸的細(xì)菌細(xì)胞。

144、本發(fā)明的核酸可以穩(wěn)定地整合在染色體上，或者可以是染色體外的。

145、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種修飾細(xì)菌細(xì)胞以固定co2和/或產(chǎn)生有機(jī)產(chǎn)物的方法，所述方法包括用根據(jù)本發(fā)明的核酸轉(zhuǎn)化細(xì)菌細(xì)胞的步驟。

146、細(xì)菌細(xì)胞可以進(jìn)一步具有電子源，例如如本文所述。細(xì)菌細(xì)胞可以進(jìn)一步用核酸(諸如本文所述的質(zhì)粒)轉(zhuǎn)化。例如，用于mtrcab和/或碳酸酐酶的表達(dá)?？梢蕴峁┮粋€(gè)或多個(gè)或所有所述基因用于在同一質(zhì)粒上轉(zhuǎn)化。

147、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種由本文中的本發(fā)明的電微生物系統(tǒng)或方法生產(chǎn)的有機(jī)產(chǎn)物。

148、當(dāng)提及多肽或核苷酸序列(諸如變體多肽或核苷酸序列)時(shí)，熟練人員將理解，可以容許一個(gè)或多個(gè)氨基酸殘基或核苷酸取代、缺失或添加，任選地序列中可以容許兩個(gè)取代，使得它保持其功能。熟練人員將了解，可以在不影響功能的情況下取代、添加或去除1、2、3、4、5或更多個(gè)氨基酸殘基或核苷酸?？梢酝ㄟ^blast序列比對(duì)(www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/)，使用標(biāo)準(zhǔn)/默認(rèn)參數(shù)來確定對(duì)序列同一性的提及。例如，根據(jù)本發(fā)明，所述序列可以具有99％的同一性并且仍然發(fā)揮功能。在其他實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明，所述序列可以具有98％的同一性并且仍然發(fā)揮功能。在另一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明，所述序列可以具有95％的同一性并且仍然發(fā)揮功能。在另一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明，所述序列可以具有90％、85％或80％的同一性并且仍然發(fā)揮功能。在一個(gè)實(shí)施方式中，變異和序列同一性可以根據(jù)全長序列。在其他實(shí)施方式中，變異可能限于非保守序列和/或活性位點(diǎn)外的序列，諸如結(jié)合結(jié)構(gòu)域。因此，蛋白質(zhì)的活性位點(diǎn)或結(jié)合位點(diǎn)可以是100％相同的，而側(cè)翼序列可以包含所述的同一性變異。此類變體可以被稱為“保守活性位點(diǎn)變體”。

149、氨基酸取代可以是保守取代。例如，經(jīng)修飾的殘基可以包括與野生型取代殘基基本上相似的特性。例如，取代殘基可以包括與野生型取代殘基基本上相似或相等的電荷或疏水性。例如，取代殘基可以包括與野生型取代殘基基本上相似的分子量或空間體積。關(guān)于“變體”核酸序列，熟練人員將了解，可以在不影響功能的情況下取代、添加或去除1、2、3、4、5或更多個(gè)密碼子。例如，可以考慮保守取代。

150、熟練人員將了解，提及細(xì)菌細(xì)胞可以指一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞，諸如多個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞培養(yǎng)物。

151、熟練人員將了解，本發(fā)明的任一個(gè)實(shí)施方式和/或方面的優(yōu)選特征均可以適用于本發(fā)明的所有其他實(shí)施方式和/或方面。