METHODS OF OPTIMIZING SUBSTRATE POOLS AND BIOSYNTHESIS OF POLY- beta -HYDROXYBUTYRATE-CO-POLY- beta -HYDROXYVALERATE IN BACTERIA AND PLANTS

Genes and methods for optimizing levels of substrates employed in the biosynthesis of copolymers of 3-hydroxybutyrate (3HB) and 3-hydroxyvalerate (3HV) in plants and bacteria via manipulation of normal metabolic pathways using recombinant DNA techniques are provided. This is achieved through the use of a variety of wild-type and/or deregulated enzymes involved in the biosynthesis of aspartate family amino acids, and wild-type or deregulated forms of enzymes, such as threonine deaminase, involved in the conversion of threonine to P(3HB-co-3HV) copolymer endproduct. By these methods, enhanced levels of threonine, alpha -ketobutyrate, propionate, propionyl-CoA, beta -ketovaleryl-CoA, and beta -hydroxyvaleryl-CoA are produced. Also provided are methods for the biological production of P(3HB-co-3HV) copolymers in plants and bacteria utilizing propionyl-CoA produced through a variety of engineered metabolic pathways. Introduction into plants and bacteria of an appropriate beta -ketothiolase, beta -ketoacyl-CoA reductase, and PHA synthase, alone or in combination with various enzymes involved in asparate family amino acid biosynthesis and the conversion of threonine to PHA copolymer precursors, will permit these organisms to produce P(3HB-co-3HV) copolymers. Cette invention se rapporte à des gènes et à des procédés pour optimiser les niveaux de substrats utilisés dans la biosynthèse de copolymères de 3-hydroxybutyrate (3HB) et de 3-hydroxyvalérate (3HV) dans des plantes et des bactéries par l'intermédiaire de la manipulation des voies métaboliques normales au moyen de techniques d'ADN de recombinaison. Ce résultat est obtenu grâce à l'utilisation d'une grande variété d'enzymes de type sauvage et/ou dérégulées impliquées dans la biosynthèse d'acides aminés de la famille des aspartates, et grâce à l'utilisation de formes de type sauvage ou dérégulées d'enzymes, telles que la thréonine-désaminase, impliquées dans la conversion de la thréonine en produit final du type copolymère P(3HB-co-3HV). Grâce à ces procédés, on produit des niveaux accrus de thréonine, d' alpha -cétobutyrate, de propionate, de propionyl-CoA, de beta -cétovaléryl-CoA, et de beta -hydroxyvaléryl-CoA. Cette invention présente également des procédés pour la production biologique de copolymères P(3HB-co-3HV) dans des plantes et des bactéries, en utilisant propionyl-CoA produit par l'intermédiaire d'une grande variété de voies métaboliques modifiées par génie génétique. L'introduction dans des plante