KR20020022045A - Construction of Production Strains for Producing Substituted Phenols by Specifically Inactivating Genes of the Eugenol and Ferulic Acid Catabolism - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 중간체 코니페릴 알콜, 코니페릴 알데히드, 페룰라산, 바닐린 및(또는) 바닐린산이 축적되도록 유게놀 및(또는) 페룰라산 분해대사의 효소가 불활성화됨을 특징으로 하는, 형질전환 및(또는) 돌연변이된 단세포 또는 다세포 유기체에 관한 것이다.Transformation and / or (or) is characterized by the inactivation of enzymes of eugenol and / or ferulic acid metabolism to accumulate intermediate coniferyl alcohol, coniferyl aldehyde, ferulic acid, vanillin and / or vanillic acid. ) Mutated unicellular or multicellular organisms.

Description

유게놀 및 페룰라산 분해대사의 유전자를 특이적으로 불활성화함으로써 치환된 페놀을 생성하기 위한 생산 균주의 구축 {Construction of Production Strains for Producing Substituted Phenols by Specifically Inactivating Genes of the Eugenol and Ferulic Acid Catabolism}Construction of Production Strains for Producing Substituted Phenols by Specifically Inactivating Genes of the Eugenol and Ferulic Acid Catabolism}

본 발명은 치환된 메톡시페놀, 특히 바닐린을 제조하기 위한 생산 균주의 구축 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the construction of a production strain for the production of substituted methoxyphenols, in particular vanillin, and to methods of making the same.

DE-A 4 227 076호 (치환된 메톡시페놀의 제조 방법 및 이 목적을 위해 적절한 미생물)에는 신규의 슈도모나스 종(Pseudomonas sp.)을 사용한 치환된 메톡시페놀의 제조가 기재되어 있다. 그 내용에서의 출발 물질은 유게놀이고 생성물은 페룰라산, 바닐린산, 코니페닐알콜 및 코니페닐 알데히드이다.DE-A 4 227 076 (method for preparing substituted methoxyphenols and microorganisms suitable for this purpose) describes the preparation of substituted methoxyphenols using the novel Pseudomonas sp . The starting material in the context is eugenol and the products are ferulic acid, vanillic acid, coniphenyl alcohol and coniphenyl aldehyde.

페룰라산을 사용하여 가능한 생체내변환에 관한 광범위한 검토가, 로사자(Rosazza)등에 의해 1995년에 발행된 문헌[Biocatalytic transformation of ferulic acid: 풍부한 방향족 천연 산물(an abundant aromatic natural product; J.Ind.Microbiol. 15: 457-471]에 기록되었다.An extensive review of possible in vivo transformations using ferularic acid, published in 1995 by Rosazza et al, Biocatalytic transformation of ferulic acid: an abundant aromatic natural product; J.Ind. Microbiol. 15: 457-471.

슈도모나스 종으로부터 코니페릴 알콜, 코니페릴 알데히드, 페룰라산, 바닐린산 및 바닐린을 합성하기 위한 유전자 및 효소가 EP-A 0 845 532호에 기재되어 있다.Genes and enzymes for synthesizing coniferyl alcohol, coniferyl aldehyde, ferulic acid, vanillic acid and vanillin from Pseudomonas species are described in EP-A 0 845 532.

트랜스-페룰라산을 트랜스-페룰로일-SCoA 에스테르로, 이어서 바닐린으로 전환시키기 위한 효소, 및 에스테르의 절단을 위한 유전자는, 영국 노리치의 더 인스티튜트 오브 후드 리서치(the Institute of Food Research)에 의해 WO97/35999호에 기재되어 있다. 1998년에, 이 특허의 내용은 과학 공보의 형태로 또한 발행되었다 [Gasson 등, 1998, 페룰라산의 바닐린으로의 대사(Metabolism of ferulic acid to vanillin). J.Biol.Chem. 273: 4163-4170; Narbad and Gasson 1998. 슈도모나스 플루오레센스의 신규 단리 균주에서 신규의 CoA-의존성 경로를 사용하는 바닐린을 거친 페룰라산의 대사 (Metabolism of ferulic acid via vanillin using a novel CoA-dependent pathway in a newly isolated strain of Pseudomonas fluorescens). Microbiology 144: 1397-1405].Enzymes for converting trans-ferulic acid to trans-feruloyl-SCoA esters, and then vanillin, and genes for cleavage of esters are described in WO97 by the Institute of Food Research, Norwich, UK. / 35999. In 1998, the content of this patent was also issued in the form of a scientific publication [Gasson et al., 1998, Metabolism of ferulic acid to vanillin. J. Biol. Chem. 273: 4163-4170; Narbad and Gasson 1998. Metabolism of ferulic acid via vanillin using a novel CoA-dependent pathway in a newly isolated strain of a novel isolated strain of Pseudomonas fluorescens. Pseudomonas fluorescens). Microbiology 144: 1397-1405.

DE-A 195 32 317호는 페룰라산으로부터 바닐린을 발효에 의해 고 수율로 수득하기 위한 아미콜라톱시스 종(Amycolatopsis sp.)의 용도를 기재하고 있다.DE-A 195 32 317 describes the use of Amycolatopsis sp . To obtain vanillin from ferulic acid in high yield by fermentation.

공지된 방법들은, 바닐린을 단지 매우 낮은 수율로 얻거나 또는 비교적 값비싼 출발 화합물을 사용한다는 단점을 갖고 있다. 마지막에 언급된 방법 (DE-A 19532 317)은 고 수율을 달성하긴 하지만, 유게놀을 바닐린으로 생체내변환하기 위해 슈도모나스 종 HR199 및 아미콜라톱시스 종 HR167을 사용하는 것은 발효를 2 단계로 수행하는 것을 필요로 하고, 결국 실질적으로 비용이 올라가고 시간이 소모된다.Known methods have the disadvantage of obtaining vanillin only in very low yields or using relatively expensive starting compounds. Although the method mentioned last (DE-A 19532 317) achieves high yields, the use of Pseudomonas spp. HR199 and Amicholatopsis spp. HR167 for in vivo conversion of eugenol to vanillin is carried out in two stages of fermentation. To do, and eventually cost substantially and time consuming.

따라서, 본 발명의 목적은 비교적 값싼 원료인 유게놀을 바닐린으로 1-단계 방법으로 전환할 수 있는 유기체를 구축하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to construct an organism that can convert eugenol, a relatively cheap raw material, to vanillin in a one-step process.

상기 목적은, 중간물질인 코니페릴 알콜, 코니페릴 알데히드, 페룰라산, 바닐린 및(또는) 바닐린산이 축적되도록 유게놀 및(또는) 페룰라 산 분해대사의 효소를 불활성시킴을 특징으로 하는, 단세포 또는 다세포 유기체의 생산 주를 구축하는 수단에 의해 달성된다.The object is characterized by inactivating enzymes of eugenol and / or ferulic acid metabolism to accumulate intermediates coniferyl alcohol, coniferyl aldehyde, ferulic acid, vanillin and / or vanillic acid. Achieved by means of building production lines of multicellular organisms.

생산 주는 단세포 또는 다세포일 수도 있다. 따라서, 본 발명은 미생물, 식물 또는 동물에 관련될 수 있다. 더욱이, 생산 주로부터 수득되는 추출물이 사용될 수도 있다. 본 발명에 따르면, 단세포 유기체를 사용하는 것이 바람직하다. 후자의 유기체들은 미생물 또는 동물 또는 식물 세포일 수 있다. 본 발명에 따르면, 진균 및 세균을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 세균 종이 가장 바람직하다. 유게놀 및(또는) 페룰라 산 분해대사가 변경된 후에, 특히 사용될 수 있는 세균은 로도코쿠스 (Rhodococcus), 슈도모나스 (Pseudomonas) 및 에스케리키아(Escherichia) 종이다.Production lines may be unicellular or multicellular. Thus, the present invention may relate to microorganisms, plants or animals. Moreover, extracts obtained from the production week may be used. According to the invention, preference is given to using single cell organisms. The latter organisms can be microorganisms or animal or plant cells. According to the invention, particular preference is given to using fungi and bacteria. Bacterial species are most preferred. Eugenol and (or) after the page has been changed Lula acid metabolism decomposition, in particular bacteria which may be used are also co kusu (Rhodococcus), Pseudomonas (Pseudomonas) and Escherichia is Escherichia (Escherichia) species.

가장 간단한 경우에, 본 발명에 있어서 사용될 수 있는 유기체를 단리하기 위하여 공지된 통상의 미생물학적 방법을 사용할 수 있다.In the simplest case, known conventional microbiological methods can be used to isolate organisms that can be used in the present invention.

즉, 유게놀 및(또는) 페룰라산 분해대사에 관련된 단백질의 효소 활성은 효소 억제제를 사용함으로써 변경될 수 있다. 또한, 유게놀 및(또는) 페룰라산 분해대사에 관련된 단백질의 효소 활성은 이러한 단백질을 암호화하는 유전자를 돌연변이시킴으로써 변경될 수 있다. 이러한 변이는 전통적인 방법에 의해, 예를들면 UV-조사 또는 돌연변이-유도 화학약품을 사용함으로써 랜덤한 방식으로 발생될 수 있다.In other words, the enzymatic activity of proteins involved in eugenol and / or ferulanic acid metabolism can be altered by using enzyme inhibitors. In addition, the enzymatic activity of proteins involved in eugenol and / or ferulanic acid metabolism can be altered by mutating genes encoding such proteins. Such variations can be generated in a random manner by traditional methods, for example by using UV-irradiation or mutation-inducing chemicals.

결실, 삽입 및(또는) 뉴클레오티드 변환과 같은 재조합 DNA 방법은 신규의유기체를 단리하기 위해 적절하다. 즉, 미생물의 유전자를 예를들어 다른 DNA 요소 (Ω요소)를 사용하여 불활성화시킬 수 있다. 자연그대로의 유전자를 변경 및(또는) 불활성화된 유전자 구조로 대체하기 위해 적절한 벡터를 또한 사용할 수 있다. 이러한 상황에서, 불활성화되어지는 유전자 및 불활성화를 위해 사용되는 DNA 요소는 전통적인 클로닝 기술에 의해 또는 폴리머라제 연쇄 반응(PCR)에 의해 수득될 수 있다.Recombinant DNA methods such as deletion, insertion and / or nucleotide conversion are suitable for isolating novel organisms. That is, the gene of the microorganism can be inactivated using, for example, another DNA element (Ω element). Appropriate vectors can also be used to replace native genes with altered and / or inactivated gene structures. In this situation, the gene to be inactivated and the DNA element used for inactivation can be obtained by conventional cloning techniques or by polymerase chain reaction (PCR).

예를들면, 본 발명의 한가지 가능한 구현양태에서, 적절한 유전자내에 Ω요소를 삽입함으로써 또는 결실을 도입함으로써 유게놀 분해대사 및 페룰라산 분해대사가 변경될 수 있다. 이러한 상황에서, 관련된 효소의 생성이 차단되도록, 탈수소효소, 합성효소, 가수효소-알돌라제, 티올라제 또는 탈메틸효소를 암호화하는 유전자의 기능을 불활성화하기 위해, 상기 언급된 재조합 DNA 방법이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 유전자는 코니페릴 알콜 탈수소효소, 코니페릴 알데히드 탈수소효소, 페룰로일-CoA 합성효소, 에노일-CoA 가수효소-알돌라제, 베타-케토티올라제, 바닐린 탈수소효소 또는 바닐린산 탈메틸효소를 암호화하는 것이다. 매우 특히 바람직한 것은, EP-A 0845532호에 명시된 아미노산 서열을 암호화하는 유전자 및(또는) 그의 대립 변이를 암호화는 뉴클레오티드 서열이다.For example, in one possible embodiment of the present invention, eugenol and metabolism of metabolism can be altered by inserting an Ω element into the appropriate gene or by introducing a deletion. In such a situation, the above-mentioned recombinant DNA method for inactivating the function of a gene encoding dehydrogenase, synthetase, hydrolase-aldolase, thiolase or demethylase, such that the production of related enzymes is blocked. This can be used. Preferably, the gene is coniferyl alcohol dehydrogenase, coniferyl aldehyde dehydrogenase, feruloyl-CoA synthetase, enoyl-CoA hydrolase-aldolase, beta-ketothiolase, vanillin dehydrogenase or vanillic acid. It encodes a demethylase. Very particularly preferred are genes encoding the amino acid sequences specified in EP-A 0845532 and / or nucleotide sequences encoding allelic variations thereof.

따라서, 본 발명은 또한 형질전환된 유기체 및 돌연변이체를 제조하기 위한 유전자 구조에 관한 것이다.Accordingly, the present invention also relates to the genetic structure for preparing transformed organisms and mutants.

유기체 및 돌연변이체를 단리하기 위하여, 탈수소효소, 합성효소, 가수효소-알돌라제, 티올라제 또는 탈메틸효소를 암호화하는 뉴클레오티드 서열이 불활성화된 유전자 구조를 사용하는 것이 바람직하다. 코니페릴 알콜 탈수소효소, 코니페릴 알데히드 탈수소효소, 페룰로일-CoA 합성효소, 에노일-CoA 가수효소-알돌라제, 베타-케토티올라제, 바닐린 탈수소효소 또는 바닐린산 탈메틸효소를 암호화하는 뉴클레오티드 서열이 불활성화된 유전자 구조가 특히 바람직하다. 도 2aa 내지 2rb에 표현된 뉴클레오티드 서열 및(또는) 그의 대립 변이를 암호화하는 뉴클레오티드 서열을 가진 도 1a 내지 1r에 주어진 구조를 나타내는 유전자 구조가 매우 특히 바람직하다. 이러한 상황에서, 뉴클레오티드 서열 1 내지 18이 특히 바람직하다.In order to isolate organisms and mutants, it is preferred to use a gene structure in which the nucleotide sequence encoding dehydrogenase, synthetase, hydrolase-aldolase, thiolase or demethylase is inactivated. Encodes Coniferryl Alcohol Dehydrogenase, Coniferyl Aldehyde Dehydrogenase, Feruloyl-CoA Synthetase, Enoyl-CoA Hydrolase-Aldolase, Beta-Ketothiolase, Vanillin Dehydrogenase or Vanillin Demethylase Particular preference is given to gene structures in which the nucleotide sequence is inactivated. Very particular preference is given to the genetic structure exhibiting the structure given in FIGS. 1A-1R with the nucleotide sequence represented in FIGS. 2A-2B and / or the nucleotide sequence encoding allelic variation thereof. In this situation, nucleotide sequences 1-18 are particularly preferred.

본 발명은 또한 이러한 유전자 구조의 부분 서열 뿐만 아니라 기능적 균등물을 포함한다. 기능적 균등물이란, 기능은 변경되지 않은 채로, 각각의 핵염기가 변화(동요 변화)되어진 DNA의 유도체를 의미하는 것으로 이해된다. 아미노산은 기능에서의 변경은 일어나지 않은 채로 단백질 수준에서 변화될 수 있다.The invention also includes functional equivalents as well as partial sequences of such gene structures. Functional equivalents are understood to mean derivatives of DNA in which each nucleobase has been altered (agitated) with its function unaltered. Amino acids can be changed at the protein level without alterations in function.

하나 이상의 DNA 서열이 유전자 구조의 상류 및(또는) 하류에 삽입될 수 있다. 유전자 구조를 클로닝함으로써, 유기체의 형질전환 및(또는) 형질이입을 위해 및(또는) 유기체내로의 접합 전이를 위해 적절한 플라스미드 또는 벡터를 얻을 수 있다.One or more DNA sequences may be inserted upstream and / or downstream of the gene structure. By cloning the gene structure, appropriate plasmids or vectors can be obtained for transformation and / or transfection of an organism and / or for conjugation transfer into an organism.

본 발명은 또한 본 발명에 따라 형질전환된 유기체 및 돌연변이체를 제조하기 위한 플라스미드 및(또는) 벡터에 관한 것이다. 이러한 유기체 및 돌연변이체는 결국 상기 기재된 유전자 구조를 갖는다. 따라서, 본 발명은 또한 상기 플라스미드 및(또는) 벡터를 가진 유기체에 관한 것이다.The invention also relates to plasmids and / or vectors for preparing the organisms and mutants transformed according to the invention. Such organisms and mutants eventually have the genetic structure described above. Thus, the present invention also relates to organisms having said plasmids and / or vectors.

플라스미드 및(또는) 벡터의 성질은 이들이 무엇을 위해 사용되는가에 달려있다. 예를들면, 슈도모나스속균에서 유게놀 및(또는) 페룰라산 분해대사의 자연 그대로의 유전자를 오메가 요소에 의해 불활성화된 유전자로 치환할 수 있기 위해서는, 한편으로는 슈도모나스속균내로 전이될 수 있지만(접합 전이가능한 플라스미드), 다른 한편으로는 이러한 유기체에서 복제될 수 없고 결국 슈도모나스속균에서 불안정한 (이른바, 자살 플라스미드) 벡터가 요구된다. DNA 단편이 동종 재조합에 의해 세균 세포의 게놈내로 통합되어진다면, 이러한 플라스미드 계의 도움을 받아 슈도모나스속균으로 전이된 DNA 단편만이 단지 유지될 수 있다.The nature of the plasmids and / or vectors depends on what they are used for. For example, in order to be able to substitute natural genes of eugenol and / or ferulic acid metabolism in Pseudomonas bacteria with genes inactivated by omega elements, on the one hand they can be transferred into Pseudomonas spp. Transferable plasmids), on the other hand, require a vector (so-called suicide plasmid) that cannot be replicated in these organisms and is eventually unstable in Pseudomonas. If the DNA fragments are integrated into the genome of bacterial cells by homologous recombination, only DNA fragments transferred to Pseudomonas bacteria with the help of this plasmid system can be maintained.

상이한 형질전환된 유기체 또는 돌연변이체를 제조하기 위하여 상기 기재된 유전자 구조, 벡터 및 플라스미드를 사용할 수도 있다. 상기 유전자 구조는 자연 그대로의 핵산 서열을 변경 및(또는) 불활성화된 유전자 구조로 치환하기 위해 사용될 수 있다. 형질전환 또는 형질이입 또는 접합에 의해 수득가능한 세포내에서, 자연그대로의 유전자는 동종 재조합에 의해 변경 및(또는) 불활성화된 유전자 구조로 치환되며, 그 결과로서 얻어지는 세포는 그들의 게놈내에 변경 및(또는) 불활성화된 유전자 구조만을 갖게된다. 이러한 방식으로, 본 발명에 따라 유전자가 바람직하게 변경 및(또는) 불활성화될 수 있으며, 그 결과 관련 유기체들이 코니페릴 알콜, 코니페릴 알데히드, 페룰라산, 바닐린 및(또는) 바닐린산을 생성할 수 있다.The gene structures, vectors, and plasmids described above may also be used to prepare different transformed organisms or mutants. The gene construct can be used to replace the native nucleic acid sequence with altered and / or inactivated gene constructs. In cells obtainable by transformation or transfection or conjugation, native genes are replaced with genetic structures altered and / or inactivated by homologous recombination, and the resulting cells are altered in their genome and ( Or) only inactivated gene structure. In this way, genes can be preferably altered and / or inactivated in accordance with the invention, such that related organisms can produce coniferyl alcohol, coniferyl aldehyde, ferulaic acid, vanillin and / or vanillic acid. have.

DE-A 4 227 076호 및 EP-A 0845532호에 상세히 기재된 균주 슈도모나스 종 HR199 (DSM7063)의 돌연변이체는, 특히 도 2aa 내지 2rb와 조합하여 도 1a 내지 1r로부터 얻어지는 상응하는 유전자 구조를 가진, 본 발명에 따라 이러한 방식으로 구축된 생산 균주의 일례이다:Mutants of strain Pseudomonas species HR199 (DSM7063) described in detail in DE-A 4 227 076 and EP-A 0845532, in particular, have a corresponding genetic structure obtained from FIGS. 1A-1R in combination with FIGS. An example of a production strain constructed in this way according to the invention is:

1. 코니페릴 알콜 탈수소효소를 암호화하는 자연그대로의 calA 유전자 대신에 ΩKm-불활성화 calA 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199calAΩKm (도 1a: 도 2aa 내지 2ac).1. Pseudomonas spp. HR199calAΩKm (Fig. 1a: Figs. 2aa to 2ac), containing ΩKm-inactivated calA gene instead of the native calA gene encoding coniferryl alcohol dehydrogenase.

2. 코니페릴 알콜 탈수소효소를 암호화하는 자연그대로의 calA 유전자 대신에 ΩGm-불활성화 calA 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199calAΩGm (도 1b: 도 2ba 내지 2bb).2. Pseudomonas spp. HR199calAΩGm, containing ΩGm-inactivated calA gene in place of the native calA gene encoding coniferryl alcohol dehydrogenase (FIG. 1B: FIGS. 2B-2BB).

3. 코니페릴 알콜 탈수소효소를 암호화하는 자연그대로의 calA 유전자 대신에 결실-불활성화 calA 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199calA△ (도 1c: 도 2c).3. Pseudomonas spp. HR199calAΔ, containing a deletion-inactivated calA gene instead of the native calA gene encoding coniferryl alcohol dehydrogenase (FIG. 1C: FIG. 2C).

4. 코니페릴 알데히드 탈수소효소를 암호화하는 자연그대로의 calB 유전자 대신에 ΩKm-불활성화 calB 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199calBΩKm (도 1d: 도 2da 내지 2dd).4. Pseudomonas spp. HR199calBΩKm, which contains the ΩKm-inactivated calB gene in place of the native calB gene encoding coniferryl aldehyde dehydrogenase (FIG. 1D: FIGS. 2D-2dd).

5. 코니페릴 알데히드 탈수소효소를 암호화하는 자연그대로의 calB 유전자 대신에 ΩGm-불활성화 calB 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199calBΩGm (도 1e: 도 2ea 내지 2ec).5. Pseudomonas spp. HR199calBΩGm (Fig. 1E: Figs. 2ea to 2ec), containing ΩGm-inactivated calB gene in place of the native calB gene encoding coniferryl aldehyde dehydrogenase.

6. 코니페릴 알데히드 탈수소효소를 암호화하는 자연그대로의 calB 유전자 대신에 결실-불활성화 calB 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199calB△ (도 1f: 도 2fa 내지 2fb).6. Pseudomonas spp. HR199calBΔ (FIG. 1F: FIGS. 2F-2FB), which contains a deletion-inactivated calB gene in place of the native calB gene encoding coniferryl aldehyde dehydrogenase.

7. 페룰로일-CoA 합성효소를 암호화하는 자연그대로의 fcs 유전자 대신에 ΩKm-불활성화 fcs 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199fcsΩKm (도 1g: 도2ga 내지 2gc)7. Pseudomonas spp. HR199fcsΩKm, containing the ΩKm-inactivated fcs gene instead of the native fcs gene encoding feruloyl-CoA synthase (FIG. 1G: FIGS. 2G-2GC)

8. 페룰로일-CoA 합성효소를 암호화하는 자연그대로의 fcs 유전자 대신에 ΩGm-불활성화 fcs 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199fcsΩGm (도 1h: 도 2ha 내지 2hc).8. Pseudomonas spp. HR199fcsΩGm (Fig. 1H: Figs. 2ha to 2hc), which contains the ΩGm-inactivating fcs gene instead of the native fcs gene encoding feruloyl-CoA synthase.

9. 페룰로일-CoA 합성효소를 암호화하는 자연그대로의 fcs 유전자 대신에 결실-불활성화 fcs 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199fcs△ (도 1i: 도 2ia 내지 2ib).9. Pseudomonas spp. HR199fcsΔ, which contains a deletion-inactivated fcs gene instead of the native fcs gene encoding feruloyl-CoA synthetase (FIG. 1i: FIGS. 2ia to 2ib).

10. 에노일-CoA 가수효소-알돌라제를 암호화하는 자연그대로의 ech 유전자 대신에 ΩKm-불활성화 ech 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199echΩKm (도 1j; 도 2ja 내지 2jc).10. Pseudomonas spp. HR199echΩKm (FIG. 1J; Figs. 2J-2JC), containing the ΩKm-inactivated ech gene in place of the native ech gene encoding the anoyl-CoA hydrolase-aldolase.

11. 에노일-CoA 가수효소-알돌라제를 암호화하는 자연그대로의 ech 유전자 대신에 ΩGm-불활성화 ech 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199echΩGm (도 1k; 도 2ka 내지 2kc).11. Pseudomonas spp. HR199echΩGm (FIG. 1K; Figs. 2K to 2kc), containing ΩGm-inactivated ech gene instead of the native ech gene encoding enoyl-CoA hydrolase-aldolase.

12. 에노일-CoA 가수효소-알돌라제를 암호화하는 자연그대로의 ech 유전자대신에 결실-불활성화 ech 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199ech△ (도 11; 도 21).12. Pseudomonas spp. HR199echΔ (FIG. 11; FIG. 21), which contains a deletion-inactivating ech gene instead of the native ech gene encoding enoyl-CoA hydrolase-aldolase.

13. 베타-케토티올라제를 암호화하는 자연그대로의 aat 유전자 대신에 ΩKm-불활성화 aat 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199aatΩKm (도 1m; 도 2ma 내지 2md).13. Pseudomonas species HR199aatΩKm (FIG. 1M; Figs. 2MA to 2MD), containing the ΩKm-inactivated aat gene instead of the native aat gene encoding beta-ketothiolase.

14. 베타-케토티올라제를 암호화하는 자연그대로의 aat 유전자 대신에 ΩGm-불활성화 aat 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199aatΩGm (도 1n; 도 2na 내지 2nd).14. Pseudomonas spp. HR199aatΩGm (FIG. 1n; Figs. 2na to 2nd), containing ΩGm-inactivated aat gene instead of native aat gene encoding beta-ketothiolase.

15. 베타-케토티올라제를 암호화하는 자연그대로의 aat 유전자 대신에 결실-불활성화 aat 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199aat△ (도 1o; 도 2oa 내지 2oc).15. Pseudomonas spp. HR199aatΔ (FIG. 1O; Figs. 2Oa-2Oc), which contains a deletion-inactivating aat gene in place of the native aat gene encoding beta-ketothiolase.

16. 바닐린 탈수소효소를 암호화하는 자연그대로의 vdh 유전자 대신에 ΩKm-불활성화 vdh 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199vdhΩKm (도 1p; 도 2pa 내지 2pd).16. Pseudomonas spp. HR199vdhΩKm (Fig. 1p; Figs. 2pa to 2pd), containing the ΩKm-inactivated vdh gene in place of the native vdh gene encoding vanillin dehydrogenase.

17. 바닐린 탈수소효소를 암호화하는 자연그대로의 vdh 유전자 대신에 ΩGm-불활성화 vdh 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199vdhΩGm (도 1q; 도 2qa 내지 2qd).17. Pseudomonas spp. HR199vdhΩGm (Fig. 1q; Figs. 2qa to 2qd), containing ΩGm-inactivated vdh gene instead of the native vdh gene encoding vanillin dehydrogenase.

18. 바닐린 탈수소효소를 암호화하는 자연그대로의 vdh 유전자 대신에 결실-불활성화 vdh 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199vdh△ (도 1r; 도 2ra 내지 2rb).18. Pseudomonas spp. HR199vdhΔ, containing the deletion-inactivating vdh gene instead of the native vdh gene encoding vanillin dehydrogenase (FIG. 1R; FIGS. 2ra to 2rb).

19. 바닐린 탈수소효소II를 암호화하는 자연그대로의 vdhB 유전자 대신에 ΩKm-불활성화 vdhB 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199vdhBΩKm.19. Pseudomonas spp. HR199vdhBΩKm, containing ΩKm-inactivated vdhB gene instead of the native vdhB gene encoding vanillin dehydrogenase II.

20. 바닐린 탈수소효소II를 암호화하는 자연그대로의 vdhB 유전자 대신에 ΩGm-불활성화 vdhB 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199vdhBΩGm.20. Pseudomonas spp. HR199vdhBΩGm, containing ΩGm-inactivated vdhB gene instead of the native vdhB gene encoding vanillin dehydrogenase II.

21. 바닐린 탈수소효소II를 암호화하는 자연그대로의 vdhB 유전자 대신에 결실-불활성화 vdhB 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199vdhB△ .21. Pseudomonas spp. HR199vdhBΔ, containing the deletion-inactivating vdhB gene instead of the native vdhB gene encoding vanillin dehydrogenase II.

22. 알콜 탈수소효소를 암호화하는 자연그대로의 adh 유전자 대신에 ΩKm-불활성화 adh 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199adhΩKm.22. Pseudomonas spp. HR199adhΩKm, which contains the ΩKm-inactivated adh gene instead of the native adh gene encoding alcohol dehydrogenase.

23. 알콜 탈수소효소를 암호화하는 자연그대로의 adh 유전자 대신에 ΩGm-불활성화 adh 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199adhΩGm.23. Pseudomonas species HR199adhΩGm, which contains the ΩGm-inactivated adh gene in place of the native adh gene encoding the alcohol dehydrogenase.

24. 알콜 탈수소효소를 암호화하는 자연그대로의 adh 유전자 대신에 결실-불활성화 adh 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199adh△ .24. Pseudomonas spp. HR199adhΔ containing a deletion-inactivated adh gene in place of the native adh gene encoding alcohol dehydrogenase.

25. 바닐린산 탈메틸효소의 α-소단위를 암호화하는 자연그대로의 vanA 유전자 대신에 ΩKm-불활성화 vanA 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199vanAΩKm.25. Pseudomonas spp. HR199vanAΩKm, which contains the ΩKm-inactivated vanA gene instead of the native vanA gene encoding the α-subunit of vanillin demethylase.

26. 바닐린산 탈메틸효소의 α-소단위를 암호화하는 자연그대로의 vanA 유전자 대신에 ΩGm-불활성화 vanA 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199vanAΩGm.26. Pseudomonas spp. HR199vanAΩGm, which contains the ΩGm-inactivated vanA gene instead of the native vanA gene encoding the α-subunit of vanillin demethylase.

27. 바닐린산 탈메틸효소의 α-소단위를 암호화하는 자연그대로의 vanA 유전자 대신에 결실-불활성화 vanA 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199vanA△ .27. Pseudomonas spp. HR199vanAΔ, which contains a deletion-inactivated vanA gene in place of the native vanA gene encoding the α-subunit of vanillin demethylase.

28. 바닐린산 탈메틸효소의 β-소단위를 암호화하는 자연그대로의 vanB 유전자 대신에 ΩKm-불활성화 vanB 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199vanBΩKm.28. Pseudomonas spp. HR199vanBΩKm, which contains the ΩKm-inactivated vanB gene in place of the native vanB gene encoding the β-subunit of vanillin demethylase.

29. 바닐린산 탈메틸효소의 β-소단위를 암호화하는 자연그대로의 vanB 유전자 대신에 ΩGm-불활성화 vanB 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199vanBΩGm.29. Pseudomonas spp. HR199vanBΩGm, which contains the ΩGm-inactivated vanB gene instead of the native vanB gene encoding the β-subunit of vanillin demethylase.

30. 바닐린산 탈메틸효소의 β-소단위를 암호화하는 자연그대로의 vanB 유전자 대신에 결실-불활성화 vanB 유전자를 함유하는, 슈도모나스 종 HR199vanB△ .30. Pseudomonas spp. HR199vanBΔ containing a deletion-inactivated vanB gene in place of the native vanB gene encoding the β-subunit of vanillin demethylase.

본 발명은 추가로 유기 화합물의 생물공학적 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 이 방법은 알콜, 알데히드 및 유기산을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 후자는바람직하게는 코니페릴 알콜, 코니페릴 알데히드, 페룰라산, 바닐린 및 바닐린산이다.The invention further relates to a process for the biotechnological preparation of organic compounds. In particular, this method can be used to prepare alcohols, aldehydes and organic acids. The latter are preferably coniferyl alcohol, coniferyl aldehyde, ferulaic acid, vanillin and vanillic acid.

상기 기재된 유기체들은 신규 방법에서 사용된다. 매우 특히 바람직한 유기체는 세균, 특히 슈도모나스 종을 포함한다. 구체적으로, 상기 언급된 슈도모나스종은 바람직하게는 하기 방법을 위해 사용될 수 있다.The organisms described above are used in novel methods. Very particularly preferred organisms include bacteria, in particular Pseudomonas species. Specifically, the aforementioned Pseudomonas species can preferably be used for the following method.

1. 유게놀로부터 코니페릴 알콜을 제조하기 위한, 슈도모나스 종 HR199calAΩKm, 슈도모나스 종 HR199calAΩGm, 및 슈도모나스종 HR199calA△ .1. Pseudomonas species HR199calAΩKm, Pseudomonas species HR199calAΩGm, and Pseudomonas species HR199calAΔ, for producing coniferyl alcohol from eugenol.

2. 유게놀 또는 코니페릴 알콜로부터 코니페릴 알데히드를 제조하기 위한, 슈도모나스 종 HR199calBΩKm, 슈도모나스 종 HR199calBΩGm, 및 슈도모나스종 HR199calB△ .2. Pseudomonas species HR199calBΩKm, Pseudomonas species HR199calBΩGm, and Pseudomonas species HR199calBΔ for preparing coniferyl aldehyde from eugenol or coniferyl alcohol.

3. 유게놀 또는 코니페릴 알콜 또는 코니페릴 알데히드로부터 페룰라산을 제조하기 위한, 슈도모나스 종 HR199fcsΩKm, 슈도모나스 종 HR199fcsΩGm, 슈도모나스 종 HR199fcs△ , 슈도모나스 종 HR199echΩKm, 슈도모나스 종 HR199echΩGm 및 슈도모나스 종 HR199ech△ .3. Pseudomonas species HR199fcsΩKm, Pseudomonas species HR199fcsΩGm, Pseudomonas species HR199fcsΔ, Pseudomonas species HR199echΩKm, Pseudomonas species HR199echΔGm and Pseudomonas species HR199echΩGm and Pseudomonas species HR199echΩGm and

4. 유게놀 또는 코니페릴 알콜 또는 코니페릴 알데히드 또는 페룰라산으로 부터 바닐린을 제조하기 위한, 슈도모나스 종 HR199vdhΩKm, 슈도모나스 종 HR199vdhΩGm, 슈도모나스 종 HR199vdh△ , 슈도모나스 종 HR199vdhΩGmvdhBΩKm, 슈도모나스 종 HR199vdhΩKmvdhBΩGm, 슈도모나스 종 HR199vdh△ vdhBΩGm 및 슈도 모나스 종 HR199vdh△ vdhBΩKm.4. Pseudomonas species HR199vdhΩKm, Pseudomonas species HR199vdhΩGm, Pseudomonas species HR199vdhΔ, Pseudomonas species HR199vdhΩGmvdhBΩm199, Pseudomonas ssgdh ΩKm, Pseudomonas ΔMhsdhdh monass Pseudomonas species HR199vdhΔvdhBΩKm.

5. 유게놀 또는 코니페릴 알콜 또는 코니페릴 알데히드 또는 페룰라산 또는바닐린으로부터 바닐린산을 제조하기 위한, 슈도모나스 종 HR199vanAΩKm, 슈도모나스 종 HR199vanAΩGm, 슈도모나스 종 HR199vanA△ , 슈도모나스 종 HR199vanBΩKm, 슈도모나스 종 HR199vanBΩGm 및 슈도모나스 종 HR199vanB△ .5. Pseudomonas species HR199vanAΩKm, Pseudomonas species HR199vanAΩGm, Pseudomonas species HR199vanAΩGm, Pseudomonas species HR199vanBΩKm species, Pseudomonas species, and Pseudomonas species .

유게놀이 바람직한 기질이다. 그러나, 추가의 기질을 첨가하거나 또는 심지어 유게놀을 다른 기질로 대체할 수도 있다.Eugenol is a preferred substrate. However, it is also possible to add additional substrates or even replace eugenol with another substrate.

본 발명에 따라 사용되는 유기체를 위한 적절한 영양 배지는 합성, 반합성 또는 복합 배양 배지이다. 이러한 배지는 탄소-함유 및 질소-함유 화합물, 무기염류, 적절한 경우 미량원소 및 비타민을 포함할 수도 있다.Suitable nutrient media for the organisms used according to the invention are synthetic, semisynthetic or complex culture media. Such media may also include carbon-containing and nitrogen-containing compounds, inorganic salts, where appropriate, trace elements and vitamins.

적절할 수도 있는 탄소-함유 화합물은 탄수화물, 탄화수소 또는 유기 일반 화합물이다. 바람직하게 사용될 수도 있는 화합물의 예는 당, 알콜 또는 당 알콜, 유기산 또는 복합 혼합물이다.Carbon-containing compounds that may be suitable are carbohydrates, hydrocarbons or organic general compounds. Examples of compounds which may preferably be used are sugars, alcohols or sugar alcohols, organic acids or complex mixtures.

당은 바람직하게는 글루코스이다. 바람직하게 사용될 수 있는 유기산은 시트르산 또는 아세트산이다. 복합 혼합물의 예는 맥아 추출물, 효모 추출물, 카제인 또는 카제인 가수분해물이다.The sugar is preferably glucose. Organic acids which can preferably be used are citric acid or acetic acid. Examples of complex mixtures are malt extract, yeast extract, casein or casein hydrolysate.

무기 화합물은 적절한 질소-함유 기질이다. 이들의 예는 질산염 및 암모늄염이다. 유기 질소 원이 또한 사용될 수 있다. 이러한 원은 효모 추출물, 대두분, 카제인, 카제인 가수분해물 및 옥수수침지액을 포함한다.Inorganic compounds are suitable nitrogen-containing substrates. Examples of these are nitrates and ammonium salts. Organic nitrogen sources can also be used. Such sources include yeast extract, soy flour, casein, casein hydrolysate and corn steep liquor.

사용될 수 있는 무기 염의 예는 황산염, 질산염, 염산염, 탄산염 및 인산염이다. 이러한 염이 함유하는 금속은 바람직하게는 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 망간, 칼슘, 아연 및 철이다.Examples of inorganic salts that can be used are sulfates, nitrates, hydrochlorides, carbonates and phosphates. The metals contained in these salts are preferably sodium, potassium, magnesium, manganese, calcium, zinc and iron.

배양액을 위한 온도는 바람직하게는 5 내지 100 ℃의 범위이다. 15 내지 60 ℃의 범위가 특히 바람직하고, 22 내지 37 ℃가 가장 바람직하다.The temperature for the culture is preferably in the range of 5 to 100 ° C. The range of 15-60 degreeC is especially preferable, and 22-37 degreeC is the most preferable.

배지의 pH는 바람직하게는 2 내지 12이다. 4 내지 8의 범위가 특히 바람직하다.The pH of the medium is preferably 2 to 12. The range of 4-8 is especially preferable.

원리적으로, 신규 방법을 수행하기 위해서는 당업자에게 공지된 생물반응기가 사용될 수 있다. 액침 방법을 위해 적절한 임의의 기구가 우선적으로 고려된다. 이는 기계적 혼합 장치를 갖거나 갖지 않은 용기를 본 발명에 따라 사용할 수 있음을 의미하는 것이다. 후자의 예는 진탕 장치, 및 기포 컬럼 반응기 또는 루프 반응기이다. 전자는 바람직하게는 임의의 디자인의 교반기가 장착된 모든 공지된 기구들을 포함한다.In principle, bioreactors known to those skilled in the art can be used to carry out the novel methods. Any apparatus suitable for the immersion method is first considered. This means that containers with or without mechanical mixing devices can be used according to the invention. Examples of the latter are shaking devices, and bubble column reactors or loop reactors. The former preferably includes all known instruments equipped with a stirrer of any design.

신규 방법은 연속적으로 또는 회분식으로 수행될 수 있다. 최대량의 생성물을 달성하기 위해 필요한 발효 시간은 사용되는 유기체의 특정한 성질에 의존된다. 그러나, 원칙적으로, 발효 시간은 2 내지 200 시간이다.The new method can be carried out continuously or batchwise. The fermentation time required to achieve the maximum amount of product depends on the specific nature of the organism used. In principle, however, the fermentation time is 2 to 200 hours.

본 발명을 실시예를 참조로 하여 이하에서 더욱 상세히 설명한다:The invention is explained in more detail below with reference to the examples:

오메가 요소를 삽입하거나 또는 결실을 도입함에 의해 유게놀 분해대사의 유전자를 특이적으로 불활성화시킴으로써, 유게놀-이용 균주 슈도모나스 종 HR199(DSM 7063)의 돌연변이체를 표적 방식으로 생성하였다. 사용된 오메가 요소는 항생물질 카나마이신 (ΩKm) 및 겐타마이신 (ΩGm)에 대한 내성을 암호화하는 DNA 단편이었다. 이러한 내성 유전자들은 표준 방법을 사용하여 Tn5 및 플라스미드 pBBR1MCS-5로부터 단리되었다. 코니페릴 알콜 탈수소효소, 코니페릴 알데히드 탈수소효소, 페룰로일-CoA 합성효소, 에노일-CoA 가수효소-알돌라제, 베타-케토티올라제, 바닐린 탈수소효소, 알콜 탈수소효소, 바닐린 탈수소효소 II 및 바닐린산 탈메틸효소를 암호화는 유전자 calA, calB, fcs, ech, aat, vdh, adh, vdhB, vanA 및 vanB를 표준 방법을 사용하여 균주 슈도모나스 종 HR199의 게놈 DNA로부터 단리하고, p블루스크립트(pBluescript) SK-내로 클로닝하였다. 적절한 제한 엔도뉴클레아제로 소화시킴으로써, 이러한 유전자로부터 DNA 단편을 제거하거나 (결실) 또는 Ω요소로 치환 (삽입)하여, 각각의 유전자를 불활성화시켰다. 이러한 방식으로 돌연변이된 유전자를 접합에 의해 전이가능한 벡터내로 재클로닝하고, 이어서 균주 슈도모나스 종 HR199내로 도입한다. 각각의 기능적 야생형 유전자를 새로 도입된 불활성화 유전자로 치환시킨 접합완료체를 수득하기 위해 적절한 선별법을 사용하였다. 이러한 방식으로 수득되는 삽입 및 결실 돌연변이체는 이제 각각의 불활성화된 유전자만을 갖게 되었다. 이러한 절차를 사용하여, 단지 하나의 결손 유전자를 갖는 돌연변이체 및 여러개의 유전자가 이러한 방식으로 불활성화된 다중 돌연변이체를 모두 수득하였다. 이러한 돌연변이체들은Mutants of the eugenol-using strain Pseudomonas species HR199 (DSM 7063) were generated in a targeted manner by specifically inactivating the genes of eugenol degradation metabolism by inserting omega elements or introducing deletions. The omega element used was a DNA fragment encoding resistance to the antibiotics kanamycin (ΩKm) and gentamicin (ΩGm). These resistance genes were isolated from Tn5 and plasmid pBBR1MCS-5 using standard methods. Coniferyl Alcohol Dehydrogenase, Coniferyl Aldehyde Dehydrogenase, Feruloyl-CoA Synthetase, Enoyl-CoA Hydrolase-Aldolase, Beta-Ketothiolase, Vanillin Dehydrogenase, Alcohol Dehydrogenase, Vanillin Dehydrogenase II And genes calA, calB, fcs, ech, aat, vdh, adh, vdhB, vanA and vanB encoding vanillin demethylases were isolated from genomic DNA of strain Pseudomonas species HR199 using standard methods, pBluescript) SK - cloned into. By digesting with appropriate restriction endonucleases, DNA fragments were removed (deleted) or substituted (inserted) with Ω elements from each of these genes to inactivate each gene. In this way the mutated gene is recloned into a vector transmissible by conjugation and then introduced into strain Pseudomonas species HR199. Appropriate screening methods were used to obtain conjugates in which each functional wild-type gene was replaced with a newly introduced inactivated gene. Insertion and deletion mutants obtained in this manner now have only their respective inactivated genes. Using this procedure, both mutants with only one missing gene and multiple mutants in which several genes were inactivated in this manner were obtained. These mutants

a) 유게놀을 코니페릴 알콜, 코니페릴 알데히드, 페룰라산, 바닐린 및(또는) 바닐린산으로,a) eugenol to coniferyl alcohol, coniferyl aldehyde, ferulic acid, vanillin and / or vanillin acid,

b) 코니페릴 알콜을 코니페릴 알데히드, 페룰라산, 바닐린 및(또는) 바닐린산으로,b) coniferyl alcohol to coniferyl aldehyde, ferulic acid, vanillin and / or vanillin acid,

c) 코니페릴 알데히드를 페룰라산, 바닐린 및(또는) 바닐린산으로,c) coniferyl aldehyde to ferulaic acid, vanillin and / or vanillic acid,

d) 페룰라산을 바닐린 및(또는) 바닐린산으로,d) ferulic acid to vanillin and / or vanillic acid,

e) 바닐린을 바닐린산으로e) vanillin to vanillic acid

생체내변환시키기 위해 사용되었다.It was used to convert in vivo.

재료 및 방법Materials and methods

세균 생육 조건Bacterial growth conditions

에스케리키아 콜리(Escherichia coli)의 균주를 루리아-베르타니(Luria-Bertani)(LB) 또는 M9 미네랄 배지에서 37 ℃에서 증식시켰다 (J.Sambrook, E.F.Fritsch 및 T.Maniatis. 1989. Molecular cloning: 실험 안내서, 제 2 판, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York). 슈도모나스 종의 균주를 영양 브로쓰(NB, 0.8%, wt/vol)에서 또는 미네랄 배지 (MM)(H.G.Schlegal 등, 1961, Arch.Mikrobiol, 38:209-222) 또는 HR 미네랄 배지 (HR-MM) (J.Rabenhorst, 1996. Appl.Microbiol. Biotechnol. 46:470-474)에서 30 ℃에서 증식시켰다. 페룰라산, 바닐린, 바닐린산 및 프로토카테큐산을 디메틸 술폭시드에 용해시키고, 각각의 배지에 첨가하여 0.1 % (wt/vol)의 최종 농도를 얻었다. 유게놀을 배지에 직접 첨가하여 0.1 % (vol/vol)의 최종 농도를 얻거나, 또는 MM한천 평판의 뚜껑에서 여과지 (원형 필터 595, 쉴레이처 앤드 슈엘(Schleicher & Schuell), 독일 다셀)에 적용하였다. 슈도모나스 종의 접합완료체 및 돌연변이체가 증식될 때, 테트라사이클린, 카나마이신 및 겐타마이신을 각각 25 ㎍/ml, 100 ㎍/ml 및 7.5 ㎍/ml의 최종 농도로 사용하였다.Strains of Escherichia coli were grown at 37 ° C. in Luria-Bertani (LB) or M9 mineral medium (J. Sambrook, EFFritsch and T. Maniatis. 1989. Molecular cloning: Experiment Guide, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York. Strains of Pseudomonas spp. May be grown in nutrient broth (NB, 0.8%, wt / vol) or in mineral medium (MM) (HGSchlegal et al., 1961, Arch. Mikrobiol, 38: 209-222) or HR mineral medium (HR-MM (J. Rabenhorst, 1996. Appl. Microbiol. Biotechnol. 46: 470-474) at 30 ° C. Ferulic acid, vanillin, vanillic acid and protocatecuic acid were dissolved in dimethyl sulfoxide and added to each medium to obtain a final concentration of 0.1% (wt / vol). Eugenol is added directly to the medium to obtain a final concentration of 0.1% (vol / vol), or applied to filter paper (round filter 595, Schleicher & Schuell, Dassel, Germany) on the lid of the MM agar plate It was. When the conjugates and mutants of Pseudomonas species were propagated, tetracycline, kanamycin and gentamycin were used at final concentrations of 25 μg / ml, 100 μg / ml and 7.5 μg / ml, respectively.

배양 상층액에서 대사 중간물질의 정성적 및 정량적 검출Qualitative and Quantitative Detection of Metabolic Intermediates in Culture Supernatants

배양 상층액을 고압 액체 크로마토그래피 (Knauer HPLC)에 의해 직접적으로 또는 이중 증류된 H2O로 희석한 후에 분석하였다. 뉴클레오실(Nucleosil)100 C18(7 ㎛, 250 × 4 mm)상에서 크로마토그래피를 수행하였다. 0.1% (vol/vol)포름산 및 아세토니트릴을 용매로서 사용하였다. 물질을 용출하기 위해 사용된 구배 경로는 다음과 같았다:Culture supernatants were analyzed either directly or by dilution with double distilled H 2 O by high pressure liquid chromatography (Knauer HPLC). Chromatography was performed on Nucleosil 100 C18 (7 μm, 250 × 4 mm). 0.1% (vol / vol) formic acid and acetonitrile were used as solvent. The gradient route used to elute the material was as follows:

00:00 - 06:60 → 26 % 아세토니트니트릴00:00-06:60 → 26% acetonitrile

06:30 - 08:00 → 100 % 아세토니트릴06:30-08:00 → 100% Acetonitrile

08:00 - 12:00 → 100 % 아세토니트릴08:00-12:00 → 100% acetonitrile

12:00 - 13:00 → 26 % 아세토니트릴12:00-13:00 → 26% acetonitrile

13:00 - 18:00 → 26 % 아세토니트릴13:00-18:00 → 26% Acetonitrile

바닐린 탈수소효소 II의 정제Purification of Vanillin Dehydrogenase II

정제를 4 ℃에서 수행하였다.Purification was performed at 4 ° C.

조 추출물Crude extract

유게놀에서 증식된 슈도모나스 종 HR199 세포를 10 mM 인산나트륨 완충액(pH 6.0)에서 세척한 다음, 동일한 완충액에 재현탁시키고, 1000 psi의 압력에서 프렌치 프레스 (French press) (아미콘(Amicon), 미국 매릴랜드주 실버 스프링)를 2회통과시킴으로써 붕괴시켰다. 세포 균질물을 초원심분리시켜 (1h, 100,000 × g, 4 ℃), 조 추출물의 가용성 분획을 상층액으로서 수득하였다.Pseudomonas spp. HR199 cells grown in eugenol were washed in 10 mM sodium phosphate buffer (pH 6.0) and then resuspended in the same buffer and French press at a pressure of 1000 psi (Amicon, USA Collapsed by passing two passes through Silver Spring, Maryland. Cell homogenates were ultracentrifuged (1 h, 100,000 × g, 4 ° C.) to obtain a soluble fraction of the crude extract as supernatant.

DEAE 세파셀상에서의 음이온 교환 크로마토그래피Anion Exchange Chromatography on DEAE Sephacel

조 추출물의 가용성 분획을 10 mM 인산나트륨 완충액 (pH 6.0)에 대해 밤새 투석하였다. 투석물을 10mM 인산나트륨 완충액 (pH 6.0)으로 평형화되고 0.8 ml/분의 유량을 갖는 DEAE-세파셀 컬럼(2.6 cm × 35 cm, 층 부피[BV]: 186 ml)상에 부하시켰다. 컬럼을 2 BV의 10 mM 인산나트륨 완충액 (pH 6.0)으로 헹구었다. 바닐린 탈수소효소 II (VDH II)를 10 mM 인산나트륨 완충액 (pH 6.0) (750 ml)중에서 0내지 400 mM NaCl의 선형 염 구배로 용출하였다. 10 ml 분획을 수집하였다. 높은 VDH II 활성을 가진 분획을 조합하여 DEAE 풀을 형성하였다.The soluble fraction of the crude extract was dialyzed overnight against 10 mM sodium phosphate buffer, pH 6.0. The dialysate was loaded on a DEAE-Sephacel column (2.6 cm × 35 cm, bed volume [BV]: 186 ml) equilibrated with 10 mM sodium phosphate buffer (pH 6.0) and with a flow rate of 0.8 ml / min. The column was rinsed with 2 BV of 10 mM sodium phosphate buffer, pH 6.0. Vanillin dehydrogenase II (VDH II) was eluted with a linear salt gradient of 0 to 400 mM NaCl in 10 mM sodium phosphate buffer (pH 6.0) (750 ml). 10 ml fractions were collected. Fractions with high VDH II activity were combined to form a DEAE pool.

바닐린 탈수소효소 활성의 결정Determination of Vanillin Dehydrogenase Activity

광학 효소 시험을 사용하여 30 ℃에서 VDH 활성을 결정하였다. 부피가 1 ml인 반응 혼합물은 0.1 밀리몰의 인산칼륨 (pH 7.1), 0.125 μ몰의 바닐린, 0.5 μ몰의 NAD, 1.2 μ몰의 피루베이트 (Na 염), 락테이트 탈수소효소 (1 U; 돼지 심장으로부터) 및 효소 용액을 함유하였다. 바닐린의 산화를 λ=340 nm (ε바닐린= 11.6 ㎠/μ몰)에서 감시하였다. 효소 활성을 유니트(U)로 나타내었으며, 1U은 1 분당 1 μ몰의 바닐린을 전환시키는 효소의 양에 상응하는 것이다. 샘플에서의 단백질 농도를 로우리 등의 방법을 사용하여 결정하였다 (0.H.Lowry, N.J.Rosebrough, A.L.Farr 및 R.J.Randall, 1951, J.Biol.Chem. 193:265-275).The optical enzyme test was used to determine VDH activity at 30 ° C. The reaction mixture, 1 ml in volume, contains 0.1 mmol potassium phosphate (pH 7.1), 0.125 μmol vanillin, 0.5 μmol NAD, 1.2 μmol pyruvate (Na salt), lactate dehydrogenase (1 U; pig) From the heart) and the enzyme solution. The oxidation of vanillin was monitored at λ = 340 nm (ε vanillin = 11.6 cm 2 / μmol). Enzyme activity is expressed in units (U), where 1U corresponds to the amount of enzyme converting 1 μmol of vanillin per minute. Protein concentration in the samples was determined using the method of Lowry et al. (0. H. Lowry, NJ Rosebrough, ALFarr and RJRandall, 1951, J. Biol. Chem. 193: 265-275).

코니페릴 알콜 탈수소효소 활성의 결정Determination of Coniferyl Alcohol Dehydrogenase Activity

지거 등의 방법 (E.L.Jaeger, Eggeling and H.Sahm. 1981. Current Microbiology. 6:333-336)에 따라 광학 효소 시험을 사용하여 30 ℃에서 CADH 활성을 결정하였다. 부피가 1 ml인 반응 혼합물은 0.2 밀리몰의 트리스/HCl (pH 9.0), 0.4 μ몰의 코니페릴 알콜, 2 μ몰의 NAD, 0.1 밀리몰의 세미카르바지드 및 효소 용액을 함유하였다. NAD의 환원을 λ=340 nm (ε= 6.3 ㎠/μ몰)에서 감시하였다. 효소 활성을 유니트(U)로 나타내고, 1 U은 1 분당 1 μ몰의 기질을 전환시키는 효소의 양에 상응하는 것이다. 샘플에서의 단백질 농도를 로우리 등의 방법을 사용하여 결정하였다 (O.H.Lowry, N.J.Rosebrough, A.L.Farr 및 R.J.Randall, 1951, J.Biol.Chem. 193:265-275).CADH activity was determined at 30 ° C. using an optical enzyme test according to the method of Zieger et al. (E.L. Jaeger, Eggeling and H.Sahm. 1981. Current Microbiology. 6: 333-336). The reaction mixture, 1 ml in volume, contained 0.2 millimoles of Tris / HCl (pH 9.0), 0.4 μmol of coniferyl alcohol, 2 μmol of NAD, 0.1 mmol of semicarbazide and enzyme solution. Reduction of NAD was monitored at λ = 340 nm (ε = 6.3 cm 2 / μmol). Enzyme activity is expressed in units (U), where 1 U corresponds to the amount of enzyme converting 1 μmol substrate per minute. Protein concentration in the samples was determined using the method of Lowry et al. (O.H.Lowry, N.J.Rosebrough, A.L.Farr and R.J.Randall, 1951, J.Biol.Chem. 193: 265-275).

코니페릴 알데히드 탈수소효소 활성의 결정Determination of Coniferyl Aldehyde Dehydrogenase Activity

광학 효소 시험을 사용하여 30 ℃에서 CALDH 활성을 결정하였다. 부피가 1 ml인 반응 혼합물은 0.1 밀리몰의 트리스/HCl (pH 8.8), 0.08 μ몰의 코니페릴 알데히드, 2.7 μ몰의 NAD 및 효소 용액을 함유하였다. 코니페릴 알데히드의 페룰라산으로의 산화를 λ=400 nm (ε= 34 ㎠/μ몰)에서 감시하였다. 효소 활성을 유니트(U)로 나타내고, 1 U은 1 분당 1 μ몰의 기질을 전환시키는 효소의 양에 상응하는 것이다. 샘플에서의 단백질 농도를 로우리 등의 방법을 사용하여 결정하였다 (O.H.Lowry, N.J.Rosebrough, A.L.Farr 및 R.J.Randall, 1951, J.Biol.Chem. 193:265-275).The optical enzyme test was used to determine CALDH activity at 30 ° C. The reaction mixture, 1 ml in volume, contained 0.1 millimoles of Tris / HCl (pH 8.8), 0.08 μmol of coniferyl aldehyde, 2.7 μmol of NAD and an enzyme solution. The oxidation of coniferyl aldehyde to ferulic acid was monitored at λ = 400 nm (ε = 34 cm 2 / μmol). Enzyme activity is expressed in units (U), where 1 U corresponds to the amount of enzyme converting 1 μmol substrate per minute. Protein concentration in the samples was determined using the method of Lowry et al. (O.H.Lowry, N.J.Rosebrough, A.L.Farr and R.J.Randall, 1951, J.Biol.Chem. 193: 265-275).

페룰로일-CoA 합성효소 (페룰라산 티오키나아제) 활성의 결정Determination of Feruloyl-CoA Synthetase (ferulic Acid Thiokinase) Activity

젠크 등의 방법 (Zenk 등, 1980. Anal.Biochem. 101:182-187)의 변형인 광학효소 시험을 사용하여 30 ℃에서 FCS 활성을 결정하였다. 부피가 1 ml인 반응 혼합물은 0.09 밀리몰의 인산칼륨 (pH 7.0), 2.1 μ몰의 MgCl2, 0.7 μ몰의 페룰라산, 2 μ몰의 ATP, 0.4 μ몰의 조효소A 및 효소 용액을 함유하였다. 페룰라산으로부터 CoA 에스테르의 형성을 λ=345 nm (ε= 10 ㎠/ μ몰)에서 감시하였다. 효소 활성을 유니트(U)로 나타내고, 1 U은 1 분당 1 μ몰의 기질을 전환시키는 효소의 양에 상응하는 것이다. 샘플에서의 단백질 농도를 로우리 등의 방법을 사용하여 결정하였다 (O.H.Lowry, N.J.Rosebrough, A.L.Farr 및 R.J.Randall, 1951, J.Biol.Chem. 193:265-275).FCS activity was determined at 30 ° C. using an optical enzyme test which is a variation of the method of Genk et al. (Zenk et al., 1980. Anal. Biochem. 101: 182-187). The 1 ml volume reaction mixture contained 0.09 mmol potassium phosphate (pH 7.0), 2.1 μmol MgCl 2 , 0.7 μmol Ferulic acid, 2 μmol ATP, 0.4 μmol Coenzyme A and an enzyme solution. . The formation of CoA esters from ferulic acid was monitored at λ = 345 nm (ε = 10 cm 2 / μmol). Enzyme activity is expressed in units (U), where 1 U corresponds to the amount of enzyme converting 1 μmol substrate per minute. Protein concentration in the samples was determined using the method of Lowry et al. (OHLowry, NJ Rosebrough, ALFarr and RJRandall, 1951, J. Biol. Chem. 193: 265-275).

전기영동 방법Electrophoresis method

스테게만 등의 방법 (Stegemann 등, 1973. Z.Naturforsch. 28c:722-732)을 사용하여 7.4 %(wt/vol) 폴리아크릴아미드 겔에서 본래의 조건하에 및 램리의 방법 (Laemli, U.K. 1970. Nature (London) 227:680-685)을 사용하여 11.5 % (wt/vol) 폴리아크릴아미드 겔에서 변성 조건하에 단백질-함유 추출물을 분별하였다. 비-특이적 단백질 염색을 위해 세르바 블루 알 (Serva Blue R)을 사용하였다. 코니페릴 알콜 탈수소효소, 코니페릴 알데히드 탈수소효소 및 바닐린 탈수소효소를 특이적으로 염색하기 위해, 겔을 100 mM KP 완충액 (pH 7.0)중에서 20 분동안 재완충액 처리하고, 이어서 0.08 % (wt/vol)NAD, 0.04 % (wt/vol) p-니트로 블루 테트라졸륨 클로라이드, 0.03 % (wt/vol) 페나진 메토술페이트 및 1 mM의 각각의 기질이 첨가된 동일한 완충액중에서 상응하는 색 띠가 보이게 될때까지 30 ℃에서 항온처리하였다.Method of Ramley under native conditions and in a 7.4% (wt / vol) polyacrylamide gel using the method of Stegemann et al. (Stegemann et al., 1973. Z. Naturalforsch. 28c: 722-732) (Laemli, UK 1970 Nature (London) 227: 680-685) was used to fractionate protein-containing extracts under denaturing conditions on a 11.5% (wt / vol) polyacrylamide gel. Serva Blue R was used for non-specific protein staining. To specifically stain coniferyl alcohol dehydrogenase, coniferyl aldehyde dehydrogenase and vanillin dehydrogenase, the gel was rebuffered in 100 mM KP buffer (pH 7.0) for 20 minutes and then 0.08% (wt / vol). NAD, 0.04% (wt / vol) p-nitro blue tetrazolium chloride, 0.03% (wt / vol) phenazine methosulfate and 1 mM of each substrate were added until the corresponding color band was seen. Incubated at 30 ° C.

폴리아크릴아미드 겔로부터 PVDF 막으로의 단백질 전이Protein Transfer from Polyacrylamide Gel to PVDF Membrane

제조업자의 지시에 따라서, 반건조 고속블로트(Semidry Fastblot) 장치 (B32/33, 독일 쿠팅겐 비오메트라(Biometra))를 사용하여 단백질을 SDS-폴리아크릴아미드 겔로부터 PVDF 막 (워터스-밀리포어 (Waters-Millipore), 미국 매사츄세츠 베드포드)으로 전이시켰다.According to the manufacturer's instructions, the protein was transferred from the SDS-polyacrylamide gel using a semidry Fastblot apparatus (B32 / 33, Biuttra, Kutingen, Germany) (Waters-Millipore). (Waters-Millipore), Bedford, Massachusetts).

N-말단 아미노산 서열의 결정Determination of the N-terminal Amino Acid Sequence

제조업자의 지시에 따라서 단백질 펩티드 서열결정기 (477A 형, 어플라이드 바이오시스템스 (Applied Biosystems), 미국 포스터 시티) 및 PTH 분석기를 사용하여 N-말단 아미노산 서열을 결정하였다.N-terminal amino acid sequences were determined using a protein peptide sequencer (type 477A, Applied Biosystems, Foster City, USA) and PTH analyzer according to the manufacturer's instructions.

DNA의 단리 및 조작Isolation and Manipulation of DNA

마르뮈르의 방법 (J.Marmur, 1961. J.Mol.Biol. 3:208-218)을 사용하여 게놈 DNA를 단리하였다. 다른 플라스미드 DNA 및(또는) DNA 제한효소 단편을 단리하고, 표준 방법을 사용하여 분석하였다 (J.E.Sambrook, F.Fritsch 및 T.Maniatis. 1989. Molecular cloning: 실험 안내서. 제 2 판, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Habor, 뉴욕).Genomic DNA was isolated using the method of Marmur (J. Marmur, 1961. J. Mol. Biol. 3: 208-218). Other plasmid DNA and / or DNA restriction enzyme fragments were isolated and analyzed using standard methods (JESambrook, F. Frisch and T. Maniatis. 1989. Molecular cloning: Experiment Guide. Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory) Press, Cold Spring Habor, New York).

DNA의 전이DNA transfer

하나한의 방법 (D.Hanahan, 1983. J.Mol.Biol. 166:557-580)을 사용하여 콤피턴트 에스케리키아 콜리 세포를 제조하고 형질전환하였다. 플라스미드-포함 에스케리키아 콜리 S17-1 균주 (공여체) 및 슈도모나스 종 균주 (수용체) 간의 접합플라스미드 전이를, 프리드리히 등의 방법 (B.Friedrich 등, 1981. J.Bacteriol.147:198-205)에 따라 NB 한천 평판에서, 또는 탄소원으로서 0.5 % (wt/vol) 글루코네이트 및 25 ㎍의 테트라사이클린/ml 또는 100 ㎍의 카나마이신/ml을 함유하는 MM 한천 평판에서 "소형상보(minicomplementation) 방법"에 의해 수행하였다. 이 경우에, 수용체의 세포를 접종 도말로서 하나의 방향으로 적용하였다. 5 분후에, 공여체 균주의 세포를, 수용체 접종 도말을 교차하도록 하면서, 접종 도말로서 적용하였다. 30 ℃에서 48 시간동안 배양한 후에, 접합완료체는 교차 부위의 하류에서 직접 생육한 반면, 공여체 균주나 수용체 균주 어느 것도 생육할 수 없었다.Competent Escherichia coli cells were prepared and transformed using one method (D. Hanahan, 1983. J. Mol. Biol. 166: 557-580). Conjugated plasmid transfer between plasmid-containing Escherichia coli S17-1 strain (donor) and Pseudomonas species strain (receptor) was performed by Friedrich et al. (B. Friedrich et al., 1981. J. Bacteriol. 147: 198-205). According to the "minicomplementation method" in NB agar plates or in MM agar plates containing 0.5% (wt / vol) gluconate and 25 μg tetracycline / ml or 100 μg kanamycin / ml as carbon source. Was performed. In this case, the cells of the receptor were applied in one direction as inoculation smears. After 5 minutes, the cells of the donor strain were applied as inoculation smears while crossing the receptor inoculation smears. After 48 hours of incubation at 30 ° C., the conjugate was grown directly downstream of the crossover site, whereas neither the donor strain nor the receptor strain could grow.

하이브리드형성 실험Hybrid Formation Experiment

0.8 % (wt/vol) 아가로스 겔에서 50 mM 트리스 - 50 mM 붕산 - 1.25 mM EDTA 완충액 (pH 8.5)중에서 전기영동에 의해 DNA 제한효소 분획을 분별하였다 (J.E.Sambrook, F.Fritsch 및 T.Maniatis. 1989. Molecular cloning: 실험 안내서. 제 2 판, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 뉴욕). 변성된 DNA를 겔로부터 양 전하 나일론 막 (공극 크기: 0.45 ㎛, 폴 필트레이션즈테크닉(Pall Filtrationstechnik), 독일 드레이에이치)으로 전이시키고, 이어서 비오티닐화 또는 디그옥시게닌-표지 DNA 프로브와 하이브리드형성하고, 이러한 DNA 프로브를 제조하는 것을 모두 표준 방법을 사용하여 수행하였다 (J.E.Sambrook, F.Fritsch 및 T.Maniatis. 1989. Molecular cloning: 실험 안내서. 제 2 판, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 뉴욕).DNA restriction enzyme fractions were fractionated by electrophoresis in 50 mM Tris-50 mM boric acid-1.25 mM EDTA buffer (pH 8.5) on 0.8% (wt / vol) agarose gel (JESambrook, F.Fritsch and T.Maniatis). 1989. Molecular cloning: Experiment Guide, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York). Denatured DNA is transferred from the gel to a positive charge nylon membrane (pore size: 0.45 μm, Pall Filtrationstechnik, Dray, Germany), followed by hybridization with biotinylated or digoxygenin-labeled DNA probes And the preparation of these DNA probes was all performed using standard methods (JESambrook, F. Frisch and T. Manatis. 1989. Molecular cloning: Experiment Guide. Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor , New York).

DNA 서열결정DNA sequencing

상거 등 (Sanger 등, 1977, Proc.Natl.Acad.Sci. USA 74:5463-5467)의 디데옥시 사슬 종결 방법에 따라, "LI-COR"DNA 시퀀서 모델 4000L"(LI-COR 인코포레이티드, 생물공학 부서, 미국 네브래스카주 링컨)을 사용하고 '7-데아자-dGTP를 사용하는 서모 시쿼나제(thermo sequenase) 형광 표지된 프라이머 사이클 시퀀싱키트"(아머샴 라이프 사이언스(Amersham Life Science), 아머샴 인터내셔날 피엘시(Amersham International plc.), 영국 버킹검쉬어 리틀 챌폰트)를 사용하여 각각의 경우에 제조업자의 지시에 따라, "비-방사능적으로" 뉴클레오티드 서열을 결정하였다.According to the dideoxy chain termination method of Sanger et al. (Sanger et al., 1977, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74: 5463-5467), “LI-COR” DNA sequencer model 4000L ”(LI-COR Inc.) , Department of Biotechnology, Lincoln, Nebraska, USA, and a 'thermo sequenase fluorescently labeled primer cycle sequencing kit using 7-deaza-dGTP' (Amersham Life Science, Armor) A sham sequences were determined "non-radioactive" in each case according to manufacturer's instructions using Amersham International plc., Buckinghamshire Little Challenge, UK.

스트라우스 등 (E.C.Strauss 등, 1986. Anal.Biochem. 154:353-360)의 "프라이머-호핑 방법"에 따라 합성 올리고뉴클레오티드를 사용하여 서열결정을 수행하였다.Sequencing was performed using synthetic oligonucleotides according to the "primer-hopping method" of Strauss et al. (E. C. Strauss et al., 1986. Anal. Biochem. 154: 353-360).

화학약품, 생화학약품 및 효소Chemicals, Biochemicals and Enzymes

광학 효소 시험을 위하여 제한 효소, T4 DNA 리가아제, 람다 DNA 및 효소 및 기질을 시.에프. 뵈링거 앤드 소네 (C.F.Boehringer & Sohne (독일 만하임)) 또는 GIBCO/BRL (독일 에겐스테인)으로부터 구입하였다. [γ-32P]ATP는 아머샴/부클러(Amersham/Buchler) (독일 브라운쉬비그)로 부터 구입하였다. 올리고뉴클레오티드는 MWG-바이오테크 GmbH (독일 에베르스베르그)로부터 구입하였다. NA 형 아가로스는 파르마시아-LKB (Pharmacia-LKB) (스웨덴 업프살라)로부터 구입하였다. 모든 기타 화학약품은 하아르만 앤드 레이머 (Haarmann & Reimer) (독일 홀쯔민덴), 이.머어크(E.Merck) AG (독일 담스타트), 플루카 쉬미 (Fluka Chemie) (스위스 부쉬), 세르바 훼인바이오케미카 (Serva Feinbiochemica) (독일 하이델베르그) 또는 시그마 쉬미 (Sigma Chemie) (독일 데이센호펜)으로부터 구입하였다.Restriction enzymes, T4 DNA ligase, lambda DNA and enzymes and substrates for optical enzyme testing. Purchased from Boehringer & Sohne (Mannheim, Germany) or GIBCO / BRL (Egenstein, Germany). [γ- 32 P] ATP was purchased from Amersham / Buchler (Braunschwig, Germany). Oligonucleotides were purchased from MWG-Biotech GmbH (Ebersberg, Germany). NA type agarose was purchased from Pharmacia-LKB (Sweden Uppsala). All other chemicals include Haarmann & Reimer (Holzminden, Germany), E.Merck AG (Damstadt, Germany), Fluka Chemie (Switzerland Bush), It was purchased from Serva Feinbiochemica (Heidelberg, Germany) or Sigma Chemie (Deissenhofen, Germany).

실시예 1Example 1

카나마이신(ΩKm) 또는 겐타마이신(ΩGm)에 대한 내성을 매개하는 오메가 요소의 구축Construction of Omega Elements Mediating Resistance to Kanamycin (ΩKm) or Gentamicin (ΩGm)

ΩKm 요소를 구축하기 위하여, 트랜스포손(Transposons)Tn5 (E.A.Auerswald, G.Ludwig 및 H.Schaller. 1981. Cold Spring Harb. Symp.Quant.Biol. 45:107-113; E.Beck. G.Ludwig, E.A.Auerswald, B.Reiss 및 H.Schaller. 1982. Genes 19: 327-336; P.Mazodier, P.Cossart, E.Giraud 및 F.Gasser. 1985. Nucleic Acids Res. 13:195-205)의 2099bp BglI 단편을 조제용 스케일에서 단리하였다. 단편을 Bal 31 뉴클레아제로 처리함으로써 약 990 bp로 짧게하였다. 이제 카나마이신 내성 유전자 (아미노글리코시드-3'-0-포스포트랜스퍼라제를 암호화)만을 함유하는 단편을 SmaI- 절단 pSKsym DNA (대칭적으로 구축된 다수 클로닝 부위 [SalI, HindIII, EcoRI, SmaI, EcoRI, HindIII, SalI]을 함유하는 p블루스크립트 SK-유도체)에 결찰시켰다. 얻어지는 플라스미드로부터 SmaI 단편, EcoRI 단편, HindIII 단편 또는 SalI 단편으로서 ΩKm 요소를 재단리할 수 있었다.To construct the ΩKm element, Transposons Tn5 (EA Auerswald, G. Ludwig and H. Schaller. 1981. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 45: 107-113; E. Beck. G. Ludwig, 1982. Genes 19: 327-336; P. Mazodier, P. Cossart, E. Giraud and F. Gasser. 1985. Nucleic Acids Res. 13: 195-205). 2099 bp BglI Fragments were isolated on a preparation scale. The fragment was shortened to about 990 bp by treatment with Bal 31 nuclease. Fragments containing only kanamycin resistance gene (encoding aminoglycoside-3′-0-phosphotransferase) now contain SmaI-cleaved pSKsym DNA (symmetrically constructed multiple cloning sites [SalI, HindIII, EcoRI, SmaI, EcoRI was ligated to the derivative) -, p blue script SK containing the HindIII, SalI]. From the resulting plasmids, ΩKm elements could be cut out as SmaI fragments, EcoRI fragments, HindIII fragments or SalI fragments.

ΩGm 요소를 구축하기 위하여, 플라스미드 pBR1MCS-5 (M.E.Kovach, P.H.Elzer, D.S.Hill, G.T.Robertson, M.A.Farris, R.M.Roop 및 K.M.Peterson1995. Genes 166:175-176)의 983 bp EaeI 단편을 조제용 스케일에서 단리한 다음, 녹두 뉴클레아제로 처리하였다 (단일 가닥 DNA 분자 말단의 점진적 소화). 이제 단지 겐타마이신 내성 유전자 (겐타마이신-3-아세틸트랜스퍼라제를 암호화)만을 포함하는 이 단편을 SmaI-절단 pSKsym DNA (상기 참조)에 결찰시켰다. 얻어진 플라스미드로부터 SmaI 단편, EcoRI 단편, HindIII 단편 또는 SalI 단편으로서 ΩGm 요소를 재단리할 수 있었다.To construct the ΩGm element, a 983 bp EaeI fragment of plasmid pBR1MCS-5 (MEKovach, PHElzer, DSHill, GTRobertson, MAFarris, RMRoop and KMPeterson 1995. Genes 166: 175-176) was prepared on a preparation scale. Isolated and then treated with mung bean nuclease (gradual digestion of single stranded DNA molecule ends). This fragment, which now contains only the gentamicin resistance gene (coding for gentamicin-3-acetyltransferase), was ligated to the SmaI-cleaved pSKsym DNA (see above). From the obtained plasmid, OMEGA Gm elements could be cut out as SmaI fragments, EcoRI fragments, HindIII fragments or SalI fragments.

실시예 2Example 2

Ω요소를 삽입시킴으로써 또는 결실에 의해 불활성화된 슈도모나스 종 HR199 (DSM7063)으로부터의 유전자 클로닝Gene Cloning from Pseudomonas Species HR199 (DSM7063) Inactivated by Inserting a Urea Element or by Deletion

이.콜리 S17-1 균주 DSM 10439 및 DSM 10440으로부터 비롯된 fcs, ech, vdh 및 aat 유전자를 플라스미드 pE207 및 pE5-1를 사용하여 별개로 클로닝하였다 (참조 EP-A 0845532). 이들 플라스미드로부터 정해진 단편을 조제용 스케일에서 단리하고, 하기 기재된 바와 같이 처리하였다:The fcs, ech, vdh and aat genes from E. coli S17-1 strains DSM 10439 and DSM 10440 were cloned separately using plasmids pE207 and pE5-1 (see EP-A 0845532). Fragments determined from these plasmids were isolated on a preparative scale and treated as described below:

fcs 유전자를 클로닝하기 위해, 플라스미드 pE207로부터의 2350 bp SalI/EcoRI 단편 및 플라스미드 pE5-1로부터의 3700 bp EcoRI/SalI 단편을 p블루스크립트 SK-에 함께 클로닝하여, EcoRI 말단에 의해 2개의 단편을 함께 결합시켰다. 얻어진 하이브리드 플라스미드로부터 조제용 스케일상에서 6050 bp SalI 단편을 단리하고, Bal 31 뉴클레아제로 처리함으로써 약 2480 bp로 짧게하였다. 이어서, PstI 링커를 단편의 말단에 결찰시키고, PstI으로 소화시킨 후, 단편을 p블루스크립트 SK-내에 클로닝하였다 (pSKfcs). 이.콜리 XL1 블루의 형질전환후에, fcs 유전자를 발현하고 0.2 U/mg의 단백질의 FCS 활성을 나타내는 클론을 수득하였다.To clone the fcs gene, 2350 bp SalI / EcoRI fragments from plasmid pE207 and 3700 bp EcoRI / SalI fragments from plasmid pE5-1 were cloned together into pBluescript SK , so that the two fragments together by EcoRI ends Combined. The 6050 bp SalI fragment was isolated from the obtained hybrid plasmid on the preparation scale, and shortened to about 2480 bp by treatment with Bal 31 nuclease. The PstI linker was then ligated to the ends of the fragment, digested with PstI, and then the fragment was cloned into pBluescript SK (pSKfcs). After transformation of E. coli XL1 blue, a clone was obtained that expressed the fcs gene and exhibited the FCS activity of 0.2 U / mg of protein.

ech 유전자를 클로닝하기 위해, 플라스미드 pE207로부터의 3800bp HindIII/EcoRI 단편을 조제용 스케일상에서 단리하고, Bal31 뉴클레아제로 처리함으로써 약 1470bp로 짧게 하였다. 이어서, EcoRI 링커를 단편의 말단에 결찰시키고, EcoRI으로 소화시킨 후, 단편을 p블루스크립트 SK-내에 클로닝하였다 (pSKech).To clone the ech gene, the 3800 bp HindIII / EcoRI fragment from plasmid pE207 was isolated on the preparation scale and shortened to about 1470 bp by treatment with Bal31 nuclease. EcoRI linkers were then ligated to the ends of the fragments, digested with EcoRI, and then fragments cloned into pBluescript SK (pSKech).

vdh 유전자를 클로닝하기 위해, 플라스미드 pE207로부터의 2350bp SalI/EcoRI 단편을 조제용 스케일상에서 단리하였다. p블루스크립트 SK-내에 클로닝한 후, 단편을 엑소뉴클레아제 III/녹두 뉴클레아제 계를 사용하여 약 1530 bp로 한쪽 말단을 절취하였다. 이어서, EcoRI 링커를 단편의 말단에 결찰시키고, EcoRI으로 소화시킨 후, 단편을 p블루스크립트 SK-(pSKvdh)내에 클로닝하였다. 이.콜리 XL1 블루의 형질전환 후에, VDH 유전자를 발현하고 0.01 U/mg의 단백질의 VDH 활성을 나타내는 클론을 수득하였다.To clone the vdh gene, 2350 bp SalI / EcoRI fragments from plasmid pE207 were isolated on the preparation scale. After cloning in pBlueScript SK , fragments were truncated at one end at about 1530 bp using the Exonuclease III / Mung bean nuclease system. EcoRI linkers were then ligated to the ends of the fragments, digested with EcoRI, and then the fragments were cloned into pBlueScript SK (pSKvdh). After transformation of E. coli XL1 blue, clones were expressed that express the VDH gene and exhibit VDH activity of 0.01 U / mg of protein.

aat 유전자를 클로닝하기 위하여, 플라스미드 pE5-1로부터의 3700 bp EcoRI/SalI 단편을 조제용 스케일에서 단리시키고, Bal 31 뉴클레아제로 처리함으로써 약 1590 bp로 짧게 하였다. 이어서, EcoRI 링커를 단편의 말단에 결찰시키고, EcoRI으로 소화시킨 후, 단편을 p블루스크립트 SK-내에 클로닝하였다 (pSKaat).To clone the aat gene, 3700 bp EcoRI / SalI fragment from plasmid pE5-1 was isolated on the preparation scale and shortened to about 1590 bp by treatment with Bal 31 nuclease. EcoRI linkers were then ligated to the ends of the fragments, digested with EcoRI, and then fragments cloned into pBluescript SK (pSKaat).

실시예 3Example 3

Ω요소를 삽입하거나 또는 유전자의 구성 영역을 결실시킴에 의한 상기-기재된 유전자의 불활성화Inactivation of the above-described genes by inserting Ω elements or by deleting the constituent regions of the genes

fcs 유전자를 함유하는 플라스미드 pSKfcs를 BssHII로 소화시켜, fcs 유전자로 부터 절단된 1290 bp 단편을 얻었다. 재결찰후에, fcs 유전자의 결실 유도체 (fcs △ ) (도 1i 및 2i 참조)를 p블루스크립트 SK-내에 클로닝된 형태로 수득하였다 (pSKfcs△ ). 또한, 단편을 잘라낸 후에, 오메가 요소 ΩKm 및 ΩGm을 그 자리에 결찰시켰다. 이렇게 하여, fcs 유전자의 Ω-불활성화 유도체 (fcsΩKm, 도 1g 및 2g 참조) 및 (fcsΩGm, 도 1h 및 2h 참조)를 p블루스크립트 SK-내에 클로닝된 형태로 수득하였다 (pSKfcsΩKm 및 pSKfcsΩGm). 하이브리드 플라스미드가 결실 또는 Ω요소 삽입에 의해 불활성화된 fcs 유전자를 갖고 있는, 얻어진 이.콜리 클론의 조 추출물에서는 FCS 활성을 검출할 수 없었다.Plasmid pSKfcs containing the fcs gene was digested with BssHII to obtain a 1290 bp fragment cleaved from the fcs gene. After re ligation, deletion derivatives of the fcs gene (fcs Δ) (see FIGS. 1I and 2I) were obtained in cloned form in pBluescript SK (pSKfcsΔ). In addition, after the fragment was cut out, the omega elements ΩKm and ΩGm were ligated in place. Thus, Ω-inactivating derivatives of the fcs gene (fcsΩKm, see FIGS. 1G and 2G) and (fcsΩGm, see FIGS. 1H and 2H) were obtained in the form cloned in pBluescript SK (pSKfcsΩKm and pSKfcsΩGm). FCS activity could not be detected in the crude extract of the obtained E. coli clone, in which the hybrid plasmid had the fcs gene inactivated by deletion or Ω element insertion.

ech 유전자를 함유하는 플라스미드 pSKech를 NruI으로 소화시켜, ech 유전자로부터 잘라낸 53 bp 단편 및 430 bp 단편을 얻었다. 재결찰후에, ech 유전자의 결실 유도체 (ech△ , 도 1l 및 2l 참조)를 p블루스크립트 SK-에 클로닝된 형태로 수득하였다 (pSKech△ ). 또한, 단편을 잘라낸 후에, 오메가 요소 ΩKm 및 ΩGm을 그 자리에 결찰시켰다. 이에 의해 ech 유전자의 Ω-불활성화 유도체 (echΩKm 및 echΩGm)가 p블루스크립트 SK-에 클로닝된 형태로 수득되었다 (pSKechΩKm 및 pSKechΩGm).Plasmid pSKech containing ech gene was digested with NruI to obtain 53 bp fragment and 430 bp fragment cut out from ech gene. After religation, deletion derivatives of the ech gene (echΔ, see FIGS. 1L and 2L) were obtained in the form cloned in pBluescript SK (pSKechΔ). In addition, after the fragment was cut out, the omega elements ΩKm and ΩGm were ligated in place. Thereby, Ω-inactivated derivatives of the ech gene (echΩKm and echΩGm) were obtained in the form cloned into pBlueScript SK (pSKechΩKm and pSKechΩGm).

vdh 유전자를 함유하는 플라스미드 pSKvdh를 BssHII로 소화시켜, 210 bp 단편을 vdh 유전자로부터 잘라내었다. 재결찰후에, vdh 유전자의 결실 유도체 (vdh △ , 도 1o 및 도 2oa 내지 2oc 참조)를 p블루스크립트 SK-에 클로닝된 형태로 수득하였다 (pSKvdh△ ). 또한, 단편을 잘라낸 후에, 오메가 요소 ΩKm 및 ΩGm을 그 자리에 결찰시켰다. 이에 의해 vdh 유전자의 Ω-불활성화 유도체 (vdhΩKm 및 vdhΩGm)가 p블루스크립트 SK-에 클로닝된 형태로 수득되었다 (pSKvdhΩ Km, 도 1m 및 2m 참조) 및 (pSKvdhΩGm, 도 1n 및 2n 참조). 하이브리드 플라스미드가 결실에 의해 또는 Ω요소 삽입에 의해 불활성화된 vdh 유전자를 갖고 있는, 얻어진 이.콜리 클론의 조 추출물에서 VDH 활성을 검출하는 것은 불가능하였다.Plasmid pSKvdh containing the vdh gene was digested with BssHII to cut 210 bp fragments from the vdh gene. After re-ligation, deletion derivatives of the vdh gene (vdh Δ, see FIGS. 1O and 2oa-2oc) were obtained in the form cloned in pBluescript SK (pSKvdhΔ). In addition, after the fragment was cut out, the omega elements ΩKm and ΩGm were ligated in place. This gave Ω-inactivating derivatives (vdhΩKm and vdhΩGm) of the vdh gene in the form cloned into pBluescript SK (pSKvdhΩ Km, see FIGS. 1m and 2m) and (pSKvdhΩGm, see FIGS. 1n and 2n). It was not possible to detect VDH activity in crude extracts of the obtained E. coli clones in which the hybrid plasmid had the vdh gene inactivated either by deletion or by Ω element insertion.

aat 유전자를 함유하는 플라스미드 pSKaat를 BssHII로 소화시켜, aat 유전자로부터 59bp 단편을 잘라내었다. 재결찰후에, aat 유전자의 결실 유도체 (aat△ , 도 1r 및 2r 참조)를 p블루스크립트 SK-에 클로닝된 형태로 수득하였다 (pSKaat△ ). 또한, 단편을 잘라낸 후에, 오메가 요소 ΩKm 및 ΩGm을 그 자리에 결찰시켰다. 이에 의해 aat 유전자의 Ω-불활성화 유도체 (aatΩKm, 도 1p 및 2p 참조) 및 (aatΩGm, 도 1q 및 2q 참조)가 p블루스크립트 SK-에 클로닝된 형태로 수득되었다(pSKaatΩKm 및 pSKaatΩGm).The plasmid pSKaat containing the aat gene was digested with BssHII to cut 59 bp fragments from the aat gene. After re ligation, deletion derivatives of the aat gene (aatΔ, see FIGS. 1R and 2R) were obtained in the form cloned in pBluescript SK (pSKaatΔ). In addition, after the fragment was cut out, the omega elements ΩKm and ΩGm were ligated in place. Thereby, Ω-inactivated derivatives of the aat gene (aatΩKm, see FIGS. 1P and 2P) and (aatΩGm, see FIGS. 1Q and 2Q) were obtained in the form cloned into pBluescript SK (pSKaatΩKm and pSKaatΩGm).

실시예 4Example 4

접합 전이가능한 "자살 플라스미드"pSUP202내로 Ω요소-불활성화 유전자의서브클로닝Subcloning of Ω-Inactivation Genes into a Splicing Transferable "Suicide Plasmid" pSUP202

슈도모나스 종 HR199내의 자연그대로의 유전자를 Ω-요소 불활성화 유전자로 대체할 수 있기 위해서는, 한편으로는 슈도모나스속균내로 전이가능하지만 (접합전이가능한 플라스미드), 다른 한편으로는 세균내에서 복제될 수 없고 결국 슈도모나스속균에서 불안정한 ("자살 플라스미드") 벡터가 요구된다. 이러한 플라스미드계를 사용하여 슈도모나스속균내로 전이되는 DNA 단편은, 동종 재조합 (RecA-의존성 재조합)에 의해 세균 세포의 게놈내로 통합되는 경우에만 유지될 수 있다. 이 경우에, "자살 플라스미드" pSUP202 (Simom등, 1983. In: A.Puhler. Molecular genetics of the bacteria-plant interaction. Springer Verlag, 베를린, 하이델베르그, 뉴욕, pp.98-106)가 사용되었다.In order to be able to replace native genes in Pseudomonas species HR199 with Ω-element inactivating genes, on the one hand they are transferable into Pseudomonas genus (plasmids that can be conjugated), but on the other hand they cannot be replicated in bacteria and eventually There is a need for unstable ("suicide plasmid") vectors in Pseudomonas spp. DNA fragments transferred into Pseudomonas bacteria using this plasmid system can only be maintained when integrated into the genome of bacterial cells by homologous recombination (RecA-dependent recombination). In this case, the "suicide plasmid" pSUP202 (Simom et al., 1983. In: A. Puhler. Molecular genetics of the bacteria-plant interaction. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, pp. 98-106) was used.

PstI으로 소화한 후에, 불활성화된 유전자 fcsΩKm 및 fcsΩGm을 플라스미드 pSKfcsΩKm 및 pSKfcsΩGm으로부터 단리하고, PstI-절단 pSUP202 DNA에 결찰시켰다. 결찰 혼합물을 이.콜리 S17-1내에 형질전환하였다. 각각 카나마이신 또는 겐타마이신을 또한 함유하는 테트라사이클린-함유 LB 배지에서 선별을 수행하였다. 하이브리드 플라스미드 (pSUPfcsΩKm)가 불활성화 유전자 fcsΩKm을 함유하는 카나마이신-내성 형질전환제를 수득하였다. 겐타마이신-내성 형질전환체의 상응하는 하이브리드 플라스미드 (pSUPfcsΩGm)는 불활성화된 유전자 fcsΩGm를 함유하였다.After digestion with PstI, the inactivated genes fcsΩKm and fcsΩGm were isolated from plasmids pSKfcsΩKm and pSKfcsΩGm and ligated to PstI-cleaved pSUP202 DNA. The ligation mixture was transformed into E. coli S17-1. Selection was performed in tetracycline-containing LB medium, which also contained kanamycin or gentamicin, respectively. A kanamycin-resistant transformant in which the hybrid plasmid (pSUPfcsΩKm) contains the inactivating gene fcsΩKm was obtained. The corresponding hybrid plasmid of gentamicin-resistant transformants (pSUPfcsΩGm) contained the inactivated gene fcsΩGm.

EcoRI 소화 후에, 불활성화된 유전자 echΩKm 및 echΩGm을 플라스미드 pSKechΩKm 및 pSKechΩGm으로부터 단리하고, EcoRI-절단된 pSUP202 DNA에 결찰시켰다. 결찰 혼합물을 이.콜리 S17-1내에 형질전환시켰다. 각각 카나마이신 또는 겐타마이신을 또한 함유하는 테트라사이클린-함유 LB 배지상에서 선별을 수행하였다. 하이브리드 플라스미드 (pSUPechΩKm)가 불활성화된 유전자 echΩKm을 함유하는 카나마이신-내성 형질전환체를 수득하였다. 겐타마이신-내성 형질전환체의 상응하는 하이브리드 플라스미드 (pSUPechΩGm)는 불활성화 유전자 echΩGm을 함유하였다.After EcoRI digestion, the inactivated genes echΩKm and echΩGm were isolated from plasmids pSKechΩKm and pSKechΩGm and ligated to EcoRI-cleaved pSUP202 DNA. The ligation mixture was transformed into E. coli S17-1. Screening was performed on tetracycline-containing LB medium, which also contained kanamycin or gentamicin, respectively. Kanamycin-resistant transformants containing the gene echΩKm in which the hybrid plasmid (pSUPechΩKm) was inactivated were obtained. The corresponding hybrid plasmid (pSUPechΩGm) of gentamicin-resistant transformants contained the inactivating gene echΩGm.

EcoRI 소화후에, 불활성화 유전자 vdhΩKm 및 vdhΩGm을 플라스미드 pSKvdhΩKm 및 pSKvdhΩGm으로부터 단리하고, EcoRI-절단 pSUP202 DNA에 결찰시켰다. 결찰 혼합물을 이.콜리 S17-1내에 형질전환시켰다. 각각 카나마이신 또는 겐타마이신을 또한 함유하는 테트라사이클린-함유 LB 배지상에서 선별을 수행하였다. 하이브리드 플라스미드 (pSUPvdhΩKm)가 불활성화된 유전자 vdhΩKm을 함유하는 카나마이신-내성 형질전환체를 수득하였다. 겐타마이신-내성 형질전환체의 상응하는 하이브리드 플라스미드 (PSUPvdhΩGm)는 불활성화된 유전자 vdhΩGm을 함유하였다.After EcoRI digestion, the inactivation genes vdhΩKm and vdhΩGm were isolated from plasmids pSKvdhΩKm and pSKvdhΩGm and ligated to EcoRI-cleaved pSUP202 DNA. The ligation mixture was transformed into E. coli S17-1. Screening was performed on tetracycline-containing LB medium, which also contained kanamycin or gentamicin, respectively. Kanamycin-resistant transformants containing the gene vdhΩKm in which the hybrid plasmid (pSUPvdhΩKm) was inactivated were obtained. The corresponding hybrid plasmid (PSUPvdhΩGm) of gentamicin-resistant transformants contained the inactivated gene vdhΩGm.

EcoRI 소화후에, 불활성화 유전자 aatΩKm 및 aatΩGm을 플라스미드 pSKaatΩKm 및 PSKaatΩGm으로부터 단리하고, EcoRI-절단된 pSUP202 DNA에 결찰시켰다. 결찰 혼합물을 이.콜리 S17-1에 형질전환시켰다. 각각 카나마이신 또는 겐타마이신을 또한 함유하는 테트라사이클린-함유 LB 배지에서 선별을 수행하였다. 하이브리드 플라스미드 (pSUPaatΩKm)가 불활성화된 유전자 aatΩKm을 함유하는 카나마이신-내성 형질전환체를 수득하였다. 겐타마이신-내성 형질전환체의 상응하는 하이브리드 플라스미드 (pSUPaatΩGm)는 불활성화된 유전자 aatΩGm을 함유하였다.After EcoRI digestion, the inactivation genes aatΩKm and aatΩGm were isolated from plasmids pSKaatΩKm and PSKaatΩGm and ligated to EcoRI-cleaved pSUP202 DNA. The ligation mixture was transformed into E. coli S17-1. Selection was performed in tetracycline-containing LB medium, which also contained kanamycin or gentamicin, respectively. Kanamycin-resistant transformants containing the gene aatΩKm in which the hybrid plasmid (pSUPaatΩKm) was inactivated were obtained. The corresponding hybrid plasmid (pSUPaatΩGm) of gentamicin-resistant transformants contained the inactivated gene aatΩGm.

실시예 5Example 5

"sacB 선별 체계"를 가진 접합 전이가능한 "자살 플라스미드" PHE55내로의 결실-불활성화된 유전자의 서브클로닝Subcloning of a Deletion-Inactivated Gene into a Splicing Transferable "Suicide Plasmid" PHE55 with a "sacB Selection System"

슈도모나스 종 HR199내의 자연그대로의 유전자를 결실-불활성화된 유전자로 치환할 수 있기 위해서는, pSUP202의 경우에서 이미 기재된 바와 같은 특성을 가진 벡터가 요구된다. Ω요소-불활성화된 유전자와는 달리, 결실-불활성화된 유전자의 경우에는 슈도모나스 종 HR199내의 유전자의 성공적인 치환을 선별할 수 있는 가능성이 존재하지 않기 때문에 (항생물질 내성이 없음), 다른 선별 체계가 사용되어야 했다. "sacB 선별 체계"에서는, 치환시킬 결실-불활성화된 유전자를, 항생물질 내성 유전자에 추가로 sacB 유전자를 갖는 플라스미드에 클로닝한다. 이러한 하이브리드 플라스미드를 슈도모나스속균내로 접합 전이시킨 다음, 자연그대로의 유전자가 위치하는 게놈내의 부위에서 동종 재조합에 의해 플라스미드를 통합한다 (첫번째 교차). 이에 의해 자연그대로의 유전자 및 결실-불활성화된 유전자를 모두 가진 "이형유전자"군주가 얻어지며, 이 유전자들은 pHE55DNA에 의해 서로 분리된다. 이러한 균주들은 벡터에 의해 암호화되고 또한 활성 sacB 유전자를 가진 내성을 나타낸다. 그 다음의 목표는, pHE55 DNA를, 자연그대로의 유전자와 함께, 두번째 동종 재조합 사건 (두번째 교차)에 의해 게놈 DNA로부터 분리시켜야 하는 것이다. 이러한 재조합 사건에 의해 불활성화된 유전자만을 가진 균주가 얻어진다. 또한, pHE55-암호화된 항생물질 내성 및 sacB 유전자가 모두 소실된다. 균주를 슈크로스-함유 배지상에 도말한다면, 유전자 생성물이 슈크로스를 중합체로 전환시키고 이것이 세포의 주변세포질에 축적되기 때문에, sacB 유전자를 발현하는 균주의 생육이억제된다. 결국, 두번째 재조합 사건이 발생한 결과로서 sacB 유전자를 더 이상 보유하지 않는 세포의 생육은 억제되지 않는다. 결실-불활성화된 유전자의 통합에 대해 표현형에 의해 선별할 수 있도록 하기 위해서는, 이 유전자가 자연그대로의 유전자를 대체하지 않는다; 그 대신, 대체되는 유전자가 Ω요소의 삽입에 의해 이미 "표지화"되어진 균주를 사용한다. 성공적인 치환이 일어난 경우, 얻어지는 균주는 Ω요소에 의해 암호화되는 항생물질 내성을 소실한다.In order to be able to replace the native gene in Pseudomonas species HR199 with a deletion-inactivated gene, a vector with the properties already described in the case of pSUP202 is required. Unlike Ωelement-inactivated genes, there is no possibility of screening for successful substitution of genes in Pseudomonas spp. HR199 for deletion-inactivated genes (no antibiotic resistance), so other screening systems Had to be used. In the "sacB selection system", the deletion-inactivated gene to be replaced is cloned into a plasmid with the sacB gene in addition to the antibiotic resistance gene. Such hybrid plasmids are conjugated and transferred into Pseudomonas bacteria, and then the plasmids are integrated by homologous recombination at the site in the genome where the native gene is located (first crossing). This results in a “heterogene” monarch with both native and deletion-inactivated genes, which are separated from each other by pHE55DNA. These strains are encoded by the vector and also exhibit resistance with the active sacB gene. The next goal is to separate the pHE55 DNA from the genomic DNA by a second homologous recombination event (second crossing), along with the native gene. A strain having only the genes inactivated by this recombination event is obtained. In addition, both pHE55-encoded antibiotic resistance and the sacB gene are lost. If the strain is plated on sucrose-containing medium, the growth of the strain expressing the sacB gene is inhibited because the gene product converts the sucrose into a polymer and accumulates in the periplasm of the cell. As a result, the growth of cells that no longer carry the sacB gene as a result of the second recombination event is not inhibited. In order to be able to select by phenotype for integration of a deletion-inactivated gene, this gene does not replace the native gene; Instead, use strains in which the gene to be replaced has already been "labeled" by insertion of the Ω element. In the event of successful substitution, the resulting strain loses antibiotic resistance encoded by the Ω element.

PstI으로 소화한 다음, 불활성화된 유전자 fcs△ 를 플라스미드 pSKfcs△ 로부터 단리하고, PstI-절단된 pHE55 DNA에 결찰시켰다. 결찰 혼합물을 이.콜리 S17-1내로 형질전환하였다. 테트라사이클린-함유 LB 배지상에서 선별을 수행하였다. 하이브리드 플라스미드 (pHEfcs△ )가 불활성화된 유전자 fcs△ 를 함유하는 테트라 사이클린-내성 형질전환체가 수득되었다.After digestion with PstI, the inactivated gene fcsΔ was isolated from plasmid pSKfcsΔ and ligated to PstI-cleaved pHE55 DNA. The ligation mixture was transformed into E. coli S17-1. Selection was performed on tetracycline-containing LB medium. Tetracycline-resistant transformants containing the gene fcsΔ in which the hybrid plasmid (pHEfcsΔ) was inactivated were obtained.

EcoRI으로 소화한 다음, 불활성화된 유전자 ech△ 를 플라스미드 pSKech△ 로부터 단리하고, 녹두 뉴클레아제로 처리하였다 (블런트 말단의 발생). 단편을 BamHI-절단되고 녹두 뉴클레아제-처리된 pHE55 DNA에 결찰시켰다. 결찰 혼합물을 이.콜리 S17-1내로 형질전환하였다. 테트라사이클린-함유 LB 배지상에서 선별을 수행하였다. 하이브리드 플라스미드 (pHEech△ )가 불활성화된 유전자 ech△ 를 함유하는 테트라사이클린-내성 형질전환체가 수득되었다.After digestion with EcoRI, the inactivated gene echΔ was isolated from plasmid pSKechΔ and treated with mung bean nuclease (generation of blunt ends). The fragment was ligated to BamHI-cleaved and mung bean nuclease-treated pHE55 DNA. The ligation mixture was transformed into E. coli S17-1. Selection was performed on tetracycline-containing LB medium. Tetracycline-resistant transformants containing the gene echΔ in which the hybrid plasmid (pHEechΔ) was inactivated were obtained.

EcoRI으로 소화한 다음, 불활성화된 유전자 vdh△ 를 플라스미드 pSKvdh△ 로부터 단리하고, 녹두 뉴클레아제로 처리하였다. 단편을 BamHI-절단되고 녹두 뉴클레아제-처리된 pHE55 DNA에 결찰시켰다. 결찰 혼합물을 이.콜리 S17-1내로 형질전환하였다. 테트라사이클린-함유 LB 배지상에서 선별을 수행하였다. 하이브리드 플라스미드 (PHEvdh△ )가 불활성화된 유전자 vdhA 를 함유하는 테트라사이클린-내성 형질전환체가 수득되었다.After digestion with EcoRI, the inactivated gene vdhΔ was isolated from plasmid pSKvdhΔ and treated with mung bean nuclease. The fragment was ligated to BamHI-cleaved and mung bean nuclease-treated pHE55 DNA. The ligation mixture was transformed into E. coli S17-1. Selection was performed on tetracycline-containing LB medium. Tetracycline-resistant transformants containing the gene vdhA in which the hybrid plasmid (PHEvdhΔ) was inactivated were obtained.

EcoRI으로 소화한 다음, 불활성화된 유전자 aat△ 를 플라스미드 pSKaat△ 로부터 단리하고, 녹두 뉴클레아제로 처리하였다. 단편을 BamHI-절단되고 녹두 뉴클레아제-처리된 pHE55 DNA에 결찰시켰다. 결찰 혼합물을 이.콜리 S17-1내로 형질전환하였다. 테트라사이클린-함유 LB 배지상에서 선별을 수행하였다. 하이브리드 플라스미드 (pHEaat△ )가 불활성화된 유전자 aat△ 를 함유하는 테트라사이클린-내성 형질전환체가 수득되었다.After digestion with EcoRI, the inactivated gene aatΔ was isolated from plasmid pSKaatΔ and treated with mung bean nuclease. The fragment was ligated to BamHI-cleaved and mung bean nuclease-treated pHE55 DNA. The ligation mixture was transformed into E. coli S17-1. Selection was performed on tetracycline-containing LB medium. A tetracycline-resistant transformant containing the gene aatΔ in which the hybrid plasmid (pHEaatΔ) was inactivated was obtained.

실시예 6Example 6

Ω요소의 삽입에 의해 유게놀 분해대사의 유전자가 특이적으로 불활성화된 균주 슈도모나스 종 H199의 돌연변이체 생성Generation of mutants of the strain Pseudomonas spp. H199, in which the gene of eugenol degradation metabolism was specifically inactivated by the insertion of the Ω element

하기 기재된 pSUP202의 하이브리드 플라스미드를 가진 이.콜리 S17-1 균주가 공여체로서 사용되는 접합 실험에서 균주 슈도모나스 종 HR199를 수용체로서 사용하였다. Ω요소에 상응하는 항생물질을 함유하는 글루코네이트-함유 미네랄 배지에서 접합완료체를 선별하였다. pSUP202-암호화 테트라사이클린 내성을 근거로 하여, "동형유전자" (자연그대로의 유전자를 이중 교차에 의해 Ω요소 삽입-불활성화된 유전자로 치환) 및 "이형유전자" (하이브리드 플라스미드를 단일 교차에 의해 게놈내로 통합)접합완료체를 구별할 수 있었다.The strain Pseudomonas species HR199 was used as the receptor in conjugation experiments in which an E. coli S17-1 strain with a hybrid plasmid of pSUP202 described below was used as donor. Conjugates were selected in gluconate-containing mineral medium containing antibiotics corresponding to Ωurea. Based on pSUP202-encoded tetracycline resistance, "isogenes" (substituting native genes with Ω element insertion-inactivated genes by double crossover) and "heterogenes" (hybrid plasmids by single crossover genome) Integrated into) the splicing body could be distinguished.

슈도모나스 종 HR199를 각각 이.콜리 S17-1 (pSUPfcsΩKm) 및 이.콜리 S17-1(pSUPfcsΩGm)과 접합시킨 후에, 돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 fcsΩKm 및 슈도모나스 종 HR199 fcsΩGm을 수득하였다. 자연그대로의 fcs 유전자가 ΩKm-불활성화 또는 ΩGm 불활성화 유전자(각각 fcsΩKm 및 fcsΩGm)로 치환된 것은 DNA 서열결정에 의해 입증되었다.After conjugation of Pseudomonas species HR199 with E. coli S17-1 (pSUPfcsΩKm) and E. coli S17-1 (pSUPfcsΩGm), respectively, mutant Pseudomonas species HR199 fcsΩKm and Pseudomonas species HR199 fcsΩGm were obtained. Substitution of the native fcs gene with ΩKm-inactivation or ΩGm inactivation genes (fcsΩKm and fcsΩGm, respectively) was demonstrated by DNA sequencing.

슈도모나스 종 HR199를 각각 이.콜리 S17-1 (pSUPechΩKm) 및 이.콜리 S17-1 (pSUPechΩGm)과 접합한 후에, 돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 echΩKm 및 슈도모나스 종 HR199 echΩGm을 수득하였다. 자연그대로의 ech 유전자가 ΩKm-불활성화 또는 ΩGm-불활성화 유전자(각각 echΩKm 및 echΩGm)로 치환된 것은 DNA 서열결정에 의해 입증되었다.After conjugation of Pseudomonas species HR199 with E. coli S17-1 (pSUPechΩKm) and E. coli S17-1 (pSUPechΩGm), respectively, mutant Pseudomonas species HR199 echΩKm and Pseudomonas species HR199 echΩGm were obtained. Substitution of the native ech gene by the ΩKm-inactivated or ΩGm-inactivated genes (echΩKm and echΩGm, respectively) was demonstrated by DNA sequencing.

슈도모나스 종 HR199를 각각 이.콜리 S17-1 (pSUPvdhΩKm) 및 이.콜리 S17-1 (pSUPvdhΩGm)과 접합한 후에, 돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 vdhΩKm 및 슈도모나종 HR199 vdhΩGm을 수득하였다. 자연그대로의 vdh 유전자가 ΩKm-불활성화 또는 ΩGm-불활성화 유전자(각각 vdhΩKm 및 vdhΩGm)로 치환된 것은 DNA 서열결정에 의해 입증되었다.After conjugation of Pseudomonas species HR199 with E. coli S17-1 (pSUPvdhΩKm) and E. coli S17-1 (pSUPvdhΩGm), respectively, mutant Pseudomonas species HR199 vdhΩKm and Pseudomonas species HR199 vdhΩGm were obtained. Substitution of the native vdh gene with the ΩKm-inactivated or ΩGm-inactivated genes (vdhΩKm and vdhΩGm, respectively) was demonstrated by DNA sequencing.

슈도모나스 종 HR199를 각각 이.콜리 S17-1 (pSUPaatΩKm) 및 이.콜리 S17-1 (pSUPaatΩGm)과 접합한 후에, 돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 aatΩKm 및 슈도모나스 종 HR199 aatΩGm을 수득하였다. 자연그대로의 aat 유전자가 ΩKm-불활성화 또는 ΩGm-불활성화 유전자 (각각 aatΩKm 및 aatΩGm)로 치환된 것은 DNA 서열결정에 의해 입증되었다.After conjugation of Pseudomonas species HR199 with E. coli S17-1 (pSUPaatΩKm) and E. coli S17-1 (pSUPaatΩGm), respectively, mutant Pseudomonas species HR199 aatΩKm and Pseudomonas species HR199 aatΩGm were obtained. Substitution of the native aat gene with the ΩKm-inactivated or ΩGm-inactivated genes (aatΩKm and aatΩGm, respectively) was demonstrated by DNA sequencing.

슈도모나스 종 HR199 fcsΩKm을 이.콜리 S17-1 (pSUPvdhΩGm)과 접합한 후에, 돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 fcsΩKmvdhΩGm을 수득하였다. 자연그대로의 vdh 유전자가 ΩGm-불활성화 유전자 (vdhΩGm)로 치환된 것은 DNA 서열결정에 의해 입증되었다.After conjugation of Pseudomonas species HR199 fcsΩKm with E. coli S17-1 (pSUPvdhΩGm), the mutant Pseudomonas species HR199 fcsΩKmvdhΩGm was obtained. Substitution of the native vdh gene with the ΩGm-inactivating gene (vdhΩGm) was demonstrated by DNA sequencing.

슈도모나스 종 HR199 vdhΩKm을 이.콜리 S17-1 (pSUPaatΩGm)과 접합한 후에, 돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 vdhΩKmaatΩGm을 수득하였다. 자연그대로의 aat 유전자가 ΩGm-불활성화 유전자 (aatΩGm)로 치환된 것은 DNA 서열결정에 의해 입증되었다.After conjugation of Pseudomonas species HR199 vdhΩKm with E. coli S17-1 (pSUPaatΩGm), the mutant Pseudomonas species HR199 vdhΩKmaatΩGm was obtained. Substitution of the native aat gene with the ΩGm-inactivated gene (aatΩGm) was demonstrated by DNA sequencing.

슈도모나스 종 HR199 vdhΩKm을 이.콜리 S17-1 (pSUPechΩGm)과 접합한 후에, 돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 vdhΩKmechΩGm을 수득하였다. 자연그대로의 ech 유전자가 ΩGm-불활성화 유전자 (echΩGm)로 치환된 것은 DNA 서열결정에 의해 입증되었다.After conjugation of Pseudomonas species HR199 vdhΩKm with E. coli S17-1 (pSUPechΩGm), the mutant Pseudomonas species HR199 vdhΩKmechΩGm was obtained. Substitution of the native ech gene by the ΩGm-inactivating gene (echΩGm) was demonstrated by DNA sequencing.

실시예 7Example 7

구성 영역의 결실에 의해 유게놀 분해대사 유전자가 특이적으로 불활성화된, 균주 슈도모나스종 HR199의 돌연변이체의 생성Generation of Mutants of Strain Pseudomonas Species HR199 With Specific Deactivation of Eugenol Metabolism Gene by Deletion of Constituent Regions

접합 실험에서 균주 슈도모나스종 HR199 fcsΩKm, 슈도모나스 종 HR199 echΩKm, 슈도모나스 종 HR199 vdhΩKm 및 슈도모나스 종 HR199 aatΩKm을 수용체로서 사용하고, 하기 기재된 pHE55의 하이브리드 플라스미드를 가진 이.콜리S17-1의 균주를 공여체로서 사용하였다. 테트라사이클린에 추가로 Ω요소에 상응하는 항생물질을 또한 함유하는 글루코네이트-함유 미네랄 배지에서 "이형유전자" 접합완료체를 선별하였다 (pHE55-암호화 내성). 슈크로스-함유 미네랄 배지상에서 도말한 후에, 두번째 재조합 사건 (두번째 교차)에 의해 벡터 DNA를 제거한 형질전환체가 수득되었다. 항생물질을 갖지 않거나 Ω요소에 상응하는 항생물질을 함유하는 미네랄 배지상에 도말한 후에, Ω요소-불활성화 유전자가 결실-불활성화 유전자로 치환된 돌연변이체 (항생물질 내성 없음)를 동정할 수 있었다.In the conjugation experiments, strains Pseudomonas species HR199 fcsΩKm, Pseudomonas species HR199 echΩKm, Pseudomonas species HR199 vdhΩKm, and Pseudomonas species HR199 aatΩKm were used as acceptors, and strains of E. coli S17-1 having a hybrid plasmid of pHE55 described below were used as donors. . "Heterogene" conjugates were selected in gluconate-containing mineral medium which also contains antibiotics corresponding to the urea element in addition to tetracycline (pHE55-coding resistance). After plating on sucrose-containing mineral medium, a transformant with vector DNA removed by a second recombination event (second crossover) was obtained. After plating on mineral medium that does not have antibiotics or contains antibiotics corresponding to the Ω element, mutants (without antibiotic resistance) in which the urea-inactivated gene is replaced with a deletion-inactivated gene can be identified. there was.

슈도모나스 종 HR199 fcsΩKm을 이.콜리 S17-1 (pHEfcs△ )과 접합한 후에 돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 fcs△ 를 수득하였다. ΩKm 불활성화 유전자 (fcsΩKm)가 결실-불활성화 유전자 (fcs△ )로 치환된 것은 DNA 서열결정에 의해 입증되었다.The mutant Pseudomonas species HR199 fcsΔ was obtained after conjugation of Pseudomonas species HR199 fcsΩKm with E. coli S17-1 (pHEfcsΔ). Substitution of the ΩKm inactivating gene (fcsΩKm) with the deletion-inactivating gene (fcsΔ) was demonstrated by DNA sequencing.

슈도모나스 종 HR199 echΩKm을 이.콜리 S17-1 (pHEech△ )과 접합한 후에 돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 ech△ 를 수득하였다. ΩKm 불활성화 유전자 (echΩKm)가 결실-불활성화 유전자 (ech△ )로 치환된 것은 DHA 서열결정에 의해 입증되었다.The mutant Pseudomonas species HR199 echΔ was obtained after conjugation of Pseudomonas species HR199 echΩKm with E. coli S17-1 (pHEechΔ). Substitution of the ΩKm inactivating gene (echΩKm) with the deletion-inactivating gene (echΔ) was demonstrated by DHA sequencing.

슈도모나스 종 HR199 vdhΩKm을 이.콜리 S17-1 (pHEvdh△ )과 접합한 후에 돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 vdh△ 를 수득하였다. ΩKm 불활성화 유전자 (vdhΩKm)가 결실-불활성화 유전자 (vdh△ )로 치환된 것은 DNA 서열결정에 의해 입증되었다.The mutant Pseudomonas species HR199 vdhΔ was obtained after conjugation of Pseudomonas species HR199 vdhΩKm with E. coli S17-1 (pHEvdhΔ). Substitution of the ΩKm inactivation gene (vdhΩKm) with the deletion-inactivation gene (vdhΔ) was demonstrated by DNA sequencing.

슈도모나스 종 HR199 aatΩKm을 이.콜리 S17-1 (pHEaat△ )과 접합한 후에 돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 aat△ 를 수득하였다. ΩKm 불활성화 유전자 (aatΩKm)가 결실-불활성화 유전자 (aat△ )로 치환된 것은 DNA 서열결정에 의해 입증되었다.The mutant Pseudomonas species HR199 aatΔ was obtained after conjugation of Pseudomonas species HR199 aatΩKm with E. coli S17-1 (pHEaatΔ). Substitution of the ΩKm inactivating gene (aatΩKm) with the deletion-inactivating gene (aatΔ) was demonstrated by DNA sequencing.

실시예 8Example 8

돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 vdhΩKm을 사용한, 유게놀의 바닐린으로의 생체내 변환In vivo conversion of eugenol to vanillin using mutant Pseudomonas species HR199 vdhΩKm

6mM 유게놀을 함유하는 50 ml의 HR-MM내에서 약 OD600 nm=0.6의 광학 밀도까지 균주 슈도모나스 종 HR199 vdhΩKm을 증식시켰다. 17 시간후에, 배양 상층액에서 2.9 mM 바닐린, 1.4 mM 페룰라산 및 0.4 mM 바닐린산을 검출할 수 있었다.Strain Pseudomonas spp. HR199 vdhΩKm was grown to an optical density of about OD600 nm = 0.6 in 50 ml of HR-MM containing 6 mM eugenol. After 17 hours, 2.9 mM vanillin, 1.4 mM ferulic acid and 0.4 mM vanillin acid could be detected in the culture supernatant.

실시예 9Example 9

돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 vdhΩGmaatΩKm을 사용한, 유게놀의 페룰라산으로의 생체내변환In vivo conversion of eugenol to ferulic acid using mutant Pseudomonas species HR199 vdhΩGmaatΩKm

6mM 유게놀을 함유하는 50 ml의 HR-MM내에서 약 OD600 nm=0.6의 광학 밀도까지 균주 슈도모나스 종 HR199 vdhΩGmaatΩKm을 증식시켰다. 18 시간후에, 배양 상층액에서 1.9 mM 바닐린, 2.4 mM 페룰라산 및 0.6 mM 바닐린산을 검출할 수 있었다.Strain Pseudomonas spp. HR199 vdhΩGmaatΩKm was propagated in an optical density of about OD600 nm = 0.6 in 50 ml of HR-MM containing 6 mM eugenol. After 18 hours, 1.9 mM vanillin, 2.4 mM ferulic acid and 0.6 mM vanillin acid could be detected in the culture supernatant.

실시예 10Example 10

돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 VdhΩGmaatΩKm을 사용한, 유게놀의 코니페릴 알콜로의 생체내변환In vivo conversion of eugenol to coniferyl alcohol using mutant Pseudomonas species HR199 VdhΩGmaatΩKm

6mM 유게놀을 함유하는 50 ml의 HR-MM내에서 약 OD600 nm=0.4의 광학 밀도까지 균주 슈도모나스 종 HR199 vdhΩGmaatΩKm을 증식시켰다. 15 시간후에, 배양 상층액에서 1.7 mM 코니페릴 알콜, 1.4 mM 바닐린, 1.4 mM 페룰라산 및 0.2 mM 바닐린산을 검출할 수 있었다.Strain Pseudomonas spp. HR199 vdhΩGmaatΩKm was propagated in an optical density of about OD600 nm = 0.4 in 50 ml of HR-MM containing 6 mM eugenol. After 15 hours, 1.7 mM coniferyl alcohol, 1.4 mM vanillin, 1.4 mM ferulic acid and 0.2 mM vanillin acid could be detected in the culture supernatant.

실시예 11Example 11

돌연변이체 슈도모나스 종 HR199 vdhΩKm을 사용한, 10리터 발효조에서 유게놀로부터 천연 바닐린의 발효 생산Fermentation Production of Natural Vanillin from Eugenol in a 10 L Fermentor Using Mutant Pseudomonas Species HR199 vdhΩKm

진탕 배양기(120 rpm)에서 32 ℃에서, pH 7.0으로 조절되고 12.5 g의 글리세롤/l, 10 g의 효모 추출물/l 및 0.37 g의 아세트산/l으로 구성된 배지내에서 증식시킨 24-시간 예비 배양물 100 ml를 생산 발효조에 접종하였다. 발효조는 9.9 l의 하기 조성의 배지를 함유하였다: 1.5 g의 효모 추출물/l, 1.6 g의 KH2PO4/l, 0.2 g의 NaCl/l, 0.2 g의 MgSO4/l. 수산화나트륨 용액으로 pH를 pH 7.0으로 조절하였다. 살균 후에, 4 g의 유게놀을 배지에 첨가하였다. 온도는 32 ℃이었고, 통기는 3 Nl/분이었으며, 교반 속도는 600 rpm이었다. 수산화나트륨 용액으로 pH를 pH 6.5로 유지하였다.24-hour preculture grown at 32 ° C. in a shake incubator (120 rpm) adjusted to pH 7.0 and grown in medium consisting of 12.5 g glycerol / l, 10 g yeast extract / l and 0.37 g acetic acid / l 100 ml were inoculated into the production fermenter. The fermentor contained 9.9 l of medium of the following composition: 1.5 g yeast extract / l, 1.6 g KH 2 PO 4 / l, 0.2 g NaCl / l, 0.2 g MgSO 4 / l. The pH was adjusted to pH 7.0 with sodium hydroxide solution. After sterilization, 4 g of eugenol was added to the medium. The temperature was 32 ° C., the aeration was 3 Nl / min, and the stirring speed was 600 rpm. The pH was maintained at pH 6.5 with sodium hydroxide solution.

접종 후 4 시간에서, 유게놀의 연속 첨가를 시작하여, 65 시간후에 발효가 끝날 때 255 g의 유게놀이 배양액에 첨가되도록 하였다. 40 g의 효모 추출물을 또한 발효 동안에 공급하였다. 발효 마지막에, 유게놀의 농도는 0.2 g/l이었다. 바닐린의 함량은 2.6 g/l이었다. 3.4 g의 페룰라산/l가 또한 존재하였다.At 4 hours post inoculation, the continuous addition of eugenol was started to allow 255 g of eugenol to be added to the culture at the end of fermentation after 65 hours. 40 g yeast extract was also fed during fermentation. At the end of the fermentation, the concentration of eugenol was 0.2 g / l. The content of vanillin was 2.6 g / l. 3.4 g of ferulaic acid / l were also present.

이러한 방식으로 수득되는 바닐린은 크로마토그래피, 증류 및(또는) 추출과 같은 공지된 물리적 방법에 의해 단리될 수 있으며, 천연 향료를 제조하기 위해 사용될 수 있다.Vanillin obtained in this way can be isolated by known physical methods such as chromatography, distillation and / or extraction and can be used to prepare natural flavorings.

도면에 관한 부호의 설명Explanation of symbols concerning drawing

도 1a 내지 1r:1A-1R:

유기체 및 돌연변이체를 단리하기 위한 유전자 구조Genetic structure for isolating organisms and mutants

calA*:코니페릴 알콜 탈수소효소에 대한 불활성화 유전자의 일부calA * : part of the inactivated gene for coniferyl alcohol dehydrogenase

calB*:코니페릴 알데히드 탈수소효소에 대한 불활성화 유전자의 일부calB * : part of the inactivated gene for coniferyl aldehyde dehydrogenase

fcs*:페룰로일-CoA 합성효소에 대한 불활성화 유전자의 일부fcs * : part of inactivated gene for feruloyl-CoA synthase

ech*:에노일-CoA가수효소-알돌라제에 대한 불활성화 유전자의 일부ech * : part of inactivation gene for Enoyl-CoA hydrolase-aldolase

vdh*:바닐린 탈수소효소에 대한 불활성화 유전자의 일부vdh * : part of inactivated gene for vanillin dehydrogenase

aat*:베타-케토티올라제에 대한 불활성화 유전자의 일부aat * : part of inactivated gene for beta-ketothiolase

"*"로 표지된 제한 효소 절단 부위는 구성을 위해 사용된 반면, 이들은 얻어진 구축물에서 더 이상 기능을 갖지 않는다.Restriction enzyme cleavage sites labeled with "*" were used for construction, while they no longer function in the resulting constructs.

도 2aa 내지 2ac: calAΩKm 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열2A-2AC: Nucleotide Sequence of calAΩKm Gene Structure

도 2ba 내지 2bb: calAΩGm 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열2B-2B: Nucleotide Sequence of calAΩGm Gene Structure

도 2c: calA△ 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열2C: Nucleotide sequence of calAΔ gene structure

도 2da 내지 2dd: calBΩKm 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열2D-2DD: Nucleotide Sequence of calBΩKm Gene Structure

도 2ea 내지 2ec: calBΩGm 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열2ea-2ec: nucleotide sequence of the calBΩGm gene structure

도 2fa 내지 2fb: calB△ 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열Figure 2fa-2fb: Nucleotide sequence of the calBΔ gene structure

도 2ga 내지 2gc: fcsΩKm 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열2ga-2gc: Nucleotide sequence of the fcsΩKm gene structure

도 2ha 내지 2hc: fcsΩGm 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열2ha-2hc: nucleotide sequence of the fcsΩGm gene structure

도 2ia 내지 2ib: fcs△ 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열2ia to 2ib: Nucleotide sequence of the fcsΔ gene structure

도 2ja 내지 2jc: echΩKm 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열2ja to 2jc: Nucleotide sequence of the echΩKm gene structure

도 2ka 내지 2kc: echΩGm 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열2ka-2kc: Nucleotide sequence of the echΩGm gene structure

도 2l: ech△ 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열Figure 2L: Nucleotide sequence of the echΔ gene structure

도 2ma 내지 2md: vdhΩKm 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열2M-2MD: Nucleotide sequence of vdhΩKm gene structure

도 2na 내지 2nd: vdhΩGm 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열2na-2nd: Nucleotide sequence of vdhΩGm gene structure

도 2oa 내지 2oc: vdh△ 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열2oa-2oc: Nucleotide sequence of vdhΔ gene structure

도 2pa 내지 2pd: aatΩKm 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열Figures 2pa-2pd: Nucleotide sequence of the aatΩKm gene structure

도 2qa 내지 2qd: aatΩGm 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열Figures 2qa-2qd: Nucleotide sequence of the aatΩGm gene structure

도 2ra 내지 2rb: aat△ 유전자 구조의 뉴클레오티드 서열2ra-2rb: Nucleotide sequence of the aatΔ gene structure

Claims (16)

중간체 코니페릴 알콜, 코니페릴 알데히드, 페룰라산, 바닐린 및(또는) 바닐린산이 축적되도록 유게놀 및(또는) 페룰라산 분해대사의 효소가 불활성화됨을 특징으로 하는, 형질전환 및(또는) 돌연변이된 단세포 또는 다세포 유기체.Transformed and / or mutated single cell, characterized by inactivation of enzymes of eugenol and / or ferulic acid metabolism to accumulate intermediate coniferyl alcohol, coniferyl aldehyde, ferulic acid, vanillin and / or vanillic acid. Or multicellular organisms. 제 1 항에 있어서, 상응하는 유전자내로 Ω요소를 삽입함으로써 또는 결실을 도입함으로써 유게놀 및(또는) 페룰라산 분해대사가 변경됨을 특징으로 하는 유기체.The organism of claim 1, wherein the eugenol and / or ferulanic acid metabolism is altered by inserting an Ω element into the corresponding gene or by introducing a deletion. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 효소 코니페릴 알콜 탈수소효소, 코니페릴 알데히드 탈수소효소, 페룰로일-CoA 합성효소, 에노일-CoA 가수효소-알돌라제, 베타-케토티올라제, 바닐린 탈수소효소 또는 바닐린산 탈메틸효소를 암호화하는 하나 이상의 유전자가 변경 및(또는) 불활성화됨을 특징으로 하는 유기체.3. Enzyme Coniferyl alcohol dehydrogenase, Coniferyl aldehyde dehydrogenase, Feruloyl-CoA synthase, Enoyl-CoA hydrolase-aldolase, Beta-ketothiolase, Vanillin according to claim 1 or 2 An organism characterized in that one or more genes encoding dehydrogenase or vanillin demethylase are altered and / or inactivated. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 단세포, 바람직하게는 미생물 또는 식물 또는 동물 세포임을 특징으로 하는 유기체.4. An organism according to any of the preceding claims, characterized in that it is a single cell, preferably a microorganism or a plant or animal cell. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 세균, 바람직하게는 슈도모나스 종임을 특징으로 하는 유기체.5. The organism according to claim 1, which is a bacterium, preferably Pseudomonas species. 효소 코니페릴 알콜 탈수소효소, 코니페릴 알데히드 탈수소효소, 페룰로일-CoA 합성효소, 에노일-CoA 가수효소-알돌라제, 베타-케토티올라제, 바닐린-탈수소효소 또는 바닐린산 탈메틸효소, 또는 이들 효소의 2 이상을 암호화하는 뉴클레오티드 서열이 변경 및(또는) 불활성화된 유전자 구조.Enzyme Coniferyl Alcohol Dehydrogenase, Coniferyl Aldehyde Dehydrogenase, Feruloyl-CoA Synthetase, Enoyl-CoA Hydrolase-Aldolase, Beta-Ketothiolase, Vanillin-Dehydrogenase or Vanillic Acid Demethylase, Or a gene structure in which a nucleotide sequence encoding two or more of these enzymes has been altered and / or inactivated. 도 1a 내지 1r에 주어진 서열을 가진 유전자 구조.Gene structure with the sequence given in FIGS. 1A-1R. 도 2aa 내지 2rb에 주어진 서열을 가진 유전자 구조.Gene structure with the sequences given in Figures 2aa-2rb. 제 6 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 유전자 구조를 함유하는 벡터.A vector containing at least one gene structure according to any one of claims 6 to 8. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 제 9 항에 따른 하나 이상의 벡터를 가짐을 특징으로 하는 형질전환된 유기체.A transformed organism according to any one of the preceding claims, characterized in that it has at least one vector according to claim 9. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 각각의 자연그대로의 유전자 대신에, 게놈내에 통합된 제 6 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 유전자 구조를 함유하는 유기체.The organism according to any one of claims 1 to 5, which contains one or more gene structures according to any one of claims 6 to 8 integrated into the genome, instead of each native gene. 제 1 항 내지 제 5 항 또는 제 10 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 따른 유기체를 사용함을 특징으로 하는, 유기 화합물, 특히 알콜, 알데히드 및 유기산의 생물공학적 제조 방법.A process for the biotechnological preparation of organic compounds, in particular alcohols, aldehydes and organic acids, characterized in that the organism according to any one of claims 1 to 5 or 10 to 11 is used. 그 자체로 공지된 미생물학적 배양 방법에 의해 유게놀 및(또는) 페룰라산 분해대사의 변경이 달성됨을 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 따른 유기체의 제조 방법.A process for producing an organism according to any one of claims 1 to 5, characterized in that alteration of eugenol and / or ferulic acid metabolism is achieved by a microbiological culture method known per se. 재조합 DNA 방법에 의해 유게놀 및(또는) 페룰라산 분해대사에서의 변경 및(또는) 상응하는 유전자의 불활성화가 달성됨을 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 5 항 또는 제 10 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 따른 유기체의 제조 방법.The method according to claim 1 to 5 or 10 to 11, characterized in that alteration in eugenol and / or ferulic acid metabolism and / or inactivation of the corresponding gene is achieved by recombinant DNA methods. Method for producing an organism according to any one of the preceding. 코니페릴 알콜, 코니페릴 알데히드, 페룰라산, 바닐린 및(또는) 바닐린산을 제조하기 위한, 제 1 항 내지 제 5 항 또는 제 10 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 따른 유기체의 용도.Use of an organism according to any one of claims 1 to 5 or 10 to 11 for producing coniferyl alcohol, coniferyl aldehyde, ferulic acid, vanillin and / or vanillic acid. 형질전환 및(또는) 돌연변이된 유기체를 제조하기 위한, 제 6 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 따른 유전자 구조 또는 제 9 항에 따른 벡터의 용도.Use of the gene structure according to any one of claims 6 to 8 or the vector according to claim 9 for producing a transformed and / or mutated organism.
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