JP2000245482A - Production of monoterpene and microorganism therefor - Google Patents

Production of monoterpene and microorganism therefor

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JP2000245482A
JP2000245482A JP11059431A JP5943199A JP2000245482A JP 2000245482 A JP2000245482 A JP 2000245482A JP 11059431 A JP11059431 A JP 11059431A JP 5943199 A JP5943199 A JP 5943199A JP 2000245482 A JP2000245482 A JP 2000245482A
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Japan
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monoterpene
gene
leu
microorganism
amino acid
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JP11059431A
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Japanese (ja)
Inventor
Taneaki Oikawa
胤昭 及川
Kazutake Hirooka
和丈 広岡
Shinichi Onuma
信一 大沼
Tokuzo Nishino
徳三 西野
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SOZOTEKI SEIBUTSU KOGAKU KENKY
SOZOTEKI SEIBUTSU KOGAKU KENKYUSHO KK
Original Assignee
SOZOTEKI SEIBUTSU KOGAKU KENKY
SOZOTEKI SEIBUTSU KOGAKU KENKYUSHO KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a new transformed microorganism having both of a gene encoding a polypeptide having activities of synthetic enzyme of geranyl diphosphate, and a synthetic enzyme gene of monoterpene, and usable for production or the like of the monoterpene useful for an insecticide, a painkiller, a flavoring agent or the like. SOLUTION: This microorganism is the new transformed microorganism having both of a gene encoding a polypeptide having activities of synthetic enzyme of geranyl diphosphate, and a synthetic enzyme gene of monoterpene, and capable of producing the monoterpene synthesized by the synthetic enzyme of the monoterpene. The microorganism is useful for production of the monoterpene having microbicidal, insecticidal and paregoric activities or the like, further having effect as an agent for aromatherapy, and capable of being applied for the development of chemicals for terminating pathogenic microbes and pests, and the painkiller, the development of a flavoring agent, or the like. The transformed microorganism is obtained by integrating the gene encoding the polypeptide having the synthetic enzyme activities of the geranyl diphosphate, and the synthetic enzyme gene of the monoterpene to different vectors respectively, and inserting the obtained two kinds of recombinant vectors into microorganisms such as Escherichia coli.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、遺伝子工学的手法
によるモノテルペンの生産方法及びそれに用いられる形
質転換微生物に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a monoterpene by a genetic engineering technique and a transformed microorganism used for the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】モノテルペンとはジメチルアリル二リン
酸とイソペンテニルニリン酸が縮合した、炭素10個を持
つイソプレイン則に従う化合物の総称である。多くの植
物の葉・花・実より得られる香料、精油の成分および昆
虫のフェロモンの一部などが知られる。モノテルペンの
薬理的性質は殺菌、防虫および鎮痛などの作用や、アロ
マーセラピー薬としての効能を有する。従って、モノテ
ルペンを生産することは病原微生物や病害虫の駆除のた
めの薬品や鎮痛剤の開発および芳香剤の開発に応用でき
る。
2. Description of the Related Art Monoterpene is a general term for compounds having 10 carbon atoms and conforming to the isoprene rule, wherein dimethylallyl diphosphate and isopentenyl diphosphate are condensed. Fragrances obtained from leaves, flowers and fruits of many plants, components of essential oils, and part of insect pheromones are known. The pharmacological properties of monoterpenes have fungicidal, insect repellent and analgesic effects, and are effective as allomer therapy. Therefore, the production of monoterpenes can be applied to the development of medicines and analgesics for controlling pathogenic microorganisms and pests, and the development of fragrances.

【0003】このような、工業的に有用なモノテルペン
を生産するために、遺伝子工学的手法により、大腸菌等
の微生物を用いて大量生産することができれば有利であ
ることは言うまでもない。従来より、リモネン合成酵素
遺伝子等のモノテルペン合成酵素遺伝子のいくつかは公
知であり(Colby, S. M., Alonso,W. R., Katahira,E.
J., McGavey, D. J., and Croteau,R. (1993) 4S-Limo
nene Synthase fromthe Oil Glands of Spearmint (Men
tha spicata). J. Biol. Chem. 268, pp.23016-2302
4)、 クローニングされているものもある。しかしなが
ら、このようにクローニングされたモノテルペン合成酵
素遺伝子を発現ベクターに組み込んで大腸菌等の宿主微
生物を形質転換しても、得られた形質転換微生物は、目
的とするモノテルペンを生産しない。このため、モノテ
ルペンを生産する形質転換微生物は未だに得られていな
い。
[0003] In order to produce such industrially useful monoterpene, it is of course advantageous if it can be mass-produced using a microorganism such as Escherichia coli by genetic engineering techniques. Conventionally, some monoterpene synthase genes such as limonene synthase gene are known (Colby, SM, Alonso, WR, Katahira, E.
J., McGavey, DJ, and Croteau, R. (1993) 4S-Limo
nene Synthase from the Oil Glands of Spearmint (Men
tha spicata). J. Biol. Chem. 268, pp. 23016-2302
4), Some are cloned. However, even if the thus-cloned monoterpene synthase gene is inserted into an expression vector to transform a host microorganism such as Escherichia coli, the resulting transformed microorganism does not produce the desired monoterpene. For this reason, a transformed microorganism producing monoterpene has not yet been obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、遺伝子工学的手法により、微生物によりモノテルペ
ンを十分な量生産する方法及びそのための形質転換微生
物を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a sufficient amount of monoterpene by a microorganism by a genetic engineering technique, and a transformed microorganism for the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本願発明者らは、モノテ
ルペン合成酵素遺伝子を含む組換えベクターで形質転換
された微生物が該モノテルペンを生産しないのは、モノ
テルペンの前駆体であるゲラニル二リン酸の濃度が宿主
微生物細胞中で低いためであることに想到した。ゲラニ
ル二リン酸を生成するゲラニル二リン酸合成酵素が、植
物で部分精製されたことが報告されている(Hiede, L.
and Berger, U. (1989) Parcial purification and Pro
perties of Granyl Pyrophosphate Synthase from Lith
ospermumerythrorhizon Cell Cultures. Archiv. Bioch
em. Biophys. 273, 331-338) ものの、ゲラニル二リン
酸合成酵素遺伝子は未だに同定されていない。本願発明
者らは、C15のファルネシル二リン酸を生成するファ
ルネシル二リン酸合成酵素がC10のゲラニル二リン酸
を生成するゲラニル二リン酸合成酵素活性をも有するこ
とを見出した。そして、このようなゲラニル二リン酸合
成酵素活性を有する遺伝子と、モノテルペン合成酵素遺
伝子とを宿主微生物に導入することにより、目的とする
モノテルペンを産生する形質転換微生物が得られること
を想到し、実際にモノテルペン産生形質転換微生物を作
製することに成功し、本発明を完成した。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have determined that a microorganism transformed with a recombinant vector containing a monoterpene synthase gene does not produce the monoterpene because geranyl nitrate, a precursor of the monoterpene, is not produced. It was conceived that the concentration of phosphate was low in the host microbial cells. Geranyl diphosphate synthase, which produces geranyl diphosphate, has been reported to be partially purified in plants (Hiede, L. et al.
and Berger, U. (1989) Parcial purification and Pro
perties of Granyl Pyrophosphate Synthase from Lith
ospermumerythrorhizon Cell Cultures. Archiv. Bioch
em. Biophys. 273, 331-338), but the geranyl diphosphate synthase gene has not yet been identified. The present inventors have found that farnesyl diphosphate synthase that produces C15 farnesyl diphosphate also has geranyl diphosphate synthase activity that produces C10 geranyl diphosphate. Then, by introducing such a gene having geranyl diphosphate synthase activity and a monoterpene synthase gene into a host microorganism, it has been conceived that a transformed microorganism producing the desired monoterpene can be obtained. The present inventors have succeeded in producing a monoterpene-producing transformed microorganism and completed the present invention.

【0006】すなわち、本発明は、ゲラニル二リン酸合
成酵素活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子
と、モノテルペン合成酵素遺伝子とを有し、該モノテル
ペン合成酵素により合成されるモノテルペンを産生する
形質転換微生物を提供する。また、本発明は、上記本発
明の微生物を培養し、生産されたモノテルペンを回収す
ることから成る、モノテルペンの生産方法を提供する。
That is, the present invention comprises a gene encoding a polypeptide having geranyl diphosphate synthase activity and a monoterpene synthase gene, and produces a monoterpene synthesized by the monoterpene synthase. A transformed microorganism is provided. The present invention also provides a method for producing a monoterpene, which comprises culturing the microorganism of the present invention and collecting the produced monoterpene.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】上記のように、本発明の形質転換
微生物は、ゲラニル二リン酸合成酵素活性を有するポリ
ペプチドをコードする遺伝子と、モノテルペン合成酵素
遺伝子とを有する。
As described above, the transformed microorganism of the present invention has a gene encoding a polypeptide having geranyl diphosphate synthase activity and a monoterpene synthase gene.

【0008】ここで、ゲラニル二リン酸合成酵素活性を
有するポリペプチドは、ゲラニル二リン酸合成酵素活性
を有するポリペプチドであればよく、ゲラニル二リン酸
合成酵素と呼ばれる酵素のみならず、他の酵素名で呼ば
れている酵素等も包含される。例えば、下記の実施例で
は、C15のファルネシル二リン酸を合成する、ファル
ネシル二リン酸合成酵素をコードする遺伝子を用いてい
るが、ファルネシル二リン酸合成酵素はゲラニル二リン
酸合成酵素活性をも有するので、このような酵素も用い
ることができる。
Here, the polypeptide having geranyl diphosphate synthase activity may be any polypeptide having geranyl diphosphate synthase activity, not only an enzyme called geranyl diphosphate synthase, but also other polypeptides. Enzymes and the like referred to by enzyme names are also included. For example, in the following example, a gene encoding farnesyl diphosphate synthase that synthesizes C15 farnesyl diphosphate is used, but farnesyl diphosphate synthase also has geranyl diphosphate synthase activity. Therefore, such an enzyme can also be used.

【0009】ゲラニル二リン酸合成酵素活性を有するポ
リペプチドのアミノ酸配列及びそれをコードする塩基配
列の好ましい例を配列表の配列番号1に示す。配列番号
1に示される塩基配列は、Bacillus stearothermophilu
s由来のファルネシル二リン酸合成酵素をコードする遺
伝子の塩基配列である。
A preferred example of the amino acid sequence of a polypeptide having geranyl diphosphate synthase activity and a base sequence encoding the same are shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. The nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 is Bacillus stearothermophilu
1 shows the nucleotide sequence of a gene encoding farnesyl diphosphate synthase derived from s.

【0010】ゲラニル二リン酸合成酵素活性を有するポ
リペプチドをコードする遺伝子としては、配列番号1に
示されるアミノ酸配列のうち1若しくは複数のアミノ酸
が置換し若しくは欠失し、又は該アミノ酸配列に1若し
くは複数のアミノ酸が挿入され若しくは付加されたアミ
ノ酸配列であって、ゲラニル二リン酸合成酵素活性を有
するものをコードする遺伝子も用いることができる。こ
こで、これらの修飾遺伝子の塩基配列は、配列番号1に
記載された塩基配列と70%以上、さらに好ましくは9
0%以上、さらに好ましくは95%以上の相同性を有し
ていることが好ましい。また、これらの修飾遺伝子は、
配列番号1で示される塩基配列を有する核酸と、ストリ
ンジェントな条件下(すなわち、5 x Denhardt's reagen
t, 6 x SSC,0.5% SDS又は0.1% SDSといった一般的なハ
イブリダイゼーション溶液を用いて50〜65℃)でハ
イブリダイズするものであることが好ましい。
[0010] The gene encoding the polypeptide having geranyl diphosphate synthase activity includes one or more amino acids substituted or deleted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1; Alternatively, a gene encoding an amino acid sequence having a plurality of amino acids inserted or added and having geranyl diphosphate synthase activity can also be used. Here, the nucleotide sequence of these modified genes is 70% or more, more preferably 9% or more, of the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 1.
It is preferable that the homology is 0% or more, more preferably 95% or more. Also, these modified genes are
A nucleic acid having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 is used under stringent conditions (that is, 5 × Denhardt's reagen).
t, 6x SSC, 0.5% SDS or 0.1% SDS using a common hybridization solution at 50 to 65 ° C).

【0011】このような修飾遺伝子の具体例として、配
列番号1に示されるアミノ酸配列の82位のセリンがフ
ェニルアラニンに置換されたポリペプチドをコードする
もの(コドンtctがttcに置換されたもの)を挙げること
ができ、このような遺伝子を用いた実施例が下記に記載
されている。
As a specific example of such a modified gene, a gene encoding a polypeptide in which serine at position 82 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is substituted with phenylalanine (codon tct is substituted with ttc) is used. Examples using such genes are described below.

【0012】以上から明らかなように、本明細書におい
て「遺伝子」(下記のモノテルペン合成酵素遺伝子の場
合も同様)とは、天然の遺伝子のみならず、これに人為
的に変異を導入したものも含まれる。また、「遺伝子」
は、DNAやRNAのような核酸のみならず、人工的な
修飾核酸を含むものや、核酸と同様にアミノ酸配列をコ
ードすることができる他の物質を含むものであってもよ
い。
As apparent from the above, the term "gene" (similarly in the case of the following monoterpene synthase gene) in the present specification means not only a natural gene but also a gene into which a mutation has been artificially introduced. Is also included. Also, "gene"
May include not only nucleic acids such as DNA and RNA, but also those containing artificially modified nucleic acids and those containing other substances capable of encoding amino acid sequences in the same manner as nucleic acids.

【0013】なお、配列番号1で示される塩基配列を有
する遺伝子は、Bacillus stearothermophilusのゲノム
に含まれており、また、その塩基配列が配列番号1に示
されているので、Bacillus stearothermophilusのゲノ
ムを鋳型としたPCR等により容易に調製することがで
きる。
The gene having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 is contained in the genome of Bacillus stearothermophilus, and since the nucleotide sequence is represented by SEQ ID NO: 1, the genome of Bacillus stearothermophilus is used as a template. It can be easily prepared by PCR or the like.

【0014】本発明で用いられるモノテルペン合成酵素
遺伝子は、所望のモノテルペンを合成するいずれの酵素
の遺伝子であってもよい。ここで、モノテルペンとして
は、いずれのモノテルペンでもよく、例えば、リモネ
ン、リナロール、ゲラニオール、1,8-シネオール、ボル
ネオール、α−ピネン、β−ピネン、ミルセン等を挙げ
ることができる。
The monoterpene synthase gene used in the present invention may be any enzyme gene that synthesizes a desired monoterpene. Here, the monoterpene may be any monoterpene, and examples thereof include limonene, linalool, geraniol, 1,8-cineole, borneol, α-pinene, β-pinene, and myrcene.

【0015】好ましいモノテルペン合成酵素遺伝子とし
て、配列表の配列番号2に示されるアミノ酸配列をコー
ドする遺伝子を挙げることができる。配列番号2に示さ
れるアミノ酸配列は、スペアミント由来のリモネン合成
酵素のアミノ酸配列であり、配列番号2に記載された塩
基配列は、スペアミント由来のリモネン合成酵素をコー
ドする遺伝子の塩基配列である。なお、配列番号2に示
されるスペアミントのリモネン合成酵素遺伝子の塩基配
列及びそれによりコードされるアミノ酸配列は、従来か
ら報告されている(Colbyら、上掲)スペアミントのリモ
ネン合成酵素遺伝子の塩基配列及びそれによりコードさ
れるアミノ酸配列と異なっており、新規なものである。
Preferred examples of the monoterpene synthase gene include a gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is the amino acid sequence of limonene synthase derived from spearmint, and the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 2 is the nucleotide sequence of a gene encoding limonene synthase derived from spearmint. The base sequence of the spearmint limonene synthase gene shown in SEQ ID NO: 2 and the amino acid sequence encoded thereby have been reported previously (Colby et al., Supra). It differs from the amino acid sequence encoded thereby and is novel.

【0016】モノテルペン合成酵素をコードする遺伝子
としては、配列番号2に示されるアミノ酸配列のうち1
若しくは複数のアミノ酸が置換し若しくは欠失し、又は
該アミノ酸配列に1若しくは複数のアミノ酸が挿入され
若しくは付加されたアミノ酸配列であって、モノテルペ
ン合成酵素活性を有するものをコードする遺伝子も用い
ることができる。ここで、これらの修飾遺伝子の塩基配
列は、配列番号2に記載された塩基配列と70%以上、
さらに好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%
以上の相同性を有していることが好ましい。また、これ
らの修飾遺伝子は、配列番号1で示される塩基配列を有
する核酸と、ストリンジェントな条件下(すなわち、5 x
Denhardt's reagent, 6 x SSC,0.5% SDS又は0.1% SDS
といった一般的なハイブリダイゼーション溶液を用いて
50〜65℃)でハイブリダイズするものであることが
好ましい。
The gene encoding the monoterpene synthase includes one of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2
Alternatively, a gene encoding an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted or deleted, or one or more amino acids are inserted or added to the amino acid sequence, and which has monoterpene synthase activity is also used. Can be. Here, the nucleotide sequence of these modified genes differs from the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 2 by 70% or more.
More preferably 90% or more, more preferably 95%
It is preferable to have the above homology. In addition, these modified genes are combined with a nucleic acid having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 under stringent conditions (that is, 5 ×
Denhardt's reagent, 6 x SSC, 0.5% SDS or 0.1% SDS
It is preferable that the hybridization is carried out at 50 to 65 ° C. using a general hybridization solution.

【0017】なお、配列番号2で示される塩基配列を有
する遺伝子は、スペアミントの葉から常法であるRT−
PCR(1具体例が下記実施例に記載)により容易に調
製することができる。
The gene having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2 is obtained from spearmint leaves by the conventional RT-
It can be easily prepared by PCR (one specific example is described in the Examples below).

【0018】上記2種類の遺伝子を発現ベクターに組み
込み、得られた組換えベクターで宿主微生物を形質転換
することにより、本発明の形質転換微生物を得ることが
できる。2種類の遺伝子は、同一の発現ベクターに組み
込んでもよいし、別々の発現ベクターに組み込み、両組
換えベクターにより共形質転換を行ってもよい。なお、
宿主微生物が、これら2種類の遺伝子のうち、いずれか
一方を有し、かつ、その発現量がモノテルペンの生産に
とって満足できる程度に十分である場合には、上記2種
類の遺伝子のうち、不足している方の遺伝子を含む発現
ベクターだけを用いて形質転換を行ってもよい。
The transformed microorganism of the present invention can be obtained by incorporating the above two genes into an expression vector and transforming a host microorganism with the obtained recombinant vector. The two types of genes may be integrated into the same expression vector, or may be integrated into separate expression vectors and co-transformed with both recombinant vectors. In addition,
If the host microorganism has one of these two genes and its expression level is sufficient for monoterpene production to be satisfactory, the shortage of the two genes is deficient. Transformation may be performed using only an expression vector containing the gene in which the transformation is performed.

【0019】利用できる発現ベクターとしては、プロモ
ーター下流にあるクローニング部位に挿入された外来遺
伝子を宿主細胞内で発現することができるものであれば
いずれのものであってもよい。一般的に、このような発
現ベクターは、宿主細胞内で複製するための複製開始点
と、宿主細胞内での外来遺伝子の発現を可能にするプロ
モーターと、該プロモーターの下流に外来遺伝子を挿入
するための少なくとも1つの制限酵素部位とを少なくと
も有し、さらに、好ましくは、ベクターの選択を可能に
する、薬剤耐性遺伝子等の選択マーカーと、外来遺伝子
挿入部位の下流に転写を終結させるターミネーターと、
さらに原核生物用のベクターでは、好ましくは外来遺伝
子の挿入部位とプロモーターの間にSD配列を有する。
各種の宿主微生物について種々の発現ベクターが市販さ
れているので、それらの市販の発現ベクターを本発明に
おいて利用することができる。
Any expression vector can be used as long as it can express a foreign gene inserted into a cloning site downstream of the promoter in a host cell. Generally, such expression vectors include a replication origin for replication in a host cell, a promoter that enables expression of the foreign gene in the host cell, and a foreign gene inserted downstream of the promoter. At least one restriction enzyme site for, and further preferably, a selection marker such as a drug resistance gene, which allows selection of a vector, and a terminator for terminating transcription downstream of the foreign gene insertion site,
Further, a prokaryotic vector preferably has an SD sequence between the insertion site of the foreign gene and the promoter.
Since various expression vectors are commercially available for various host microorganisms, those commercially available expression vectors can be used in the present invention.

【0020】宿主微生物としては、上記形質転換により
モノテルペンを産生することができるいずれの微生物で
あってもよい。好ましい宿主微生物の例として、大腸
菌、Pseudomonas属、Bacillus属、酵母、かび等を挙げ
ることができ、特に大腸菌が好ましい。
The host microorganism may be any microorganism capable of producing a monoterpene by the above transformation. Examples of preferred host microorganisms include Escherichia coli, genus Pseudomonas, genus Bacillus, yeast, mold and the like, with Escherichia coli being particularly preferred.

【0021】形質転換操作自体はこの分野において周知
であり、用いる宿主細胞及び発現ベクターに相応しい方
法を適宜選択して用いることができる。例えば、下記実
施例に記載したように、宿主が大腸菌の場合には、塩化
カルシウム法等を用いることができる。
The transformation operation itself is well known in this field, and a method suitable for a host cell and an expression vector to be used can be appropriately selected and used. For example, as described in the Examples below, when the host is Escherichia coli, the calcium chloride method or the like can be used.

【0022】形質転換操作後、用いた発現ベクターの選
択マーカーに基づいて形質転換体を選択し、さらに、所
望のモノテルペンを生産しているクローンを選択するこ
とにより、本発明の形質転換体を得ることができる。
After the transformation operation, the transformant of the present invention is selected by selecting a transformant based on the selection marker of the expression vector used, and further selecting a clone producing the desired monoterpene. Obtainable.

【0023】上記のようにして得られる形質転換微生物
を培養し、目的のモノテルペンを回収する。微生物の培
養方法自体は、各微生物について公知の培養方法を用い
て行うことができる。また、生産されたモノテルペン
は、宿主微生物及び用いた発現ベクターの性質に応じ、
菌体内又は培養上清から回収することができる。回収し
たモノテルペンは、必要に応じ、クロマトグラフィー等
の常法により精製又は部分精製することができる。
The transformed microorganism obtained as described above is cultured to recover the target monoterpene. The method for culturing microorganisms can be carried out using a known culture method for each microorganism. Further, the produced monoterpene depends on the properties of the host microorganism and the expression vector used,
It can be recovered from cells or culture supernatant. The recovered monoterpene can be purified or partially purified by a conventional method such as chromatography, if necessary.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づきより具体的に
説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定される
ものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below more specifically based on embodiments. However, the present invention is not limited to the following examples.

【0025】2-1 スペーアミントからリモネン合成遺
伝子のクローニング 下記の実験の一般的な遺伝子操作の手技は断わりのない
限り、J.Sambrookらの方法(Sambrook, J., Fritsch,
E.F., and Maniatis,T.(1989) Molecular Cloning: A
Laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Harbor lab
oratory, Cold Spring harbor, NY)に従った。
2-1 Cloning of limonene-synthesizing gene from spearmint General genetic manipulation procedures in the following experiments were performed by the method of J. Sambrook et al. (Sambrook, J., Fritsch,
EF, and Maniatis, T. (1989) Molecular Cloning: A
Laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Harbor lab
oratory, Cold Spring harbor, NY).

【0026】2-1-1 トータルRNAの調製 以下の方法により、トータルRNAを調製した。 1) 屋内で栽培した新鮮なスペアミント(Mentha spicat
a)の葉50 gを乳鉢に入れ、液体窒素を加えながら乳棒で
すりつぶして破砕する。 2) 破砕物を2本の10 ml 容の遠心管に分けて入れ、7.5
mlの抽出用バッファー (4.23M グアニジンチオシアネー
ト、26.4 mM クエン酸三ナトリウム, 0.53% ザルコシ
ン, 100mM 2-メルカプトエタノール) を加えて懸濁す
る。 3) 4℃, 3,000 rpm, 10 分遠心する。 4) 上清を10本の1.5ml 容の遠心チューブに分注し、4
℃, 15,000 rpm, 10分遠心する。 5) 上清を6本の3.5 ml容の超遠心チューブに移し、これ
に1mlのRNA cusion (5.7M 塩化セシウム, 10 mM EDTA
(pH8.0),0.1% ジエチルピロカーボネート(DEPC))を加え
る。 6) 20 ℃, 80,000 rpm, 2 時間遠心する。 7) 上層を除く、次に界面附近を3 回抽出用バッファー
で洗い、界面に浮かんでいる不純物を除く。その後、下
層を除く。 8) 沈澱物を400μlの0.1% ドデシル硫酸ナトリウム (SD
S))に溶解し、等量のフェノール:クロロホルム(1:1)
混合液を加え、良く混合する。室温,15,000rpm,3 分遠
心し、上清を別のチューブに移す。400 μlのェノー
ル:クロロホルム(1:1)混合液を加え、繰り返す。 9) 40 μlの酢酸ナトリウム (pH5.2) と880 μlのエタ
ノールを加え、良く混合する。 10) 4℃, 15,000 rpm, 15分遠心する。 11) 上清を捨て、400 μlの-20 ℃冷70%エタノールを加
え、 4℃, 15,000 rpm,3分遠心する。 12) エタノールを良く除き、沈澱物を40 μlの0.1%DEPC
を含むH2Oに溶解する。 13) 1μlを電気泳動してRNAを確認する。また、OD260 n
mで濃度を測定する。
2-1-1 Preparation of Total RNA Total RNA was prepared by the following method. 1) Fresh spearmint grown indoors (Mentha spicat
a) Place 50 g of leaves in a mortar and crush with a pestle while adding liquid nitrogen. 2) Separate the crushed material into two 10 ml centrifuge tubes,
Add and suspend the extraction buffer (4.23 M guanidine thiocyanate, 26.4 mM trisodium citrate, 0.53% sarcosine, 100 mM 2-mercaptoethanol). 3) Centrifuge at 3,000 rpm for 10 minutes at 4 ℃. 4) Dispense the supernatant into 10 1.5 ml centrifuge tubes,
Centrifuge at 15,000 rpm for 10 minutes. 5) Transfer the supernatant to six 3.5 ml ultracentrifuge tubes, and add 1 ml of RNA cusion (5.7 M cesium chloride, 10 mM EDTA).
(pH 8.0), 0.1% diethyl pyrocarbonate (DEPC)). 6) Centrifuge at 20 ℃, 80,000 rpm for 2 hours. 7) Remove the upper layer, then wash the vicinity of the interface three times with the extraction buffer to remove impurities floating at the interface. Then remove the lower layer. 8) Wash the precipitate with 400 μl of 0.1% sodium dodecyl sulfate (SD
S)) and dissolved in the same amount of phenol: chloroform (1: 1)
Add the mixture and mix well. Centrifuge at 15,000 rpm for 3 minutes at room temperature, and transfer the supernatant to another tube. Add 400 μl of enol: chloroform (1: 1) mixture and repeat. 9) Add 40 μl of sodium acetate (pH5.2) and 880 μl of ethanol and mix well. 10) Centrifuge at 4 ℃, 15,000 rpm for 15 minutes. 11) Discard the supernatant, add 400 μl of cold 70% ethanol at -20 ℃, and centrifuge at 4 ℃, 15,000 rpm for 3 minutes. 12) Thoroughly remove the ethanol and remove the precipitate with 40 μl of 0.1% DEPC.
Dissolve in H 2 O containing 13) Check the RNA by electrophoresis of 1 μl. Also, OD260 n
Measure the concentration in m.

【0027】2-1-2 poly(A)+RNAの調製 poly(A)+RNAの調製はoligotex-dT 30 (super) (日本合
成ゴム+日本ロッシュ社製)を用いて、下記のように行
った。 1) 1.5 ml 容遠心チューブに 12μg/ 95μlのトータルR
NAと600 μlのoligotex-dT 30 (super)を加え、良く混
合し、65 ℃で5 分加温する。 2) 氷中で3 分冷却する。 3) 70μlの 5M NaClを加え良く混合し、37 ℃で10 分イ
ンキュベートする。 4) 室温, 15,000rpm, 3 分遠心する。 5) 上清を取り除き、沈澱物を500 μlのNS buffer (0.5
M NaCl, 0.1% SDS,0.1%DEPC)で懸濁する。その後、37
℃で5 分インキュベートする。 6) 室温, 15,000rpm, 3 分遠心する。 7) 上清を取り除き、沈澱物を200 μlの0.1% DEPCを含
むH2Oで懸濁する。 8) 65 ℃で5 分インキュベートする。その後、氷中で3
分冷却する。 9) 室温, 15,000rpm, 3 分遠心する。 10) 上清を回収し、8),9)を繰り返す。沈澱は200 μlの
0.1% DEPCを含むH2Oで懸濁し、同様に8),9)を繰り返
す。 11) 上清を2回フェノール:クロロホルム抽出する。 12) 抽出後の上清に、20 μlの μlの酢酸ナトリウム
(pH5.2) と440 μlのエタノールを加え、良く混合す
る。 13) 4℃, 15,000 rpm, 15分遠心する。 14) 上清を捨て、400 μlの-20 ℃冷70%エタノールを加
え、 4℃, 15,000 rpm,3分遠心する。 15) エタノールを良く除き、沈澱物を30 μlの0.1%DEPC
を含むH2Oに溶解する。これをmRNA溶液として、cDNA合
成に用いた。
[0027] 2-1-2 Preparation of poly (A) + RNA of the prepared poly (A) + RNA by using the oligotex-dT 30 (super) (Japan Synthetic Rubber + manufactured by Nippon Roche), as follows: went. 1) In a 1.5 ml centrifuge tube, add 12 μg / 95 μl total R
Add NA and 600 μl oligotex-dT 30 (super), mix well, and heat at 65 ° C for 5 minutes. 2) Cool in ice for 3 minutes. 3) Add 70μl of 5M NaCl, mix well, and incubate at 37 ℃ for 10 minutes. 4) Centrifuge at room temperature at 15,000 rpm for 3 minutes. 5) Remove the supernatant and remove the precipitate with 500 μl of NS buffer (0.5
M NaCl, 0.1% SDS, 0.1% DEPC). Then 37
Incubate at ° C for 5 minutes. 6) Centrifuge at room temperature at 15,000 rpm for 3 minutes. 7) Remove the supernatant and suspend the precipitate with 200 μl of H 2 O containing 0.1% DEPC. 8) Incubate at 65 ° C for 5 minutes. Then 3 in ice
Let cool for a minute. 9) Centrifuge at 15,000 rpm for 3 minutes at room temperature. 10) Collect the supernatant and repeat 8) and 9). 200 μl of precipitate
Suspend the cells in H 2 O containing 0.1% DEPC, and repeat steps 8) and 9) in the same manner. 11) Extract the supernatant twice with phenol: chloroform. 12) Add 20 μl μl sodium acetate to the supernatant after extraction.
(pH5.2) and 440 μl of ethanol, and mix well. 13) Centrifuge at 15,000 rpm for 15 minutes at 4 ℃. 14) Discard the supernatant, add 400 μl of cold 70% ethanol at -20 ℃, and centrifuge at 4 ℃, 15,000 rpm for 3 minutes. 15) Thoroughly remove ethanol, and precipitate 30 μl of 0.1% DEPC.
Dissolve in H 2 O containing This was used as an mRNA solution for cDNA synthesis.

【0028】2-1-3 cDNAの合成 cDNAの合成はZAP-cDNA Synthesis Kit (STRATAGENE社
製)を用いて次のように行った。 第一鎖DNAの合成 1) 1.5 ml 容遠心チューブに28μlの3.8 μg mRNA溶液,
5μlの 10x 1st strandbuffer, 3μlの第一鎖メチルヌ
クレオチド混合物, 2 μlの1.4μg / μlのリンカープ
ライマー(5'-GAGAGAGAGAGAGAGAGAGAACTAGTCTCGAGTTTTTT
TTTTTTTTTTTT-3') , 7.5 μlのDEPC 処理H2O, 1 μlの4
0units/μl のRNaseブロックリボヌクレアーゼ阻害
剤), を加え穏やかに混合する。 2) 室温で10 分間放置し、プライマーと鋳型(上記で得
られたmRNA)をアニールさせる。 3) 3.5 μlの逆転写酵素MMLV-RTase (200 U/μl )を加
える。穏やかに混合する。 4) 37 ℃で1時間インキュベートする。 5) 反応液に20 μlの10x2nd strand buffer, 第二鎖ヌ
クレオチド混合物, 108.2μlのH2O, 3.5 μlのRnase H
(0.9U/μl), 10 μlのDNA ポリメラーゼ(10 U/μl )
を加え、16℃で90 分インキュベートする。その後、た
だちに氷中に置く。 6) 反応液に 23 μlのBlunting dNTP mix, 2 μlのクロ
ーン化Pfu DNA ポリメラーゼ(2.5units/μl)を加え、
良く混合し、72 ℃で30 分反応する。 7) 室温に戻し、200 μlのフェノール:クロロホルム
(1:1)を加え、良く混合する。 8) 室温, 15,000 rpm, 2 分遠心する。上清を別のチュ
ーブに移す。 9) 等量のクロロホルムを加え、良く混合する。 10) 室温, 15,000 rpm, 2 分遠心する。上清を別のチュ
ーブに移す。 11) 20 μlの3M 酢酸ナトリウム(pH5.2)と400 μlのエ
タノールを加え良く混合する。その後、-20 ℃で一晩放
置する。 12) 4 ℃, 15,000 rpm, 60 分遠心する。 13) 上清を捨て、500 μlの80 % エタノールを加え、
室温, 15,000 rpm, 2 分遠心する。 14) エタノールを良く取り除き、沈澱物を9 μlのEcoRI
Adaptor溶液に溶解する。この内の1μlをRT-PCRの鋳型
に用いた。
2-1-3 Synthesis of cDNA cDNA was synthesized using a ZAP-cDNA Synthesis Kit (manufactured by STRATAGENE) as follows. First strand DNA synthesis 1) 28 μl of 3.8 μg mRNA solution in a 1.5 ml centrifuge tube,
5 μl of 10 × 1st strand buffer, 3 μl of first strand methyl nucleotide mixture, 2 μl of 1.4 μg / μl of linker primer (5′-GAGAGAGAGAGAGAGAGAGAACTAGTCTCGAGTTTTTT
TTTTTTTTTTTT-3 '), 7.5 μl DEPC treated H2O, 1 μl 4
0 units / μl RNase block ribonuclease inhibitor), and mix gently. 2) Leave at room temperature for 10 minutes to anneal the primer and template (mRNA obtained above). 3) Add 3.5 μl of reverse transcriptase MMLV-RTase (200 U / μl). Mix gently. 4) Incubate at 37 ° C for 1 hour. 5) Add 20 μl of 10x2nd strand buffer, 2nd strand nucleotide mixture, 108.2 μl of H 2 O, 3.5 μl of Rnase H to the reaction solution.
(0.9 U / μl), 10 μl DNA polymerase (10 U / μl)
And incubate at 16 ° C for 90 minutes. Then immediately place on ice. 6) Add 23 μl of Blunting dNTP mix, 2 μl of cloned Pfu DNA polymerase (2.5 units / μl) to the reaction solution,
Mix well and react at 72 ° C for 30 minutes. 7) Return to room temperature, add 200 µl phenol: chloroform (1: 1) and mix well. 8) Centrifuge at room temperature at 15,000 rpm for 2 minutes. Transfer the supernatant to another tube. 9) Add an equal volume of chloroform and mix well. 10) Centrifuge at room temperature at 15,000 rpm for 2 minutes. Transfer the supernatant to another tube. 11) Add 20 μl of 3M sodium acetate (pH 5.2) and 400 μl of ethanol and mix well. Then leave at -20 ° C overnight. 12) Centrifuge at 4 ℃, 15,000 rpm for 60 minutes. 13) Discard the supernatant, add 500 μl of 80% ethanol,
Centrifuge at 15,000 rpm for 2 minutes at room temperature. 14) Thoroughly remove ethanol and remove 9 μl of EcoRI
Dissolve in the Adapter solution. 1 μl of this was used as a template for RT-PCR.

【0029】2-1-4 PCRによるリモネン合成酵素遺伝子
のクローニング PCR増幅とPCR産物の精製は下記の手順で行った。 1) スペアーミントから作製したcDNAを鋳型にして、リ
モネン合成酵素遺伝子をクローニングするためのプライ
マーは以前Croteauらによって、クローニングされてい
るリモネン合成遺伝子のリモネン合成酵素をコードして
いる5'末端シークエンスのS1プライマー: 5'-ATGGCTCTC
AAAGTGTTAAGTG-3'と3'末端シークエンスのS3プライマ
ー: 5'-TCATGCAAAGGGCTCGAATAAGGTTC-3'を用いて行っ
た。 2) PCRは次の条件で行った。PCR反応は94 ℃で15 秒、5
5 ℃で 2 秒、74 ℃で30秒を32サイクルで行った。各
(アデノシン、チミン、グアノシン、シトシン)デオキ
シヌクレオチド三リン酸は終濃度が200 μMになるよう
に添加した。プライマーはS1およびS2をそれぞれ20 pmo
l 用いた。MgCl2は終濃度が1 mMになるように添加し
た。DNAポリメラーゼはKOD DNAポリメラーゼ(TOYOBO C
O.,LTD)を 2.5単位用いた。cDNAは1μl 用いた。PCR反
応液はH2Oによって、全量を50 μlに調整した。 3) PCR反応が終了した後、 5 μl をアガロールゲル電
気泳動してPCR産物を確認した。 4) 残りの反応液に355 μl のH2Oを加え、さらに400 μ
l のフェノール:クロロホルム(1:1)混合液を加え、良
く混合する。室温,15,000rpm, 3 分遠心し、上清を別の
チューブに移す。 5) 40 μl の3M 酢酸ナトリウム(pH5.2) と880 μl の
エタノールを加え、良く混合する。 6) 4℃, 15,000 rpm, 15分遠心する。 7) 上清を捨て、400 μlの-20℃冷80 % エタノールを加
え、4℃, 15,000 rpm, 3分遠心する。 8) エタノールを良く取り除き、沈澱物を15 μl のH2O
に溶解する。 9) 全量を電気泳動する。 10) 目的の大きさのバンドをカミソリで切り出し、1.5
ml 容遠心チューブに移し、Microcon (Amicon社)を用い
て、ゲルからDNAを回収した。
2-1-4 Cloning of limonene synthase gene by PCR PCR amplification and purification of the PCR product were carried out by the following procedures. 1) Using the cDNA prepared from the spearmint as a template, the primer for cloning the limonene synthase gene was previously cloned by Croteau et al. S1 primer: 5'-ATGGCTCTC
AAAGTGTTAAGTG-3 'and S3 primer for 3' terminal sequence: 5'-TCATGCAAAGGGCTCGAATAAGGTTC-3 '. 2) PCR was performed under the following conditions. PCR reaction at 94 ° C for 15 seconds, 5
32 cycles of 2 seconds at 5 ° C and 30 seconds at 74 ° C were performed. Each (adenosine, thymine, guanosine, cytosine) deoxynucleotide triphosphate was added to a final concentration of 200 μM. Primers are 20 pmo each for S1 and S2
l Used. MgCl 2 was added to a final concentration of 1 mM. DNA polymerase is KOD DNA polymerase (TOYOBO C
O., LTD) was used in 2.5 units. 1 μl of cDNA was used. The total volume of the PCR reaction solution was adjusted to 50 μl with H 2 O. 3) After the PCR reaction was completed, 5 μl was subjected to agarol gel electrophoresis to confirm the PCR product. 4) Add 355 μl of H 2 O to the remaining reaction mixture and add another 400 μl.
Add 1 phenol: chloroform (1: 1) mixture and mix well. Centrifuge at room temperature at 15,000 rpm for 3 minutes, and transfer the supernatant to another tube. 5) Add 40 μl of 3M sodium acetate (pH 5.2) and 880 μl of ethanol and mix well. 6) Centrifuge at 15,000 rpm for 15 minutes at 4 ℃. 7) Discard the supernatant, add 400 µl of -20 ° C cold 80% ethanol, and centrifuge at 4 ° C, 15,000 rpm for 3 minutes. 8) Thoroughly remove the ethanol and remove the precipitate with 15 μl of H 2 O
Dissolve in 9) Perform electrophoresis on the entire volume. 10) Cut out the band of the desired size with a razor and
The DNA was transferred to a centrifuge tube having a volume of ml, and DNA was recovered from the gel using Microcon (Amicon).

【0030】2-1-5 PCR産物の5' 末端リン酸化 次の方法により、PCR産物の5' 末端リン酸化を行った。 1) ゲルから回収したDNA液100 μlに、58μl のH2O, 40
μl の5xキナーゼバッファー, 2 μl のT4ポリヌクレ
オチドキナーゼ (10 unit/μl ) を加え、混合し、37
℃で30 分インキュベートする。 2) ただちに、70 ℃で10 分インキュベートして酵素を
失活させた。 3) 200 μlのH2Oを加え、さらに400 μl のフェノー
ル:クロロホルム(1:1)混合液を加え、良く混合する。
室温,15,000rpm, 3 分遠心し、上清を別のチューブに移
す。 4) 40 μl の3M 酢酸ナトリウム(pH5.2) と880 μl の
エタノールを加え、良く混合する。 6) 4℃, 15,000 rpm, 15分遠心する。 7) 上清を捨て、400 μlの-20℃冷80 % エタノールを加
え、4℃, 15,000 rpm, 3分遠心する。 8) エタノールを良く取り除き、沈澱物を10 μl のH2O
に溶解する。この内の5μlを ライゲーションのインサ
ートととして用いた。
2-1-5 Phosphorylation of 5′-end of PCR product The 5′-end phosphorylation of the PCR product was carried out by the following method. 1) To 100 μl of the DNA solution recovered from the gel, add 58 μl of H2O, 40
Add 1 μl of 5x kinase buffer, 2 μl of T4 polynucleotide kinase (10 units / μl), mix, and mix.
Incubate at 30 ° C for 30 minutes. 2) Immediately, the enzyme was inactivated by incubation at 70 ° C for 10 minutes. 3) Add 200 μl of H 2 O, then add 400 μl of a phenol: chloroform (1: 1) mixture and mix well.
Centrifuge at room temperature at 15,000 rpm for 3 minutes, and transfer the supernatant to another tube. 4) Add 40 μl of 3M sodium acetate (pH 5.2) and 880 μl of ethanol, and mix well. 6) Centrifuge at 15,000 rpm for 15 minutes at 4 ℃. 7) Discard the supernatant, add 400 µl of -20 ° C cold 80% ethanol, and centrifuge at 4 ° C, 15,000 rpm for 3 minutes. 8) Thoroughly remove the ethanol and remove the precipitate with 10 μl of H2O.
Dissolve in 5 μl of this was used as a ligation insert.

【0031】2-1-6 ライゲーションおよびトランスフ
ォーメーション 1) プラスミドベクターはpBluescript II SK+ (STRATAG
ENE社製)をEcoRVで消化した後、アルカリンフォスファ
ターゼ処理して脱リン酸化したものを用いた。これをpS
K/EcoRVと略す。 2) 氷中で1.5 ml 容遠心チューブに1 μl のpSK/EcoRV
( 20 ng), 5 μl のリン酸化したPCR産物, 3μl の lig
ation high (TOYOBO社製)を加え、16 ℃で2 時間反応
させた。 3) 反応液に74 μl のH2O、10 μlの 10 xKCM (1M KCl,
0.3M CaCl2, 0.5M MgCl 2), 7 μlの30 %ポリエチレン
グリコールを加え、混合する。 4) 100μlのコンピーテント細胞大腸菌DH5α(Bethesda
Researchより市販)を加えて混合し、氷中20 分放置す
る。 5) 室温で10 分放置する。 6) 1 ml の1xLB 培地を加え、37 ℃で1 時間インキュベ
ートする。 7) 終濃度が 50 μg/mlのアンピシリン入りの1xLB寒天
プレートに適当量塗沫し、37 ℃で一晩インキュベート
する。
2-1-6 Ligation and transfer
Formation 1) Plasmid vector is pBluescript II SK+ (STRATAG
ENE) (digested with EcoRV)
The one dephosphorylated after the treatment with the enzyme was used. This is pS
Abbreviated as K / EcoRV. 2) Place 1 μl of pSK / EcoRV in a 1.5 ml centrifuge tube on ice.
(20 ng), 5 μl phosphorylated PCR product, 3 μl lig
ation high (TOYOBO) and react at 16 ° C for 2 hours
I let it. 3) Add 74 μl HTwoO, 10 μl of 10 x KCM (1M KCl,
 0.3M CaClTwo, 0.5M MgCl Two), 7 μl of 30% polyethylene
Add glycol and mix. 4) 100 μl of competent cells E. coli DH5α (Bethesda
(Commercially available from Research), mix and leave on ice for 20 minutes
You. 5) Leave at room temperature for 10 minutes. 6) Add 1 ml of 1xLB medium and incubate at 37 ° C for 1 hour.
To 7) 1xLB agar containing ampicillin at a final concentration of 50 μg / ml
Spread an appropriate amount onto a plate and incubate at 37 ° C overnight
I do.

【0032】2-1-7 プラスミドの調製と制限酵素よる
切断およびサブクローニング リモネン合成酵素遺伝子を含むプラスミドの調製と制限
酵素よる切断およびサブクローニングは次のようにして
行った。 1) トランスフォーメーションによって得られた単一の
コロニーを白金耳で取り、10 ml入りのアンピシリン入
りの1xLB培地に植え、37 ℃で一晩振とう培養した。 2) プラスミドの調製はアルカリ法またはwizard plasmi
d preparation kit (PROMEGA社)を用いて行った。 3) 調製したプラスミドを各種制限酵素で切断し、制限
酵素切断地図を作製した。また、各種酵素による切断片
はアガロースゲル電気泳動によって、分離し、ゲルから
それぞれの断片を回収し、再環化または別のプラスミド
ベクターに挿入し、大腸菌によってサブクローニングし
た。
2-1-7 Preparation of Plasmid and Cleavage and Subcloning with Restriction Enzyme Preparation of a plasmid containing the limonene synthase gene and cleavage and subcloning with the restriction enzyme were performed as follows. 1) A single colony obtained by transformation was picked up with a platinum loop, inoculated in 10 ml of 1 × LB medium containing ampicillin, and cultured with shaking at 37 ° C. overnight. 2) Plasmid preparation is performed by alkaline method or wizard plasmi
d Preparation kit (PROMEGA) was used. 3) The prepared plasmid was digested with various restriction enzymes to prepare restriction enzyme cleavage maps. In addition, fragments cut by various enzymes were separated by agarose gel electrophoresis, and the respective fragments were recovered from the gel, recyclized or inserted into another plasmid vector, and subcloned by Escherichia coli.

【0033】2-1-8 塩基配列の決定 クローニングされたリモネン合成酵素遺伝子の塩基配列
を次のようにして決定した。 1) サブクローニングよって得られた大腸菌より、プラ
スミドを調製した。 2) 調製したプラスミドはDye terminator cycle sequen
sing kit ( パーキンエルマーABI社)を用いて、シーク
エンシング反応を行った。 3) シークエンシング反応を行ったサンプルはGenetic a
nalyzer 310 ( パーキンエルマーABI社製 )を用いて、
塩基配列を決定した。 4) 決定した塩基配列は遺伝情報解析ソフトウエア Gene
tix MAC ver.9(ソフトウエア開発(株)社)を用いて解
析した。 決定された塩基配列及びそれがコードする推
定アミノ酸配列を配列表の配列番号2に示す。なお、得
られたリモネン合成酵素遺伝子の塩基配列を、Colby
(上掲)らによりクローニングされたスペアミントのリ
モネン合成酵素遺伝子の塩基配列と比較すると、42塩
基異なっており、アミノ酸配列でも15アミノ酸残基が
異なっていた。よって、本実施例でクローニングされた
リモネン合成酵素遺伝子及びそれがコードするリモネン
合成酵素はいずれも新規なものである。
2-1-8 Determination of Nucleotide Sequence The nucleotide sequence of the cloned limonene synthase gene was determined as follows. 1) A plasmid was prepared from E. coli obtained by subcloning. 2) Prepared plasmid is dye terminator cycle sequence
A sequencing reaction was performed using a sing kit (Perkin Elmer ABI). 3) The sample subjected to the sequencing reaction was Genetic a
Using nalyzer 310 (manufactured by PerkinElmer ABI),
The nucleotide sequence was determined. 4) The determined nucleotide sequence is used for genetic information analysis software Gene
Analysis was performed using tix MAC ver.9 (Software Development Co., Ltd.). The determined nucleotide sequence and the deduced amino acid sequence encoded thereby are shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing. The nucleotide sequence of the obtained limonene synthase gene was
Compared to the base sequence of limonene synthase gene of spearmint cloned by (supra) et al., The nucleotide sequence differs by 42 bases, and the amino acid sequence also differs by 15 amino acid residues. Therefore, the limonene synthase gene cloned in this example and the limonene synthase encoded by the limonene synthase gene are both novel.

【0034】2-2 リモネン合成酵素活性の測定 2-2-1 リモネン生産性プラスミドの構築 リモネン生産のために、リモネン合成遺伝子の基質とな
るゲラニルニリン酸を合成することが実験的に確認され
ている遺伝子と、本研究でクローニングされたリモネン
合成遺伝子を共発現するプラスミドの構築は次のように
行った。
2-2 Measurement of limonene synthase activity 2-2-1 Construction of limonene-producing plasmid It has been experimentally confirmed that geranyl diphosphate, which is a substrate of a limonene synthesis gene, is synthesized for limonene production. The construction of a plasmid that co-expresses the gene and the limonene synthesis gene cloned in this study was performed as follows.

【0035】Bacillus stearothermophilus(ATCCより市
販、受託番号ATCC 10149)から、ファルネシル二リン酸
合成酵素遺伝子(BSFPPs)を調製し、プラスミドpTV118N
(宝酒造株式会社より市販)に組み込んで組換えベクタ
ーを調製した。これは、Koyama, T., Obata, S., Osab
e, M., Takeshita, A., Yokoyama, K., Uchida, M., Ni
shino, T and Ogura K. (1993) Thermostable Farnesyl
Diphosphate Synthaseof Bacillus stearothermophilu
s: Molecular Cloning, Sequence Determination, Over
production, and Purification. J. Biochem. 113, 355
-363に記載された方法により行った。すなわち、Bacill
us stearothermophilus ATCC 10149のゲノムDNAを鋳
型とし、プライマーとして次の配列、すなわち、5'-GAG
GAGGAGTAAGCCATGGCGCAGCTTTCA-3'及び5'-CGACCATTAAAAG
CTTAACGCCCGCCCTTG-3'を有する2種類のオリゴヌクレオ
チドを用い、常法によりPCRを行ってBSFPPsを増幅
し、増幅されたBSFPPsをプラスミドpTV118NのNco I, Hi
nd III部位に挿入して組換えベクター(pTV118N+Wild-B
SFPPs)を構築した。得られたBSFPPsの塩基配列及びそ
れがコードする推定アミノ酸配列を配列表の配列番号1
に示す。
A farnesyl diphosphate synthase gene (BSFPPs) was prepared from Bacillus stearothermophilus (commercially available from ATCC, accession number ATCC 10149) and the plasmid pTV118N
(Commercially available from Takara Shuzo Co., Ltd.) to prepare a recombinant vector. This is Koyama, T., Obata, S., Osab
e, M., Takeshita, A., Yokoyama, K., Uchida, M., Ni
shino, T and Ogura K. (1993) Thermostable Farnesyl
Diphosphate Synthaseof Bacillus stearothermophilu
s: Molecular Cloning, Sequence Determination, Over
production, and Purification. J. Biochem. 113, 355
Performed by the method described in -363. That is, Bacill
Using the genomic DNA of us stearothermophilus ATCC 10149 as a template, the following sequence was used as a primer: 5′-GAG
GAGGAGTAAGCCATGGCGCAGCTTTCA-3 'and 5'-CGACCATTAAAAG
Using two types of oligonucleotides having CTTAACGCCCGCCCTTG-3 ′, BSFPPs were amplified by PCR in a conventional manner, and the amplified BSFPPs were ligated with NcoI, Hi of plasmid pTV118N.
Insert the recombinant vector (pTV118N + Wild-B
SFPPs). The nucleotide sequence of the obtained BSFPPs and the deduced amino acid sequence encoded thereby are shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.
Shown in

【0036】pTV118N+Mutant-BSFPPsの構築はKunkel法
によってにpTV118N+Wild-BSFPPsに部位特異的に変異を
導入する方法によって作製された。Kunkel法に用いる試
薬はキット化されて市販されているMutan K(宝酒造)を
用いた。 1. プラスミドpTV118N+Wild-BSFPPsは大腸菌CJ236[F',
dut-, ung-](宝酒造株式会社より市販)に導入し
た。 2. 一本鎖DNAは その形質転換体にバクテリオファージM
13KO7を感染させて調製した。(結果として調製されたD
NAにはデオキシウラシル(dU)が導入される。) 3. 調製した一本鎖DNAは5'末端をリン酸化させたオリゴ
ヌクレオチドDNAプライマー(S82F) 5'-CATACGTACTTCTTG
ATTCATGATGATTTG-3'とアニーリングさせた(このプライ
マーには野生型の82位のセリンTCTがフェニルアラニンT
TCに置換される変異と変異体の識別のためにBspHI制限
酵素サイトTCATGAがサイレント変異で導入されてい
る)。 4.E.coli DNA リガーゼとT4 DNAポリメラーゼを用いて
二本鎖化させた。 5. 二本鎖化されたDNAを用いてE.coli BMH71-18 mutS
を形質転換させた。 6. 得られた形質転換体からプラスミドを調製した(pTV1
18N+Mutant-BSFPPs)。制限酵素BspHIによって切断し変
異の導入されたクローンの識別を行った。 7. プラスミドのBSFPPsをコードする領域の全塩基配列
を決定し、変異の導入の有無を確認した。その結果、配
列番号2に示す野生型BSFPPsの82位のセリンTCTがフェ
ニルアラニンTTCに置換されており、他の部分は配列番
号2に示す通りであった。
The construction of pTV118N + Mutant-BSFPPs was made by introducing a site-specific mutation into pTV118N + Wild-BSFPPs by the Kunkel method. The reagent used for the Kunkel method was Mutan K (Takara Shuzo) which is commercially available as a kit. 1. Plasmid pTV118N + Wild-BSFPPs was used for E. coli CJ236 [F ',
dut -, ung -] was introduced into (Takara Shuzo commercially available from, Ltd.). 2. Single-stranded DNA is transformed into bacteriophage M
Prepared by infecting 13KO7. (The resulting prepared D
Deoxyuracil (dU) is introduced into NA. 3. The prepared single-stranded DNA is a 5'-terminal phosphorylated oligonucleotide DNA primer (S82F) 5'-CATACGTACTTCTTG
Annealed with ATTCATGATGATTTG-3 '(This primer has a serine TCT at position 82 of the wild-type and a phenylalanine T
(The BspHI restriction enzyme site TCATGA has been introduced as a silent mutation for the purpose of discriminating mutations from TC substitutions.) 4. Double-stranded using E. coli DNA ligase and T4 DNA polymerase. 5. E. coli BMH71-18 mutS using double-stranded DNA
Was transformed. 6. A plasmid was prepared from the obtained transformant (pTV1
18N + Mutant-BSFPPs). Clones into which the mutation was introduced by cleavage with the restriction enzyme BspHI were identified. 7. The entire nucleotide sequence of the BSFPPs-encoding region of the plasmid was determined, and the presence or absence of the mutation was confirmed. As a result, the serine TCT at position 82 of the wild-type BSFPPs shown in SEQ ID NO: 2 was replaced with phenylalanine TTC, and the other parts were as shown in SEQ ID NO: 2.

【0037】pTV118N+Wild-BSFPPs およびpTV118N+Muta
nt-BSFPPsをそれぞれ二箇所切断切断する酵素Pvu IIで
切断し、これをアガロースゲル電気泳動して、DNA 断片
を分離し、BSFPPsをコードする断片を回収した。この断
片をプラスミドpACYC184(株式会社日本ジーンより市
販)のScaIサイトに挿入した(この際方向の異なる二種
類のプラスミドが得られた。以下で、遺伝子の働く向き
が時計回りに挿入されたプラスミドは-rを付けて呼び、
反時計回りに挿入されたプラスミドは-lを付けて呼ぶ。
野生型と変異型でそれぞれ生じた二つのプラスミドはpA
CYC184+Wild-BSFPPs-r, pACYC184+Wild-BSFPPs-l, pACY
C184+Mutant-BSFPPs-r, pACYC184+Mutant-BSFPPs-l と
名前を付けて実験に用いた。上記の操作を図1に模式的
に示す。
PTV118N + Wild-BSFPPs and pTV118N + Muta
The nt-BSFPPs were cleaved with the enzyme Pvu II, which cuts and cuts at two positions, and the resultant was subjected to agarose gel electrophoresis to separate DNA fragments, and the fragments encoding BSFPPs were recovered. This fragment was inserted into the ScaI site of the plasmid pACYC184 (commercially available from Nippon Gene Co., Ltd.). At this time, two types of plasmids having different directions were obtained. Called with -r,
Plasmids inserted counterclockwise are denoted with -l.
The two plasmids generated in the wild type and mutant type, respectively, are pA
CYC184 + Wild-BSFPPs-r, pACYC184 + Wild-BSFPPs-l, pACY
C184 + Mutant-BSFPPs-r and pACYC184 + Mutant-BSFPPs-l were used in the experiments. The above operation is schematically shown in FIG.

【0038】次にそれぞれのプラスミドを大腸菌DH5α
に導入した。これら形質転換された大腸菌にリモネン合
成遺伝子の挿入されたプラスミドpBluescript II SK+
limoneneを導入した。従って、すべての大腸菌は二種類
のプラスミドを保有する。コントロールとして、pACYC1
84ベクターとBluescript II SK+ベクターの二つのプラ
スミド用いて形質転換されたDH5α(下記のJ株)を用い
た。
Next, each plasmid was transformed into Escherichia coli DH5α.
Was introduced. Plasmid pBluescript II SK ++ into which limonene synthesis gene was inserted into these transformed Escherichia coli
Introduced limonene. Therefore, every E. coli carries two types of plasmids. As a control, pACYC1
DH5α (strain J described below) transformed with two plasmids, 84 vector and Bluescript II SK + vector, was used.

【0039】これらの形質転換体はそれぞれ A株(DH5α
/pACYC184+Wild-BSFPPs-r and pBluescript II SK++li
monene(この表示は、大腸菌DH5αの菌体内にプラスミ
ドpACYC184+Wild-BSFPPs-rとプラスミドpBluescript II
SK++limoneneとを含んでいることを意味する、以下、
同様)), B株(DH5α/ pACYC184+Wild-BSFPPs-r and pBl
uescript II SK+), C株(DH5α/pACYC184+Wild-BSFPPs-l
and pBluescript IISK++limonene, D株(DH5α/pACYC1
84+Wild-BSFPPs-l and pBluescript II SK+,E株(DH5α/
pACYC184+Mutant-BSFPPs-r and pBluescript II SK++l
imonene), F株(DH5α/pACYC184+Mutant-BSFPPs-r and p
Bluescript II SK+), G株(DH5α/pACYC184+Mutant-BSFP
Ps-l and pBluescript II SK++limonene), H株(DH5α
/pACYC184+Mutant-BSFPPs-l and pBluescript II SK+),
I 株(DH5α/pACYC184 and pBluescript II SK++limon
ene), J 株(DH5α/pACYC184 and pBluescript II SK+)
と名前を付けて実験に用いた。
Each of these transformants was A strain (DH5α
/ pACYC184 + Wild-BSFPPs-r and pBluescript II SK + + li
monene (This display shows that plasmid pACYC184 + Wild-BSFPPs-r and plasmid pBluescript II
SK + + means containing limonene, below,
Same)), B strain (DH5α / pACYC184 + Wild-BSFPPs-r and pBl
uescript II SK + ), C strain (DH5α / pACYC184 + Wild-BSFPPs-l
and pBluescript IISK + + limonene, strain D (DH5α / pACYC1
84 + Wild-BSFPPs-l and pBluescript II SK + , E strain (DH5α /
pACYC184 + Mutant-BSFPPs-r and pBluescript II SK + + l
imonene), F strain (DH5α / pACYC184 + Mutant-BSFPPs-r and p
Bluescript II SK + ), G strain (DH5α / pACYC184 + Mutant-BSFP
Ps-l and pBluescript II SK + + limonene), H strain (DH5α
/ pACYC184 + Mutant-BSFPPs-l and pBluescript II SK + ),
I strain (DH5α / pACYC184 and pBluescript II SK + + limon
ene), J strain (DH5α / pACYC184 and pBluescript II SK + )
And used for the experiment.

【0040】2-2-2 リモネン合成酵素アッセイ リモネン合成酵素の酵素活性の分析はSteeleの方法(Ste
ele, C.L., Crock. J., Bohlmann J., and Croteau, R.
(1998) Sesquiterpene Synthases from GrandFir (Abi
es grandis). J. Biol. Chem. 273, 2078-2089)を参考
にして、下記のように行った。 1) -85 ℃で30%グリセロール溶液に保存しておいた、
リモネン生産性プラスミドを保有する大腸菌を60μg/m
lのアンピシリンおよび10 mg/mlテトラサイクリン入り
の1xLB寒天プレートに白金耳で画線して植菌し、37℃で
20 時間程度培養する。 2)単一のコロニーを白金耳でかき取り、60μg/mlのア
ンピシリンおよび10 mg/mlテトラサイクリン入りの10 m
l 1xLB 液体培地に植え30℃で一晩振とう培養する。 3) 翌日1M IPTGを10μl添加し、さらに一晩振とう培養
培養する。 4) 12 ml容の遠心チューブに全量を移し、4℃, 3000 rp
m, 5 分遠心して集菌する。 5) 培地を捨て、菌体を20 mM Tris-HCl (pH7.5)に懸濁
する。 6) 菌体を1ml の超音波処理用バッファー ( 20 mM MOPS
O(pH7.0), 1mM EDTA, 1mM DTT, 10 % (v/v)グリセロー
ルで再懸濁し、超音波細胞破砕機を用いて、細胞を破砕
する。 7) 破砕物を1.5 ml 容遠心チューブに移し、4 ℃, 1500
0 rpm, 20 分遠心する。 8) この上清を粗抽出物ととしてリモネン合成酵素アッ
セイに用いた。 9) リモネン合成酵素アッセイは次の二 通りの反応液液
を用いて行った。1. 終濃度がそれぞれ20 mM β-ヒドロ
キシ-4-モルホリンプロパンスルホン酸: MOPSO(pH7.0),
10%グリセロール (v/v), 15 mM MgCl2, 1 mM DTT, 50
μM[1-3H]ゲラニル二リン酸 (GPP), 40 μlの粗抽出
物, H2Oで1mlに調節した反応液。 2. 終濃度がそれぞれ
20 mM MOPSO (pH7.0), 10%グリセロール (v/v), 15 mM
MgCl2, 1 mM DTT, 100 μMジメチルアリル二リン酸 (DM
APP), 5 μM[1-14C]イソペンテニル二リン酸 (IPP),
40 μlの粗抽出物, H2Oで1mlに調節した反応液。 10) 反応液はねじ口のキャップの付いた10 ml容ガラス
製遠心チューブに加えて混合し、酵素産物が気散しない
ように1mlのペンタンを重層する。 11) 30 ℃で3 時間インキュベートする。 12) 1ml のペンタンを加え、良く混合し、室温, 3,000
rpm, 10 分遠心する。 13) 予め、流出口の内側に綿栓をした1 ml 容プラスチ
ックシリンジに薄層クロマト用プレートKiesel gel 60F
254 (メルク社)から書き取ったシリカゲル粉末と無水
硫酸マグネシウムを加え満たす。このシリンジにペンタ
ンを加え、遠心して洗う。この操作をもう一度繰り返
す。このシリンジに遠心後の500 μlのペンタン層を加
え、そしてシリンジを10 ml 容遠心チューブに差し込
む。300 μlのペンタンをシリンジに加え、室温, 3,000
rpm, 10 分遠心する。 14) 遠心チューブに回収された溶液を、液体シンチレー
ションカウンターにかけ放射線活性を測定する。
2-2-2 Limonene synthase assay The enzyme activity of limonene synthase was analyzed by the method of Steele (Steele
ele, CL, Crock. J., Bohlmann J., and Croteau, R.
(1998) Sesquiterpene Synthases from GrandFir (Abi
es grandis). J. Biol. Chem. 273, 2078-2089). 1) Stored in a 30% glycerol solution at -85 ° C.
60 μg / m E. coli harboring limonene-producing plasmid
lxLB agar plate containing 1 l of ampicillin and 10 mg / ml tetracycline, streaked with platinum loops and inoculated at 37 ° C.
Incubate for about 20 hours. 2) A single colony was scraped with a platinum loop, and 10 μm of 60 μg / ml ampicillin and 10 mg / ml tetracycline were added.
l Inoculate 1xLB liquid medium with shaking at 30 ℃ overnight. 3) On the next day, add 10 μl of 1M IPTG, and culture with shaking overnight. 4) Transfer the entire volume to a 12 ml centrifuge tube and store at 4 ℃, 3000 rp
Centrifuge for 5 minutes at m for collection. 5) Discard the medium and suspend the cells in 20 mM Tris-HCl (pH 7.5). 6) Transfer cells to 1 ml of sonication buffer (20 mM MOPS
Resuspend the cells in O (pH 7.0), 1 mM EDTA, 1 mM DTT, 10% (v / v) glycerol, and disrupt the cells using an ultrasonic cell disrupter. 7) Transfer the crushed material to a 1.5 ml centrifuge tube, and
Centrifuge at 0 rpm for 20 minutes. 8) The supernatant was used as a crude extract for limonene synthase assay. 9) The limonene synthase assay was performed using the following two reaction solutions. 1. Each final concentration is 20 mM β-hydroxy-4-morpholinepropanesulfonic acid: MOPSO (pH7.0),
10% glycerol (v / v), 15 mM MgCl 2 , 1 mM DTT, 50
μM [1- 3 H] geranyl diphosphate (GPP), 40 crude extracts of [mu] l, the reaction solution was adjusted to 1ml with H 2 O. 2. Each final concentration
20 mM MOPSO (pH7.0), 10% glycerol (v / v), 15 mM
MgCl 2 , 1 mM DTT, 100 μM dimethylallyl diphosphate (DM
APP), 5 μM [1- 14 C] isopentenyl diphosphate (IPP),
40 μl crude extract, reaction mixture adjusted to 1 ml with H 2 O. 10) Add the reaction solution to a 10 ml glass centrifuge tube with a screw cap, mix, and overlay with 1 ml of pentane to prevent the enzyme product from evaporating. 11) Incubate at 30 ℃ for 3 hours. 12) Add 1ml of pentane, mix well, room temperature, 3,000
Centrifuge at rpm for 10 minutes. 13) Place Kiesel gel 60F thin-layer chromatography plate in a 1 ml plastic syringe with a cotton stopper inside the outlet in advance.
254 (Merck) and filled with silica gel powder and anhydrous magnesium sulfate. Add pentane to the syringe and wash by centrifugation. Repeat this operation again. Add 500 μl of the centrifuged pentane layer to the syringe and insert the syringe into a 10 ml centrifuge tube. Add 300 μl pentane to the syringe, room temperature, 3,000
Centrifuge at rpm for 10 minutes. 14) The solution recovered in the centrifuge tube is subjected to a liquid scintillation counter to measure radioactivity.

【0041】2-3 遺伝子組換え大腸菌によるリモネン
の生産 リモネン合成遺伝子を導入した遺伝子組換え大腸菌を用
いたリモネンの生産を分析する方法は下記の手順で行っ
た。 1) -85℃でグリセロール溶液に保存してあるリモネン生
産性プラスミドを保有する組換え体A株、C株、E株およ
びG株は100 μg/ml の濃度のアンピシリンおよびテトラ
サイクリン入りのLB寒天培地に白金耳で画線して植菌
し、37℃で一晩静置培養した。 2) 単一のコロニーを白金耳で取り、アンピシリンおよ
びテトラサイクリン入り10 mlのLB液体培地に植え、37
℃で一晩振とう培養した。 3) 500μlの培養液を新しい50 ml入りのLB培地に植え継
ぎ、OD600 nmが 0.2になるまで30 ℃で振とう培養し
た。 4) 100 mM IPTGを150 μl加え、さらに30 ℃で3 時間振
とう培養した。 5) 培養液を50 ml 容の遠心管に移し、4 ℃, 5,000 rp
m, 5 分遠心して集菌した。 6) 培地を捨て、菌体は次の操作まで-85 ℃で凍結保存
した。 7) 2 ml のTEバッファーを加え、菌体を懸濁した。 8) 2 mlの 10 mg/mlのリゾチームを加え、氷中で10 分
静置した。 9) 0.4 gのNaClを加え、ボルテックスミキサーで良く混
合した。 10) 2 mlのジクロロメタンを加え、2 分ボルテックスミ
キサーで良く混合した。 11) 室温, 3,000 rpm, 5 分遠心した。 12) 下層を2 ml 容のマイクロチューブに移し、0.1 gの
無水硫酸ナトリウムを加え、ボルテックスミキサーで良
く混合し、その後10 分放置する。 13) 軽く遠心して落とし、バイヤルビンに移し、キャッ
プを付け、パラフィルムを巻く。 14) バイヤルビンに移したサンプルはガスクロマトグラ
フ分析にかけるまで、4℃で保存した。
2-3 Limonene by Genetically Modified Escherichia coli
The production of limonene using a genetically modified Escherichia coli into which a limonene synthesis gene was introduced was analyzed by the following procedure. 1) Recombinant A, C, E and G strains containing limonene-producing plasmids stored in a glycerol solution at -85 ° C are LB agar plates containing 100 μg / ml ampicillin and tetracycline. Was streaked with a platinum loop, inoculated, and cultured at 37 ° C. overnight. 2) Pick a single colony with a loop and inoculate it in 10 ml of LB broth containing ampicillin and tetracycline.
Cultured with shaking at ℃ overnight. 3) 500 μl of the culture solution was transferred to a fresh LB medium containing 50 ml, and cultured with shaking at 30 ° C. until the OD600 nm reached 0.2. 4) 150 μl of 100 mM IPTG was added, followed by shaking culture at 30 ° C. for 3 hours. 5) Transfer the culture into a 50 ml centrifuge tube, and 5,000 rp at 4 ° C.
The cells were collected by centrifugation at m for 5 minutes. 6) The medium was discarded, and the cells were stored frozen at -85 ° C until the next operation. 7) 2 ml of TE buffer was added to suspend the cells. 8) 2 ml of 10 mg / ml lysozyme was added and allowed to stand on ice for 10 minutes. 9) 0.4 g of NaCl was added and mixed well with a vortex mixer. 10) 2 ml of dichloromethane was added and mixed well with a vortex mixer for 2 minutes. 11) Centrifuged at room temperature at 3,000 rpm for 5 minutes. 12) Transfer the lower layer to a 2 ml microtube, add 0.1 g of anhydrous sodium sulfate, mix well with a vortex mixer, and then leave for 10 minutes. 13) Centrifuge gently, transfer to vial bin, cap, and wrap with parafilm. 14) Samples transferred to Bayerbin were stored at 4 ° C until subjected to gas chromatographic analysis.

【0042】2-4 リモネンのガスクロマトグラフ分析 分析機械および分析条件は下記の通りに行った。 使用機械 島津ガスクロマトグラフGC-17AAFw ver.3 カラム DB-WAX(0.53 mm x 30 m 1.0μm) 検出器 w-FID 分析法 スプリット法 試料注入量 1.0 μl 温度 カラム温度 50 ℃(0min)−10 ℃/min−220(0 min) 注入口温度 200 ℃ 検出器温度 250 ℃2-4 Gas Chromatographic Analysis of Limonene The analysis machine and the analysis conditions were as follows. Machine used Shimadzu Gas Chromatograph GC-17AAFw ver.3 Column DB-WAX (0.53 mm x 30 m 1.0 μm) Detector w-FID analysis Split method Sample injection volume 1.0 μl Temperature Column temperature 50 ℃ (0 min) -10 ℃ / min−220 (0 min) Inlet temperature 200 ℃ Detector temperature 250 ℃

【0043】3 結果 1) リモネン生産性遺伝子組換え大腸菌からの粗酵素液
を用いたリモネン合成酵素活性の測定の結果、クローン
化したリモネン合成遺伝子が導入されているすべての大
腸菌株(A, C, E, G, I) にリモネン合成酵素活性が示さ
れた。しかし、リモネン合成遺伝子が導入されていない
大腸菌J 株にはその活性は示されなかった。2) リモネ
ン合成酵素活性はリモネン合成遺伝子と変異型FPP合成
遺伝子を導入した大腸菌E株とG株がともに高く、ついで
リモネン合成遺伝子とpTV118N ベクターを導入した大腸
菌A株とI株が高かった。次にFPP合成遺伝子の変異体遺
伝子を導入した大腸菌AとC株が高かった(図2)。 3) ガスクロマト分析の結果は、すべてのリモネン合成
遺伝子の導入されたリモネン生産性大腸菌株にリモネン
が検出された(図3)。従って、本方法によって、初め
て遺伝子組換え大腸菌を用いてリモネンを生産する方法
が確立された。 4) リモネン生産量はC 株が最も高く、次いでA,E,
Gの順に生産量が高かった(図3)。
3 Results 1) As a result of measurement of limonene synthase activity using a crude enzyme solution from limonene-producing genetically modified E. coli, all E. coli strains (A, C , E, G, I) showed limonene synthase activity. However, the activity was not shown in the Escherichia coli J strain into which the limonene synthesis gene had not been introduced. 2) The limonene synthase activity was higher in E. coli E and G strains transfected with the limonene synthase gene and the mutant FPP synthesis gene, followed by E. coli strains A and I transfected with the limonene synthase gene and the pTV118N vector. Next, Escherichia coli A and C strains in which the mutant gene of the FPP synthetic gene was introduced were high (FIG. 2). 3) As a result of gas chromatography analysis, limonene was detected in all limonene-producing Escherichia coli strains into which the limonene synthesis gene was introduced (FIG. 3). Therefore, this method established a method for producing limonene using genetically modified Escherichia coli for the first time. 4) The production of limonene is highest in the C strain, followed by A, E and
The output was higher in the order of G (FIG. 3).

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明により、モノテルペンを生産する
形質転換微生物が初めて提供された。本発明の微生物を
用いることにより、産業上有用な種々のモノテルペンを
工業的に大量に生産することができる。また、本発明の
形質転換微生物は、モノテルペン合成酵素を産生するの
で、これからモノテルペン合成酵素を回収してin vitro
でモノテルペンを生産することも可能である。
According to the present invention, a transformed microorganism producing monoterpene is provided for the first time. By using the microorganism of the present invention, various industrially useful monoterpenes can be industrially mass-produced. In addition, the transformed microorganism of the present invention produces monoterpene synthase.
Can also produce monoterpenes.

【0045】[0045]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> Sozoteki Seibutsu Kogaku Kenkyujo Co., Ltd. <120> Method for Producing Monoterpene and Microorganism Producing the Same <130> 99587 <160> 8[Sequence List] SEQUENCE LISTING <110> Sozoteki Seibutsu Kogaku Kenkyujo Co., Ltd. <120> Method for Producing Monoterpene and Microorganism Producing the Same <130> 99587 <160> 8

【0046】 <210> 1 <211> 894 <212> DNA <213> Bacillus stearothermophilus <400> 1 atg gcg cag ctt tca gtt gaa cag ttt ctc aac gag caa aaa cag gcg 48 Met Ala Gln Leu Ser Val Glu Gln Phe Leu Asn Glu Gln Lys Gln Ala 1 5 10 15 gtg gaa aca gcg ctc tcc cgt tat ata gag cgc tta gaa ggg ccg gcg 96 Val Glu Thr Ala Leu Ser Arg Tyr Ile Glu Arg Leu Glu Gly Pro Ala 20 25 30 aag ctg aaa aag gcg atg gcg tac tca ttg gag gcc ggc ggc aaa cga 144 Lys Leu Lys Lys Ala Met Ala Tyr Ser Leu Glu Ala Gly Gly Lys Arg 35 40 45 atc cgt ccg ttg ctg ctt ctg tcc acc gtt cgg gcg ctc ggc aaa gac 192 Ile Arg Pro Leu Leu Leu Leu Ser Thr Val Arg Ala Leu Gly Lys Asp 50 55 60 ccg gcg gtc gga ttg ccc gtc gcc tgc gcg att gaa atg atc cat acg 240 Pro Ala Val Gly Leu Pro Val Ala Cys Ala Ile Glu Met Ile His Thr 65 70 75 80 tac tct ttg atc cat gat gat ttg ccg agc atg gac aac gat gat ttg 288 Tyr Ser Leu Ile His Asp Asp Leu Pro Ser Met Asp Asn Asp Asp Leu 85 90 95 cgg cgc ggc aag ccg acg aac cat aaa gtg ttc ggc gag gcg atg gcc 336 Arg Arg Gly Lys Pro Thr Asn His Lys Val Phe Gly Glu Ala Met Ala 100 105 110 atc ttg gcg ggg gac ggg ttg ttg acg tac gcg ttt caa ttg atc acc 384 Ile Leu Ala Gly Asp Gly Leu Leu Thr Tyr Ala Phe Gln Leu Ile Thr 115 120 125 gaa atc gac gat gag cgc atc cct cct tcc gtc cgg ctt cgg ctc atc 432 Glu Ile Asp Asp Glu Arg Ile Pro Pro Ser Val Arg Leu Arg Leu Ile 130 135 140 gaa cgg ctg gcg aaa gcg gcc ggt ccg gaa ggg atg gtc gcc ggt cag 480 Glu Arg Leu Ala Lys Ala Ala Gly Pro Glu Gly Met Val Ala Gly Gln 145 150 155 160 gca gcc gat atg gaa gga gag ggg aaa acg ctg acg ctt tcg gag ctc 528 Ala Ala Asp Met Glu Gly Glu Gly Lys Thr Leu Thr Leu Ser Glu Leu 165 170 175 gaa tac att cat cgg cat aaa acc ggg aaa atg ctg caa tac agc gtg 576 Glu Tyr Ile His Arg His Lys Thr Gly Lys Met Leu Gln Tyr Ser Val 180 185 190 cac gcc ggc gcc ttg atc ggc ggc gct gat gcc cgg caa acg cgg gag 624 His Ala Gly Ala Leu Ile Gly Gly Ala Asp Ala Arg Gln Thr Arg Glu 195 200 205 ctt gac gaa ttc gcc gcc cat cta ggc ctt gcc ttt caa att cgc gat 672 Leu Asp Glu Phe Ala Ala His Leu Gly Leu Ala Phe Gln Ile Arg Asp 210 215 220 gat att ctc gat att gaa ggg gca gaa gaa aaa atc ggc aag ccg gtc 720 Asp Ile Leu Asp Ile Glu Gly Ala Glu Glu Lys Ile Gly Lys Pro Val 225 230 235 240 ggc agc gac caa agc aac aac aaa gcg acg tat cca gcg ttg ctg tcg 768 Gly Ser Asp Gln Ser Asn Asn Lys Ala Thr Tyr Pro Ala Leu Leu Ser 245 250 255 ctt gcc ggc gcg aag gaa aag ttg gcg ttc cat atc gag gcg gcg cag 816 Leu Ala Gly Ala Lys Glu Lys Leu Ala Phe His Ile Glu Ala Ala Gln 260 265 270 cgc cat tta cgg aac gcc gac gtt gac ggc gcc gcg ctc gcc tat att 864 Arg His Leu Arg Asn Ala Asp Val Asp Gly Ala Ala Leu Ala Tyr Ile 275 280 285 tgc gaa ctg gtc gcc gcc cgc gac cat taa 894 Cys Glu Leu Val Ala Ala Arg Asp His 290 295 <210> 1 <211> 894 <212> DNA <213> Bacillus stearothermophilus <400> 1 atg gcg cag ctt tca gtt gaa cag ttt ctc aac gag caa aaa cag gcg 48 Met Ala Gln Leu Ser Val Glu Gln Phe Leu Asn Glu Gln Lys Gln Ala 1 5 10 15 gtg gaa aca gcg ctc tcc cgt tat ata gag cgc tta gaa ggg ccg gcg 96 Val Glu Thr Ala Leu Ser Arg Tyr Ile Glu Arg Leu Glu Gly Pro Ala 20 25 30 aag ctg aaa aag gcg atg gcg tac tca ttg gag gcc ggc ggc aaa cga 144 Lys Leu Lys Lys Ala Met Ala Tyr Ser Leu Glu Ala Gly Gly Lys Arg 35 40 45 atc cgt ccg ttg ctg ctt ctg tcc acc gtt cgg ggc ctc Ile Arg Pro Leu Leu Leu Leu Ser Thr Val Arg Ala Leu Gly Lys Asp 50 55 60 ccg gcg gtc gga ttg ccc gtc gcc tgc gcg att gaa atg atc cat acg 240 Pro Ala Val Gly Leu Pro Val Ala Cys Ala Ile Glu Met Ile His Thr 65 70 75 80 tac tct ttg atc cat gat gat ttg ccg agc atg gac aac gat gat ttg 288 Tyr Ser Leu Ile His Asp Asp Leu Pro Ser Met Asp Asn Asp Asp Leu 85 90 95 cgg cgc ggc aag ccg acg aac cat aaa gtg ttc ggc gag gcg atg gcc 336 Arg Arg Gly Lys Pro Thr Asn His Lys Val Phe Gly Glu Ala Met Ala 100 105 110 atc ttg gcg ggg gac ggg ttg ttg acg tac gcg ttt caa ttg atc acc 384 Ile Leu Ala Gly Asp Gly Leu Leu Thr Tyr Ala Pln Leu Ile Thr 115 120 125 gaa atc gac gat gag cgc atc cct cct tcc gtc cgg ctt cgg ctc atc 432 Glu Ile Asp Asp Glu Arg Ile Pro Pro Ser Val Arg Leu Arg Leu Ile 130 135 140 gaa cgg ctg gcg aaa gcg gccgt ccg gaa ggg atg gtc gcc ggt cag 480 Glu Arg Leu Ala Lys Ala Ala Gly Pro Glu Gly Met Val Ala Gly Gln 145 150 155 160 gca gcc gat atg gaa gga gag ggg aaa acg ctg acg ctt tcg gag ctc 528 Ala Glu Gly Glu Gly Lys Thr Leu Thr Leu Ser Glu Leu 165 170 175 gaa tac att cat cgg cat aaa acc ggg aaa atg ctg caa tac agc gtg 576 Glu Tyr Ile His Arg His Lys Thr Gly Lys Met Leu Gln Tyr Ser Val 180 185 190 cac gcc ggc gcc ttg atc ggc ggc gct gat gcc cgg caa acg cgg gag 624 His Ala Gly Ala Leu Ile Gly Gly Ala Asp Ala Arg Gln Thr Arg Glu 195 200 205 ctt gac gaa ttc gcc gcc cat cta ttc ctt gcc att cgc gat 672 Leu Asp Glu Phe Ala Ala His Leu Gly Leu Ala Phe Gln Ile Arg Asp 210 215 220 gat att ctc gat att gaa ggg gca gaa gaa aaa atc ggc aag ccg gtc 720 Asp Ile Leu Asp Ile Glu Glu Lys Ile Gly Lys Pro Val 225 230 235 240 ggc agc gac caa agc aac aac aaa gcg acg tat cca gcg ttg ctg tcg 768 Gly Ser Asp Gln Ser Asn Asn Lys Ala Thr Tyr Pro Ala Leu Leu Ser 245 250 255 ctt gcc ggc gc aag gaa aag ttg gcg ttc cat atc gag gcg gcg cag 816 Leu Ala Gly Ala Lys Glu Lys Leu Ala Phe His Ile Glu Ala Ala Gln 260 265 270 cgc cat tta cgg aac gcc gac gtt gac ggc gcc gcg ccc ccc ccc His Leu Arg Asn Ala Asp Val Asp Gly Ala Ala Leu Ala Tyr Ile 275 280 285 tgc gaa ctg gtc gcc gcc cgc gac cat taa 894 Cys Glu Leu Val Ala Ala Arg Asp His 290 295

【0047】 <210> 2 <211> 1800 <212> DNA <213> Mentha spicata <400> 2 atg gct ctc aaa gtg tta agt gtt gca act caa atg gcg att cct agc 48 Met Ala Leu Lys Val Leu Ser Val Ala Thr Gln Met Ala Ile Pro Ser 1 5 10 15 aag cta acg aga tgt ctt cca ccc tca cac ttg aaa tct tct cca aaa 96 Lys Leu Thr Arg Cys Leu Pro Pro Ser His Leu Lys Ser Ser Pro Lys 20 25 30 ttg tta tct agc act aac agt agt agt cgg tct cgc ctc cgt gtg tat 144 Leu Leu Ser Ser Thr Asn Ser Ser Ser Arg Ser Arg Leu Arg Val Tyr 35 40 45 tgc tcc tcc tcg caa ctc act act gag aga cga tcc gga aac tac aac 192 Cys Ser Ser Ser Gln Leu Thr Thr Glu Arg Arg Ser Gly Asn Tyr Asn 50 55 60 cct tct cgt tgg gat gtc gaa ttc atc caa tcc ctc cac agt gat tat 240 Pro Ser Arg Trp Asp Val Glu Phe Ile Gln Ser Leu His Ser Asp Tyr 65 70 75 80 gag gag gac aaa cac gcg att agg gct tct gag ctg gtc act ttg gtg 288 Glu Glu Asp Lys His Ala Ile Arg Ala Ser Glu Leu Val Thr Leu Val 85 90 95 aag atg gaa ttg gag aaa gaa acg gat cat att cga caa ctt gag ttg 336 Lys Met Glu Leu Glu Lys Glu Thr Asp His Ile Arg Gln Leu Glu Leu 100 105 110 atc gat gac tta cag agg atg ggg ctg tcc gat cat ttc cag aat gag 384 Ile Asp Asp Leu Gln Arg Met Gly Leu Ser Asp His Phe Gln Asn Glu 115 120 125 ttc aaa gaa atc ttg tcc tct ata tat ctc gac cat cac tat tac aag 432 Phe Lys Glu Ile Leu Ser Ser Ile Tyr Leu Asp His His Tyr Tyr Lys 130 135 140 aac cct ttt cca aaa gaa gaa agg gat ctc tac tcc aca tct ctt gca 480 Asn Pro Phe Pro Lys Glu Glu Arg Asp Leu Tyr Ser Thr Ser Leu Ala 145 150 155 160 ttt agg ctc ctc aga gaa cat ggt ttt caa gtc gca caa gag gta ttc 528 Phe Arg Leu Leu Arg Glu His Gly Phe Gln Val Ala Gln Glu Val Phe 165 170 175 gac agt ttc aag aac gag gag ggt gag ttc aaa gaa agc ctt agc gac 576 Asp Ser Phe Lys Asn Glu Glu Gly Glu Phe Lys Glu Ser Leu Ser Asp 180 185 190 gac act aaa gga ttg ttg caa ctg tat gaa gct tcc ttt ctg ttg acg 624 Asp Thr Lys Gly Leu Leu Gln Leu Tyr Glu Ala Ser Phe Leu Leu Thr 195 200 205 gaa ggc gaa acc acg ctc gag tca gcg agg gaa ttc gcc acc aaa ttt 672 Glu Gly Glu Thr Thr Leu Glu Ser Ala Arg Glu Phe Ala Thr Lys Phe 210 215 220 ttg gag gaa aga gtg aac gag ggt ggt gtt gat ggc gac ctt tta aca 720 Leu Glu Glu Arg Val Asn Glu Gly Gly Val Asp Gly Asp Leu Leu Thr 225 230 235 240 aga atc gca tat tct ttg gac atc cca ctt cat tgg agg gtt aaa agg 768 Arg Ile Ala Tyr Ser Leu Asp Ile Pro Leu His Trp Arg Val Lys Arg 245 250 255 cca aat gca cct gcg tgg atc gaa tgg tat agg aag agg ccc gac atg 816 Pro Asn Ala Pro Ala Trp Ile Glu Trp Tyr Arg Lys Arg Pro Asp Met 260 265 270 aat cca gta gtg ttg gag ctt gcc ata ctc gac tta aat att gtt caa 864 Asn Pro Val Val Leu Glu Leu Ala Ile Leu Asp Leu Asn Ile Val Gln 275 280 285 gca caa ttt caa gaa gag ctc aaa gaa tcc ttc agg tgg tgg aga aat 912 Ala Gln Phe Gln Glu Glu Leu Lys Glu Ser Phe Arg Trp Trp Arg Asn 290 295 300 act ggt ttt gtt gag aag ctg ccc ttc gca agg gat aga ttg gtg gaa 960 Thr Gly Phe Val Glu Lys Leu Pro Phe Ala Arg Asp Arg Leu Val Glu 305 310 315 320 tgc tac ttt tgg aat act ggg atc atc gag cca cgt cag cat gca agt 1008 Cys Tyr Phe Trp Asn Thr Gly Ile Ile Glu Pro Arg Gln His Ala Ser 325 330 335 gca agg ata atg atg ggc aaa gtc aac gct ctg att acg gtg atc gat 1056 Ala Arg Ile Met Met Gly Lys Val Asn Ala Leu Ile Thr Val Ile Asp 340 345 350 gat att tat gat gtc tac ggc acc tta gaa gaa ctc gaa caa ttc aca 1104 Asp Ile Tyr Asp Val Tyr Gly Thr Leu Glu Glu Leu Glu Gln Phe Thr 355 360 365 gaa ctc att cgg aga tgg gat ata gac tca atc gac caa ctt ccc gat 1152 Glu Leu Ile Arg Arg Trp Asp Ile Asp Ser Ile Asp Gln Leu Pro Asp 370 375 380 tac atg caa ctg tgc ttt ctt gca ctc aac aac ttc gtc gat gat aca 1200 Tyr Met Gln Leu Cys Phe Leu Ala Leu Asn Asn Phe Val Asp Asp Thr 385 390 395 400 tcg tac gat gtt atg aag gag aaa ggc gtc aac gtt ata ccc tac ctg 1248 Ser Tyr Asp Val Met Lys Glu Lys Gly Val Asn Val Ile Pro Tyr Leu 405 410 415 cgg caa tcg tgg gtg gat ttg gcg gat aag tat atg gta gag gca cgg 1296 Arg Gln Ser Trp Val Asp Leu Ala Asp Lys Tyr Met Val Glu Ala Arg 420 425 430 tgg ttc tac ggc gga cac aaa cca agt ttg gaa gag tat ttg gag aac 1344 Trp Phe Tyr Gly Gly His Lys Pro Ser Leu Glu Glu Tyr Leu Glu Asn 435 440 445 tca tgg cag tcg ata agt ggg ccc tgt atg tta acg cac ata ttc ttc 1392 Ser Trp Gln Ser Ile Ser Gly Pro Cys Met Leu Thr His Ile Phe Phe 450 455 460 cga gta aca gat tcg ttc aca aag gag acc gtc gac agt ttg tac aaa 1440 Arg Val Thr Asp Ser Phe Thr Lys Glu Thr Val Asp Ser Leu Tyr Lys 465 470 475 480 tac cac gat tta gtt cgc tgg tca tcc ttc gtt ctg cgg ctt gct gac 1488 Tyr His Asp Leu Val Arg Trp Ser Ser Phe Val Leu Arg Leu Ala Asp 485 490 495 gat ctg gga acc tcg gtg gaa gag gtg agc aga ggc gat gtg ccg aaa 1536 Asp Leu Gly Thr Ser Val Glu Glu Val Ser Arg Gly Asp Val Pro Lys 500 505 510 tca ctt cag tgc tac atg agt gac tac gat gca tcg gag gcg gag gcg 1584 Ser Leu Gln Cys Tyr Met Ser Asp Tyr Asp Ala Ser Glu Ala Glu Ala 515 520 525 cgg aag cac gtg aaa tgg ctg ata gcg gag gtg tgg aag aag atg aat 1632 Arg Lys His Val Lys Trp Leu Ile Ala Glu Val Trp Lys Lys Met Asn 530 535 540 gcg gag agg gtg tcg aag gat tct cca ttt ggc aaa gat ttt ata gga 1680 Ala Glu Arg Val Ser Lys Asp Ser Pro Phe Gly Lys Asp Phe Ile Gly 545 550 555 560 tgt gca gtt gat tta gga agg atg gcg cag ttg atg tac cat aat gga 1728 Cys Ala Val Asp Leu Gly Arg Met Ala Gln Leu Met Tyr His Asn Gly 565 570 575 gat ggg cac ggc aca caa cat cct ata ata cat caa caa atg acc aga 1776 Asp Gly His Gly Thr Gln His Pro Ile Ile His Gln Gln Met Thr Arg 580 585 590 acc tta ttc gag ccc ttt gca tga 1800 Thr Leu Phe Glu Pro Phe Ala 595 <210> 2 <211> 1800 <212> DNA <213> Mentha spicata <400> 2 atg gct ctc aaa gtg tta agt gtt gca act caa atg gcg att cct agc 48 Met Ala Leu Lys Val Leu Ser Val Ala Thr Gln Met Ala Ile Pro Ser 1 5 10 15 aag cta acg aga tgt ctt cca ccc tca cac ttg aaa tct tct cca aaa 96 Lys Leu Thr Arg Cys Leu Pro Pro Ser His Leu Lys Ser Ser Pro Lys 20 25 30 ttg tta tct agc act aac agt agt agt cgg tct cgc ctc cgt gtg tat 144 Leu Leu Ser Ser Thr Asn Ser Ser Ser Arg Ser Arg Leu Arg Val Tyr 35 40 45 tgc tcc tcc tcg caa ctc act act gag aga cga tcc gga aac tac aac 192 Cys Ser Ser Ser Gln Leu Thr Thr Glu Arg Arg Ser Gly Asn Tyr Asn 50 55 60 cct tct cgt tgg gat gtc gaa ttc atc caa tcc ctc cac agt gat tat 240 Pro Ser Arg Trp Asp Val Glu Phe Ile Gln Ser Leu His Ser Asp Tyr 65 70 75 80 gag gag gac aaa cac gcg att agg gct tct gag ctg gtc act ttg gtg 288 Glu Glu Asp Lys His Ala Ile Arg Ala Ser Glu Leu Val Thr Leu Val 85 90 95 aag atg gaa ttg gag aaa gaa acg gat cat att cga caa ctt gag ttg 336 Lys Me t Glu Leu Glu Lys Glu Thr Asp His Ile Arg Gln Leu Glu Leu 100 105 110 atc gat gac tta cag agg atg ggg ctg tcc gat cat ttc cag aat gag 384 Ile Asp Asp Leu Gln Arg Met Gly Leu Ser Asp His Phe Gln Asn Glu 115 120 125 ttc aaa gaa atc ttg tcc tct ata tat ctc gac cat cac tat tac aag 432 Phe Lys Glu Ile Leu Ser Ser Ile Tyr Leu Asp His His Tyr Tyr Lys 130 135 140 aac cct ttt cca aaa gaa gaa agg gat ctc tac tcc aca tct ctt gca 480 Asn Pro Phe Pro Lys Glu Glu Arg Asp Leu Tyr Ser Thr Ser Leu Ala 145 150 155 160 ttt agg ctc ctc aga gaa cat ggt ttt caa gtc gca caa gag gta ttc 528 Phe Arg Leu Leu Arg Glu His Gly Phe Gln Val Ala Gln Glu Val Phe 165 170 175 gac agt ttc aag aac gag gag ggt gag ttc aaa gaa agc ctt agc gac 576 Asp Ser Phe Lys Asn Glu Glu Gly Glu Phe Lys Glu Ser Leu Ser Asp 180 185 190 gac act aaa gga ttg ttg caa ctg tat gaa gct tcc ttt ctg ttg acg 624 Asp Thr Lys Gly Leu Leu Gln Leu Tyr Glu Ala Ser Phe Leu Leu Thr 195 200 205 gaa ggc gaa acc acg ctc gag tca gcg agg cca tt t 672 Glu Gly Glu Thr Thr Leu Glu Ser Ala Arg Glu Phe Ala Thr Lys Phe 210 215 220 ttg gag gaa aga gtg aac gag ggt ggt gtt gat ggc gac ctt tta aca 720 Leu Glu Glu Arg Val Asn Glu Gly Gly Val Asp Gly Asp Leu Leu Thr 225 230 235 240 aga atc gca tat tct ttg gac atc cca ctt cat tgg agg gtt aaa agg 768 Arg Ile Ala Tyr Ser Leu Asp Ile Pro Leu His Trp Arg Val Lys Arg 245 250 255 cca aat gca cct gcg tgg atc gaa tgg tat agg aag agg ccc gac atg 816 Pro Asn Ala Pro Ala Trp Ile Glu Trp Tyr Arg Lys Arg Pro Asp Met 260 265 270 aat cca gta gtg ttg gag ctt gcc ata ctc gac tta aat att gtt caa 864 Asn Val Val Leu Glu Leu Ala Ile Leu Asp Leu Asn Ile Val Gln 275 280 285 gca caa ttt caa gaa gag ctc aaa gaa tcc ttc agg tgg tgg aga aat 912 Ala Gln Phe Gln Glu Glu Leu Lys Glu Ser Phe Arg Trp Trp Arg 295 300 act ggt ttt gtt gag aag ctg ccc ttc gca agg gat aga ttg gtg gaa 960 Thr Gly Phe Val Glu Lys Leu Pro Phe Ala Arg Asp Arg Leu Val Glu 305 310 315 320 tgc tac ttt tgg aat act ggg atc atc gagca c gt cag cat gca agt 1008 Cys Tyr Phe Trp Asn Thr Gly Ile Ile Glu Pro Arg Gln His Ala Ser 325 330 335 gca agg ata atg atg ggc aaa gtc aac gct ctg att acg gtg atc gat 1056 Ala Arg Ile Met Met Gly Lys Val Asn Ala Leu Ile Thr Val Ile Asp 340 345 350 gat att tat gat gtc tac ggc acc tta gaa gaa ctc gaa caa ttc aca 1104 Asp Ile Tyr Asp Val Tyr Gly Thr Leu Glu Glu Leu Glu Gln Phe Thr 355c 360 at gaact cgg aga tgg gat ata gac tca atc gac caa ctt ccc gat 1152 Glu Leu Ile Arg Arg Trp Asp Ile Asp Ser Ile Asp Gln Leu Pro Asp 370 375 380 tac atg caa ctg tgc ttt ctt gca ctc aac aac ttc gtc gat Tyr Met Gln Leu Cys Phe Leu Ala Leu Asn Asn Phe Val Asp Asp Thr 385 390 395 400 tcg tac gat gtt atg aag gag aaa ggc gtc aac gtt ata ccc tac ctg 1248 Ser Tyr Asp Val Met Lys Glu Lys Gly Val Asn Val Ile Pro Tyr Leu 405 410 415 cgg caa tcg tgg gtg gat ttg gcg gat aag tat atg gta gag gca cgg 1296 Arg Gln Ser Trp Val Asp Leu Ala Asp Lys Tyr Met Val Glu Ala Arg 420 425 430 tgg ttc tac ggc gga ca a cca agt ttg gaa gag tat ttg gag aac 1344 Trp Phe Tyr Gly Gly His Lys Pro Ser Leu Glu Glu Tyr Leu Glu Asn 435 440 445 tca tgg cag tcg ata agt ggg ccc tgt atg tta acg cac ata ttc ttc1392 Ser Ser Ile Ser Gly Pro Cys Met Leu Thr His Ile Phe Phe 450 455 460 cga gta aca gat tcg ttc aca aag gag acc gtc gac agt ttg tac aaa 1440 Arg Val Thr Asp Ser Phe Thr Lys Glu Thr Val Asp Ser Leu Tyr Lys 465 470 475 480 tac cac gat tta gtt cgc tgg tca tcc ttc gtt ctg cgg ctt gct gac 1488 Tyr His Asp Leu Val Arg Trp Ser Ser Phe Val Leu Arg Leu Ala Asp 485 490 495 495 gat ctg gga acc tcg gtg gaga gag gt ggc gat gtg ccg aaa 1536 Asp Leu Gly Thr Ser Val Glu Glu Val Ser Arg Gly Asp Val Pro Lys 500 505 510 tca ctt cag tgc tac atg agt gac tac gat gca tcg gag gcg gag gcg 1584 Ser Leu Gln Cys Tyr Met Ser Asp Tyr Asp Ala Ser Glu Ala Glu Ala 515 520 525 cgg aag cac gtg aaa tgg ctg ata gcg gag gtg tgg aag aag atg aat 1632 Arg Lys His Val Lys Trp Leu Ile Ala Glu Val Trp Lys Lys Met Asn 530 535 gg g agg gtg tcg aag gat tct cca ttt ggc aaa gat ttt ata gga 1680 Ala Glu Arg Val Ser Lys Asp Ser Pro Phe Gly Lys Asp Phe Ile Gly 545 550 555 560 tgt gca gtt gat tta gga agg atg gcg cag ttg atg tac gga 1728 Cys Ala Val Asp Leu Gly Arg Met Ala Gln Leu Met Tyr His Asn Gly 565 570 575 gat ggg cac ggc aca caa cat cct ata ata cat caa caa atg acc aga 1776 Asp Gly His Gly Thr Gln His Pro Ile Ile His Gln Gln Met Thr Arg 580 585 590 acc tta ttc gag ccc ttt gca tga 1800 Thr Leu Phe Glu Pro Phe Ala 595

【0048】 <210> 3 <211> 50 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> linker primer used for preparing cDNA of Mentha spicata <400> 3 gagagagaga gagagagaga actagtctcg agtttttttt tttttttttt 50<210> 3 <211> 50 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> linker primer used for preparing cDNA of Mentha spicata <400> 3 gagagagaga gagagagaga actagtctcg agtttttttt tttttttttt 50

【0049】 <210> 4 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer used for amplifying by PCR limonene synthase cDNA from Men tha spicata <400> 4 atggctctca aagtgttaag tg 22<210> 4 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer used for amplifying by PCR limonene synthase cDNA from Men tha spicata <400> 4 atggctctca aagtgttaag tg 22

【0050】 <210> 5 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer used for amplifying by PCR limonene synthase cDNA from Men tha spicata <400> 5 tcatgcaaag ggctcgaata aggttc 26<210> 5 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer used for amplifying by PCR limonene synthase cDNA from Men tha spicata <400> 5 tcatgcaaag ggctcgaata aggttc 26

【0051】 <210> 6 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer used for introducing mutation to farnesyl diphosphate synt hase by site-specific mutagenesis <400> 6 catacgtact tcttgattca tgatgatttg 30<210> 6 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer used for introducing mutation to farnesyl diphosphate synt hase by site-specific mutagenesis <400> 6 catacgtact tcttgattca tgatgatttg 30

【0052】 <210> 7 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer used for amplifying farnesyl diphosphate synthase gene fro m Bacillus stearothermophilus <400> 7 gaggaggagt aagccatggc gcagctttca 30<210> 7 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer used for amplifying farnesyl diphosphate synthase gene from Bacillus stearothermophilus <400> 7 gaggaggagt aagccatggc gcagctttca 30

【0053】 <210> 8 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer used for amplifying farnesyl diphosphate synthase gene fro m Bacillus stearothermophilus <400> 8 cgaccattaa aagcttaacg cccgcccttg 30<210> 8 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer used for amplifying farnesyl diphosphate synthase gene from Bacillus stearothermophilus <400> 8 cgaccattaa aagcttaacg cccgcccttg 30

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例において、ゲラニル二リン酸合
成酵素活性を有するファルネシル二リン酸合成酵素遺伝
子を含む組換えベクターを構築した方法を模式的に示す
図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a method for constructing a recombinant vector containing a farnesyl diphosphate synthase gene having geranyl diphosphate synthase activity in Examples of the present invention.

【図2】本発明の実施例において作製した各種形質転換
微生物のリモネン合成酵素活性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing limonene synthase activity of various transformed microorganisms prepared in Examples of the present invention.

【図3】本発明の実施例において作製した各種形質転換
微生物のリモネン生産量を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing limonene production amounts of various transformed microorganisms prepared in Examples of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大沼 信一 福島県福島市瀬の上町東町二丁目1―6 (72)発明者 西野 徳三 宮城県仙台市青葉区南吉成二丁目15番地の 3 Fターム(参考) 4B024 AA01 AA07 BA10 BA80 CA04 CA06 DA06 EA04 GA11 HA01 4B064 AB01 AG01 CA02 CA19 CC24 DA01 DA12 4B065 AA18Y AA26X AA88Y AB01 AC14 BA02 CA03 CA29 CA44 CA47  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Shinichi Onuma 2- 1-6, Higashicho, Senoumachi, Fukushima City, Fukushima Prefecture (72) Inventor Tokuzo Nishino 2F-15 Minamiyoshinari 2-chome, Aoba-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture ( Reference) 4B024 AA01 AA07 BA10 BA80 CA04 CA06 DA06 EA04 GA11 HA01 4B064 AB01 AG01 CA02 CA19 CC24 DA01 DA12 4B065 AA18Y AA26X AA88Y AB01 AC14 BA02 CA03 CA29 CA44 CA47

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ゲラニル二リン酸合成酵素活性を有する
ポリペプチドをコードする遺伝子と、モノテルペン合成
酵素遺伝子とを有し、該モノテルペン合成酵素により合
成されるモノテルペンを産生する形質転換微生物。
1. A transformed microorganism having a gene encoding a polypeptide having geranyl diphosphate synthase activity and a monoterpene synthase gene, and producing a monoterpene synthesized by the monoterpene synthase.
【請求項2】 前記ゲラニル二リン酸合成酵素活性を有
するポリペプチドをコードする遺伝子と、モノテルペン
合成酵素遺伝子とは、異なる組換えベクター中に存在
し、前記形質転換微生物は、これら2種類の組換えベク
ターにより共形質転換されたものである請求項1記載の
微生物。
2. The gene encoding the polypeptide having geranyl diphosphate synthase activity and the monoterpene synthase gene are present in different recombinant vectors, and the transformed microorganism is characterized by those two types of microorganisms. The microorganism according to claim 1, which has been co-transformed with a recombinant vector.
【請求項3】 前記微生物は大腸菌である請求項1又は
2記載の微生物。
3. The microorganism according to claim 1, wherein the microorganism is Escherichia coli.
【請求項4】 前記ゲラニル二リン酸合成酵素活性を有
する酵素をコードする遺伝子は、ファルネシル二リン酸
合成酵素遺伝子である請求項1ないし3のいずれか1項
に記載の微生物。
4. The microorganism according to claim 1, wherein the gene encoding the enzyme having geranyl diphosphate synthase activity is a farnesyl diphosphate synthase gene.
【請求項5】 前記ファルネシル二リン酸合成酵素遺伝
子は、配列表の配列番号1に示されるアミノ酸配列又は
該アミノ酸配列のうち1若しくは複数のアミノ酸が置換
し若しくは欠失し、若しくは該アミノ酸配列に1若しく
は複数のアミノ酸が挿入され若しくは付加されたアミノ
酸配列であって、ゲラニル二リン酸合成酵素活性を有す
るものをコードする請求項4記載の微生物。
5. The farnesyl diphosphate synthase gene according to claim 1, wherein the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or one or more amino acids in the amino acid sequence is substituted or deleted, or The microorganism according to claim 4, wherein the microorganism encodes an amino acid sequence having one or more amino acids inserted or added and having geranyl diphosphate synthase activity.
【請求項6】 前記ファルネシル二リン酸合成酵素遺伝
子は、配列表の配列番号1に記載されるアミノ酸配列を
有するポリペプチドをコードする請求項5記載の微生
物。
6. The microorganism according to claim 5, wherein the farnesyl diphosphate synthase gene encodes a polypeptide having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.
【請求項7】 前記ファルネシル二リン酸合成酵素遺伝
子は、配列表の配列番号1に示されるアミノ酸配列の8
2位のセリンがフェニルアラニンに置換されたポリペプ
チドをコードするものである、請求項5記載の微生物。
7. The farnesyl diphosphate synthase gene has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.
The microorganism according to claim 5, which encodes a polypeptide in which serine at position 2 is substituted with phenylalanine.
【請求項8】 前記モノテルペン合成酵素遺伝子は、リ
モネン合成酵素遺伝子である請求項1ないし7のいずれ
か1項に記載の微生物。
8. The microorganism according to claim 1, wherein the monoterpene synthase gene is a limonene synthase gene.
【請求項9】 前記リモネン合成酵素遺伝子は、配列表
の配列番号2に示されるアミノ酸配列又は該アミノ酸配
列のうち1若しくは複数のアミノ酸が置換し若しくは欠
失し、若しくは該アミノ酸配列に1若しくは複数のアミ
ノ酸が挿入され若しくは付加されたアミノ酸配列であっ
て、リモネン合成酵素活性を有するものをコードする請
求項8記載の微生物。
9. The limonene synthase gene has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing or one or more amino acids in the amino acid sequence substituted or deleted, or one or more amino acids in the amino acid sequence. 9. The microorganism according to claim 8, wherein the microorganism encodes an amino acid sequence having the amino acid inserted or added having the limonene synthase activity.
【請求項10】 前記リモネン合成酵素遺伝子は、配列
表の配列番号2に示されるアミノ酸配列をコードする請
求項9記載の微生物。
10. The microorganism according to claim 9, wherein the limonene synthase gene encodes the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing.
【請求項11】 請求項1ないし10のいずれか1項に
記載の微生物を培養し、生産されたモノテルペンを回収
することから成る、モノテルペンの生産方法。
11. A method for producing a monoterpene, comprising culturing the microorganism according to claim 1 and collecting the produced monoterpene.
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