JP2002209592A - Gene encoding enzyme useful for producing (s)-4-halo-3- hydroxybutyrate, method for obtaining the same, and method for producing optically active alcohol by use of the same - Google Patents

Gene encoding enzyme useful for producing (s)-4-halo-3- hydroxybutyrate, method for obtaining the same, and method for producing optically active alcohol by use of the same

Info

Publication number
JP2002209592A
JP2002209592A JP2001013016A JP2001013016A JP2002209592A JP 2002209592 A JP2002209592 A JP 2002209592A JP 2001013016 A JP2001013016 A JP 2001013016A JP 2001013016 A JP2001013016 A JP 2001013016A JP 2002209592 A JP2002209592 A JP 2002209592A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protein
haloacetoacetate
polynucleotide
seq
hydroxybutyrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001013016A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4603171B2 (en
Inventor
Hiroaki Yamamoto
浩明 山本
Shinji Nagata
信治 永田
Haruo Ajizono
春雄 味園
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daicel Chemical Industries Ltd filed Critical Daicel Chemical Industries Ltd
Priority to JP2001013016A priority Critical patent/JP4603171B2/en
Publication of JP2002209592A publication Critical patent/JP2002209592A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4603171B2 publication Critical patent/JP4603171B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a gene encoding a 4-haloacetoacetate reductase useful for producing a (S)-4-halo-3-hydroxybutyrate. SOLUTION: The highly homologous domain of a gene encoding a β- ketoacyl-acyl carrier protein(ACP) reductase for reducing a 4-haloacetoacetate to produce a (S)-4-halo-3-hydroxybutyrate is subjected as a PCR primer to obtain the new 4-haloacetoacetate reductase by PCR or the like. The obtained gene is expressed, and the obtained enzyme is confirmed to have the objective 4-haloacetoacetate reductase activity.

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、光学活性アルコー
ル、特に、(S)−4−ハロ−3−ヒドロキシ酪酸エス
テルの製造に有用な新規な4−ハロアセト酢酸エステル
還元酵素、該酵素蛋白質をコードするDNA、該酵素の製
造方法、該酵素を用いたアルコール、特に(S)−4−
クロロ−3−ヒドロキシ酪酸エステル誘導体を製造する
方法に関する。
The present invention relates to a novel 4-haloacetoacetate reductase useful for the production of optically active alcohols, in particular, (S) -4-halo-3-hydroxybutyrate, and to an enzyme encoding the same. DNA, method for producing the enzyme, alcohol using the enzyme, particularly (S) -4-
The present invention relates to a method for producing a chloro-3-hydroxybutyrate derivative.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光学活性(S)−4−ハロ−3−
ヒドロキシ酪酸エステルの製造方法としては、次のよう
な方法が知られている。 パン酵母など微生物を用いた不斉還元法 J.Am.Chem.Soc.,105,5925-5926(1983) 特開昭61-146191号公報等 3α−ヒドロキシステロイド脱水素酵素など酵素を用い
た不斉還元法 特開平1-277494号公報 微生物に由来する4−ハロアセト酢酸エステルを還元し
(S)−4−ハロ−3−ヒドロキシ酪酸エステルを生成
する酵素の遺伝子をクローニングし、大腸菌に於いて該
遺伝子を発現させた組換え大腸菌により、4−ハロアセ
ト酢酸エステルを還元し(S)−4−ハロ−3−ヒドロ
キシ酪酸エステルを製造する方法等 WO 9835025 特開2000-236883
2. Description of the Related Art Conventionally, optically active (S) -4-halo-3-
The following method is known as a method for producing a hydroxybutyric acid ester. Asymmetric reduction method using microorganisms such as baker's yeast J. Am. Chem. Soc., 105, 5925-5926 (1983) JP-A-61-146191, etc. An asymmetric reduction method using enzymes such as 3α-hydroxysteroid dehydrogenase Simultaneous reduction method Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-277494 A gene of an enzyme that reduces 4-haloacetoacetate derived from a microorganism to produce (S) -4-halo-3-hydroxybutyrate is cloned, and is cloned in Escherichia coli. Method for producing (S) -4-halo-3-hydroxybutyrate by reducing 4-haloacetoacetate with recombinant Escherichia coli expressing the gene WO 9835025 JP 2000-236883

【0003】また、本発明者らは、大腸菌(Escherichi
a coli)及び枯草菌(Bacillus subtilis)由来のβ-ケ
トアシル-ACP還元酵素(以下、KRと省略することがあ
る)が4−ハロアセト酢酸エステルを還元し、(S)−
4−ハロ−3−ヒドロキシ酪酸エステルを合成すること
を確認している。そして該酵素を利用した、(S)−4
−ハロ−3−ヒドロキシ酪酸エステル合成法を確立し
た。脂肪酸合成酵素のうち、II型の脂肪酸合成酵素(新
生化学実験講座4脂質I, p34-37)を構成するKRは、サ
ブユニットの分子量が20,000 - 40,000程度で、分子量
が小さい。また、これらのKRは、SH試薬で阻害されにく
い特徴を有する。
Further, the present inventors have proposed Escherichia coli (Escherichi
a) and β-ketoacyl-ACP reductase (hereinafter sometimes abbreviated as KR) derived from Bacillus subtilis to reduce 4-haloacetoacetate, and (S)-
It has been confirmed that 4-halo-3-hydroxybutyrate is synthesized. (S) -4 using the enzyme.
-A method for synthesizing halo-3-hydroxybutyrate was established. Among the fatty acid synthases, KR, which constitutes a type II fatty acid synthase (Nippon Chemistry Experimental Course 4 Lipid I, p34-37), has a subunit molecular weight of about 20,000-40,000 and a small molecular weight. Further, these KRs have a characteristic that they are hardly inhibited by the SH reagent.

【0004】更に本発明者らは、アルカリゲネス・ユー
トロファスや、ズーグロエア・ラミゲーラ(Zoogloea ra
migera)の生産するアセトアセチル-CoA還元酵素が、4
−ハロアセト酢酸エステルを還元し、(S)−4−ハロ
−3−ヒドロキシ酪酸エステルを合成する活性を有する
ことを確認してきた(特開2000-189170)。アセトアセ
チル-CoA還元酵素(以下ARと省略することがある)をコ
ードする遺伝子は、一般にphbB、あるいはphaBと省略さ
れる。また一般にKRをコードする遺伝子は、fabGと省略
される。phbB、あるいはphaBは、fabGにホモロジーの高
いポリβ−ヒドロキシ酸合成酵素(PHS)遺伝子を取得す
ることにより、見出された。なおアルカリゲネス・ユー
トロファスは、現在はラルストニア・ユートロファ(Ral
stonia eutropha)と呼ばれている。しかしながら、公知
の酵素を用いた方法は、いずれも酵素の安定性が低い、
生産物の生産性が低い、あるいは生成物の蓄積濃度が低
いなどの問題点を有していた。(S)−4−ハロ−3−
ヒドロキシ酪酸エステルの酵素的な合成を工業的に実施
するには、これらの問題点の改善が望まれる。
Further, the present inventors have proposed Alcaligenes eutrophus and Zoogloea ramiguera.
acetoacetyl-CoA reductase produced by migera)
-Haloacetoacetic acid ester has been confirmed to have the activity of reducing (S) -4-halo-3-hydroxybutyric acid ester (JP-A-2000-189170). The gene encoding acetoacetyl-CoA reductase (hereinafter sometimes abbreviated as AR) is generally abbreviated as phbB or phaB. In general, the gene encoding KR is abbreviated as fabG. phbB or phaB was found by obtaining a poly-β-hydroxy acid synthase (PHS) gene having a high homology to fabG. Alkaligenes eutrophas is currently Ralstonia eutropha (Ral
stonia eutropha). However, all methods using known enzymes have low enzyme stability,
There were problems such as low productivity of the product and low accumulation concentration of the product. (S) -4-halo-3-
In order to carry out the enzymatic synthesis of hydroxybutyrate ester industrially, it is desired to improve these problems.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、(S)−4
−ハロ−3−ヒドロキシ酪酸エステルの製造に有用な、
新規な4−ハロアセト酢酸エステル還元酵素をコードす
るDNAを取得する方法、新規な4−ハロアセト酢酸エス
テル還元酵素をコードするDNA、該DNAによりコードされ
る酵素、該酵素を利用した(S)−4−ハロ−3−ヒド
ロキシ酪酸エステルの製造方法を提供することを課題と
する。
The present invention provides (S) -4
-Useful for the production of halo-3-hydroxybutyrate,
A method for obtaining a DNA encoding a novel 4-haloacetoacetate reductase, a DNA encoding a novel 4-haloacetoacetate reductase, an enzyme encoded by the DNA, and (S) -4 using the enzyme -To provide a method for producing halo-3-hydroxybutyrate.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者は、II型の脂肪
酸合成酵素を構成するKRは、微生物、ウイルス、あるい
は植物等に広く分布する可能性が高いことに着目した。
したがって、通常の培養方法では生育しない微生物を含
めた、種々の生物に由来するβ-ケトアシル-ACP還元酵
素を取得できれば、その中から、有利な性状を備えた酵
素を見出すことが可能になると考えた。より具体的に
は、有機溶媒耐性、安定性、立体選択性、あるいは組換
え微生物による生産性に優れた酵素を取得することがで
きるのではないかと考えた。
Means for Solving the Problems The present inventors have noticed that KR constituting type II fatty acid synthase is highly likely to be widely distributed in microorganisms, viruses, plants and the like.
Therefore, if it is possible to obtain β-ketoacyl-ACP reductase derived from various organisms, including microorganisms that do not grow by ordinary culture methods, it will be possible to find enzymes with advantageous properties from them. Was. More specifically, it was thought that an enzyme excellent in organic solvent resistance, stability, stereoselectivity, or productivity by a recombinant microorganism could be obtained.

【0007】このような予測に基づいて、本発明者ら
は、公知のKRをコードする遺伝子(fabG)を解析して、比
較的保存された領域を見出した。そしてこの部分に対応
したPCRプライマーを合成し、fabG遺伝子の報告されて
いない微生物ゲノムDNAを鋳型としてPCRを行い、fabG遺
伝子の一部を取得することができた。更に得られた遺伝
子の塩基配列を利用して、fabG遺伝子の全領域をクロー
ニングし、大腸菌などの宿主を用いて発現させた。その
結果、発現した酵素が4−ハロアセト酢酸エステルを還
元し、(S)−4−ハロ−3−ヒドロキシ酪酸エステル
を生成することを確認し、本発明を完成した。
[0007] Based on such a prediction, the present inventors analyzed a known KR-encoding gene (fabG) and found a relatively conserved region. Then, PCR primers corresponding to this portion were synthesized, and PCR was performed using a microorganism genomic DNA, for which the fabG gene was not reported, as a template, thereby obtaining a part of the fabG gene. Using the nucleotide sequence of the obtained gene, the entire region of the fabG gene was cloned and expressed using a host such as E. coli. As a result, it was confirmed that the expressed enzyme reduced 4-haloacetoacetate to produce (S) -4-halo-3-hydroxybutyrate, thereby completing the present invention.

【0008】すなわち本発明は、(S)−4−ハロ−3
−ヒドロキシ酪酸エステルの製造に有用な4−ハロアセ
ト酢酸エステル還元酵素遺伝子を取得する方法、取得さ
れた遺伝子、該遺伝子によりコードされる4−ハロアセ
ト酢酸エステル還元酵素、及びこれを利用した光学活性
アルコールの製造方法に関する。 〔1〕 配列番号:3、および配列番号:4に記載の塩
基配列、またはそれらの相補配列に相補的な少なくとも
15塩基の連続した塩基配列を含むオリゴヌクレオチド
の組み合わせからなる、4−ハロアセト酢酸エステルに
作用し、(S)−4−ハロ−3−ヒドロキシ酪酸エステ
ルを生成する酵素活性を有する蛋白質をコードする遺伝
子の合成用プライマーセット。 〔2〕 以下の工程を含む、4−ハロアセト酢酸エステ
ルに作用し、(S)−4−ハロ−3−ヒドロキシ酪酸エ
ステルを生成する酵素活性を有する蛋白質をコードする
遺伝子の取得方法。 (a)〔1〕に記載のプライマーセットを用い、生物に
由来するポリヌクレオチドを鋳型としてPCRを行う工
程、 (b)工程(a)の増幅生成物を採取する工程、 (c)前記増幅生成物の塩基配列を含み、かつ目的とす
る酵素活性を有する蛋白質をコードする遺伝子を取得す
る工程、 〔3〕 生物が好熱性微生物である〔2〕に記載の方
法。 〔4〕 下記(a)から(e)のいずれかに記載の、4
−ハロアセト酢酸エステルに作用し、(S)−4−ハロ
−3−ヒドロキシ酪酸エステルを生成する酵素活性を有
する蛋白質をコードするポリヌクレオチド。 (a)配列番号:1に記載の塩基配列を含むポリヌクレ
オチド、 (b)配列番号:2に記載のアミノ酸配列からなる蛋白
質をコードするポリヌクレオチド、 (c)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において、1
若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、および/
または付加したアミノ酸からなる蛋白質をコードするポ
リヌクレオチド、 (d)配列番号:1に記載の塩基配列からなるポリヌク
レオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズ
するポリヌクレオチド、 (e)配列番号:2に記載のアミノ酸配列と80%以上
の相同性を有するアミノ酸配列をコードするポリヌクレ
オチド、 〔5〕 〔4〕に記載のポリヌクレオチドによってコー
ドされる蛋白質。 〔6〕 〔4〕に記載のポリヌクレオチドが挿入された
組換えベクター。 〔7〕 更にβ-ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド
を補酵素とする酸化還元反応を触媒することができる脱
水素酵素をコードするポリヌクレオチドが挿入された、
〔6〕に記載の組換えベクター。 〔8〕 〔4〕に記載のポリヌクレオチド、または
〔6〕に記載のベクターを発現可能に保持した形質転換
体。
That is, the present invention relates to (S) -4-halo-3
Method for obtaining 4-haloacetoacetate reductase gene useful for producing hydroxybutyrate, obtained gene, 4-haloacetoacetate reductase encoded by the gene, and optically active alcohol using the same It relates to a manufacturing method. [1] a 4-haloacetoacetate ester comprising a combination of oligonucleotides comprising at least 15 consecutive nucleotide sequences complementary to the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4, or their complementary sequences A primer set for synthesizing a gene encoding a protein having an enzymatic activity to act on (S) -4-halo-3-hydroxybutyrate. [2] A method for obtaining a gene encoding a protein having an enzymatic activity that acts on 4-haloacetoacetate to produce (S) -4-halo-3-hydroxybutyrate, comprising the following steps: (A) using the primer set of [1] to perform PCR using a polynucleotide derived from an organism as a template, (b) collecting the amplification product of step (a), (c) generating the amplification (3) the method according to (2), wherein the organism is a thermophilic microorganism; [4] any one of the following (a) to (e):
-A polynucleotide encoding a protein having an enzymatic activity that acts on haloacetoacetate to generate (S) -4-halo-3-hydroxybutyrate. (A) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1; (b) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; (c) an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 Where 1
Or, a plurality of amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or
Or (d) a polynucleotide encoding a protein consisting of an added amino acid; (d) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions to a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1; A polynucleotide encoding an amino acid sequence having at least 80% homology with the amino acid sequence described in [5]. A protein encoded by the polynucleotide described in [4]. [6] A recombinant vector into which the polynucleotide of [4] has been inserted. [7] a polynucleotide encoding a dehydrogenase capable of catalyzing a redox reaction using β-nicotinamide adenine dinucleotide as a coenzyme,
The recombinant vector according to [6]. [8] A transformant holding the polynucleotide of [4] or the vector of [6] in an expressible manner.

〔9〕 〔8〕に記載の形質転換体を培養し、4−ハロ
アセト酢酸エステルに作用し、(S)−4−ハロ−3−
ヒドロキシ酪酸エステルを生成する酵素活性を有する蛋
白質、またはそれを含む画分を回収する工程を含む
〔5〕に記載の蛋白質の製造方法。 〔10〕 〔5〕に記載の蛋白質、該蛋白質を産生する
微生物、もしくは該微生物の処理物、をケトンに作用さ
せ、該ケトンを還元してアルコールを製造することを特
徴とする、アルコールの製造方法。 〔11〕 前記微生物が〔8〕に記載の形質転換体であ
る〔10〕に記載のアルコールの製造方法。 〔12〕 ケトンが、4-ハロアセト酢酸エステル誘導体
であり、アルコールが(S)-4-ハロ-3-ヒドロキシ酪酸
エステル誘導体である〔10〕に記載のアルコールの製
造方法。 〔13〕 4-ハロアセト酢酸エステル誘導体が4-クロ
ロアセト酢酸エチルエステルであり、アルコールが(S)-
4-クロロ-3-ヒドロキシ酪酸エチルエステルである
〔12〕に記載のアルコールの製造方法。 〔14〕 更に付加的に酸化型β-ニコチンアミドアデニ
ンジヌクレオチドを還元型に変換する工程を含むことを
特徴とする〔10〕に記載のアルコールの製造方法。
[9] culturing the transformant according to [8], acting on 4-haloacetoacetate, and treating (S) -4-halo-3-
The method for producing a protein according to [5], comprising a step of collecting a protein having an enzymatic activity for producing hydroxybutyrate or a fraction containing the protein. [10] A method for producing an alcohol, comprising reacting the protein according to [5], a microorganism producing the protein, or a processed product of the microorganism with a ketone, and reducing the ketone to produce an alcohol. Method. [11] The method for producing alcohol according to [10], wherein the microorganism is the transformant according to [8]. [12] The method for producing an alcohol according to [10], wherein the ketone is a 4-haloacetoacetate derivative and the alcohol is a (S) -4-halo-3-hydroxybutyrate derivative. [13] The 4-haloacetoacetate ester derivative is 4-chloroacetoacetate ethyl ester, and the alcohol is (S)-
The method for producing an alcohol according to [12], which is ethyl 4-chloro-3-hydroxybutyrate. [14] The method for producing an alcohol according to [10], further comprising a step of additionally converting an oxidized β-nicotinamide adenine dinucleotide to a reduced form.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明において、4−ハロアセト
酢酸エステルに作用し、(S)−4−ハロ−3−ヒドロ
キシ酪酸エステルを生成する酵素活性を有する酵素を、
4−ハロアセト酢酸エステル還元酵素と言う。本発明に
よる4−ハロアセト酢酸エステル還元酵素は、4−ハロ
アセト酢酸エステルの3位カルボニル基を還元し、
(S)配置の水酸基を生成することによって特徴付けら
れる。本発明において、4−ハロアセト酢酸エステル還
元酵素活性は、4−クロロアセト酢酸エチル対する還元
活性で表され、次のようにして確認することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, an enzyme having an enzymatic activity which acts on a 4-haloacetoacetic ester to generate (S) -4-halo-3-hydroxybutyrate is
It is called 4-haloacetoacetic ester reductase. The 4-haloacetoacetate reductase according to the present invention reduces the 3-carbonyl group of 4-haloacetoacetate,
It is characterized by producing hydroxyl groups in the (S) configuration. In the present invention, the 4-haloacetoacetate reductase activity is represented by a reduction activity with respect to ethyl 4-chloroacetoacetate, and can be confirmed as follows.

【0010】4−クロロアセト酢酸エチルに対する還元
活性測定法:100mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.5)、0.2mM
還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸
(以下、NADPHと略す)、20mM 4−クロロアセト
酢酸エチル及び酵素を合む反応液中30℃で反応させ、N
ADPHの減少にともなう340nmの吸光度の減少を測定
する。1Uは、1分間に1μmolのNADPHの減少を触
媒する酵素量とする。また、蛋白質の定量は、バイオラ
ッド製蛋白質アッセイキットを用いた色素結合法により
行う。
Method for measuring reducing activity against ethyl 4-chloroacetoacetate: 100 mM potassium phosphate buffer (pH 6.5), 0.2 mM
Reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (hereinafter abbreviated as NADPH), reacted with 30 mM ethyl 4-chloroacetoacetate and enzyme at 30 ° C.
The decrease in absorbance at 340 nm with the decrease in ADPH is measured. 1 U is the amount of enzyme that catalyzes the reduction of 1 μmol of NADPH per minute. The protein is quantified by a dye binding method using a protein assay kit manufactured by Bio-Rad.

【0011】本発明は、4−ハロアセト酢酸エステル還
元酵素をコードする遺伝子の取得用プライマーセットに
関する。本発明におけるプライマーセットは、配列番
号:3、および配列番号:4に記載の塩基配列、または
それらの相補配列に相補的な少なくとも15塩基の連続
した塩基配列を含むオリゴヌクレオチドの組み合わせか
らなる。本発明において「相補配列」とは、A:T、G:Cの
塩基対からなる2本鎖DNAの一方の鎖に対する他方の鎖を
構成する塩基配列を指す。また、「相補的」とは、少な
くとも15個の連続したヌクレオチド領域で完全に相補配
列である場合に限られず、少なくとも70% 、好ましくは
少なくとも80% 、より好ましくは90% 、さらに好ましく
は95% 以上の塩基配列上の相同性を有すればよい。相同
性を決定するためのアルゴリズムはBLASTN等の公知のも
のを使用すればよい。
[0011] The present invention relates to a primer set for obtaining a gene encoding 4-haloacetoacetate reductase. The primer set according to the present invention is composed of a combination of oligonucleotides containing the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 or a continuous nucleotide sequence of at least 15 nucleotides complementary to their complementary sequences. In the present invention, the “complementary sequence” refers to a base sequence constituting one strand of a double-stranded DNA consisting of A: T, G: C base pairs with respect to the other strand. Further, `` complementary '' is not limited to a completely complementary sequence in at least 15 consecutive nucleotide regions, at least 70%, preferably at least 80%, more preferably 90%, even more preferably 95% It is only necessary to have the above homology on the base sequence. A known algorithm such as BLASTN may be used as an algorithm for determining homology.

【0012】本発明者らは、既知のデータベース(SWIS
S-PROTなど)に記載されているβ−ケトアシルACP還元
酵素遺伝子(fabG)のアラインメントを行って、図1の□
で囲んだ領域において、生物種を越えてアミノ酸配列が
保存されていることを見出した。配列番号:3および配
列番号:4に示す塩基配列は、この保存されたアミノ酸
配列をコードする縮重配列(degenerative sequence)で
ある。本発明者らは、この領域に対して設定した縮重プ
ライマー(degenerative primer)を利用することによ
り、幅広い生物種に由来する4−ハロアセト酢酸エステ
ル還元酵素をコードする遺伝子を合成可能であることを
見出した。
[0012] The present inventors have developed a known database (SWIS
S-PROT) and the β-ketoacyl ACP reductase gene (fabG) described in FIG.
In the region surrounded by, the amino acid sequence was found to be conserved across species. The nucleotide sequences shown in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 are degenerate sequences encoding this conserved amino acid sequence. The present inventors have found that by using a degenerate primer set for this region, it is possible to synthesize a gene encoding 4-haloacetoacetate reductase derived from a wide variety of organisms. I found it.

【0013】本発明において、4−ハロアセト酢酸エス
テル還元酵素としては、β−ケトアシルACP還元酵素や
アセトアセチル-CoA還元酵素等を挙げることができる。
一方、これらの酵素をコードする遺伝子を取得するため
の生物種は、特に限定されない。特に、β−ケトアシル
ACP還元酵素遺伝子が知られていない、細菌、ウイル
ス、あるいは植物等は、新規な4−ハロアセト酢酸エス
テル還元酵素を取得するために有用である。中でも、好
熱性の微生物に由来する酵素は、一般に高い安定性を期
待できるので、工業的に用いる酵素の供給源として好適
である。熱に対して安定な酵素蛋白質は、酵素の精製に
おいても有利である。すなわち、粗精製酵素を加熱する
ことにより、酵素蛋白質に夾雑する成分は、分解やアグ
リゲートの形成等の変性を起こす。このとき、熱安定性
を有する酵素蛋白質は、変性しない。その結果、目的と
する酵素蛋白質の精製が容易となるのである。
In the present invention, examples of 4-haloacetoacetate reductase include β-ketoacyl ACP reductase and acetoacetyl-CoA reductase.
On the other hand, the biological species for obtaining genes encoding these enzymes are not particularly limited. In particular, β-ketoacyl
Bacteria, viruses, plants, etc., for which the ACP reductase gene is not known, are useful for obtaining a novel 4-haloacetoacetate reductase. Among them, enzymes derived from thermophilic microorganisms can generally be expected to have high stability, and are therefore suitable as a source of enzymes used industrially. Heat-stable enzyme proteins are also advantageous in enzyme purification. That is, by heating the partially purified enzyme, components contaminating the enzyme protein undergo degradation such as decomposition and formation of aggregates. At this time, the thermostable enzyme protein is not denatured. As a result, the desired enzyme protein can be easily purified.

【0014】また本発明は、前記プライマーセットを用
いる、4−ハロアセト酢酸エステル還元酵素をコードす
る遺伝子の取得方法に関する。本発明の方法は、適当な
生物に由来する遺伝子を鋳型として、PCRを行うことに
より、fabG遺伝子の一部(コア領域)を取得することが
できる。鋳型とする遺伝子は特に限定されない。たとえ
ば、先に挙げた細菌、ウイルス、あるいは植物等の遺伝
子を用いることができる。遺伝子としては、ゲノムDN
A、ゲノムRNA、mRNA,あるいはcDNAを用いることができ
る。植物ゲノムのように、遺伝子がイントロンによって
分断されている場合には、cDNAを鋳型とするのが有利で
ある。PCRにおいては、Taq DNA polymerase (宝酒造)
、KOD DNA polymerase (東洋紡)、Pfu DNA polymeras
e(Strategene)などが利用可能であり、製品に添付さ
れた指示書に記載された標準的な条件で反応を行えばよ
い。
[0014] The present invention also relates to a method for obtaining a gene encoding 4-haloacetoacetate reductase using the primer set. In the method of the present invention, a part (core region) of the fabG gene can be obtained by performing PCR using a gene derived from an appropriate organism as a template. The gene used as a template is not particularly limited. For example, genes of bacteria, viruses, plants, and the like described above can be used. Genome DN
A, genomic RNA, mRNA, or cDNA can be used. When the gene is interrupted by introns, as in a plant genome, it is advantageous to use cDNA as a template. In PCR, Taq DNA polymerase (Takara Shuzo)
, KOD DNA polymerase (Toyobo), Pfu DNA polymeras
e (Strategene) is available, and the reaction may be performed under standard conditions described in the instructions attached to the product.

【0015】PCRにより特異的な産物が得られない場合
には、アニール温度を37℃に下げ、アニール温度から伸
長温度60℃まで1分間に10℃ずつ徐々に昇温し、60℃で
伸長反応を行った後、熱処理を行うサイクルを5サイク
ル行い、その後は、アニール温度を45℃に上げ、伸長反
応を70℃で行った後、熱処理を行うサイクルを25サイク
ル行うことにより特異的なバンドの増幅を行うことがで
きる。また、非特異的なPCR産物が得られる場合には、N
ested PCR (BioTechniques 18, 609-610 (1995)) 等の
手法により特異的なPCR産物を得ることができる。
If a specific product cannot be obtained by PCR, lower the annealing temperature to 37 ° C. and gradually increase the annealing temperature from the annealing temperature to 60 ° C. by 10 ° C. in one minute. After performing the heat treatment, 5 cycles of heat treatment are performed, and thereafter, the annealing temperature is increased to 45 ° C., the elongation reaction is performed at 70 ° C., and then 25 cycles of heat treatment are performed. Amplification can be performed. When a non-specific PCR product is obtained,
Specific PCR products can be obtained by techniques such as ested PCR (BioTechniques 18, 609-610 (1995)).

【0016】このようにして合成される遺伝子は、通
常、4−ハロアセト酢酸エステル還元酵素をコードする
遺伝子のうち、その5'側、および3'側の末端配列を欠く
断片(コア)である。ある遺伝子の、断片の塩基配列情
報に基づいて、目的とする遺伝子の全長を取得する方法
は公知である。たとえば逆PCR;inverse PCR(Genetics
120, 621-623 (1988))に基づいて、断片の両側に隣接
する塩基配列が未知の領域を取得することができる。in
versePCRにおいては、染色体DNAを適当な制限酵素で消
化後、自己環化させたDNAを鋳型として用いる。環化し
たDNAを鋳型として、既知のDNAの外側に伸長させるため
のPCRプライマーを使ってPCRを行えば、塩基配列が未知
の領域を増幅することができる。また、RACE法(Rapid
Amplification of cDNA End、「PCR実験マニュアル」p2
5-33, HBJ出版局)などにより、遺伝子の全長を取得す
ることも可能である。その他、前記プライマーを用いた
PCRの増幅生成物をプローブとして、ゲノムライブラリ
ーやcDNAライブラリーを、ハイブリダイズスクリーニン
グすることにより、目的とする遺伝子を含むクローンを
選択することもできる。
The gene synthesized in this manner is usually a fragment (core) of the gene encoding 4-haloacetoacetate reductase that lacks the 5′- and 3′-terminal sequences. Methods for obtaining the full length of a gene of interest based on fragment sequence information of a certain gene are known. For example, inverse PCR (Genetics
120, 621-623 (1988)), it is possible to obtain regions whose base sequences adjacent to both sides of the fragment are unknown. in
In verse PCR, chromosomal DNA is digested with an appropriate restriction enzyme, and then the self-cyclized DNA is used as a template. If PCR is performed using the cyclized DNA as a template and PCR primers for extension to outside the known DNA, a region whose base sequence is unknown can be amplified. The RACE method (Rapid
Amplification of cDNA End, “PCR Experiment Manual” p2
5-33, HBJ Publishing Bureau) can also be used to obtain the full length of the gene. In addition, the above-mentioned primer was used.
A clone containing the target gene can also be selected by hybridizing and screening a genomic library or a cDNA library using the PCR amplification product as a probe.

【0017】本発明は、下記(a)から(e)のいずれ
かに記載の、4−ハロアセト酢酸エステルに作用し、
(S)−4−ハロ−3−ヒドロキシ酪酸エステルを生成
する酵素活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオ
チドに関する。 (a)配列番号:1に記載の塩基配列を含むポリヌクレ
オチド、 (b)配列番号:2に記載のアミノ酸配列からなる蛋白
質をコードするポリヌクレオチド、 (c)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において、1
若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、および/
または付加したアミノ酸からなる蛋白質をコードするポ
リヌクレオチド、 (d)配列番号:1に記載の塩基配列からなるポリヌク
レオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズ
するポリヌクレオチド、 (e)配列番号:2に記載のアミノ酸配列と80%以上
の相同性を有するアミノ酸配列をコードするポリヌクレ
オチド、 (a)および(b)に記載のポリヌクレオチドに対し
て、(c)〜(e)に記載のポリヌクレオチドを、本発
明においては特にホモログという。 本発明のポリヌクレオチドは、DNA、RNA、両者のキメ
ラ、あるいは人工的なヌクレオチド誘導体を含むことが
できる。配列番号:1に記載の塩基配列からなるポリヌ
クレオチドは、好熱性細菌であるバチルス・ステアロサ
ーモフィラス IFO12550株から取得した4-ハロアセト酢
酸エステル還元酵素遺伝子の塩基配列である。配列番
号:1に記載の塩基配列を含むポリヌクレオチドは、同
菌株から、配列番号:1に記載の塩基配列情報に基づい
て、PCRやハイブリダイゼーションによって取得するこ
とができる。あるいは、完全に人工的に合成することも
できる。配列番号:1に記載の塩基配列は、配列番号:
2に記載のアミノ酸配列をコードしている。本発明のポ
リヌクレオチドには、配列番号:2に記載のアミノ酸配
列をコードすることができる、あらゆるポリヌクレオチ
ドが含まれる。更に本発明は、本発明のポリヌクレオチ
ドのホモログに関する。当業者であれば、配列番号:1
記載のDNAに部位特異的変異導入法(Nucleic Acid Res.
10,pp.6487 (1982), Methods in Enzymol.100,pp.448
(1983), Molecular Cloning 2ndEdt., Cold Spring Har
bor Laboratory Press (1989), PCR A Practical Appro
ach IRL Press pp.200(1991))などを用いて、適宜置
換、欠失、挿入、および/または付加変異を導入するこ
とによりホモログを得ることが可能である。
The present invention acts on the 4-haloacetoacetate described in any one of the following (a) to (e):
The present invention relates to a polynucleotide encoding a protein having an enzymatic activity for producing (S) -4-halo-3-hydroxybutyrate. (A) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1; (b) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; (c) an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 Where 1
Or, a plurality of amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or
Or (d) a polynucleotide encoding a protein consisting of an added amino acid; (d) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions to a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1; A polynucleotide encoding an amino acid sequence having 80% or more homology with the amino acid sequence described in (a) and (b) with respect to the polynucleotide described in (c) to (e). In the present invention, it is particularly called a homolog. The polynucleotide of the present invention can include DNA, RNA, chimeras of both, or artificial nucleotide derivatives. The polynucleotide having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is the nucleotide sequence of the 4-haloacetoacetate reductase gene obtained from the thermophilic bacterium Bacillus stearothermophilus IFO12550 strain. A polynucleotide containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 can be obtained from the same strain by PCR or hybridization based on the nucleotide sequence information of SEQ ID NO: 1. Alternatively, it can be synthesized completely artificially. The nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 1 is
The amino acid sequence described in No. 2 is encoded. The polynucleotide of the present invention includes any polynucleotide that can encode the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2. Further, the present invention relates to a homolog of the polynucleotide of the present invention. For those skilled in the art, SEQ ID NO: 1
Site-directed mutagenesis (Nucleic Acid Res.
10, pp.6487 (1982), Methods in Enzymol.100, pp.448
(1983), Molecular Cloning 2ndEdt., Cold Spring Har
bor Laboratory Press (1989), PCR A Practical Appro
Using ach IRL Press pp. 200 (1991)) or the like, a homolog can be obtained by appropriately introducing substitution, deletion, insertion, and / or addition mutation.

【0018】また、本発明のホモログは、配列番号:1
に示される塩基配列からなるDNAとストリンジェントな
条件でハイブリダイズできるポリヌクレオチドであっ
て、かつ、4−ハロアセト酢酸エステルを還元し、
(S)−4−ハロ−3−ヒドロキシ酪酸エステルを生成
する活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド
も含む。ストリンジェントな条件でハイブリダイズでき
るポリヌクレオチドとは、配列番号:1に記載中の任意
の少なくとも20個、好ましくは少なくとも30個、たとえ
ば40、60または100個の連続した配列を一つまたは複数
選択したDNAをプローブDNAとし、たとえばECL direct n
ucleic acid labeling and detection system (Amersha
m Pharmaica Biotech社製)を用いて、マニュアルに記
載の条件(wash:42℃、0.5x SSCを含むprimary wash b
uffer)において、ハイブリダイズするポリヌクレオチ
ドを指す。
Further, the homolog of the present invention has SEQ ID NO: 1.
A polynucleotide that can hybridize under stringent conditions with DNA consisting of the nucleotide sequence shown in, and reducing 4-haloacetoacetate,
It also includes a polynucleotide encoding a protein having an activity of producing (S) -4-halo-3-hydroxybutyrate. The polynucleotide capable of hybridizing under stringent conditions refers to any one or more selected from at least 20, preferably at least 30, for example, 40, 60 or 100 contiguous sequences described in SEQ ID NO: 1. The obtained DNA is used as a probe DNA, for example, ECL direct n
ucleic acid labeling and detection system (Amersha
m Pharmaica Biotech) using the conditions described in the manual (wash: 42 ° C, primary wash b containing 0.5x SSC).
uffer), the polynucleotide that hybridizes.

【0019】さらに、本発明のホモログは、配列番号:
2に示されるアミノ酸配列と少なくとも80%、好ましく
は少なくとも90%、より好ましくは95%以上のホモロジー
を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含む。
蛋白質のホモロジー検索は、たとえばSWISS-PROT、PIR
などの蛋白質のアミノ酸配列に関するデータベースやDD
BJ、EMBL、Gene-BankなどのDNA配列に関するデータベー
ス、DNA配列を元にした予想アミノ酸配列に関するデー
タベースなどを対象に、BLAST、FASTAなどのプログラム
を利用して、例えば、インターネットを通じて行うこと
ができる。
Furthermore, the homolog of the present invention has the sequence of SEQ ID NO:
2. A polynucleotide encoding a protein having at least 80%, preferably at least 90%, more preferably 95% or more homology with the amino acid sequence shown in 2.
For protein homology search, for example, SWISS-PROT, PIR
Databases and amino acid sequences of proteins such as DD
Targeting databases such as BJ, EMBL, Gene-Bank, etc. on DNA sequences, databases on predicted amino acid sequences based on DNA sequences, etc., using programs such as BLAST, FASTA, etc., for example, over the Internet.

【0020】配列番号:2に記載のアミノ酸配列を用い
てSWISS-PROT、PIRなど蛋白質に関するデータベースを
対象にBLAST programを用いてホモロジー検索を行った
結果、既知の蛋白質の中でもっとも高いホモロジーを示
したのは、ストレプトミセス・コエリカラー(Streptomy
ces coelicolor)A3(2)由来のputative short chain oxi
doreductaseであり、機能未知のゲノム解析に由来する
予想ORFであり、identityは58%、positiveは72%であっ
た。本発明の80%以上のホモロジーとは、例えば、BLAS
Tプログラムを用いたPositiveの相同性の値を表す。本
発明のポリヌクレオチドは、4−ハロアセト酢酸エステ
ル還元酵素活性を有する蛋白質の製造に有用である。あ
るいは本発明のポリヌクレオチドは、4−ハロアセト酢
酸エステル還元酵素活性を有する蛋白質を用いた、光学
活性アルコールの製造に有用である。
A homology search was performed by using the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 on a protein database such as SWISS-PROT and PIR using the BLAST program, and as a result, the protein showed the highest homology among known proteins. What is Streptomyces coelicolor
ces coelicolor) putative short chain oxi from A3 (2)
It was a doreductase, a predicted ORF derived from genomic analysis of unknown function, with an identity of 58% and a positive of 72%. The homology of 80% or more of the present invention refers to, for example, BLAS
Represents Positive homology values using the T program. The polynucleotide of the present invention is useful for producing a protein having 4-haloacetoacetic ester reductase activity. Alternatively, the polynucleotide of the present invention is useful for producing an optically active alcohol using a protein having 4-haloacetoacetic ester reductase activity.

【0021】本発明は、前記ポリヌクレオチドによって
コードされる蛋白質に関する。本発明の配列番号:2に
示すアミノ酸配列を含む蛋白質は、本発明の蛋白質の好
ましい態様を構成する。配列番号:2に示すアミノ酸配
列は、配列番号:1に記載の塩基配列によってコードさ
れている。一方、本発明において、前記(c)〜(e)
に記載のポリヌクレオチドによってコードされる蛋白質
を、本発明の蛋白質のホモログという。
[0021] The present invention relates to a protein encoded by the polynucleotide. The protein of the present invention containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 constitutes a preferred embodiment of the protein of the present invention. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is encoded by the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. On the other hand, in the present invention, the above (c) to (e)
Are referred to as homologues of the protein of the present invention.

【0022】本発明の蛋白質は、前記(a)〜(e)に
記載のポリヌクレオチドを宿主に導入して発現させるこ
とにより得ることができる。さらに、本発明の蛋白質の
ホモログとは、配列番号:2に示されるアミノ酸配列と
少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%、より好まし
くは95%以上のホモロジーを有する蛋白質が含まれる。
蛋白質のホモロジー検索は、たとえばSWISS-PROT、PIR
などの蛋白質のアミノ酸配列に関するデータベースや D
DBJ、EMBL、Gene-BankなどのDNA配列に関するデータベ
ース、DNA配列を元にした予想アミノ酸配列に関するデ
ータベースなどを対象に、BLAST、FASTAなどのプログラ
ムを利用して、例えば、インターネット通じて行うこと
ができる。
The protein of the present invention can be obtained by introducing the polynucleotides described in the above (a) to (e) into a host and expressing them. Further, the homologue of the protein of the present invention includes a protein having at least 80%, preferably at least 90%, more preferably 95% or more homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.
For protein homology search, for example, SWISS-PROT, PIR
Databases on amino acid sequences of proteins such as
DBJ, EMBL, Gene-Bank and other databases related to DNA sequences, databases related to predicted amino acid sequences based on DNA sequences, and the like, using programs such as BLAST and FASTA, can be performed, for example, via the Internet .

【0023】配列番号:2に記載のアミノ酸配列を用い
てSWISS-PROT、PIRなどアミノ酸配列を蓄積したデータ
ベースを対象にBLAST programを用いてホモロジー検索
を行った結果、既知の蛋白質の中でもっとも高いホモロ
ジーを示したのは、ストレプトミセス・コエリカラー(S
treptomyces coelicolor)A3(2)由来のputative shortch
ain oxidoreductaseであった。このアミノ酸配列は、機
能未知のゲノム解析に由来する予想ORFであり、identit
yは58%、positiveは72%であった。本発明の80%以上の
ホモロジーとは、例えば、BLASTプログラムを用いたPos
itiveの相同性の値を表す。
A homology search was performed by using the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 on a database in which amino acid sequences such as SWISS-PROT and PIR were accumulated using the BLAST program. As a result, the highest protein among known proteins was obtained. The homology was demonstrated by Streptomyces coelicolor (S
treptomyces coelicolor) putative shortch from A3 (2)
ain oxidoreductase. This amino acid sequence is a predicted ORF derived from genomic analysis of unknown function.
y was 58% and positive was 72%. The homology of 80% or more of the present invention means, for example, Pos using the BLAST program.
Represents the homology value of itive.

【0024】本発明のポリヌクレオチドを公知の発現ベ
クターに挿入することにより、4-ハロアセト酢酸エステ
ル還元酵素発現ベクターが提供される。また、この発現
ベクターで形質転換した形質転換体を培養することによ
り、本発明の4-ハロアセト酢酸エステル還元酵素を組換
え体として得ることができる。
By inserting the polynucleotide of the present invention into a known expression vector, a 4-haloacetoacetate reductase expression vector is provided. Further, by culturing a transformant transformed with this expression vector, the 4-haloacetoacetate ester reductase of the present invention can be obtained as a recombinant.

【0025】本発明において4-ハロアセト酢酸エステル
還元酵素を発現させるために、形質転換の対象となる微
生物は、4-ハロアセト酢酸エステル還元酵素活性を有す
るポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む組
換えベクターにより形質転換され、4-ハロアセト酢酸エ
ステル還元酵素活性を発現することができる生物であれ
ば特に制限はない。利用可能な微生物としては、たとえ
ば以下のような微生物を示すことができる。 エシェリヒア(Escherichia)属 バチルス(Bacillus)属 シュードモナス(Pseudomonas)属 セラチア(Serratia)属 ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属 コリネバクテリイウム(Corynebacterium)属 ストレプトコッカス(Streptococcus)属 ラクトバチルス(Lactobacillus)属など宿主ベクター系
の開発されている細菌 ロドコッカス(Rhodococcus)属 ストレプトマイセス(Streptomyces)属など宿主ベクター
系の開発されている放線菌 サッカロマイセス(Saccharomyces)属 クライベロマイセス(Kluyveromyces)属 シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyces)属 チゴサッカロマイセス(Zygosaccharomyces)属 ヤロウイア(Yarrowia)属 トリコスポロン(Trichosporon)属 ロドスポリジウム(Rhodosporidium)属 ピキア(Pichia)属 キャンディダ(Candida)属などの宿主ベクター系の開発
されている酵母 ノイロスポラ(Neurospora)属 アスペルギルス(Aspergillus)属 セファロスポリウム(Cephalosporium)属 トリコデルマ(Trichoderma)属などの宿主ベクター系の
開発されているカビ
In order to express 4-haloacetoacetate reductase in the present invention, the microorganism to be transformed is a recombinant vector containing a polynucleotide encoding a polypeptide having 4-haloacetoacetate reductase activity. There is no particular limitation as long as the organism can be transformed with E. coli and can express 4-haloacetoacetate reductase activity. Examples of usable microorganisms include the following microorganisms. Escherichia genus Bacillus genus Pseudomonas genus Serratia genus Brevibacterium genus Corynebacterium genus Streptococcus genus Lactobacillus etc. Bacteria being developed Rhodococcus (Rhodococcus) genus Streptomyces (Streptomyces) spp. Saccharomyces sp. (Aspergillus) Pharos poly Um (Cephalosporium) genus Trichoderma (Trichoderma) mold that has been developed host vector system such as the genus

【0026】形質転換体の作製のための手順および宿主
に適合した組換えベクターの構築は、分子生物学、生物
工学、遺伝子工学の分野において慣用されている技術に
準じて行うことができる(例えば、Sambrookら、モレキ
ュラー・クローニング、ColdSpring Harbor Laboratori
es)。微生物中などにおいて、本発明の4-ハロアセト酢
酸エステル還元酵素遺伝子を発現させるためには、まず
微生物中において安定に存在するプラスミドベクターや
ファージベクター中にこのDNAを導入し、その遺伝情報
を転写・翻訳させる必要がある。そのためには、転写・
翻訳を制御するユニットにあたるプロモーターを本発明
のDNA鎖の5'-側上流に、より好ましくはターミネーター
を3'-側下流に、それぞれ組み込めばよい。このプロモ
ーター、ターミネーターとしては、宿主として利用する
微生物中において機能することが知られているプロモー
ター、ターミネーターを用いる必要がある。これら各種
微生物において利用可能なベクター、プロモーター、タ
ーミネータ−などに関して「微生物学基礎講座8遺伝子
工学・共立出版」、特に酵母に関しては、Adv.Biochem.
Eng. 43, 75-102 (1990)、Yeast 8, 423-488 (1992)、
などに詳細に記述されている。
The procedure for producing a transformant and the construction of a recombinant vector suitable for a host can be performed according to techniques commonly used in the fields of molecular biology, biotechnology and genetic engineering (for example, , Sambrook et al., Molecular Cloning, ColdSpring Harbor Laboratori.
es). In order to express the 4-haloacetoacetate reductase gene of the present invention in a microorganism or the like, first, the DNA is introduced into a plasmid vector or a phage vector that is stably present in the microorganism, and the genetic information is transcribed. Need to be translated. To do this,
A promoter corresponding to a unit for controlling translation may be incorporated 5'-upstream of the DNA strand of the present invention, more preferably a terminator may be incorporated 3'-downstream. As the promoter and terminator, it is necessary to use a promoter and terminator known to function in a microorganism used as a host. For vectors, promoters, terminators, and the like that can be used in these various microorganisms, see “Basic Lectures on Microbiology 8 Genetic Engineering / Kyoritsu Publishing,” especially for yeast, see Adv. Biochem.
Eng. 43, 75-102 (1990), Yeast 8, 423-488 (1992),
Etc. are described in detail.

【0027】例えばエシェリヒア属、特に大腸菌エシェ
リヒア・コリ(Escherichia coli)においては、プラスミ
ドベクターとして、pBR、pUC系プラスミドを利用でき、
lac(β−ガラクトシダーゼ)、trp(トリプトファンオペ
ロン)、tac、 trc (lac、trpの融合)、λファージ PL、
PRなどに由来するプロモーターなどが利用できる。ま
た、ターミネーターとしては、trpA由来、ファージ由
来、rrnBリボソーマルRNA由来のターミネーターなどを
用いることができる。これらの中で、市販のpSE420(In
vitrogen製)のマルチクローニングサイトを一部改変し
たベクターpSE420D(特開2000-189170に記載)が好適に
利用できる。
For example, in the genus Escherichia, especially Escherichia coli, pBR and pUC plasmids can be used as plasmid vectors.
lac (β-galactosidase), trp (tryptophan operon), tac, trc (lac, fusion of trp), λ phage PL,
Promoters derived from PR and the like can be used. Further, as the terminator, a terminator derived from trpA, phage, rrnB ribosomal RNA, or the like can be used. Among these, commercially available pSE420 (In
A vector pSE420D (described in JP-A-2000-189170) in which a multicloning site (manufactured by vitrogen) is partially modified can be suitably used.

【0028】バチルス属においては、ベクターとしてpU
B110系プラスミド、pC194系プラスミドなどが利用可能
であり、染色体にインテグレートすることもできる。ま
た、プロモーター、ターミネーターとしてapr(アルカリ
プロテアーゼ)、npr(中性プロテアーゼ)、amy(α−アミ
ラーゼ)などが利用できる。
In the genus Bacillus, pU is used as a vector.
B110-series plasmids, pC194-series plasmids and the like can be used, and they can also be integrated into chromosomes. In addition, apr (alkali protease), npr (neutral protease), amy (α-amylase) and the like can be used as the promoter and terminator.

【0029】シュードモナス属においては、シュードモ
ナス・プチダ(Pseudomonas putida)、シュードモナス・
セパシア(Pseudomonas cepacia)などで宿主ベクター系
が開発されている。トルエン化合物の分解に関与するプ
ラスミドTOLプラスミドを基本にした広宿主域ベクター
(RSF1010などに由来する自律的複製に必要な遺伝子を含
む)pKT240などが利用可能であり、プロモーター、ター
ミネーターとして、リパーゼ(特開平5-284973)遺伝子
などが利用できる。
In the genus Pseudomonas, Pseudomonas putida, Pseudomonas putida
Host vector systems have been developed for Pseudomonas cepacia and the like. Plasmid involved in the degradation of toluene compounds Broad host range vector based on TOL plasmid
PKT240 (including a gene required for autonomous replication derived from RSF1010 or the like) can be used, and a lipase (JP-A-5-284973) gene or the like can be used as a promoter or terminator.

【0030】ブレビバクテリウム属特に、ブレビバクテ
リウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactof
ermentum)においては、pAJ43(Gene 39, 281 (1985))な
どのプラスミドベクターが利用可能である。プロモータ
ー、ターミネーターとしては、大腸菌で使用されている
プロモーター、ターミネーターがそのまま利用可能であ
る。
The genus Brevibacterium, especially Brevibacterium lactofermentum
ermentum), a plasmid vector such as pAJ43 (Gene 39, 281 (1985)) can be used. As the promoter and terminator, the promoter and terminator used in E. coli can be used as they are.

【0031】コリネバクテリウム属、特にコリネバクテ
リウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)に
おいては、pCS11(特開昭57-183799)、pCB101(Mol.Gen.G
enet. 196, 175 (1984)などのプラスミドベクターが利
用可能である。
In the genus Corynebacterium, especially Corynebacterium glutamicum, pCS11 (JP-A-57-183799), pCB101 (Mol. Gen. G.
Plasmid vectors such as enet. 196, 175 (1984) are available.

【0032】ストレプトコッカス(Streptococcus)属に
おいては、pHV1301(FEMS Microbiol.Lett. 26, 239 (19
85)、pGK1(Appl.Environ.Microbiol. 50, 94 (1985))
などがプラスミドベクターとして利用可能である。
In the genus Streptococcus, pHV1301 (FEMS Microbiol. Lett. 26, 239 (19)
85), pGK1 (Appl.Environ.Microbiol. 50, 94 (1985))
Can be used as a plasmid vector.

【0033】ラクトバチルス(Lactobacillus)属におい
ては、ストレプトコッカス属用に開発されたpAMβ1(J.
Bacteriol. 137, 614 (1979))などが利用可能であり、
プロモーターとして大腸菌で利用されているものが利用
可能である。
In the genus Lactobacillus, pAMβ1 developed for Streptococcus (J.
Bacteriol. 137, 614 (1979)) are available,
A promoter used in Escherichia coli can be used as the promoter.

【0034】ロドコッカス(Rhodococcus)属において
は、ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodoch
rous)から単離されたプラスミドベクターが使用可能で
ある (J.Gen.Microbiol. 138,1003 (1992))。
In the genus Rhodococcus, Rhodococcus rhodoch
rous) can be used (J. Gen. Microbiol. 138, 1003 (1992)).

【0035】ストレプトマイセス(Streptomyces)属にお
いては、HopwoodらのGenetic Manipulation of Strepto
myces: A Laboratory Manual Cold Spring Harbor Labo
ratories (1985)に記載の方法に従って、プラスミドを
構築することができる。特に、ストレプトマイセス・リ
ビダンス(Streptomyces lividans)においては、pIJ486
(Mol.Gen.Genet. 203, 468-478, 1986)、pKC1064(Gene
103,97-99 (1991))、pUWL-KS (Gene 165,149-150 (199
5))が使用できる。また、ストレプトマイセス・バージ
ニア(Streptomyces virginiae)においても、同様のプラ
スミドを使用することができる(Actinomycetol. 11, 4
6-53 (1997))。
In the genus Streptomyces, the Genetic Manipulation of Strepto by Hopwood et al.
myces: A Laboratory Manual Cold Spring Harbor Labo
A plasmid can be constructed according to the method described in ratories (1985). In particular, in Streptomyces lividans, pIJ486
(Mol.Gen.Genet. 203, 468-478, 1986), pKC1064 (Gene
103,97-99 (1991)), pUWL-KS (Gene 165,149-150 (199
5)) can be used. A similar plasmid can also be used in Streptomyces virginiae (Actinomycetol. 11, 4).
6-53 (1997)).

【0036】サッカロマイセス(Saccharomyces)属、特
にサッカロマイセス・セレビジアエ(Saccharomyces cer
evisiae) においては、YRp系、YEp系、YCp系、YIp系プ
ラスミドが利用可能であり、染色体内に多コピー存在す
るリボソームDNAとの相同組換えを利用したインテグレ
ーションベクター(EP 537456など)は、多コピーで遺
伝子を導入でき、かつ安定に遺伝子を保持できるため極
めて有用である。また、ADH(アルコール脱水素酵素)、G
APDH(グリセルアルデヒド−3−リン酸脱水素酵素)、PH
O(酸性フォスファターゼ)、GAL(β−ガラクトシダー
ゼ)、PGK(ホスホグリセレートキナーゼ)、ENO(エノラー
ゼ)などのプロモーター、ターミネーターが利用可能で
ある。
The genus Saccharomyces, especially Saccharomyces cer
evisiae), YRp, YEp, YCp, and YIp plasmids can be used, and integration vectors (such as EP 537456) utilizing homologous recombination with ribosomal DNA present in multiple copies in the chromosome are available. This is extremely useful because the gene can be introduced by copying and the gene can be stably retained. ADH (alcohol dehydrogenase), G
APDH (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase), PH
Promoters and terminators such as O (acid phosphatase), GAL (β-galactosidase), PGK (phosphoglycerate kinase), and ENO (enolase) can be used.

【0037】クライベロマイセス属、特にクライベロマ
イセス・ラクティス(Kluyveromyceslactis)において
は、サッカロマイセス・セレビジアエ由来2μm系プラス
ミド、pKD1系プラスミド(J.Bacteriol. 145, 382-390
(1981))、キラー活性に関与するpGKl1由来プラスミ
ド、クライベロマイセス属における自律増殖遺伝子KARS
系プラスミド、リボソームDNAなどとの相同組換えによ
り染色体中にインテグレート可能なベクタープラスミド
(EP 537456など)などが利用可能である。また、ADH、
PGKなどに由来するプロモーター、ターミネーターが利
用可能である。
In the genus Kleiberomyces, especially Kluyveromyces lactis, a 2 μm-family plasmid derived from Saccharomyces cerevisiae and a pKD1-family plasmid (J. Bacteriol. 145, 382-390)
(1981)), a plasmid derived from pGKl1 involved in killer activity, the autonomous replication gene KARS in the genus Kleiberomyces
Vector plasmids (eg, EP 537456) that can be integrated into the chromosome by homologous recombination with a system plasmid, ribosomal DNA, and the like can be used. ADH,
Promoters and terminators derived from PGK and the like can be used.

【0038】シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyc
es)属においては、シゾサッカロマイセス・ポンベ由来
のARS (自律複製に関与する遺伝子)及びサッカロマイセ
ス・セレビジアエ由来の栄養要求性を相補する選択マー
カーを含むプラスミドベクターが利用可能である(Mol.
Cell.Biol. 6, 80 (1986))。また、シゾサッカロマイ
セス・ポンベ由来のADHプロモーターなどが利用できる
(EMBO J. 6, 729 (1987))。特に、pAUR224は、宝酒造
から市販されており容易に利用できる。
[0038] Schizosaccharomyc
In the genus es), a plasmid vector containing an ARS (gene involved in autonomous replication) derived from Schizosaccharomyces pombe and a selection marker complementary to an auxotrophy derived from Saccharomyces cerevisiae is available (Mol.
Cell. Biol. 6, 80 (1986)). An ADH promoter derived from Schizosaccharomyces pombe can be used (EMBO J. 6, 729 (1987)). In particular, pAUR224 is commercially available from Takara Shuzo and can be easily used.

【0039】チゴサッカロマイセス属(Zygosaccharomyc
es)においては、チゴサッカロマイセス・ロウキシ(Zygo
saccharomyces rouxii)由来の pSB3(Nucleic Acids Re
s.13, 4267 (1985))などに由来するプラスミドベクタ
ーが利用可能であり、サッカロマイセス・セレビジアエ
由来 PHO5 プロモーターや、チゴサッカロマイセス・ロ
ウキシ由来GAP-Zr(グリセルアルデヒド−3−リン酸脱
水素酵素)のプロモーター(Agri.Biol.Chem. 54, 2521
(1990))などが利用可能である。
The genus Zygosaccharomyc
es), Zygosaccharomyces roxii (Zygo
saccharomyces rouxii) derived from pSB3 (Nucleic Acids Re
s.13, 4267 (1985)), and a PHO5 promoter derived from Saccharomyces cerevisiae or GAP-Zr (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase) derived from S. saccharomyces rouxi. Promoter (Agri. Biol. Chem. 54, 2521)
(1990)).

【0040】ピキア(Pichia)属においては、ピキア・ア
ンガスタ(旧名:ハンゼヌラ・ポリモルファ(Hansenula
polymorpha))において宿主ベクター系が開発されてい
る。ベクターとしては、ピキア・アンガスタ由来自律複
製に関与する遺伝子(HARS1、 HARS2)も利用可能であ
るが、比較的不安定であるため、染色体への多コピーイ
ンテグレーションが有効である(Yeast 7, 431-443(199
1))。また、メタノールなどで誘導される AOX(アルコ
ールオキシダーゼ)、FDH(ギ酸脱水素酵素)のプロモー
ターなどが利用可能である。また、ピキア・パストリス
(Pichia pastoris)などにピキア由来自律複製に関与す
る遺伝子(PARS1、PARS2)などを利用した宿主ベクター系
や染色体への多コピーインテグレーションベクター(In
vitrogen社よりPichia Expression Kitとして市販され
ている)が開発されており(Mol.Cell.Biol. 5, 3376(1
985))、高濃度培養とメタノールで誘導可能なAOXなど
強いプロモーターが利用できる(Nucleic Acids Res.1
5,3859(1987))。
In the genus Pichia, Pichia anguta (former name: Hansenula polymorpha)
polymorpha)), a host vector system has been developed. Genes involved in autonomous replication from Pichia angusta (HARS1, HARS2) can also be used as vectors, but since they are relatively unstable, multicopy integration into chromosomes is effective (Yeast 7, 431- 443 (199
1)). In addition, AOX (alcohol oxidase), FDH (formate dehydrogenase) promoters and the like, which are induced by methanol or the like, can be used. Also, Pichia Pastoris
(Pichia pastoris) and other host-vector systems using genes involved in Pichia-derived autonomous replication (PARS1, PARS2) and multicopy integration vectors into chromosomes (In
A commercially available Pichia Expression Kit from vitrogen) has been developed (Mol. Cell. Biol. 5, 3376 (1
985)), strong promoters such as AOX which can be induced by high concentration culture and methanol can be used (Nucleic Acids Res.1
5,3859 (1987)).

【0041】キャンディダ(Candida)属においては、キ
ャンディダ・マルトーサ(Candida maltosa)、キャンデ
ィダ・アルビカンス(Candida albicans)、キャンディダ
・トロピカリス(Candida tropicalis)、キャンディダ・
ウチルス (Candida utilis) などにおいて宿主ベクター
系が開発されている。キャンディダ・マルトーサにおい
てはキャンディダ・マルトーサ由来ARSがクローニン
グされ(Agri.Biol.Chem.51,51,1587(1987))、これを
利用したベクターが開発されている。また、キャンディ
ダ・ウチルスにおいては、染色体インテグレートタイプ
のベクターは強力なプロモーターが開発されている(特
開平 08-173170)。
In the genus Candida, Candida maltosa, Candida albicans, Candida tropicalis, Candida tropicalis,
Host vector systems have been developed for utilus (Candida utilis) and the like. In Candida maltosa, an ARS derived from Candida maltosa has been cloned (Agri. Biol. Chem. 51, 51, 1587 (1987)), and vectors using this have been developed. In Candida utilis, a strong promoter has been developed for a chromosome integration type vector (Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-173170).

【0042】アスペルギルス(Aspergillus)属において
は、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、ア
スペルギルス・オリジー(Aspergillus oryzae)などがカ
ビの中で最もよく研究されており、プラスミドや染色体
へのインテグレーションが利用可能であり、菌体外プロ
テアーゼやアミラーゼ、アミダーゼ由来のプロモーター
が利用可能である(Trends in Biotechnology 7, 283-28
7 (1989))。
In the genus Aspergillus, Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, etc. have been most studied among molds, and integration into plasmids or chromosomes is available. In addition, promoters derived from extracellular proteases, amylase and amidase can be used (Trends in Biotechnology 7, 283-28
7 (1989)).

【0043】トリコデルマ(Trichoderma)属において
は、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)を利
用した宿主ベクター系が開発され、菌体外セルラーゼ遺
伝子由来プロモーターなどが利用できる(Biotechnology
7, 596-603 (1989))。
In the genus Trichoderma, a host vector system using Trichoderma reesei has been developed, and a promoter derived from an extracellular cellulase gene can be used (Biotechnology).
7, 596-603 (1989)).

【0044】また、微生物以外でも、植物、動物におい
て様々な宿主・ベクター系が開発されており、特に蚕を
用いた昆虫(Nature 315, 592-594 (1985))や菜種、トウ
モロコシ、ジャガイモなどの植物中に大量に異種蛋白質
を発現させる系が開発されており、好適に利用できる。
In addition to microorganisms, various host / vector systems have been developed for plants and animals, particularly insects using silkworms (Nature 315, 592-594 (1985)), rapeseed, corn, potatoes and the like. A system for expressing a large amount of a heterologous protein in a plant has been developed and can be suitably used.

【0045】また本発明は、前記4-ハロアセト酢酸エス
テル還元酵素のケトンの還元によるアルコールの製造方
法に関する。アルコールとしては、たとえば(S)−4
−ハロ−3−ヒドロキシ酪酸エステル誘導体を挙げるこ
とができる。酵素分子、その処理物、酵素分子を含む培
養物、あるいは酵素を生成する微生物等の形質転換体が
生きた状態で反応溶液と接触させることにより、本発明
の酵素反応を行わせることができる。なお、酵素と反応
溶液の接触形態はこれらの具体例に限定されるものでは
ない。
The present invention also relates to a method for producing an alcohol by reducing a ketone with the 4-haloacetoacetate reductase. As the alcohol, for example, (S) -4
-Halo-3-hydroxybutyrate derivatives. The enzyme reaction of the present invention can be carried out by bringing a transformant such as an enzyme molecule, a processed product thereof, a culture containing the enzyme molecule, or a microorganism producing the enzyme into contact with a reaction solution in a living state. The contact form between the enzyme and the reaction solution is not limited to these specific examples.

【0046】本発明において、反応溶液は、酵素反応に
必要な基質や補酵素を酵素活性の発現に望ましい環境を
与える適当な溶媒に溶解、もしくは混合・懸濁したもの
である。補酵素には、反応を触媒する4-ハロアセト酢酸
エステル還元酵素が利用しうる補酵素を用いる。たとえ
ば配列番号:2のアミノ酸配列からなる酵素は、補酵素
として還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリ
ン酸(以下、NADPHと略す)を要求する。一方基質に
は、酵素反応によって目的とする化合物に変換される基
質化合物を利用する。生成物であるアルコールと基質化
合物の関係については、後で具体的に述べる。
In the present invention, the reaction solution is a solution obtained by dissolving, mixing, or suspending a substrate or coenzyme necessary for the enzyme reaction in a suitable solvent that provides an environment suitable for expressing the enzyme activity. As the coenzyme, a coenzyme that can be used by a 4-haloacetoacetic ester reductase that catalyzes the reaction is used. For example, an enzyme consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 requires reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (hereinafter abbreviated as NADPH) as a coenzyme. On the other hand, a substrate compound that is converted into a target compound by an enzymatic reaction is used as the substrate. The relationship between the product alcohol and the substrate compound will be specifically described later.

【0047】本発明における4-ハロアセト酢酸エステル
還元酵素を含む微生物の処理物には、具体的には界面活
性剤やトルエンなどの有機溶媒処理によって細胞膜の透
過性を変化させた微生物、あるいはガラスビーズや酵素
処理によって菌体を破砕した無細胞抽出液やそれを部分
精製したものなどが含まれる。
The treated microorganisms containing 4-haloacetoacetate reductase according to the present invention include microorganisms whose cell membrane permeability has been changed by treatment with a surfactant or an organic solvent such as toluene, or glass beads. And a cell-free extract obtained by crushing cells by enzymatic treatment or a partially purified extract thereof.

【0048】本発明によるアルコールの製造方法におけ
るケトンとしては、4−ハロアセト酢酸エステル誘導体
が好適に用いられる。ハロゲンとしては、塩素、臭素、
ヨウ素原子等が挙げられ、特に塩素原子が好ましい。ま
た、エステルとしては、メチルエステル、エチルエステ
ル、プロピルエステル、イソプロピルエステル、ブチル
エステル等の低級アルキルエステルが挙げられ、特にエ
チルエステルが望ましい。また、4−ハロゲン化アセト
酢酸エステル誘導体としては、β位にハロゲン置換を含
んでも良い低級アルキル基、ハロゲン等の置換を持つ誘
導体も含まれる。
As the ketone in the method for producing an alcohol according to the present invention, a 4-haloacetoacetate derivative is preferably used. Halogen includes chlorine, bromine,
Examples thereof include an iodine atom, and a chlorine atom is particularly preferable. Examples of the ester include lower alkyl esters such as methyl ester, ethyl ester, propyl ester, isopropyl ester, and butyl ester, and ethyl ester is particularly desirable. The 4-halogenated acetoacetic acid ester derivatives also include lower alkyl groups which may have a halogen substitution at the β-position, and derivatives having a substitution such as halogen.

【0049】上記還元反応に付随して生成する酸化型の
補酵素は、酵素反応によって再び還元型として再生する
ことができる。たとえばNADPHから生成する酸化型
のニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(以
下、NADPと略す)は、酵素的にNADPHへ再生
することができる。NADPHへの再生は、微生物の持
つNADP還元能(解糖系、メチロトローフのC1化
合物資化経路など)を用いて行うことができる。これら
NADP還元能は、反応系にグルコースやエタノー
ル、ギ酸などを添加することにより増強することが可能
である。また、NADPからNADPHを生成する能
力を有する微生物やその処理物、酵素を反応系に添加す
ることによっても行うことができる。
The oxidized coenzyme produced accompanying the above reduction reaction can be regenerated as a reduced form again by the enzymatic reaction. For example, oxidized nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (hereinafter abbreviated as NADP + ) generated from NADPH can be enzymatically regenerated to NADPH. Regeneration to NADPH can be performed using the NADP + reducing ability of the microorganism (glycolysis, C1 compound utilization pathway of methylotroph, etc.). These NADP + reducing ability can be enhanced by adding glucose, ethanol, formic acid, or the like to the reaction system. Alternatively, the reaction can be carried out by adding a microorganism capable of producing NADPH from NADP + , a processed product thereof, and an enzyme to the reaction system.

【0050】たとえば、グルコース脱水素酵素、ギ酸脱
水素酵素、アルコール脱水素酵素、アミノ酸脱水素酵
素、有機酸脱水素酵素(リンゴ酸脱水素酵素など)、ヒ
ドロゲナーゼ(アルカリゲネス(Alcaligenes)属、クロ
ストリジウム属(Clostridium)などが生産する水素を電
子供与体としてNADP還元反応を行う酵素(Biotech
nol.Bioeng. 27, 1277-1281 (1985), Biocatal.Biotera
nsform. 15, 281-296 (1997))などを含む微生物、その
処理物、ならびに部分精製もしくは精製酵素を用いて補
酵素を再生することができる。このような再生に必要な
反応を構成する成分は、本発明によるアルコールの製造
のための反応系に添加する、固定化したものを添加す
る、あるいは補酵素の交換が可能な膜を介して接触させ
ることができる。
For example, glucose dehydrogenase, formate dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, amino acid dehydrogenase, organic acid dehydrogenase (such as malate dehydrogenase), hydrogenase (genus Alcaligenes, genus Clostridium ( Enzyme (Biotech) that performs NADP + reduction using hydrogen produced by Clostridium, etc. as an electron donor
nol.Bioeng. 27, 1277-1281 (1985), Biocatal.Biotera
nsform. 15, 281-296 (1997)), a co-enzyme can be regenerated using a processed product thereof, and a partially purified or purified enzyme. The components constituting the reaction necessary for such regeneration are added to the reaction system for the production of alcohol according to the present invention, immobilized components are added, or they are contacted via a membrane capable of exchanging coenzymes. Can be done.

【0051】また、本発明のポリヌクレオチドを含む組
換えベクターで形質転換した微生物を宿主として生菌体
の状態で前記アルコールの製造方法に利用する場合に
は、補酵素再生のための付加的な反応系を不要とできる
場合がある。すなわち、補酵素再生活性の高い微生物を
用いることにより、形質転換体を用いた還元反応におい
て、補酵素再生用の酵素を添加することなく効率的な反
応が行える。さらに、補酵素再生に利用可能な酵素をコ
ードするDNAと、本発明のNADPH依存性4-ハロアセ
ト酢酸エステル還元酵素をコードするDNAとを、同時に
宿主に導入することによって、より効率的に還元反応を
行うことも可能である。補酵素の再生に利用できる酵素
としては、たとえばグルコース脱水素酵素、ギ酸脱水素
酵素、アルコール脱水素酵素、アミノ酸脱水素酵素、あ
るいは有機酸脱水素酵素(リンゴ酸脱水素酵素など)等
を示すことができる。これらの2つもしくはそれ以上の
遺伝子の宿主への導入には、不和合性をさけるために複
製起源のことなる複数のベクターに別々に遺伝子を導入
した組換えベクターにより宿主を形質転換する方法が用
いられる。この他、単一のベクターに両遺伝子を導入す
る方法や、片方もしくは両方の遺伝子を染色体中に導入
する方法などを利用することもできる。
When a microorganism transformed with the recombinant vector containing the polynucleotide of the present invention is used as a host in a live cell state for the above-mentioned method for producing alcohol, an additional enzyme for coenzyme regeneration may be used. In some cases, the reaction system can be made unnecessary. In other words, by using a microorganism having a high coenzyme regeneration activity, an efficient reaction can be performed in a reduction reaction using a transformant without adding an enzyme for coenzyme regeneration. Furthermore, by simultaneously introducing a DNA encoding an enzyme usable for coenzyme regeneration and a DNA encoding the NADPH-dependent 4-haloacetoacetate reductase of the present invention into a host, a reduction reaction can be performed more efficiently. It is also possible to do. Enzymes that can be used for coenzyme regeneration include, for example, glucose dehydrogenase, formate dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, amino acid dehydrogenase, and organic acid dehydrogenase (such as malate dehydrogenase). Can be. In order to introduce these two or more genes into a host, a method of transforming the host with a recombinant vector in which genes are separately introduced into a plurality of vectors having different replication origins to avoid incompatibility is used. Used. In addition, a method of introducing both genes into a single vector, a method of introducing one or both genes into a chromosome, and the like can also be used.

【0052】単一のベクター中に複数の遺伝子を導入す
る場合には、プロモーター、ターミネーターなど発現制
御に関わる領域をそれぞれの遺伝子に連結する方法やラ
クトースオペロンのような複数のシストロンを含むオペ
ロンとして発現させることも可能である。
When a plurality of genes are introduced into a single vector, a method involving ligating regions related to expression control such as a promoter and a terminator to each gene or expression as an operon containing a plurality of cistrons such as a lactose operon. It is also possible to make it.

【0053】本発明の酵素を用いた還元反応は、水中、
水と相溶性を有する有機溶媒との混合系で行うことがで
きる。水と相溶性を有する溶媒としては、メタノール、
エタノール、イソプロパノール、アセトン、あるいはア
セトニトリルなどを示すことができる。また、水に溶解
しにくい有機溶媒中や、水に溶解しにくい有機溶媒と水
性媒体との2相系において、本発明のための酵素反応を
行うことができる。水に溶解しにくい有機溶媒として
は、たとえば酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、クロ
ロホルム、n−ヘキサン、シクロヘキサン、オクタン、
あるいは1−オクタノール等を用いることができる。
The reduction reaction using the enzyme of the present invention is carried out in water
It can be performed in a mixed system of water and an organic solvent having compatibility. As a solvent compatible with water, methanol,
Examples include ethanol, isopropanol, acetone, and acetonitrile. In addition, the enzyme reaction for the present invention can be performed in an organic solvent that is hardly soluble in water or in a two-phase system of an organic solvent that is hardly soluble in water and an aqueous medium. Examples of organic solvents that are hardly soluble in water include ethyl acetate, butyl acetate, toluene, chloroform, n-hexane, cyclohexane, octane,
Alternatively, 1-octanol or the like can be used.

【0054】本発明の酵素反応を構成する酵素は、固定
化して用いることもできる。酵素を固定化する方法は、
特に限定されない。たとえば、グルタルアルデヒド、ア
クリルアミド、κ−カラギーナン、アルギン酸カルシウ
ム、イオン交換樹脂、セライトなどを用いて酵素を固定
化する方法が公知である。本発明の反応は、膜リアクタ
ーなどを利用して行うことも可能である。膜リアクター
を構成することができる膜としては、限外濾過膜、疎水
性膜、カチオン膜、ナノフィルトレーション膜(J.Ferme
nt.Bioeng. 83, 54-58 (1997))等を示すことができる。
The enzymes constituting the enzyme reaction of the present invention can be used after immobilization. The method of immobilizing the enzyme
There is no particular limitation. For example, a method for immobilizing an enzyme using glutaraldehyde, acrylamide, κ-carrageenan, calcium alginate, an ion exchange resin, celite, or the like is known. The reaction of the present invention can be performed using a membrane reactor or the like. Membrane that can constitute a membrane reactor include ultrafiltration membrane, hydrophobic membrane, cationic membrane, nanofiltration membrane (J. Ferme
nt. Bioeng. 83, 54-58 (1997)).

【0055】本発明の反応は、反応温度4−70℃、好ま
しくは15−50℃、pH3−11、好ましくはpH6−8、基質濃
度0.01−90%、好ましくは0.1−30%で行うことができ
る。反応系には必要に応じて補酵素NADPもしくは
NADPHが0.001mM−100mM、好ましくは、0.01−10mM
添加できる。また、基質は反応開始時に一括して添加す
ることも可能であるが、反応液中の基質濃度が高くなり
すぎないように連続的、もしくは非連続的に添加するこ
とが望ましい。
The reaction of the present invention can be carried out at a reaction temperature of 4-70 ° C., preferably 15-50 ° C., pH 3-11, preferably pH 6-8, and a substrate concentration of 0.01-90%, preferably 0.1-30%. it can. In the reaction system, if necessary, the coenzyme NADP + or NADPH is 0.001 mM-100 mM, preferably 0.01-10 mM.
Can be added. The substrate can be added all at once at the start of the reaction, but it is preferable to add the substrate continuously or discontinuously so that the substrate concentration in the reaction solution does not become too high.

【0056】NADPH再生のために反応系に添加され
る化合物は、基質ケトンに対してモル比で0.1−20、好
ましくは1−5倍過剰に添加することができる。NAD
PH再生のための化合物としては、たとえばグルコース
脱水素酵素を利用する場合のグルコース、ギ酸脱水素酵
素を利用する場合のギ酸、アルコール脱水素酵素を利用
する場合のエタノールもしくはイソプロパノール等が添
加される。一方NADPH再生用の反応を構成する前記
酵素は、本発明のNADPH依存性4-ハロアセト酢酸エ
ステル還元酵素に比較して酵素活性で0.1−100倍、好ま
しくは0.5−20倍程度添加することができる。
The compound added to the reaction system for the regeneration of NADPH can be added in a molar ratio of 0.1 to 20, preferably 1 to 5 times in excess with respect to the substrate ketone. NAD
As the compound for PH regeneration, for example, glucose when using glucose dehydrogenase, formic acid when using formate dehydrogenase, ethanol or isopropanol when using alcohol dehydrogenase are added. On the other hand, the enzyme constituting the reaction for regenerating NADPH can be added in 0.1 to 100 times, preferably about 0.5 to 20 times in terms of enzyme activity as compared with the NADPH-dependent 4-haloacetoacetate reductase of the present invention. .

【0057】本発明のケトンの還元により生成するアル
コールは、菌体、蛋白質の遠心分離、膜処理などによる
分離、溶媒抽出、蒸留などを適当に組み合わせることに
より精製することができる。たとえば、(S)−4−ク
ロロ−3−ヒドロキシ酪酸エチルでは、微生物菌体を含
む反応液を遠心分離し、微生物菌体をのぞいた後、その
上清に酢酸エチル、メチルイソブチルケトンなどの溶媒
を添加して(S)-4-クロロ-3-ヒドロキシ酪酸エチルを溶
媒層に抽出する。これを相分離後、蒸留することにより
純度の高い (S)-4-クロロ-3-ヒドロキシ酪酸エチルを精
製することができる。精製された(S)-4-クロロ-3-ヒド
ロキシ酪酸エチルは、医薬品原料などに有用である。本
発明によれば、光学活性アルコールを高純度で、効率良
く得ることができる。光学異性体には、しばしば、生理
活性が低いものや、副作用の原因となる化合物がある。
したがって、医薬品原料においては、光学的な純度は、
原材料の品質を大きく左右する。
The alcohol produced by reduction of the ketone of the present invention can be purified by suitably combining centrifugation of cells and proteins, separation by membrane treatment, solvent extraction, distillation and the like. For example, in the case of ethyl (S) -4-chloro-3-hydroxybutyrate, a reaction solution containing microbial cells is centrifuged to remove the microbial cells, and a solvent such as ethyl acetate or methyl isobutyl ketone is added to the supernatant. To extract ethyl (S) -4-chloro-3-hydroxybutyrate into the solvent layer. After phase separation, this is distilled to obtain highly pure ethyl (S) -4-chloro-3-hydroxybutyrate. The purified ethyl (S) -4-chloro-3-hydroxybutyrate is useful as a raw material for pharmaceuticals. According to the present invention, an optically active alcohol can be efficiently obtained with high purity. Of the optical isomers, there are often compounds having low biological activity and compounds causing side effects.
Therefore, in pharmaceutical raw materials, the optical purity is
It greatly affects the quality of raw materials.

【0058】[0058]

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳しく説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。 [実施例1](バチルス・ステアロサーモフィラスから
の染色体DNAの調製) バチルス・ステアロサーモフィラス IFO 12550株をM-64
培地(ポリペプトン 10g, 酵母エキス 2.5g, 肉エキス
2g, グリセロール 2g, 塩化ナトリウム 2g, K2HPO4 2g,
KH2PO4 2g, MgSO4・7H2O 0.1g, biotin 0.4μg/L, pH
7.2)中55℃で培養し、遠心分離により湿菌体を得た。
得られた湿菌体より、Qiagen Genome-Tipを用いて染色
体DNAを精製した。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the present invention is limited thereto. [Example 1] (Preparation of chromosomal DNA from Bacillus stearothermophilus) Bacillus stearothermophilus IFO 12550 strain was isolated from M-64.
Medium (polypeptone 10g, yeast extract 2.5g, meat extract
2g, glycerol 2g, sodium chloride 2g, K 2 HPO 4 2g,
KH 2 PO 4 2g, MgSO 4・ 7H 2 O 0.1g, biotin 0.4μg / L, pH
The cells were cultured at 55 ° C in 7.2), and wet cells were obtained by centrifugation.
Chromosomal DNA was purified from the obtained wet cells using Qiagen Genome-Tip.

【0059】[実施例2](4-ハロアセト酢酸エステル
還元酵素遺伝子のコア領域のPCRによる増幅) プライマーfabG-N (配列番号:3) 及びプライマーfabG
-C (配列番号:4)を用い、実施例1により調製した染
色体DNAを鋳型としてPCRを行った。PCRは、0.2mM dNTP,
プライマーをそれぞれ50pmol, Taq DNA polymeraseを1
U, 鋳型DNAを50ngもしくは125ng含む50μLの反応液中で
行った。
Example 2 (Amplification of 4-haloacetoacetate reductase gene core region by PCR) Primer fabG-N (SEQ ID NO: 3) and primer fabG
PCR was performed using -C (SEQ ID NO: 4) and the chromosomal DNA prepared in Example 1 as a template. PCR was performed at 0.2 mM dNTP,
Primer: 50 pmol each, Taq DNA polymerase: 1
U, was performed in a 50 μL reaction solution containing 50 ng or 125 ng of template DNA.

【0060】PCRの条件は、以下のステップ1のサイク
ルを5サイクル、さらにステップ2のサイクルを25サ
イクル行った。 (ステップ1) 変性 94℃ 30秒 アニール 37℃ 30秒 1分間に10℃の率で昇温 伸長 60℃ 2分 (ステップ2) 変性 94℃ 30秒 アニール 45℃ 30秒 伸長 70℃ 1分
The conditions of PCR were as follows: 5 cycles of step 1 and 25 cycles of step 2 were performed. (Step 1) Denaturation 94 ° C 30 seconds Anneal 37 ° C 30 seconds 1 min at 10 ° C elongation 60 ° C 2 minutes (Step 2) Denaturation 94 ° C 30 seconds Anneal 45 ° C 30 seconds Extension 70 ° C 1 minute

【0061】PCR終了後、一部をアガロースゲル電気泳
動により解析した結果、鋳型DNA量に関わらず550 bp付
近に特異的なバンドが検出された。 配列番号3:fabG-N ACGGAATTCGTSACRGGMGCSWSSCGCGGMATYGG 配列番号4:fabG-C TGCAAGCTTGTCATRGCYGTYKMRATRAAKCCYGGSGC S: G or C R: A or G M: A or C Y: T or C K: G or T W: A or T
After completion of the PCR, a part was analyzed by agarose gel electrophoresis. As a result, a specific band was detected around 550 bp regardless of the amount of the template DNA. SEQ ID NO: 3: fabG-N ACGGAATTCGTSACRGGMGCSWSSCGCGGMATYGG SEQ ID NO: 4: fabG-C TGCAAGCTTGTCATRGCYGTYKMRATRAAKCCYGGSGC S: G or CR: A or GM: A or CY: T or CK: G or TW: A or T

【0062】[実施例3](4-ハロアセト酢酸エステル
還元酵素遺伝子のコア領域のクローニング) 実施例2により増幅されたDNA断片を、フェノール−ク
ロロホルム抽出後、エタノール沈殿によりDNAを回収し
た。得られたDNAをEcoRI, HindIIIにより2重消化し、ア
ガロースゲル電気泳動により精製した。得られたDNA断
片を、同じ制限酵素EcoRI, HindIIIにより制限酵素消化
したpUC18とライゲーションし、目的とする550bp の挿
入断片を有するプラスミドpBstKR-1を得た。
Example 3 Cloning of Core Region of 4-Haloacetoacetate Ester Reductase Gene The DNA fragment amplified in Example 2 was extracted with phenol-chloroform, and the DNA was recovered by ethanol precipitation. The obtained DNA was double-digested with EcoRI and HindIII, and purified by agarose gel electrophoresis. The obtained DNA fragment was ligated with pUC18 digested with the same restriction enzymes EcoRI and HindIII to obtain a plasmid pBstKR-1 having an objective 550 bp insert.

【0063】[実施例4](4-ハロアセト酢酸エステル
還元酵素遺伝子のコア領域の塩基配列の解析) 実施例3により得られたプラスミドpBstKR-1の挿入断片
の塩基配列を解析した。DNA塩基配列の解析には、BigDy
e Terminator Cycle Sequencing ready Reaction Kit
(アプライドバイオシステムズ製)を用いてPCRを行い、P
RISM 310 GeneticAnalyzer(アプライドバイオシステム
ズ製)により行った。決定されたコア領域の塩基配列を
配列番号:5として示した。
[Example 4] (Analysis of base sequence of core region of 4-haloacetoacetate ester reductase gene) The base sequence of the inserted fragment of plasmid pBstKR-1 obtained in Example 3 was analyzed. For analysis of DNA base sequence, BigDy
e Terminator Cycle Sequencing ready Reaction Kit
Perform PCR using (Applied Biosystems)
This was performed using RISM 310 GeneticAnalyzer (manufactured by Applied Biosystems). The determined base sequence of the core region is shown as SEQ ID NO: 5.

【0064】[実施例5](4-ハロアセト酢酸エステル
還元酵素遺伝子のコア領域周辺のInverse PCR) 実施例1で調製した染色体DNAをHindIIIで消化し、自己
環化反応後、SalI 消化して鋳型として用いた。まず、1
st PCRとして、BST-N1NE(配列番号:6)、BST-C1NE
(配列番号:8)をプライマーとしてPCRを行い、得ら
れたPCR産物を精製後更に、BST-N2NE(配列番号:
7)、BST-C2NE(配列番号:9)をプライマーとして2n
d PCRを行った。PCRは、熱変性94℃, 1分、アニール55
℃1分、伸長72℃3分のサイクルを30サイクル行った。
[Example 5] (Inverse PCR around core region of 4-haloacetoacetate reductase gene) The chromosomal DNA prepared in Example 1 was digested with HindIII, self-cyclized, and digested with SalI. Used as First, 1
As st PCR, BST-N1NE (SEQ ID NO: 6), BST-C1NE
PCR was performed using (SEQ ID NO: 8) as a primer, and the obtained PCR product was purified and further purified by BST-N2NE (SEQ ID NO:
7), 2n using BST-C2NE (SEQ ID NO: 9) as a primer
d PCR was performed. PCR, heat denaturation 94 ° C, 1 minute, annealing 55
30 cycles of 1 minute at 72 ° C and 3 minutes at 72 ° C were performed.

【0065】PCR終了後、反応液の一部をアガロース電
気泳動した結果、特異的な約5kbの増幅断片が確認でき
た。 配列番号:6:BST-N1NE TCCGCGCTCGGAAACCGCGGCCAGGCGAACTATTCGGCGG 配列番号:7:BST-N2NE ATCGAGCTCGGCAAGTTCGGCATTACGACGAACGCCATCG 配列番号:8:BST-C1NE ACGCTCGCCACTTTGGCGTACACGTCATACCCTTTCTCCC 配列番号:9:BST-C2NE CTTCTTCCGCGAAGCGGGTGACAATCGCCTTGCCGATGCC
After completion of the PCR, a part of the reaction solution was subjected to agarose electrophoresis. As a result, a specific amplified fragment of about 5 kb was confirmed. SEQ ID NO: 6: BST-N1NE TCCGCGCTCGGAAACCGCGGCCAGGCGAACTATTCGGCGG SEQ ID NO: 7: BST-N2NE ATCGAGCTCGGCAAGTTCGGCATTACGACGAACGCCATCG SEQ ID NO: 8: BST-C1NE ACGCTCGCCACTTTGGCGTACACGTCATACCCTTTCTCCC SEQ ID NO: 9: BST-C2NE CTTCTTCCGCGAAGCGGGTGACAATCGCCTTGCCGATGCC

【0066】[実施例6](4-ハロアセト酢酸エステル
還元酵素遺伝子のコア周辺領域の塩基配列の解析) Inverse PCRで得られたDNA断片の塩基配列を直接解析し
た。その結果、β-ケトアシルACP還元酵素 (fabG遺伝
子) の全域が含まれており、同時に、fabG遺伝子の上流
にアシルCoA脱水素酵素(fabD遺伝子)及び下流にア
シルキャリアープロテイン(ACP)遺伝子の一部が見い
だされた。得られた4-ハロアセト酢酸エステル還元酵素
遺伝子は、762bpからなり、254アミノ酸をコードしてい
た。ORF部分の配列を配列番号:1に示した。
[Example 6] (Analysis of base sequence around core of 4-haloacetoacetate reductase gene) The base sequence of a DNA fragment obtained by inverse PCR was directly analyzed. As a result, the entire region of β-ketoacyl ACP reductase (fabG gene) is included, and at the same time, a part of acyl CoA dehydrogenase (fabD gene) upstream of fabG gene and a part of acyl carrier protein (ACP) gene downstream of fabG gene. Was found. The resulting 4-haloacetoacetate reductase gene was composed of 762 bp and encoded 254 amino acids. The sequence of the ORF portion is shown in SEQ ID NO: 1.

【0067】[実施例7](4-ハロアセト酢酸エステル
還元酵素遺伝子発現プラスミドの構築) 実施例6で得られた4-ハロアセト酢酸エステル還元酵素
のORFの塩基配列を元に、大腸菌における発現プラスミ
ド構築のためのプライマーFABG-E(配列番号:10)、
FABG-H(配列番号:11)を合成した。0.2mM dNTP、5%
ジメチルスルホキシド(DMSO)、プライマーを各10pmol、
染色体DNA 50ng、ExTaq用緩衝液、ExTaq2.5Uを含む50μ
Lの反応液を用い、変性(94℃1分)、アニール(55℃1
分)、伸長(72℃3分)を1サイクルとして30サイクル
行った。反応には、GeneAmp PCR System 2400 (パーキ
ンエルマー製)を用いた。 配列番号10:FABG-E 5'-GGGAATTCAGGAAACAGACCATGAGCCAACGGTTTGCAGGAAGAG-
3' 配列番号11:FABG-H 5'-GGAAGCTTAACATTTCGGGCCGCCGGCCACATACAG-3' 得られたPCR産物をEcoRI, HindIIIで2重消化し、pTrc99
A (ファルマシア製)のEcoRI, HindIII間にサブクローニ
ングした。得られたプラスミドをpTrc-Bstとした。pTrc
-Bstのプラスミドマップを図2に示した。
[Example 7] (Construction of 4-haloacetoacetate reductase gene expression plasmid) Based on the base sequence of ORF of 4-haloacetoacetate reductase obtained in Example 6, an expression plasmid was constructed in Escherichia coli. Primer FABG-E (SEQ ID NO: 10) for
FABG-H (SEQ ID NO: 11) was synthesized. 0.2 mM dNTP, 5%
Dimethyl sulfoxide (DMSO), 10 pmol of each primer,
50μ including chromosomal DNA 50ng, ExTaq buffer, ExTaq 2.5U
Using the L reaction solution, denaturation (94 ° C for 1 minute), annealing (55 ° C
Min) and extension (72 ° C. for 3 min) as one cycle, and 30 cycles were performed. For the reaction, GeneAmp PCR System 2400 (manufactured by PerkinElmer) was used. SEQ ID NO: 10: FABG-E 5′-GGGAATTCAGGAAACAGACCATGAGCCAACGGTTTGCAGGAAGAG-
3 ′ SEQ ID NO: 11: FABG-H 5′-GGAAGCTTAACATTTCGGGCCGCCGGCCACATACAG-3 ′ The obtained PCR product was double-digested with EcoRI and HindIII, and pTrc99
A (Pharmacia) was subcloned between EcoRI and HindIII. The obtained plasmid was designated as pTrc-Bst. pTrc
The plasmid map of -Bst is shown in FIG.

【0068】[実施例8](組換え4-ハロアセト酢酸エ
ステル還元酵素の大腸菌による生産) pTrc-Bstで形質転換した大腸菌JM109株を50mg/Lアンピ
シリンを含むLB培地(バクトトリプトン10g、バクト酵
母エキス5g、塩化ナトリウム10g/1L、pH7.2)に植菌
し、37℃で終夜培養した。約1日後に50mg/Lのアンピシ
リン及び119 mg/LのIPTG(イソプロピルチオガラクトピ
ラノシド)を含む100mLのLB液体培地に植菌し、37℃で1
6〜20時間培養した。
[Example 8] (Production of recombinant 4-haloacetoacetate reductase by Escherichia coli) An LB medium containing 50 mg / L ampicillin of Escherichia coli JM109 strain transformed with pTrc-Bst (Bactotryptone 10 g, Bacto yeast) 5 g of extract, 10 g of sodium chloride / 1 L, pH 7.2), and cultured at 37 ° C. overnight. About 1 day later, the cells were inoculated into 100 mL of LB liquid medium containing 50 mg / L ampicillin and 119 mg / L IPTG (isopropylthiogalactopyranoside), and incubated at 37 ° C for 1 hour.
Cultured for 6-20 hours.

【0069】培養した菌体を遠心分離により回収し、0.
01% 2-メルカプトエタノールを含む100mMリン酸カリウ
ム緩衝液(pH7.4) 3mLに懸濁して、超音波(30sec破砕、
30secintervalを20回繰り返す)により菌体破砕した。
遠心分離により上清を得た後、0.01% 2-メルカプトエタ
ノールを含む10mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.4)に透析
し、無細胞抽出液として利用した。
The cultured cells were collected by centrifugation, and
Suspended in 3 mL of 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.4) containing 01% 2-mercaptoethanol, and sonicated (crushed for 30 seconds,
The cells were disrupted by repeating 30 sec intervals 20 times).
After the supernatant was obtained by centrifugation, it was dialyzed against a 10 mM potassium phosphate buffer (pH 7.4) containing 0.01% 2-mercaptoethanol and used as a cell-free extract.

【0070】[実施例9](組換え4-ハロアセト酢酸エ
ステル還元酵素の熱処理と電気泳動) 実施例8で調製した無細胞抽出液を(lane 3), 無細胞抽
出液30℃で10分熱処理したもの(lane 4)、30℃で20分処
理したもの(lane 5)、30℃で40分処理したもの(lane
6)、60℃で10分処理したもの(lane 7)、60℃で20分処理
したもの(lane 8)、60℃で40分処理したもの(lane 9)並
びにベクターpTrc99Aのみで形質転換したJM109株より抽
出した無細胞抽出液(lane 2)と分子量マーカー(lane 1)
をドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電
気泳動(SDS-PAGE)した。
Example 9 (Heat Treatment and Electrophoresis of Recombinant 4-Haloacetoacetate Reductase) The cell-free extract prepared in Example 8 was subjected to (lane 3) heat treatment at 30 ° C. for 10 minutes. Treated (lane 4), treated at 30 ° C for 20 minutes (lane 5), treated at 30 ° C for 40 minutes (lane 4)
6), those treated at 60 ° C. for 10 minutes (lane 7), those treated at 60 ° C. for 20 minutes (lane 8), those treated at 60 ° C. for 40 minutes (lane 9), and those JM109 transformed only with the vector pTrc99A. Cell-free extract (lane 2) and molecular weight marker (lane 1) extracted from the strain
Was subjected to sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE).

【0071】図3に示したように、ベクターpTrc99Aで
形質転換した菌由来の無細胞抽出液には見られない27kD
aのバンド(図3中ではBstKR1として示した)がpTrc-Bs
tで形質転換した大腸菌に由来する無細胞抽出液には見
られた。この分子量は、DNA配列から予想されるアミノ
酸配列からの計算値27kDaとよく一致した。また、中等
度好熱菌由来の4-ハロアセト酢酸エステル還元酵素のも
つ耐熱性を利用して、熱処理のみで極めて効率的に酵素
の精製が行えることが示された。
As shown in FIG. 3, 27 kD not found in the cell-free extract derived from the bacterium transformed with the vector pTrc99A
The band of a (shown as BstKR1 in FIG. 3) is pTrc-Bs
This was found in cell-free extracts from E. coli transformed with t. This molecular weight was in good agreement with the calculated value of 27 kDa from the amino acid sequence predicted from the DNA sequence. In addition, it was shown that the enzyme can be purified extremely efficiently only by heat treatment, utilizing the heat resistance of 4-haloacetoacetate ester reductase derived from moderately thermophilic bacteria.

【0072】[実施例10](組換え4-ハロアセト酢酸
エステル還元酵素の基質特異性) 実施例8で調製した組換え4-ハロアセト酢酸エステル還
元酵素を用いて種々の基質に対する活性を測定した。補
酵素としては、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレ
オチドリン酸(NADPH)のみを電子供与体として利
用し、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド
(NADH)は利用できなかった。還元反応の基質とし
ては、4−クロロアセト酢酸エチルを効率的に還元した
が、大腸菌や枯草菌のβ−ケトアシルACP還元酵素の還
元基質となるアセトアセチル-CoAを全く還元しなかっ
た。また、酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチ
ドリン酸(NADP)を電子受容体とした(R)もし
くは(S)−4−クロロ−3−ヒドロキシ酪酸エチルエ
ステル酸化活性は全く有しなかった。
Example 10 (Substrate Specificity of Recombinant 4-Haloacetoacetate Ester Reductase) Using the recombinant 4-haloacetoacetate ester reductase prepared in Example 8, the activity for various substrates was measured. As a coenzyme, only reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) was used as an electron donor, and reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) could not be used. Ethyl 4-chloroacetoacetate was efficiently reduced as a substrate for the reduction reaction, but acetoacetyl-CoA, which is a reducing substrate of β-ketoacyl ACP reductase of Escherichia coli and Bacillus subtilis, was not reduced at all. Further, it did not have any oxidation activity of (R) or (S) -4-chloro-3-hydroxybutyric acid ethyl ester using oxidized nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP + ) as an electron acceptor.

【0073】[実施例11](組換え4-ハロアセト酢酸
エステル還元酵素の至適温度) 実施例8で調製した4-ハロアセト酢酸エステル還元酵素
を用いて4−クロロアセト酢酸エチル還元反応の至適温
度を測定した。反応の至適温度は45℃であった。また、
40℃から55℃の広い範囲で最大活性の80%以上の相対活
性を図4に示した。なお反応の基質として用いた4−ク
ロロアセト酢酸エチルは、高温では不安定な物質であ
る。したがって、組換え4-ハロアセト酢酸エステル還元
酵素を、高温で安定な他の基質化合物に対して作用させ
た場合には、酵素反応の至適温度が更に高くなる可能性
がある。
[Example 11] (Optimal temperature of recombinant 4-haloacetoacetate ester reductase) Optimum temperature of 4-chloroacetoacetate ethyl reduction reaction using 4-haloacetoacetate ester reductase prepared in Example 8 Was measured. The optimum temperature for the reaction was 45 ° C. Also,
FIG. 4 shows the relative activity of 80% or more of the maximum activity in a wide range from 40 ° C. to 55 ° C. Ethyl 4-chloroacetoacetate used as a substrate for the reaction is an unstable substance at high temperatures. Therefore, when the recombinant 4-haloacetoacetate reductase is allowed to act on another substrate compound that is stable at a high temperature, the optimal temperature of the enzyme reaction may be further increased.

【0074】[実施例12](組換え4-ハロアセト酢酸
エステル還元酵素による(S)−4−クロロ−3−ヒド
ロキシ酪酸エチル生産) 実施例8で調製した4-ハロアセト酢酸エステル還元酵素
を用いて4−クロロアセト酢酸エチルからの (S) -4-ク
ロロ-3-ヒドロキシ酪酸エチル合成を行った。200mMリン
酸カリウム緩衝液(pH6.5)、2% 4-クロロアセト酢酸エチ
ル、基質に対して2等量のグルコース、1mM NAD
、38.4mUの4-ハロアセト酢酸エステル還元酵素、4-
ハロアセト酢酸エステル還元酵素の2倍量のグルコース
脱水素酵素(和光純薬)を含む反応液中で1晩反応させ
た。
[Example 12] (Production of ethyl (S) -4-chloro-3-hydroxybutyrate by recombinant 4-haloacetoacetate reductase) Using 4-haloacetoacetate reductase prepared in Example 8 Ethyl (S) -4-chloro-3-hydroxybutyrate was synthesized from ethyl 4-chloroacetoacetate. 200 mM potassium phosphate buffer (pH 6.5), 2% ethyl 4-chloroacetoacetate, 2 equivalents glucose to substrate, 1 mM NAD
P + , 38.4 mU of 4-haloacetoacetate reductase, 4-
The reaction was carried out overnight in a reaction solution containing glucose dehydrogenase (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) twice the amount of haloacetoacetate reductase.

【0075】反応終了液を用いて (S) -4-クロロ-3-ヒ
ドロキシ酪酸エチルの光学純度の測定を以下の方法によ
り行った。反応液から4-クロロ-3-ヒドロキシ酪酸エチ
ルを酢酸エチルで抽出し、脱溶媒した後、光学分割カラ
ムを用いた液体クロマトグラフィーにより分析した。光
学分割カラムは、ダイセル化学工業株式会社製キラルセ
ルOD(CHIRALCEL OD. 4.6mm × 25cm)を用い、n-ヘキ
サン:2-プロパノール=93:7の溶離液、流速1mL/min、
RI検出により行った。その結果、本発明によって生成し
た4-クロロ-3-ヒドロキシ酪酸エチルは、97.8%eeの
(S)体であった。
The optical purity of ethyl (S) -4-chloro-3-hydroxybutyrate was measured by the following method using the reaction-terminated liquid. Ethyl 4-chloro-3-hydroxybutyrate was extracted from the reaction solution with ethyl acetate, desolvated, and analyzed by liquid chromatography using an optical resolution column. The chiral cell OD (CHIRALCEL OD. 4.6 mm × 25 cm) manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. was used as the optical resolution column, and an eluent of n-hexane: 2-propanol = 93: 7, a flow rate of 1 mL / min,
Performed by RI detection. As a result, ethyl 4-chloro-3-hydroxybutyrate produced according to the present invention was (S) -form with 97.8% ee.

【0076】また、生成された4−クロロ−3−ヒドロ
キシ酪酸エチルをガスクロマトグラフィーで定量し、出
発原料である4−クロロアセト酢酸エチルに対する収率
を求めた。ガスクロマトグラフィーの条件は以下のとお
りである。すなわち、サーモン−3000 5%クロモソ
ルブW 60−80(AW−DMCS)(Thermon-30005%
Chromosorb W 60〜80 (AW-DMCS)、 信和化工株式会
社)、3.2mm ×210cmを用い、カラム温度150℃とし、水
素炎イオン化検出器(FID)を利用して分析した。その結
果、反応の収率は約48%であった。
The produced ethyl 4-chloro-3-hydroxybutyrate was quantified by gas chromatography, and the yield based on the starting material, ethyl 4-chloroacetoacetate, was determined. The conditions of gas chromatography are as follows. That is, Salmon-3000 5% Chromosolve W 60-80 (AW-DMCS) (Thermon-30005%
Using Chromosorb W 60-80 (AW-DMCS, Shinwa Kako Co., Ltd.), 3.2 mm × 210 cm, the column temperature was 150 ° C., and analysis was performed using a flame ionization detector (FID). As a result, the yield of the reaction was about 48%.

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明は、(S)−4−ハロ−3−ヒド
ロキシ酪酸エステル誘導体などの光学活性アルコールの
生産に有用な新規なβ−ケトアシルACP還元酵素及びそ
のホモログの取得方法を提供する。更に子の方法に基づ
いて、バチルス・ステアロサーモフィラス由来のβ-ケ
トアシルACP還元酵素遺伝子、これによりコードされる
蛋白質が提供された。本酵素を利用することにより、光
学純度の高い (S) -4-クロロ-3-ヒドロキシ酪酸エチル
の効率的な生産方法が提供された。
The present invention provides a novel β-ketoacyl ACP reductase useful for producing optically active alcohols such as (S) -4-halo-3-hydroxybutyric acid ester derivatives and a method for obtaining homologs thereof. . Furthermore, a β-ketoacyl ACP reductase gene derived from Bacillus stearothermophilus and a protein encoded by the same have been provided based on the method of B. stearothermophilus. By utilizing this enzyme, an efficient method for producing ethyl (S) -4-chloro-3-hydroxybutyrate having high optical purity was provided.

【0078】[0078]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES, LTD. <120> Gene coding a enzyme useful for producing (S)-4-halo-3-hydroxybuty rate ester, method for obtaining the same, and method for producing opti cally active alcohol. <130> D1-A0012 <140> <141> <160> 11 <170> PatentIn Ver. 2.1 <210> 1 <211> 765 <212> DNA <213> Bacillus stearothermophilus <220> <221> CDS <222> (1)..(765) <400> 1 atg agc caa cgg ttt gca gga aga gtg gcg ttt gtg acc gga gga agc 48 Met Ser Gln Arg Phe Ala Gly Arg Val Ala Phe Val Thr Gly Gly Ser 1 5 10 15 cgc ggc atc ggc aag gcg att gtc acc cgc ttc gcg gaa gaa ggg gcg 96 Arg Gly Ile Gly Lys Ala Ile Val Thr Arg Phe Ala Glu Glu Gly Ala 20 25 30 aaa gtg gca ttc atc gat tta aat gaa gaa gcg ctt gaa gcg acg gct 144 Lys Val Ala Phe Ile Asp Leu Asn Glu Glu Ala Leu Glu Ala Thr Ala 35 40 45 gcc gag ctg cgg gag aaa ggg tat gac gtg tac gcc aaa gtg gcg agc 192 Ala Glu Leu Arg Glu Lys Gly Tyr Asp Val Tyr Ala Lys Val Ala Ser 50 55 60 gtc acc gac cgc gaa caa gtg gaa acg acg atg caa gag gtc gtc gac 240 Val Thr Asp Arg Glu Gln Val Glu Thr Thr Met Gln Glu Val Val Asp 65 70 75 80 cgg ttc ggc tcg ctt gat att ctt gtc aac aac gcc ggc gtc atc cgc 288 Arg Phe Gly Ser Leu Asp Ile Leu Val Asn Asn Ala Gly Val Ile Arg 85 90 95 gac aac ttg ctc ttt aaa atg acg gac gac gac tgg caa acg gtc atg 336 Asp Asn Leu Leu Phe Lys Met Thr Asp Asp Asp Trp Gln Thr Val Met 100 105 110 gac gtt cat ttg aaa ggg gcg ttt tat tgc gcc cgc gcc gcg caa aaa 384 Asp Val His Leu Lys Gly Ala Phe Tyr Cys Ala Arg Ala Ala Gln Lys 115 120 125 tat atg gtc gaa aaa ggg tac ggg cgc atc atc aac att tcg tcg acc 432 Tyr Met Val Glu Lys Gly Tyr Gly Arg Ile Ile Asn Ile Ser Ser Thr 130 135 140 tcc gcg ctc gga aac cgc ggc cag gcg aac tat tcg gcg gcg aaa gcc 480 Ser Ala Leu Gly Asn Arg Gly Gln Ala Asn Tyr Ser Ala Ala Lys Ala 145 150 155 160 ggc att caa ggg ttt acg aaa acg ttg gcg atc gag ctc ggc aag ttc 528 Gly Ile Gln Gly Phe Thr Lys Thr Leu Ala Ile Glu Leu Gly Lys Phe 165 170 175 ggc att acg acg aac gcc atc gct cca gga ttc att gaa acc gat atg 576 Gly Ile Thr Thr Asn Ala Ile Ala Pro Gly Phe Ile Glu Thr Asp Met 180 185 190 aca aag gca acc gct gag cgg ctt ggc att tcg ttt gag cag ctc att 624 Thr Lys Ala Thr Ala Glu Arg Leu Gly Ile Ser Phe Glu Gln Leu Ile 195 200 205 cag gcg agc gtc gcc aac atc ccg gtc gga cgc agt ggc cgt ccg gaa 672 Gln Ala Ser Val Ala Asn Ile Pro Val Gly Arg Ser Gly Arg Pro Glu 210 215 220 gac atc gcc cat gca gtc gcg ttt ttc gcc gac gaa cgg tcg tcg ttt 720 Asp Ile Ala His Ala Val Ala Phe Phe Ala Asp Glu Arg Ser Ser Phe 225 230 235 240 gtc aac ggc caa gtg ctg tat gtg gcc ggc ggc ccg aaa tgt taa 765 Val Asn Gly Gln Val Leu Tyr Val Ala Gly Gly Pro Lys Cys 245 250 255 <210> 2 <211> 254 <212> PRT <213> Bacillus stearothermophilus <400> 2 Met Ser Gln Arg Phe Ala Gly Arg Val Ala Phe Val Thr Gly Gly Ser 1 5 10 15 Arg Gly Ile Gly Lys Ala Ile Val Thr Arg Phe Ala Glu Glu Gly Ala 20 25 30 Lys Val Ala Phe Ile Asp Leu Asn Glu Glu Ala Leu Glu Ala Thr Ala 35 40 45 Ala Glu Leu Arg Glu Lys Gly Tyr Asp Val Tyr Ala Lys Val Ala Ser 50 55 60 Val Thr Asp Arg Glu Gln Val Glu Thr Thr Met Gln Glu Val Val Asp 65 70 75 80 Arg Phe Gly Ser Leu Asp Ile Leu Val Asn Asn Ala Gly Val Ile Arg 85 90 95 Asp Asn Leu Leu Phe Lys Met Thr Asp Asp Asp Trp Gln Thr Val Met 100 105 110 Asp Val His Leu Lys Gly Ala Phe Tyr Cys Ala Arg Ala Ala Gln Lys 115 120 125 Tyr Met Val Glu Lys Gly Tyr Gly Arg Ile Ile Asn Ile Ser Ser Thr 130 135 140 Ser Ala Leu Gly Asn Arg Gly Gln Ala Asn Tyr Ser Ala Ala Lys Ala 145 150 155 160 Gly Ile Gln Gly Phe Thr Lys Thr Leu Ala Ile Glu Leu Gly Lys Phe 165 170 175 Gly Ile Thr Thr Asn Ala Ile Ala Pro Gly Phe Ile Glu Thr Asp Met 180 185 190 Thr Lys Ala Thr Ala Glu Arg Leu Gly Ile Ser Phe Glu Gln Leu Ile 195 200 205 Gln Ala Ser Val Ala Asn Ile Pro Val Gly Arg Ser Gly Arg Pro Glu 210 215 220 Asp Ile Ala His Ala Val Ala Phe Phe Ala Asp Glu Arg Ser Ser Phe 225 230 235 240 Val Asn Gly Gln Val Leu Tyr Val Ala Gly Gly Pro Lys Cys 245 250 <210> 3 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 3 acggaattcg tsacrggmgc swsscgcggm atygg 35 <210> 4 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 4 tgcaagcttg tcatrgcygt ykmratraak ccyggsgc 38 <210> 5 <211> 557 <212> DNA <213> Bacillus stearothermophilus <400> 5 gaattcgtga cgggcgccag gcgcggaatc ggcaaggcga ttgtcacccg cttcgcggaa 60 gaaggggcga aagtggcatt catcgattta aatgaagaag cgcttgaagc gacggctgcc 120 gagccgcggg agaaagggta tgacgtgtac gccaaagtgg cgagcgtcac cgaccgcgaa 180 caagtggaaa cgacgatgca agaggtcgtc gaccggttcg gctcgcttga tattcttgtc 240 aacaacgccg gcgtcatccg cgacaacttg ctctttaaaa tgacggacga cgactggcaa 300 acggtcatgg acgttcattt gaaaggggcg ttttattgcg cccgcgccgc gcaaaaatat 360 atggtcgaaa aagggtacgg gcgcatcatc aacatttcgt cgacctccgc gctcggaaac 420 cgcggccagg cgaactattc ggcggcgaaa gccggcattc aagggtttac gaaaacgttg 480 gcgatcgagc tcggcaagtt cggcattacg acgaacgcca tcgcgccggg cttcatcgaa 540 acagctatga caagctt 557 <210> 6 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 6 tccgcgctcg gaaaccgcgg ccaggcgaac tattcggcgg 40 <210> 7 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 7 atcgagctcg gcaagttcgg cattacgacg aacgccatcg 40 <210> 8 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 8 acgctcgcca ctttggcgta cacgtcatac cctttctccc 40 <210> 9 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 9 cttcttccgc gaagcgggtg acaatcgcct tgccgatgcc 40 <210> 10 <211> 45 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 10 gggaattcag gaaacagacc atgagccaac ggtttgcagg aagag 45 <210> 11 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 11 ggaagcttaa catttcgggc cgccggccac atacag 36[Sequence List] SEQUENCE LISTING <110> DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES, LTD. <120> Gene coding a enzyme useful for producing (S) -4-halo-3-hydroxybuty rate ester, method for obtaining the same, and method for producing opti cally active alcohol. <130> D1-A0012 <140> <141> <160> 11 <170> PatentIn Ver. 2.1 <210> 1 <211> 765 <212> DNA <213> Bacillus stearothermophilus <220> <221> CDS <222> (1) .. (765) <400> 1 atg agc caa cgg ttt gca gga aga gtg gcg ttt gtg acc gga gga agc 48 Met Ser Gln Arg Phe Ala Gly Arg Val Ala Phe Val Thr Gly Gly Ser 1 5 10 15 cgc ggc atc ggc aag gcg att gtc acc cgc ttc gcg gaa gaa ggg gcg 96 Arg Gly Ile Gly Lys Ala Ile Val Thr Arg Phe Ala Glu Glu Gly Ala 20 25 30 aaa gtg gca ttc atc gat gaa g ctt gaa gcg acg gct 144 Lys Val Ala Phe Ile Asp Leu Asn Glu Glu Ala Leu Glu Ala Thr Ala 35 40 45 gcc gag ctg cgg gag aaa ggg tat gac gtg tac gcc aaa gtg gcg agc 192 Ala Glu Leu Arg Gyr Lys Asp Val Tyr Ala Lys Val Ala Ser 50 55 60 gtc acc gac cgc gaa caa gtg gaa a cg acg atg caa gag gtc gtc gac 240 Val Thr Asp Arg Glu Gln Val Glu Thr Thr Met Gln Glu Val Val Asp 65 70 75 80 cgg ttc ggc tcg ctt gat att ctt gtc aac aac gcc ggc gtc atc cgc 288 Arg Phe Gly Ser Leu Asp Ile Leu Val Asn Asn Ala Gly Val Ile Arg 85 90 95 gac aac ttg ctc ttt aaa atg acg gac gac gac tgg caa acg gtc atg 336 Asp Asn Leu Leu Phe Lys Met Thr Asp Asp Asp Trp Gln Thr Val Met 100 105 110 gac gtt cat ttg aaa ggg gcg ttt tat tgc gcc cgc gcc gcg caa aaa 384 Asp Val His Leu Lys Gly Ala Phe Tyr Cys Ala Arg Ala Ala Gln Lys 115 120 125 tat atg gtc gaa aaa ggg tac ggg cgc atc atc atc ac tcg tcg acc 432 Tyr Met Val Glu Lys Gly Tyr Gly Arg Ile Ile Asn Ile Ser Ser Thr 130 135 140 tcc gcg ctc gga aac cgc ggc cag gcg aac tat tcg gcg gcg aaa gcc 480 Ser Ala Leu Gly Asn Arg Asn Gln Tyr Ser Ala Ala Lys Ala 145 150 155 160 ggc att caa ggg ttt acg aaa acg ttg gcg atc gag ctc ggc aag ttc 528 Gly Ile Gln Gly Phe Thrhr Lys Thr Leu Ala Ile Glu Leu Gly Lys Phe 165 170 175 gc g att ac aac gcc atc gct cca gga ttc att gaa acc gat atg 576 Gly Ile Thr Thr Asn Ala Ile Ala Pro Gly Phe Ile Glu Thr Asp Met 180 185 190 aca aag gca acc gct gag cgg ctt ggc att tcg ttt gag cag ctc att 624 Thr Lys Ala Thr Ala Glu Arg Leu Gly Ile Ser Phe Glu Gln Leu Ile 195 200 205 cag gcg agc gtc gcc aac atc ccg gtc gga cgc agt ggc cgt ccg gaa 672 Gln Ala Ser Val Ala Asn Ile Pro Val Gly Arg Ser Gly Arg Pro Glu 215 220 gac atc gcc cat gca gtc gcg ttt ttc gcc gac gaa cgg tcg tcg ttt 720 Asp Ile Ala His Ala Val Ala Phe Phe Ala Asp Glu Arg Ser Ser Phe 225 230 235 240 gtc aac ggc caa gtg ctg gg gg gc ccg aaa tgt taa 765 Val Asn Gly Gln Val Leu Tyr Val Ala Gly Gly Gly Pro Lys Cys 245 250 255 <210> 2 <211> 254 <212> PRT <213> Bacillus stearothermophilus <400> 2 Met Ser Gln Arg Phe Ala Gly Arg Val Ala Phe Val Thr Gly Gly Ser 1 5 10 15 Arg Gly Ile Gly Lys Ala Ile Val Thr Arg Phe Ala Glu Glu Gly Ala 20 25 30 Lys Val Ala Phe Ile Asp Leu Asn Glu Glu Ala Leu Glu Ala Thr Ala 35 40 45 Ala Glu Leu Arg Glu L ys Gly Tyr Asp Val Tyr Ala Lys Val Ala Ser 50 55 60 Val Thr Asp Arg Glu Gln Val Glu Thr Thr Met Gln Glu Val Val Asp 65 70 75 80 Arg Phe Gly Ser Leu Asp Ile Leu Val Asn Asn Ala Gly Val Ile Arg 85 90 95 Asp Asn Leu Leu Phe Lys Met Thr Asp Asp Asp Trp Gln Thr Val Met 100 105 110 Asp Val His Leu Lys Gly Ala Phe Tyr Cys Ala Arg Ala Ala Gln Lys 115 120 125 Tyr Met Val Glu Lys Gly Tyr Gly Arg Ile Ile Asn Ile Ser Ser Thr 130 135 140 Ser Ala Leu Gly Asn Arg Gly Gln Ala Asn Tyr Ser Ala Ala Lys Ala 145 150 155 160 Gly Ile Gle Gln Gly Phe Thr Lys Thr Leu Ala Ile Glu Leu Gly Lys Phe 165 170 175 Gly Ile Thr Thr Asn Ala Ile Ala Pro Gly Phe Ile Glu Thr Asp Met 180 185 190 Thr Lys Ala Thr Ala Glu Arg Leu Gly Ile Ser Phe Glu Gln Leu Ile 195 200 205 Gln Ala Ser Val Ala Asn Ile Pro Val Gly Arg Ser Gly Arg Pro Glu 210 215 220 Asp Ile Ala His Ala Val Ala Phe Phe Ala Asp Glu Arg Ser Ser Phe 225 230 235 240 Val Asn Gly Gln Val Leu Tyr Val Ala Gly Gly Pro Lys Cys 245 250 <210> 3 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 3 acggaattcg tsacrggmgc swsscgcggm atygg 35 <210> 4 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 4 tgcaagcttg tcatrgcygt ykmratraak ccyggsgc 38 <210> 5 <211> 557 <212> DNA <213> Bacillus stearothermophilus <400> 5 gaattcgtga cgggcgcag gagcgagcgagcgagcgagcgagcggcagcgagcggcagcgggcgcagggcggagcgggcgcagggcggcagggcggcagggcgggcggagcgggcggcagggcggcagggcggagcgggagcggagcaggagcagggagcgggcggagcggagcggagcagggagcgggagg cgcttgaagc gacggctgcc 120 gagccgcggg agaaagggta tgacgtgtac gccaaagtgg cgagcgtcac cgaccgcgaa 180 caagtggaaa cgacgatgca agaggtcgtc gaccggttcg gctcgcttga tattcttgtc 240 aacaacgccg gcgtcatccg cgacaacttg ctctttaaaa tgacggacga cgactggcaa 300 acggtcatgg acgttcattt gaaaggggcg ttttattgcg cccgcgccgc gcaaaaatat 360 atggtcgaaa aagggtacgg gcgcatcatc aacatttcgt cgacctccgc gctcggaaac 420 cgcggccagg cgaactattc ggcggcgaaa gccggcattc aagggtttac gaaaacgttg 480 gcgatcgagc tcggcaagtt c ggcattacg acgaacgcca tcgcgccggg cttcatcgaa 540 acagctatga caagctt 557 <210> 6 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 6 tccgcgctcg gaaagggcgg cattc <210> 7 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 7 atcgagctcg gcaagttcgg cattacgacg aacgccatcg 40 <210> 8 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 8 acgctcgcca ctttggcgta cacgtcatac cctttctccc 40 <210> 9 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 9 cttcttccgc gaagcgggtg acaatcgcct tgccgatgcc 40 <210> 10 <211> 45 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized prim er sequence <400> 10 gggaattcag gaaacagacc atgagccaac ggtttgcagg aagag 45 <210> 11 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 11 ggaagcttaa catttcgggc cgccggccac atacag 36

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

【図1】fabGアミノ酸配列のアラインメントを示す図で
ある。
FIG. 1 shows an alignment of the fabG amino acid sequence.

【図2】pTrc-Bstのプラスミドマップ。FIG. 2 is a plasmid map of pTrc-Bst.

【図3】組換え4-ハロアセト酢酸エステル還元酵素及び
その熱処理物のSDS-PAGEの結果を表す写真である。
FIG. 3 is a photograph showing the results of SDS-PAGE of recombinant 4-haloacetoacetate reductase and a heat-treated product thereof.

【図4】組換え4-ハロアセト酢酸エステル還元酵素の至
適温度を示すグラフである。縦軸は相対活性、横軸は反
応温度を表す。
FIG. 4 is a graph showing the optimum temperature of recombinant 4-haloacetoacetate reductase. The vertical axis represents the relative activity, and the horizontal axis represents the reaction temperature.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 5/10 C12P 7/04 9/04 21/02 C C12P 7/04 (C12P 7/04 21/02 C12R 1:07) //(C12P 7/04 C12N 15/00 ZNAA C12R 1:07) 5/00 A Fターム(参考) 4B024 AA03 BA08 CA01 CA09 DA06 EA04 GA11 HA01 4B050 CC03 DD02 FF13E LL05 4B064 AD75 CA02 CA19 CA21 CB18 CB30 CC24 CD05 CD11 DA20 4B065 AA18Y AA26X AB01 AC02 AC14 BA02 BD01 BD30 BD35 CA12 CA28 CA60 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12N 5/10 C12P 7/04 9/04 21/02 C C12P 7/04 (C12P 7/04 21/02 C12R 1:07) // (C12P 7/04 C12N 15/00 ZNAA C12R 1:07) 5/00 A F term (reference) 4B024 AA03 BA08 CA01 CA09 DA06 EA04 GA11 HA01 4B050 CC03 DD02 FF13E LL05 4B064 AD75 CA02 CA19 CA21 CB18 CB30 CC24 CD05 CD11 DA20 4B065 AA18Y AA26X AB01 AC02 AC14 BA02 BD01 BD30 BD35 CA12 CA28 CA60

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 配列番号:3、および配列番号:4に記
載の塩基配列、またはそれらの相補配列に相補的な少な
くとも15塩基の連続した塩基配列を含むオリゴヌクレ
オチドの組み合わせからなる、4−ハロアセト酢酸エス
テルに作用し、(S)−4−ハロ−3−ヒドロキシ酪酸
エステルを生成する酵素活性を有する蛋白質をコードす
る遺伝子の合成用プライマーセット。
1. A 4-haloacetoacetate comprising a combination of oligonucleotides comprising a base sequence of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 or a continuous base sequence of at least 15 bases complementary to a complementary sequence thereof. A primer set for synthesizing a gene encoding a protein having an enzymatic activity that acts on an acetate ester to produce (S) -4-halo-3-hydroxybutyrate ester.
【請求項2】 以下の工程を含む、4−ハロアセト酢酸
エステルに作用し、(S)−4−ハロ−3−ヒドロキシ
酪酸エステルを生成する酵素活性を有する蛋白質をコー
ドする遺伝子の取得方法。 (a)請求項1に記載のプライマーセットを用い、生物
に由来するポリヌクレオチドを鋳型としてPCRを行う工
程、(b)工程(a)の増幅生成物を採取する工程、
(c)前記増幅生成物の塩基配列を含み、かつ目的とす
る酵素活性を有する蛋白質をコードする遺伝子を取得す
る工程、
2. A method for obtaining a gene encoding a protein having an enzymatic activity that acts on 4-haloacetoacetate to produce (S) -4-halo-3-hydroxybutyrate, comprising the following steps: (A) using the primer set of claim 1 to perform PCR using a polynucleotide derived from an organism as a template, (b) collecting the amplification product of step (a),
(C) a step of obtaining a gene containing a base sequence of the amplification product and encoding a protein having the desired enzyme activity;
【請求項3】 生物が好熱性微生物である請求項2に記
載の方法。
3. The method according to claim 2, wherein the organism is a thermophilic microorganism.
【請求項4】 下記(a)から(e)のいずれかに記載
の、4−ハロアセト酢酸エステルに作用し、(S)−4
−ハロ−3−ヒドロキシ酪酸エステルを生成する酵素活
性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド。 (a)配列番号:1に記載の塩基配列を含むポリヌクレ
オチド、 (b)配列番号:2に記載のアミノ酸配列からなる蛋白
質をコードするポリヌクレオチド、 (c)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において、1
若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、および/
または付加したアミノ酸からなる蛋白質をコードするポ
リヌクレオチド、 (d)配列番号:1に記載の塩基配列からなるポリヌク
レオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズ
するポリヌクレオチド、 (e)配列番号:2に記載のアミノ酸配列と80%以上
の相同性を有するアミノ酸配列をコードするポリヌクレ
オチド、
4. The compound according to any one of the following (a) to (e), which acts on 4-haloacetoacetate;
-A polynucleotide encoding a protein having an enzymatic activity to produce halo-3-hydroxybutyrate. (A) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1; (b) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; (c) an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 Where 1
Or, a plurality of amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or
Or (d) a polynucleotide encoding a protein consisting of an added amino acid; (d) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions to a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1; A polynucleotide encoding an amino acid sequence having 80% or more homology with the described amino acid sequence,
【請求項5】 請求項4に記載のポリヌクレオチドによ
ってコードされる蛋白質。
5. A protein encoded by the polynucleotide according to claim 4.
【請求項6】 請求項4に記載のポリヌクレオチドが挿
入された組換えベクター。
6. A recombinant vector into which the polynucleotide according to claim 4 has been inserted.
【請求項7】 更にβ-ニコチンアミドアデニンジヌクレ
オチドを補酵素とする酸化還元反応を触媒することがで
きる脱水素酵素をコードするポリヌクレオチドが挿入さ
れた、請求項6に記載の組換えベクター。
7. The recombinant vector according to claim 6, further comprising a polynucleotide encoding a dehydrogenase capable of catalyzing a redox reaction using β-nicotinamide adenine dinucleotide as a coenzyme.
【請求項8】 請求項4に記載のポリヌクレオチド、ま
たは請求項6に記載のベクターを発現可能に保持した形
質転換体。
8. A transformant carrying the polynucleotide according to claim 4 or the vector according to claim 6 in an expressible manner.
【請求項9】 請求項8に記載の形質転換体を培養し、
4−ハロアセト酢酸エステルに作用し、(S)−4−ハ
ロ−3−ヒドロキシ酪酸エステルを生成する酵素活性を
有する蛋白質、またはそれを含む画分を回収する工程を
含む請求項5に記載の蛋白質の製造方法。
9. culturing the transformant according to claim 8,
The protein according to claim 5, further comprising a step of recovering a protein having an enzymatic activity that acts on 4-haloacetoacetate to generate (S) -4-halo-3-hydroxybutyrate, or a fraction containing the same. Manufacturing method.
【請求項10】 請求項5に記載の蛋白質、該蛋白質を
産生する微生物、もしくは該微生物の処理物、をケトン
に作用させ、該ケトンを還元してアルコールを製造する
ことを特徴とする、アルコールの製造方法。
10. An alcohol produced by reacting the protein according to claim 5, a microorganism producing the protein, or a processed product of the microorganism with a ketone, and reducing the ketone to produce an alcohol. Manufacturing method.
【請求項11】 前記微生物が請求項8に記載の形質転
換体である請求項10に記載のアルコールの製造方法。
11. The method for producing alcohol according to claim 10, wherein the microorganism is the transformant according to claim 8.
【請求項12】 ケトンが、4-ハロアセト酢酸エステル
誘導体であり、アルコールが(S)-4-ハロ-3-ヒドロキ
シ酪酸エステル誘導体である請求項10に記載のアルコ
ールの製造方法。
12. The method for producing an alcohol according to claim 10, wherein the ketone is a 4-haloacetoacetic acid ester derivative and the alcohol is a (S) -4-halo-3-hydroxybutyric acid ester derivative.
【請求項13】 4-ハロアセト酢酸エステル誘導体が4
-クロロアセト酢酸エチルエステルであり、アルコール
が(S)-4-クロロ-3-ヒドロキシ酪酸エチルエステルで
ある請求項12に記載のアルコールの製造方法。
13. The 4-haloacetoacetate derivative is 4
The method for producing an alcohol according to claim 12, wherein the alcohol is ethyl (S) -4-chloro-3-hydroxybutyrate.
【請求項14】 更に付加的に酸化型β-ニコチンアミド
アデニンジヌクレオチドを還元型に変換する工程を含む
ことを特徴とする請求項10に記載のアルコールの製造
方法。
14. The method for producing an alcohol according to claim 10, further comprising a step of additionally converting an oxidized β-nicotinamide adenine dinucleotide to a reduced form.
JP2001013016A 2001-01-22 2001-01-22 (S) -4-Halo-3-hydroxybutyric acid ester-encoding gene useful for enzyme, method for obtaining the same, and method for producing optically active alcohol using the same Expired - Lifetime JP4603171B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001013016A JP4603171B2 (en) 2001-01-22 2001-01-22 (S) -4-Halo-3-hydroxybutyric acid ester-encoding gene useful for enzyme, method for obtaining the same, and method for producing optically active alcohol using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001013016A JP4603171B2 (en) 2001-01-22 2001-01-22 (S) -4-Halo-3-hydroxybutyric acid ester-encoding gene useful for enzyme, method for obtaining the same, and method for producing optically active alcohol using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002209592A true JP2002209592A (en) 2002-07-30
JP4603171B2 JP4603171B2 (en) 2010-12-22

Family

ID=18879942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001013016A Expired - Lifetime JP4603171B2 (en) 2001-01-22 2001-01-22 (S) -4-Halo-3-hydroxybutyric acid ester-encoding gene useful for enzyme, method for obtaining the same, and method for producing optically active alcohol using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4603171B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005535330A (en) * 2002-08-09 2005-11-24 コデクシス, インコーポレイテッド Enzymatic process for the production of 4-substituted 3-hydroxybutyric acid derivatives
US7879585B2 (en) 2006-10-02 2011-02-01 Codexis, Inc. Ketoreductase enzymes and uses thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000189170A (en) * 1998-05-08 2000-07-11 Daicel Chem Ind Ltd Production of optically active 4-halo-3-hydroxybutyric acid ester

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000189170A (en) * 1998-05-08 2000-07-11 Daicel Chem Ind Ltd Production of optically active 4-halo-3-hydroxybutyric acid ester

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005535330A (en) * 2002-08-09 2005-11-24 コデクシス, インコーポレイテッド Enzymatic process for the production of 4-substituted 3-hydroxybutyric acid derivatives
US7879585B2 (en) 2006-10-02 2011-02-01 Codexis, Inc. Ketoreductase enzymes and uses thereof
US8273547B2 (en) 2006-10-02 2012-09-25 Codexis, Inc. Engineered ketoreductases and methods for producing stereoisomerically pure statins
US8617864B2 (en) 2006-10-02 2013-12-31 Codexis, Inc. Polynucleotides encoding ketoreductases for producing stereoisomerically pure statins and synthetic intermediates therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JP4603171B2 (en) 2010-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4630486B2 (en) Novel (R) -2,3-butanediol dehydrogenase, method for producing the same, and method for producing optically active alcohol using the same
US6485948B2 (en) Carbonyl reductase, method for producing said enzyme, DNA encoding said enzyme, and method for producing alcohol using said enzyme
JP5787360B2 (en) Genetically modified microorganisms provided with 1,3-butanediol production function and use thereof
JP4651896B2 (en) (R) -2-Octanol dehydrogenase, method for producing the enzyme, DNA encoding the enzyme, and method for producing alcohol using the same
JP4213524B2 (en) Novel carbonyl reductase, polynucleotide containing DNA encoding the enzyme, method for producing the same, and method for producing optically active alcohol using the same
CZ298236B6 (en) Novel carbonyl reductase, gene encoding thereof and application method of use such reductase and gene
JP4294382B2 (en) (2S, 3S) -2,3-butanediol dehydrogenase
JP4205496B2 (en) Novel carbonyl reductase, DNA encoding the same, and method for producing optically active alcohol using the same
KR20040010202A (en) α-Keto acid reductase, method for producing the same, and method for producing optically active α-hydroxy acids using the same
JP4603171B2 (en) (S) -4-Halo-3-hydroxybutyric acid ester-encoding gene useful for enzyme, method for obtaining the same, and method for producing optically active alcohol using the same
JP4688313B2 (en) Novel enone reductase, production method thereof, and method for selectively reducing carbon-carbon double bond of α, β-unsaturated ketone using the same
JP4396972B2 (en) Gene coding for novel R-form-specific alcohol dehydrogenase and method for producing optically active alcohol using the same
JP4295531B2 (en) Novel carbonyl reductase, DNA encoding the same, and method for producing optically active alcohol using the same
JP5030067B2 (en) New alkane polyol dehydrogenase
JP4587348B2 (en) Novel (R) -2,3-butanediol dehydrogenase
GB2415429A (en) Enzymatic production of D-beta-hydroxyamino acids
JP2005218348A (en) METHOD FOR PRODUCING OPTICALLY ACTIVE alpha-HYDROXY AMIDE
JP4397088B2 (en) Gene encoding reductase
JP2003339387A (en) New carbonylreductase and gene encoding the same, and method for producing optically active alcohol utilizing them
JP2002238581A (en) N-acylamino acid racemase gene and its usage
JP2004065049A (en) Polynucleotide encoding d-mandelic acid dehydrogenase, and its use
JP2013070675A (en) Method for culturing recombinant bacterium producing alkyl diol
JP2007274901A (en) Method for producing optically active propargyl alcohol
JP2005027552A (en) New method for producing optically active 2-hydroxymethyl-3-arylpropionic acid
JP2009261261A (en) Method for producing d-mandelic acid dehydrogenase-ii

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20060921

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070926

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100811

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100901

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100922

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101001

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131008

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4603171

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131008

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131008

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term