JP2003033185A - Enone reductase - Google Patents

Enone reductase

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JP2003033185A JP2001222379A JP2001222379A JP2003033185A JP 2003033185 A JP2003033185 A JP 2003033185A JP 2001222379 A JP2001222379 A JP 2001222379A JP 2001222379 A JP2001222379 A JP 2001222379A JP 2003033185 A JP2003033185 A JP 2003033185A
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靖 河合
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a new enone reductase and a gene encoding the enzyme, and to provide a method for selectively reducing the carbon-carbon double bond of an α,β-unsaturated ketone by using the enzyme and a method for producing an optically active ketone having a high optical purity. SOLUTION: Kluyveromyces lactis reduces the α,β-unsaturated bond of an α,β-unsaturated ketone selectively and NADP-dependently has no reduction activity of ketone and reduces 3-methyl-4-(3-pyridyl)-3-buten-2-one, to form approximately 100% of ee of the (S) isomer of the optically active ketone. Further the gene encoding the enzyme is isolated. The carbon-carbon double bond of an α,β-unsaturated ketone can be selectively reduced by the enzyme, its homolog, a cell for producing them.

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、α,β−不飽和ケ
トン(以下、エノン (enone) と略す)のα,β−不飽
和結合の還元に有用な、新規なエノン還元酵素、該酵素
をコードするDNA、該酵素の製造方法、該酵素ならびに
該酵素に相同性を有する蛋白質を用いたα,β−不飽和
ケトンの炭素−炭素2重結合を選択的に還元する方法、
特に光学活性ケトンの製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel enone reductase useful for reducing α, β-unsaturated bonds of α, β-unsaturated ketones (hereinafter abbreviated as enone), and the enzyme. , A method for producing the enzyme, a method for selectively reducing the carbon-carbon double bond of an α, β-unsaturated ketone using the enzyme and a protein having homology to the enzyme,
Particularly, it relates to a method for producing an optically active ketone.

【0002】[0002]

【従来の技術】ケトンは、有機合成における原料として
極めて汎用性の高い化合物である。また、ケトンは、医
薬品合成において重要な光学活性中間体である光学活性
アルコール、光学活性アミンの原料としても重要な化合
物である。特に光学活性ケトンは、様々な医薬品の合成
原料として有用である。これらのケトンの前駆体とし
て、例えば、アルデヒドとケトンの縮合反応により得ら
れるα,β−不飽和ケトンが有用である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Ketones are extremely versatile compounds as raw materials in organic synthesis. Ketones are also important compounds as raw materials for optically active alcohols and optically active amines, which are important optically active intermediates in drug synthesis. In particular, optically active ketones are useful as raw materials for the synthesis of various pharmaceuticals. As a precursor of these ketones, for example, α, β-unsaturated ketone obtained by condensation reaction of aldehyde and ketone is useful.

【0003】例えば、アセトアルデヒドと2−ブタノン
を縮合することにより3−メチル−3−ペンテン−2−
オン(3-methyl-3-penten-2-one; J. Amer. Chem. So
c., 81, 1117-1119 (1959))を容易に調製することがで
きる。
For example, by condensing acetaldehyde and 2-butanone, 3-methyl-3-pentene-2-
On (3-methyl-3-penten-2-one; J. Amer. Chem. So
c., 81, 1117-1119 (1959)) can be easily prepared.

【0004】種々のケトンは、α,β−不飽和カルボニ
ル化合物の、α,β−不飽和結合を選択的に還元するこ
とにより得ることができる。カルボニル基の還元反応を
伴わずに、α,β−不飽和結合のみを選択的に還元する
方法としては、Ni触媒やPd-C触媒を用いた水素添加反応
などが知られている(「接触水素化反応」p135、東京化
学同人 (1987))。これらの方法は、反応を継続するこ
とによりカルボニル基も還元される、環境に対して負荷
の大きい金属を触媒として利用する、高圧の水素を利用
するなどの問題がある。カルボニル基の還元は、ケトン
の収率の低下を意味している。
Various ketones can be obtained by selectively reducing the α, β-unsaturated bond of an α, β-unsaturated carbonyl compound. As a method for selectively reducing only the α, β-unsaturated bond without involving the reduction reaction of the carbonyl group, a hydrogenation reaction using a Ni catalyst or a Pd-C catalyst is known (see “contact Hydrogenation reaction "p135, Tokyo Kagaku Dojin (1987)). These methods have problems such that a carbonyl group is also reduced by continuing the reaction, a metal having a large load on the environment is used as a catalyst, and high-pressure hydrogen is used. Reduction of the carbonyl group means a decrease in the yield of ketone.

【0005】一方、生物学的な反応によってα,β−不
飽和ケトンの炭素−炭素2重結合を選択的に還元する方
法としては、次のような生物を用いた方法が報告されて
いる。 ・植物細胞(J. Nat. Prod. 56, 1406-1409 (1993)) ・パン酵母(Tetrahedron Lett. 52, 5197-5200 (1978)
, Bull. Chem. Soc. Jpn. 64, 3473-3475 (1991) , Te
trahedron Asym. 6, 2143-2144 (1995)他) ・カビ(J. Org. Chem. 47, 792-798 (1982)) しかしこれらの方法では、カルボニル基の還元反応を伴
う、反応性が低い、細胞の大量調製が困難など問題があ
る。
On the other hand, as a method for selectively reducing the carbon-carbon double bond of an α, β-unsaturated ketone by a biological reaction, the following methods using organisms have been reported.・ Plant cells (J. Nat. Prod. 56, 1406-1409 (1993)) ・ Baker's yeast (Tetrahedron Lett. 52, 5197-5200 (1978)
, Bull. Chem. Soc. Jpn. 64, 3473-3475 (1991), Te
trahedron Asym. 6, 2143-2144 (1995) et al.) ・ Mold (J. Org. Chem. 47, 792-798 (1982)) However, in these methods, reduction reaction of carbonyl group is involved, and reactivity is low, There are problems such as difficulty in large-scale preparation of cells.

【0006】この他にα,β−不飽和カルボニル化合物
の還元酵素としては、以下のような酵素が報告されてい
る。これらの酵素は、いずれも基質特異性が明らかにさ
れていない、あるいはα,β−不飽和結合の還元におけ
る立体選択性が低い、もしくは、明らかにされていな
い、といった理由により、工業的な利用には不向きであ
る。 クロストリジウム・チロブチリカム(Clostridium tyrob
utyricum)由来の2−エノエート還元酵素 (2-enoate re
ductase, E.C.1.3.1.31) (J. Biotechnol. 6,13-29 (1
987)) クロストリジウム・クライベリ (Clostridium kluyver
i) 由来のアクリロイル−CoA還元酵素 (acryloyl-CoA r
eductase) (Biol. Chem. Hoppe-Seyler 366, 953-961
(1985) ) Kluyveromyces lactis由来のエノン還元酵素-I (KLER1,
特願2001-049363) パン酵母より精製されたエノン還元酵素YER−2(京
都大学・河合ら、第4回生体触媒シンポジウム講演要旨
集p58 (2001) ) パン酵母より精製されたエノン還元酵素EI及びEII
(Eur. J. Biochem. 255, 271-278 (1998)) サッカロミセス・カールズバーゲンシス (Saccharomyce
s carlesbergensis) 由来の旧黄色酵素 (Old Yellow En
zyme-1, 以下、OYE1と略す) タバコ(Nicotiana tabacum)細胞由来のエノン還元酵
素(ベルベノン還元酵素(verbenone reductase, 別名
p90)(J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1993,1426-1
427、Chem. Lett. 2000, 850-851) タバコ(Nicotiana tabacum)細胞由来のエノン還元酵
素であるカルボン還元酵素(別名、エノン還元酵素−
I、もしくはp44、Phytochemistry 31, 2599-2603
(1992) タバコ(Nicotiana tabacum)細胞由来のエノン還元酵
素であるエノン還元酵素−II 、p74(Phytochemi
stry 31, 2599-2603 (1992))、植物の1種ユーグレナ
・グラシリス(Euglena gracilisPhytochemistry 49, 4
9-53 (1998))やアスタシア・ロンガ(Astasia longa)
から精製されたエノン還元酵素(Phytochemistry 49, 4
9-53 (1998)) ラット肝臓より精製されたエノン還元酵素(Arch. Bioc
hem. Biophys. 282, 183-187 (1990))
In addition to the above, the following enzymes have been reported as reductases for α, β-unsaturated carbonyl compounds. None of these enzymes have industrial uses because their substrate specificity has not been clarified, or their stereoselectivity in reducing α, β-unsaturated bonds has been low, or has not been clarified. Not suitable for. Clostridium tyrob
2-enoate reductase from utyricum
ductase, EC1.3.1.31) (J. Biotechnol. 6,13-29 (1
987)) Clostridium kluyver
i) derived acryloyl-CoA reductase (acryloyl-CoA r
eductase) (Biol. Chem. Hoppe-Seyler 366, 953-961
(1985)) Kluyveromyces lactis-derived enone reductase-I (KLER1,
Japanese Patent Application 2001-049363) Enone reductase YER-2 purified from baker's yeast (Kyoto University, Kawai et al., Proceedings of the 4th Biocatalysis Symposium p58 (2001)) Enone reductase EI purified from baker's yeast and EII
(Eur. J. Biochem. 255, 271-278 (1998)) Saccharomyce Carlsbergensis
s carlesbergensis) -derived old yellow enzyme (Old Yellow En
zyme-1, hereinafter abbreviated as OYE1) Tobacco (Nicotiana tabacum) cell-derived enone reductase (verbenone reductase, aka p90) (J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1993,1426-1)
427, Chem. Lett. 2000, 850-851) Tobacco (Nicotiana tabacum) cell-derived enone reductase carboxyl reductase (also known as enone reductase-
I, or p44, Phytochemistry 31, 2599-2603
(1992) Enone reductase-II, p74 (Phytochemi), which is an enone reductase derived from tobacco (Nicotiana tabacum) cells.
stry 31, 2599-2603 (1992)), a plant species Euglena gracilis Phytochemistry 49, 4
9-53 (1998)) and Astasia longa
Enone reductase purified from (Phytochemistry 49, 4
9-53 (1998)) Enone reductase purified from rat liver (Arch. Bioc
hem.Biophys. 282, 183-187 (1990))

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、α,β−不
飽和ケトンのα,β−不飽和結合を選択的に還元し、
α,β−飽和ケトン、特に高い光学純度を持つ光学活性
ケトンを生成する酵素活性を有する新規なエノン還元酵
素、該酵素をコードする遺伝子を提供することを課題と
する。さらに、本発明は、該酵素並びに該酵素を生産す
る生物を利用してα,β−不飽和ケトンの炭素−炭素2
重結合を選択的に還元する方法、特に高い光学純度を持
つ光学活性ケトンの製造方法の提供を課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention selectively reduces the α, β-unsaturated bond of an α, β-unsaturated ketone,
It is an object of the present invention to provide a novel enone reductase having an enzymatic activity for producing an α, β-saturated ketone, particularly an optically active ketone having a high optical purity, and a gene encoding the enzyme. Furthermore, the present invention utilizes the enzyme and the organism that produces the enzyme to utilize the carbon-carbon 2 of an α, β-unsaturated ketone.
It is an object of the present invention to provide a method for selectively reducing a heavy bond, particularly a method for producing an optically active ketone having high optical purity.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、エノン還
元活性を有する酵素の探索を目的に、メチルビニルケト
ンから2−ブタノンを生成する酵素をスクリーニングし
た結果、クライベロマイセス・ラクティス (Kluyveromy
ces lactis) が目的とする活性を有することを見出し
た。次に、クライベロマイセス・ラクティスの菌体より
目的とする活性を有する酵素を精製し、その性質を明ら
かにした。この酵素は、α,β−不飽和ケトンのα,β
−不飽和結合をβ−ニコチンアミドアデニンジヌクレオ
チドリン酸依存的に選択的に還元すること、ケトンの還
元活性を実質的に持たないこと、本酵素が3-Methyl-4-
(3-pyridyl)-3-buten-2-oneなどを還元してほぼ100% ee
の(S)体光学活性ケトンを生成することを確認した。
The present inventors have screened an enzyme capable of producing 2-butanone from methyl vinyl ketone for the purpose of searching for an enzyme having an enone-reducing activity. As a result, Kleiberomyces lactis ( Kluyveromy
ces lactis) has the desired activity. Next, an enzyme having a desired activity was purified from Klebromyces lactis cells, and its properties were clarified. This enzyme is an α, β-unsaturated ketone α, β
-The unsaturated bond is selectively reduced in a β-nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-dependent manner, and it has substantially no reducing activity of ketone.
Almost 100% ee by reducing (3-pyridyl) -3-buten-2-one
It was confirmed that the (S) -isomer of (1) produced an optically active ketone.

【0009】次に本発明者らは、該酵素の部分アミノ酸
配列を解析した結果、ゲノム配列からの予想ORFとして
報告されているKluyveromyces Yellow Enzyme (KYE1; Y
east11, 459-465 (1995)) と一致することを見いだし
た。更に、この予想ORFをクローニングし、大腸菌によ
り発現させ、その発現産物の活性を確認することによ
り、この予想ORFが本発明の酵素KLER2をコードする遺伝
子であることを確認した。そしてこの酵素やそのホモロ
グ、あるいはこれらを産生する細胞等によって、α,β
−不飽和ケトンの炭素−炭素2重結合の選択的な還元が
可能となることを見出し本発明を完成した。以下、β−
ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸はNADP、
β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドはNAD、そ
してこれらの還元型をNADPHあるいはNADHと記載する。
Next, the present inventors analyzed the partial amino acid sequence of the enzyme and, as a result, reported Kluyveromyces Yellow Enzyme (KYE1; Y) reported as a predicted ORF from the genomic sequence.
east11, 459-465 (1995)). Furthermore, this predicted ORF was cloned, expressed in Escherichia coli, and the activity of the expression product was confirmed, whereby it was confirmed that this predicted ORF is a gene encoding the enzyme KLER2 of the present invention. Then, depending on the enzyme, its homolog, or cells that produce them, α, β
The present invention has been completed by finding that it becomes possible to selectively reduce the carbon-carbon double bond of an unsaturated ketone. Below, β-
Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate is NADP,
β-nicotinamide adenine dinucleotide is referred to as NAD, and these reduced forms are referred to as NADPH or NADH.

【0010】すなわち本発明は、次のエノン還元酵素、
該酵素をコードするDNA、該酵素の製造方法、該酵素な
らびに該酵素に相同性を有する蛋白質を用いたα,β−
不飽和ケトンの炭素−炭素2重結合を選択的に還元し、
特に光学活性ケトンを生産する方法に関する。 〔1〕 次の(A)から(C)に示す理化学的性質を有
する、エノン還元酵素。 (A)作用 還元型β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン
酸を電子供与体として、α,β−不飽和ケトンの炭素−
炭素2重結合を還元し、対応する飽和炭化水素を生成す
る。 (B)基質特異性 (1) 電子供与体としては、還元型β−ニコチンアミドア
デニンジヌクレオチドよりも還元型β−ニコチンアミド
アデニンジヌクレオチドリン酸に対して、有意に高い活
性を有する。 (2)不飽和ケトンの炭素−炭素2重結合を還元するが、
実質的にケトンの還元活性は無い。 (3) 3-Methyl-4-(3-pyridyl)-3-buten-2-oneのα,β−
不飽和結合を選択的に還元し、90% ee以上の (S)-3-met
hyl-4-(3-pyridyl)-3-butan-2-oneを生成する。 (C)分子量 ドデシル硫酸ナトリウム −ポリアクリルアミドゲル電
気泳動により約47,000。ゲル濾過により約92,
000。 〔2〕 更に次に示す理化学的性質(D)−(E)を有
する〔1〕に記載のエノン還元酵素。 (D)作用pH pH 5.0−8.0 (E)至適温度 37−45℃ 〔3〕 クライベロマイセス(Kluyveromyces)属に由
来する〔1〕に記載の新規エノン還元酵素。 〔4〕 クライベロマイセス属に属する微生物がクライ
ベロマイセス・ラクティス(Kluyveromyces lactis)で
あることを特徴とする、〔3〕に記載の新規エノン還元
酵素。 〔5〕 クライベロマイセス属に属し、〔1〕に記載の
エノン還元酵素生産能を有する微生物を培養することを
特徴とする〔1〕に記載のエノン還元酵素を取得する方
法。 〔6〕 クライベロマイセス属に属する微生物が、クラ
イベロマイセス・ラクティス(Kluyveromyces lactis)
である、〔5〕に記載の方法。 〔7〕 下記(a)から(e)のいずれかに記載のポリ
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配
列からなり、下記の理化学的性状(A)および(B)を
有す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し、下記
の理化学的性状(A)および(B)を有する蛋白質をコ
ード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90%以上の相同性を有するアミノ酸
配列からなり、下記の理化学的性状(A)および(B)
を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド、 (A)作用 還元型β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン
酸を電子供与体として、α,β−不飽和ケトンの炭素−
炭素2重結合を還元し、対応する飽和炭化水素を生成す
る。 (B)基質特異性 (1) 電子供与体としては、還元型β−ニコチンアミドア
デニンジヌクレオチドよりも還元型β−ニコチンアミド
アデニンジヌクレオチドリン酸に対して、有意に高い活
性を有する。 (2)不飽和ケトンの炭素−炭素2重結合を還元するが、
実質的にケトンの還元活性は無い。 (3) 3-Methyl-4-(3-pyridyl)-3-buten-2-oneのα,β−
不飽和結合を選択的に還元し、90% ee以上の (S)-3-met
hyl-4-(3-pyridyl)-3-butan-2-oneを生成する。 〔8〕 〔7〕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。
That is, the present invention provides the following enone reductase,
DNA encoding the enzyme, method for producing the enzyme, α, β-using the enzyme and a protein having homology to the enzyme
Selectively reducing the carbon-carbon double bond of an unsaturated ketone,
In particular, it relates to a method for producing an optically active ketone. [1] An enone reductase having the physicochemical properties shown in (A) to (C) below. (A) Action Using reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide phosphate as an electron donor, carbon of α, β-unsaturated ketone
The carbon double bond is reduced to produce the corresponding saturated hydrocarbon. (B) Substrate specificity (1) As an electron donor, it has a significantly higher activity for reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide phosphate than for reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide. (2) The carbon-carbon double bond of the unsaturated ketone is reduced,
There is virtually no reduction activity of the ketone. (3) α, β − of 3-Methyl-4- (3-pyridyl) -3-buten-2-one
Selective reduction of unsaturated bonds, 90% ee or more of (S) -3-met
Generates hyl-4- (3-pyridyl) -3-butan-2-one. (C) Molecular weight sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis of about 47,000. About 92 by gel filtration,
000. [2] The enone reductase according to [1], which further has the following physicochemical properties (D)-(E). (D) Action pH pH 5.0-8.0 (E) Optimum temperature 37-45 ° C [3] The novel enone reductase according to [1] derived from the genus Kluyveromyces. [4] The novel enone reductase according to [3], wherein the microorganism belonging to the genus Kliberomyces is Kluyveromyces lactis. [5] A method for obtaining the enone reductase according to [1], which comprises culturing a microorganism belonging to the genus Kleiberomyces and having the enone reductase-producing ability according to [1]. [6] Kluyveromyces lactis is a microorganism belonging to the genus Kluyveromyces.
The method according to [5]. [7] The polynucleotide according to any one of (a) to (e) below. (A) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, (b) a polynucleotide encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, (c) an amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 1 Alternatively, a polynucleotide consisting of an amino acid sequence in which a plurality of amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or added, and encoding a protein having the following physicochemical properties (A) and (B), (d) SEQ ID NO: 1 A polynucleotide which hybridizes with the polynucleotide consisting of the nucleotide sequence described in 1) under stringent conditions and encodes a protein having the following physicochemical properties (A) and (B), (e) described in SEQ ID NO: 2 The amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence of the above, and the following physicochemical properties (A) and (B)
(A) acting reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide phosphate as an electron donor, carbon of α, β-unsaturated ketone-
The carbon double bond is reduced to produce the corresponding saturated hydrocarbon. (B) Substrate specificity (1) As an electron donor, it has a significantly higher activity for reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide phosphate than for reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide. (2) The carbon-carbon double bond of the unsaturated ketone is reduced,
There is virtually no reduction activity of the ketone. (3) α, β − of 3-Methyl-4- (3-pyridyl) -3-buten-2-one
Selective reduction of unsaturated bonds, 90% ee or more of (S) -3-met
Generates hyl-4- (3-pyridyl) -3-butan-2-one. [8] A protein encoded by the polynucleotide according to [7].

〔9〕 〔7〕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。 〔10〕 更にβ-ニコチンアミドアデニンジヌクレオ
チドリン酸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、
[9] A recombinant vector having the polynucleotide according to [7] inserted therein. [10] A polynucleotide encoding a dehydrogenase capable of catalyzing a redox reaction using β-nicotinamide adenine dinucleotide phosphate as a coenzyme was further inserted,

〔9〕に記載の組換えベクター。 〔11〕 酸化還元反応を触媒することができる脱水素
酵素が、グルコース脱水素酵素であることを特徴とする
〔10〕記載の組換えベクター。 〔12〕 〔7〕に記載のポリヌクレオチド、または
The recombinant vector according to [9]. [11] The recombinant vector according to [10], wherein the dehydrogenase capable of catalyzing the redox reaction is glucose dehydrogenase. [12] The polynucleotide according to [7], or

〔9〕に記載のベクターを発現可能に保持した形質転換
体。 〔13〕 〔12〕に記載の形質転換体を培養する工程
を含む〔8〕に記載の蛋白質の製造方法。 〔14〕 〔1〕に記載のエノン還元酵素、〔8〕に記
載の蛋白質、該酵素または蛋白質を産生する微生物、お
よび該微生物の処理物、からなる群から選択されるいず
れかの酵素活性物質を、α,β不飽和ケトンに作用さ
せ、生成するケトンを回収する工程を含む、α,β−不
飽和ケトンの炭素−炭素2重結合を選択的に還元し、飽
和ケトンを生産する方法。 〔15〕〔1〕に記載のエノン還元酵素、〔8〕に記載
の蛋白質、該酵素または蛋白質を産生する微生物、およ
び該微生物の処理物、からなる群から選択されるいずれ
かの酵素活性物質を、α位、および/またはβ位に置換
基を有するα,β不飽和ケトンに作用させ、生成する光
学活性ケトンを回収する工程を含む、α,β−不飽和ケ
トンの炭素−炭素2重結合を選択的に還元し、光学活性
飽和ケトンを生産する方法。 〔16〕微生物が、〔12〕に記載の形質転換体である
〔15〕に記載の方法。
A transformant carrying the vector according to [9] in an expressible manner. [13] The method for producing the protein according to [8], which comprises a step of culturing the transformant according to [12]. [14] Any of the enzyme active substances selected from the group consisting of the enone reductase according to [1], the protein according to [8], a microorganism producing the enzyme or protein, and a treated product of the microorganism. And a method of producing a saturated ketone by selectively reducing the carbon-carbon double bond of the α, β-unsaturated ketone, the method comprising the step of: [15] An enzyme active substance selected from the group consisting of the enone reductase according to [1], the protein according to [8], a microorganism producing the enzyme or protein, and a treated product of the microorganism. Carbon-carbon double bond of an α, β-unsaturated ketone, which comprises a step of reacting α- and β-unsaturated ketone having a substituent at the α-position and / or β-position with the resulting optically active ketone. A method for producing an optically active saturated ketone by selectively reducing a bond. [16] The method according to [15], wherein the microorganism is the transformant according to [12].

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明は、次の(A)−(C)に
示す理化学的性質を有するエノン還元酵素を提供する。 (A)作用 還元型β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン
酸を電子供与体として、α,β−不飽和ケトンの炭素−
炭素2重結合を還元し、対応する飽和炭化水素を生成す
る。 (B)基質特異性 (1) 電子供与体としては、NADHよりもNADPHに対して、
有意に高い活性を有する。 (2)不飽和ケトンの炭素−炭素2重結合を還元するが、
実質的にケトンの還元活性は無い。 (3) 3-Methyl-4-(3-pyridyl)-3-buten-2-oneのα,β−
不飽和結合を選択的に還元し、90% ee以上の (S)-3-met
hyl-4-(3-pyridyl)-3-butan-2-oneを生成する。 (C)分子量 ドデシル硫酸ナトリウム −ポリアクリルアミドゲル電
気泳動により約47,000。ゲル濾過により約92,
000。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention provides an enone reductase having the physicochemical properties shown in the following (A)-(C). (A) Action Using reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide phosphate as an electron donor, carbon of α, β-unsaturated ketone
The carbon double bond is reduced to produce the corresponding saturated hydrocarbon. (B) Substrate specificity (1) As an electron donor, NADPH rather than NADH
It has a significantly higher activity. (2) The carbon-carbon double bond of the unsaturated ketone is reduced,
There is virtually no reduction activity of the ketone. (3) α, β − of 3-Methyl-4- (3-pyridyl) -3-buten-2-one
Selective reduction of unsaturated bonds, 90% ee or more of (S) -3-met
Generates hyl-4- (3-pyridyl) -3-butan-2-one. (C) Molecular weight sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis of about 47,000. About 92 by gel filtration,
000.

【0012】本発明のエノン還元酵素は、望ましくは更
に次の理化学的的性質(D)−(E)を備える。 (D)作用pH pH 5.0−8.0 (E)至適温度 37−45℃
The enone reductase of the present invention desirably has the following physicochemical properties (D)-(E). (D) Working pH pH 5.0-8.0 (E) Optimum temperature 37-45 ° C

【0013】本発明の酵素のNADPHに対する反応性がNAD
Hに対する反応性に比較して有意に高いとは、少なくと
も2倍以上、好ましくは3倍以上、より好ましくは5倍
以上高い活性を言う。NADPHとNADHに対する反応性は、
実施例に示すような方法によって比較することができ
る。すなわち、同一のα,β−不飽和ケトンを基質と
し、両者を用いてケトンを生成させる。このときに消費
されるNADPH、あるいはNADHの量を比較すれば、反応性
を比較することができる。
The reactivity of the enzyme of the present invention with NADPH is NAD.
Significantly higher than the reactivity to H means at least 2-fold or higher, preferably 3-fold or higher, and more preferably 5-fold or higher activity. The reactivity to NADPH and NADH is
The comparison can be made by the method as shown in the examples. That is, the same α, β-unsaturated ketone is used as a substrate, and both are used to generate a ketone. The reactivity can be compared by comparing the amount of NADPH or NADH consumed at this time.

【0014】また本発明において、エノン還元酵素が基
質に対して実質的に作用しないこととは、具体的には、
メチルビニルケトンにおけるオレフィンに対する還元活
性の1%以下であることを言う。またα,β−不飽和結
合の選択的な還元とは、オレフィンを還元するための条
件下で、ケトンが実質的に還元されないことを言う。本
発明において、ケトン部分が還元された生成物が、たと
えば基質の5%以下、通常2%以下、望ましくは1%以
下であるときに、ケトンが実質的に還元されないと言
う。ケトン部分を還元する活性は、たとえば2−ブタノ
ンに被検酵素を作用させ、還元生成物の量を定量するこ
とにより比較することができる。還元生成物の量は、NA
DPHの減少を指標として知ることもできる。
In the present invention, the fact that the enone reductase does not substantially act on the substrate means, specifically,
It means that the reduction activity of methyl vinyl ketone for olefins is 1% or less. The selective reduction of the α, β-unsaturated bond means that the ketone is not substantially reduced under the condition for reducing the olefin. In the present invention, the ketone is substantially not reduced when the product in which the ketone moiety is reduced is, for example, 5% or less, usually 2% or less, and preferably 1% or less of the substrate. The activity of reducing the ketone moiety can be compared, for example, by allowing a test enzyme to act on 2-butanone and quantifying the amount of the reduction product. The amount of reduction product is NA
It is also possible to know the decrease in DPH as an index.

【0015】本発明の酵素は、該酵素を産生する微生物
から通常の蛋白質の精製方法により、精製することがで
きる。例えば、菌体を破砕後、プロタミン硫酸沈澱を行
い、その遠心分離上清を硫酸アンモニウムを用いて塩析
し、更に、陰イオン交換クロマトグラフィー、疎水クロ
マトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、
ゲルろ過などを組み合わせることにより、精製すること
ができる。
The enzyme of the present invention can be purified from a microorganism producing the enzyme by a conventional protein purification method. For example, after crushing the cells, protamine sulfate precipitation is performed, and the supernatant obtained by centrifugation is salted out with ammonium sulfate, and further anion exchange chromatography, hydrophobic chromatography, affinity chromatography,
It can be purified by combining gel filtration and the like.

【0016】本発明において、エノンに対する還元活性
は、次のようにして確認することができる。本発明にお
いてエノンとは、α,β不飽和ケトンを意味する。 エノンに対する還元活性測定法:50mM リン酸カリウム
緩衝液(pH 6.5)、0.2mM NADPH、20mM メチル
ビニルケトン及び酵素を合む反応液中30℃で反応さ
せ、NADPHの減少にともなう340 nm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
媒する酵素量とした。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
行った。
In the present invention, the reducing activity for enone can be confirmed as follows. In the present invention, enone means α, β unsaturated ketone. Method for measuring reducing activity against enone: 50 mM potassium phosphate buffer (pH 6.5), 0.2 mM NADPH, 20 mM methyl vinyl ketone and enzyme were reacted at 30 ° C in a reaction solution at 340 nm due to decrease of NADPH. The decrease in absorbance of is measured. 1 U was defined as the amount of enzyme that catalyzes the decrease of 1 μmol NADPH in 1 minute. The protein was quantified by the dye binding method using a protein assay kit manufactured by Bio-Rad.

【0017】上記のような理化学的性状を持つエノン還
元酵素は、たとえばクライベロマイセス属酵母の培養物
より精製することができる。クライベロマイセス属酵母
としては、クライベロマイセス・ラクティス(Kluyvero
myces lactis)が特に本発明によるエノン還元酵素の産
生能に優れる。本発明のエノン還元酵素を得るために利
用することができるクライベロマイセス・ラクティス
は、たとえば、IFO0433、IFO 1012、I
FO 1267、IFO 1673、IFO 1903と
して財団法人発酵研究所より入手することができる。
The enone reductase having the above physicochemical properties can be purified from, for example, a culture of yeast of the genus Kleiberomyces. Kluyveromyces lactis (Kluyvero)
myces lactis) is particularly excellent in the ability to produce the enone reductase according to the present invention. Kluyveromyces lactis that can be used to obtain the enone reductase of the present invention includes, for example, IFO0433, IFO 1012, I.
FO 1267, IFO 1673, and IFO 1903 can be obtained from the Fermentation Research Institute Foundation.

【0018】上記微生物は、YM培地等の真菌の培養に用
いられる一般的な培地で培養される。十分に増殖させた
後に菌体を回収し、2−メルカプトエタノールやフェニ
ルメタンフルホニルフルオリド等の還元剤やプロテアー
ゼ阻害剤を加えた緩衝液中で破砕して無細胞抽出液とす
る。無細胞抽出液から、蛋白質の溶解度による分画(有
機溶媒による沈澱や硫安などによる塩析など)や、陽イ
オン交換、陰イオン交換、ゲルろ過、疎水性クロマトグ
ラフィーや、キレート、色素、抗体などを用いたアフィ
ニティークロマトグラフィーなどを適宜組み合わせるこ
とにより精製することができる。たとえば、フェニル−
セファロースを用いた疎水クロマトグラフィー、MonoQ
を用いた陰イオン交換クロマトグラフィー、フェニル−
スーパーロースを用いた疎水クロマトグラフィー等を経
て電気泳動的にほぼ単一バンドにまで精製することがで
きる。
The above-mentioned microorganism is cultured in a general medium used for culturing fungi such as YM medium. After sufficiently proliferating, the cells are recovered and crushed in a buffer solution containing a reducing agent such as 2-mercaptoethanol or phenylmethaneflufonyl fluoride or a protease inhibitor to obtain a cell-free extract. Fractionation by protein solubility (precipitation with organic solvent, salting out with ammonium sulfate, etc.), cation exchange, anion exchange, gel filtration, hydrophobic chromatography, chelates, dyes, antibodies, etc. from cell-free extracts Can be purified by an appropriate combination of affinity chromatography and the like. For example, phenyl-
Hydrophobic chromatography on Sepharose, MonoQ
Anion exchange chromatography using phenyl-
It can be electrophoretically purified to a substantially single band through, for example, hydrophobic chromatography using superose.

【0019】クライベロマイセス・ラクティスから精製
することができる本発明によるエノン還元酵素は、上記
理化学的性質(A)−(C)、および(D)−(F)を
有する。クライベロマイセス・ラクティスから精製する
ことができる本発明によるエノン還元酵素は、公知の
α,β−不飽和カルボニル化合物の還元酵素に対して、
明らかに新規な酵素である。
The enone reductase according to the present invention which can be purified from Kluyveromyces lactis has the above-mentioned physicochemical properties (A)-(C) and (D)-(F). The enone reductase according to the present invention that can be purified from Kleiberomyces lactis is a known α, β-unsaturated carbonyl compound reductase,
Apparently a novel enzyme.

【0020】たとえば、α,β−不飽和カルボニル化合
物の還元酵素としては、クロストリジウム・チロブチリ
カム(Clostridium tyrobutyricum)由来の2−エノエ
ート還元酵素 (2-enoate reductase, E.C.1.3.1.31) が
知られている。本酵素は、NADH依存的に(E)−2−メ
チル−2−ブテン酸を還元し、(R)−2−メチル酪酸
を生成する(J. Biotechnol. 6, 13-29 (1987))。また
本酵素は、カルボニル残基がカルボン酸、アルデヒド、
あるいはケト酸の場合に基質とするが、ケトン体に対す
る活性は報告されていない。更に、分子量は、ゲル濾過
において80万−94万であり、本発明の酵素(ドデシ
ル硫酸ナトリウム−ゲル電気泳動 (以下、SDS-PAGEと略
す)で43,000、ゲル濾過で42,000)とは明確に異なる。
As a reductase for α, β-unsaturated carbonyl compounds, for example, 2-enoate reductase (EC1.3.1.31) derived from Clostridium tyrobutyricum is known. . This enzyme reduces (E) -2-methyl-2-butenoic acid in a NADH-dependent manner to produce (R) -2-methylbutyric acid (J. Biotechnol. 6, 13-29 (1987)). In addition, this enzyme has carbonyl residues such as carboxylic acid, aldehyde,
Alternatively, keto acid is used as a substrate, but no activity against a ketone body has been reported. Furthermore, the molecular weight is 800,000-940,000 in gel filtration, which is clearly different from the enzyme of the present invention (sodium dodecyl sulfate-gel electrophoresis (hereinafter, abbreviated as SDS-PAGE) 43,000 and gel filtration 42,000). .

【0021】また、クロストリジウム・クライベリ (Cl
ostridium kluyveri) 由来のアクリロイル−CoA還元酵
素 (acryloyl-CoA reductase) がエチルビニルケトン還
元活性を有することが報告されている(Biol. Chem. Ho
ppe-Seyler 366, 953-961 (1985) )が、本酵素は補酵
素として還元型メチルビオローゲンを利用し、分子量は
ゲル濾過で28,400、SDS-PAGEで14,200であり本発明の酵
素とは異なる。
In addition, Clostridium Kleiberi (Cl
It has been reported that acryloyl-CoA reductase derived from ostridium kluyveri) has ethyl vinyl ketone reducing activity (Biol. Chem. Ho.
ppe-Seyler 366, 953-961 (1985)), but this enzyme utilizes reduced methyl viologen as a coenzyme, and the molecular weight is 28,400 by gel filtration and 14,200 by SDS-PAGE, which is different from the enzyme of the present invention.

【0022】また、本発明者により出願されているクラ
イベロマイセス・ラクティスよりクローニングしたエノ
ン還元酵素(特願2001-049363、以下 KLER1と略す)
は、本発明のエノン還元酵素(以下、KLER2と略す)と
同様に、クライベロマイセス・ラクティスが生産する酵
素であるが、分子量(KLER1は、ゲル濾過による分子量
は約42,000、SDS-PAGEによるモノマーの分子量が約43,0
00のモノマー酵素であるが、KLER2は、ゲル濾過におけ
る分子量が約92,000、SDS-PAGEによるモノマーの分子量
が約47,000の2量体酵素である)、基質特異性(KLER1
は、環状のエノンである2−シクロヘキセノンに対して
実質的に反応しないが、KLER2は環状のエノンも基質と
なりうる)、などが明確に異なる酵素である。
An enone reductase cloned from Kleiberomyces lactis filed by the present inventor (Japanese Patent Application 2001-049363, hereinafter abbreviated as KLER1)
Is an enzyme produced by Kleiberomyces lactis, similar to the enone reductase of the present invention (hereinafter abbreviated as KLER2), but has a molecular weight (KLER1 is about 42,000 by gel filtration, SDS-PAGE The molecular weight of the monomer is about 43,0
Although it is a monomeric enzyme of 00, KLER2 is a dimeric enzyme with a molecular weight of about 92,000 in gel filtration and a molecular weight of about 47,000 by SDS-PAGE), substrate specificity (KLER1
, Which does not substantially react with the cyclic enone 2-cyclohexenone, but KLER2 can also serve as a substrate for the cyclic enone).

【0023】また、パン酵母より複数のエノン還元酵素
が精製され報告されている。京都大学の河合らは、パン
酵母よりエノン還元酵素(YER−2)を精製し、酵素
化学的性質を報告している(第4回生体触媒シンポジウ
ム講演要旨集p58 (2001) )。本酵素は、本発明の酵素
と同様に3-Methyl-4-(3-pyridyl)-3-buten-2-oneのα,
β−不飽和結合を選択的に還元し、 (S)-3-methyl-4-(3
-pyridyl)-3-butan-2-oneを生成することが報告されて
いるが、その分子量 (ゲル濾過で38,000、SDS-PAGEで4
1,000)は本発明の酵素と異なる。Wannerらは、同じパン
酵母より2種類のエノン還元酵素(EI及びEII)の
精製と性質を報告している(Eur. J. Biochem. 255, 27
1-278 (1998))。EI(ゲル濾過における分子量が75,00
0、SDS-PAGEによる分子量が37,000及び34,000のヘテロ2
量体)、EII (EI(ゲル濾過における分子量が130,000、
SDS-PAGEによる分子量が56,000及び64,000のヘテロ2量
体)ともに分子量などが本発明の酵素とは異なる。
Further, a plurality of enone reductases have been reported to be purified from baker's yeast. Kawai et al. Of Kyoto University have purified enone reductase (YER-2) from baker's yeast and reported the enzyme chemistry (Proceedings of the 4th Biocatalyst Symposium p58 (2001)). This enzyme is similar to the enzyme of the present invention in that α of 3-Methyl-4- (3-pyridyl) -3-buten-2-one,
Selective reduction of β-unsaturated bond, (S) -3-methyl-4- (3
-pyridyl) -3-butan-2-one, but its molecular weight was 38,000 by gel filtration and 4 by SDS-PAGE.
1,000) is different from the enzyme of the present invention. Wanner et al. Reported the purification and characterization of two enone reductases (EI and EII) from the same baker's yeast (Eur. J. Biochem. 255, 27.
1-278 (1998)). EI (molecular weight in gel filtration is 75,00
0, hetero by molecular weight 37,000 and 34,000 by SDS-PAGE 2
), EII (EI (molecular weight in gel filtration is 130,000,
Both heterodimers having molecular weights of 56,000 and 64,000 by SDS-PAGE) differ from the enzyme of the present invention in molecular weight and the like.

【0024】また、サッカロミセス・カールズバーゲン
シス(Saccharomyces carlesbergensis)やサッカロミ
セス・セレビジアエ (Saccharomyces cerevisiae) 由来
の旧黄色酵素(Old Yellow Enzyme, 以下OYE1と略す)
が、NADPH酸化活性を有すると共に電子受容体として酸
素だけでなく、Cyclohex-2-enone を電子受容体 として
利用し、cyclohexanone を生成することが報告されてい
る(J. Biol. Chem. 268,6097-6106 (1993) )。また、Sa
ccharomyces cerevisiae より同様な活性を有するOYE2,
OYE3がクローニングされている。OYE1遺伝子がクロー
ニングされ、その塩基配列、予想アミノ酸配列が明らか
にされており、本発明のエノン還元酵素KLER2と高いホ
モロジーを有することが明らかとなった(BLAST progra
mを用いたホモロジーサーチの結果、71% identity, 84%
similarity)。この OYE1によるエノンへの水添反応
は、α-炭素に対して Re-面より、β-炭素に対して Si-
面より優先して起こることが推定されている(Biochemi
stry 34, 4246-4256 (1995))。しかし、生成するケト
ンの光学純度は具体的に示されておらず、OYE1 を用い
た光学活性ケトンの製造方法が工業的に必要な純度 (少
なくとも90%ee以上) を満足するか否かは明らかにされ
ていない。
[0024] Also, an old yellow enzyme (Old Yellow Enzyme, hereinafter abbreviated as OYE1) derived from Saccharomyces carlesbergensis or Saccharomyces cerevisiae.
However, it has been reported that cyclohexanone is produced by using Cyclohex-2-enone as an electron acceptor in addition to oxygen as NADPH oxidative activity (J. Biol. Chem. 268,6097). -6106 (1993)). Also Sa
OYE2, which has similar activity to ccharomyces cerevisiae,
OYE3 has been cloned. The OYE1 gene was cloned, its nucleotide sequence and predicted amino acid sequence were clarified, and it was revealed that it has high homology with the enone reductase KLER2 of the present invention (BLAST progra.
71% identity, 84% as a result of homology search using m
similarity). The hydrogenation reaction of enone by OYE1 is based on the Re-face for α-carbon and Si-for β-carbon.
It is presumed that it will take precedence over the surface (Biochemi
stry 34, 4246-4256 (1995)). However, the optical purity of the ketone produced is not specifically shown, and it is clear whether the method for producing an optically active ketone using OYE1 satisfies the industrially required purity (at least 90% ee or higher). It hasn't been.

【0025】植物では、タバコ(Nicotiana tabacum)
の細胞より多数のエノン還元酵素(ベルベノン還元酵素
(別名p90)、カルボン還元酵素(別名、エノン還元
酵素−I、別名p44)、エノン還元酵素−II、p7
4)が精製され、その性質が報告されている。ベルベノ
ン還元酵素 (verbenone reductase, p90) は、その
分子量 (ゲル濾過における分子量が90,000、SDS-PAGEに
よる分子量が45,000)が本発明の酵素に近いが、3-Methy
l-4-(3-pyridyl)-3-buten-2-oneに対する還元活性、立
体選択性などは不明であり、また、還元反応の最適pH
が7.2であり、本発明の酵素の6.2とは明らかに異な
る。
In plants, tobacco (Nicotiana tabacum)
A large number of enone reductases (verbenone reductase (also known as p90), carvone reductase (also known as enone reductase-I, also known as p44), enone reductase-II, p7
4) has been purified and its properties have been reported. Verbenone reductase (p90) has a molecular weight (molecular weight in gel filtration of 90,000, molecular weight by SDS-PAGE of 45,000) close to that of the enzyme of the present invention, but 3-Methy
The reduction activity and stereoselectivity for l-4- (3-pyridyl) -3-buten-2-one are unknown, and the optimum pH for the reduction reaction is
Is 7.2, which is clearly different from 6.2 of the enzyme of the present invention.

【0026】エノン還元酵素-I (p44) は、ゲル濾過に
おける分子量が44,000、SDS-PAGEによる分子量が22,00
0)であり、また、主にNADHを利用することから本発明
の酵素とは異なる。エノン還元酵素−IIは、α,β−
不飽和ケトンのβ位炭素に水素を有さない化合物( (R)
-pulegone)も基質になること、ゲル濾過における分子
量が132,000、SDS-PAGEによる分子量が22,000及び45,00
0であること(Phytochemistry 31,2599-2603 (1992))
から本発明の酵素とは異なる。p74はゲル濾過におけ
る分子量が74,000、SDS-PAGEによる分子量が37,000であ
ることから、これらの酵素は明らかに本発明の酵素とは
異なる。
Enone reductase-I (p44) has a molecular weight of 44,000 in gel filtration and a molecular weight of 22,00 by SDS-PAGE.
0) and is different from the enzyme of the present invention since it mainly utilizes NADH. Enone reductase-II is α, β-
Compounds that do not have hydrogen at the β-carbon of the unsaturated ketone ((R)
-pulegone) also serves as a substrate, the molecular weight in gel filtration is 132,000, and the molecular weight by SDS-PAGE is 22,000 and 45,00.
Being 0 (Phytochemistry 31,2599-2603 (1992))
Therefore, it is different from the enzyme of the present invention. Since p74 has a molecular weight of 74,000 in gel filtration and a molecular weight of 37,000 by SDS-PAGE, these enzymes are clearly different from the enzyme of the present invention.

【0027】また、植物の1種ユーグレナ・グラシリス
(Euglena gracilis; ゲル濾過、SDS-PAGEによる分子量
が共に55,000;)やアスタシア・ロンガ(Astasia long
a;ゲル濾過,、SDS-PAGEによる分子量が共に35,000もし
くは36,000)からもエノン還元酵素が精製されている
(Phytochemistry 49, 49-53 (1998))が、これらの酵
素はいずれも補酵素としてNADHを利用すること、その分
子量が明らかに本発明の酵素とは異なる。
In addition, a plant species, Euglena gracilis (gel filtration, molecular weight by SDS-PAGE are both 55,000;) and Astasia longa (Astasia longa)
a; Enone reductase has been purified from the molecular weight of both 35,000 and 36,000 by gel filtration and SDS-PAGE (Phytochemistry 49, 49-53 (1998)), but these enzymes are all NADH as coenzymes. , The molecular weight of which is clearly different from that of the enzyme of the present invention.

【0028】また、動物ではラット肝臓よりエノン還元
酵素が精製されている(Arch. Biochem. Biophys. 282,
183-187 (1990))。この酵素は、ゲル濾過,、SDS-PAGE
による分子量が共に39,500であり、本発明の酵素とは明
らかに異なる。
In animals, enone reductase was purified from rat liver (Arch. Biochem. Biophys. 282,
183-187 (1990)). This enzyme can be used for gel filtration, SDS-PAGE
Both have a molecular weight of 39,500, which is clearly different from the enzyme of the present invention.

【0029】なお本発明の精製酵素の部分アミノ酸配列
は、予想ORFとして報告されているKYE1 (Yeast 11, 459
-465 (1995)と一致した。KYE1は、ゲノムの塩基配列か
らの予想ORFがOYE1とホモロジーを有するためにKluyver
omyces Yellow Enzyme-1 (KYE1) と命名されたものであ
る。KYE1の機能に関しては、KYE1を破壊した遺伝子と天
然の遺伝子を併せ持つ二倍体 (diploid) の粗酵素液に
おけるNADPH 脱水素酵素活性 (チトクロムC及びメナジ
オン存在下におけるNADPH酸化活性) の減少が測定され
ているのみである。つまりKYE1によりコードされる蛋白
質自身が直接NADPH脱水素酵素活性を有することは示さ
れていない。また、KYE1によりコードされる蛋白質の酵
素化学的性質、特に、この蛋白質がエノンに対する還元
活性を有すること、その還元反応が極めて高い立体選択
性を有すること、などは明らかにされていない。
The partial amino acid sequence of the purified enzyme of the present invention is KYE1 (Yeast 11, 459) reported as a predicted ORF.
-465 (1995). KYE1 is Kluyver because the predicted ORF from the nucleotide sequence of the genome has homology with OYE1.
It is named omyces Yellow Enzyme-1 (KYE1). Regarding the function of KYE1, a decrease in NADPH dehydrogenase activity (NADPH oxidative activity in the presence of cytochrome C and menadione) was measured in a diploid crude enzyme solution containing both a KYE1 disrupted gene and a natural gene. Only. That is, the protein encoded by KYE1 itself has not been shown to have direct NADPH dehydrogenase activity. In addition, the enzymatic chemical properties of the protein encoded by KYE1 have not been revealed, in particular, that this protein has a reducing activity for enone and that the reduction reaction has extremely high stereoselectivity.

【0030】本発明は、エノン還元酵素およびそのホモ
ログをコードするポリヌクレオチドに関する。本発明に
おいて、ポリヌクレオチドは、DNAやRNAのような天然に
存在するポリヌクレオチドであることもできるし、人工
的に合成されたヌクレオチド誘導体を含むポリヌクレオ
チドであっても良い。
The present invention relates to polynucleotides encoding enone reductase and homologues thereof. In the present invention, the polynucleotide may be a naturally occurring polynucleotide such as DNA or RNA, or may be a polynucleotide containing an artificially synthesized nucleotide derivative.

【0031】本発明のエノン還元酵素をコードするポリ
ヌクレオチドは、たとえば配列番号:1に示す塩基配列
を含む。配列番号:1に示す塩基配列は、配列番号:2
に示すアミノ酸配列を含む蛋白質をコードしており、こ
のアミノ酸配列を含む蛋白質は、本発明によるエノン還
元酵素の好ましい態様を構成する。
The polynucleotide encoding the enone reductase of the present invention comprises, for example, the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. The base sequence shown in SEQ ID NO: 1 is SEQ ID NO: 2
It encodes a protein containing the amino acid sequence shown in, and the protein containing this amino acid sequence constitutes a preferred embodiment of the enone reductase according to the present invention.

【0032】なお本発明のポリヌクレオチドは、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
あらゆる塩基配列を含む。1つのアミノ酸に対応するコ
ドンは、1〜6存在することから、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DNAは、配列
番号:1のみとは限らず、配列番号:1に記載されるDN
Aと等価とみなすことができるDNAは複数存在する。
The polynucleotide of the present invention includes any base sequence capable of encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2. Since there are 1 to 6 codons corresponding to one amino acid, the DNA encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 is not limited to SEQ ID NO: 1 but SEQ ID NO: 1 DN listed
There are multiple DNAs that can be considered equivalent to A.

【0033】本発明のポリヌクレオチドは、配列番号:
2に記載のアミノ酸配列において、1もしくは複数のア
ミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたア
ミノ酸配列を含み、かつ、前記理化学的性状(A)およ
び(B)を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド
を含む。当業者であれば、配列番号:1に記載のDNAに
部位特異的変異導入法(Nucleic Acid Res. 10,pp.6487
(1982) , Methods inEnzymol. 100, pp.448 (1983), M
olecular Cloning 2nd Ed., Cold Spring Harbor Labor
atory Press (1989) , PCR A Practical Approach 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が可
能である。
The polynucleotide of the present invention has the SEQ ID NO:
In the amino acid sequence of 2, the amino acid sequence has one or more amino acids deleted, substituted, inserted and / or added, and encodes a protein having the physicochemical properties (A) and (B). Contains a polynucleotide. A person skilled in the art would be able to introduce a site-directed mutagenesis method (Nucleic Acid Res. 10, pp. 6487) into the DNA shown in SEQ ID NO: 1.
(1982), Methods in Enzymol. 100, pp.448 (1983), M
olecular Cloning 2nd Ed., Cold Spring Harbor Labor
atory Press (1989), PCR A Practical Approach IRL
Press pp.200 (1991)) and the like can be used to appropriately introduce substitutions, deletions, insertions, and / or addition mutations.

【0034】また、本発明のポリヌクレオチドは、配列
番号:1に記載の塩基配列からなる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、かつ前記理化学的性状(A)および(B)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 nuc
leic acid labeling and detection system (Amersham
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 buffe
r)において、ハイブリダイズするポリヌクレオチドを
指す。
The polynucleotide of the present invention is a polynucleotide that can hybridize with the DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 under stringent conditions, and has the above-mentioned physicochemical properties (A) and (B). And a polynucleotide encoding a protein having The polynucleotide capable of hybridizing under stringent conditions means any at least 20, preferably at least 30, for example 40 in SEQ ID NO: 1.
A DNA in which one or a plurality of 60 or 100 continuous sequences are selected is used as a probe DNA, for example, ECL direct nuc
leic acid labeling and detection system (Amersham
Using Pharmaica Biotech, the conditions described in the manual (wash: 42 ° C, primary wash buffe containing 0.5x SSC)
In r), refers to a hybridizing polynucleotide.

【0035】ストリンジェントな条件下で配列番号:1
に記載の塩基配列からなるDNAとハイブリダイズするこ
とができるポリヌクレオチドには、配列番号:1と類似
する塩基配列を含むものが含まれる。このようなポリヌ
クレオチドは、配列番号:2のアミノ酸配列からなる蛋
白質と機能的に同等な蛋白質をコードしている可能性が
高い。したがって当業者は、このようなポリヌクレオチ
ドの中から、本明細書の記載に基づいて、エノン還元酵
素活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチドを
選択することができる。
SEQ ID NO: 1 under stringent conditions
Polynucleotides that can hybridize with the DNA having the nucleotide sequence described in 1 include those containing a nucleotide sequence similar to SEQ ID NO: 1. Such a polynucleotide is likely to encode a protein functionally equivalent to the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. Therefore, a person skilled in the art can select a polynucleotide encoding a protein having enone reductase activity from such polynucleotides based on the description in the present specification.

【0036】さらに、本発明のポリヌクレオチドは、配
列番号:2に示されるアミノ酸配列と少なくとも90
%、好ましくは少なくとも95%以上のホモロジーを有
し、かつ前記理化学的性状(A)および(B)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DNA Databa
nk of JAPAN(DDBJ)、EMBL、Gene-BankなどのDNA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、FASTA programやB
LAST programなどを用いて、たとえば、インターネット
上で行うことができる。配列番号:2に記載のアミノ酸
配列を用いてSWISS-PROT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、Saccharomyces ca
rlesbergensis Old Yellow Enzyme 1 (OYE1の71%(Ide
ntity)、84%(Positives)であった。本発明の90%以上の
ホモロジーとは、たとえば、BLAST programを用いたPos
itiveの相同性の値を示す。
Furthermore, the polynucleotide of the present invention comprises at least 90 amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2.
%, Preferably at least 95% or more homology, and includes a polynucleotide encoding a protein having the physicochemical properties (A) and (B). Homology searches for proteins can be performed, for example, by using databases such as SWISS-PROT, PIR, and other databases concerning protein amino acid sequences and DNA Databa
The FASTA program and B are targeted at databases related to DNA such as nk of JAPAN (DDBJ), EMBL, Gene-Bank, and databases related to predicted amino acid sequences based on DNA sequences.
It can be performed, for example, on the Internet using the LAST program or the like. As a result of performing a homology search using the BLAST program on SWISS-PROT using the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, the highest homology among known proteins was found to be Saccharomyces ca.
rlesbergensis Old Yellow Enzyme 1 (71% of OYE1 (Ide
ntity) and 84% (Positives). 90% or more homology of the present invention means, for example, Pos using the BLAST program.
Indicates the homology value of itive.

【0037】これらのポリヌクレオチドによってコード
され、アミノ酸配列に変異を含む蛋白質は、前記理化学
的性状(A)および(B)を有する限り、本発明のエノ
ン還元酵素のホモログに含まれる。本発明のポリヌクレ
オチドは、本発明のエノン還元酵素の遺伝子工学的な製
造に有用である。あるいは本発明のポリヌクレオチドに
よって、α,β−不飽和ケトンからのα,β―飽和ケト
ンの製造に有用なエノン還元酵素活性を有する微生物を
遺伝子工学的に作り出すことができる。
The protein encoded by these polynucleotides and containing a mutation in the amino acid sequence is included in the enone reductase homologue of the present invention as long as it has the physicochemical properties (A) and (B). The polynucleotide of the present invention is useful for producing the enone reductase of the present invention by genetic engineering. Alternatively, the polynucleotide of the present invention can be used to genetically engineer a microorganism having an enone reductase activity useful for producing α, β-saturated ketones from α, β-unsaturated ketones.

【0038】本発明は、配列番号:2に記載のアミノ酸
配列を有し、かつエノン還元酵素活性を有する蛋白質、
及びそのホモログを含む。配列番号:2に示すアミノ酸
配列を含む蛋白質は、本発明によるエノン還元酵素の好
ましい態様を構成する。
The present invention is a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having enone reductase activity,
And its homologs. The protein containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 constitutes a preferred embodiment of the enone reductase according to the present invention.

【0039】本発明のエノン還元酵素のホモログとは、
配列番号:2に記載のアミノ酸配列において、1もしく
は複数のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付
加されたアミノ酸配列を含む。当業者であれば、配列番
号:1に記載のDNAに部位特異的変異導入法(Nucleic A
cid Res. 10,pp.6487 (1982) , Methods in Enzymol.10
0,pp.448 (1983), Molecular Cloning 2ndEdt., Cold S
pring Harbor Laboratory Press (1989) , PCR A Pract
ical Approach 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エノン還元酵素のホモログをコード
するDNAを得ることができる。そのエノン還元酵素のホ
モログをコードするDNAを宿主に導入して発現させるこ
とにより、配列番号:2に記載のエノン還元酵素のホモ
ログを得ることが可能である。
The homologue of the enone reductase of the present invention is
The amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 includes an amino acid sequence in which one or more amino acids have been deleted, substituted, inserted and / or added. A person skilled in the art would be able to use site-directed mutagenesis (Nucleic A
cid Res. 10, pp.6487 (1982), Methods in Enzymol.10
0, pp.448 (1983), Molecular Cloning 2ndEdt., Cold S
pring Harbor Laboratory Press (1989), PCR A Pract
ical Approach IRL Press pp.200 (1991)) and the like, and by appropriately introducing substitutions, deletions, insertions, and / or additional mutations, a DNA encoding a homolog of an enone reductase can be obtained. By introducing the DNA encoding the homolog of the enone reductase into a host and expressing it, the homolog of the enone reductase set forth in SEQ ID NO: 2 can be obtained.

【0040】さらに、本発明のエノン還元酵素のホモロ
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90%、好ましくは95%以上のホモロジーを有する
蛋白質をいう。蛋白質のホモロジー検索は、たとえばSW
ISS-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DNA Databank of JAPAN(DDBJ)、EMBL、Gen
e-BankなどのDNAに関するデータベース、DNA配列を元に
した予想したアミノ酸配列に関するデータベースなどを
対象に、FASTA programやBLAST programなどを用いて、
たとえば、インターネット上で行うことができる。配列
番号:2に記載のアミノ酸配列を用いてDDBJを対象にBL
AST 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、Saccharomyces carlesbergensis Old Yellow Enzy
me 1 (OYE1の71%(Identity)、84%(Positives)であっ
た。本発明の90%以上のホモロジーとは、たとえば、BLA
ST programを用いたPositiveの相同性の値を示す。
Furthermore, the homolog of the enone reductase of the present invention refers to a protein having a homology of at least 90%, preferably 95% or more with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. For protein homology search, use SW
Databases for amino acid sequences of proteins such as ISS-PROT, PIR, DNA Databank of JAPAN (DDBJ), EMBL, Gen
By using FASTA program, BLAST program, etc. for databases such as e-Bank related databases such as databases related to predicted amino acid sequences based on DNA sequences.
For example, it can be done on the Internet. BL for DDBJ using the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2
As a result of homology search using the AST program, the highest homology among known proteins was Saccharomyces carlesbergensis Old Yellow Enzy.
Me 1 (71% (Identity) and 84% (Positives) of OYE1. Homology of 90% or more in the present invention means, for example, BLA.
The value of Positive homology using ST program is shown.

【0041】本発明のエノン還元酵素をコードするポリ
ヌクレオチドは、たとえば、以下のような方法によって
単離することができる。
The polynucleotide encoding the enone reductase of the present invention can be isolated, for example, by the following method.

【0042】本発明のポリヌクレオチドは、配列番号:
1に記載された塩基配列に基づいて他の生物からPCRク
ローニングやハイブリダイズによって単離することもで
きる。配列番号:1に記載の塩基配列は、クライベロマ
イセス・ラクティスより単離された遺伝子のものであ
る。配列番号:1に記載の塩基配列を利用してPCR用
プライマーをデザインし、クライベロマイセス属酵母等
の微生物から、エノン還元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を得ることができる。
The polynucleotide of the present invention has the SEQ ID NO:
It can also be isolated from other organisms based on the nucleotide sequence described in 1 by PCR cloning or hybridization. The base sequence shown in SEQ ID NO: 1 is that of a gene isolated from Kleiberomyces lactis. A polynucleotide for a protein having an enone reductase activity can be obtained from a microorganism such as yeast of the genus Kleiberomyces by designing a PCR primer using the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

【0043】また前記理化学的性質(A)−(C)を有
するエノン還元酵素を単離し、その構造的特徴をもと
に、本発明のポリヌクレオチドを得ることもできる。本
発明の酵素を精製後、N末端アミノ酸配列を解析し、さ
らに、リジルエンドペプチダーゼ、V8プロテアーゼな
どの酵素により切断後、逆相液体クロマトグラフィーな
どによりペプチド断片を精製後プロテインシーケンサー
によりアミノ酸配列を解析することにより複数のアミノ
酸配列を決めることができる。
It is also possible to isolate the enone reductase having the above-mentioned physicochemical properties (A)-(C) and obtain the polynucleotide of the present invention based on its structural characteristics. After purifying the enzyme of the present invention, the N-terminal amino acid sequence is analyzed, further cleaved with an enzyme such as lysyl endopeptidase, V8 protease, etc., the peptide fragment is purified by reverse phase liquid chromatography and the amino acid sequence is analyzed by a protein sequencer. By doing so, a plurality of amino acid sequences can be determined.

【0044】部分的なアミノ酸配列が明らかになれば、
それをコードする塩基配列を推定することができる。推
定された塩基配列、あるいは配列番号:1に示す塩基配
列を元にPCR用のプライマーを設計し、酵素生産株の染
色体DNAもしくは、cDNAライブラリーを鋳型として、PCR
を行うことにより本発明のDNAの一部を得ることができ
る。
Once the partial amino acid sequence is revealed,
The nucleotide sequence encoding it can be deduced. A primer for PCR was designed based on the deduced nucleotide sequence or the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1, and PCR was performed using the chromosomal DNA of the enzyme-producing strain or a cDNA library as a template.
By performing the above, a part of the DNA of the present invention can be obtained.

【0045】さらに、得られたDNA断片をプローブとし
て、酵素生産株の染色体DNAの制限酵素消化物をファー
ジ、プラスミドなどに導入し、大腸菌を形質転換して得
られたライブラリーやcDNAライブラリーを利用して、コ
ロニーハイブリダイゼーション、プラークハイブリダイ
ゼーションなどにより、本発明のDNAを得ることができ
る。
Further, using the obtained DNA fragment as a probe, a restriction enzyme digestion product of the chromosomal DNA of the enzyme-producing strain is introduced into a phage, a plasmid, etc., and a library or cDNA library obtained by transforming E. coli is obtained. Utilizing this, the DNA of the present invention can be obtained by colony hybridization, plaque hybridization, or the like.

【0046】また、PCRにより得られたDNA断片の塩基配
列を解析し、得られた配列から、既知のDNAの外側に伸
長させるためのPCRプライマーを設計し、酵素生産株の
染色体DNAを適当な制限酵素で消化後、自己環化反応に
よりDNAを鋳型として逆PCRを行うことにより(Genetics
120, 621-623 (1988))、また、RACE法(Rapid Amplif
ication of cDNA End、「PCR実験マニュアル」p25-33,
HBJ出版局)などにより本発明のDNAを得ることも可能で
ある。
In addition, the nucleotide sequence of the DNA fragment obtained by PCR is analyzed, and a PCR primer for extending outside the known DNA is designed from the obtained sequence, and the chromosomal DNA of the enzyme-producing strain is appropriately selected. After digestion with restriction enzymes, reverse PCR using DNA as a template by self-cyclization reaction (Genetics
120, 621-623 (1988)) and RACE method (Rapid Amplif
ication of cDNA End, “PCR Experiment Manual” p25-33,
It is also possible to obtain the DNA of the present invention by HBJ Publishing Bureau, etc.

【0047】なお本発明のDNAは、以上のような方法に
よってクローニングされたゲノムDNA、あるいはcDNAの
他、合成によって得ることもできる。
The DNA of the present invention can also be obtained by synthesis in addition to the genomic DNA cloned by the above method or cDNA.

【0048】このようにして単離された、本発明による
エノン還元酵素をコードするDNAを公知の発現ベクター
に挿入することにより、エノン還元酵素発現ベクターが
提供される。そして、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、本発明のエノン還元
酵素を組換え体から得ることができる。あるいは本発明
によるエノン還元酵素をコードするDNAをゲノムに組み
込んだ形質転換体を培養することにより、本発明のエノ
ン還元酵素を組換え体から得ることもできる。
By inserting the thus isolated DNA encoding the enone reductase according to the present invention into a known expression vector, an enone reductase expression vector is provided. Then, the enone reductase of the present invention can be obtained from the recombinant by culturing the transformant transformed with this expression vector. Alternatively, the enone reductase of the present invention can be obtained from the recombinant by culturing the transformant in which the DNA encoding the enone reductase of the present invention is integrated into the genome.

【0049】本発明の組換えベクターは、本発明のエノ
ン還元酵素をコードするDNAとともにNADPを補酵素とし
酸化反応を触媒す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組換えベクターも含む。これらの脱
水素酵素として、グルコース脱水素酵素、グルタミン酸
脱水素酵素、ギ酸脱水素酵素、リンゴ酸脱水素酵素、グ
ルコース−6−リン酸脱水素酵素、ホスホグルコン酸脱
水素酵素、アルコール脱水素酵素、グリセロール脱水素
酵素などが挙げられる。これらの酵素は、本発明のエノ
ン還元酵素の補酵素であるNADPHを、NADP+ から再生す
る際に利用することができる。
The recombinant vector of the present invention also includes a recombinant vector in which a polynucleotide encoding a dehydrogenase that uses NADP as a coenzyme and catalyzes an oxidation reaction is inserted together with the DNA encoding the enone reductase of the present invention. As these dehydrogenases, glucose dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, formate dehydrogenase, malate dehydrogenase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, phosphogluconate dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, Glycerol dehydrogenase and the like can be mentioned. These enzymes can be used when NADPH, which is a coenzyme of the enone reductase of the present invention, is regenerated from NADP + .

【0050】本発明においてNADPHを補酵素とするエノ
ン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、NADPHを補酵素とするエノン還元酵素活性を
有するポリペプチドをコードするDNAを含む組み換えベ
クターにより形質転換され、NADPHを補酵素とするエノ
ン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 an enone reductase having NADPH as a coenzyme in the present invention, the microorganism to be transformed contains a DNA encoding a polypeptide having NADPH as a coenzyme and having an enone reductase activity. There is no particular limitation as long as it is an organism that can be transformed with a recombinant vector and can express an enone reductase activity using NADPH as a coenzyme. Examples of usable microorganisms include the following microorganisms. Escherichia genus Bacillus genus Pseudomonas genus Serratia genus Brevibacterium genus Corynebacterium genus Streptococcus genus Lactobacillus genus host vector systems Bacterium Rhodococcus genus Streptomyces genus Streptomyces genus actinomycete Saccharomyces genus Kluyveromyces genus Schizosaccharomyces genus Tigo Zygosaccharomyces spp.Yarrowia spp.Trichosporon spp.Rhodosporidium spp.Pichia spp.Pichia spp.Candida spp. The yeast Neurospora spp. (Aspergillus) Cephalospori Beam (Cephalosporium) genus Trichoderma (Trichoderma) mold that has been developed host vector system such as the genus

【0051】形質転換体の作製のための手順および宿主
に適合した組み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、Cold Spring Harbor Laborat
ories)。微生物中などにおいて、本発明のNADPを補
酵素とするエノン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、Ad
v. Biochem. Eng. 43, 75-102 (1990)、Yeast 8, 423-4
88 (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 carried out according to the techniques commonly used in the fields of molecular biology, biotechnology and genetic engineering (for example, Sambrook et al., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laborat
ories). In order to express the enone reductase gene of NADP + coenzyme of the present invention in a microorganism, etc., first, this DNA is introduced into a plasmid vector or a phage vector which is stably present in the microorganism, and its genetic information Need to be transcribed and translated. For that purpose, a promoter which is a unit for controlling transcription / translation may be incorporated upstream of the 5′-side of the DNA chain of the present invention, and more preferably, a terminator may be incorporated downstream of the 3′-side thereof.
As the promoter and terminator, it is necessary to use a promoter and terminator known to function in the microorganism used as the host.
Regarding the vectors, promoters, terminators, etc. that can be used in these various microorganisms, "Basic Microbiology Course 8 Genetic Engineering / Kyoritsu Shuppan", especially regarding yeast, see Ad
v. Biochem. Eng. 43, 75-102 (1990), Yeast 8, 423-4
88 (1992), and the like.

【0052】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、P
R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, particularly Escherichia coli, pBR and pUC system plasmids can be used as plasmid vectors,
lac (β-galactosidase), trp (tryptophan operon), tac, trc (fusion of lac and trp), λ phage PL, P
A promoter derived from R or the like can be used. Moreover, as the terminator, a terminator derived from trpA, a phage, a rrnB ribosomal RNA, or the like can be used. Among these, the commercially available pSE420 (In
The vector pSE420D (described in JP-A-2000-189170) in which the multi-cloning site of Invitrogen) is partially modified can be preferably used.

【0053】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, etc. are available and can be integrated into the chromosome. Further, apr (alkaline protease), npr (neutral protease), amy (α-amylase) and the like can be used as promoters and terminators.

【0054】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
Host vector systems have been developed such as Pseudomonas cepacia. A plasmid involved in the degradation of toluene compounds. A broad host range vector based on the TOL plasmid.
PKT240 and the like (including a gene necessary for autonomous replication derived from RSF1010 and the like) can be used, and a lipase (JP-A-5-284973) gene and the like can be used as a promoter and a terminator.

【0055】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。
Brevibacterium genus, in particular Brevibacterium lactofum
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.

【0056】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.
Genet. 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, particularly Corynebacterium glutamicum, pCS11 (Japanese Patent Laid-Open No. 57-183799) and pCB101 (Mol. Gen.
Plasmid vectors such as Genet. 196, 175 (1984) are available.

【0057】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 (198
5))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 (198
5)) and the like can be used as a plasmid vector.

【0058】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 (J.
Bacteriol. 137, 614 (1979)) and the like, and those used in E. coli as a promoter can be used.

【0059】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) isolated plasmid vector can be used (J. Gen. Microbiol. 138, 1003 (1992)).

【0060】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(Gen
e 103,97-99 (1991) )、pUWL-KS (Gene 165,149-150 (1
995) )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,
46-53 (1997) )。
In the genus Streptomyces, Hopwood et al., Genetic Manipulation of Strepto
myces: A Laboratory Manual Cold Spring Harbor Labo
A plasmid can be constructed according to the method described in ratories (1985). Especially in Streptomyces lividans, pIJ486
(Mol. Gen. Genet. 203, 468-478, 1986), pKC1064 (Gen
e 103,97-99 (1991)), pUWL-KS (Gene 165,149-150 (1
995)) can be used. Also, in Streptomyces virginiae, the same plasmid can be used (Actinomycetol. 11,
46-53 (1997)).

【0061】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との相同組み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)、GAPDH(グリセルアルデヒド−3−リン酸脱水素酵
素)、PHO(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。
Saccharomyces genus, especially Saccharomyces cer
evisiae), YRp-based, YEp-based, YCp-based, and YIp-based plasmids are available, and integration vectors (such as EP 537456) that utilize homologous recombination with multiple copies of ribosomal DNA in the chromosome It is extremely useful because the gene can be introduced in and the gene can be stably retained. Also, ADH (alcohol dehydrogenase), GAPDH (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase), PHO (acid phosphatase), GAL (β-galactosidase), PGK (phosphoglycerate kinase), ENO (enolase) Such promoters and terminators are available.

【0062】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などとの相同組み換えに
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、AD
H、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 Kluyveromyces, especially Kluyveromyces lactis, a 2 μm plasmid derived from Saccharomyces cerevisiae and a pKD1 plasmid (J. Bacteriol. 145, 382-390
(1981)), a pGKl1-derived plasmid involved in killer activity, KARS, an autonomous growth gene in Kleiberomyces.
Vector plasmids (such as EP 537456) that can be integrated into the chromosome by homologous recombination with system plasmids and ribosomal DNA are available. Also AD
Promoters and terminators derived from H, PGK, etc. can be used.

【0063】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。
Schizosaccharomyc
In the genus es), a plasmid vector containing an ARS (gene involved in autonomous replication) derived from Schizosaccharomyces pombe and a selection marker complementing an auxotrophy derived from Saccharomyces cerevisiae is available (Mol.
Cell. Biol. 6, 80 (1986)). In addition, the ADH promoter derived from Schizosaccharomyces pombe can be used (EMBO J. 6, 729 (1987)). In particular, pAUR224 is commercially available from Takara Shuzo and is easily available.

【0064】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 (Zyg
osaccharomyces rouxii)由来の pSB3(Nucleic Acids R
es.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, 252
1 (1990))などが利用可能である。
Zygosaccharomyc
es), Zygosaccharomyces rouxii (Zyg
osaccharomyces rouxii) derived pSB3 (Nucleic Acids R
es.13, 4267 (1985)) and other plasmid vectors are available, including the PHO5 promoter derived from Saccharomyces cerevisiae and GAP-Zr (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase) derived from T. saccharomyces rouxii. Promoter (Agri. Biol. Chem. 54, 252
1 (1990)) are available.

【0065】ピキア(Pichia)属においては、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
ベクター系が開発されており(Mol. Cell. Biol. 5, 33
76 (1985))、高濃度培養とメタノールで誘導可能な AO
X など強いプロモーターが利用できる(Nucleic Acids
Res. 15, 3859 (1987))。また、ピキア・アンガスタ(P
ichia angusta、旧名ハンゼヌラ・ポリモルファ Hansen
ula 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 (19
91))。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。
In the genus Pichia, a host vector system utilizing genes (PARS1, PARS2) involved in Pichia-derived autonomous replication in Pichia pastoris and the like has been developed (Mol. Cell. Biol. 5, 33
76 (1985)), AO inducible by high concentration culture and methanol.
Strong promoters such as X are available (Nucleic Acids
Res. 15, 3859 (1987)). Also, Pichia Angusta (P
ichia angusta, former name Hansenula Polymorpha Hansen
ula polymorpha) a host vector system has been developed. As the vector, genes (HARS1 and HARS2) involved in autonomous replication derived from Pichia angusta can be used, but since they are relatively unstable, multicopy integration into the chromosome is effective (Yeast 7, 431- 443 (19
91)). In addition, promoters of AOX (alcohol oxidase) and FDH (formate dehydrogenase), which are induced by methanol and the like, can be used.

【0066】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 in Utilus (Candida utilis) and the like. In Candida maltosa, ARS derived from Candida maltosa has been cloned (Agri. Biol. Chem. 51, 51, 1587 (1987)), and a vector utilizing this has been developed. In Candida utilis, a strong promoter has been developed for a chromosome integrated type vector (Japanese Patent Laid-Open No. 08-173170).

【0067】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由来のプロモーターが利用可能
である(Trends in Biotechnology 7, 283-287 (198
9))。
In the genus Aspergillus, Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, and the like are the most well-studied molds, and plasmid and chromosome integration are available. , Promoters derived from extracellular protease and amylase are available (Trends in Biotechnology 7, 283-287 (198
9)).

【0068】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
用したホスト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(Biotechnol
ogy 7, 596-603 (1989))。
In the genus Trichoderma, a host vector system utilizing Trichoderma reesei has been developed, and an extracellular cellulase gene-derived promoter or the like can be used (Biotechnol
ogy 7, 596-603 (1989)).

【0069】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 in plants and animals, especially insects using silkworms (Nature 315, 592-594 (1985)), rapeseed, corn, potato and the like. A system for expressing a large amount of a heterologous protein in a plant has been developed and can be preferably used.

【0070】また、上記の方法で得られる本発明のエノ
ン還元酵素を発現する形質転換体は、本発明の酵素の製
造や、以下に述べるα,β−不飽和ケトンの炭素−炭素
2重結合の選択的還元によるα,β−飽和ケトンの製造
に用いることができる。
Further, the transformant expressing the enone reductase of the present invention obtained by the above method can be used for the production of the enzyme of the present invention and the carbon-carbon double bond of α, β-unsaturated ketone described below. Can be used for the production of α, β-saturated ketones.

【0071】すなわち本発明は、前記エノン還元酵素、
該酵素または蛋白質を産生する微生物、および該微生物
の処理物、からなる群から選択されるいずれかの酵素活
性物質をα,β不飽和ケトンに作用させる工程を含む、
α,β−不飽和ケトンの炭素−炭素2重結合を選択的に
還元する方法に関する。本発明の酵素、酵素を含む培養
物、その処理物が反応溶液と接触させることにより、目
的とする酵素反応を行わせることができる。
That is, the present invention provides the enone reductase,
A step of reacting an α, β unsaturated ketone with any enzyme active substance selected from the group consisting of a microorganism producing the enzyme or protein, and a treated product of the microorganism,
The present invention relates to a method for selectively reducing a carbon-carbon double bond of an α, β-unsaturated ketone. By bringing the enzyme of the present invention, the culture containing the enzyme, and the treated product thereof into contact with the reaction solution, the desired enzyme reaction can be carried out.

【0072】本発明の方法において、エノン還元酵素と
しては、配列番号:2に記載されたアミノ酸配列からな
る蛋白質、そのホモログ、あるいは前記理化学的性質
(A)−(C)を有するエノン還元酵素を用いることが
できる。エノン還元酵素は、精製されたものの他、粗精
製酵素として用いることもできる。更に本発明において
は、エノン還元酵素として、エノン還元酵素の産生能を
有する細胞を用いることもできる。本発明において使用
するエノン還元酵素生産能を有する細胞は、NADPH依存
性エノン還元酵素生産能を有するクライベロマイセス属
に属するすべての菌株、突然変異株、変種、遺伝子操作
技術の利用により作成された本発明の酵素生産能を獲得
した形質転換体を含む。
In the method of the present invention, the enone reductase is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, a homolog thereof, or an enone reductase having the physicochemical properties (A)-(C). Can be used. The enone reductase can be used not only as a purified enzyme but also as a crudely purified enzyme. Furthermore, in the present invention, cells capable of producing enone reductase can be used as the enone reductase. The cell having the ability to produce enone reductase used in the present invention is prepared by utilizing all strains, mutants, variants and gene manipulation techniques belonging to the genus Kleiberomyces having the ability to produce NADPH-dependent enone reductase. And a transformant having the ability to produce the enzyme of the present invention.

【0073】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。反応溶液は、基質
や酵素反応に必要な補酵素であるNADPH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したもので
ある。本発明におけるエノン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 form of contact between the enzyme and the reaction solution is not limited to these specific examples. The reaction solution is prepared by dissolving NADPH, which is a substrate and a coenzyme required for an enzymatic reaction, in a suitable solvent that provides a desired environment for expression of the enzymatic activity. The treated product of a microorganism containing an enone reductase in the present invention, specifically, a microorganism whose permeability of a cell membrane is changed by treatment with an organic solvent such as a surfactant or toluene,
Alternatively, it includes glass beads, a cell-free extract obtained by crushing bacterial cells by enzyme treatment, or a partially purified product thereof.

【0074】本発明におけるα,β−不飽和ケトンは限
定されない。たとえば、次の一般式Iで表される化合物
を、α,β−不飽和ケトンとして示すことができる。
The α, β-unsaturated ketone in the present invention is not limited. For example, the compound represented by the following general formula I can be represented as an α, β-unsaturated ketone.

【0075】一般式IFormula I

【化1】 [Chemical 1]

【0076】式中、R1は、水素、アルキル基、アリル
基、アルケニル基、アラルキル基、またはアルコキシ基
(ただし、アルキル基、アリル基、アルケニル基、アラ
ルキル基、およびアルコキシ基は置換されていても良
い)を、R2、R3、およびR4は、水素、または置換されて
いても良い短鎖アルキル基を示す。
In the formula, R1 is hydrogen, an alkyl group, an allyl group, an alkenyl group, an aralkyl group, or an alkoxy group (provided that the alkyl group, the allyl group, the alkenyl group, the aralkyl group, and the alkoxy group are substituted. R2, R3, and R4 represent hydrogen, or an optionally substituted short-chain alkyl group.

【0077】R1における前記アルキル基、アリル基、ア
ルケニル基、アラルキル基、およびアルコキシ基として
は、たとえば炭素数1〜8のものが挙げられる。またこ
れらの置換基は、ハロゲン、ニトロ基、アミノ基、アル
コキシ基等で置換されていても良い。一方、R2-R4にお
ける短鎖アルキル基とは、たとえばメチル、エチル、ブ
チル、またはプロピルを挙げることができる。これらの
短鎖アルキル基も、ハロゲン、ニトロ基、アミノ基、ア
ルコキシ基等で置換されていても良い。なおR2-R4は、
独立して、または同時に前記置換基であることができ
る。
Examples of the alkyl group, allyl group, alkenyl group, aralkyl group and alkoxy group for R1 include those having 1 to 8 carbon atoms. Further, these substituents may be substituted with halogen, nitro group, amino group, alkoxy group or the like. On the other hand, examples of the short-chain alkyl group for R2-R4 include methyl, ethyl, butyl, or propyl. These short chain alkyl groups may also be substituted with halogen, nitro group, amino group, alkoxy group or the like. R2-R4 is
The substituents may be independent or simultaneously.

【0078】具体的には、R1-R4として以下に示す置換
基からなる化合物が本発明における基質化合物として望
ましい。 R1=H、メチル基、エチル基、フェニル基、3−ピリジル
基、2−ピリジル基、3−ニトロフェニル基、3−メト
キシフェニル基、および4−メトキシフェニル基 R2=H、メチル基、およびエチル基 R3=H、メチル基、およびエチル基 R4=H、メチル基、およびエチル基
Specifically, compounds having the following substituents as R1 to R4 are desirable as the substrate compound in the present invention. R1 = H, methyl group, ethyl group, phenyl group, 3-pyridyl group, 2-pyridyl group, 3-nitrophenyl group, 3-methoxyphenyl group, and 4-methoxyphenyl group R2 = H, methyl group, and ethyl Group R3 = H, methyl group, and ethyl group R4 = H, methyl group, and ethyl group

【0079】より具体的には、メチルビニルケトン、エ
チルビニルケトン、3−ペンテン−2−オン、3−メチ
ル−3−ペンテン−2−オン、2−ヘキセノン、2−メ
チル−2−ヘキセノン、3−メチル−4−(3−ピリジ
ル)−3−ブテン−2−オン、3−メチル−4−フェニ
ル−3−ブテン−2−オン、3−メチル−4−(3−ニ
トロフェニル)−3−ブテン−2−オン等が好適に用い
られる。
More specifically, methyl vinyl ketone, ethyl vinyl ketone, 3-penten-2-one, 3-methyl-3-penten-2-one, 2-hexenone, 2-methyl-2-hexenone, 3 -Methyl-4- (3-pyridyl) -3-buten-2-one, 3-methyl-4-phenyl-3-buten-2-one, 3-methyl-4- (3-nitrophenyl) -3- Butene-2-one and the like are preferably used.

【0080】更に、本発明の酵素、または、該酵素を産
生する微生物もしくはその処理物をα−置換を有する
α,β−不飽和ケトンに作用させることにより、光学活
性な飽和ケトンの合成にも利用できる。例えば、3−メ
チル−4−(3−ピリジル)−3−ブテン−2−オンよ
り(S)−3−メチル−4−(3−ピリジル)−ブタン
−2−オン、3−メチル−4−(3−ニトロフェニル)
−3−ブテン−2−オンより(S)−3−メチル−4−
(3−ニトロフェニル)−3−ブタン−2−オン等を合
成することができる。
Furthermore, the enzyme of the present invention, or a microorganism producing the enzyme or a treated product thereof is allowed to act on an α, β-unsaturated ketone having an α-substitution to synthesize an optically active saturated ketone. Available. For example, 3-methyl-4- (3-pyridyl) -3-buten-2-one to (S) -3-methyl-4- (3-pyridyl) -butan-2-one, 3-methyl-4-one (3-nitrophenyl)
From (3-buten-2-one) (S) -3-methyl-4-
(3-Nitrophenyl) -3-butan-2-one and the like can be synthesized.

【0081】前記本発明によるケトン製造方法において
は、NADPHの再生系を組み合わせることができる。エノ
ン還元酵素による還元反応に付随して、NADPHからNADP+
が生成する。NADP+からNADPHへの再生は、微生物の含有
するNADP+からNADPHを再生する酵素(系)によって行う
ことができる。これらNADP還元能は、反応系にグルコ
ースまたはエタノール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
力を有する酵素、例えば、グルコース脱水素酵素、グル
タミン酸脱水素酵素、ギ酸脱水素酵素、リンゴ酸脱水素
酵素、グルコース−6−リン酸脱水素酵素、ホスホグル
コン酸脱水素酵素、アルコール脱水素酵素、グリセロー
ル脱水素酵素などを含む微生物、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NADPHの再生を行う
ことができる。例えば、上記グルコース脱水素酵素の場
合には、グルコースからδ−グルコノラクトンへの変換
を利用することにより、NADPHの再生が行われる。
In the above-mentioned method for producing a ketone according to the present invention, a regeneration system of NADPH can be combined. NADPH to NADP + accompanying the reduction reaction by enone reductase
Is generated. Regeneration from NADP + to NADPH can be carried out by an enzyme (system) that regenerates NADP + from NADP + contained in the microorganism. These NADP + reducing ability can be enhanced by adding glucose or ethanol to the reaction system. Further, an enzyme having an ability to generate NADPH from NADP + , for example, glucose dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, formate dehydrogenase, malate dehydrogenase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, phosphogluconate NADPH can be regenerated by using a microorganism containing a dehydrogenase, an alcohol dehydrogenase, a glycerol dehydrogenase and the like, a treated product thereof, and a partially purified or purified enzyme. For example, in the case of the glucose dehydrogenase, NADPH is regenerated by utilizing the conversion of glucose into δ-gluconolactone.

【0082】これらのNADPH再生に必要な反応を構成す
る成分は、本発明によるケトンの製造のための反応系に
添加、もしくは固定化したものを添加することができ
る。あるいはNADPHの交換が可能な膜を介して接触させ
ることができる。
These components constituting the reaction required for NADPH regeneration can be added to the reaction system for producing the ketone according to the present invention or immobilized. Alternatively, they can be contacted via a membrane that allows exchange of NADPH.

【0083】また、本発明のDNAを含む組換えベクター
で形質転換した微生物を、生存した状態で前記ケトンの
製造方法に利用する場合には、NADPH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、NADP
H再生活性の高い微生物を宿主として用いることによ
り、形質転換体を用いた還元反応において、NADPH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、NADPH再生に利用可能な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)
などの遺伝子を、本発明のNADPH依存性エノン還元酵素
をコードするDNAと同時に宿主に導入することによっ
て、より効率的なNADPH再生酵素とNADPH依存性エノン還
元酵素の発現、還元反応を行うことも可能である。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、大腸菌においては不和合性をさけるために複製起源
の異なる複数のベクターに別々に遺伝子を導入した組み
換えベクターにより宿主を形質転換する方法や、単一の
ベクターに両遺伝子を導入する方法、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
ことができる。
When a microorganism transformed with the recombinant vector containing the DNA of the present invention is used in the above-mentioned method for producing a ketone in a living state, an additional reaction system for NADPH regeneration is unnecessary. Sometimes you can. That is, NADP
By using a microorganism having a high H-regenerating activity as a host, an efficient reaction can be performed in a reduction reaction using a transformant without adding an enzyme for NADPH regeneration. In addition, glucose dehydrogenase available for NADPH regeneration,
Formate dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, amino acid dehydrogenase, organic acid dehydrogenase (malate dehydrogenase, etc.)
It is also possible to perform more efficient expression and reduction reaction of NADPH regenerating enzyme and NADPH-dependent enone reductase by introducing such genes into the host at the same time as the DNA encoding the NADPH-dependent enone reductase of the present invention. It is possible. In order to avoid incompatibility in Escherichia coli, introduction of these two or more genes into a host is carried out by transforming the host with a recombinant vector into which a plurality of genes having different origins of replication are separately introduced. Or a method of introducing both genes into a single vector, one of them, or
For example, a method of introducing both genes into the chromosome can be used.

【0084】本発明におけるNADPH再生に利用可能なグ
ルコース脱水素酵素として、バシラス・サブチルス(Ba
cillus subtilis)に由来するグルコース脱水素酵素を
示すことができる。この酵素をコードする遺伝子は既に
単離されている。あるいは既に明らかにされているその
塩基配列に基づいて、PCRやハイブリダイズスクリーニ
ングによって、当該微生物から取得することもできる。
As a glucose dehydrogenase that can be used for NADPH regeneration in the present invention, Bacillus subtilis (Ba
glucose dehydrogenase derived from Cillus subtilis). The gene encoding this enzyme has already been isolated. Alternatively, it can be obtained from the microorganism by PCR or hybridization screening based on the already revealed nucleotide sequence.

【0085】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 for linking regions involved in expression control such as promoter and terminator to each gene, or expression as an operon containing a plurality of cistrons such as lactose operon It is also possible to let.

【0086】本発明の酵素を用いた還元反応は、水中
で、あるいは水に溶解しにくい有機溶媒と水との2相中
で実施することができる。水に溶解しにくい有機溶媒と
しては、例えば、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、イソオクタンなどを用いる
ことができる。あるいは、エタノール、アセトン、ジメ
チルスルホキシド、アセトニトリル等の有機溶媒と水性
媒体との混合系中で行うこともできる。
The reduction reaction using the enzyme of the present invention can be carried out in water or in two phases of an organic solvent which is difficult to dissolve in water and water. As the organic solvent which is difficult to dissolve in water, for example, ethyl acetate, butyl acetate, toluene,
Chloroform, n-hexane, isooctane, etc. can be used. Alternatively, it can also be carried out in a mixed system of an organic solvent such as ethanol, acetone, dimethylsulfoxide and acetonitrile and an aqueous medium.

【0087】本発明の反応は、固定化酵素、膜リアクタ
ー等を利用して行うことも可能である。特に、本反応の
基質となるα,β−不飽和ケトンは水に対して難溶性の
物が多いために、ポリプロピレンなどの疎水性の膜を介
して本発明の酵素、本発明の酵素を含む微生物、その処
理物を含む水相と基質α,β−不飽和ケトンを含む有機
溶媒相を接触させ、反応させることにより基質及び生成
物による阻害作用を低減させることができる。
The reaction of the present invention can also be carried out using an immobilized enzyme, a membrane reactor or the like. In particular, since the α, β-unsaturated ketone that is the substrate for this reaction is mostly poorly soluble in water, it contains the enzyme of the present invention and the enzyme of the present invention through a hydrophobic membrane such as polypropylene. The inhibitory action by the substrate and the product can be reduced by bringing the aqueous phase containing the microorganism and the treated product thereof into contact with the organic solvent phase containing the substrate α, β-unsaturated ketone and reacting them.

【0088】本発明のエノン還元酵素による酵素反応
は、以下の条件で行うことができる。 ・反応温度:4-55℃、好ましくは15-45℃ ・pH:4-9、好ましくは5.0-8.0、さらに好ましくはpH6.
0-7.0 ・基質濃度:0.01-90%、好ましくは0.1-20%
The enzymatic reaction with the enone reductase of the present invention can be carried out under the following conditions. -Reaction temperature: 4-55 ° C, preferably 15-45 ° C-pH: 4-9, preferably 5.0-8.0, more preferably pH 6.
0-7.0 ・ Substrate concentration: 0.01-90%, preferably 0.1-20%

【0089】基質とするニトリル化合物の水性媒体に対
する溶解度が著しく小さい場合には、反応液中に界面活
性剤を加えることもできる。界面活性剤としては、 0.1
〜5.0 重量%のTriton X-100、あるいはTween 60などが
用いられる。基質の溶解度を向上させるために、有機溶
媒との混合溶媒の利用も効果的である。具体的には、例
えば、メタノール、エタノール、ジメチルスルホキシド
などを添加することにより反応を効率よく行うことがで
きる。あるいは、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。
When the solubility of the nitrile compound as the substrate in the aqueous medium is extremely small, a surfactant can be added to the reaction solution. As a surfactant, 0.1
~ 5.0 wt% Triton X-100 or Tween 60 is used. The use of a mixed solvent with an organic solvent is also effective for improving the solubility of the substrate. Specifically, for example, the reaction can be efficiently performed by adding methanol, ethanol, dimethyl sulfoxide, or the like. Alternatively, in an organic solvent that is difficult to dissolve in water, or in a two-phase system of an organic solvent that is difficult to dissolve in water and an aqueous medium,
The reaction of the present invention can be carried out. As the organic solvent which is difficult to dissolve in water, for example, ethyl acetate, butyl acetate, toluene, chloroform, n-hexane, cyclohexane, octane, or 1-octanol can be used.

【0090】この基質濃度に対して、本発明のエノン還
元酵素、あるいは該酵素活性を持つ微生物、および/ま
たはそれらの処理物からなる酵素活性物質は、たとえば
1mU/mL〜100U/mL、好ましくは100mU/mL以上の酵
素活性量とすることにより、酵素反応を効率的に進める
ことができる。また酵素活性物質として微生物菌体を利
用するときには、基質に対する微生物の使用量は、乾燥
菌体として0.01〜5.0 重量%相当量とするのが好まし
い。酵素や、菌体などの酵素活性物質は、反応液に溶
解、あるいは分散させることにより、基質と接触させる
ことができる。あるいは、化学結合や包括などの手法に
よって固定化した酵素活性物質を用いることもできる。
更に、基質は透過できるが、酵素分子や菌体の透過を制
限する多孔質膜で基質溶液と酵素活性物質を隔てた状態
で反応させることもできる。
With respect to this substrate concentration, the enone reductase of the present invention, or the enzyme active substance comprising the microorganism having the enzyme activity and / or a treated product thereof is, for example, 1 mU / mL to 100 U / mL, preferably By setting the amount of enzyme activity to 100 mU / mL or more, the enzyme reaction can be efficiently advanced. When microbial cells are used as the enzyme active substance, the amount of the microorganisms used with respect to the substrate is preferably 0.01 to 5.0% by weight as dry cells. Enzymes and enzyme active substances such as bacterial cells can be brought into contact with the substrate by dissolving or dispersing in the reaction solution. Alternatively, an enzyme active substance immobilized by a method such as chemical bonding or entrapment can be used.
Further, the substrate solution can be permeated, but the substrate solution and the enzyme active substance can be reacted in a state of being separated by a porous membrane that restricts permeation of enzyme molecules and bacterial cells.

【0091】反応系には必要に応じて補酵素NADPまた
はNADPHを0.001 mM-100 mM、好ましくは、0.01-10 mM添
加することができる。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。
If necessary, the coenzyme NADP + or NADPH can be added to the reaction system in an amount of 0.001 mM-100 mM, preferably 0.01-10 mM. The substrate can be added all at once at the start of the reaction, but it is desirable to add it continuously or discontinuously so that the substrate concentration in the reaction solution does not become too high.

【0092】NADPH再生のために反応系に添加される化
合物、例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
2-プロパノール、グルタミン酸脱水素酵素を利用する場
合のL−グルタミン酸、リンゴ酸脱水素酵素を利用する
場合のL−リンゴ酸、等は、基質α,β−不飽和ケトン
に対してモル比で0.1-20、好ましくは0.5-5倍過剰に添
加することができる。NADPH再生用の酵素、例えばグル
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)等は、本発明のNADPH依存性エノン
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。
Compounds added to the reaction system for NADPH regeneration, such as glucose when glucose dehydrogenase is used, formic acid when formate dehydrogenase is used, ethanol when alcohol dehydrogenase is used, or
2-Propanol, L-glutamic acid when using glutamate dehydrogenase, L-malic acid when using malate dehydrogenase, etc., are used in a molar ratio of 0.1 to the substrate α, β-unsaturated ketone. -20, preferably 0.5-5 times in excess. Enzymes for NADPH regeneration, such as glucose dehydrogenase, formate dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, amino acid dehydrogenase, organic acid dehydrogenase (malate dehydrogenase, etc.), are NADPH-dependent enones of the present invention. 0.1-100 times more enzymatic activity than reductase, preferably
About 0.5 to 20 times can be added.

【0093】本発明のα,β−不飽和ケトンの還元によ
り生成するケトンの精製は、菌体、蛋白質の遠心分離、
膜処理等による分離、溶媒抽出、蒸留、クロマトグラフ
ィー等を適当に組み合わせることにより行うことができ
る。
The purification of the ketone produced by reduction of the α, β-unsaturated ketone of the present invention is carried out by centrifugation of bacterial cells and proteins,
It can be carried out by appropriately combining separation by membrane treatment and the like, solvent extraction, distillation, chromatography and the like.

【0094】これら各種合成反応に利用する本発明の酵
素は、精製酵素に限定されず、部分精製酵素、本酵素を
含む微生物菌体、その処理物も含まれる。なお本発明に
おける処理物とは、菌体、精製酵素、あるいは部分精製
酵素などを様々な方法で固定化処理したものを総称して
示す用語である。以下、実施例により本発明を更に詳し
く説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
The enzymes of the present invention used in these various synthetic reactions are not limited to the purified enzymes, but include partially purified enzymes, microbial cells containing the enzymes, and processed products thereof. The term "treated product" as used in the present invention is a generic term for cells, purified enzymes, partially purified enzymes and the like that have been immobilized by various methods. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

【0095】[0095]

【実施例】[実施例1]エノン還元酵素の精製 クライベロマイセス・ラクティス IFO 1267株を
1.2LのYM培地(グルコース20g/L、酵母エキ
ス3g/L、麦芽エキス3g/L、ペプトン5g/L、
pH 6.0)で培養し、遠心分離により菌体を調製し
た。得られた湿菌体を50mMリン酸カリウム緩衝液(p
H8.0)、0.02%2−メルカプトエタノール及び
2mMフェニルメタンスルホニルフルオリド(PMSF)
で澱懸し、ビードビーター(Biospec社製)により破砕
後、遠心分離により菌体残渣を除去し、無細胞抽出液を
得た。この無細胞抽出液にプロタミン硫酸を添加し、遠
心分離により除核酸した上清を得た。その上清に硫安を
30%飽和になるまで添加し、30%硫安を含む標準緩
衝液(10mMトリス−塩酸緩衝液(pH8.5)、0.
01% 2−メルカプトエタノール、10% グリセロー
ル)で平衡化したフェニル−セファロースHP(2.6
cm×10cm)に添加し、硫安濃度を30%−0%の勾配
溶出を行った。
[Example 1] Purification of enone reductase Klaveromyces lactis IFO 1267 strain was treated with 1.2 L of YM medium (glucose 20 g / L, yeast extract 3 g / L, malt extract 3 g / L, peptone 5 g). / L,
The cells were cultured at pH 6.0) and centrifuged to prepare the cells. The obtained wet bacterial cells were treated with 50 mM potassium phosphate buffer (p
H8.0), 0.02% 2-mercaptoethanol and 2 mM phenylmethanesulfonyl fluoride (PMSF).
The suspension was suspended in, and after crushing with a bead beater (manufactured by Biospec), the cell debris was removed by centrifugation to obtain a cell-free extract. Protamine sulfate was added to this cell-free extract, and the supernatant was obtained by removing the nucleic acid by centrifugation. Ammonium sulfate was added to the supernatant until it became 30% saturated, and a standard buffer solution containing 10% ammonium sulfate (10 mM Tris-hydrochloric acid buffer solution (pH 8.5), 0.
Phenyl-Sepharose HP (2.6) equilibrated with 01% 2-mercaptoethanol, 10% glycerol).
cm × 10 cm), and gradient elution was performed with an ammonium sulfate concentration of 30% -0%.

【0096】NADPH依存性メチルビニルケトン還元活性
は、勾配溶出部分に2つのピークがみられた。これらの
ピークのうち前方に溶出したピーク部分を回収し、限外
濾過により濃縮した。濃縮した酵素液を標準緩衝液に対
して透析した後、同緩衝液で平衡化したMonoQ(0.5
cm× 5cm)に添加した。標準緩衝液でカラムを洗浄し
た後、0−0.5M塩化ナトリウムの勾配溶出を行っ
た。溶出した活性画分を回収し、限外濾過により濃縮し
た。
The NADPH-dependent methyl vinyl ketone reducing activity had two peaks in the gradient elution portion. Of these peaks, the peak portion eluted to the front was collected and concentrated by ultrafiltration. After the concentrated enzyme solution was dialyzed against a standard buffer solution, MonoQ (0.5
cm × 5 cm). After washing the column with standard buffer, a gradient elution of 0-0.5M sodium chloride was performed. The active fraction eluted was collected and concentrated by ultrafiltration.

【0097】濃縮酵素液に硫安を30%飽和添加し、3
0%飽和硫安を含む標準緩衝液で平衡化したフェニル−
スーパーロース(0.5cm×5cm)に添加した。同緩衝
液で洗浄後、30%−0%飽和硫安で勾配溶出を行っ
た。溶出した活性画分を回収した。濃縮した酵素液を標
準緩衝液に対して透析した後、同緩衝液で平衡化したブ
ルー・セファロース(5mL)に添加した。標準緩衝液で
カラムを洗浄した後、0−0.5M塩化ナトリウムの勾
配溶出を行った。溶出した活性画分を回収し、限外濾過
により濃縮した。
Ammonium sulfate was added to the concentrated enzyme solution to a saturated concentration of 30%, and
Phenyl-equilibrated with a standard buffer containing 0% saturated ammonium sulfate
Added to superloose (0.5 cm x 5 cm). After washing with the same buffer, gradient elution was performed with 30% -0% saturated ammonium sulfate. The eluted active fraction was collected. The concentrated enzyme solution was dialyzed against a standard buffer solution, and then added to Blue Sepharose (5 mL) equilibrated with the same buffer solution. After washing the column with standard buffer, a gradient elution of 0-0.5M sodium chloride was performed. The active fraction eluted was collected and concentrated by ultrafiltration.

【0098】ブルー・セファロースにより得られた活性
画分を、SDS-PAGEにより解析した結果、ほぼ単一バンド
であった(図1)。精製酵素のメチルビニルケトンに対
する比活性は約1.3 U/mgであった。精製の要約を表
1に示す。
The active fraction obtained by Blue Sepharose was analyzed by SDS-PAGE and as a result, it was found to have a substantially single band (FIG. 1). The specific activity of the purified enzyme for methyl vinyl ketone was about 1.3 U / mg. A summary of the purification is shown in Table 1.

【0099】[0099]

【表1】 [Table 1]

【0100】[実施例2]エノン還元酵素の分子量測定 実施例1で得られた酵素のサブユニットの分子量をSDS-
PAGEにより求めた結果、約47,000であった。ま
た、スーパーデックスG200のゲルろ過カラムを用い
て分子量を測定したところ、約92,000であった。
これらの結果より、本発明のエノン還元酵素はホモダイ
マーと予想された。
[Example 2] Measurement of molecular weight of enone reductase The molecular weight of the subunit of the enzyme obtained in Example 1 was measured by SDS-
The result of PAGE was about 47,000. The molecular weight was about 92,000 when measured with a gel filtration column of Superdex G200.
From these results, the enone reductase of the present invention was expected to be a homodimer.

【0101】[実施例3]エノン還元酵素の至適pH リン酸カリウム緩衝液、トリス−塩酸緩衝液、酢酸ナト
リウム緩衝液、ブリットン・ロビンソンの広域緩衝液を
用いてpHを変化させて、実施例1で得られた酵素のメチ
ルビニルケトン還元活性を調べ、最大活性を100とし
た相対活性で表し、図2に示した。反応の至適pHは6.
2であり、pH5.0−8.0の極めて広い範囲で最大
活性の80%以上の活性を示した。
[Example 3] Optimal pH of enone reductase Example 1 was carried out by changing the pH using a potassium phosphate buffer solution, a Tris-hydrochloric acid buffer solution, a sodium acetate buffer solution, and a broad-range buffer solution of Britton Robinson. The methyl vinyl ketone reducing activity of the enzyme obtained in 1 was examined, and the activity was expressed as a relative activity with the maximum activity being 100, and is shown in FIG. The optimum pH for the reaction is 6.
It was 2, and showed 80% or more of the maximum activity in an extremely wide range of pH 5.0-8.0.

【0102】[実施例4]エノン還元酵素の至適温度 実施例1で得られた酵素を標準反応条件のうち温度だけ
を変化させて、メチルビニルケトン還元活性を測定し、
最大活性を100とした相対活性で表し、図3に示し
た。反応の至適温度は37℃であり、37−45℃にお
いて最大活性の80%以上の活性を示した。
[Example 4] Optimum temperature of enone reductase The enzyme obtained in Example 1 was subjected to standard reaction conditions except for the temperature to measure the methyl vinyl ketone reducing activity.
The maximum activity is defined as 100, and the relative activity is shown in FIG. The optimum temperature for the reaction was 37 ° C, and 80% or more of the maximum activity was shown at 37-45 ° C.

【0103】[実施例5]エノン還元酵素の基質特異性 実施例1で得られた酵素を種々のエノン、ケトン、およ
びアルデヒドと反応させ、その還元反応の活性をメチル
ビニルケトンの還元を100とした相対活性で表し、表
2に示した。
[Example 5] Substrate specificity of enone reductase The enzyme obtained in Example 1 was reacted with various enones, ketones and aldehydes, and the activity of the reduction reaction was set to 100 for the reduction of methyl vinyl ketone. The relative activity is shown in Table 2.

【0104】[0104]

【表2】 [Table 2]

【0105】[実施例6]エノン還元酵素の部分アミノ
酸配列 実施例1で得られた酵素を用いて、SDS−PAGEのゲルよ
り、エノン還元酵素を含むゲル断片を切り出し、2回洗
浄後、リジルエンドペプチダーゼを用いて、35℃で終夜
イン・ゲル・ダイジェションを行った。消化したペプチ
ドを逆相HPLC (東ソー製TSK gel ODS-80-Ts、2.0
mm × 250mm) を用い、0.1% トリフルオロ酢酸 (TF
A) 中でアセトニトリルのグラジエント溶出によりペプ
チドを分離し、分取した。
[Example 6] Partial amino acid sequence of enone reductase Using the enzyme obtained in Example 1, a gel fragment containing the enone reductase was cut out from the gel of SDS-PAGE, washed twice, and lysylized. In-gel digestion was performed overnight at 35 ° C. using endopeptidase. The digested peptide was analyzed by reverse phase HPLC (TSK gel ODS-80-Ts, 2.0 manufactured by Tosoh Corporation).
mm x 250 mm) and 0.1% trifluoroacetic acid (TF
The peptides were separated and fractionated by gradient elution of acetonitrile in A).

【0106】分取したペプチドピーク2種を lep_59、l
ep_78とし、それぞれプロテインシーケンサー(Hewlett
Packard G1005A Protein Sequencer System) により
アミノ酸配列の解析を行った。lep_59、lep_78のアミノ
酸配列をそれぞれ配列番号:3,4で示した。このアミ
ノ酸配列を用いてSWISS-PROTを対象にBLASTプログラム
を用いてホモロジー検索を行った結果、クライベロマイ
セス・ラクティスのNADPH-Dehydrogenaseと予想されて
いるORF (KYE1)と一致した。
The two peaks of the separated peptides were labeled lep_59, l
ep_78 and the protein sequencer (Hewlett
The amino acid sequence was analyzed by Packard G1005A Protein Sequencer System. The amino acid sequences of lep_59 and lep_78 are shown in SEQ ID NOs: 3 and 4, respectively. Using this amino acid sequence, a homology search was performed on SWISS-PROT using the BLAST program, and it was found to be consistent with the ORF (KYE1) expected to be NADPH-Dehydrogenase of Kleiberomyces lactis.

【0107】 配列番号:3:lep_59 Met-Ser-Ala-Glu-Gly-Tyr-Ile-Asp-Tyr-Pro-Thr-Tyr 配列番号:4:lep_65 Arg-Leu-Ala-Tyr-Val-Asp-Leu-Val-Glu-Pro-Arg-Val[0107] SEQ ID NO: 3: lep_59 Met-Ser-Ala-Glu-Gly-Tyr-Ile-Asp-Tyr-Pro-Thr-Tyr SEQ ID NO: 4: lep_65 Arg-Leu-Ala-Tyr-Val-Asp-Leu-Val-Glu-Pro-Arg-Val

【0108】[実施例7]クライベロマイセス・ラクテ
ィスからの染色体DNAの精製 クライベロマイセス・ラクティス IFO 1267株を
YM培地で培養し、菌体を調製した。菌体からの染色体
DNAの精製は、Meth. Cell Biol. 29, 39-44(1975)
に記載の方法により行った。
[Example 7] Purification of chromosomal DNA from Kleiberomyces lactis The Kleiberomyces lactis IFO 1267 strain was cultured in YM medium to prepare cells. Purification of chromosomal DNA from bacterial cells was performed by Meth. Cell Biol. 29, 39-44 (1975).
It was performed by the method described in.

【0109】[実施例8]エノン還元酵素遺伝子のクロ
ーニング DDBJに登録されているKYE1 (SWISS-PROT Accession N
o., P40952) に対応するDNA配列 (DDBJ Accession No.,
L37452) を基にPCR用プライマーKYE1-ND(配列番
号:5)、KYE1-Cu(配列番号:6) を合成した。プライ
マーを各25pmol、dNTP10nmol、クライベロ
マイセス・ラクティス由来染色体DNA50ng、Pfu
DNA polymerase用緩衝液 (STRATAGENE製)、Pfu DNA pol
ymerase 2U (STRATAGENE製)を含む50μLの反応液を
用い、変性(95℃、45秒) 、アニール(50℃、
1分)、伸長(75℃、6分)を30サイクル、GeneAmp
PCR System 2400 (アプライド・バイオシステムズ・ジ
ャパン製)を用いてPCRを行った結果、特異的な増幅
産物が得られた。
[Example 8] Cloning of the enone reductase gene KYE1 (SWISS-PROT Accession N registered in DDBJ)
o., P40952) corresponding DNA sequence (DDBJ Accession No.,
L37452) was used to synthesize PCR primers KYE1-ND (SEQ ID NO: 5) and KYE1-Cu (SEQ ID NO: 6). 25 pmol of each primer, 10 nmol of dNTP, 50 ng of Kleiberomyces lactis-derived chromosomal DNA, Pfu
Buffer for DNA polymerase (STRATAGENE), Pfu DNA pol
Using 50 μL reaction solution containing ymerase 2U (manufactured by STRATAGENE), denaturation (95 ° C, 45 seconds), annealing (50 ° C,
1 minute), extension (75 ° C, 6 minutes) for 30 cycles, GeneAmp
As a result of PCR using PCR System 2400 (manufactured by Applied Biosystems Japan), a specific amplification product was obtained.

【0110】得られたDNA断片を、フェノール/クロ
ロホルム抽出後、エタノール沈殿として回収した。DN
A断片を制限酵素Afl III、XbaIで2重消化し、アガロー
スゲル電気泳動を行い、目的とするバンドの部分を切り
出し、Sephaglas BandPrep Kit(ファルマシア製)により
精製した。得られたDNA断片を、NcoI、XbaIで2重消
化したpSE420DとTakara LigationKitを用いて、ライゲ
ーションした。ライゲーションしたDNAにより大腸菌JM1
09株を形質転換し、アンピシリン(50mg/L)を含むL
B培地で生育し、得られた形質転換株よりプラスミドを
FlexiPrepにより精製した。
The obtained DNA fragment was extracted with phenol / chloroform and recovered as an ethanol precipitate. DN
The A fragment was double-digested with the restriction enzymes Afl III and Xba I, subjected to agarose gel electrophoresis, the target band portion was excised, and purified by Sephaglas BandPrep Kit (Pharmacia). The obtained DNA fragment was ligated with pSE420D double-digested with NcoI and XbaI and Takara Ligation Kit. E. coli JM1 with ligated DNA
09 strain was transformed and L containing ampicillin (50 mg / L)
A plasmid was grown from the transformant obtained by growing in B medium.
Purified by FlexiPrep.

【0111】プラスミドの挿入DNA部分の塩基配列を解
析した。DNA塩基配列の解析には、BigDye Terminato
r Cycle Sequencing FS ready Reaction Kit (パーキン
エルマー製)を用いてPCRを行い、DNAシーケンサ
ーABI PRISMTM310 (パーキンエルマー製)により行っ
た。得られたDNA塩基配列を配列番号1に、コードする
タンパク質の配列は配列番号2に示す。DNA配列からの
ORF検索、予想アミノ酸配列への翻訳などは、Genety
x-WIN(ソフトウェア開発株式会社製)を用いて行っ
た。その結果、DDBJには766-GTT(Val)と登録されていた
が、766-GGT(Gly)であった。それ以外は、完全に一致し
ていた。得られたプラスミドはpSE-KYE1とした。
The nucleotide sequence of the inserted DNA portion of the plasmid was analyzed. BigDye Terminato for DNA sequence analysis
PCR was carried out using a r Cycle Sequencing FS ready Reaction Kit (manufactured by Perkin Elmer) and a DNA sequencer ABI PRISM 310 (manufactured by Perkin Elmer). The obtained DNA base sequence is shown in SEQ ID NO: 1 and the encoded protein sequence is shown in SEQ ID NO: 2. For ORF searches from DNA sequences, translation into predicted amino acid sequences, etc.
It was performed using x-WIN (manufactured by Software Development Co., Ltd.). As a result, 766-GTT (Val) was registered in DDBJ, but it was 766-GGT (Gly). Everything else was a perfect match. The resulting plasmid was designated as pSE-KYE1.

【0112】 KYE1-ND/配列番号:5 ACGACATGTCATTTATGAACTTTGAAC KYE1-Cu/配列番号:6 TGTTCTAGATTATTTCTTGTAACCCTTGGC[0112] KYE1-ND / SEQ ID NO: 5 ACGACATGTCATTTATGAACTTTGAAC KYE1-Cu / SEQ ID NO: 6 TGTTCTAGATTATTTCTTGTAACCCTTGGC

【0113】[実施例9]組換えエノン還元酵素の部分
精製 エノン還元酵素を発現するプラスミドpSE-KYE1で形質転
換された大腸菌HB101株をアンピシリンを含む50mLの
液体LB培地で終夜30℃培養し、0.1mM IPTGを加
え、さらに4時間培養を行った。
Example 9 Partial Purification of Recombinant Enone Reductase The Escherichia coli HB101 strain transformed with the plasmid pSE-KYE1 expressing the enone reductase was cultured overnight at 30 ° C. in 50 mL of liquid LB medium containing ampicillin, 0.1 mM IPTG was added, and the cells were further cultured for 4 hours.

【0114】菌体を遠心分離により集菌した後、0.02%
2-メルカプトエタノール、2mM PMSF、10%グリセリンを
含む50mMリン酸カリウム緩衝液(pH8.0)30mLに懸
濁し、密閉式超音波破砕装置UCD-200TM(コスモバイオ
製)を用いて3分間処理を4回繰り返すことで、菌体を破
砕した。菌体破砕液を遠心分離し、その上清を菌体抽出
液中として回収した。この無細胞抽出液にプロタミン硫
酸を添加し、遠心分離により除核酸した上清を得た。そ
の上清に硫安を30%飽和になるまで添加し、30%硫
安を含む緩衝液(10mMトリス−塩酸緩衝液(pH8.
5)、0.01% 2−メルカプトエタノール、10%
グリセロール)で平衡化したフェニル−セファロースH
P(2.6cm×10cm)に添加し、硫安濃度を30%−
0%の勾配溶出を行った。NADPH依存性メチルエノン還
元活性は、勾配溶出部分にピークがみられ、この溶出し
たピーク部分を回収し、限外濾過により濃縮した。部分
精製酵素のメチルビニルケトンに対する比活性は約1.
68 U/mgであった。精製の要約を表3に示す。
After collecting the bacterial cells by centrifugation, 0.02%
Suspended in 30 mL of 50 mM potassium phosphate buffer (pH 8.0) containing 2-mercaptoethanol, 2 mM PMSF and 10% glycerin, and treated with a closed ultrasonic crusher UCD-200TM (manufactured by Cosmo Bio) for 3 minutes. The cells were disrupted by repeating 4 times. The disrupted cell suspension was centrifuged and the supernatant was collected as a cell extract. Protamine sulfate was added to this cell-free extract, and the supernatant was obtained by removing the nucleic acid by centrifugation. Ammonium sulfate was added to the supernatant until 30% saturation, and a buffer containing 30% ammonium sulfate (10 mM Tris-hydrochloric acid buffer (pH 8.
5), 0.01% 2-mercaptoethanol, 10%
Phenyl-Sepharose H equilibrated with glycerol)
P (2.6 cm x 10 cm) and added ammonium sulfate concentration of 30%-
A 0% gradient elution was performed. The NADPH-dependent methylenone reduction activity had a peak in the gradient elution portion, and the eluted peak portion was collected and concentrated by ultrafiltration. The specific activity of partially purified enzyme for methyl vinyl ketone is about 1.
It was 68 U / mg. A summary of the purification is shown in Table 3.

【0115】[0115]

【表3】 [Table 3]

【0116】[実施例10]宿主のみとの比較 実施例9で得られた組換えエノン還元酵素の種々の基質
に対する活性を測定した。また、該プラスミドを含まな
い大腸菌HB101株を50mLのLB培地で終夜培養し、0.1
mM IPTG添加後さらに4時間培養した菌体を、実施例9と
同様に破砕して種々の基質に対する活性を測定した。結
果を表4に示す。
[Example 10] Comparison with host only The activity of the recombinant enone reductase obtained in Example 9 against various substrates was measured. In addition, Escherichia coli HB101 strain containing no plasmid was cultured overnight in 50 mL of LB medium to give 0.1
The cells cultured for 4 hours after the addition of mM IPTG were crushed in the same manner as in Example 9, and the activity against various substrates was measured. The results are shown in Table 4.

【0117】[0117]

【表4】 [Table 4]

【0118】[実施例11]組換えエノン還元酵素を用
いた3−ペンタノンの合成 実施例9において得られた組換えエノン還元酵素0.5
U(エチルビニルケトンに対して)、200mMリン酸カ
リウム緩衝液(pH 6.5)、44mgNADPH、0.2%
エチルビニルケトンを含む反応液1mLで、25℃で終
夜反応させた。生成した3−ペンタノンをガスクロマト
グラフィーで定量し、出発原料であるエチルビニルケト
ン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、Porapak
PS(Waters、mesh 50-80、3.2mm×210cm)を用
い、カラム温度を130℃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、反応収率1
00%で3−ペンタノンが生成していた。
[Example 11] Synthesis of 3-pentanone using recombinant enone reductase Recombinant enone reductase 0.5 obtained in Example 9
U (relative to ethyl vinyl ketone), 200 mM potassium phosphate buffer (pH 6.5), 44 mg NADPH, 0.2%
A reaction solution containing 1 mL of ethyl vinyl ketone was reacted overnight at 25 ° C. The produced 3-pentanone was quantified by gas chromatography, and the yield with respect to ethyl vinyl ketone as a starting material was determined. The conditions of gas chromatography are as follows. That is, Porapak
Using PS (Waters, mesh 50-80, 3.2 mm × 210 cm), the column temperature was set to 130 ° C., and the analysis was carried out using a hydrogen flame ionization detector (FID). As a result, reaction yield 1
3-Pentanone was produced at 00%.

【0119】[参考例1]4-(3-ピリジル)-3-メチル-3-
ブテン-2-オンの合成 ニコチンアルデヒド25 mmolと2-ブタノン50 mmolを酢酸
35 mLに溶解させ、撹拌しながら濃硫酸4 mLを滴下し、5
0℃に加熱した。4時間後、水50 mLを加え、20%水酸化ナ
トリウム水溶液で塩基性にした。水層を酢酸エチルで抽
出し、有機層をあわせて飽和塩化ナトリウム水溶液で洗
浄後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。溶媒を
減圧下で除去し、濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマト
グラフィーによって精製し、4-(3-ピリジル)-3-メチル-
3-ブテン-2-オンを収率75%で得た。
Reference Example 1 4- (3-pyridyl) -3-methyl-3-
Synthesis of buten-2-one 25 mmol nicotinaldehyde and 50 mmol 2-butanone in acetic acid
Dissolve in 35 mL, add 4 mL of concentrated sulfuric acid dropwise with stirring, and
Heated to 0 ° C. After 4 hours, 50 mL of water was added, and the mixture was made basic with a 20% aqueous sodium hydroxide solution. The aqueous layer was extracted with ethyl acetate, the organic layers were combined, washed with a saturated aqueous solution of sodium chloride, and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solvent was removed under reduced pressure and the concentrated residue was purified by silica gel column chromatography to give 4- (3-pyridyl) -3-methyl-
3-Buten-2-one was obtained with a yield of 75%.

【0120】[参考例2]4-(3-ニトロフェニル)-3-メ
チル-3-ブテン-2-オンの合成 3-ニトロベンズアルデヒド25 mmolと2-ブタノン50 mmol
を酢酸35 mLに溶解させ、撹拌しながら濃硫酸2 mLを滴
下した。22時間後、水50 mLを加え、20%水酸化ナトリウ
ム水溶液で中和した。水層を酢酸エチルで抽出し、有機
層をあわせて飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和塩化
ナトリウム水溶液で洗浄後、無水硫酸ナトリウムを用い
て乾燥した。溶媒を減圧下で除去し、濃縮残渣をシリカ
ゲルカラムクロマトグラフィーによって精製し、4-(3-
ニトロフェニル)-3-メチル-3-ブテン-2-オンを収率81%
で得た。
Reference Example 2 Synthesis of 4- (3-nitrophenyl) -3-methyl-3-buten-2-one 25 mmol of 3-nitrobenzaldehyde and 50 mmol of 2-butanone
Was dissolved in 35 mL of acetic acid, and 2 mL of concentrated sulfuric acid was added dropwise with stirring. After 22 hours, 50 mL of water was added and neutralized with a 20% aqueous sodium hydroxide solution. The aqueous layer was extracted with ethyl acetate, and the organic layers were combined, washed with a saturated sodium hydrogen carbonate aqueous solution and a saturated sodium chloride aqueous solution, and then dried with anhydrous sodium sulfate. The solvent was removed under reduced pressure and the concentrated residue was purified by silica gel column chromatography to give 4- (3-
81% yield of nitrophenyl) -3-methyl-3-buten-2-one
Got with.

【0121】[参考例3]ラセミ体4-(3-ピリジル)-3-
メチル-2-ブタノンの合成 4-(3-ピリジル)-3-メチル-3-ブテン-2-オン0.91 mmolを
エタノール5 mLに溶解させ、5%パラジウム炭素10 mgを
加え、水素雰囲気下で4日間撹拌した。濾過によってパ
ラジウム炭素を除いた後、濾液を減圧下で濃縮した。濃
縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって
精製し、ラセミ体4-(3-ピリジル)-3-メチル-2-ブタノン
を収率84%で得た。
Reference Example 3 Racemic 4- (3-pyridyl) -3-
Synthesis of methyl-2-butanone 4- (3-pyridyl) -3-methyl-3-buten-2-one (0.91 mmol) was dissolved in ethanol (5 mL), 5% palladium-carbon (10 mg) was added, and the mixture was added under hydrogen atmosphere to 4 It was stirred for a day. After removing palladium carbon by filtration, the filtrate was concentrated under reduced pressure. The concentrated residue was purified by silica gel column chromatography to obtain racemic 4- (3-pyridyl) -3-methyl-2-butanone in a yield of 84%.

【0122】[参考例4]ラセミ体4-(3-ニトロフェニ
ル)-3-メチル-2-ブタノンの合成 乾燥テトラヒドロフラン30 mLを氷浴上で0 ℃に冷却
し、塩化銅(I)20 mmolと水素化リチウムアルムニウム5
mmolを加えて激しく撹拌した。10分後、4-(3-ニトロフ
ェニル)-3-メチル-3-ブテン-2-オン5 mmolを加え、更に
1時間撹拌した。ごく少量の水を加えた後、濾過し、濾
液を減圧化で濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムク
ロマトグラフィーによって精製し、ラセミ体4-(3-ニト
ロフェニル)-3-メチル-2-ブタノンを収率12%で得た。
Reference Example 4 Synthesis of racemic 4- (3-nitrophenyl) -3-methyl-2-butanone 30 mL of dry tetrahydrofuran was cooled to 0 ° C. in an ice bath, and 20 mmol of copper (I) chloride was added. And lithium aluminum hydride 5
mmol was added and the mixture was vigorously stirred. After 10 minutes, 5 mmol of 4- (3-nitrophenyl) -3-methyl-3-buten-2-one was added, and
Stir for 1 hour. After adding a very small amount of water, the mixture was filtered, and the filtrate was concentrated under reduced pressure. The concentrated residue was purified by silica gel column chromatography to obtain racemic 4- (3-nitrophenyl) -3-methyl-2-butanone in a yield of 12%.

【0123】[実施例12]組換えエノン還元酵素によ
る(S)−3−メチル−4−(3−ピリジル)−2−ブ
タノンの合成 実施例9において得られた組換えエノン還元酵素0.5
U(3−メチル−4−(3−ピリジル)−3−ブテン−
2−オンに対する還元活性として)、200mMリン酸カ
リウム緩衝液(pH 6.5)、44mg NADPH、0.2
% 3−メチル−4−(3−ピリジル)−3−ブテン−
2−オン(参考例1で調製) を含む反応液1mLで、2
5℃で終夜反応させた。反応後、1mLの酢酸エチルで抽
出した後、生成した3−メチル−4−(3−ピリジル)
−2−ブタノンをガスクロマトグラフィーで定量し、出
発原料である3−メチル−4−(3−ピリジル)−3−
ブテン−2−オンに対する収率を求めた。
Example 12 Synthesis of (S) -3-Methyl-4- (3-pyridyl) -2-butanone by Recombinant Enone Reductase Recombinant enone reductase 0.5 obtained in Example 9
U (3-methyl-4- (3-pyridyl) -3-butene-
As a reducing activity for 2-one), 200 mM potassium phosphate buffer (pH 6.5), 44 mg NADPH, 0.2
% 3-Methyl-4- (3-pyridyl) -3-butene-
1 mL of reaction solution containing 2-one (prepared in Reference Example 1)
The reaction was carried out overnight at 5 ° C. After the reaction, the resulting 3-methyl-4- (3-pyridyl) was extracted with 1 mL of ethyl acetate.
2-Butanone was quantified by gas chromatography, and the starting material was 3-methyl-4- (3-pyridyl) -3-.
The yield based on buten-2-one was determined.

【0124】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、Cp−Cyclodextri
n−β−2,3,6−M−19(ジーエルサイエンス、
0.25mm×25m)を用い、カラム温度を150℃、
注入温度を250℃、検出器温度を260℃とし、水素
炎イオン化検出器(FID)を利用して分析した。キャ
リアーガスはヘリウムとし、流速1.6mL/minに設定し
た。この条件下において、参考例3で合成したラセミ体
を分析した結果、R体は12.59分、S体は12.7
4分に検出された。その結果、反応の収率は100%で
あり、得られた3−メチル−4−(3−ピリジル)−2
−ブタノンの光学純度は99%ee以上のS体であっ
た。
The conditions of gas chromatography are as follows. That is, Cp-Cyclodextri
n-β-2,3,6-M-19 (GL Science,
0.25 mm x 25 m), the column temperature is 150 ° C,
The injection temperature was 250 ° C., the detector temperature was 260 ° C., and analysis was performed using a hydrogen flame ionization detector (FID). Helium was used as the carrier gas, and the flow rate was set to 1.6 mL / min. Under this condition, as a result of analyzing the racemate synthesized in Reference Example 3, the R-isomer was 12.59 minutes, and the S-isomer was 12.7.
Detected at 4 minutes. As a result, the yield of the reaction was 100%, and the obtained 3-methyl-4- (3-pyridyl) -2 was obtained.
-Butanone was an S-isomer having an optical purity of 99% ee or higher.

【0125】[実施例13]組換えエノン還元酵素によ
る(S)−3−メチル−4−(3−ニトロフェニル)−2
−ブタノンの合成 実施例9において得られた組換えエノン還元酵素0.5
U(3−メチル−4−(3−ニトロフェニル)−3−ブテ
ン−2−オンに対する活性として)、200mMリン酸カ
リウム緩衝液(pH 6.5)、44mg NADPH、0.2
% 3−メチル−4−(3−ニトロフェニル)−3−ブテ
ン−2−オン(参考例2で調製した) を含む反応液1m
Lで、25℃で終夜反応させた。反応後、1mLの酢酸エ
チルで抽出した後、生成した3−メチル−4−(3−ニ
トロフェニル)−2−ブタノンをガスクロマトグラフィ
ーで定量し、出発原料である3−メチル−4−(3−ニ
トロフェニル)−3−ブテン−2−オンに対する収率を
求めた。
Example 13 (S) -3-Methyl-4- (3-nitrophenyl) -2 by Recombinant Enone Reductase
-Synthesis of butanone 0.5 recombinant enone reductase obtained in Example 9
U (as activity against 3-methyl-4- (3-nitrophenyl) -3-buten-2-one), 200 mM potassium phosphate buffer (pH 6.5), 44 mg NADPH, 0.2
Reaction liquid containing 1% of 3-methyl-4- (3-nitrophenyl) -3-buten-2-one (prepared in Reference Example 2)
L was reacted overnight at 25 ° C. After the reaction, after extraction with 1 mL of ethyl acetate, the produced 3-methyl-4- (3-nitrophenyl) -2-butanone was quantified by gas chromatography, and 3-methyl-4- (3 as a starting material was used. The yield based on -nitrophenyl) -3-buten-2-one was determined.

【0126】ガスクロマトグラフィーの条件は、カラム
温度を160℃にした以外は実施例12と同様にした。
この条件下において、参考例4で合成したラセミ体を分
析した結果、R体は46.67分、S体は48.25分
に検出された。その結果、反応の収率は100%であ
り、得られた3−メチル−4−(3−ニトロフェニル)−
2−ブタノンの光学純度は99%ee以上のS体であっ
た。
The gas chromatography conditions were the same as in Example 12 except that the column temperature was 160 ° C.
Under these conditions, as a result of analyzing the racemate synthesized in Reference Example 4, the R form was detected at 46.67 minutes and the S form was detected at 48.25 minutes. As a result, the yield of the reaction was 100%, and the obtained 3-methyl-4- (3-nitrophenyl)-
The optical purity of 2-butanone was S-isomer with 99% ee or more.

【0127】[0127]

【発明の効果】エノンを還元し、ケトンおよび光学活性
なケトンを製造する新規な酵素が提供された。本発明の
エノン還元酵素は、α,β−不飽和ケトンの炭素−炭素
2重結合を還元し、対応する飽和炭化水素を生成する。
その光学特異性はきわめて高く、たとえば3-Methyl-4-
(3-pyridyl)-3-buten-2-oneを基質としたとき、その
α,β−不飽和結合を選択的に還元し、90% ee以上の
(S)-3-methyl-4-(3-pyridyl)-3-butan-2-oneを生成す
る。このような光学純度の高い光学活性ケトンの酵素的
な製造方法を実現した意義は大きい。
INDUSTRIAL APPLICABILITY A novel enzyme for reducing an enone to produce a ketone and an optically active ketone is provided. The enone reductase of the present invention reduces a carbon-carbon double bond of an α, β-unsaturated ketone to produce a corresponding saturated hydrocarbon.
Its optical specificity is extremely high, for example 3-Methyl-4-
When (3-pyridyl) -3-buten-2-one is used as a substrate, its α, β-unsaturated bond is selectively reduced to 90% ee or more.
(S) -3-methyl-4- (3-pyridyl) -3-butan-2-one is produced. It is of great significance to realize such an enzymatic method for producing an optically active ketone having high optical purity.

【0128】[0128]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES, LTD. <120> Enone reductase. <130> D1-A0108 <140> <141> <160> 6 <170> PatentIn Ver. 2.1 <210> 1 <211> 1197 <212> DNA <213> Kluyveromyces lactis <400> 1 atgtcattta tgaactttga accaaagcca ttggctgata ctgatatctt caaaccaatc 60 aagattggta acactgaatt gaagcacagg gttgtcatgc ctgcattgac aagaatgaga 120 gcgttgcatc caggcaacgt tccaaaccct gactgggctg ttgaatatta cagacaacgt 180 tcccaatatc caggtactat gattatcact gaaggtgctt tcccatcagc tcagtcaggt 240 ggttacgata acgcaccagg tgtttggagc gaagaacaac tggctcaatg gagaaagatc 300 ttcaaggcaa ttcacgacaa caagtctttt gtttgggtac aattgtgggt tctaggtaga 360 caagcttttg ctgataactt ggcaagagat ggattgcgtt atgatagtgc ttccgatgaa 420 gtgtacatgg gtgaagatga aaaggaacgt gccatcagat ctaacaaccc tcagcatggt 480 atcaccaagg atgaaattaa gcagtatatc agggactatg ttgatgctgc taagaagtgt 540 atcgatgctg gtgcagatgg tgttgaaatc cattccgcta acggttattt gttgaatcaa 600 ttcctagacc caatctccaa caaaagaact gatgaatacg gtggatccat tgagaaccgt 660 gctagattcg tcttggaagt cgtcgatgcc gttgtcgatg ccgttggtgc cgaaagaacc 720 agtatcagat tctcaccata cggtgtattt ggtaccatgt caggtggttc agaccctgtc 780 ttggtggctc aattcgccta tgtacttgct gaattggaaa agagggcaaa ggctggtaag 840 agattagcat acgtcgattt agtcgaacct cgtgtcacat cgccattcca accggaattt 900 gaaggctggt ataaaggtgg taccaatgaa ttcgtatact ctgtttggaa gggtaacgtg 960 ctaagagttg gtaactacgc tttggaccca gatgctgcca ttacggactc aaagaatcca 1020 aacactttga tcggttacgg tagagccttc attgccaacc cagatcttgt tgaacgtctc 1080 gaaaagggtt tgccattgaa tcaatacgat agaccctctt tctacaaaat gtctgcggaa 1140 gggtatatcg actacccaac atacgaggaa gctgttgcca agggttacaa gaaataa 1197 <210> 2 <211> 398 <212> PRT <213> Kluyveromyces lactis <400> 2 Met Ser Phe Met Asn Phe Glu Pro Lys Pro Leu Ala Asp Thr Asp Ile 1 5 10 15 Phe Lys Pro Ile Lys Ile Gly Asn Thr Glu Leu Lys His Arg Val Val 20 25 30 Met Pro Ala Leu Thr Arg Met Arg Ala Leu His Pro Gly Asn Val Pro 35 40 45 Asn Pro Asp Trp Ala Val Glu Tyr Tyr Arg Gln Arg Ser Gln Tyr Pro 50 55 60 Gly Thr Met Ile Ile Thr Glu Gly Ala Phe Pro Ser Ala Gln Ser Gly 65 70 75 80 Gly Tyr Asp Asn Ala Pro Gly Val Trp Ser Glu Glu Gln Leu Ala Gln 85 90 95 Trp Arg Lys Ile Phe Lys Ala Ile His Asp Asn Lys Ser Phe Val Trp 100 105 110 Val Gln Leu Trp Val Leu Gly Arg Gln Ala Phe Ala Asp Asn Leu Ala 115 120 125 Arg Asp Gly Leu Arg Tyr Asp Ser Ala Ser Asp Glu Val Tyr Met Gly 130 135 140 Glu Asp Glu Lys Glu Arg Ala Ile Arg Ser Asn Asn Pro Gln His Gly 145 150 155 160 Ile Thr Lys Asp Glu Ile Lys Gln Tyr Ile Arg Asp Tyr Val Asp Ala 165 170 175 Ala Lys Lys Cys Ile Asp Ala Gly Ala Asp Gly Val Glu Ile His Ser 180 185 190 Ala Asn Gly Tyr Leu Leu Asn Gln Phe Leu Asp Pro Ile Ser Asn Lys 195 200 205 Arg Thr Asp Glu Tyr Gly Gly Ser Ile Glu Asn Arg Ala Arg Phe Val 210 215 220 Leu Glu Val Val Asp Ala Val Val Asp Ala Val Gly Ala Glu Arg Thr 225 230 235 240 Ser Ile Arg Phe Ser Pro Tyr Gly Val Phe Gly Thr Met Ser Gly Gly 245 250 255 Ser Asp Pro Val Leu Val Ala Gln Phe Ala Tyr Val Leu Ala Glu Leu 260 265 270 Glu Lys Arg Ala Lys Ala Gly Lys Arg Leu Ala Tyr Val Asp Leu Val 275 280 285 Glu Pro Arg Val Thr Ser Pro Phe Gln Pro Glu Phe Glu Gly Trp Tyr 290 295 300 Lys Gly Gly Thr Asn Glu Phe Val Tyr Ser Val Trp Lys Gly Asn Val 305 310 315 320 Leu Arg Val Gly Asn Tyr Ala Leu Asp Pro Asp Ala Ala Ile Thr Asp 325 330 335 Ser Lys Asn Pro Asn Thr Leu Ile Gly Tyr Gly Arg Ala Phe Ile Ala 340 345 350 Asn Pro Asp Leu Val Glu Arg Leu Glu Lys Gly Leu Pro Leu Asn Gln 355 360 365 Tyr Asp Arg Pro Ser Phe Tyr Lys Met Ser Ala Glu Gly Tyr Ile Asp 370 375 380 Tyr Pro Thr Tyr Glu Glu Ala Val Ala Lys Gly Tyr Lys Lys 385 390 395 <210> 3 <211> 12 <212> PRT <213> Kluyveromyces lactis <400> 3 Met Ser Ala Glu Gly Tyr Ile Asp Tyr Pro Thr Tyr 1 5 10 <210> 4 <211> 12 <212> PRT <213> Kluyveromyces lactis <400> 4 Arg Leu Ala Tyr Val Asp Leu Val Glu Pro Arg Val 1 5 10 <210> 5 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 5 acgacatgtc atttatgaac tttgaac 27 <210> 6 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 6 tgttctagat tatttcttgt aacccttggc 30[Sequence list]                                SEQUENCE LISTING <110> DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES, LTD. <120> Enone reductase. <130> D1-A0108 <140> <141> <160> 6 <170> PatentIn Ver. 2.1 <210> 1 <211> 1197 <212> DNA <213> Kluyveromyces lactis <400> 1 atgtcattta tgaactttga accaaagcca ttggctgata ctgatatctt caaaccaatc 60 aagattggta acactgaatt gaagcacagg gttgtcatgc ctgcattgac aagaatgaga 120 gcgttgcatc caggcaacgt tccaaaccct gactgggctg ttgaatatta cagacaacgt 180 tcccaatatc caggtactat gattatcact gaaggtgctt tcccatcagc tcagtcaggt 240 ggttacgata acgcaccagg tgtttggagc gaagaacaac tggctcaatg gagaaagatc 300 ttcaaggcaa ttcacgacaa caagtctttt gtttgggtac aattgtgggt tctaggtaga 360 caagcttttg ctgataactt ggcaagagat ggattgcgtt atgatagtgc ttccgatgaa 420 gtgtacatgg gtgaagatga aaaggaacgt gccatcagat ctaacaaccc tcagcatggt 480 atcaccaagg atgaaattaa gcagtatatc agggactatg ttgatgctgc taagaagtgt 540 atcgatgctg gtgcagatgg tgttgaaatc cattccgcta acggttattt gttgaatcaa 600 ttcctagacc caatctccaa caaaagaact gatgaatacg gtggatccat tgagaaccgt 660 gctagattcg tcttggaagt cgtcgatgcc gttgtcgatg ccgttggtgc cgaaagaacc 720 agtatcagat tctcaccata cggtgtattt ggtaccatgt caggtggttc agaccctgtc 780 ttggtggctc aattcgccta tgtacttgct gaattggaaa agagggcaaa ggctggtaag 840 agattagcat acgtcgattt agtcgaacct cgtgtcacat cgccattcca accggaattt 900 gaaggctggt ataaaggtgg taccaatgaa ttcgtatact ctgtttggaa gggtaacgtg 960 ctaagagttg gtaactacgc tttggaccca gatgctgcca ttacggactc aaagaatcca 1020 aacactttga tcggttacgg tagagccttc attgccaacc cagatcttgt tgaacgtctc 1080 gaaaagggtt tgccattgaa tcaatacgat agaccctctt tctacaaaat gtctgcggaa 1140 gggtatatcg actacccaac atacgaggaa gctgttgcca agggttacaa gaaataa 1197 <210> 2 <211> 398 <212> PRT <213> Kluyveromyces lactis <400> 2 Met Ser Phe Met Asn Phe Glu Pro Lys Pro Leu Ala Asp Thr Asp Ile   1 5 10 15 Phe Lys Pro Ile Lys Ile Gly Asn Thr Glu Leu Lys His Arg Val Val              20 25 30 Met Pro Ala Leu Thr Arg Met Arg Ala Leu His Pro Gly Asn Val Pro          35 40 45 Asn Pro Asp Trp Ala Val Glu Tyr Tyr Arg Gln Arg Ser Gln Tyr Pro      50 55 60 Gly Thr Met Ile Ile Thr Glu Gly Ala Phe Pro Ser Ala Gln Ser Gly  65 70 75 80 Gly Tyr Asp Asn Ala Pro Gly Val Trp Ser Glu Glu Gln Leu Ala Gln                  85 90 95 Trp Arg Lys Ile Phe Lys Ala Ile His Asp Asn Lys Ser Phe Val Trp             100 105 110 Val Gln Leu Trp Val Leu Gly Arg Gln Ala Phe Ala Asp Asn Leu Ala         115 120 125 Arg Asp Gly Leu Arg Tyr Asp Ser Ala Ser Asp Glu Val Tyr Met Gly     130 135 140 Glu Asp Glu Lys Glu Arg Ala Ile Arg Ser Asn Asn Pro Gln His Gly 145 150 155 160 Ile Thr Lys Asp Glu Ile Lys Gln Tyr Ile Arg Asp Tyr Val Asp Ala                 165 170 175 Ala Lys Lys Cys Ile Asp Ala Gly Ala Asp Gly Val Glu Ile His Ser             180 185 190 Ala Asn Gly Tyr Leu Leu Asn Gln Phe Leu Asp Pro Ile Ser Asn Lys         195 200 205 Arg Thr Asp Glu Tyr Gly Gly Ser Ile Glu Asn Arg Ala Arg Phe Val     210 215 220 Leu Glu Val Val Asp Ala Val Val Asp Ala Val Gly Ala Glu Arg Thr 225 230 235 240 Ser Ile Arg Phe Ser Pro Tyr Gly Val Phe Gly Thr Met Ser Gly Gly                 245 250 255 Ser Asp Pro Val Leu Val Ala Gln Phe Ala Tyr Val Leu Ala Glu Leu             260 265 270 Glu Lys Arg Ala Lys Ala Gly Lys Arg Leu Ala Tyr Val Asp Leu Val         275 280 285 Glu Pro Arg Val Thr Ser Pro Phe Gln Pro Glu Phe Glu Gly Trp Tyr     290 295 300 Lys Gly Gly Thr Asn Glu Phe Val Tyr Ser Val Trp Lys Gly Asn Val 305 310 315 320 Leu Arg Val Gly Asn Tyr Ala Leu Asp Pro Asp Ala Ala Ile Thr Asp                 325 330 335 Ser Lys Asn Pro Asn Thr Leu Ile Gly Tyr Gly Arg Ala Phe Ile Ala             340 345 350 Asn Pro Asp Leu Val Glu Arg Leu Glu Lys Gly Leu Pro Leu Asn Gln         355 360 365 Tyr Asp Arg Pro Ser Phe Tyr Lys Met Ser Ala Glu Gly Tyr Ile Asp     370 375 380 Tyr Pro Thr Tyr Glu Glu Ala Val Ala Lys Gly Tyr Lys Lys 385 390 395 <210> 3 <211> 12 <212> PRT <213> Kluyveromyces lactis <400> 3 Met Ser Ala Glu Gly Tyr Ile Asp Tyr Pro Thr Tyr   1 5 10 <210> 4 <211> 12 <212> PRT <213> Kluyveromyces lactis <400> 4 Arg Leu Ala Tyr Val Asp Leu Val Glu Pro Arg Val   1 5 10 <210> 5 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially       synthesized primer sequence <400> 5 acgacatgtc atttatgaac tttgaac 27 <210> 6 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially       synthesized primer sequence <400> 6 tgttctagat tatttcttgt aacccttggc 30

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

【図1】SDS−PAGEにおけるパターンを示す図で
ある。レーン1は分子量マーカー、レーン2は実施例1
で得られた酵素を示す。
FIG. 1 is a diagram showing a pattern in SDS-PAGE. Lane 1 is a molecular weight marker, lane 2 is Example 1
The enzyme obtained in 1. is shown.

【図2】実施例1で得られた酵素のメチルビニルケトン
還元活性のpH依存性を示す図である。
FIG. 2 is a graph showing the pH dependence of the methyl vinyl ketone reduction activity of the enzyme obtained in Example 1.

【図3】実施例1で得られた酵素のメチルビニルケトン
還元活性の温度依存性を示す図である。
FIG. 3 is a graph showing the temperature dependence of the methyl vinyl ketone reduction activity of the enzyme obtained in Example 1.

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/06 C12R 1:645 C12P 7/26 C12N 15/00 ZNAA //(C12N 9/06 5/00 A C12R 1:645) (72)発明者 林 素子 京都府京都市伏見区桃山町本多上野35番地 2エトワール桜井1401 (72)発明者 河合 靖 滋賀県大津市青山2丁目9番15号 (72)発明者 時任 宣博 京都府宇治市五ケ庄官有地 京都大学職員 宿舎354号 Fターム(参考) 4B024 AA03 BA08 CA03 DA06 GA11 4B050 CC01 CC03 DD02 LL05 4B064 AG37 CA02 CA19 CA21 CB17 CC24 CD05 DA16 4B065 AA26X AA72Y AB01 AC14 BA02 BB07 CA09 CA28 CA44─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI theme code (reference) C12N 9/06 C12R 1: 645 C12P 7/26 C12N 15/00 ZNAA // (C12N 9/06 5/00 (AC12R 1: 645) (72) Inventor Motoko Hayashi 35-1 Honda Ueno, Momoyama-cho, Fushimi-ku, Kyoto, Kyoto 1401 Etoile Sakurai 1401 (72) Inventor Yasushi Kawai 2-9-15 (72) Aoyama, Otsu, Shiga Prefecture ) Inventor Norihiro Toki, Gokasho, Uji City, Kyoto Prefecture, Arichi Kyoto University Employee Dormitory No. 354 F-term (reference) 4B024 AA03 BA08 CA03 DA06 GA11 4B050 CC01 CC03 DD02 LL05 4B064 AG37 CA02 CA19 CA21 CB17 CC24 CD05 DA16 4B065 AA26 AC14 BA02Y AB01 BB07 CA09 CA28 CA44

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 次の(A)から(C)に示す理化学的性
質を有する、エノン還元酵素。 (A)作用 還元型β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン
酸を電子供与体として、α,β−不飽和ケトンの炭素−
炭素2重結合を還元し、対応する飽和炭化水素を生成す
る。 (B)基質特異性 (1) 電子供与体としては、還元型β−ニコチンアミドア
デニンジヌクレオチドよりも還元型β−ニコチンアミド
アデニンジヌクレオチドリン酸に対して、有意に高い活
性を有する。 (2)不飽和ケトンの炭素−炭素2重結合を還元するが、
実質的にケトンの還元活性は無い。 (3) 3-Methyl-4-(3-pyridyl)-3-buten-2-oneのα,β−
不飽和結合を選択的に還元し、90% ee以上の (S)-3-met
hyl-4-(3-pyridyl)-3-butan-2-oneを生成する。 (C)分子量 ドデシル硫酸ナトリウム −ポリアクリルアミドゲル電
気泳動により約47,000。ゲル濾過により約92,
000。
1. An enone reductase having the physicochemical properties shown in (A) to (C) below. (A) Action Using reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide phosphate as an electron donor, carbon of α, β-unsaturated ketone
The carbon double bond is reduced to produce the corresponding saturated hydrocarbon. (B) Substrate specificity (1) As an electron donor, it has a significantly higher activity for reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide phosphate than for reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide. (2) The carbon-carbon double bond of the unsaturated ketone is reduced,
There is virtually no reduction activity of the ketone. (3) α, β − of 3-Methyl-4- (3-pyridyl) -3-buten-2-one
Selective reduction of unsaturated bonds, 90% ee or more of (S) -3-met
Generates hyl-4- (3-pyridyl) -3-butan-2-one. (C) Molecular weight sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis of about 47,000. About 92 by gel filtration,
000.
【請求項2】 更に次に示す理化学的性質(D)−
(E)を有する請求項1に記載のエノン還元酵素。 (D)作用pH pH 5.0−8.0 (E)至適温度 37−45℃
2. The following physicochemical properties (D)-
The enone reductase according to claim 1, which has (E). (D) Working pH pH 5.0-8.0 (E) Optimum temperature 37-45 ° C
【請求項3】 クライベロマイセス(Kluyveromyces)
属に由来する請求項1に記載の新規エノン還元酵素。
3. Kluyveromyces
The novel enone reductase according to claim 1, which is derived from a genus.
【請求項4】 クライベロマイセス属に属する微生物が
クライベロマイセス・ラクティス(Kluyveromyces lact
is)であることを特徴とする、請求項3に記載の新規エ
ノン還元酵素。
4. A microorganism belonging to the genus Kluyveromyces is Kluyveromyces lact.
is)), The novel enone reductase according to claim 3.
【請求項5】 クライベロマイセス属に属し、請求項1
に記載のエノン還元酵素生産能を有する微生物を培養す
ることを特徴とする請求項1に記載のエノン還元酵素を
取得する方法。
5. The method according to claim 1, which belongs to the genus Kleiberomyces.
The method for obtaining an enone reductase according to claim 1, wherein the microorganism having the ability to produce the enone reductase according to claim 1 is cultured.
【請求項6】 クライベロマイセス属に属する微生物
が、クライベロマイセス・ラクティス(Kluyveromyces
lactis)である、請求項5に記載の方法。
6. A microorganism belonging to the genus Kluyveromyces is Kluyveromyces.
lactis), The method according to claim 5.
【請求項7】 下記(a)から(e)のいずれかに記載
のポリヌクレオチド。 (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配
列からなり、下記の理化学的性状(A)および(B)を
有す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し、下記
の理化学的性状(A)および(B)を有する蛋白質をコ
ード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90%以上の相同性を有するアミノ酸
配列からなり、下記の理化学的性状(A)および(B)
を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド、 (A)作用 還元型β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン
酸を電子供与体として、α,β−不飽和ケトンの炭素−
炭素2重結合を還元し、対応する飽和炭化水素を生成す
る。 (B)基質特異性 (1) 電子供与体としては、還元型β−ニコチンアミドア
デニンジヌクレオチドよりも還元型β−ニコチンアミド
アデニンジヌクレオチドリン酸に対して、有意に高い活
性を有する。 (2)不飽和ケトンの炭素−炭素2重結合を還元するが、
実質的にケトンの還元活性は無い。 (3) 3-Methyl-4-(3-pyridyl)-3-buten-2-oneのα,β−
不飽和結合を選択的に還元し、90% ee以上の (S)-3-met
hyl-4-(3-pyridyl)-3-butan-2-oneを生成する。
7. The polynucleotide according to any one of (a) to (e) below. (A) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, (b) a polynucleotide encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, (c) an amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 1 Alternatively, a polynucleotide consisting of an amino acid sequence in which a plurality of amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or added, and encoding a protein having the following physicochemical properties (A) and (B), (d) SEQ ID NO: 1 A polynucleotide which hybridizes with the polynucleotide consisting of the nucleotide sequence described in 1) under stringent conditions and encodes a protein having the following physicochemical properties (A) and (B), (e) described in SEQ ID NO: 2 The amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence of the above, and the following physicochemical properties (A) and (B)
(A) acting reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide phosphate as an electron donor, carbon of α, β-unsaturated ketone-
The carbon double bond is reduced to produce the corresponding saturated hydrocarbon. (B) Substrate specificity (1) As an electron donor, it has a significantly higher activity for reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide phosphate than for reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide. (2) The carbon-carbon double bond of the unsaturated ketone is reduced,
There is virtually no reduction activity of the ketone. (3) α, β − of 3-Methyl-4- (3-pyridyl) -3-buten-2-one
Selective reduction of unsaturated bonds, 90% ee or more of (S) -3-met
Generates hyl-4- (3-pyridyl) -3-butan-2-one.
【請求項8】 請求項7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。
8. A protein encoded by the polynucleotide according to claim 7.
【請求項9】 請求項7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。
9. A recombinant vector having the polynucleotide according to claim 7 inserted therein.
【請求項10】 更にβ-ニコチンアミドアデニンジヌ
クレオチドリン酸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9に記載の組換えベクター。
10. The recombinant according to claim 9, further comprising a polynucleotide encoding a dehydrogenase capable of catalyzing a redox reaction using β-nicotinamide adenine dinucleotide phosphate as a coenzyme. vector.
【請求項11】 酸化還元反応を触媒することができる
脱水素酵素が、グルコース脱水素酵素であることを特徴
とする請求項10記載の組換えベクター。
11. The recombinant vector according to claim 10, wherein the dehydrogenase capable of catalyzing the redox reaction is glucose dehydrogenase.
【請求項12】 請求項7に記載のポリヌクレオチド、
または請求項9に記載のベクターを発現可能に保持した
形質転換体。
12. The polynucleotide according to claim 7,
Alternatively, a transformant carrying the vector according to claim 9 in an expressible manner.
【請求項13】 請求項12に記載の形質転換体を培養
する工程を含む請求項8に記載の蛋白質の製造方法。
13. The method for producing the protein according to claim 8, which comprises the step of culturing the transformant according to claim 12.
【請求項14】 請求項1に記載のエノン還元酵素、請
求項8に記載の蛋白質、該酵素または蛋白質を産生する
微生物、および該微生物の処理物、からなる群から選択
されるいずれかの酵素活性物質を、α,β不飽和ケトン
に作用させ、生成するケトンを回収する工程を含む、
α,β−不飽和ケトンの炭素−炭素2重結合を選択的に
還元し、飽和ケトンを生産する方法。
14. An enzyme selected from the group consisting of the enone reductase according to claim 1, the protein according to claim 8, a microorganism producing the enzyme or the protein, and a treated product of the microorganism. A step of allowing an active substance to act on an α, β unsaturated ketone, and recovering the formed ketone;
A method for producing a saturated ketone by selectively reducing a carbon-carbon double bond of an α, β-unsaturated ketone.
【請求項15】請求項1に記載のエノン還元酵素、請求
項8に記載の蛋白質、該酵素または蛋白質を産生する微
生物、および該微生物の処理物、からなる群から選択さ
れるいずれかの酵素活性物質を、α位、および/または
β位に置換基を有するα,β不飽和ケトンに作用させ、
生成する光学活性ケトンを回収する工程を含む、α,β
−不飽和ケトンの炭素−炭素2重結合を選択的に還元
し、光学活性飽和ケトンを生産する方法。
15. An enzyme selected from the group consisting of the enone reductase according to claim 1, the protein according to claim 8, a microorganism producing the enzyme or the protein, and a treated product of the microorganism. The active substance is allowed to act on an α, β unsaturated ketone having a substituent at the α-position and / or the β-position,
Α, β including a step of recovering the optically active ketone produced
A method of selectively reducing the carbon-carbon double bond of an unsaturated ketone to produce an optically active saturated ketone.
【請求項16】微生物が、請求項12に記載の形質転換
体である請求項15に記載の方法。
16. The method according to claim 15, wherein the microorganism is the transformant according to claim 12.
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