JP2005278549A - Gene for producing 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid by fermentation, plasmid containing gene, transformant containing plasmid and method for producing 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid - Google Patents

Gene for producing 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid by fermentation, plasmid containing gene, transformant containing plasmid and method for producing 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new fermentation production technology for converting a low molecular plant-originated low molecular mixture containing vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid and protocatechuic acid produced by a low molecule-forming technology such as a chemical decomposition method such as hydrolysis, oxidative decomposition, solvolysis, etc., or physicochemical decomposition utilizing supercritical water and supercritical organic solvent of a plant aromatic component having various chemical structures and complex high molecular structures, through the multiple stages of enzymatic reactions to a single intermediate substance, 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid (PDC) in a high yield by designing and constructing with a recombinant DNA technology. <P>SOLUTION: The gene sequences encoding 4 kinds of enzymes (benzaldehyde dehydrogenase, demethylase, protocatechuate 4,5-dioxygenase and 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase), and a new double strand DNA molecule obtained by joining gene domains associated with the regulation of their expressions are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、植物成分あるは石油成分由来、あるいは化学的に合成されたバニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を発酵生産するための多段反応プロセスを構成する4種類の酵素(ベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ、ディメチラーゼ、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ、4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ)をコードした遺伝子配列、前記多段反応プロセスの制御遺伝子、前記遺伝子を含む組換えベクター、前記遺伝子を保有する形質転換細胞及びそれを用いたの製造法に関する。   The present invention is for fermentative production of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid from plant components or petroleum components or chemically synthesized vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid, or protocatechuic acid. Gene sequences encoding four types of enzymes (benzaldehyde dehydrogenase, dimethylase, protocatechuate 4,5-dioxygenase, 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase) constituting the multistage reaction process, the multistage The present invention relates to a reaction process control gene, a recombinant vector containing the gene, a transformed cell having the gene, and a production method using the same.

植物主要成分であるリグニンは、芳香族高分子化合物として植物細胞壁に普遍的に含まれており、樹木では30%、イネやトウモロコシ稈の15%を占めるバイオマス資源である。その他にも植物は多様な芳香族化合物を構成成分として含んでいる。しかしリグニンを主成分とする植物由来の芳香族成分は化学構造が多様な成分で構成されている事や複雑な高分子構造を持つため有効な利用技術が開発されていない。従来の利用技術として挙げられるのは、リグニンを主成分とする植物由来の芳香族成分をアルカリ分解などの化学分解で生成する低分子芳香族分解物から、香料原料であるバニリンを分離製造する実用化技術がある。しかし、化学分解で生成するバニリン以外の多量の低分子芳香族物質の有効な利用方法はないのが現状である。そのため製紙工程で大量に生成するリグニンは有効利用される事無く重油の代替え品として燃焼されている。
今日の石油化学工業の発展を支えたのは、多様な化学成分の混合物である原油を触媒分解と分溜によってベンゼンやエチレンなどの単一な中間物質に一旦変換し、それらを原料に多様な機能性プラスチックスを製造するという原理である。この石油化学工業の発展を支えた基本原理は、化学構造の多様さや複雑な高分子構造を持つリグニンなど植物芳香族成分の利用技術においても適用可能な普遍的原理である。リグニンを主成分とする植物由来の芳香族成分利用の技術を開発する上で、石油化学の触媒分解に相当するプロセスとして、リグニンなど植物芳香族成分の加水分解や酸化分解、可溶媒分解などの化学的分解法や、超臨界水や超臨界有機溶媒による物理化学的分解法など多くの低分子化技術が既に数多く研究され開発されている。しかしもう一つの技術である、各種分解法により生成する植物成分由来低分子混合物から、様々な機能性プラスチックス原料や化学製品の原料と成りうる有用な単一の中間物質(石油化学においてはエチレンやベンゼン)への変換分離技術は開発されていなかった。この技術が開発されれば、リグニンを主成分とする植物由来の芳香族成分利用が、石油化学に匹敵する技術として発展する可能性がある。
このような状況の下で、バニリン酸をNADHの存在下でプロトカテク酸に変換するディメチラーゼ反応は、既にPseudomonas putida WCS358、Pseudomonas sp. HR199等の微生物において研究が行われ、配列番号5及び8に示されるアミノ酸配列を有するポリペプチド(VanA)と、配列番号6及び9に示されるアミノ酸配列を有するポリペプチド(VanB)、さらにこれらのポリペプチドをコードする配列番号4及び7で示される塩基配列を有する遺伝子が示されている(例えば非特許文献1から3参照)。
Lignin, a major plant component, is a biomass resource that is universally contained in plant cell walls as an aromatic polymer, accounting for 30% of trees and 15% of rice and corn straw. In addition, plants contain various aromatic compounds as constituents. However, the plant-derived aromatic component mainly composed of lignin has not been developed as an effective utilization technique because it has a variety of chemical structures and a complex polymer structure. Examples of conventional technologies include the practical use of separating and producing vanillin, a fragrance raw material, from low-molecular-weight aromatic degradation products produced by chemical decomposition such as alkaline decomposition of plant-derived aromatic components mainly composed of lignin. Technology. However, there is currently no effective method for utilizing a large amount of low-molecular aromatic substances other than vanillin produced by chemical decomposition. For this reason, lignin produced in large quantities in the papermaking process is burned as a substitute for heavy oil without being effectively used.
Supporting the development of the petrochemical industry today is the conversion of crude oil, which is a mixture of various chemical components, into a single intermediate substance such as benzene and ethylene by catalytic cracking and fractionation. The principle is to manufacture functional plastics. The basic principle that supported the development of the petrochemical industry is a universal principle that can also be applied in the utilization technology of plant aromatic components such as lignin having diverse chemical structures and complex polymer structures. In developing technologies for the use of plant-derived aromatic components based on lignin, processes equivalent to catalytic decomposition of petrochemicals include hydrolysis, oxidative decomposition, and solvent decomposition of plant aromatic components such as lignin. Many low molecular weight technologies such as chemical decomposition methods and physicochemical decomposition methods using supercritical water or supercritical organic solvents have already been studied and developed. However, another intermediate technology, a low-molecular mixture derived from plant components produced by various decomposition methods, can be used as a raw material for various functional plastic materials and chemical products. No conversion / separation technology has been developed. If this technology is developed, the use of plant-derived aromatic components mainly composed of lignin may develop as a technology comparable to petrochemistry.
Under such circumstances, the dimethylase reaction for converting vanillic acid to protocatechuic acid in the presence of NADH has already been studied in microorganisms such as Pseudomonas putida WCS358 and Pseudomonas sp. HR199. A polypeptide having the amino acid sequence shown (VanA), a polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NOs: 6 and 9 (VanB), and a base sequence shown in SEQ ID NOs: 4 and 7 encoding these polypeptides; The gene which has is shown (for example, refer nonpatent literature 1 to 3).

Priefert H., Rabnehorst J., Steinbuchel A., (1997) J.Bacteriol. 179, 2595-2607Priefert H., Rabnehorst J., Steinbuchel A., (1997) J. Bacteriol. 179, 2595-2607 Venturi V., Zennaro F., Degrassi G., (1998) Microbiology 144, 965-973Venturi V., Zennaro F., Degrassi G., (1998) Microbiology 144, 965-973 Brunel F., Davison J., (1988) J.Bacteriol. 170, 4924-4930Brunel F., Davison J., (1988) J. Bacteriol. 170, 4924-4930

本発明の目的は、化学構造の多様さや複雑な高分子構造を持つリグニンなど植物芳香族成分の加水分解や酸化分解、可溶媒分解などの化学的分解法や、超臨界水や超臨界有機溶媒による物理化学的分解法などの低分子化技術で生成するバニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸を含む植物成分由来低分子混合物から多段階の酵素反応を介して、単一の中間物質2-ピロン-4,6-ジカルボン酸(PDC)に高収率で変換する新しい発酵生産技術を組換えDNA技術により設計し構築することである。   The object of the present invention is to provide chemical decomposition methods such as hydrolysis, oxidative decomposition, and solvolysis of plant aromatic components such as lignin having various chemical structures and complex polymer structures, supercritical water and supercritical organic solvents. A single molecule through a multi-stage enzymatic reaction from a low molecular weight mixture derived from plant components including vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid produced by low molecular weight technology such as physicochemical decomposition by The design and construction of a new fermentation production technology that converts to the intermediate substance 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid (PDC) in high yield by recombinant DNA technology.

本発明者らは、上記低分子混合物の主用成分であるバニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸及びプロトカテク酸が微生物Sphingomonas paucimobilis SYK-6によって完全に分解代謝され二酸化炭素と水に至ること、さらにこの代謝経路においてこれら5種類の化合物が単一の中間物質2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を経由して分解されることを発見した。
本発明者は、さらにこれら5種類の化合物が単一の中間物質2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に変換される多段階の反応とそれを触媒する酵素機能、及びそれらをコードする遺伝子の単離と塩基配列の決定に関して鋭意研究を行った結果、前記低分子混合物から直接、単一の中間物質2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に変換する発酵生産プロセスに必要な全ての遺伝子取得に成功した。
本発明者は、これらの研究成果に基づき、発酵生産プロセスに関与する各種遺伝子の改変と各遺伝子配置の設計を行い、前記低分子混合物から、発酵法によって2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の生産に至る多段酵素反応を同調的に高発現する発酵生産プロセス制御遺伝子の構築し、本発明を完成するに至った。
The present inventors have completely decomposed and metabolized vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid and protocatechuic acid, which are the main components of the low molecular weight mixture, to carbon dioxide and water by the microorganism Sphingomonas paucimobilis SYK-6. Furthermore, it was discovered that these five compounds are degraded in this metabolic pathway via a single intermediate, 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid.
The inventor further provides a multi-step reaction in which these five compounds are converted into a single intermediate 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid, an enzymatic function that catalyzes it, and the genes that encode them. As a result of diligent research on isolation and sequencing, all genes required for the fermentation production process to convert the low-molecular-weight mixture directly into the single intermediate 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid are obtained. succeeded in.
Based on these research results, the present inventor modified various genes involved in the fermentation production process and designed each gene arrangement. From the low-molecular-weight mixture, 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid was obtained by fermentation. A fermentation production process control gene that synchronously and highly expresses the multistage enzyme reaction leading to the production of the present invention has been constructed, and the present invention has been completed.

従って、本発明は、下記のいずれかのDNA分子(vanAB遺伝子)を提供する:
(1)配列番号1記載のDNA分子、
(2)配列番号2及び/又は3記載のアミノ酸配列をコードするDNA分子、
(3)配列番号1記載のDNA分子又はその相補配列からなるDNA分子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつシリンガ酸に対してディメチラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA分子、又は
(4)配列番号2及び/又は3記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつシリンガ酸に対してディメチラーゼ活性を有する2本のポリペプチドのいずれか一方又は両方をコードするDNA分子。
また、本発明は、VanAの安定化に寄与し、VanAの酵素機能を阻害しないポリペプチドをVanAのN末端に付加したポリペプチドを提供する。
Accordingly, the present invention provides any of the following DNA molecules (vanAB gene):
(1) a DNA molecule described in SEQ ID NO: 1,
(2) a DNA molecule encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and / or 3,
(3) a DNA molecule that hybridizes with a DNA molecule comprising SEQ ID NO: 1 or its complementary sequence under stringent conditions and encodes a protein having dimethylase activity against syringic acid, or (4 2) An amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 and / or 3, consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted and / or added, and having two dimethylase activities against syringic acid A DNA molecule that encodes either or both polypeptides.
The present invention also provides a polypeptide in which a polypeptide that contributes to the stabilization of VanA and does not inhibit the enzyme function of VanA is added to the N-terminus of VanA.

また、本発明は、プロモーターとターミネーターとの間に、以下のDNA分子とを有し、かつ適切な宿主において機能可能に接続された組換え体DNAを提供する:
VanAの安定化に寄与し、かつVanAの酵素機能を阻害しないポリペプチドをコードするDNA分子;
vanAB遺伝子;
下記のいずれかのDNA分子(ligA遺伝子);
(5)配列番号14記載のDNA分子、
(6)配列番号15記載のアミノ酸配列をコードするDNA分子、
(7)配列番号14記載のDNA分子又はその相補配列からなるDNA分子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつポリペプチド(ligB)と会合してプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA分子、又は
(8)配列番号15記載のアミノ酸配列の1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつポリペプチド(ligB)と会合してプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA分子、
下記のいずれかのDNA分子(ligB遺伝子);
(9)配列番号16記載のDNA分子、
(10)配列番号17記載のアミノ酸配列をコードするDNA分子、
(11)配列番号16記載のDNA分子又はその相補配列からなるDNA分子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつポリペプチド(ligA)と会合してプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA分子、又は
(12)配列番号17記載のアミノ酸配列の1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつポリペプチド(ligA)と会合してプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA分子、
下記のいずれかのDNA分子(ligC遺伝子);
(13)配列番号18記載のDNA分子、
(14)配列番号19記載のアミノ酸配列をコードするDNA分子、
(15)配列番号18記載のDNA分子又はその相補配列からなるDNA分子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA分子、又は
(16)配列番号18記載のアミノ酸配列の1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA分子、
下記のいずれかのDNA分子(ligV遺伝子);
(17)配列番号21記載のDNA分子、
(18)配列番号22記載のアミノ酸配列をコードするDNA分子、
(19)配列番号21記載のDNA分子又はその相補配列からなるDNA分子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA分子、又は
(20)配列番号22記載のアミノ酸配列の1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は追加したアミノ酸配列からなり、かつベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA分子。ここで、前記ポリペプチド(ligA)は、配列番号15記載のアミノ酸配列又は配列番号15記載のアミノ酸配列の1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、前記ポリペプチド(ligB)は、配列番号17記載のアミノ酸配列又は配列番号17記載のアミノ酸配列の1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加されたアミノ酸配列からなる。
The present invention also provides a recombinant DNA having the following DNA molecule between a promoter and a terminator and operably connected in a suitable host:
A DNA molecule that encodes a polypeptide that contributes to the stabilization of VanA and does not inhibit the enzymatic function of VanA;
vanAB gene;
One of the following DNA molecules (ligA gene):
(5) the DNA molecule set forth in SEQ ID NO: 14,
(6) a DNA molecule encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 15;
(7) hybridizes under stringent conditions with the DNA molecule of SEQ ID NO: 14 or its complementary sequence, and associates with the polypeptide (ligB) and has protocatechuic acid 4,5-dioxygenase activity A DNA molecule encoding a polypeptide, or (8) an amino acid sequence in which one or several amino acids of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 15 are deleted, substituted and / or added, and associated with the polypeptide (ligB) A DNA molecule encoding a polypeptide having protocatechuic acid 4,5-dioxygenase activity,
One of the following DNA molecules (ligB gene);
(9) a DNA molecule described in SEQ ID NO: 16,
(10) a DNA molecule encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 17,
(11) hybridizes under stringent conditions with the DNA molecule of SEQ ID NO: 16 or a complementary molecule thereof, and associates with the polypeptide (ligA) and has protocatechuic acid 4,5-dioxygenase activity A DNA molecule encoding a polypeptide, or (12) an amino acid sequence in which one or several amino acids of SEQ ID NO: 17 have been deleted, substituted and / or added, and are associated with a polypeptide (ligA) A DNA molecule encoding a polypeptide having protocatechuic acid 4,5-dioxygenase activity,
One of the following DNA molecules (ligC gene):
(13) the DNA molecule set forth in SEQ ID NO: 18,
(14) a DNA molecule encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 19,
(15) A polypeptide that hybridizes with the DNA molecule of SEQ ID NO: 18 or a complementary DNA sequence thereof under stringent conditions and has 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde dehydrogenase activity Or (16) an amino acid sequence in which one or several amino acids of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18 are deleted, substituted and / or added, and 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid A DNA molecule encoding a polypeptide having -6-semialdehyde dehydrogenase activity,
Any of the following DNA molecules (ligV gene):
(17) the DNA molecule set forth in SEQ ID NO: 21,
(18) a DNA molecule encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22,
(19) a DNA molecule that hybridizes with a DNA molecule comprising SEQ ID NO: 21 or a complementary sequence thereof under stringent conditions and encodes a polypeptide having benzaldehyde dehydrogenase activity, or (20) SEQ ID NO: 22 A DNA molecule comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids of the described amino acid sequence are deleted, substituted and / or added, and encoding a protein having benzaldehyde dehydrogenase activity. Here, the polypeptide (ligA) consists of an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 15 or an amino acid sequence in which one or several amino acids of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 15 are deleted, substituted and / or added, The polypeptide (ligB) is composed of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17 or an amino acid sequence in which one or several amino acids of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17 are deleted, substituted and / or added.

また、本発明は、大腸菌XL1-Blue株が保持するプラスミドである前記組換え体DNAを提供する。
また、本発明は、前記組換え体DNAを含む宿主生物を提供する。
また、本発明は、前記宿主生物を培養することを含む2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の製造方法を提供する。
The present invention also provides the recombinant DNA that is a plasmid retained by Escherichia coli XL1-Blue.
The present invention also provides a host organism containing the recombinant DNA.
The present invention also provides a method for producing 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid, comprising culturing the host organism.

本発明により、バニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸を含む植物成分由来低分子混合物から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に高収率で変換する新しい発酵生産技術が提供され、リグニンを主成分とする植物由来の芳香族成分利用が、石油化学に匹敵する技術として発展することが期待される。   The present invention provides a new fermentation production technology that converts plant component-derived low-molecular-weight mixtures containing vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid into 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid in high yield. The use of plant-derived aromatic components mainly composed of lignin is expected to develop as a technology comparable to petrochemistry.

本発明において構築した2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の発酵生産プロセス制御遺伝子は、配列番号2及び3で示されるアミノ酸配列を有する2種類のポリペプチド(vanA及びvanB)会合により、ディメチラーゼ活性を有する2本のポリペプチドをコードする領域を一部に含む、配列番号1記載のDNA分子(vanAB遺伝子)を有する。vanAB遺伝子(図1)を含有する組換えベクターを保有する形質転換細胞は、NADHの存在下でバニリン酸及びシリンガ酸のメチルエーテル結合を切断するディメチラーゼ反応によってプロトカテク酸及び3メチルガリック酸に変換する。ここで、vanAB遺伝子は、配列番号1記載のDNA分子に代えて、配列番号2及び/又は3記載のアミノ酸配列をコードするDNA分子、配列番号1記載のDNA分子又はその相補配列からなるDNA分子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつシリンガ酸に対してディメチラーゼ活性を有する2本のポリペプチドをコードするDNA分子、又は配列番号2及び/又は3記載のアミノ酸配列の一部のアミノ酸が欠失、置換及び/又は追加してなり、かつシリンガ酸に対してディメチラーゼ活性を有する2本のポリペプチドのいずれか一方又は両方をコードするDNA分子であってもよい。   The fermentative production process control gene of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid constructed in the present invention is a dimethylase produced by the association of two kinds of polypeptides (vanA and vanB) having the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 2 and 3. It has a DNA molecule (vanAB gene) described in SEQ ID NO: 1 partially containing a region encoding two polypeptides having activity. Transformed cells carrying a recombinant vector containing the vanAB gene (Figure 1) are converted to protocatechuic acid and 3-methylgallic acid by a demethylase reaction that cleaves the methyl ether bond of vanillic acid and syringic acid in the presence of NADH. To do. Here, the vanAB gene replaces the DNA molecule described in SEQ ID NO: 1, a DNA molecule encoding the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 and / or 3, a DNA molecule consisting of the DNA molecule described in SEQ ID NO: 1 or a complementary sequence thereof A DNA molecule that encodes two polypeptides that hybridize under stringent conditions and has dimethylase activity against syringic acid, or some amino acids of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NOs: 2 and / or 3 May be a DNA molecule encoding one or both of two polypeptides having a deletion, substitution and / or addition, and having dimethylase activity against syringic acid.

本発明者らは、Pseudomonas putida PpY101株のゲノムDNAを鋳型とし、プライマーAS(5'-GGAGAGCCTCATGTACCCGAGAAACACTTCC-3':配列番号10)及びプライマーBO(5'-AATGCCACCTTGCGTTATGC-3':配列番号11)を用いてPCR法により増幅したDNA断片を解析した結果、NADHの存在下でバニリン酸のメチルエーテル結合を切断する配列番号4及び7で示される既知のディメチラーゼ遺伝子とは異なる配列番号1で示される塩基配列を有する新たなディメチラーゼ遺伝子として単離した。この遺伝子は、NADHの存在下でバニリン酸及びシリンガ酸のメチルエーテル結合を切断するディメチラーゼをコードする酵素遺伝子である。
配列番号1で示される塩基配列を持つDNA断片を、大腸菌プラスミドpUC119のマルチクローニングサイトに存在する制限酵素Hinc II切断部位に連結し、ハイブリドプラスミドpvanABを作成した(図2)。ハイブリドプラスミドpvanABを大腸菌XL1-Blue株(STRATEGENE, CA, USAより購入)に導入した形質転換体は、バニリン酸に対する強力なディメチラーゼ活性を示した。さらに前記形質転換体は、Pseudomonas putida WCS358及びPseudomonas sp. HR199の既知ディメチラーゼでは示されていないシリンガ酸に対する強力なディメチラーゼ活性を示した。
次に、配列番号1示される塩基配列を持つDNA断片を、大腸菌プラスミドpUC18のマルチクローニングサイトに存在する制限酵素SmaI切断部位に連結したハイブリドプラスミドpvnnABを作成した(図3)。ハイブリドプラスミドpvnnABを大腸菌XL1-Blue株 (STRATEGENE, CA, USAより購入)に導入した形質転換体は、予想に反してバニリン酸及びシリンガ酸に対するディメチラーゼ活性を全く示さなかった。
The present inventors used the genomic DNA of Pseudomonas putida PpY101 strain as a template, and used primer AS (5′-GGAGAGCCTCATGTACCCGAGAAACACTTCC-3 ′: SEQ ID NO: 10) and primer BO (5′-AATGCCACCTTGCGTTATGC-3 ′: SEQ ID NO: 11). As a result of analyzing the DNA fragment amplified by the PCR method, the base shown by SEQ ID NO: 1 is different from the known dimethylase gene shown by SEQ ID NO: 4 and 7 that cleaves the methyl ether bond of vanillic acid in the presence of NADH. Isolated as a new dimethylase gene with sequence. This gene is an enzyme gene encoding a dimethylase that cleaves the methyl ether bond of vanillic acid and syringic acid in the presence of NADH.
A DNA fragment having the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 was ligated to a restriction enzyme Hinc II cleavage site present at the multicloning site of E. coli plasmid pUC119 to prepare a hybrid plasmid pvanAB (FIG. 2). A transformant in which the hybrid plasmid pvanAB was introduced into Escherichia coli XL1-Blue strain (purchased from STRATEGENE, CA, USA) showed a strong demethylase activity against vanillic acid. Furthermore, the transformant showed a strong demethylase activity against syringic acid that was not shown by the known demethylases of Pseudomonas putida WCS358 and Pseudomonas sp. HR199.
Next, a hybrid plasmid pvnnAB was prepared by ligating a DNA fragment having the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 to the restriction enzyme SmaI cleavage site present at the multicloning site of E. coli plasmid pUC18 (FIG. 3). The transformant in which the hybrid plasmid pvnnAB was introduced into E. coli XL1-Blue strain (purchased from STRATEGENE, CA, USA) did not show any demethylase activity against vanillic acid and syringic acid.

ハイブリッドプラスミドpvanABは、大腸菌プラスミドpUC119のLacZプロモーターの下流に存在するLacZのαフラグメントをコードする遺伝子内に存在するマルチクローニングサイトのうち、制限酵素HincIIによって切断される部位に、配列番号1の塩基配列を持つDNA断片を連結して作成される。ハイブリッドプラスミドpvanABを導入した大腸菌XL1-Blue株の形質転換体においては、LacZプロモーターの制御下配列番号2で示されるアミノ酸配列を持つ本来のディメチラーゼ酵素蛋白質として生産されず、LacZのαフラグメントに由来する16アミノ酸からなるオリゴペプチドを配列番号2に示されるディメチラーゼ酵素のサブユニットのN末端に付加した融合蛋白質として生産される(図4)。
他方、ハイブリドプラスミドpvnnABを導入した大腸菌XL1-Blue株の形質転換体においては、LacZプロモーターの制御下配列番号2で示されるアミノ酸配列を持つ本来のディメチラーゼ酵素蛋白質として生産される(図4)。
ハイブリドプラスミドpvanABを導入した大腸菌XL1-Blue株の形質転換体は強力で安定なディメチラーゼ活性を示すが、ハイブリドプラスミドpvnnABを導入した大腸菌XL1-Blue株の形質転換体はディメチラーゼ活性を全く示さない事実は、2つの形質転換体において共に生成すると考えられる配列番号2で示されるアミノ酸配列を持つ本来のディメチラーゼ酵素蛋白質が、極めて不安定な酵素蛋白質として生成し速やかに分解され、一方ハイブリドプラスミドpvanABを導入した大腸菌XL1-Blue株の形質転換体が生成するLacZのαフラグメントに由来する16アミノ酸からなるオリゴペプチドをN末端に付加したディメチラーゼ酵素蛋白質は、N末端にLacZのαフラグメントに由来する16アミノ酸からなるオリゴペプチドを付加することで分解を免れ、ディメチラーゼ活性を持つ安定な融合蛋白質として生産されていることが考えられる。
The hybrid plasmid pvanAB is the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 at the site cleaved by the restriction enzyme HincII in the multicloning site existing in the gene encoding the LacZ α fragment existing downstream of the LacZ promoter of the E. coli plasmid pUC119. Created by ligating DNA fragments with In the transformant of E. coli XL1-Blue strain introduced with the hybrid plasmid pvanAB, it is not produced as the original dimethylase enzyme protein having the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 2 under the control of the LacZ promoter, but derived from the LacZ α fragment This is produced as a fusion protein in which an oligopeptide consisting of 16 amino acids is added to the N-terminus of the subunit of the dimethylase enzyme shown in SEQ ID NO: 2 (FIG. 4).
On the other hand, in the transformant of E. coli XL1-Blue strain into which the hybrid plasmid pvnnAB has been introduced, it is produced as the original dimethylase enzyme protein having the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 2 under the control of the LacZ promoter (FIG. 4).
The transformant of E. coli XL1-Blue strain introduced with the hybrid plasmid pvanAB shows a strong and stable dimethylase activity, whereas the transformant of E. coli XL1-Blue strain introduced with the hybrid plasmid pvnnAB does not show any demethylase activity. The fact is that the original dimethylase enzyme protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 that is thought to be produced in the two transformants is produced as an extremely unstable enzyme protein and rapidly degraded, while the hybrid plasmid pvanAB The dimethylase enzyme protein with an N-terminal oligopeptide consisting of 16 amino acids derived from the LacZ α fragment produced by the transformant of Escherichia coli XL1-Blue strain into which N is introduced is derived from the LacZ α fragment By adding an oligopeptide consisting of 16 amino acids, degradation is avoided and dimethylase activity is reduced. It is thought that it is produced as a stable fusion protein.

この可能性をさらに確認するために、ハイブリッドプラスミドpvanAB及びpvnnABより制限酵素HindIII及びSmaIで切断される得られる配列番号1を含むDNA断片を、ヒスチジンの6アミノ酸を付加した蛋白質生産用に市販されている発現ベクターpQE32上の制限酵素SmaIによる切断部位に、平滑化することにより読み枠を一致させて連結したハイブリドプラスミドpQvABを作成した(図5)。このハイブリドプラスミドpQvABを導入した大腸菌の形質転換体は、LacZプロモーターの制御下で配列番号1で示されるポリペプチドのN末端に、pvanABの場合のようなLacZのαフラグメントに由来する16個のアミノ酸から構成されるオリゴペプチドとは異なる、ヒスチジンの6アミノ酸を含む30アミノ酸からなるオリゴペプチドを配列番号2で示されるポリペプチドのN末端に付加した融合蛋白質を生産する。
新たに作成したハイブリドプラスミドpQvABを大腸菌XL1-Blue株に導入して作成した形質転換細胞は、バニリン酸及びシリンガ酸を基質とする強力で安定な酵素活性を生み出した。
なお、大腸菌XL1-Blue株に導入して強力なディメチラーゼ活性を示す形質転換体においては、配列番号2に示されるポリペプチドに比べて分子量が増大した融合蛋白質が大量に生産されるが、ハイブリドプラスミドpvnnABを導入した大腸菌XL1-Blue株の形質転換体では、配列Aで示されるアミノ酸配列から計算される本来のディメチラーゼ酵素蛋白質の蓄積は認められない(図8)。
To further confirm this possibility, a DNA fragment containing SEQ ID NO: 1 obtained by cutting with the restriction enzymes HindIII and SmaI from the hybrid plasmids pvanAB and pvnnAB is commercially available for the production of proteins to which 6 amino acids of histidine have been added. The hybrid plasmid pQvAB was prepared by ligating to the cleavage site of the restriction enzyme SmaI on the existing expression vector pQE32 by blunting to match the reading frames (FIG. 5). The transformant of E. coli introduced with this hybrid plasmid pQvAB has 16 amino acids derived from the α fragment of LacZ as in the case of pvanAB at the N-terminus of the polypeptide represented by SEQ ID NO: 1 under the control of the LacZ promoter. A fusion protein is produced in which an oligopeptide consisting of 30 amino acids including 6 amino acids of histidine, added to the N-terminus of the polypeptide represented by SEQ ID NO.
Transformed cells prepared by introducing the newly prepared hybrid plasmid pQvAB into E. coli XL1-Blue strain produced a strong and stable enzyme activity using vanillic acid and syringic acid as substrates.
In addition, in the transformant that is introduced into Escherichia coli XL1-Blue strain and exhibits a strong dimethylase activity, a large amount of fusion protein having an increased molecular weight compared to the polypeptide shown in SEQ ID NO: 2 is produced. In the transformant of Escherichia coli XL1-Blue strain into which the plasmid pvnnAB was introduced, accumulation of the original dimethylase enzyme protein calculated from the amino acid sequence represented by sequence A was not observed (FIG. 8).

バニリン酸ディメチラーゼ(VanA及びVanB)は、微生物細胞内で本来半減期の短い不安定ポリペプチドとして生成されている。これは、バニリン酸ディメチラーゼを生成する野生の微生物細胞を破砕して得られる粗酵素液を用いたこれまでの数多くの研究において極めて微弱な酵素活性としてしか検出されない事実や、多くの文献(Priefert H., Rabnehorst J., Steinbuchel A., (1997) J.Bacteriol. 179, 2595-2607, Venturi V., Zennaro F., Degrassi G., (1998) Microbiology 144, 965-973)による、単離されたディメチラーゼ遺伝子をもつハイブリドプラスミドを大腸菌に導入して作成した形質転換体では、本発明で達成した酵素活性の3000分の1という極めて微弱なヂメチラーゼ活性を検出したにすぎないと言う報告は、本発明の重要性を良く説明する。従って、本発明は、シュードモナス属などの微生物が有するバニリン酸をプロトカテク酸に変換するディメチラーゼの機能を、遺伝子組換え技術を用いて大腸菌を含む多様な宿主細胞内で強力に安定に実現する新しい方法に関するものである。LacZのαフラグメントに含まれる16アミノ酸からなるオリゴペプチド、或いはヒスチジン6個を含む30アミノ酸からなるオリゴペプチドを一例とする、VanAの安定化に寄与し、かつVanAの酵素機能を妨害しない様々なポリペプチドをVanAのN 末端に付加することによりバニリン酸ディメチラーゼを安定化することができる。N末端に付加する融合ペプチドの構造は、本発明で用いたアミノ酸配列に限定される必要はなく、バニリン酸ディメチラーゼ(VanA及びVanB)の安定化に寄与するものであればよい。   Vanillic acid demethylase (VanA and VanB) is produced as an unstable polypeptide with an essentially short half-life in microbial cells. This is due to the fact that in many previous studies using crude enzyme solutions obtained by disrupting wild microbial cells that produce vanillic acid demethylase, it has been detected only as extremely weak enzyme activity, and many documents (Priefert H., Rabnehorst J., Steinbuchel A., (1997) J. Bacteriol. 179, 2595-2607, Venturi V., Zennaro F., Degrassi G., (1998) Microbiology 144, 965-973) In a transformant prepared by introducing a hybrid plasmid having a demethylase gene into E. coli, only a very weak dimethylase activity of 1/3000 of the enzyme activity achieved in the present invention was detected. The importance of the present invention will be explained well. Accordingly, the present invention provides a new and stable realization of the function of a dimethylase that converts vanillic acid possessed by microorganisms such as Pseudomonas to protocatechuic acid in various host cells including E. coli using genetic recombination technology. It is about the method. For example, an oligopeptide consisting of 16 amino acids contained in the α fragment of LacZ or an oligopeptide consisting of 30 amino acids containing 6 histidines, which contributes to the stabilization of VanA and does not interfere with the enzymatic function of VanA. Vanillate demethylase can be stabilized by adding a peptide to the N-terminus of VanA. The structure of the fusion peptide added to the N-terminus does not have to be limited to the amino acid sequence used in the present invention, and any structure that contributes to the stabilization of vanillate demethylase (VanA and VanB) may be used.

大腸菌XL1-Blue株で強力なディメチラーゼ活性を生成する、ハイブリドプラスミドpvanAB上に保持され、本発明で単離され配列番号1で示されるPseudomonas putida PpY101株由来の新たなディメチラーゼ遺伝子が、Pseudomonas putida のディメチラーゼ欠損変異株(PpY1100株)において大腸菌XL1-Blue株における場合より強力に発現し、安定な酵素活性を維持する事が期待される。
Pseudomonas putida において複製して維持可能な広宿主域プラスミド pKT230Mc(図7)の制限酵素EcoRIによる切断後平滑化したDNA断片に、大腸菌の形質転換体細胞において安定で強力なバニリン酸ディメチラーゼ(VanA及びVanB)の生産を実現したハイブリドプラスミドpvanABの、制限酵素PvuIIによる切断によって得られるlacZプロモーター領域、LacZのαフラグメント領域、配列番号1で示されるディメチラーゼをコードする領域を含むDNA断片を連結した広宿主域ハイブリドプラスミドpDVZ1を作成した(図8)。ハイブリドプラスミドpDVZ1上のディメチラーゼ遺伝子は、広宿主域プラスミドpKT230Mc(図7)が持つ大腸菌由来のβ-ラクタマーゼ遺伝子プロモーター下流に存在しており、β-ラクタマーゼ遺伝子プロモーターが大腸菌だけでなくPseudomonas属を含む多様な微生物で機能する事から、ハイブリドプラスミドpDVZ1 を導入された大腸菌XL1-Blue株やPseudomonas putidaのディメチラーゼ欠損変異株(PpY1100株)形質転換体は、ディメチラーゼ遺伝子を強力に発現し安定な酵素活性を生成することが期待できる。
ハイブリドプラスミドpDVZ1を導入した大腸菌XL1-Blue株及びPseudomonas putidaのディメチラーゼ欠損変異株(PpY1100株)の形質転換体は、両者とも強力なバニリン酸及びシリンガ酸に対するディメチラーゼ活性を示した。
A new demethylase gene derived from the Pseudomonas putida PpY101 strain, which is retained on the hybrid plasmid pvanAB and produces the strong demethylase activity in Escherichia coli XL1-Blue strain, isolated in the present invention and represented by SEQ ID NO: 1, is Pseudomonas putida The dimethylase-deficient mutant strain (PpY1100 strain) is more strongly expressed than the E. coli XL1-Blue strain and is expected to maintain stable enzyme activity.
The broad host range plasmid pKT230Mc (FIG. 7) that can be replicated and maintained in Pseudomonas putida is digested with the restriction enzyme EcoRI and then blunted into a DNA fragment that is stable and powerful in vanillic acid demethylase (VanA and VanB) is a broad plasmid ligated with a DNA fragment containing the lacZ promoter region obtained by cleavage with the restriction enzyme PvuII, the α fragment region of LacZ, and the region encoding the demethylase shown in SEQ ID NO: 1. A host range hybrid plasmid pDVZ1 was constructed (FIG. 8). The dimethylase gene on the hybrid plasmid pDVZ1 exists downstream of the E. coli-derived β-lactamase gene promoter of the broad host range plasmid pKT230Mc (FIG. 7), and the β-lactamase gene promoter includes not only E. coli but also the genus Pseudomonas. Due to its function in various microorganisms, Escherichia coli XL1-Blue strain and Pseudomonas putida demethylase-deficient mutant (PpY1100 strain) transformed with the hybrid plasmid pDVZ1 strongly express the dimethylase gene and are stable enzymes. It can be expected to generate activity.
Both transformants of Escherichia coli XL1-Blue strain and Pseudomonas putida demethylase-deficient mutant strain (PpY1100 strain) into which the hybrid plasmid pDVZ1 was introduced showed strong demethylase activity against vanillic acid and syringic acid.

大腸菌XL1-Blue株の形質転換体において、配列番号2及び3に示されるバニリン酸ディメチラーゼ(VanA及びVanB)は本来半減期の短い不安定ポリペプチドとして生成され、VanAポリペプチドのN末端に安定化に寄与するポリペプチドを付加する事でポリペプチド鎖の不安定性を低減し、安定なディメチラーゼ活性を生み出していると判断された。この現象が大腸菌に限らずPseudomonas putidaの形質転換体においても認められる普遍的性質である可能性について調査した。
広宿主域プラスミドpKT230MC(図7)の制限酵素EcoRIによる切断部位に、大腸菌ハイブリドプラスミドpvanABから制限酵素EcoRI及びHindIIIで切断して得られる配列番号1で示される塩基配列を含むDNA断片を連結し新たなハイブリドプラスミドpDV01を作成した(図9)。ハイブリドプラスミドpDV01上のディメチラーゼ遺伝子は、pKT230MCが持つ大腸菌由来のβ-ラクタマーゼ遺伝子プロモーター下流に存在しており、ハイブリドプラスミドpDV01を導入された大腸菌XL1-Blue株やPseudomonas putidaのディメチラーゼ欠損変異株(PpY1100株)形質転換体は、ディメチラーゼ遺伝子を強力に発現し、配列番号2及び3で示されるアミノ酸配列を持つ本来のディメチラーゼ酵素蛋白質を生産することができる。予想通りハイブリドプラスミドpDV01を導入された大腸菌XL1-Blue株やPseudomonas putida PpY1100株の形質転換体は、ディメチラーゼ活性を示さなかった。
ハイブリドプラスミドpDV01 を導入された大腸菌XL1-Blue株及びPseudomonas putida PpY1100株の形質転換体においてディメチラーゼが生産されない原因として、配列番号1で示されるディメチラーゼ遺伝子の上流域に翻訳に必要なシャインダルガノ配列(SD配列)を持たないことが考えられる。
シュードモナス属細菌で有効に機能することが判明している2種類のシャインダルガノ配列(SD配列)を配列番号1に付加するため、図10に示す2種類のPCRプライマー配列(AS-LIGA(配列番号12)及びAS-GAP(配列番号13))を新たに作成し、プライマーBO(5'-AATGCCACCTTGCGTTATGC-3':配列番号11)を下流側のプライマーとして、大腸菌のハイブリドプラスミドpvanABを鋳型としてPCR法により増幅した。配列番号1の5'側にSD配列を新たに導入したDNA断片を、大腸菌プラスミドpUC18のマルチクローニングサイトの制限酵素SmaIによる切断部位に連結することにより、新たな大腸菌ハイブリドプラスミドpvLAB(PCRプライマー配列(AS-LIGA)を含むもの)、及びハイブリドプラスミドpVGAB(PCRプライマー配列(AS-GAP)を含むもの)を作成した(図12)。これらのハイブリドプラスミドpvLAB又はpVGAB導入した大腸菌XL1-Blue株の形質転換体は予想したとおりディメチラーゼを生成しなかった。
また、大腸菌のハイブリドプラスミドpvLAB及びpVGABから、制限酵素EcoRI及びHindIIIで切断して得られるSD配列を付加したディメチラーゼ遺伝子を持つDNA断片を、広宿主域プラスミド pKT230MC(図7)の制限酵素EcoRIによる切断部位に連結しハイブリドプラスミドpDVL1及びpDVG1を作成した(図11)。これらのハイブリドプラスミドを導入されたPseudomonas putida PpY1100株の形質転換体は全くディメチラーゼ活性を示さなかった。
ハイブリドプラスミドpDVZ1は、それを保持する大腸菌及びPseudomonas putidaの形質転換体において、LacZプロモーターの制御下、LacZのαフラグメントに由来する16アミノ酸からなるオリゴペプチドを配列番号2に示されるディメチラーゼ酵素のVanAサブユニットのN末端に付加した融合蛋白質として生産して、強力で安定な酵素活性を生み出すことができる。このことから、ディメチラーゼが本来的にPseudomonas putida PpY101株で半減期の短い不安定ポリペプチドとして生成されており、配列番号2で示されるポリペプチドのN末端に安定化に寄与するポリペプチドを付加することにより、配列番号2及び3のアミノ酸配列で示されるディメチラーゼポリペプチド鎖の安定化と強力なディメチラーゼ活性を得ることができる。
In the transformant of Escherichia coli XL1-Blue, vanillic acid demethylase (VanA and VanB) shown in SEQ ID NOs: 2 and 3 is originally produced as an unstable polypeptide with a short half-life and is stable at the N-terminus of VanA polypeptide. It was judged that the addition of a polypeptide that contributes to the formation of the polypeptide reduced the instability of the polypeptide chain and produced a stable demethylase activity. The possibility that this phenomenon is a universal property observed not only in E. coli but also in Pseudomonas putida transformants was investigated.
A DNA fragment containing the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 obtained by cleaving the E. coli hybrid plasmid pvanAB with restriction enzymes EcoRI and HindIII is ligated to the cleavage site of the broad host range plasmid pKT230MC (FIG. 7) with the restriction enzyme EcoRI. A hybrid plasmid pDV01 was prepared (FIG. 9). The demethylase gene on the hybrid plasmid pDV01 exists downstream of the E. coli-derived β-lactamase gene promoter of pKT230MC, and a demethylase-deficient mutant of E. coli XL1-Blue strain or Pseudomonas putida introduced with the hybrid plasmid pDV01 ( The PpY1100 strain) transformant strongly expresses the dimethylase gene and can produce the original dimethylase enzyme protein having the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 2 and 3. As expected, transformants of Escherichia coli XL1-Blue strain and Pseudomonas putida PpY1100 strain into which the hybrid plasmid pDV01 was introduced did not show dimethylase activity.
The reason why dimethylase is not produced in the transformants of Escherichia coli XL1-Blue strain and Pseudomonas putida PpY1100 strain into which the hybrid plasmid pDV01 has been introduced is that Shine Dalgano necessary for translation in the upstream region of the dimethylase gene shown in SEQ ID NO: 1. It is conceivable that there is no sequence (SD sequence).
In order to add two types of Shine-Dalgarno sequences (SD sequences) that have been found to function effectively in Pseudomonas bacteria to SEQ ID NO: 1, two types of PCR primer sequences (AS-LIGA (sequences) No. 12) and AS-GAP (SEQ ID NO: 13)) are newly prepared, PCR is performed using primer BO (5′-AATGCCACCTTGCGTTATGC-3 ′: SEQ ID NO: 11) as a downstream primer and Escherichia coli hybrid plasmid pvanAB as a template. Amplified by the method. A DNA fragment newly introduced with the SD sequence on the 5 ′ side of SEQ ID NO: 1 was ligated to a site cleaved by the restriction enzyme SmaI of the multicloning site of the E. coli plasmid pUC18, thereby obtaining a new E. coli hybrid plasmid pvLAB (PCR primer sequence ( AS-LIGA)) and hybrid plasmid pVGAB (containing PCR primer sequence (AS-GAP)) were prepared (FIG. 12). These transformants of E. coli XL1-Blue strain introduced with hybrid plasmid pvLAB or pVGAB did not produce dimethylase as expected.
In addition, a DNA fragment having a dimethylase gene added with an SD sequence obtained by cleaving with the restriction enzymes EcoRI and HindIII from the hybrid plasmids pvLAB and pVGAB of E. coli was obtained using the restriction enzyme EcoRI of the broad host range plasmid pKT230MC (FIG. 7). Ligated plasmids pDVL1 and pDVG1 were prepared by ligation to the cleavage site (FIG. 11). The transformant of Pseudomonas putida PpY1100 strain into which these hybrid plasmids were introduced did not show any dimethylase activity.
The hybrid plasmid pDVZ1 is a transformant of Escherichia coli and Pseudomonas putida that holds the oligopeptide consisting of 16 amino acids derived from the α fragment of LacZ under the control of the LacZ promoter, VanA of the demethylase enzyme shown in SEQ ID NO: 2. It can be produced as a fusion protein added to the N-terminus of subunits to produce strong and stable enzyme activity. Therefore, dimethylase was originally produced as an unstable polypeptide with a short half-life in Pseudomonas putida PpY101 strain, and a polypeptide contributing to stabilization was added to the N-terminus of the polypeptide shown in SEQ ID NO: 2. Thus, stabilization of the dimethylase polypeptide chain represented by the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 2 and 3 and a strong dimethylase activity can be obtained.

さらに、本発明において構築した2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の発酵生産プロセス制御遺伝子は、配列番号15及び17で示されるアミノ酸配列を有する2種類のポリペプチド(ligA及びligB)の会合により、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ活性を有する2種類のポリペプチドをコードする塩基配列(それぞれ配列番号14及び16)をその一部として有し、さらにその下流領域に配列番号19で示されるアミノ酸配列を有する4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド(ligC)をコードする塩基配列領域(配列番号18)を一部に含む、配列番号20で示される塩基配列を有する。配列番号20で示される塩基配列には、4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする領域の終止コドン配列から約24塩基下流に、逆向き相補配列(インバーティドリピート)が存在しその直後に6個のチミンが連続したρ非依存性の転写のターミネーター構造が配置され(位置2688〜2706)、このρ非依存性の転写のターミネーター構造を2-ピロン-4,6-ジカルボン酸発酵生産プロセス制御遺伝子の最下流に配置することにより、多種類の酵素遺伝子で構成される2-ピロン-4,6-ジカルボン酸発酵生産プロセス制御遺伝子全体の効率的な転写が可能になる。   Furthermore, the fermentation production process control gene of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid constructed in the present invention is obtained by association of two types of polypeptides (ligA and ligB) having the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 15 and 17. And a base sequence (SEQ ID NO: 14 and 16, respectively) encoding two types of polypeptides having protocatechuic acid 4,5-dioxygenase activity, and the amino acid represented by SEQ ID NO: 19 in the downstream region A base represented by SEQ ID NO: 20 which partially contains a base sequence region (SEQ ID NO: 18) encoding a polypeptide (ligC) having 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde dehydrogenase activity having a sequence Has an array. The base sequence represented by SEQ ID NO: 20 contains an inverted complementary sequence (inverted repeat) about 24 bases downstream from the stop codon sequence of the region encoding 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase. ) And a ρ-independent transcription terminator structure in which 6 thymines are continuously located (positions 2688 to 2706), and this ρ-independent transcription terminator structure is 2-pyrone-4, By placing the 6-dicarboxylic acid fermentation production process control gene at the most downstream position, efficient transcription of the entire 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid fermentation production process control gene composed of various enzyme genes is possible. become.

配列番号20で示される塩基配列は、配列番号14及び16で示される塩基配列がコードするプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼの酵素活性によってプロトカテク酸から生成する、不安定な中間生成物4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドを速やかに安定な2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に変換するため、配列番号14及び16で示される塩基配列がコードする2種類のポリペプチドのうち下流の小サブユニットをコードする遺伝子領域に、配列番号18で示される4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子のプロモーター配列を重複した構造を持つ。このことにより、該遺伝子を含むDNA断片を大腸菌プラスミドやシュードモナスを宿主とする広宿主域プラスミドpKT230MC(図7)が持つ大腸菌由来のβ-ラクタマーゼ遺伝子プロモーター下流に連結して作成されるハイブリドプラスミドは、β-ラクタマーゼ遺伝子プロモーターが大腸菌だけでなくPseudomonas属を含む多様な微生物で機能することから、当該ハイブリドプラスミドを導入した形質転換体はプロトカテク酸の4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドへの変換酵素プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドの2-ピロン-4,6-ジカルボン酸への変換酵素である4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼの2種類の酵素を同調的に生成して、プロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の発酵生産プロセスの安定な進行が可能になる。   The nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 20 is an unstable intermediate product 4-carboxyl produced from protocatechuic acid by the enzymatic activity of protocatechuic acid 4,5-dioxygenase encoded by the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 14 and 16. In order to quickly convert 2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde into stable 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid, two kinds of polypeptides encoded by the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 14 and 16 are used. Among these, the gene region encoding the downstream small subunit has a structure in which the promoter sequence of the 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde dehydrogenase gene shown in SEQ ID NO: 18 is duplicated. Thus, a hybrid plasmid prepared by ligating a DNA fragment containing the gene downstream of the E. coli-derived β-lactamase gene promoter of the broad host range plasmid pKT230MC (FIG. 7) having E. coli plasmid or Pseudomonas as a host, Since the β-lactamase gene promoter functions not only in E. coli but also in various microorganisms including the genus Pseudomonas, the transformant introduced with the hybrid plasmid is protocatechuic acid 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde Converting enzymes protocatechuate 4,5-dioxygenase and 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde to 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid, 4-carboxy-2- Synthetic production of two enzymes, hydroxymuconic acid-6-semialdehyde dehydrogenase, to produce protocatechuic acid Therefore, the stable fermentation process of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid can be achieved.

配列番号20で示されるプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を有する微生物Sphingomonas paucimobilis SYK-6のゲノムDNAより、制限酵素XbaI切断によって得られる配列番号20を有するDNA断片(図12)を、大腸菌プラスミドpUC119のマルチクローニングサイトに存在する制限酵素XbaIによる切断部位に連結することによりハイブリドプラスミドpULABC(図13)を作成する。本ハイブリドプラスミドを導入した大腸菌XL1-Blue株の形質転換体は、プロトカテク酸を2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に高収率変換することが出来る。   From the genomic DNA of the microorganism Sphingomonas paucimobilis SYK-6 having the genes encoding protocatechuate 4,5-dioxygenase and 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase represented by SEQ ID NO: 20, the restriction enzyme XbaI The DNA fragment (FIG. 12) having the SEQ ID NO: 20 obtained by cleavage is ligated to the cleavage site by the restriction enzyme XbaI present at the multicloning site of the E. coli plasmid pUC119 to prepare a hybrid plasmid pULABC (FIG. 13). The transformant of Escherichia coli XL1-Blue strain into which this hybrid plasmid has been introduced can convert protocatechuic acid to 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid in high yield.

大腸菌XL1-Blue株で強力なディメチラーゼ活性を生成する、ハイブリドプラスミドpvanAB(図2)の制限酵素Xba1による切断部位に、図13で示されるハイブリドプラスミドpULABCから制限酵素XbaIの切断によって得られる、配列番号20で示される塩基配列を有するプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードするDNA 断片を連結した大腸菌ハイブリドプラスミド:pUVLABC(図14)を作成した。本ハイブリドプラスミドを導入した大腸菌XL1-Blue株の形質転換体は、LacZプロモーターの制御下3種類の酵素、ディメチラーゼ、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードした遺伝子配列を同調的に発現して、植物成分あるは石油成分由来、あるいは化学的に合成されたバニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を発酵生産することができた。   A sequence obtained by cleavage of the restriction enzyme XbaI from the hybrid plasmid pULABC shown in FIG. 13 at the site of cleavage of the hybrid plasmid pvanAB (FIG. 2) by the restriction enzyme Xba1, which produces a strong dimethylase activity in the E. coli XL1-Blue strain Escherichia coli hybrid plasmid ligated with DNA fragments encoding protocatechuate 4,5-dioxygenase and 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase having the base sequence shown by No. 20: pUVLABC (FIG. 14) It was created. The transformant of Escherichia coli XL1-Blue strain into which this hybrid plasmid was introduced was composed of three enzymes under the control of the LacZ promoter, dimethylase, protocatechuic acid 4,5-dioxygenase and 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6. -Synchronously expressing the gene sequence encoding semialdehyde dehydrogenase and derived from plant component, petroleum component, or chemically synthesized vanillic acid, syringic acid, protocatechuic acid, 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid The acid could be produced by fermentation.

Pseudomonas putidaにおいて複製して維持可能な広宿主域プラスミド pKT230MC(図7)に、大腸菌の形質転換体細胞において安定で強力なバニリン酸ディメチラーゼ(VanA,B)の生産を実現したハイブリドプラスミドpvanAB(図2)の制限酵素PvuIIによる切断によって得られる DNA断片を連結した広宿主域ハイブリドプラスミドpDVZ1(図8)は、それを導入した大腸菌XL1-Blue株やPseudomonas putidaの形質転換体で、ディメチラーゼ遺伝子を強力に発現し安定な酵素活性生産する。このハイブリドプラスミドpDVZ1(図8)の制限酵素Xba1による切断部位に、図13で示されるハイブリドプラスミドpULABCから制限酵素XbaIの切断によって得られる、配列番号20で示される塩基配列を有するプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードするDNA 断片を連結した広宿主域ハイブリドプラスミド:pKTVLABC (図15)を作成した。本ハイブリドプラスミドを導入したPseudomonas putida PpY1100株及び大腸菌XL1-Blue株の形質転換体は、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸の混合物をことごとく、或いは各々を2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に高収率変換することができた。
広宿主域組換えプラスミドpKTVLABC (図15)は、シュードモナス属細菌をはじめとして広い宿主域を持ち、当該組換プラスミドを導入された形質転換細胞において、3種類の酵素ディメチラーゼ、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ、4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードした遺伝子配列を同調的に発現して、植物成分あるいは石油成分由来、あるいは化学的に合成されたバニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を生産することができるが、2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の高生産のためには、植物成分由来、化学合成もしくは石油由来のバニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸のいずれかから2-ピロン-4,6-ジカルボン酸への分解代謝酵素機能、及び2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に対する分解酵素機能を消失せしめた微生物を宿主とした形質転換体を用いる必要がある。
A broad host range plasmid pKT230MC (Fig. 7) that can be replicated and maintained in Pseudomonas putida, and a hybrid plasmid pvanAB (Fig. 7) that realized the production of a stable and powerful vanillate demethylase (VanA, B) in E. coli transformants. The broad host range hybrid plasmid pDVZ1 (Fig. 8) ligated with the DNA fragment obtained by cleavage with the restriction enzyme PvuII in 2) is a transformant of E. coli XL1-Blue strain or Pseudomonas putida into which the demethylase gene has been introduced. Strongly expressed and stable enzyme activity production. Protocatechuic acid 4,5 having the base sequence represented by SEQ ID NO: 20 obtained by digestion of the restriction enzyme XbaI from the hybrid plasmid pULABC shown in FIG. 13 at the cleavage site of the hybrid plasmid pDVZ1 (FIG. 8) by the restriction enzyme Xba1. A broad host range hybrid plasmid ligated with DNA fragments encoding -dioxygenase and 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase: pKTVLABC (FIG. 15) was prepared. Transformants of Pseudomonas putida PpY1100 strain and E. coli XL1-Blue strain into which this hybrid plasmid has been introduced may contain a mixture of vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid, or each may be highly enriched in 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid. Yield conversion was possible.
The broad host range recombinant plasmid pKTVLABC (FIG. 15) has a wide host range including Pseudomonas bacteria, and in transformed cells introduced with the recombinant plasmid, three types of enzyme demethylase, protocatechuic acid 4,5 Synthetic expression of a gene sequence encoding -dioxygenase, 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase, derived from plant components or petroleum components, or chemically synthesized vanillic acid, syringa 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid can be produced from acid and protocatechuic acid, but for high production of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid, it is derived from plant components, chemical synthesis or petroleum Degradation of any of vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid into 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid, and 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid It is necessary to use a transformant using a microorganism that has lost its degrading enzyme function as a host.

バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を発酵生産する大腸菌ハイブリドプラスミドpUVLABC(図14)、及び広宿主域ハイブリドプラスミド:pKTVLABC (図15)に対し、配列番号22で示されるアミノ酸配列を有するベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド(ligV)をコードする領域を一部に含む、配列番号21で示される塩基配列をさらに連結するとこにより作成されるハイブリドプラスミドは、NADの存在下でバニリン及びシリンガアルデヒドをバニリン酸及びシリンガ酸に酸化し、さらにはベンズアルデヒド及びP-ヒドロキシベンズアルデヒドを安息香酸及びP-ヒドロキシ安息香酸に酸化する。従って、植物成分由来低分子混合物に含まれるバニリン、シリンガアルデヒドを酸化してバニリン酸、シリンガ酸に変換する機能が新たに付加される。   SEQ ID NO: 22 for E. coli hybrid plasmid pUVLABC (FIG. 14) for fermentative production of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid from vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid, and broad host range hybrid plasmid: pKTVLABC (FIG. 15) A hybrid plasmid prepared by further linking the base sequence represented by SEQ ID NO: 21, which partially contains a region encoding a polypeptide having a benzaldehyde dehydrogenase activity (ligV) having the amino acid sequence represented by In the presence, vanillin and syringaldehyde are oxidized to vanillic acid and syringic acid, and further benzaldehyde and P-hydroxybenzaldehyde are oxidized to benzoic acid and P-hydroxybenzoic acid. Therefore, a function of oxidizing vanillin and syringaldehyde contained in the plant component-derived low-molecular mixture to convert them into vanillic acid and syringic acid is newly added.

配列番号21で示されるベンズアルデヒドデヒドロゲナーをコードする遺伝子を、大腸菌プラスミドpUC119のマルチクローニングサイトに存在する制限酵素SmaIによる切断部位に連結することによりハイブリドプラスミドpULV(図16)を作成する。本ハイブリドプラスミドを導入した大腸菌XL1-Blue株の形質転換体は、ベンズアルデヒドデヒドロゲナーを生産することができる。さらに配列番号21で示されるベンズアルデヒドデヒドロゲナーをコードする遺伝子を、Pseudomonas putidaにおいて複製して維持可能な広宿主域プラスミドpKT230MC(図7)の制限酵素SmaIによる切断部位に連結することによりハイブリドプラスミドpKTLV(図16)を作成する。本ハイブリドプラスミドを導入したPseudomonas putida PpY1100株の形質転換体は、ベンズアルデヒドデヒドロゲナーを生産することができる。   A hybrid plasmid pULV (FIG. 16) is prepared by ligating the gene encoding benzaldehyde dehydrogenase represented by SEQ ID NO: 21 to a cleavage site by the restriction enzyme SmaI present at the multicloning site of E. coli plasmid pUC119. A transformant of E. coli XL1-Blue strain introduced with this hybrid plasmid can produce benzaldehyde dehydrogener. Further, the gene encoding benzaldehyde dehydrogenase represented by SEQ ID NO: 21 is ligated to the cleavage site of the broad host range plasmid pKT230MC (FIG. 7) that can be replicated and maintained in Pseudomonas putida by the restriction enzyme SmaI to hybridize the plasmid pKTLV. (FIG. 16) is created. A transformant of Pseudomonas putida PpY1100 strain into which this hybrid plasmid has been introduced can produce benzaldehyde dehydrogener.

配列番号21を保持する大腸菌ハイブリドプラスミドpULV(図16)の制限酵素SmaIの切断によって得られるDNA断片を、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を発酵生産するための多段反応プロセスを構成する3種類の酵素(ディメチラーゼ、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ)をコードした遺伝子配列とそれらの発現制御に関与する遺伝子領域持つ大腸菌ハイブリドプラスミドpUVLABC(図14)の制限酵素XbaIによる部分切断後、末端処理によって得られたDNA断片と公知のDNAリガーゼにより結合させることによって、大腸菌組み換えプラスミドpUVDLABC(図17)を作成する。
作成された大腸菌組み換えプラスミドpUVDLABC(図17)は、大腸菌に導入されLacZプロモーターの制御下、4種類の酵素ディメチラーゼ、ベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードした遺伝子配列を同調的に発現して、植物成分あるは石油成分由来、あるいは化学的に合成されたバニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸から2−ピロンー4,6−ジカルボン酸を発酵生産することができる。
2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid is fermentatively produced from vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid from a DNA fragment obtained by digestion with restriction enzyme SmaI of Escherichia coli hybrid plasmid pULV (FIG. 16) carrying SEQ ID NO: 21. Sequences encoding three enzymes (dimethylase, protocatechuate 4,5-dioxygenase and 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase) and their expression After partial cleavage of the E. coli hybrid plasmid pUVLABC (FIG. 14) having a gene region involved in regulation with the restriction enzyme XbaI, the DNA fragment obtained by the end treatment is ligated with a known DNA ligase to thereby bind the E. coli recombinant plasmid pUVDLABC (FIG. 17). ).
The prepared E. coli recombinant plasmid pUVDLABC (FIG. 17) was introduced into E. coli and under the control of the LacZ promoter, four types of enzyme demethylase, benzaldehyde dehydrogenase, protocatechuic acid 4,5-dioxygenase and 4-carboxy-2-hydroxymuconone. Synchronously expressing a gene sequence encoding acid-6-semialdehyde dehydrogenase from plant components, petroleum components, or chemically synthesized vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid, protocatechuic acid 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid can be produced by fermentation.

配列番号21を保持する大腸菌ハイブリドプラスミドpULV(図16)の制限酵素SmaIの切断によって得られるDNA断片を、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を発酵生産するための多段反応プロセスを構成する3種類の酵素(ディメチラーゼ、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ)をコードした遺伝子配列とそれらの発現制御に関与する遺伝子領域持つ広宿主域ハイブリドプラスミドpKTVLABC(図15)の制限酵素XbaIによる部分切断後、末端処理によって得られたDNA断片と公知のDNAリガーゼにより結合させることによって、広宿主域組み換えプラスミドpKTVDLABC(図18)を作成する。
作成された広宿主域組換えプラスミドpKTVDLABC(図18)は、シュードモナス属細菌をはじめとして広い宿主域を持ち、当該組換プラスミドを導入された形質転換細胞において、4種類の酵素ディメチラーゼ、ベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードした遺伝子配列を同調的に発現して、植物成分あるは石油成分由来、あるいは化学的に合成されたバニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を生産することができる。2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の高生産のための宿主として用いる微生物は、広宿主域組換えプラスミドpKTVDLABC(図18)を複製し、2-ピロン-4,6-ジカルボン酸生産に関与する酵素遺伝子を発現できるものであれば制限されないが、植物成分由来、化学合成もしくは石油由来のバニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸のいずれかから2-ピロン-4,6-ジカルボン酸への分解代謝酵素機能、及び2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に対する分解酵素機能を消失せしめた微生物を宿主とした形質転換体を用いる必要がある。
2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid is fermentatively produced from vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid from a DNA fragment obtained by digestion with restriction enzyme SmaI of Escherichia coli hybrid plasmid pULV (FIG. 16) carrying SEQ ID NO: 21. Sequences encoding three enzymes (dimethylase, protocatechuate 4,5-dioxygenase and 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase) and their expression The broad host range recombinant plasmid pKTVLABC (FIG. 15) having a gene region involved in regulation is partially cleaved with the restriction enzyme XbaI and then joined with a DNA fragment obtained by terminal treatment with a known DNA ligase. pKTVDLABC (FIG. 18) is created.
The prepared broad host range recombinant plasmid pKTVDLABC (FIG. 18) has a wide host range including Pseudomonas bacteria, and in transformed cells into which the recombinant plasmid has been introduced, four types of enzyme demethylase and benzaldehyde dehydrogenase are used. , Synchronously expressing gene sequences encoding protocatechuate 4,5-dioxygenase and 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase, derived from plant or petroleum components, or chemically 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid can be produced from synthesized vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid. The microorganism used as a host for high production of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid replicates the broad host range recombinant plasmid pKTVDLABC (FIG. 18) and participates in 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid production. It is not limited as long as it can express the enzyme gene, but any of plant component-derived, chemically synthesized or petroleum-derived vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid, or protocatechuic acid is used as 2-pyrone-4,6- It is necessary to use a transformant having a microorganism that has lost its function of degrading and metabolizing enzymes to dicarboxylic acids and the function of degrading enzymes to 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid as a host.

(バニリン酸ディメチラーゼ遺伝子(vanAB遺伝子)の取得)
本発明の2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に高収率変換する発酵生産のために設計構築された多段反応プロセス制御遺伝子の作成には、先ずNADHの存在下でバニリン酸及びシリンガ酸のメチルエーテル結合を切断することによってプロトカテク酸及び3メチルガリック酸に変換するバニリン酸ディメチラーゼ遺伝子(vanAB遺伝子)の分離が必要である。本遺伝子の分離手段は特に制限されないが、例えば微生物の宿主ベクター系を用いることができる。ディメチラーゼ遺伝子(vanAB遺伝子)は、例えば組換えDNA技術を利用して次の如くして製造される。すなわちDNA供与体としてバニリン酸及びシリンガ酸のメチルエーテルをNADHの存在下で切断するディメチラーゼを生産する能力を有する微生物を用い、該微生物からゲノムDNAを抽出し、制限酵素などにより切断しDNA断片とする。一方、ファージ、プラスミド等のベクターDNAを制限酵素等を用いて、ゲノムDNAを制限酵素等を用いて、ゲノム断片が挿入可能な制限酵素末端を作成する。これらゲノムDNA断片と直鎖状にしたベクターDNAをDNAリガーゼを用いて結合させ組換えベクターを得る。該組換えベクターを宿主細胞に移入し、目的の組換えベクターを保持する形質転換体細胞を選択し、該形質転換体細胞より目的の組換えベクターを分離することにより製造される。
該遺伝子の分離のDNA供与体としては、バニリン酸及びシリンガ酸のメチルエーテルをNADHの存在下で切断するディメチラーゼを生産する能力を有する微生物であれば特に制限されない。例えばPseudomonas putida PpY101株などが好ましい。
(Acquisition of vanillic acid demethylase gene (vanAB gene))
In order to produce a multistage reaction process control gene designed and constructed for fermentation production that converts to high yield of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid of the present invention, first, vanillic acid and syringic acid in the presence of NADH. It is necessary to isolate the vanillic acid demethylase gene (vanAB gene), which is converted to protocatechuic acid and 3-methylgallic acid by breaking the methyl ether bond. The means for separating this gene is not particularly limited, and for example, a microorganism host vector system can be used. The dimethylase gene (vanAB gene) is produced as follows using, for example, recombinant DNA technology. That is, using a microorganism having the ability to produce a demethylase that cleaves methyl ether of vanillic acid and syringic acid in the presence of NADH as a DNA donor, genomic DNA is extracted from the microorganism, cleaved with a restriction enzyme, etc. And On the other hand, restriction enzyme ends into which genome fragments can be inserted are prepared using restriction enzymes or the like for vector DNA such as phages and plasmids, and restriction enzymes or the like for genomic DNA. These genomic DNA fragments and linearized vector DNA are combined using DNA ligase to obtain a recombinant vector. The recombinant vector is produced by transferring the recombinant vector into a host cell, selecting a transformant cell holding the target recombinant vector, and isolating the target recombinant vector from the transformant cell.
The DNA donor for separating the gene is not particularly limited as long as it is a microorganism capable of producing a dimethylase that cleaves methyl ether of vanillic acid and syringic acid in the presence of NADH. For example, Pseudomonas putida PpY101 strain is preferable.

該微生物からのゲノムDNAの抽出は、該微生物の培養菌体を集菌し、例えばプロテアーゼKにて菌体を溶菌した後、フェノール抽出による除タンパク質処理、プロテアーゼ処理、リボヌクレアーゼ処理、アルコールによるゲノムDNAの沈殿、遠心分離などの方法を適宜組み合わせて行うのが好ましい。分離されたゲノムDNAを断片化するには、例えば該ゲノムDNAの制限酵素の消化により行われる。
ベクターとしては、宿主微生物内で自律的に増殖しうるファージ又はプラスミドから組換えベクターを目的として構築されたものを用いるのが好ましい。プラスミドとしては、例えば大腸菌を宿主とするpUC18、pUC19、pUC118、pUC119、ブルースクリプト、pKT230MC(図7)等が好ましい。これらのベクターは、例えば制限酵素を用いてDNA断片が挿入可能な制限酵素末端を作成し、必要に応じてその末端を脱リン酸処理した後に用いられる。ゲノムDNA断片とベクターDNA断片の結合は、公知のDNAリガーゼ、例えばT4DNAリガーゼ等を用いて行うのが好ましい。
Extraction of genomic DNA from the microorganism is performed by collecting cultured cells of the microorganism, lysing the bacterial body with, for example, protease K, and then removing protein by phenol extraction, protease treatment, ribonuclease treatment, genomic DNA by alcohol It is preferable to appropriately combine methods such as precipitation and centrifugation. For fragmenting the separated genomic DNA, for example, digestion with a restriction enzyme of the genomic DNA is performed.
As the vector, it is preferable to use a vector constructed for the purpose of a recombinant vector from a phage or plasmid capable of autonomously growing in a host microorganism. As the plasmid, for example, pUC18, pUC19, pUC118, pUC119, Bluescript, pKT230MC (FIG. 7) and the like using E. coli as a host are preferable. These vectors are used after, for example, creating restriction enzyme ends into which DNA fragments can be inserted using restriction enzymes and dephosphorylating the ends as necessary. The binding of the genomic DNA fragment and the vector DNA fragment is preferably performed using a known DNA ligase such as T4 DNA ligase.

得られた組換えベクターを導入させる宿主微生物としては、該組換えベクターが安定にかつ自律的に複製可能で、かつ外来性遺伝子の形質が安定的に発現するものであれば良いが、たとえば大腸菌や Pseudomonas putida を用いることができる。宿主微生物に組換えベクターを移入する方法としては、例えば接合法、エレクトロポレーション法、コンピテントセル法等の何れの方法も用いることができる。
形質転換体の選択は、用いたベクターの選択マーカー、例えば形質転換体のDNA組換えにより獲得する薬剤耐性を指標にすることができる。これらの形質転換体の中から目的の組換えベクターを含有する形質転換体の選択は、例えば遺伝子の部分的なDNA断片をプローブとして用いたコロニーハイブリダイゼーション法により行うのが好ましい。このプローブの標識としては、例えば放射性同位元素、ジゴキシゲニン、酵素等のいずれも用いることができる。
The host microorganism into which the obtained recombinant vector is introduced may be any microorganism as long as the recombinant vector can be stably and autonomously replicated and the foreign gene trait is stably expressed. Or Pseudomonas putida can be used. As a method for transferring the recombinant vector into the host microorganism, any method such as a conjugation method, an electroporation method, or a competent cell method can be used.
Selection of transformants can be based on the selection marker of the vector used, for example, drug resistance acquired by DNA recombination of the transformant. Among these transformants, selection of a transformant containing the target recombinant vector is preferably performed, for example, by a colony hybridization method using a partial DNA fragment of a gene as a probe. As the probe label, for example, any of radioisotopes, digoxigenin, enzymes, and the like can be used.

このようにして選択された形質転換体細胞から組換えベクターを抽出するには、常法により抽出すれば良く、例えばアルカリ溶菌法(Cold Spring Harbor Laboratory Press, Molecular Cloning Second Edition (1989))を用いることができる。抽出される組換えベクターは、必要に応じて再びDNA技術を利用して組換えることができる。得られる組換えベクターから、本発明遺伝子に含まれるNADHの存在下でバニリン酸及びシリンガ酸のメチルエーテル結合を切断することによってプロトカテク酸及び3メチルガリック酸に変換するバニリン酸ディメチラーゼ遺伝子(vanAB遺伝子)を切り出すには、制限酵素などを用いることができる。
かくして得られる、本発明遺伝子に含まれるバニリン酸ディメチラーゼ遺伝子の塩基配列は、例えばダイデオキシ法で解読し、決定することができる。配列番号1に、本発明遺伝子に含まれるバニリン酸ディメチラーゼ遺伝子を含む領域の塩基配列を、配列番号2及び3に当該塩基配列から推定されるアミノ酸配列を示す。
In order to extract a recombinant vector from the transformant cells thus selected, extraction may be performed by a conventional method, for example, using an alkaline lysis method (Cold Spring Harbor Laboratory Press, Molecular Cloning Second Edition (1989)). be able to. The extracted recombinant vector can be recombined again using DNA technology as necessary. The vanillic acid demethylase gene (vanAB gene) that is converted from the resulting recombinant vector into protocatechuic acid and 3-methylgallic acid by cleaving the methyl ether bond of vanillic acid and syringic acid in the presence of NADH contained in the gene of the present invention ) Can be cut out using a restriction enzyme or the like.
The base sequence of the vanillic acid demethylase gene contained in the gene of the present invention thus obtained can be decoded and determined by, for example, the dideoxy method. SEQ ID NO: 1 shows the base sequence of the region containing the vanillate demethylase gene contained in the gene of the present invention, and SEQ ID NOs: 2 and 3 show the amino acid sequences deduced from the base sequence.

(プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ遺伝子(ligAB遺伝子)の取得)
本発明の、2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の発酵生産のために設計構築された多段反応プロセス制御遺伝子の作成には、第二の遺伝子としてプロトカテク酸及び3メチルガリック酸の芳香環を開環する酵素プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ遺伝子(ligAB遺伝子)の分離が必要である。本遺伝子の分離手段は特に制限されないが、例えば微生物の宿主ベクター系を用いる事ができる。プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ遺伝子は、例えば組換えDNA技術を利用して次の如くして製造される。すなわちDNA供与体としてプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼを生産する能力を有する微生物を用い、該微生物からゲノムDNAを抽出し、制限酵素などにより切断しDNA断片とする。一方、ファージ、プラスミド等のベクターDNAを制限酵素等を用いて、ゲノムDNAを制限酵素等を用いて、ゲノム断片が挿入可能な制限酵素末端を作成する。これらゲノムDNA断片と直鎖状にしたベクターDNAをDNAリガーゼを用いて結合させ組換えベクターを得る。該組換えベクターを宿主細胞に移入し、目的の組換えベクターを保持する形質転換体細胞を選択し、該形質転換体細胞より目的の組換えベクターを分離することにより製造される。
該遺伝子の分離のDNA供与体としては、プロトカテク酸及び3メチルガリック酸の芳香環を開環するプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼを生産する能力を有する微生物であれば特に制限されない。例えばSphingomonas paucimobilis SYK-6株などが好ましい。
(Acquisition of protocatechuic acid 4,5-dioxygenase gene (ligAB gene))
To create a multistage reaction process control gene designed and constructed for the fermentative production of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid according to the present invention, an aromatic ring of protocatechuic acid and 3-methylgallic acid is used as the second gene. Isolation of the enzyme protocatechuate 4,5-dioxygenase gene (ligAB gene) that opens the ring is necessary. The means for separating this gene is not particularly limited, and for example, a microorganism host vector system can be used. The protocatechuic acid 4,5-dioxygenase gene is produced as follows using, for example, recombinant DNA technology. That is, using a microorganism capable of producing protocatechuic acid 4,5-dioxygenase as a DNA donor, genomic DNA is extracted from the microorganism and cleaved with a restriction enzyme or the like to obtain a DNA fragment. On the other hand, restriction enzyme ends into which genome fragments can be inserted are prepared using restriction enzymes or the like for vector DNA such as phages and plasmids, and restriction enzymes or the like for genomic DNA. These genomic DNA fragments and linearized vector DNA are combined using DNA ligase to obtain a recombinant vector. The recombinant vector is produced by transferring the recombinant vector into a host cell, selecting a transformant cell holding the target recombinant vector, and isolating the target recombinant vector from the transformant cell.
The DNA donor for separating the gene is not particularly limited as long as it is a microorganism capable of producing protocatechuic acid 4,5-dioxygenase that opens the aromatic ring of protocatechuic acid and 3-methylgallic acid. For example, Sphingomonas paucimobilis SYK-6 strain is preferable.

該微生物からのゲノムDNAの抽出及び、該ゲノムDNA断片化、ベクター及び組ベクターの作成、得られた組換えベクターを導入させる宿主微生物とその導入法、目的の組換えベクターを含有する形質転換体の選択、選択された形質転換体細胞から組換えベクターの抽出法は、上記(バニリン酸ディメチラーゼ遺伝子(vanAB遺伝子)の取得)の記載内容と同じである。得られる組換えベクターから、本発明遺伝子に含まれるプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ遺伝子(ligAB遺伝子)を切り出すには、制限酵素などを用いることができる。
かくして得られる、本発明遺伝子に含まれるプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ遺伝子(ligAB遺伝子)の塩基配列は、例えばダイデオキシ法で解読し、決定することができる。配列番号14及び16(それらを含む配列番号20)に、本発明遺伝子の作成のために微生物のゲノムDNAより単離されたプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ遺伝子(ligAB遺伝子)を含む領域の塩基配列を、配列番号15及び17に当該塩基配列から推定されるアミノ酸配列を示す。
Extraction of genomic DNA from the microorganism, fragmentation of the genomic DNA, preparation of vectors and assembly vectors, host microorganism for introducing the obtained recombinant vector, its introduction method, and transformant containing the target recombinant vector And the method for extracting a recombinant vector from the selected transformant cell is the same as described above (obtain vanillic acid demethylase gene (vanAB gene)). In order to excise the protocatechuic acid 4,5-dioxygenase gene (ligAB gene) contained in the gene of the present invention from the obtained recombinant vector, a restriction enzyme or the like can be used.
The base sequence of the protocatechuic acid 4,5-dioxygenase gene (ligAB gene) contained in the gene of the present invention thus obtained can be determined by decoding, for example, by the dideoxy method. SEQ ID NOs: 14 and 16 (including SEQ ID NO: 20) include the bases of the region containing the protocatechuate 4,5-dioxygenase gene (ligAB gene) isolated from the genomic DNA of the microorganism for producing the gene of the present invention. The amino acid sequences deduced from the nucleotide sequences are shown in SEQ ID NOs: 15 and 17, respectively.

(4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligC遺伝子))
本発明の、2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の発酵生産のために設計構築された多段反応プロセス制御遺伝子の作成には、第3の酵素遺伝子として4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドを2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に変換する4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligC遺伝子)の分離が必要である。本遺伝子の分離手段は特に制限されないが、例えば微生物の宿主ベクター系を用いることができる。4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligC遺伝子)は、例えば組換えDNA技術を利用して次の如くして製造される。すなわちDNA供与体として4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ(ligC)を生産する能力を有する微生物を用い、該微生物からゲノムDNAを抽出し、制限酵素などにより切断しDNA断片とする。一方、ファージ、プラスミド等のベクターDNAを制限酵素等を用いて、ゲノムDNAを制限酵素等を用いて、ゲノム断片が挿入可能な制限酵素末端を作成する。これらゲノムDNA断片と直鎖状にしたベクターDNAをDNAリガーゼを用いて結合させ組換えベクターを得る。該組換えベクターを宿主細胞に移入し、目的の組換えベクターを保持する形質転換体細胞を選択し、該形質転換体細胞より目的の組換えベクターを分離することにより製造される。
該遺伝子の分離のDNA供与体としては、4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドを2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に変換する4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ(ligC)を生産する能力を有する微生物であれば特に制限されない。例えばSphingomonas paucimobilis SYK-6株が好ましい。
(4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde dehydrogenase gene (ligC gene))
In the production of the multistage reaction process control gene designed and constructed for the fermentative production of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid according to the present invention, 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid- It is necessary to isolate the 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase gene (ligC gene), which converts 6-semialdehyde to 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid. The means for separating this gene is not particularly limited, and for example, a microorganism host vector system can be used. The 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde dehydrogenase gene (ligC gene) is produced as follows using, for example, recombinant DNA technology. That is, using a microorganism capable of producing 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde dehydrogenase (ligC) as a DNA donor, genomic DNA is extracted from the microorganism, cleaved with a restriction enzyme or the like, and then a DNA fragment And On the other hand, restriction enzyme ends into which genome fragments can be inserted are prepared using restriction enzymes or the like for vector DNA such as phages and plasmids, and restriction enzymes or the like for genomic DNA. These genomic DNA fragments and linearized vector DNA are combined using DNA ligase to obtain a recombinant vector. The recombinant vector is produced by transferring the recombinant vector into a host cell, selecting a transformant cell holding the target recombinant vector, and isolating the target recombinant vector from the transformant cell.
As a DNA donor for the separation of the gene, 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6 which converts 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde to 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid -Any microorganism that has the ability to produce semialdehyde dehydrogenase (ligC) is not particularly limited. For example, Sphingomonas paucimobilis SYK-6 strain is preferable.

該微生物からのゲノムDNAの抽出及び、該ゲノムDNA断片化、ベクター及び組ベクターの作成、得られた組換えベクターを導入させる宿主微生物とその導入法、目的の組換えベクターを含有する形質転換体の選択、選択された形質転換体細胞から組換えベクターの抽出法は、上記(バニリン酸ディメチラーゼ遺伝子(vanAB遺伝子)の取得)の記載内容と同じである。得られる組換えベクターから、本発明遺伝子に含まれる4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligC遺伝子)を切り出すには、制限酵素などを用いることができる。
かくして得られる、本発明遺伝子に含まれる4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligC遺伝子)の塩基配列は、例えばダイデオキシ法で解読し、決定することができる。配列番号20に、本発明遺伝子の作成のために微生物Sphingomonas paucimobilis SYK-6株のゲノムDNAより単離された4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligC遺伝子)を含む領域の塩基配列を、配列番号18に4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligC遺伝子)領域の塩基配列を、配列番号19に塩基配列から推定される当該酵素蛋白質のアミノ酸配列を示す。
Extraction of genomic DNA from the microorganism, fragmentation of the genomic DNA, preparation of vectors and assembly vectors, host microorganism for introducing the obtained recombinant vector, its introduction method, and transformant containing the target recombinant vector And the method for extracting a recombinant vector from the selected transformant cell is the same as described above (obtain vanillic acid demethylase gene (vanAB gene)). In order to excise the 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde dehydrogenase gene (ligC gene) contained in the gene of the present invention from the obtained recombinant vector, a restriction enzyme or the like can be used.
The base sequence of the 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde dehydrogenase gene (ligC gene) contained in the gene of the present invention thus obtained can be determined by decoding, for example, by the dideoxy method. SEQ ID NO: 20 contains a 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase gene (ligC gene) isolated from the genomic DNA of the microorganism Sphingomonas paucimobilis SYK-6 strain for the production of the gene of the present invention The nucleotide sequence of the region is shown in SEQ ID NO: 18, the nucleotide sequence of the 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde dehydrogenase gene (ligC gene) region, and SEQ ID NO: 19 of the enzyme protein deduced from the nucleotide sequence. Amino acid sequence is shown.

(各遺伝子の配置設計と代謝系遺伝子の構築)
かくして得られた3種類の酵素(バニリン酸ディメチラーゼ(VanA及びVanB)、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ(ligA及びligB)及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ(ligC))をコードした遺伝子配列とそれらの発現制御に関与する遺伝子領域を含むDNA断片として、各々の組換えプラスミドより制限酵素によって切り出し、設計した遺伝子配置に基づきDNAリガーゼで連結して3種類の酵素遺伝子を含む制限酵素切断DNA断片を相互に連結する。バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を速やかに大量に発酵生産する多段反応プロセスの制御遺伝子の新規2本鎖DNA分子を作成することができる。
(Arrangement design of each gene and construction of metabolic gene)
The three enzymes thus obtained (vanillate demethylase (VanA and VanB), protocatechuate 4,5-dioxygenase (ligA and ligB) and 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase (ligC) )) And a DNA fragment containing the gene region involved in their expression control, excised from each recombinant plasmid with restriction enzymes and ligated with DNA ligase based on the designed gene arrangement, and the three enzymes Restriction-cleavage DNA fragments containing genes are ligated together. A novel double-stranded DNA molecule of a control gene for a multistage reaction process that rapidly fermentatively produces 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid in large quantities from vanillic acid, syringic acid, or protocatechuic acid can be prepared.

(各遺伝子の配置設計と代謝系遺伝子の構築1:ディメチラーゼの大腸菌発現プラスミドpvanABの作成)
本発明では、配列番号1に示す遺伝子配列をその一部に持つDNA断片を保持する形質転換プラスミドから、制限酵素HincIIにより切り出される配列番号1の塩基配列を持つDNA断片を、大腸菌プラスミドpUC119のコードするLacZαフラグメント遺伝子中に存在する制限酵素HincIIの切断部位で切断して作成したDNA断片に、公知のDNAリガーゼにより結合させることによって新たな大腸菌発現プラスミドpvanABを作成する(図2)。大腸菌発現プラスミドpvanABはエレクトロポレーション法やコンピテントセル法を用いて大腸菌などに導入されると、その形質転換体細胞でLacプロモーター下流に存在するαフラグメントポリペプチドと配列番号2及び3で示されるディメチラーゼのポリペプチドとの融合ポリぺプチドとして生産される。
配列番号1は、大腸菌プラスミドpUC119のコードするLacZαフラグメント遺伝子に連結し、配列番号2及び3で示されるポリペプチドのN末端にαフラグメント遺伝子に由来するディメチラーゼ酵素の安定化に寄与するオリゴペプチドを付加した融合ペプチドとして、大腸菌などの形質転換体細胞内で生産させることにより、安定で、高いディメチラーゼ酵活性を得ることができる。しかし、図2−2に示した大腸菌発現プラスミドpvnnABの如く、配列番号1のディメチラーゼ遺伝子を直接プロモーター配列の下流に連結して、配列番号2及び3に示されるアミノ酸配列を持つポリペプチドとして生成させた場合、形質転換体細胞内で不安定なポリペプチドとして生成されるためディメチラーゼ活性は得られない。また、ディメチラーゼの安定な生産のために配列番号2及び3に付加する安定化に寄与するオリゴペプチドは、LacZαフラグメント由来のオリゴペプチドだけでなく、図5のpQvABの如くヒスチジンの6アミノ酸を含む30アミノ酸から構成されるオリゴペプチドでも良く、配列番号2及び3の安定化に寄与するものであれば良い。
(Arrangement design of each gene and construction of metabolic gene 1: Preparation of Escherichia coli expression plasmid pvanAB of dimethylase)
In the present invention, a DNA fragment having the base sequence of SEQ ID NO: 1 excised by the restriction enzyme HincII from a transformation plasmid holding a DNA fragment having the gene sequence shown in SEQ ID NO: 1 as a part thereof is encoded by the E. coli plasmid pUC119. A new E. coli expression plasmid pvanAB is prepared by binding to a DNA fragment prepared by cleaving at the cleavage site of the restriction enzyme HincII present in the LacZα fragment gene (FIG. 2). When the E. coli expression plasmid pvanAB is introduced into E. coli or the like using the electroporation method or the competent cell method, the α fragment polypeptide existing downstream of the Lac promoter in the transformant cells and SEQ ID NOs: 2 and 3 are shown. Produced as a fusion polypeptide with a dimethylase polypeptide.
SEQ ID NO: 1 is linked to a LacZα fragment gene encoded by E. coli plasmid pUC119, and an oligopeptide that contributes to the stabilization of the dimethylase enzyme derived from the α fragment gene at the N-terminus of the polypeptide shown in SEQ ID NOs: 2 and 3. By producing the added fusion peptide in a transformant cell such as Escherichia coli, a stable and high demethylase fermentation activity can be obtained. However, as in the E. coli expression plasmid pvnnAB shown in FIG. 2-2, the dimethylase gene of SEQ ID NO: 1 is directly linked downstream of the promoter sequence to produce a polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and 3. In this case, dimethylase activity cannot be obtained because it is produced as an unstable polypeptide in the transformant cells. In addition, oligopeptides contributing to stabilization added to SEQ ID NOs: 2 and 3 for stable production of dimethylase include not only oligopeptides derived from LacZα fragments but also 6 amino acids of histidine, such as pQvAB in FIG. An oligopeptide composed of 30 amino acids may be used as long as it contributes to stabilization of SEQ ID NOs: 2 and 3.

(各遺伝子の配置設計と代謝系遺伝子の構築2:ディメチラーゼの広宿主域プラスミドpDVZ1(図8)の作成)
大腸菌組換えプラスミドpvanAB(図2)から、制限酵素PuvIIにより切り出されるLacプロモーター配列、その下流に存在するαフラグメントの16アミノ酸をコードする遺伝子、さらにそれに融合した配列番号1を含むDNA断片を、Pseudomonas putida において複製して維持可能な広宿主域プラスミドpKT230MC(図7)の制限酵素EcoRIによる切断によって得られるDNA断片の両末端を平滑化して得られるDNA分子に、公知のDNAリガーゼにより結合させることによって新たな広宿主域プラスミドpDVZ1(図8)を作成する。広宿主域プラスミドpDVZ1(図8)はエレクトロポレーション法やコンピテントセル法を用いてPseudomonas putidaなどに導入されると、その形質転換体細胞でLacプロモーター下流に存在するαフラグメントポリペプチドと配列番号2及び3で示されるディメチラーゼのポリペプチドとの融合ポリぺプチドとして生産され、強力で安定なディメチラーゼを生産することができる。
(Arrangement design of each gene and construction of metabolic system 2: Construction of a wide host range plasmid pDVZ1 (Fig. 8) of dimethylase)
From the E. coli recombinant plasmid pvanAB (FIG. 2), a Lac promoter sequence excised by the restriction enzyme PuvII, a gene encoding 16 amino acids of the α fragment existing downstream thereof, and a DNA fragment comprising SEQ ID NO: 1 fused thereto were obtained as Pseudomonas By binding with a known DNA ligase to a DNA molecule obtained by blunting both ends of a DNA fragment obtained by digestion with a restriction enzyme EcoRI of a broad host range plasmid pKT230MC (FIG. 7) that can be replicated and maintained in putida A new broad host range plasmid pDVZ1 (FIG. 8) is generated. When the broad host range plasmid pDVZ1 (FIG. 8) is introduced into Pseudomonas putida or the like by electroporation or competent cell method, the α fragment polypeptide and the sequence number present downstream of the Lac promoter in the transformed cell. It is produced as a fusion polypeptide with the polypeptide of dimethylase represented by 2 and 3, and a powerful and stable dimethylase can be produced.

(各遺伝子の配置設計と代謝系遺伝子の構築3:プロトカテク酸からPDCへの大腸菌プラスミドpULABC(図13)の作成)
配列番号20で示される塩基配列を含む大腸菌プラスミドから、制限酵素XbaIにより切り出される配列番号20の塩基配列を持つDNA断片を、大腸菌プラスミドpUC119のコードするLacZαフラグメント遺伝子中に存在する制限酵素XbaIの切断部位で切断して作成したDNA断片に、公知のDNAリガーゼにより結合させることによって新たな大腸菌プラスミドpULABC(図13)を作成する。大腸菌プラスミドpULABC(図13)は、エレクトロポレーション法やコンピテントセル法を用いて大腸菌などに導入されると、その形質転換体細胞でプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ酵素遺伝子(ligAB遺伝子)及び、4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ酵素遺伝子(ligC遺伝子)が同調して発現し2種類の酵素生産を行うことができる。
(Arrangement design of each gene and construction of metabolic gene 3: Construction of E. coli plasmid pULABC from protocatechuic acid to PDC (Fig. 13))
Cleavage of the restriction enzyme XbaI present in the LacZα fragment gene encoded by the Escherichia coli plasmid pUC119 is a DNA fragment having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 20 excised from the E. coli plasmid containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 20 by the restriction enzyme XbaI. A new E. coli plasmid pULABC (FIG. 13) is prepared by binding to a DNA fragment prepared by cleaving at the site by a known DNA ligase. When E. coli plasmid pULABC (FIG. 13) is introduced into E. coli or the like using electroporation method or competent cell method, protocatechuate 4,5-dioxygenase enzyme gene (ligAB gene) and 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde dehydrogenase enzyme gene (ligC gene) is expressed synchronously and can produce two types of enzymes.

(各遺伝子の配置設計と代謝系遺伝子の構築4:バニリン酸及びシリンガ酸からPDCへの大腸菌の組換えプラスミドpUVLABC(図14))
図2に示す大腸菌プラスミドpvanABの制限酵素XbaI切断によって得られるDNA断片に、図13に示す大腸菌プラスミドpULABCの制限酵素XbaIの切断によって得られる配列番号20を含むDNA断片に、公知のDNAリガーゼにより結合させることによって、バニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を発酵生産するための多段反応プロセスを構成する3種類の酵素(バニリン酸ディメチラーゼ、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒド)をコードした遺伝子配列とそれらの発現制御に関与する遺伝子領域を連結した新規2本鎖DNA分子を含む、2-ピロン-4,6-ジカルボン酸発酵生産大腸菌組換えプラスミドpUVLABC(図14)を作成する。大腸菌組換えプラスミドpUVLABC(図14)は、エレクトロポレーション法やコンピテントセル法を用いて大腸菌などに導入されると、その形質転換体細胞は植物成分あるは石油成分由来、あるいは化学的に合成されたバニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を発酵生産することができる。
(Arrangement design of each gene and construction of metabolic gene 4: Recombinant plasmid pUVLABC from vanillic acid and syringic acid to PDC (Fig. 14))
The DNA fragment obtained by cleaving restriction enzyme XbaI of E. coli plasmid pvanAB shown in FIG. 2 is bound to the DNA fragment containing SEQ ID NO: 20 obtained by cleaving restriction enzyme XbaI of E. coli plasmid pULABC shown in FIG. 13 by a known DNA ligase. 3 enzymes constituting a multi-stage reaction process for fermentative production of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid from vanillic acid, syringic acid and protocatechuic acid (vanillic acid demethylase, protocatechuic acid 4, 2-pyrone containing a novel double-stranded DNA molecule linking a gene sequence encoding 5-dioxygenase and 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde) and a gene region involved in their expression control A -4,6-dicarboxylic acid fermentation-producing Escherichia coli recombinant plasmid pUVLABC (FIG. 14) is prepared. When the E. coli recombinant plasmid pUVLABC (FIG. 14) is introduced into E. coli or the like using electroporation or competent cell methods, the transformed cells are derived from plant components, petroleum components, or chemically synthesized. 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid can be produced by fermentation from the prepared vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid.

(各遺伝子の配置設計と代謝系遺伝子の構築5:バニリン酸及びシリンガ酸からPDCを生産する広宿主域組換プラスミドpKTVLABC(図15))
大腸菌組換えプラスミドpULABC(図13)の制限酵素XbaIの切断によって得られる配列番号20を有するDNA断片を、ディメチラーゼを生産可能な広宿主域プラスミドpDVZ1(図8)の制限酵素XbaIの切断によって得られるDNA断片と公知のDNAリガーゼにより結合させることによって、様々な宿主域を持つ2-ピロン-4,6-ジカルボン酸発酵生産広宿主域組換プラスミドpKTVLABC(図15)を製造することができる。様々な宿主域を持つ2-ピロン-4,6-ジカルボン酸発酵生産組換えプラスミドpKTVLABC(図15)には、バニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を発酵生産するための多段反応プロセスを構成する3種類の酵素(ディメチラーゼ、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ)をコードした遺伝子配列とそれらの発現制御に関与する遺伝子領域を連結した新規2本鎖DNA分子が含まれる。広宿主域組換プラスミドpKTVLABC(図15)は、宿主となる微生物細胞にエレクトロポレーション法やコンピテントセル法を用いて導入されると、その形質転換体細胞は植物成分あるは石油成分由来、あるいは化学的に合成されたバニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を発酵生産することができる。
様々な宿主域を持つ2-ピロン-4,6-ジカルボン酸発酵生産組換えプラスミドpKTVLABC(図15)は、βラクタマーゼ遺伝子プロモーター下流にバニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を発酵生産するための多段反応プロセスを構成する3種類の酵素をコードした遺伝子配列を含み、シュードモナス属細菌をはじめとして広い宿主域を持ち、エレクトロポレーション法やコンピテントセル法を用いて当該組換プラスミドを導入された形質転換細胞において、3種類の酵素ディメチラーゼ、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ、及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードした遺伝子配列を同調的に発現して、植物成分あるは石油成分由来、あるいは化学的に合成されたバニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を生産することができるが、2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の高生産のためには、植物成分由来、化学合成もしくは石油由来のバニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸のいずれかから2-ピロン-4,6-ジカルボン酸への分解代謝酵素機能、及び2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に対する分解酵素機能を消失せしめた微生物 を宿主とした形質転換体を用いる必要がある。
(Arrangement design of each gene and construction of metabolic gene 5: Wide host range recombinant plasmid pKTVLABC producing PDC from vanillic acid and syringic acid (FIG. 15))
A DNA fragment having SEQ ID NO: 20 obtained by cleavage of the restriction enzyme XbaI of the E. coli recombinant plasmid pULABC (FIG. 13) is obtained by cleavage of the restriction enzyme XbaI of the broad host range plasmid pDVZ1 (FIG. 8) capable of producing dimethylase. By ligating the obtained DNA fragment with a known DNA ligase, 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid fermentation production wide host range recombinant plasmid pKTVLABC (FIG. 15) having various host ranges can be produced. Recombinant plasmid pKTVLABC (Fig. 15) for 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid fermentation production with various host ranges contains 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid from vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid. A gene sequence encoding three types of enzymes (dimethylase, protocatechuate 4,5-dioxygenase and 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase) that constitute a multi-stage reaction process for fermentative production; New double-stranded DNA molecules that link gene regions involved in their expression control are included. When the broad host range recombinant plasmid pKTVLABC (FIG. 15) is introduced into the host microbial cells using electroporation or competent cell methods, the transformed cells are derived from plant components or petroleum components. Alternatively, 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid can be produced by fermentation from chemically synthesized vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid.
Recombinant plasmid pKTVLABC (FIG. 15) having 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid fermentation production with various host ranges is obtained from vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid downstream of β-lactamase gene promoter. It contains a gene sequence that encodes three types of enzymes that constitute a multistage reaction process for the fermentation production of 6-dicarboxylic acid, has a wide host range, including Pseudomonas bacteria, and uses electroporation and competent cell methods. In the transformed cells into which the recombinant plasmid was introduced, 3 types of enzyme demethylase, protocatechuic acid 4,5-dioxygenase, and 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde dehydrogenase were encoded. Synthetic expression of the gene sequence, derived from plant or petroleum components, or chemically synthesized vanillin Can produce 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid from syringic acid and protocatechuic acid, but for high production of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid, it is derived from plant components, chemical synthesis Or, it has the function of degrading and metabolizing enzymes from any of petroleum-derived vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid to 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid and degrading enzyme function to 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid It is necessary to use a transformant with the lost microorganism as the host.

(ベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligV遺伝子))
植物成分あるは石油成分由来、あるいは化学的に合成されたバニリン、及びシリンガアルデヒドからバニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸を経由して2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を発酵生産するための多段反応プロセスを構成する4種類の酵素(ベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ、ディメチラーゼ、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ、4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ)をコードした遺伝子配列とそれらの発現制御に関与する遺伝子領域を、遺伝子工学的方法により設計配置して連結した新規2本鎖DNA分子を作成し、それを保持する形質転換細胞内で4種類の酵素遺伝子が同調的に高発現して、植物成分あるは石油成分由来、あるいは化学的に合成されたバニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を速やかに大量に発酵生産する多段反応プロセスの制御遺伝子を構築するためには、新たにバニリンのバニリン酸への酸化及びシリンガアルデヒドのシリンガ酸への酸化活性を有するベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligV遺伝子)の分離が必要である。本遺伝子の分離手段は特に制限されないが、例えば微生物の宿主ベクター系を用いることができる。ベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligV遺伝子)は、例えば組換えDNA技術を利用して次の如くして製造される。すなわちDNA供与体としてバニリン及びシリンガアルデヒドを酸化することができるベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼを生産する能力を有する微生物を用い、該微生物からゲノムDNAを抽出し、制限酵素などにより切断しDNA断片とする。一方、ファージ、プラスミド等のベクターDNAを制限酵素等を用いて、ゲノムDNAを制限酵素等を用いて、ゲノム断片が挿入可能な制限酵素末端を作成する。これらゲノムDNA断片と直鎖状にしたベクターDNAをDNAリガーゼを用いて結合させ組換えベクターを得る。該組換えベクターを宿主細胞に移入し、目的の組換えベクターを保持する形質転換体細胞を選択し、該形質転換体細胞より目的の組換えベクターを分離することにより製造される。
該遺伝子の分離のDNA供与体としては、バニリン及びシリンガアルデヒドを酸化することができるベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼを生産する能力を有する微生物であれば特に制限されない。例えばSphingomonas paucimobilis SYK-6などが好ましい。
(Benzaldehyde dehydrogenase gene (ligV gene))
To fermentatively produce 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid from plant components or petroleum components or chemically synthesized vanillin and syringaldehyde via vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid Sequences encoding four types of enzymes (benzaldehyde dehydrogenase, dimethylase, protocatechuate 4,5-dioxygenase, 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase) that constitute the multistage reaction process A new double-stranded DNA molecule is created by linking and arranging gene regions involved in the regulation of gene expression by genetic engineering methods, and four types of enzyme genes are synchronously increased in the transformed cells that hold them. Vanillin, syringaldehyde, vanillic acid expressed and derived from plant components or petroleum components, or chemically synthesized In order to construct a control gene for a multistage reaction process that rapidly fermentatively produces 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid from syringic acid and protocatechuic acid in large quantities, oxidation and conversion of vanillin to vanillic acid were newly performed. It is necessary to isolate a benzaldehyde dehydrogenase gene (ligV gene) having an oxidative activity of lingaldehyde to syringic acid. The means for separating this gene is not particularly limited, and for example, a microorganism host vector system can be used. The benzaldehyde dehydrogenase gene (ligV gene) is produced as follows using, for example, recombinant DNA technology. That is, using a microorganism having the ability to produce benzaldehyde dehydrogenase capable of oxidizing vanillin and syringaldehyde as a DNA donor, genomic DNA is extracted from the microorganism and cleaved with a restriction enzyme or the like to obtain a DNA fragment. On the other hand, restriction enzyme ends into which genome fragments can be inserted are prepared using restriction enzymes or the like for vector DNA such as phages and plasmids, and restriction enzymes or the like for genomic DNA. These genomic DNA fragments and linearized vector DNA are combined using DNA ligase to obtain a recombinant vector. The recombinant vector is produced by transferring the recombinant vector into a host cell, selecting a transformant cell holding the target recombinant vector, and isolating the target recombinant vector from the transformant cell.
The DNA donor for separating the gene is not particularly limited as long as it is a microorganism capable of producing benzaldehyde dehydrogenase capable of oxidizing vanillin and syringaldehyde. For example, Sphingomonas paucimobilis SYK-6 is preferable.

該微生物からのゲノムDNAの抽出及び、該ゲノムDNA断片化、ベクター及び組ベクターの作成、得られた組換えベクターを導入させる宿主微生物とその導入法、目的の組換えベクターを含有する形質転換体の選択、選択された形質転換体細胞から組換えベクターの抽出法は、上記(バニリン酸ディメチラーゼ遺伝子(vanAB遺伝子)の取得)の記載内容と同じである。得られる組換えベクターから、本発明遺伝子に含まれるバニリンのバニリン酸への酸化及びシリンガアルデヒドのシリンガ酸への酸化活性を有するベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligV遺伝子)を切り出すには、制限酵素などを用いることができる。
かくして得られる、本発明遺伝子に含まれるベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligV遺伝子)の塩基配列は、例えばダイデオキシ法で解読し、決定することができる。配列番号21に、本発明遺伝子に含まれるベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligV遺伝子)を含む領域の塩基配列を、配列番号22に当該塩基配列から推定されるアミノ酸配列を示す。
Extraction of genomic DNA from the microorganism, fragmentation of the genomic DNA, preparation of vectors and assembly vectors, host microorganism for introducing the obtained recombinant vector, its introduction method, and transformant containing the target recombinant vector And the method for extracting a recombinant vector from the selected transformant cell is the same as described above (obtain vanillic acid demethylase gene (vanAB gene)). In order to excise the benzaldehyde dehydrogenase gene (ligV gene) having the activity of oxidizing vanillin contained in the gene of the present invention into vanillic acid and oxidizing syringaldehyde into syringic acid from the obtained recombinant vector, a restriction enzyme or the like is used. be able to.
The base sequence of the benzaldehyde dehydrogenase gene (ligV gene) contained in the gene of the present invention thus obtained can be determined by decoding, for example, by the dideoxy method. SEQ ID NO: 21 shows the base sequence of the region containing the benzaldehyde dehydrogenase gene (ligV gene) contained in the gene of the present invention, and SEQ ID NO: 22 shows the amino acid sequence deduced from the base sequence.

(各遺伝子の配置設計と代謝系遺伝子の構築6:バニリン、及びシリンガアルデヒドからPDCへの大腸菌の組換えプラスミドpUVDLABC(図17))
かくして得られたベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligV遺伝子)を含む大腸菌組み換えプラスミドpULV(図16)から、ベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligV遺伝子)をコードした遺伝子配列を含むDNA断片として、制限酵素SmaIによって切り出し、既に構築したバニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を速やかに大量に発酵生産する大腸菌プラスミドpUVLABC(図14)の制限酵素XbaIで部分切断して得られるDNA断片をDNAリガーゼで連結して4種類の酵素遺伝子を含み、バニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を速やかに大量に発酵生産する多段反応プロセスにを触媒する2種類の酵素遺伝子をコードして、発現する新規2本鎖DNA分子を有する大腸菌の組換えプラスミドpUVDLABC(図17)を作成することができる。
大腸菌の組換えプラスミドpUVDLABC(図17)は、エレクトロポレーション法やコンピテントセル法を用いて大腸菌などに導入されると、その形質転換体細胞は植物成分あるは石油成分由来、あるいは化学的に合成されたバニリン、及びシリンガアルデヒドからバニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸を経由して2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を発酵生産するための多段反応プロセスを構成する4種類の酵素(ベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ、バニリン酸ディメチラーゼ、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ、及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ)遺伝子を同調的に発現し、2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を発酵生産することができる。
(Arrangement design of each gene and construction of metabolic gene 6: Recombinant plasmid pUVDLABC of E. coli from vanillin and syringaldehyde to PDC (Fig. 17))
From the Escherichia coli recombinant plasmid pULV (FIG. 16) containing the benzaldehyde dehydrogenase gene (ligV gene) thus obtained, a DNA fragment containing the gene sequence encoding the benzaldehyde dehydrogenase gene (ligV gene) was excised by the restriction enzyme SmaI and already constructed. DNA fragment obtained by partial digestion with restriction enzyme XbaI of Escherichia coli plasmid pUVLABC (Fig. 14), which rapidly fermentatively produces 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid from vanillic acid, syringic acid and protocatechuic acid in large quantities A multi-stage reaction process that contains four types of enzyme genes linked by ligase, and rapidly fermentatively produces 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid in large quantities from vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid Novel double-stranded DN that encodes and expresses two enzyme genes that catalyze An E. coli recombinant plasmid pUVDLABC (FIG. 17) with an A molecule can be generated.
When the E. coli recombinant plasmid pUVDLABC (FIG. 17) is introduced into E. coli or the like using electroporation or competent cell methods, the transformant cells are derived from plant components, petroleum components, or chemically. Four enzymes that comprise a multistage reaction process for the fermentative production of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid from synthesized vanillin and syringaldehyde via vanillic acid, syringate and protocatechuic acid ( Benzaldehyde dehydrogenase, vanillic acid demethylase, protocatechuic acid 4,5-dioxygenase, and 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde dehydrogenase) genes are expressed synchronously and 2-pyrone-4,6- Dicarboxylic acid can be produced by fermentation.

(各遺伝子の配置設計と代謝系遺伝子の構築7:バニリン、及びシリンガアルデヒドからPDCへの広宿主域組換えプラスミドpKTVDLABC(図18))
ベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligV遺伝子)を含む大腸菌組み換えプラスミドpULV(図16)から、ベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligV遺伝子)をコードした遺伝子配列を含むDNA断片として、制限酵素SmaIによって切り出し、既に構築したバニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を速やかに大量に発酵生産する広宿主域プラスミドpKTVLABC(図15)の制限酵素XbaIで部分切断して得られるDNA断片をDNAリガーゼで連結して4種類の酵素遺伝子を含み、バニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を速やかに大量に発酵生産する多段反応プロセスにを触媒する4種類の酵素遺伝子をコードして、発現する新規2本鎖DNA分子を有する広宿主域組換えプラスミドpKTVDLABC(図18))を作成することができる。
広宿主域組換えプラスミドpKTVDLABC(図18)は、シュードモナス属細菌をはじめとして広い宿主域を持ち、エレクトロポレーション法やコンピテントセル法を用いて当該組換プラスミドを導入された形質転換細胞において、4種類の酵素、ベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ、バニリン酸ディメチラーゼ、プロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ、及び4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードした遺伝子配列を同調的に発現して、植物成分あるは石油成分由来、あるいは化学的に合成されたバニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を生産することができるが、2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の高生産のためには、植物成分由来、化学合成もしくは石油由来のバニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、及びプロトカテク酸のいずれかから2-ピロン-4,6-ジカルボン酸への分解代謝酵素機能、及び2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に対する分解酵素機能を消失せしめた微生物を宿主とした形質転換体を用いる必要がある。
(Arrangement design of each gene and construction of metabolic system gene 7: Wide host range recombination plasmid pKTVDLABC from vanillin and syringaldehyde to PDC (FIG. 18))
A DNA fragment containing the gene sequence encoding the benzaldehyde dehydrogenase gene (ligV gene) was cut out from the E. coli recombinant plasmid pULV (Fig. 16) containing the benzaldehyde dehydrogenase gene (ligV gene) by the restriction enzyme SmaI. The DNA fragment obtained by partial cleavage with the restriction enzyme XbaI of the broad host range plasmid pKTVLABC (FIG. 15), which rapidly fermentatively produces 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid from acid and protocatechuic acid in large quantities, is obtained using DNA ligase. Concatenates four enzyme genes into a multi-stage reaction process that rapidly fermentatively produces 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid in large quantities from vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringate, and protocatechuic acid. Has a novel double-stranded DNA molecule that encodes and expresses four types of enzyme genes that catalyze It is possible to create a wide host range recombinant plasmid PKTVDLABC (Figure 18)).
The broad host range recombinant plasmid pKTVDLABC (FIG. 18) has a broad host range including Pseudomonas bacteria, and in transformed cells into which the recombinant plasmid has been introduced using the electroporation method or competent cell method, Synchronously express gene sequences encoding four enzymes, benzaldehyde dehydrogenase, vanillate demethylase, protocatechuate 4,5-dioxygenase, and 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid can be produced from plant components or petroleum components or chemically synthesized vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid, and protocatechuic acid, For high production of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid, it is derived from plant components, chemical synthesis or Decomposing metabolic enzyme function from any of petroleum-derived vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringate, and protocatechuic acid to 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid, and 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid It is necessary to use a transformant having a microorganism that has lost its function of degrading the enzyme as a host.

また、本発明は、上述のプラスミドを含む宿主生物を培養することを含む、植物成分由来、化学合成もしくは石油由来のバニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸のいずれか、又はいくつか、或いは全てを含む混合物から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を発酵生産する方法に関するものである。   In addition, the present invention includes a plant component-derived, chemically synthesized or petroleum-derived vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid, protocatechuic acid, or any number thereof, including culturing a host organism containing the above-described plasmid. Or a method for producing 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid by fermentation from a mixture containing all of them.

(実施例1)
シュードモナス属細菌(Pseudomonas putida PpY1100)に2-ピロン-4,6-ジカルボン酸
の発酵生産プラスミドpKTVLABC(図15)を導入した形質転換細胞によるバニリン酸、シリンガ酸から2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の製造に関する実施例
(1)2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の発酵生産するための多段反応プロセスの酵素遺伝子を含む組み換えプラスミドpKTVLABC(図15)を大腸菌HB101株に形質転換し、25mg/Lのアンピシリンを含むLB培地(100ml)で、37℃で18時間振とう培養し、増殖した培養細胞から組み換えプラスミドpKTVLABC(図15)を抽出した。
(2)植物成分由来、化学合成もしくは石油由来のバニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸のいずれかから2-ピロン-4,6-ジカルボン酸への分解代謝酵素機能、及び2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に対する分解酵素機能を消失せしめた微生物であるシュードモナス属細菌(Pseudomonas putida PpY1100)を、LB液体培地500mlで、28℃23時間培養し氷中で30分冷却した。4℃10分10000rpmで遠心集菌し、500mlの0℃蒸留水で温和に洗浄後再び遠心集菌した。続いて250mlの0℃蒸留水で温和に洗浄後、遠心集菌した。さらに125mlの0℃蒸留水で温和に洗浄後、遠心集菌した。集菌した微生物細胞を、10%グリセロールを含む蒸留水に懸濁し0℃にて保持した。
(3)(1)のプラスミドpKTVLABC(図15)DNA約0.05μgを含む蒸留水4μlを0.2cmのキュベットに入れ、(2)の10%グリセロールを含む蒸留水に懸濁した細胞液40μlを加え、(25μF、2500V、12msec)の条件でエレクトロポレーションにかけた。
(4)上記処理した細胞全量を10mlのLB液体培地に接種し、28℃で6時間培養した。培養後遠心によって菌体を集め25mg/Lのカナマイシンを含むLB平板に展開し28℃で48時間培養し、プラスミドpKTVLABC(図15)を保持するカナマイシン耐性を示す形質転換株を得た。本菌をPseudomonas putida PpY1100(pKTVLABC)株と名づけた。
(5)Pseudomonas putida PpY1100(pKTVLABC)株を、200mlのLB液体培地(25mg/Lのカナマイシンを含む)に接種し28℃で16時間培養し前培養菌体懸濁液とした。8LのLB液体培地及び消泡剤(Antiform A)3mlを10L容量のジャーファーメンター(発酵槽)を用いて調製し、そこに培養したPseudomonas putida PpY1100(pKTVLABC)株の前培養菌体懸濁液200mlを混合し、28℃500rpm/minの通気攪拌下、OD660=13〜14まで培養した(10時間〜12時間)。培養に伴う増殖曲線を図19に示す。
(6)10L容量のジャーファーメンター(発酵槽)を用いた培養で、OD660=13〜14に達した時点で、発酵槽から500mlの培養液を三角フラスコに抜き取り、氷上で保存した。
(7)OD660=13〜14に達した発酵槽の培養液に、基質であるバニリン酸(40g)、シリンガ酸(40g)を含む0.1NのNAOH溶液(pH8.5に調整)500mlを、ペリスタポンプを用いて5〜7時間かけて添加した。反応の進行に伴う2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の生成により、培養液のpHが低下する。それを防ぐためpHセンサーに連結したペリスタポンプで0.1NのNAOH溶液を添加して培養液のpHを維持した。
反応の進行はTin Layer Chromatography(TLC)によって確認した。図20〜22に示す様に、添加したバニリン酸、シリンガ酸がTLC分析で殆ど消失が確認される16時間後、(5)で調製した氷冷菌体懸濁500mlを発酵槽の培養液に加えて12時間培養を続けた。
(8)反応終了後、発酵槽の培地をプラスチック容器(バケツ)に移し塩酸を加えてpH3として反応を停止させた。培養液から遠心分離(6000rpm、20℃)により菌体成分を沈殿除去し、得られた上清に塩酸を加えることによりpH1.0に低下させ低温で保存することにより2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を沈殿として分離した。生成した2-ピロン-4,6-ジカルボン酸は約65gに達し、添加した基質比90%程度の収率で生産された。製造した2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を活性炭処理等によりさらに純度を上げた精製物のNRMスペクトルとMSスペクトルを図23〜25に示す。
(実施例2)
シュードモナス属細菌(Pseudomonas putida PpY1100)にバニリン、シリンガアルデヒドから、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸を経由して2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を生産する遺伝子機能を持った広宿主域プラスミドpKTVDLABC(図18)を導入した形質転換細胞によるバニリン、シリンガアルデヒドから2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の製造に関する実施例
(9)本発明が作成した、2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の発酵生産するための多段反応プロセスの酵素遺伝子を含む組み換えプラスミドpKTVDLABC(図18)を大腸菌HB101株に形質転換し、25mg/Lのアンピシリンを含むLB培地(100ml)で、37℃で18時間振とう培養し、増殖した培養細胞から組み換えプラスミドpKTVDLABC(図18)を抽出した。
(10)植物成分由来、化学合成もしくは石油由来のバニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸のいずれかから2-ピロン-4,6-ジカルボン酸への分解代謝酵素機能、及び2-ピロン-4,6-ジカルボン酸に対する分解酵素機能を消失せしめた微生物であるシュードモナス属細菌(Pseudomonas putida PpY1100)を、LB液体培地500mlで、28℃23時間培養し、氷中で30分冷却した。4℃10分10000rpmで遠心集菌し、500mlの0℃蒸留水で温和に洗浄後再び遠心集菌した。続いて250mlの0℃蒸留水で温和に洗浄後、遠心集菌した。さらに125mlの0℃蒸留水で温和に洗浄後、遠心集菌した。集菌した微生物細胞を、10%グリセロールを含む蒸留水に懸濁し0℃にて保持した。
(11)(9)のプラスミドpKTVDLABC(図18)DNA約0.05μgを含む蒸留水4μlを0.2cmのキュベットに入れ、(2)の10%グリセロールを含む蒸留水に懸濁した細胞液40μlを加え、(25μF、2500V、12msec)の条件でエレクトロポレーションにかけた。
(12)上記処理した細胞全量を10mlのLB液体培地に接種し、28℃で6時間培養した。培養後遠心によって菌体を集め25mg/Lのカナマイシンを含むLB平板に展開し28℃で48時間培養し、プラスミドpKTVDLABC(図18)を保持するカナマイシン耐性を示す形質転換株を得た。本菌をPseudomonas putida PpY1100(pKTVDLABC)株と名づけた。
(13)Pseudomonas putida PpY1100(pKTVDLABC)株を、200mlのLB液体培地(25mg/Lのカナマイシンを含む)に接種し28℃で16時間培養し、前培養菌体懸濁液とした。8LのLB液体培地及び消泡剤(Antiform A)3mlを10L容量のジャーファーメンター(発酵槽)を用いて調製し、そこに培養したPseudomonas putida PpY1100(pKTVDLABC)株の前培養菌体懸濁液200mlを混合し、28℃500rpm/minの通気攪拌下、OD660=13〜14まで培養した(10時間〜12時間)。
(14)10L容量のジャーファーメンター(発酵槽)を用いた培養で、OD660=13〜14に達した時点で、発酵槽から500mlの培養液を三角フラスコに抜き取り、氷上で保存した。
(15)OD660=13〜14に達した発酵槽の培養液に、基質としてバニリン(40g)、シリンガアルデヒド(40g)を添加して(7)の如く培養を続行った。反応の進行はTin Layer Chromatography(TLC)によって確認した。添加したバニリン、シリンガアルデヒドがTLC分析で殆ど消失が確認される20時間後、(14)で調製した氷冷菌体懸濁500mlを発酵槽の培養液に加えて12時間培養を続けた。その後(8)の如く2-ピロン-4,6-ジカルボン酸を沈殿として分離した。生成した2-ピロン-4,6-ジカルボン酸は添加した基質比90%程度の収率で生産された。
(Example 1)
2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid from vanillic acid and syringic acid by a transformed cell in which a plasmid pKTVLABC (Fig. 15) for fermentation of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid was introduced into Pseudomonas bacteria (Pseudomonas putida PpY1100) Example of acid production (1) Recombinant plasmid pKTVLABC (FIG. 15) containing an enzyme gene of a multistage reaction process for fermentation production of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid was transformed into Escherichia coli HB101, 25 mg The LB medium (100 ml) containing / L ampicillin was cultured with shaking at 37 ° C. for 18 hours, and the recombinant plasmid pKTVLABC (FIG. 15) was extracted from the grown cultured cells.
(2) Decomposing metabolic enzyme function from plant component-derived, chemically synthesized or petroleum-derived vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid, or protocatechuic acid to 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid, and 2 -Pseudomonas bacterium (Pseudomonas putida PpY1100), a microorganism that has lost its function of degrading enzyme for pyrone-4,6-dicarboxylic acid, was cultured in LB liquid medium 500 ml at 28 ° C. for 23 hours and cooled in ice for 30 minutes. The cells were collected by centrifugation at 10000 rpm at 4 ° C. for 10 minutes, washed gently with 500 ml of 0 ° C. distilled water, and then collected again by centrifugation. Subsequently, the cells were gently washed with 250 ml of 0 ° C. distilled water and then collected by centrifugation. Further, the cells were gently washed with 125 ml of 0 ° C. distilled water and collected by centrifugation. The collected microbial cells were suspended in distilled water containing 10% glycerol and kept at 0 ° C.
(3) Place 4 μl of distilled water containing about 0.05 μg of plasmid pKTVLABC (FIG. 15) in (1) into a 0.2 cm cuvette and add 40 μl of cell suspension suspended in distilled water containing 10% glycerol from (2). , (25 μF, 2500 V, 12 msec).
(4) The total amount of the treated cells was inoculated into 10 ml of LB liquid medium and cultured at 28 ° C. for 6 hours. After culturing, the cells were collected by centrifugation, spread on an LB plate containing 25 mg / L kanamycin, and cultured at 28 ° C. for 48 hours to obtain a kanamycin-resistant transformant carrying the plasmid pKTVLABC (FIG. 15). This bacterium was named Pseudomonas putida PpY1100 (pKTVLABC) strain.
(5) Pseudomonas putida PpY1100 (pKTVLABC) strain was inoculated into 200 ml of LB liquid medium (containing 25 mg / L kanamycin) and cultured at 28 ° C. for 16 hours to obtain a precultured cell suspension. Pre-culture cell suspension of Pseudomonas putida PpY1100 (pKTVLABC) strain prepared using 8L LB liquid medium and 3ml antifoam (Antiform A) using 10L jar fermenter (fermentor) 200 ml was mixed and cultured at 28 ° C. under aeration and stirring at 500 rpm / min until OD660 = 13 to 14 (10 hours to 12 hours). The growth curve accompanying culture is shown in FIG.
(6) When OD660 = 13 to 14 was reached in culture using a 10 L jar fermenter (fermentor), 500 ml of the culture solution was extracted from the fermentor into an Erlenmeyer flask and stored on ice.
(7) Perista pump with 500 ml of 0.1N NAOH solution (adjusted to pH 8.5) containing vanillic acid (40 g) and syringic acid (40 g) as substrates in the culture medium of the fermenter that reached OD660 = 13-14 Over 5-7 hours. Due to the production of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid as the reaction proceeds, the pH of the culture solution decreases. To prevent this, a 0.1N NAOH solution was added with a peristaltic pump connected to a pH sensor to maintain the pH of the culture solution.
The progress of the reaction was confirmed by Tin Layer Chromatography (TLC). As shown in FIGS. 20 to 22, after 16 hours when the vanillic acid and syringic acid added were almost disappeared by TLC analysis, 500 ml of the ice-cold cell suspension prepared in (5) was added to the culture medium of the fermenter. In addition, the culture was continued for 12 hours.
(8) After completion of the reaction, the culture medium in the fermenter was transferred to a plastic container (bucket) and hydrochloric acid was added to stop the reaction at pH3. The bacterial cell components are precipitated and removed from the culture by centrifugation (6000 rpm, 20 ° C.), and hydrochloric acid is added to the resulting supernatant to lower the pH to 1.0 and stored at low temperature to give 2-pyrone-4,6 -The dicarboxylic acid was isolated as a precipitate. The produced 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid reached about 65 g and was produced in a yield of about 90% of the added substrate. FIGS. 23 to 25 show NRM spectra and MS spectra of purified products obtained by further purifying the produced 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid by treatment with activated carbon or the like.
(Example 2)
A broad host range plasmid with the gene function to produce 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid from vanillin and syringaldehyde via vanillic acid, syringic acid and protocatechuic acid to Pseudomonas genus bacteria (Pseudomonas putida PpY1100) Example (9) Production of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid from vanillin and syringaldehyde by transformed cells into which pKTVDLABC (FIG. 18) has been introduced (9) 2-pyrone-4,6- produced by the present invention Recombinant plasmid pKTVDLABC (FIG. 18) containing the enzyme gene of the multistage reaction process for fermentative production of dicarboxylic acid was transformed into Escherichia coli HB101 strain, and LB medium (100 ml) containing 25 mg / L ampicillin was used at 37 ° C. for 18 hours. Recombinant plasmid pKTVDLABC (FIG. 18) was extracted from cultured cells grown by shaking over time.
(10) Decomposing metabolic enzyme function from plant component-derived, chemically synthesized or petroleum-derived vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid, or protocatechuic acid to 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid, and 2 -Pseudomonas bacterium (Pseudomonas putida PpY1100), a microorganism that has lost its function of degrading enzymes for pyrone-4,6-dicarboxylic acid, was cultured in LB liquid medium at 28 ° C for 23 hours and cooled in ice for 30 minutes . The cells were collected by centrifugation at 10000 rpm at 4 ° C. for 10 minutes, washed gently with 500 ml of 0 ° C. distilled water, and then collected again by centrifugation. Subsequently, the cells were gently washed with 250 ml of 0 ° C. distilled water and then collected by centrifugation. Further, the cells were gently washed with 125 ml of 0 ° C. distilled water and collected by centrifugation. The collected microbial cells were suspended in distilled water containing 10% glycerol and kept at 0 ° C.
(11) Plasmid pKTVDLABC of (9) (FIG. 18) 4 μl of distilled water containing about 0.05 μg of DNA is placed in a 0.2 cm cuvette, and 40 μl of cell suspension suspended in distilled water containing 10% glycerol of (2) is added. , (25 μF, 2500 V, 12 msec).
(12) The total amount of the treated cells was inoculated into 10 ml of LB liquid medium and cultured at 28 ° C. for 6 hours. After culturing, the cells were collected by centrifugation and developed on an LB plate containing 25 mg / L kanamycin and cultured at 28 ° C. for 48 hours to obtain a transformant exhibiting kanamycin resistance carrying the plasmid pKTVDLABC (FIG. 18). This bacterium was named Pseudomonas putida PpY1100 (pKTVDLABC) strain.
(13) Pseudomonas putida PpY1100 (pKTVDLABC) strain was inoculated into 200 ml of LB liquid medium (containing 25 mg / L kanamycin) and cultured at 28 ° C. for 16 hours to obtain a precultured cell suspension. Pre-cultured cell suspension of Pseudomonas putida PpY1100 (pKTVDLABC) strain prepared using 8L LB liquid medium and 3ml antifoam (Antiform A) using 10L jar fermenter (fermentor) 200 ml was mixed and cultured at 28 ° C. under aeration and stirring at 500 rpm / min until OD660 = 13 to 14 (10 hours to 12 hours).
(14) When OD660 = 13-14 was reached in culture using a 10 L jar fermenter (fermentor), 500 ml of the culture solution was extracted from the fermentor into an Erlenmeyer flask and stored on ice.
(15) Vanillin (40 g) and syringaldehyde (40 g) were added as substrates to the culture medium of the fermenter that reached OD660 = 13 to 14, and the culture was continued as in (7). The progress of the reaction was confirmed by Tin Layer Chromatography (TLC). Twenty hours after the disappearance of the vanillin and syringaldehyde added was confirmed by TLC analysis, 500 ml of the ice-cold cell suspension prepared in (14) was added to the culture medium in the fermentor and the cultivation was continued for 12 hours. Thereafter, as shown in (8), 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid was separated as a precipitate. The produced 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid was produced with a yield of about 90% of the added substrate.

P. putida PpY101由来のvanA及びvanB遺伝子の構造図である。FIG. 3 is a structural diagram of vanA and vanB genes derived from P. putida PpY101. pvanABの構造図である。It is a structural diagram of pvanAB. pvnnABの構造図である。It is a structural diagram of pvnnAB. pvanAB及びpvnnABから生産されるタンパクのアミノ酸配列である。It is the amino acid sequence of the protein produced from pvanAB and pvnnAB. pQvABの構造図である。It is a structural diagram of pQvAB. 各組み換え体におけるタンパク分析を示す。Protein analysis in each recombinant is shown. pKT230MCの構造図である。It is a structural diagram of pKT230MC. pDVZ1の構築を示す。The construction of pDVZ1 is shown. 活性のない広宿主域プラスミドpDV01の構築である。Construction of the inactive broad host range plasmid pDV01. S. paucimobilis SYK-6由来のligA及びP.aeruginosa GAPDH由来のSD配列の導入を示す。The introduction of SD sequences derived from ligA derived from S. paucimobilis SYK-6 and P. aeruginosa GAPDH is shown. S. paucimobilis SYK-6由来のligA及びP.aeruginosa GAPDH由来のSD配列を含む広宿主プラスミドの構築を示す。The construction of a broad host plasmid containing the ligA from S. paucimobilis SYK-6 and the SD sequence from P. aeruginosa GAPDH is shown. S. paucimobilis SYK-6由来のLigA、LigB及びLigC遺伝子の構造図である。FIG. 2 is a structural diagram of LigA, LigB and LigC genes derived from S. paucimobilis SYK-6. pULABCの構築を示す。The construction of pULABC is shown. pUVLABCの構築を示す。The construction of pUVLABC is shown. pKTVLABCの構築を示す。The construction of pKTVLABC is shown. pULV及びpKTLVの作成を示す。The creation of pULV and pKTLV is shown. pUVDLABCの作成を示す。The creation of pUVDLABC is shown. pKTVDLABCの作成を示す。Shows the creation of pKTVDLABC. P. putida PpY1100(pKTVLABC)の増殖曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the growth curve of P. putida PpY1100 (pKTVLABC). Tin Layer Chromatography(TLC)結果を示す図である。It is a figure which shows a Tin Layer Chromatography (TLC) result. Tin Layer Chromatography(TLC)結果を示す図である。It is a figure which shows a Tin Layer Chromatography (TLC) result. Tin Layer Chromatography(TLC)結果を示す図である。It is a figure which shows a Tin Layer Chromatography (TLC) result. 2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の1H-NRMスペクトルである。 1 is a 1 H-NRM spectrum of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid. 2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の13C-NRMスペクトルである。It is a 13 C-NRM spectrum of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid. 2-ピロン-4,6-ジカルボン酸のMSスペクトルである。2 is an MS spectrum of 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid. Pseudomonas putida PpY101由来のvanAB遺伝子を示す(配列番号1)。The vanAB gene derived from Pseudomonas putida PpY101 is shown (SEQ ID NO: 1). Pseudomonas putida. WCS358由来のvanAB遺伝子を示す(配列番号4)。This shows the vanAB gene derived from Pseudomonas putida. WCS358 (SEQ ID NO: 4). Pseudomonas sp. HR199由来のvanAB遺伝子を示す(配列番号7)。The vanAB gene derived from Pseudomonas sp. HR199 is shown (SEQ ID NO: 7). S. paucimobilis SYK-6由来のligABC遺伝子を示す(配列番号20)。The ligABC gene derived from S. paucimobilis SYK-6 is shown (SEQ ID NO: 20). S. paucimobilis SYK-6由来のligV遺伝子を示す(配列番号21)。This shows the ligV gene derived from S. paucimobilis SYK-6 (SEQ ID NO: 21).

Claims (11)

下記のいずれかのDNA分子:
(1)配列番号1記載のDNA分子;
(2)配列番号2及び/又は3記載のアミノ酸配列をコードするDNA分子;
(3)配列番号1記載のDNA分子又はその相補配列からなるDNA分子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつシリンガ酸に対してディメチラーゼ活性を有する2本のポリペプチドをコードするDNA分子;又は
(4)配列番号2及び/又は3記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつシリンガ酸に対してディメチラーゼ活性を有する2本のポリペプチドのいずれか一方又は両方をコードするDNA分子。
Any of the following DNA molecules:
(1) a DNA molecule described in SEQ ID NO: 1;
(2) a DNA molecule encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 and / or 3;
(3) A DNA molecule that hybridizes with a DNA molecule comprising SEQ ID NO: 1 or a complementary sequence thereof under stringent conditions and encodes two polypeptides having dimethylase activity against syringic acid Or (4) the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and / or 3, consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted and / or added, and having a demethylase activity against syringic acid; A DNA molecule that encodes one or both of the two polypeptides.
VanAの安定化に寄与し、VanAの酵素機能を阻害しないポリペプチドをVanAのN末端に付加したポリペプチド。   A polypeptide in which a polypeptide that contributes to the stabilization of VanA and does not inhibit the enzymatic function of VanA is added to the N-terminus of VanA. プロモーターと、
請求項1記載のDNA分子と、
ターミネーターとが、この順に、適切な宿主において機能可能に接続された組換え体DNA。
A promoter,
A DNA molecule according to claim 1;
Recombinant DNA to which terminators are operably connected in this order in an appropriate host.
さらに、プロモーターとDNA分子との間にVanAの安定化に寄与し、VanAの酵素機能を阻害しないポリペプチドをコードするDNA分子を有する請求項3記載の組換え体DNA。   The recombinant DNA according to claim 3, further comprising a DNA molecule encoding a polypeptide that contributes to the stabilization of VanA and does not inhibit the enzymatic function of VanA between the promoter and the DNA molecule. さらに、プロモーターとターミネーターとの間に下記DNA分子群を有する請求項3又は4記載の組換え体DNA:
ここで、前記DNA分子群はDNA分子(ligA遺伝子)、DNA分子(ligB遺伝子)、DNA分子(ligC遺伝子)及びその組み合わせからなる群より選ばれ、
DNA分子(ligA遺伝子)は下記のいずれかのDNA分子であり、
(5)配列番号14記載のDNA分子;
(6)配列番号15記載のアミノ酸配列をコードするDNA分子;
(7)配列番号14記載のDNA分子又はその相補配列からなるDNA分子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつポリペプチド(ligB)と会合してプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA分子;又は
(8)配列番号15記載のアミノ酸配列の1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつポリペプチド(ligB )と会合してプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA分子;
DNA分子(ligB遺伝子)は下記のいずれかのDNA分子であり、
(9)配列番号16記載のDNA分子;
(10)配列番号17記載のアミノ酸配列をコードするDNA分子;
(11)配列番号16記載のDNA分子又はその相補配列からなるDNA分子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつポリペプチド(ligA)と会合してプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA分子;又は
(12)配列番号17記載のアミノ酸配列の1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつポリペプチド(ligA)と会合してプロトカテク酸4,5-ジオキシゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA分子;
DNA分子(ligC遺伝子)は下記のいずれかのDNA分子であり、
(13)配列番号18記載のDNA分子;
(14)配列番号19記載のアミノ酸配列をコードするDNA分子;
(15)配列番号18記載のDNA分子又はその相補配列からなるDNA分子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA分子;又は
(16)配列番号18記載のアミノ酸配列の1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ4-カルボキシ-2-ヒドロキシムコン酸-6-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA分子;
前記ポリペプチド(ligA)は、配列番号15記載のアミノ酸配列又は配列番号15記載のアミノ酸配列の1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、
前記ポリペプチド(ligB)は、配列番号17記載のアミノ酸配列又は配列番号17記載のアミノ酸配列の1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加されたアミノ酸配列からなる。
The recombinant DNA according to claim 3 or 4, further comprising the following DNA molecule group between a promoter and a terminator:
Here, the DNA molecule group is selected from the group consisting of DNA molecules (ligA gene), DNA molecules (ligB gene), DNA molecules (ligC gene) and combinations thereof,
A DNA molecule (ligA gene) is one of the following DNA molecules:
(5) the DNA molecule set forth in SEQ ID NO: 14;
(6) a DNA molecule encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 15;
(7) hybridizes under stringent conditions with the DNA molecule of SEQ ID NO: 14 or its complementary sequence, and associates with the polypeptide (ligB) and has protocatechuic acid 4,5-dioxygenase activity A DNA molecule encoding a polypeptide; or (8) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 15 have been deleted, substituted and / or added, and associated with the polypeptide (ligB) A DNA molecule encoding a polypeptide having protocatechuic acid 4,5-dioxygenase activity;
A DNA molecule (ligB gene) is one of the following DNA molecules:
(9) the DNA molecule set forth in SEQ ID NO: 16;
(10) a DNA molecule encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 17;
(11) hybridizes under stringent conditions with the DNA molecule of SEQ ID NO: 16 or a complementary molecule thereof, and associates with the polypeptide (ligA) and has protocatechuic acid 4,5-dioxygenase activity A DNA molecule encoding the polypeptide; or (12) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17 have been deleted, substituted and / or added, and associated with the polypeptide (ligA) A DNA molecule encoding a polypeptide having protocatechuic acid 4,5-dioxygenase activity;
A DNA molecule (ligC gene) is one of the following DNA molecules:
(13) the DNA molecule set forth in SEQ ID NO: 18;
(14) a DNA molecule encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 19;
(15) A polypeptide that hybridizes with the DNA molecule of SEQ ID NO: 18 or a complementary DNA sequence thereof under stringent conditions and has 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid-6-semialdehyde dehydrogenase activity Or (16) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18 are deleted, substituted and / or added, and 4-carboxy-2-hydroxymuconic acid A DNA molecule encoding a polypeptide having -6-semialdehyde dehydrogenase activity;
The polypeptide (ligA) consists of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 15 or an amino acid sequence in which one or several amino acids of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 15 are deleted, substituted and / or added,
The polypeptide (ligB) is composed of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17 or an amino acid sequence in which one or several amino acids of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17 are deleted, substituted and / or added.
下記のいずれかのDNA分子:
(17)配列番号21記載のDNA分子;
(18)配列番号22記載のアミノ酸配列をコードするDNA分子;
(19)配列番号21記載のDNA分子又はその相補配列からなるDNA分子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA分子;又は
(20)配列番号22記載のアミノ酸配列の1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は追加したアミノ酸配列からなり、かつベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA分子。
Any of the following DNA molecules:
(17) the DNA molecule set forth in SEQ ID NO: 21;
(18) a DNA molecule encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22;
(19) a DNA molecule that hybridizes with a DNA molecule comprising SEQ ID NO: 21 or a complementary molecule thereof under stringent conditions and encodes a polypeptide having benzaldehyde dehydrogenase activity; or (20) SEQ ID NO: 22 A DNA molecule comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids of the described amino acid sequence are deleted, substituted and / or added, and encoding a protein having benzaldehyde dehydrogenase activity.
プロモーターと、
請求項6記載のDNA分子と、
ターミネーターとが、この順に、適切な宿主において機能可能に接続された組換え体DNA。
A promoter,
A DNA molecule according to claim 6;
Recombinant DNA to which terminators are operably connected in this order in an appropriate host.
さらに、プロモーターとターミネーターとの間に請求項6記載のDNA分子を有する請求項3〜5のいずれか1項記載の組換え体DNA。   The recombinant DNA according to any one of claims 3 to 5, further comprising the DNA molecule according to claim 6 between a promoter and a terminator. 組換え体DNAが、大腸菌XL1-Blue株が保持するプラスミドである、請求項3〜5、7又は8のいずれか1項記載の組換え体DNA。   The recombinant DNA according to any one of claims 3 to 5, 7 or 8, wherein the recombinant DNA is a plasmid retained by Escherichia coli XL1-Blue. 請求項9記載の組換え体DNAを含む宿主生物。   A host organism comprising the recombinant DNA according to claim 9. 請求項10記載の宿主生物を培養することを含む2-ピロン-4,6-ジカルボン酸の製造方法。   A method for producing 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid, comprising culturing the host organism according to claim 10.
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007148471A1 (en) 2006-06-23 2007-12-27 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Pdc-lactic acid copolyester and molded article thereof
WO2008004731A1 (en) * 2006-07-04 2008-01-10 Hyosung Corporation Purification method of crude naphthalene dicarboxylic acid using recombinated microorganism and 2,6-naphthalene dicarboxylic acid in crystalline form obtained by using the same
WO2008018640A1 (en) 2006-08-10 2008-02-14 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Plasmid, transformant, and method for production of 3-carboxymuconolactone
JP2008079603A (en) * 2006-09-01 2008-04-10 Toyota Industries Corp Mass purification method of 2-pyrrone-4,6-dicarboxylic acid
WO2008078723A1 (en) 2006-12-22 2008-07-03 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Antibacterial agent and bactericidal agent
WO2008143150A1 (en) 2007-05-11 2008-11-27 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Gene-disrupted strain, recombinant plasmid, transformant and method of producing 3-carboxymuconolactone
WO2009019900A1 (en) 2007-08-08 2009-02-12 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Large-scale purification method for 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid
WO2009038007A1 (en) 2007-09-19 2009-03-26 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Polyurethane and polyurea, and method for producing the same
JP2009082064A (en) * 2007-09-28 2009-04-23 Toyota Industries Corp Recombinant plasmid, transformant and method for producing 2h-pyran-2-one-4,6-dicarboxylic acid
WO2010030026A1 (en) * 2008-09-12 2010-03-18 株式会社豊田自動織機 Polyester, polyurethane and methods for producing same
JP2011229426A (en) * 2010-04-26 2011-11-17 Toyota Industries Corp PRODUCTION OF PDC USING FERULOYL-CoA SYNTHETASE GENE AND FERULOYL-CoA HYDRATASE/LYASE GENE
JP2011229425A (en) * 2010-04-26 2011-11-17 Toyota Industries Corp Production of pdc by gene transfer of 3-methylgallate 3,4-dioxygenase
WO2020165882A3 (en) * 2019-02-12 2021-05-06 한국화학연구원 Method of producing high-purity 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid and method of producing intermediate for same
WO2021182639A1 (en) 2020-03-13 2021-09-16 国立研究開発法人森林研究・整備機構 Method for producing 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid
US20220119849A1 (en) * 2020-10-19 2022-04-21 Alliance For Sustainable Energy, Llc Conversion of s-lignin compounds to useful intermediates

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020080467A1 (en) 2018-10-17 2020-04-23 国立大学法人弘前大学 Muconic acid-producing transformed microorganism and use thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030233675A1 (en) * 2002-02-21 2003-12-18 Yongwei Cao Expression of microbial proteins in plants for production of plants with improved properties

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030233675A1 (en) * 2002-02-21 2003-12-18 Yongwei Cao Expression of microbial proteins in plants for production of plants with improved properties

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2007148471A1 (en) * 2006-06-23 2009-11-12 株式会社豊田自動織機 PDC-lactic acid copolyester and molded article thereof
WO2007148471A1 (en) 2006-06-23 2007-12-27 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Pdc-lactic acid copolyester and molded article thereof
WO2008004731A1 (en) * 2006-07-04 2008-01-10 Hyosung Corporation Purification method of crude naphthalene dicarboxylic acid using recombinated microorganism and 2,6-naphthalene dicarboxylic acid in crystalline form obtained by using the same
WO2008018640A1 (en) 2006-08-10 2008-02-14 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Plasmid, transformant, and method for production of 3-carboxymuconolactone
JP5268064B2 (en) * 2006-08-10 2013-08-21 独立行政法人森林総合研究所 Plasmid, transformant, and method for producing 3-carboxymuconolactone
US8211683B2 (en) 2006-08-10 2012-07-03 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Plasmid, transformants and process for production of 3- carboxymuconolactone
JP2008079603A (en) * 2006-09-01 2008-04-10 Toyota Industries Corp Mass purification method of 2-pyrrone-4,6-dicarboxylic acid
WO2008078723A1 (en) 2006-12-22 2008-07-03 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Antibacterial agent and bactericidal agent
WO2008143150A1 (en) 2007-05-11 2008-11-27 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Gene-disrupted strain, recombinant plasmid, transformant and method of producing 3-carboxymuconolactone
EP2175033A1 (en) * 2007-08-08 2010-04-14 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Large-scale purification method for 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid
WO2009019900A1 (en) 2007-08-08 2009-02-12 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Large-scale purification method for 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid
EP2175033A4 (en) * 2007-08-08 2012-01-18 Toyota Jidoshokki Kk Large-scale purification method for 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid
WO2009038007A1 (en) 2007-09-19 2009-03-26 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Polyurethane and polyurea, and method for producing the same
JP2009082064A (en) * 2007-09-28 2009-04-23 Toyota Industries Corp Recombinant plasmid, transformant and method for producing 2h-pyran-2-one-4,6-dicarboxylic acid
WO2010030026A1 (en) * 2008-09-12 2010-03-18 株式会社豊田自動織機 Polyester, polyurethane and methods for producing same
JP2011229426A (en) * 2010-04-26 2011-11-17 Toyota Industries Corp PRODUCTION OF PDC USING FERULOYL-CoA SYNTHETASE GENE AND FERULOYL-CoA HYDRATASE/LYASE GENE
JP2011229425A (en) * 2010-04-26 2011-11-17 Toyota Industries Corp Production of pdc by gene transfer of 3-methylgallate 3,4-dioxygenase
WO2020165882A3 (en) * 2019-02-12 2021-05-06 한국화학연구원 Method of producing high-purity 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid and method of producing intermediate for same
WO2021182639A1 (en) 2020-03-13 2021-09-16 国立研究開発法人森林研究・整備機構 Method for producing 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid
JP2021141874A (en) * 2020-03-13 2021-09-24 国立研究開発法人森林研究・整備機構 Method for producing 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid
JP7392928B2 (en) 2020-03-13 2023-12-06 国立研究開発法人森林研究・整備機構 Method for producing 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid
US20220119849A1 (en) * 2020-10-19 2022-04-21 Alliance For Sustainable Energy, Llc Conversion of s-lignin compounds to useful intermediates
US11807873B2 (en) * 2020-10-19 2023-11-07 Alliance For Sustainable Energy, Llc Conversion of S-lignin compounds to useful intermediates

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