JP2005333933A - New expression plasmid - Google Patents

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哲也 長岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an ultrahigh molecular weight polyester P (3HB-co-3HH) excellent in characteristics of being processed into a fiber, etc., capable of safely producing the polyester at a low cost with high productivity, to provide an expression plasmid used for the same, and to provide a transformant. <P>SOLUTION: This expression plasmid in which a part or all of conjugation transfer ability is deleted and which is used for producing the ultrahigh molecular weight polyester, the transformant transformed by the expression plasmid, and the method for producing the ultrahigh molecular weight polyester by using the transformant are provided, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、超高分子量ポリエステル生産用新規発現プラスミド、およびその形質転換体、またそれを用いた超高分子量ポリエステルの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a novel expression plasmid for producing ultrahigh molecular weight polyester, a transformant thereof, and a method for producing ultrahigh molecular weight polyester using the same.

現在までに数多くの微生物において、エネルギー貯蔵物質としてポリエステルを菌体内に蓄積することが知られている。その代表例としては3−ヒドロキシ酪酸(以下3HBと略す)のホモポリマーであるポリ−3−ヒドロキシ酪酸(以下、P(3HB)と略す)であり、1925年にバチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium)で最初に発見された。P(3HB)は熱可塑性高分子であり、自然環境中で生物的に分解されることから、環境にやさしいプラスチックとして注目されている。しかし、P(3HB)は結晶性が高いため、硬くて脆い性質を持っていることから実用的には応用範囲が限られる。この為、この性質の改良を目的とした研究がなされてきた。 To date, it has been known that polyesters accumulate in cells as an energy storage substance in many microorganisms. A typical example is poly-3-hydroxybutyric acid (hereinafter abbreviated as P (3HB)), which is a homopolymer of 3-hydroxybutyric acid (hereinafter abbreviated as 3HB). In 1925, Bacillus megaterium (Bacillus megaterium) First discovered. P (3HB) is a thermoplastic polymer and is biologically decomposed in the natural environment, and thus has attracted attention as an environmentally friendly plastic. However, since P (3HB) has high crystallinity, it has a hard and brittle nature, so its practical application range is limited. For this reason, research aimed at improving this property has been conducted.

その中で、3−ヒドロキシ酪酸(3HB)と3−ヒドロキシ吉草酸(3HV)とからなる共重合体(以下P(3HB−co−3HV)と略す)の製造方法が開示されている(特許文献1、2参照)。このP(3HB−co−3HV)はP(3HB)に比べると柔軟性に富むため、幅広い用途に応用できると考えられた。しかしながら、実際にはP(3HB−co−3HV)は3HVモル分率を増加させても、それに伴う物性の変化が乏しく、特に柔軟性が向上しないため、シャンプーボトルや使い捨て剃刀の取っ手等、硬質成型体の分野にしか利用されなかった。 Among them, a method for producing a copolymer composed of 3-hydroxybutyric acid (3HB) and 3-hydroxyvaleric acid (3HV) (hereinafter abbreviated as P (3HB-co-3HV)) is disclosed (Patent Literature). 1 and 2). Since this P (3HB-co-3HV) is more flexible than P (3HB), it was considered that it could be applied to a wide range of applications. In practice, however, P (3HB-co-3HV) increases the 3HV mole fraction, so that the change in physical properties associated therewith is poor, and the flexibility is not particularly improved. Therefore, it is difficult to use a hard shampoo bottle or disposable razor handle. It was used only in the field of molded products.

近年、3HBと3−ヒドロキシヘキサン酸(以下、3HHと略す)との2成分共重合ポリエステル(以下P(3HB−co−3HH)と略す)およびその製造方法について研究がなされた(特許文献3、4参照)。これら報告のP(3HB−co−3HH)の製造方法は、土壌より単離されたアエロモナス・キャビエ(Aeromonas caviae)を用いてオレイン酸等の脂肪酸やオリーブオイル等の油脂から発酵生産するものであった。また、P(3HB−co−3HH)の性質に関する研究もなされている(非特許文献1参照)。この報告では炭素数が12個以上の脂肪酸を唯一の炭素源としてアエロモナス・キャビエを培養し、3HH組成が11〜19mol%のP(3HB−co−3HH)を発酵生産している。このP(3HB−co−3HH)は3HH組成の増加にしたがって、P(3HB)の硬くて脆い性質から次第に柔軟な性質を示すようになり、P(3HB−co−3HV)を上回る柔軟性を示すことが明らかにされた。すなわちP(3HB−co−3HH)は3HH組成を変えることで、硬質ポリエステルから軟質ポリエステルまで応用可能な幅広い物性を持つため、テレビの筐体等のように硬さを要求されるものからフィルム等のように柔軟性を要求されるものまで、幅広い分野への応用が期待できる。しかしながら、本製造方法では菌体生産量4g/L、ポリエステル含量30%とポリエステル生産性は低いものであり、本ポリエステルの実用化に向けた生産方法としては未だ不十分と言わざるを得なかったため、実用化に向けて更に高い生産性が得られる方法が探索された。 In recent years, research has been conducted on a two-component copolymerized polyester (hereinafter abbreviated as P (3HB-co-3HH)) of 3HB and 3-hydroxyhexanoic acid (hereinafter abbreviated as 3HH) and a production method thereof (Patent Document 3, 4). These reported methods for producing P (3HB-co-3HH) are fermentatively produced from fatty acids such as oleic acid and fats and oils such as olive oil using Aeromonas caviae isolated from soil. It was. Studies on the properties of P (3HB-co-3HH) have also been made (see Non-Patent Document 1). In this report, Aeromonas caviae is cultured using a fatty acid having 12 or more carbon atoms as a sole carbon source, and P (3HB-co-3HH) having a 3HH composition of 11 to 19 mol% is produced by fermentation. This P (3HB-co-3HH) gradually becomes more flexible from the hard and brittle nature of P (3HB) as the 3HH composition increases, and the flexibility exceeds P (3HB-co-3HV). It was made clear to show. That is, P (3HB-co-3HH) has a wide range of physical properties that can be applied from hard polyester to soft polyester by changing the 3HH composition. Thus, it can be expected to be applied to a wide range of fields, such as those requiring flexibility. However, in this production method, the productivity of the bacterial cells is 4 g / L, the polyester content is 30%, and the polyester productivity is low. Therefore, it must be said that the production method for practical use of the polyester is still insufficient. Thus, a method for obtaining higher productivity for practical use was sought.

また、P(3HB−co−3HH)の生産性向上並びに3HH組成制御を目指して、PHA合成酵素の人為的な改変が行われた(非特許文献2、3参照)。アエロモナス・キャビエ由来のPHA合成酵素変異体のなかで、149番目のアミノ酸アスパラギンがセリンに置換された変異体酵素や、171番目のアスパラギン酸がグリシンに置換された変異体酵素は、大腸菌内でのPHA合成酵素活性や3HH組成が向上していることが示され、また、518番目のフェニルアラニンがイソロイシンに置換された変異体酵素や214番目のバリンがグリシンに置換された変異体酵素は大腸菌でのPHA合成酵素活性やポリエステル含量が向上したことが報告されている。しかし、PHA合成酵素活性を増強させると蓄積されるポリエステルの分子量は低下する傾向が認められている。また、これらは宿主として特殊な大腸菌を用いており未だポリエステル含量は低いことから、これらの変異体酵素の特徴を活かした工業的生産に向けた更なる改良が必要であった。 Moreover, artificial modification | change of PHA synthase was performed aiming at the productivity improvement of P (3HB-co-3HH), and 3HH composition control (refer nonpatent literature 2, 3). Among the mutants of PHA synthase derived from Aeromonas caviae, the mutant enzyme in which the 149th amino acid asparagine is replaced with serine, and the mutant enzyme in which the 171st aspartic acid is replaced with glycine are It has been shown that PHA synthase activity and 3HH composition are improved, and the mutant enzyme in which the 518th phenylalanine is replaced with isoleucine and the mutant enzyme in which the 214th valine is replaced with glycine are It has been reported that PHA synthase activity and polyester content have been improved. However, it has been recognized that increasing the PHA synthase activity tends to reduce the molecular weight of the accumulated polyester. In addition, since special Escherichia coli is used as a host and the polyester content is still low, further improvements for industrial production utilizing the characteristics of these mutant enzymes are required.

T.Fukui等がラルストニア・ユートロファを宿主としてP(3HB−co−3HH)を生産したPHA合成酵素発現プラスミドは、pJRD215(ATCC 37533)にポリエステル合成酵素遺伝子やD−エノイル−CoAヒドラターゼ遺伝子等を導入したpJRDEE32やpJRDEE32d13等(特許文献5参照)であった。本菌株の菌体生産量は4g/Lと低かったが、植物油脂を炭素源とした同菌株の培養条件改善により菌体生産量45g/L、ポリエステル含量62.5%、3HH組成8.1%にまで向上したように培養方法に関する研究もなされた(特許文献6参照)。 T.A. The PHA synthase expression plasmid that Fukui et al. Produced P (3HB-co-3HH) using Ralstonia / eutropha as a host was pJRDEE32 in which a polyester synthase gene, a D-enoyl-CoA hydratase gene, etc. were introduced into pJRD215 (ATCC 37533). And pJRDEE32d13 (see Patent Document 5). Although the bacterial cell production amount of this strain was as low as 4 g / L, the bacterial cell production amount was 45 g / L, the polyester content was 62.5%, and the 3HH composition was 8.1 by improving the culture conditions of the strain using vegetable oil as a carbon source. Studies have also been conducted on the culture method so as to improve the percentage (see Patent Document 6).

一方、P(3HB)の生産に関してはPHB合成酵素に加えて3HBの供給系であるラルストニア・ユートロファ由来のphbA(β―ケトチオラーゼ)およびphbB(アセトアセチル−CoAレダクターゼ)を共発現させる方法も開示されている(特許文献7、8、9参照)。
また、β−酸化経路の酵素である大腸菌由来のアシル−CoAデヒドロゲナーゼ(fadE(yafHともいう))遺伝子を用いたP(3HB−co−3HH)の生産研究も行われた。同酵素遺伝子およびアエロモナス・キャビエ由来の(R)−エノイル−CoAヒドラターゼ及びポリエステル合成酵素遺伝子を導入した大腸菌では、炭素源としてラウリン酸を用いて培養した結果、48時間で菌体生産量は約1g/L、ポリエステル含量は約16%が達成されている(非特許文献4参照)。
更にアエロモナス・ハイドロフィラに大腸菌由来のアシル−CoAデヒドロゲナーゼ遺伝子を導入した株によるP(3HB−co−3HH)の生産も研究されている(非特許文献5参照)。この報告では、ラウリン酸及びグルコースを炭素源とした培養により、48時間培養で菌体生産量約3g/L、ポリエステル含量約60%が達成されている。
On the other hand, regarding the production of P (3HB), a method of co-expressing phbA (β-ketothiolase) and phbB (acetoacetyl-CoA reductase) derived from Ralstonia eutropha which is a 3HB supply system in addition to PHB synthase is also disclosed (See Patent Documents 7, 8, and 9).
In addition, production studies of P (3HB-co-3HH) using an acyl-CoA dehydrogenase (fadE (also referred to as yafH)) gene derived from E. coli, which is an enzyme of the β-oxidation pathway, were also conducted. In E. coli into which the enzyme gene and (R) -enoyl-CoA hydratase derived from Aeromonas caviae and the polyester synthase gene were introduced, culturing using lauric acid as a carbon source resulted in about 1 g of cell production in 48 hours. / L, the polyester content is about 16% (see Non-Patent Document 4).
Furthermore, the production of P (3HB-co-3HH) by a strain in which an Escherichia coli-derived acyl-CoA dehydrogenase gene is introduced into Aeromonas hydrophila has also been studied (see Non-Patent Document 5). In this report, culturing using lauric acid and glucose as a carbon source has achieved a cell production of about 3 g / L and a polyester content of about 60% after 48 hours of culture.

ポリエステルを繊維状に加工するには出来るだけ高分子量であることが望ましい。このため超高分子量のP(3HB)生産について研究がなされ、培養時のpH及びグルコース濃度をコントロールすることにより重量平均分子量が1000万を越える超高分子量P(3HB)の生産方法が示された。その中で超高分子量P(3HB)では繊維状への加工時に重要な物性(例えば引張り強度や再伸延性)が向上することが明らかにされている(非特許文献6、7、8参照)。また、試験管内でのP(3HB)生産では、PHB合成酵素濃度を変化させることにより、300万〜1200万の重量平均分子量を有するP(3HB)を生産可能であることも明らかにされた(非特許文献9参照)。更に、誘導性プロモーターにより制御されたphaC遺伝子等を有する発現ベクターを用いた大腸菌によるP(3HB)の生産では、誘導剤添加量で発現する酵素量を制御した結果、重量平均分子量を78万〜400万でコントロール可能であることが開示されている(特許文献10参照)。
P(3HB−co−3HH)の生産に関しては、比較的高価なオクタン酸を単一炭素源とした培養で重量平均分子量が約310万のP(3HB−co−3HH)が蓄積されたことが示されている(非特許文献10参照)。しかしながら、安価な植物油脂等を炭素源とした培養での超高分子量のP(3HB−co−3HH)生産に関しての報告は無い。
In order to process the polyester into a fiber, it is desirable to have as high a molecular weight as possible. Therefore, ultra high molecular weight P (3HB) production has been studied, and a method for producing ultra high molecular weight P (3HB) having a weight average molecular weight exceeding 10 million has been shown by controlling pH and glucose concentration during culture. . Among them, it has been clarified that ultra-high molecular weight P (3HB) improves important physical properties (for example, tensile strength and re-extension property) during processing into a fibrous form (see Non-Patent Documents 6, 7, and 8). . In addition, in the production of P (3HB) in a test tube, it was also revealed that P (3HB) having a weight average molecular weight of 3 to 12 million can be produced by changing the PHB synthase concentration ( Non-patent document 9). Furthermore, in the production of P (3HB) by Escherichia coli using an expression vector having a phaC gene controlled by an inducible promoter, the amount of enzyme expressed by controlling the amount of the inducing agent added, the weight average molecular weight was 780,000 to It is disclosed that control is possible at 4 million (see Patent Document 10).
Regarding the production of P (3HB-co-3HH), P (3HB-co-3HH) having a weight average molecular weight of about 3.1 million was accumulated in the culture using relatively expensive octanoic acid as a single carbon source. (See Non-Patent Document 10). However, there is no report on the production of ultrahigh molecular weight P (3HB-co-3HH) in culture using cheap vegetable oils and fats as a carbon source.

ところで、pJRD215は、広宿主域ベクターであるRSF1010の誘導体であり、接合伝達性を有している(非特許文献11参照)。
接合伝達とは、異なる形質を持つ細菌を混合培養した時に起こる現象であり、ある細菌(供与菌)の遺伝子の一部が、他の細菌(受容菌)に移ることを指す。接合伝達能力の強度は、供与体の染色体上あるいは供与体が持つプラスミド上の接合伝達に関与する遺伝子によって決定される。接合伝達に関与する遺伝子には、自己伝達性遺伝子traおよび共役伝達性遺伝子mob、そしてoriT配列がある。traがコードするタンパク質は、供与菌・受容菌間の相互作用に関与する。mobがコードするタンパク質はoriT配列にニックを入れる機能、さらに一本鎖となったDNAを安定に運ぶ機能を有する。oriT配列は、ニックサイトとニックが入るための認識配列から成る。これら3種が共存してはじめて接合伝達が起こる。
また、pJRD215は、接合伝達に関与する遺伝子のうち、mob遺伝子群およびoriT配列を有するため、工業スケールでのポリエステル製造時にpJRD215を保有する形質転換体が万が一漏洩した場合、例えばRP4のようにtra遺伝子含有プラスミドを持つ微生物と接触すると、接合伝達が生じる可能性があり、組換え体の封じ込めといった安全面での課題を有していた。
By the way, pJRD215 is a derivative of RSF1010, which is a broad host range vector, and has conjugative transmissibility (see Non-Patent Document 11).
Conjugation transfer is a phenomenon that occurs when bacteria with different traits are mixed and cultured, and refers to the transfer of a part of a gene of a certain bacterium (donating bacterium) to another bacterium (receiving bacterium). The strength of the conjugation transfer ability is determined by the gene involved in conjugation transfer on the donor chromosome or on the plasmid of the donor. The genes involved in conjugation transmission include the self-transmitting gene tra and the coupled transfer gene mob, and the oriT sequence. The protein encoded by tra is involved in the interaction between donor and recipient bacteria. The protein encoded by mob has a function of nicking the oriT sequence and a function of stably carrying a single-stranded DNA. The oriT sequence consists of a recognition sequence for entering a nick site and a nick. Only when these three types coexist, junction transmission occurs.
In addition, since pJRD215 has a mob gene group and an oriT sequence among genes involved in conjugation transmission, in the unlikely event that a transformant carrying pJRD215 leaks during the production of polyester on an industrial scale, for example, TRA4 When contacted with a microorganism having a gene-containing plasmid, conjugation transfer may occur, which has a safety problem such as containment of recombinants.

更に、ラルストニア・ユートロファは安全性、高い生産性、安価な炭素源の利用が可能等の観点よりP(3HB−co−3HH)の工業的生産に最も適した宿主であると期待されている。しかしながら、柔軟な性質を活かした繊維等への加工に適した超高分子量P(3HB−co−3HH)を生産可能な安全且つ安価な生産系が存在しないため、その生産系開発が望まれていた。 Furthermore, Ralstonia / eutropha is expected to be the most suitable host for industrial production of P (3HB-co-3HH) from the viewpoints of safety, high productivity, and availability of inexpensive carbon sources. However, since there is no safe and inexpensive production system capable of producing ultra-high molecular weight P (3HB-co-3HH) suitable for processing into fibers and the like utilizing flexible properties, development of the production system is desired. It was.

特開昭57−150393号公報JP-A-57-150393 特開昭59−220192号公報JP 59-220192 A 特開平5−93049号公報JP-A-5-93049 特開平7−265065号公報JP 7-265065 A 特開平10−108682号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-108682 特開2001−340078号公報JP 2001-340078 A 米国特許第5663063号明細書US Pat. No. 5,663,063 米国特許第5661026号明細書US Pat. No. 5,661,026 米国特許第5798235号明細書US Pat. No. 5,798,235 米国特許第5811272号明細書US Pat. No. 5,811,272 Y.Doi,S.Kitamura,H.Abe,Macromolecules 28,4822−4823(1995)Y. Doi, S .; Kitamura, H .; Abe, Macromolecules 28, 4822-4823 (1995). T.Kichise等、Appl.Environ.Microbiol.68,2411−2419(2002)T.A. Kichise et al., Appl. Environ. Microbiol. 68, 2411-2419 (2002) A.Amara等 App.Microbiol.Biotechnol.,vol59,477(2002)A. Amara et al. App. Microbiol. Biotechnol. , Vol 59, 477 (2002) Xiaoyun等、FEMS Microbiology Letters、vol.221,p97,(2003)Xiaoyun et al., FEMS Microbiology Letters, vol. 221, p97, (2003) Lu等、Appl.Microbiol.Biotechnol.,vol.64,p41,(2004)Lu et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. , Vol. 64, p41, (2004) Kusaka等、Appl.Microbiol.Biotechnol.,vol.47,p140,(1997)Kusaka et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. , Vol. 47, p140, (1997) Kusaka等、J.M.S.−PURE APPL.CHEM.,vol.A35、p319,(1998)Kusaka et al. M.M. S. -PURE APPL. CHEM. , Vol. A35, p319, (1998) Kusaka等、International Journal of Biological Macromolecules、vol.25,p87,(1999)Kusaka et al., International Journal of Biological Macromolecules, vol. 25, p87, (1999) Gerngross等、Proc.Natl.Acad.Sci.,vol.92,6279,(1995)Gerngross et al., Proc. Natl. Acad. Sci. , Vol. 92, 6279, (1995) Kichise等、International Journal of Biological Macromolecules、vol.25,p69,(1999)Kichise et al., International Journal of Biological Macromolecules, vol. 25, p69, (1999) J.Davison,M.Heusterspreute等,Gene,51,275−280(1987)J. et al. Davison, M.D. Heestersprite et al., Gene, 51, 275-280 (1987)

本発明の目的は、繊維等への加工特性に優れた超高分子量のポリエステルP(3HB−co−3HH)を、安価で安全且つ高生産性で生産することが可能な製造方法、およびそれに用いる発現プラスミド、形質転換体を提供することである。 An object of the present invention is to provide an ultra-high molecular weight polyester P (3HB-co-3HH) having excellent processing characteristics to fibers and the like, which can be produced at low cost, safely and with high productivity, and to this method. An expression plasmid and a transformant are provided.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討し、接合伝達能力の一部または全てを欠失した超高分子量ポリエステル生産用の新規な発現プラスミド、特に、ラルストニア・ユートロファ由来のβ−ケトチオラーゼ(phbA)遺伝子とアセトアセチル−CoAレダクターゼ(phbB)遺伝子、大腸菌由来のアシル−CoAデヒドロゲナーゼ(fadE(yafHともいう))遺伝子、およびアエロモナス・キャビエ由来のポリエステル合成酵素(phaC)遺伝子を含む、新規なポリエステル合成酵素発現プラスミドを構築した。また、当該発現プラスミドをラルストニア・ユートロファに導入した形質転換体を作製し、安価な植物油脂による単一炭素源下で培養した結果、重量平均分子量(Mw)350万以上の超高分子量P(3HB−co−3HH)を安全にかつ高生産性にて生産できることを見出した。 The present inventor has intensively studied to solve the above problems, and has developed a novel expression plasmid for producing ultra-high molecular weight polyester lacking part or all of the junction transmission ability, in particular, β-ketothiolase derived from Ralstonia eutropha A novel (phbA) gene and an acetoacetyl-CoA reductase (phbB) gene, an acyl-CoA dehydrogenase (fadE (also referred to as yafH)) gene from E. coli, and a polyester synthase (phaC) gene from Aeromonas caviae A polyester synthase expression plasmid was constructed. Moreover, as a result of producing a transformant in which the expression plasmid was introduced into Ralstonia and Eutropha and culturing it under a single carbon source using inexpensive vegetable oils and fats, ultra high molecular weight P (3HB) having a weight average molecular weight (Mw) of 3.5 million or more was obtained. It was found that -co-3HH) can be produced safely and with high productivity.

すなわち、本発明は、繊維等への加工特性に優れた超高分子量のポリエステルP(3HB−co−3HH)を製造するための、ポリエステル合成酵素発現プラスミド;該発現プラスミドを含む超高分子量ポリエステル合成能を有する形質転換体;該形質転換体を使用した超高分子量ポリエステルの安全且つ安価な製造方法に関する。 That is, the present invention relates to a polyester synthase expression plasmid for producing an ultrahigh molecular weight polyester P (3HB-co-3HH) having excellent processing characteristics into fibers and the like; an ultrahigh molecular weight polyester synthesis comprising the expression plasmid The present invention relates to a safe and inexpensive method for producing an ultrahigh molecular weight polyester using the transformant.

つまり、本発明は、接合伝達能力の一部または全てを欠失した超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミド;上記超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミドによって形質転換された形質転換体;ポリエステルが、下式(1) That is, the present invention relates to an expression plasmid for producing an ultrahigh molecular weight polyester that lacks part or all of the junction transmission ability; a transformant transformed with the above expression plasmid for producing an ultrahigh molecular weight polyester; (1)

(式中、m、nは1以上の整数を表す)で示される、3−ヒドロキシ酪酸と3−ヒドロキシヘキサン酸からなる共重合ポリエステルP(3HB−co−3HH)である、上記発現プラスミドまたは形質転換体を用いた超高分子量ポリエステルの製造方法、に関するものである。 (Wherein m and n represent an integer of 1 or more), the above expression plasmid or trait, which is a copolymerized polyester P (3HB-co-3HH) composed of 3-hydroxybutyric acid and 3-hydroxyhexanoic acid The present invention relates to a method for producing ultrahigh molecular weight polyester using a converter.

以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の接合伝達能力の一部または全てを欠失した超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミドは、安全で高い生産性で、超高分子量ポリエステルを生産するために用いられる、ポリエステル合成酵素発現プラスミドである。
つまり、本発明の接合伝達能力の一部または全てを欠失した超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミドとは、接合伝達能力の一部または全てを欠失したベクターに、ポリエステル合成酵素遺伝子が挿入されてなる、超高分子量ポリエステル生産用のポリエステル合成酵素発現プラスミドである。
The present invention is described in detail below.
The expression plasmid for producing ultra-high molecular weight polyester lacking part or all of the junction transmission ability of the present invention is a polyester synthase expression plasmid used for producing ultra-high molecular weight polyester with high safety and high productivity. is there.
In other words, the expression plasmid for producing ultra-high molecular weight polyester that lacks part or all of the conjugation transfer ability of the present invention means that the polyester synthase gene is inserted into a vector that lacks part or all of the join transfer ability. A polyester synthase expression plasmid for producing ultrahigh molecular weight polyester.

全体的な遺伝子操作は、Molecular Cloning(Cold Spring Harbor Laboratory Press,(1989))に記載されているように行うことができる。また、遺伝子操作に使用する酵素、クローニング宿主等は、市場の供給者から購入し、その説明に従い使用することができる。
なお、酵素としては、遺伝子操作に使用できるものであれば特に限定されない。また、クローニング宿主としては、特に限定はないが、例えば大腸菌DH5α株等が挙げられる。
Overall genetic manipulation can be performed as described in Molecular Cloning (Cold Spring Harbor Laboratory Press, (1989)). In addition, enzymes, cloning hosts, etc. used for gene manipulation can be purchased from market suppliers and used according to the explanation.
The enzyme is not particularly limited as long as it can be used for gene manipulation. The cloning host is not particularly limited, and examples thereof include Escherichia coli DH5α strain.

<発現プラスミドの作製>
まず、接合伝達性の一部または全てを欠失させることにより安全性を高めたベクターの作製について説明する。
本発明において使用するベクターとしては、広宿主域ベクターであれば特に制限はないが、pJRD215(ATCC 37533)の誘導体、特に非接合伝達性に改変したベクターを好ましく使用することができる。pJRD215の塩基配列を配列番号1に示す。
<Preparation of expression plasmid>
First, the production of a vector with improved safety by deleting some or all of the conjugation transferability will be described.
The vector used in the present invention is not particularly limited as long as it is a broad host range vector, but a derivative of pJRD215 (ATCC 37533), particularly a vector modified to be non-conjugative, can be preferably used. The base sequence of pJRD215 is shown in SEQ ID NO: 1.

ベクターから接合伝達性を低下あるいは欠失させるには、接合伝達性に関与する遺伝子領域を全欠失、部分欠失、塩基挿入、塩基置換等を行うことによって、その機能を低下あるいは欠失させることができる。 To reduce or delete conjugative transmissibility from a vector, the gene region involved in conjugative transmissibility is reduced or deleted by performing full deletion, partial deletion, base insertion, base substitution, etc. be able to.

例えばpJRD215であれば、mobA、mobB、mobC、oriT配列に対し、全欠失、部分欠失、塩基挿入、塩基置換等を行う。mobA、mobB、mobC、oriT配列のうちのどの遺伝子の機能を欠失させてもよいが、特に、可動性に必須であるmobA遺伝子、あるいはニックサイトを含むoriT配列に対して上記の操作を行うことが好ましい。また、機能を低下あるいは欠失させる遺伝子は、1種類でもよいが2種類以上ならばさらに好ましい。 For example, in the case of pJRD215, all deletions, partial deletions, base insertions, base substitutions, and the like are performed on the mobA, mobB, mobC, and oriT sequences. The function of any of the mobA, mobB, mobC, and oriT sequences may be deleted. In particular, the above operation is performed on the oriT sequence including the mobA gene essential for mobility or the nick site. It is preferable. Further, the number of genes whose function is reduced or deleted may be one, but two or more are more preferable.

なお、pJRD215は、RSF1010の誘導体であるため、P.Scholz等,Gene,Vol.75,p271(1989)でのRSF1010の定義をそのまま引用することができる。すなわち、pJRD215のoriT配列は配列番号1の3081〜3169であり、ニックサイトは3138と3139の間と定義できる。また、mobA遺伝子は配列番号1の3250〜4407、mobB遺伝子は配列番号1の3998〜4411と定義することができる。 Note that pJRD215 is a derivative of RSF1010. Scholz et al., Gene, Vol. 75, p271 (1989), the definition of RSF1010 can be cited as it is. That is, the oriT sequence of pJRD215 is 3081 to 3169 of SEQ ID NO: 1, and the nick site can be defined between 3138 and 3139. The mobA gene can be defined as 3250-4407 of SEQ ID NO: 1, and the mobB gene can be defined as 3998-4411 of SEQ ID NO: 1.

mob遺伝子領域の欠失または変異により、接合伝達能力の一部または全てを欠失させたベクターとしては、例えば、pJRD215(配列番号1)の3215〜4075を欠失させたベクター;pJRD215の3737〜4378を欠失させたベクター;pJRD215の4000〜4378を欠失させたベクター;pJRD215の3323のアデニンをチミンへ置換したベクター等が挙げられる。 Examples of a vector in which a part or all of the conjugation transmission ability is deleted by deletion or mutation of the mob gene region include, for example, a vector in which p15RD-4075 of pJRD215 (SEQ ID NO: 1) has been deleted; A vector in which 4378 is deleted; a vector in which 4000 to 4378 in pJRD215 is deleted; a vector in which adenine in 3323 in pJRD215 is substituted with thymine, and the like.

また、oriT領域の欠失により、接合伝達能力の一部または全てを欠失させたベクターとしては、例えば、pJRD215(配列番号1)の3132〜3145を欠失させたベクター;pJRD215の3132〜3169を欠失させたベクター等が挙げられる。 Examples of a vector in which a part or all of the conjugation transmission ability is deleted by deletion of the oriT region include, for example, a vector in which 3132-3145 of pJRD215 (SEQ ID NO: 1) is deleted; 3132-3169 of pJRD215 And a vector in which is deleted.

さらに、mob遺伝子領域およびoriT領域の欠失により、接合伝達能力の一部または全てを欠失させたベクターとしては、例えば、
mob遺伝子領域の欠失がpJRD215(配列番号1)の3215〜4075の欠失であり、かつoriT領域の欠失がpJRD215(配列番号1)の3132〜3145の欠失であるベクター;
mob遺伝子領域の欠失がpJRD215の3215〜4075の欠失であり、かつoriT領域の欠失がpJRD215の3132〜3169の欠失であるベクター;
mob遺伝子領域の欠失がpJRD215の3215〜4075の欠失であり、かつoriT領域の欠失がpJRD215の3132〜3178の欠失であるベクター;
mob遺伝子領域の欠失がpJRD215の3215〜4075の欠失であり、かつoriT領域の欠失がpJRD215の3132〜3214の欠失であるベクター;
mob遺伝子領域の欠失がpJRD215の3215〜4075の欠失であり、かつoriT領域の欠失がpJRD215の3095〜3214の欠失であるベクター等が挙げられる。
Furthermore, as a vector in which part or all of the conjugation transmission ability is deleted by deletion of the mob gene region and the oriT region, for example,
a vector in which the deletion of the mob gene region is a deletion of 3215-4075 of pJRD215 (SEQ ID NO: 1) and the deletion of the oriT region is a deletion of 3132-3145 of pJRD215 (SEQ ID NO: 1);
a vector in which the deletion of the mob gene region is a deletion of 3215-4075 of pJRD215 and the deletion of the oriT region is a deletion of 3132-3169 of pJRD215;
a vector in which the deletion of the mob gene region is a deletion of 3215-4075 of pJRD215 and the deletion of the oriT region is a deletion of 3132-3178 of pJRD215;
a vector in which the deletion of the mob gene region is a deletion of 3215-4075 of pJRD215 and the deletion of the oriT region is a deletion of 3132-3214 of pJRD215;
Examples include a vector in which the deletion of the mob gene region is deletion of 3215-4075 of pJRD215, and the deletion of the oriT region is deletion of 3095-3214 of pJRD215.

ここで、mob遺伝子領域の欠失は、mob遺伝子部分を含む制限酵素断片の欠失、またはPCRを用いた欠失等により行うことができる。また、mob遺伝子領域の変異は、部位特異的変異導入法等により行うことができる。さらに、oriT領域の欠失は、上記mob遺伝子領域の欠失の場合と同様に、oriT部分を含む制限酵素断片の欠失、またはPCRを用いた欠失等により行うことができる。 Here, deletion of the mob gene region can be carried out by deletion of a restriction enzyme fragment containing the mob gene portion, deletion using PCR, or the like. Further, mutation of the mob gene region can be performed by site-specific mutagenesis or the like. Furthermore, the deletion of the oriT region can be performed by deletion of a restriction enzyme fragment containing the oriT portion, deletion using PCR, or the like, as in the case of deletion of the mob gene region.

また、形質転換効率の向上のためにベクターを小型化するには、ポリエステル合成酵素遺伝子の発現およびベクター複製に不要である部分を欠失させることにより行える。例えば、使用するベクターに抗生物質耐性遺伝子が2つ以上あるならば、そのどちらかを欠失させることができる。
例えばpJRD215の場合、カナマイシン耐性遺伝子あるいはストレプトマイシン耐性遺伝子を欠失させることが可能であるが、薬剤の有効性の観点からストレプトマイシン耐性遺伝子を欠失させることが好ましい。
Further, in order to reduce the size of the vector for improving the transformation efficiency, it is possible to delete a portion unnecessary for the expression of the polyester synthase gene and the vector replication. For example, if the vector to be used has two or more antibiotic resistance genes, one of them can be deleted.
For example, in the case of pJRD215, it is possible to delete the kanamycin resistance gene or the streptomycin resistance gene, but it is preferable to delete the streptomycin resistance gene from the viewpoint of drug effectiveness.

ストレプトマイシン耐性遺伝子領域を欠失させたベクターとしては、例えば、pJRD215(配列番号1)の206〜1690を欠失させたベクター等が挙げられる。 Examples of the vector in which the streptomycin resistance gene region has been deleted include a vector in which 206-1690 of pJRD215 (SEQ ID NO: 1) has been deleted.

また、pJRD215の場合、ベクターの小型化を目的とし、ベクターの複製に関与しないマルチクローニングサイトやcos領域等も欠失させることができる。マルチクローニングサイトおよびラムダファージ由来のcos領域は、明確に定義されていないが、J.Davison等,Gene,vol.51,p275(1987)より、配列番号1の9680〜10130付近がマルチクローニングサイトであり、9260〜9660付近がcos領域であるといえる。 In the case of pJRD215, for the purpose of reducing the size of the vector, a multicloning site, a cos region, etc. that are not involved in the replication of the vector can be deleted. Multiple cloning sites and lambda phage derived cos regions are not clearly defined. Davison et al., Gene, vol. 51, p275 (1987), it can be said that the vicinity of 9680 to 10130 of SEQ ID NO: 1 is a multicloning site and the vicinity of 9260 to 9660 is a cos region.

cos領域を欠失させたベクターとしては、例えば、pJRD215(配列番号1)の9237〜10127を欠失させたベクター;pJRD215の8915〜10055を欠失させたベクター等が挙げられる。 Examples of the vector from which the cos region has been deleted include a vector from which 9237 to 10127 of pJRD215 (SEQ ID NO: 1) have been deleted; a vector from which 8915 to 10055 of pJRD215 have been deleted, and the like.

ストレプトマイシン耐性遺伝子領域の欠失、cos領域の欠失、マルチクローニングサイトの欠失も、上記mob遺伝子領域の欠失と同様にして行うことができる。 Deletion of the streptomycin resistance gene region, deletion of the cos region, and deletion of the multicloning site can be performed in the same manner as the deletion of the mob gene region.

また、接合伝達能力の一部または全てを欠失し、かつ、ストレプトマイシン耐性遺伝子を欠失したベクターも好適に用いることができる。なお、当該ベクターは、上述の接合伝達能力の一部または全ての欠失およびストレプトマイシン耐性遺伝子の欠失を組み合わせることにより得ることができる。 In addition, a vector that lacks part or all of the conjugation transfer ability and that lacks the streptomycin resistance gene can also be suitably used. In addition, the said vector can be obtained by combining the deletion of part or all of the above-mentioned conjugation transmission ability and the deletion of a streptomycin resistance gene.

さらに、cos領域の欠失やマルチクローニングサイトの欠失を組み合わせることもでき、例えば、接合伝達能力の一部または全てを欠失し、かつ、cos領域及び/又はマルチクローニングサイトを欠失したベクター;ストレプトマイシン耐性遺伝子を欠失し、かつ、cos領域及び/又はマルチクローニングサイトを欠失したベクター;接合伝達能力の一部または全てを欠失し、ストレプトマイシン耐性遺伝子を欠失し、かつ、cos領域及び/又はマルチクローニングサイトを欠失したベクター等が挙げられる。 Furthermore, it is possible to combine the deletion of the cos region and the deletion of the multicloning site, for example, a vector in which part or all of the conjugation transfer ability is deleted and the cos region and / or the multicloning site is deleted. A vector lacking the streptomycin resistance gene and lacking the cos region and / or the multicloning site; deleting part or all of the conjugation transfer ability, lacking the streptomycin resistance gene, and the cos region And / or a vector lacking a multicloning site.

次に、本発明におけるポリエステル合成酵素遺伝子について説明する。
当該ポリエステル合成酵素遺伝子としては、アエロモナス・キャビエ由来のものが好ましく、例えば、特開平10−108682号公報に記載されているアエロモナス・キャビエ由来の遺伝子断片EE32、EE32d13等を用いることができる。
また、T.Kichise等、Appl.Environ.Microbiol.68,2411−2419(2002)に記載されている、149番目のアミノ酸のアスパラギンがセリンに置換されたアエロモナス・キャビエ由来であるポリエステル合成酵素遺伝子(N149S変異体遺伝子)、171番目のアミノ酸のアスパラギン酸がグリシンに置換されたアエロモナス・キャビエ由来であるポリエステル合成酵素遺伝子(D171G変異体遺伝子)、あるいはコンピューター上での酵素の立体構造または予想される立体構造を基に有用なアミノ酸変異を特定可能なプログラム等、例えばShrike(特開2001−184831号公報)により設計された、353番目のアミノ酸のフェニルアラニンがスレオニンに置換されたアエロモナス・キャビエ由来であるポリエステル合成酵素遺伝子(F353T変異体遺伝子)、または、上記置換の内のいずれか2つ以上のアミノ酸置換が組み合わされたアエロモナス・キャビエ由来であるポリエステル合成酵素遺伝子(上記変異を組み合わせた変異体遺伝子)等を好ましく用いることができる。
Next, the polyester synthase gene in the present invention will be described.
As the polyester synthase gene, those derived from Aeromonas caviae are preferable. For example, the gene fragments EE32 and EE32d13 derived from Aeromonas caviae described in JP-A-10-108682 can be used.
T. Kichise et al., Appl. Environ. Microbiol. 68, 2411-2419 (2002), a polyester synthase gene (N149S mutant gene) derived from Aeromonas caviae in which the asparagine of the 149th amino acid is substituted with serine, and the aspartic acid of the 171st amino acid. Polyester synthase gene (D171G mutant gene) derived from Aeromonas caviae in which is substituted with glycine, or a program that can identify useful amino acid mutations based on the three-dimensional structure or predicted three-dimensional structure of the enzyme on a computer For example, the polyester synthase gene derived from Aeromonas caviae in which the 353rd amino acid phenylalanine is substituted with threonine (F353T mutant residue designed by Shrike (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-184831)) Children), or it can be preferably used the any two or more polyester synthase gene amino acid substitutions is derived from Aeromonas caviae in combination of the substitution (mutant gene combines the mutation) or the like.

ポリエステル合成酵素遺伝子としては、構造遺伝子のほかに、プロモーター、ターミネーター等、宿主菌で機能する発現ユニットを有していればよい。なお、ポリエステル合成酵素発現プラスミドには、上記発現ユニットが1個以上複数個存在してもよい。 The polyester synthase gene only needs to have an expression unit that functions in the host fungus, such as a promoter and a terminator, in addition to the structural gene. In the polyester synthase expression plasmid, one or more of the above expression units may be present.

また、本発明の超高分子量ポリエステル生産用のポリエステル合成酵素発現プラスミドには、上記ポリエステル合成酵素遺伝子以外に、さらにβ−ケトチオラーゼ遺伝子、アセトアセチル−CoAレダクターゼ遺伝子およびアシル−CoAデヒドロゲナーゼ遺伝子を含有させることが好ましい。
これら遺伝子を含有させたポリエステル合成酵素発現プラスミドを用いることにより、分子量のより高いポリエステルを生産することができる。
In addition to the polyester synthase gene, the polyester synthase expression plasmid for producing ultrahigh molecular weight polyester of the present invention further contains a β-ketothiolase gene, an acetoacetyl-CoA reductase gene and an acyl-CoA dehydrogenase gene. Is preferred.
By using a polyester synthase expression plasmid containing these genes, a polyester having a higher molecular weight can be produced.

ラルストニア・ユートロファのポリエステル合成系における基質(3HB)供給系遺伝子である、β−ケトチオラーゼ(phbA)遺伝子およびアセトアセチル−CoAレダクターゼ(phbB)遺伝子は、既にクローニングされており、例えばpBS−phbABRe(T.Kichise等、Appl.Environ.Microbiol.68,2411−2419(2002))から、制限酵素BamHI断片として切り出すことが可能である。そのphbABRe断片をpJRD215誘導体等の同制限酵素部位に挿入できる。 The β-ketothiolase (phbA) gene and acetoacetyl-CoA reductase (phbB) gene, which are substrate (3HB) supply genes in the polyester synthesis system of Ralstonia and Eutropha, have already been cloned, for example, pBS-phbAB Re (T Kichise et al., Appl.Environ.Microbiol.68, 2411-2419 (2002)) can be excised as a restriction enzyme BamHI fragment. The phbAB Re fragment can be inserted into the same restriction enzyme site as the pJRD215 derivative.

また、大腸菌の脂肪酸代謝系であるβ−酸化経路における律速酵素とされるアシル−CoAデヒドロゲナーゼ(fadE)遺伝子も既にクローニングされ、その塩基配列も既知である(Campbell等、J.Bacteriol.vol.184,p3759,(2002)、DDBJ AF486265)。従って、PCR等でそのプロモーター配列等を含む遺伝子を増幅させ、適当な制限酵素断片として調製し、pJRD215誘導体等に挿入できる。 In addition, the acyl-CoA dehydrogenase (fadE) gene, which is the rate-limiting enzyme in the β-oxidation pathway that is the fatty acid metabolism system of Escherichia coli, has already been cloned, and its base sequence is already known (Campbell et al., J. Bacteriol. Vol. , P3759, (2002), DDBJ AF486265). Therefore, a gene containing the promoter sequence and the like can be amplified by PCR or the like, prepared as an appropriate restriction enzyme fragment, and inserted into a pJRD215 derivative or the like.

本発明の接合伝達能力の一部または全てを欠失した超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミドは、上記接合伝達能力の一部または全てを欠失したベクターに、上記ポリエステル合成酵素遺伝子を挿入することにより、作製することができる。これにより、得られる発現プラスミドも、接合伝達性の一部または全てを欠失したものとなる。
一例として、D171G変異体遺伝子断片を制限酵素EcoRI断片として調製し、上記ベクターの同制限酵素部位に挿入して、ポリエステル合成酵素発現プラスミドを構築することができる。
The expression plasmid for producing ultra-high molecular weight polyester that lacks part or all of the conjugation transfer ability of the present invention comprises inserting the polyester synthase gene into a vector lacking part or all of the conjugation transfer ability. Can be produced. As a result, the resulting expression plasmid also lacks part or all of the conjugative transmissibility.
As an example, a polyester synthase expression plasmid can be constructed by preparing a D171G mutant gene fragment as a restriction enzyme EcoRI fragment and inserting it into the same restriction enzyme site of the vector.

当該発現プラスミドの好ましい具体例としては、例えば、oriT領域およびcos領域を欠失させたベクター、ラルストニア・ユートロファ由来のphbABRe断片、ポリエステル合成酵素遺伝子であるD171G変異体遺伝子断片、大腸菌由来のfadE遺伝子断片を用いて作製された、pJRDdTcES+phbAB+171DG+fadE等が挙げられる。 Preferable specific examples of the expression plasmid include, for example, a vector from which the oriT region and the cos region are deleted, a phbAB Re fragment derived from Ralstonia eutropha, a D171G mutant gene fragment that is a polyester synthase gene, and an E. coli-derived fadE gene Examples include pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE prepared using the fragment.

なお、「超高分子量ポリエステル」における「超高分子量」とは、当該ポリエステルの重量平均分子量(Mw)が350万以上であることを意味する。好ましくは400万以上2200万以下、さらに好ましくは420万以上2000万以下である。
当該重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定することができる。
また、ポリエステルとしては、3−ヒドロキシ酪酸と3−ヒドロキシヘキサン酸からなる共重合ポリエステルP(3HB−co−3HH)が好ましい。
The “ultra high molecular weight” in the “ultra high molecular weight polyester” means that the weight average molecular weight (Mw) of the polyester is 3.5 million or more. Preferably it is 4 million or more and 22 million or less, More preferably, it is 4.2 million or more and 20 million or less.
The weight average molecular weight can be measured by a gel permeation chromatography (GPC) method.
Moreover, as polyester, the copolymer polyester P (3HB-co-3HH) which consists of 3-hydroxybutyric acid and 3-hydroxyhexanoic acid is preferable.

<形質転換体の作製>
次に、形質転換体の作製について説明する。
本発明の形質転換体は、上記ポリエステル合成酵素発現プラスミドによって形質転換されたものである。つまり、本発明の形質転換体は、上記で得られたポリエステル合成酵素発現プラスミドを、当該発現プラスミドに適合する宿主中に導入することにより得られる。
<Production of transformant>
Next, preparation of a transformant will be described.
The transformant of the present invention is transformed with the above polyester synthase expression plasmid. That is, the transformant of the present invention can be obtained by introducing the polyester synthase expression plasmid obtained above into a host compatible with the expression plasmid.

宿主としては、特に制限はないが、天然から単離された微生物や、菌株の寄託機関(例えばIFO、ATCC等)に寄託されている微生物等を使用できる。具体的には、ラルストニア(Ralstonia)属、アエロモナス(Aeromonas)属、エシェリキア(Escherichia)属、アルカリゲネス(Alcaligenes)属、シュードモナス(Pseudomonas)属等の細菌類のポリエステル非生産菌を使用することができる。安全性及び生産性の観点から、好ましくはラルストニア属であり、より好ましくはラルストニア・ユートロファである。 Although there is no restriction | limiting in particular as a host, The microorganisms isolate | separated from nature, the microorganisms deposited in the depository organization (for example, IFO, ATCC, etc.), etc. can be used. Specifically, non-polyester-producing bacteria of bacteria such as Ralstonia genus, Aeromonas genus, Escherichia genus, Alcaligenes genus, and Pseudomonas genus can be used. From the viewpoint of safety and productivity, Ralstonia is preferable, and Ralstonia eutropha is more preferable.

微生物へのポリエステル合成酵素発現プラスミドの導入は、公知の方法により行うことができる。例えば、エレクトロポレーション法(Current Protocols in Morecular Biology、1巻、1.8.4頁、1994年)や、カルシウム法(Lederberg.E.M.et al.,J.Bacteriol.119.1072(1974))等を用いることができる。 Introduction of a polyester synthase expression plasmid into a microorganism can be performed by a known method. For example, the electroporation method (Current Protocols in Molecular Biology, Volume 1, 1.8.4, 1994), the calcium method (Lederberg. EM et al., J. Bacteriol. 119.1072 (1974). )) Etc. can be used.

本発明に用いる好ましい形質転換体としては、例えば、宿主としてのラルストニア・ユートロファに、上記ポリエステル合成酵素発現プラスミドを導入した形質転換体等が挙げられる。
具体的には、ラルストニア・ユートロファPHB−4株に、発現プラスミドpJRDdTcES+phbAB+171DG+fadEを導入した形質転換体である、PHB−4/pJRDdTcES+phbAB+171DG+fadE(受託番号FERM P−19767、受託日平成16年3月31日)が挙げられる。なお、この形質転換体は、日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6にある独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに寄託されている。
A preferable transformant used in the present invention includes, for example, a transformant in which the above-mentioned polyester synthase expression plasmid is introduced into Ralstonia eutropha as a host.
Specifically, PHB-4 / pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fade (accession number FERM P-19767, accession date: March 31, 2004), which is a transformant obtained by introducing the expression plasmid pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE into Ralstonia utropha PHB-4 strain Can be mentioned. This transformant has been deposited at the Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, located at 1st, 1st, 1st East, Tsukuba, Ibaraki, Japan.

<ポリエステル生産>
次に、ポリエステルの生産について説明する。
本発明のポリエステルの製造方法は、上記発現プラスミドの形質転換体を用い、下式(1)
<Polyester production>
Next, production of polyester will be described.
The method for producing the polyester of the present invention uses the transformant of the above expression plasmid, and uses the following formula (1):

(式中、m、nは1以上の整数を表す)で示される、3−ヒドロキシ酪酸と3−ヒドロキシヘキサン酸からなる超高分子量の共重合ポリエステルP(3HB−co−3HH)を製造する方法である。 (Wherein m and n represent an integer of 1 or more), a method for producing an ultrahigh molecular weight copolymer polyester P (3HB-co-3HH) comprising 3-hydroxybutyric acid and 3-hydroxyhexanoic acid It is.

ポリエステルの生産においては、糖、油脂または脂肪酸を炭素源として与え、炭素源以外の栄養源である窒素源、無機塩類、そのほかの有機栄養源を含む培地を用いて、上記形質転換体を培養することができる。 In the production of polyester, sugar, fat or fatty acid is given as a carbon source, and the transformant is cultured using a medium containing a nitrogen source, inorganic salts, and other organic nutrient sources other than the carbon source. be able to.

例えば、ラルストニア属、アエロモナス属、エシェリキア属、アルカリゲネス属またはシュードモナス属に属する微生物等の細菌を宿主として得られた形質転換体を培養する培地として、微生物が資化し得る炭素源を与え、場合によっては、窒素源、無機塩類および有機栄養源のうちのいずれかを制限した培地、例えば窒素源を0.01〜0.1%に制限した培地等を用いることができる。 For example, as a medium for cultivating transformants obtained using bacteria such as microorganisms belonging to the genus Ralstonia, Aeromonas, Escherichia, Alkagenes or Pseudomonas, a carbon source that can be assimilated by the microorganism is given. In addition, a medium in which any one of a nitrogen source, an inorganic salt, and an organic nutrient source is limited, for example, a medium in which the nitrogen source is limited to 0.01 to 0.1% can be used.

糖としては、例えばグルコース、フラクトース等の炭水化物が挙げられる。油脂としては、炭素数が10以上である飽和・不飽和脂肪酸を多く含む油脂、例えばヤシ油、パーム油、パーム核油等が挙げられる。脂肪酸としては、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸、ラウリン酸、オレイン酸、パルミチン酸、リノール酸、リノレン酸、ミリスチン酸等の飽和・不飽和脂肪酸、あるいはこれら脂肪酸のエステルや塩等の脂肪酸誘導体が挙げられる。
窒素源としては、例えばアンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等のアンモニウム塩の他、ペプトン、肉エキス、酵母エキス等が挙げられる。
無機塩類としては、例えばリン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム等が挙げられる。
Examples of the sugar include carbohydrates such as glucose and fructose. Examples of the fats and oils include fats and oils containing a large amount of saturated / unsaturated fatty acids having 10 or more carbon atoms, such as coconut oil, palm oil, and palm kernel oil. Examples of fatty acids include saturated and unsaturated fatty acids such as hexanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, lauric acid, oleic acid, palmitic acid, linoleic acid, linolenic acid, and myristic acid, and fatty acid derivatives such as esters and salts of these fatty acids. Can be mentioned.
Examples of the nitrogen source include ammonium salts such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, and ammonium phosphate, peptone, meat extract, yeast extract, and the like.
Examples of inorganic salts include monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, and sodium chloride.

そのほかの有機栄養源としては、例えばグリシン、アラニン、セリン、スレオニン、プロリン等のアミノ酸;ビタミンB1、ビタミンB12、ビタミンC等のビタミン等が挙げられる。
また、培養液中に、発現プラスミドに存在する薬剤耐性遺伝子に対応する抗生物質(カナマイシン等)を添加しても良い。
培養温度は、その菌が生育可能な温度であればよいが、20℃から40℃が好ましい。培養時間は、特に制限はないが、1〜10日間程度で良い。
その後、得られた該培養菌体からポリエステルを回収すればよい。
Examples of other organic nutrient sources include amino acids such as glycine, alanine, serine, threonine, and proline; vitamins such as vitamin B1, vitamin B12, and vitamin C.
Moreover, you may add antibiotics (kanamycin etc.) corresponding to the drug resistance gene which exists in an expression plasmid in a culture solution.
The culture temperature may be any temperature at which the bacteria can grow, but is preferably 20 ° C to 40 ° C. The culture time is not particularly limited, but may be about 1 to 10 days.
Then, what is necessary is just to collect | recover polyester from this obtained cultured microbial cell.

本発明において、菌体からのポリエステルの回収は、例えば次のような方法により行うことができる。培養終了後、培養液から遠心分離器等で菌体を分離し、その菌体を蒸留水およびメタノール等により洗浄し、乾燥させる。この乾燥菌体から、クロロホルム等の有機溶剤を用いてポリエステルを抽出する。このポリエステルを含んだ有機溶剤溶液から、濾過等によって菌体成分を除去し、そのろ液にメタノールやヘキサン等の貧溶媒を加えてポリエステルを沈殿させる。さらに、濾過や遠心分離によって上澄み液を除去し、乾燥させてポリエステルを回収する。 In the present invention, the polyester can be recovered from the cells by, for example, the following method. After completion of the culture, the cells are separated from the culture solution with a centrifuge, and the cells are washed with distilled water, methanol, and the like and dried. Polyester is extracted from the dried cells using an organic solvent such as chloroform. The bacterial cell component is removed from the organic solvent solution containing the polyester by filtration or the like, and a poor solvent such as methanol or hexane is added to the filtrate to precipitate the polyester. Further, the supernatant is removed by filtration or centrifugation, and dried to recover the polyester.

ポリエステル生産確認の簡易法としては、Nileredを用いた染色法を利用できる。すなわち、組換え菌が生育する寒天培地にNileredを加え、組換え菌を1〜7日間培養し、組換え菌が赤変するか否かを観察することにより、ポリエステル生産の有無を確認できる。 As a simple method for confirming polyester production, a dyeing method using Nilered can be used. That is, the presence or absence of polyester production can be confirmed by adding Nilered to the agar medium where the recombinant bacteria are grown, culturing the recombinant bacteria for 1 to 7 days, and observing whether the recombinant bacteria turn red.

上記製造方法により得られた、超高分子量の共重合ポリエステルP(3HB−co−3HH)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは350万以上、より好ましくは400万以上2200万以下、さらに好ましくは420万以上2000万以下である。
当該重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定することができる。
The weight average molecular weight (Mw) of the ultrahigh molecular weight copolymer polyester P (3HB-co-3HH) obtained by the above production method is preferably 3.5 million or more, more preferably 4 million or more and 22 million or less, and still more preferably Is 4.2 million or more and 20 million or less.
The weight average molecular weight can be measured by a gel permeation chromatography (GPC) method.

また、上記製造方法により得られた、超高分子量の共重合ポリエステルP(3HB−co−3HH)の3HH組成は、好ましくは1〜20mol%、より好ましくは2〜10mol%である。
当該3HH組成の分析は、例えば、ガスクロマトグラフィー法により行うことができる。
The 3HH composition of the ultrahigh molecular weight copolymer polyester P (3HB-co-3HH) obtained by the above production method is preferably 1 to 20 mol%, more preferably 2 to 10 mol%.
The analysis of the 3HH composition can be performed by, for example, a gas chromatography method.

<接合伝達能の評価>
次に、接合伝達能の評価について説明する。
作製した発現プラスミドの接合伝達能は、以下の方法で評価することができるが、この方法に限定されるものではない。
<Evaluation of joint transmission ability>
Next, the evaluation of joint transmission ability will be described.
The junction transfer ability of the produced expression plasmid can be evaluated by the following method, but is not limited to this method.

まず、評価する発現プラスミドをtra遺伝子を持つ細菌に形質転換し、これを供与菌とする。tra遺伝子を持つ細菌としては、例えば大腸菌S17−1株等を用いることができる。受容菌としては、供与菌と共存培養でき、かつ、評価する発現プラスミドがその細胞内で自律複製できる細菌であればどのようなものでも用いることができるが、混合培養後に供与菌と分離できるよう、供与菌とは異なる抗生物質耐性を持つものが望ましい。 First, an expression plasmid to be evaluated is transformed into a bacterium having a tra gene, and this is used as a donor bacterium. As a bacterium having a tra gene, for example, E. coli strain S17-1 can be used. As the recipient bacteria, any bacteria can be used as long as it can co-culture with the donor bacteria and the expression plasmid to be evaluated can autonomously replicate in the cells, but can be separated from the donor bacteria after the mixed culture. Those having antibiotic resistance different from the donor bacteria are desirable.

次に、供与菌と受容菌それぞれを、あらかじめ適当な培地で培養して増やし、それぞれを混合した後、適当な培地に接種することにより混合培養を行う。
この時用いる培地としては、固体、液体のどちらを用いてもよく、抗生物質は添加しない。混合培養の培養温度は、供与菌、受容菌が生育可能な温度であればよいが、20℃から40℃が好ましい。培養時間には特に制限はないが、5時間から20時間が好ましい。
Next, each of the donor bacterium and the recipient bacterium is cultured in an appropriate medium and increased in advance. After mixing each of them, mixed culture is performed by inoculating the appropriate medium.
The medium used at this time may be either solid or liquid, and no antibiotics are added. The culture temperature of the mixed culture may be any temperature at which donor and recipient bacteria can grow, but is preferably 20 ° C to 40 ° C. The culture time is not particularly limited but is preferably 5 to 20 hours.

接合伝達能の評価は、受容菌あたりの接合伝達頻度を算出することにより行うが、この方法に限定されるものではない。接合伝達頻度の算出方法は、以下の実施例に詳しく記載する。 The evaluation of the junction transmission ability is performed by calculating the junction transmission frequency per recipient bacterium, but is not limited to this method. The method for calculating the junction transmission frequency will be described in detail in the following examples.

新規ポリエステル合成酵素発現プラスミドによるラルストニア・ユートロファの形質転換体を用いることにより、繊維等への加工特性に優れた超高分子量のポリエステルP(3HB−co−3HH)を、安価な植物油脂等の単一炭素源下での培養においても安全且つ高生産性で生産することが可能となった。 By using a transformant of Ralstonia / eutropha with a novel polyester synthase expression plasmid, ultra-high molecular weight polyester P (3HB-co-3HH) having excellent processing properties to fibers and the like can be obtained by using simple materials such as inexpensive vegetable oils and fats. Even in culture under a single carbon source, it has become possible to produce it safely and with high productivity.

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、これら実施例にその技術範囲を限定するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.

(参考例1) mobA,mobB遺伝子部分欠失
ベクターpJRD215を制限酵素Van91Iで切断することにより、mobAおよびB遺伝子の一部分を欠失させた約9.5kbのDNA断片を得た。これを、DNA Ligation Kit Ver.1(宝酒造(株)製)を用いて自己連結させ、pJRDdmを得た(図1)。当該ベクターpJRDdmは、pJRD215の3215〜4075を欠失させたものである。
Reference Example 1 The movA, mobB partial deletion vector pJRD215 was digested with the restriction enzyme Van91I to obtain a DNA fragment of about 9.5 kb from which a part of the mobA and B genes were deleted. This is referred to as DNA Ligation Kit Ver. 1 (Takara Shuzo Co., Ltd.) was used for self-ligation to obtain pJRDdm (FIG. 1). The vector pJRDdm is obtained by deleting 3215-4075 of pJRD215.

(参考例2) cos領域欠失およびoriT領域欠失
ベクターpJRD215を制限酵素SpeIとBglIIで切断したものを、DNA Blunting Kit(宝酒造(株)製)を用いて平滑末端化し、自己連結させた。これをpJRDdcとする(図2)。当該pJRDdcは、pJRD215の8915〜10055を欠失させたものである。
Reference Example 2 A cos region-deleted and oriT region-deleted vector pJRD215, which had been cut with restriction enzymes SpeI and BglII, was blunt-ended and self-ligated using DNA Blunting Kit (Takara Shuzo Co., Ltd.). This is designated as pJRDdc (FIG. 2). The pJRDdc is obtained by deleting 8915 to 10055 of pJRD215.

次に、pJRDdcを鋳型として、配列番号4と配列番号6で示されるプライマーを用いてPCR反応を行い、約0.5kbのDNA断片を得た。また、同様にpJRDdcを鋳型として、配列番号5と配列番号7で示されるプライマーを用いてPCR反応を行い、約2.4kbのDNA断片を得た。得られた2断片に重複部分があることを利用して、オーバーラップPCR法を行った。ポリメラーゼとしてはPyrobest(宝酒造(株)製)を用いた。このオーバーラップPCR法により得られた約2.8kbの断片を制限酵素EcoO109IとAflIIIで切断し、同様にEcoO109IとAflIIIで切断しておいた上記のpJRDdcと連結させた。これにより、pJRDdTcを得た(図2)。当該ベクターpJRDdTcは、pJRD215の3132〜3169を欠失させ、かつ、cos領域等(8915〜10055)を欠失させたものである。 Next, PCR reaction was performed using pJRDdc as a template and the primers shown in SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 6 to obtain a DNA fragment of about 0.5 kb. Similarly, a PCR reaction was performed using pJRDdc as a template and the primers shown in SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7 to obtain a DNA fragment of about 2.4 kb. The overlapping PCR method was performed using the fact that the obtained two fragments had overlapping portions. Pyrobest (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) was used as the polymerase. A fragment of about 2.8 kb obtained by this overlap PCR method was cleaved with restriction enzymes EcoO109I and AflIII, and ligated with the above-mentioned pJRDdc that had been cleaved with EcoO109I and AflIII. Thereby, pJRDdTc was obtained (FIG. 2). The vector pJRDdTc is obtained by deleting 3132 to 3169 of pJRD215 and deleting the cos region and the like (8915 to 10055).

また同様に、pJRDdcを鋳型として、配列番号4と配列番号8で示されるプライマーを用いてPCR反応を行い、約0.5kbのDNA断片を得た。また、同様にpJRDdcを鋳型として、配列番号5と配列番号9で示されるプライマーを用いてPCR反応を行い、約2.4kbのDNA断片を得た。得られた2断片に重複部分があることを利用して、オーバーラップPCR法を行った。ポリメラーゼとしてはPyrobestを用いた。このオーバーラップPCR法により得られた約2.8kbの断片を制限酵素EcoO109IとAflIIIで切断し、同様に制限酵素EcoO109IとAflIIIで切断したpJRDdcと連結させた。これにより、pJRDdncを得た(図2)。当該ベクターpJRDdncは、pJRD215の3132〜3145を欠失させ、かつ、cos領域等(8915〜10055)を欠失させたものである。 Similarly, PCR reaction was performed using pJRDdc as a template and the primers shown in SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 8 to obtain a DNA fragment of about 0.5 kb. Similarly, a PCR reaction was carried out using pJRDdc as a template and the primers shown in SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 9 to obtain a DNA fragment of about 2.4 kb. The overlapping PCR method was performed using the fact that the obtained two fragments had overlapping portions. Pyrobest was used as the polymerase. A fragment of about 2.8 kb obtained by this overlap PCR method was cleaved with restriction enzymes EcoO109I and AflIII and ligated with pJRDdc similarly cleaved with restriction enzymes EcoO109I and AflIII. Thereby, pJRDdnc was obtained (FIG. 2). The vector pJRDdnc is obtained by deleting 3132-3145 of pJRD215 and deleting the cos region and the like (8915-10055).

(参考例3) pJRDdmからcos領域欠失およびmob遺伝子領域欠失あるいは変異導入
ベクターpJRDdmを制限酵素SpeIとBglIIで切断したものを、DNA Blunting Kit(宝酒造(株)製)を用いて平滑末端化し、自己連結させた。これをpJRDdcmとする(図3)。
Reference Example 3 Cos region deletion and mob gene region deletion or mutation introduction vector pJRDdm was cut from pJRDdm with restriction enzymes SpeI and BglII, and blunt-ended using DNA Blunting Kit (Takara Shuzo Co., Ltd.). , Self-linked. This is designated as pJRDdcm (FIG. 3).

次に、pJRDdcmを鋳型とし、配列番号5と配列番号10で示されるプライマーを用いてPCR反応を行った。得られたDNA断片を制限酵素Van91IとAflIIIで切断し、同様に制限酵素Van91IとAflIIIで切断したpJRDdcmに連結し、ベクターpJRDdcm4380を得た(図3)。 Next, PCR reaction was performed using pJRDdcm as a template and the primers shown in SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 10. The obtained DNA fragment was cleaved with restriction enzymes Van91I and AflIII and ligated to pJRDdcm similarly cleaved with restriction enzymes Van91I and AflIII to obtain vector pJRDdcm4380 (FIG. 3).

一方、pJRD215を鋳型として、配列番号11と12で示されるプライマーを用いてPCR反応を行った。ポリメラーゼとしてはPyrobestを用いた。得られた約1.5kbのDNA断片を制限酵素XhoIとPstIで切断し、制限酵素XhoIとPstIで切断したpSTV28ベクター(宝酒造(株)社製使用)に挿入し、pSTVmobを作成した。次に、pSTVmob中のVan91Iサイト3つあるうちの2番目のVan91Iサイトを欠失するため、PCRプライマーとして配列番号13と配列番号14を用いてpSTVmobを増幅した。ポリメラーゼとしてはPfu(Stratagene社製)を用いた。PCR反応後、制限酵素DpnIを加え鋳型としたベクターを切断し、大腸菌JM109株に形質転換し、形質転換体よりVan91Iサイトを1つ欠失したpSTVmob−delVanを得た(図4)。 On the other hand, PCR reaction was performed using pJRD215 as a template and the primers shown in SEQ ID NOs: 11 and 12. Pyrobest was used as the polymerase. The obtained DNA fragment of about 1.5 kb was cleaved with restriction enzymes XhoI and PstI and inserted into a pSTV28 vector (used by Takara Shuzo Co., Ltd.) cleaved with restriction enzymes XhoI and PstI to prepare pSTVmob. Next, pSTVmob was amplified using SEQ ID NO: 13 and SEQ ID NO: 14 as PCR primers in order to delete the second Van91I site among the three Van91I sites in pSTVmob. Pfu (manufactured by Stratagene) was used as the polymerase. After the PCR reaction, the vector using the restriction enzyme DpnI as a template was cleaved and transformed into Escherichia coli JM109 strain to obtain pSTVmob-delVan from which one Van91I site was deleted from the transformant (FIG. 4).

次に、鋳型としてpSTVmob−delVanを用い、プライマーとして配列番号15と配列番号16を用いてPCR反応を行った。ポリメラーゼとしてはPyrobestを用いた。増幅した断片を制限酵素Van91Iで切断し、Van91I処理したpJRDdcm4380と連結することにより、pJRDdcm163を得た(図4)。当該ベクターpJRDdcm163は、pJRD215の3737〜4378を欠失させ、かつ、cos領域等(8915〜10055)を欠失させたものである。 Next, PCR reaction was performed using pSTVmob-delVan as a template and SEQ ID NO: 15 and SEQ ID NO: 16 as primers. Pyrobest was used as the polymerase. The amplified fragment was cleaved with the restriction enzyme Van91I, and ligated with pJRDdcm4380 treated with Van91I to obtain pJRDdcm163 (FIG. 4). The vector pJRDdcm163 is obtained by deleting 3737-4378 of pJRD215 and deleting the cos region and the like (8915-10055).

同様に、鋳型としてpSTVmob−delVanを用い、プライマーとして配列番号15と配列番号17を用いてPCR反応を行った。ポリメラーゼとしてはPyrobestを用いた。増幅した断片を制限酵素Van91Iで切断し、Van91I処理したpJRDdcm4380と連結することにより、pJRDdcmBを得た(図4)。当該ベクターpJRDdcmBは、pJRD215の4000〜4378を欠失させ、かつ、cos領域等(8915〜10055)を欠失させたものである。 Similarly, PCR reaction was performed using pSTVmob-delVan as a template and SEQ ID NO: 15 and SEQ ID NO: 17 as primers. Pyrobest was used as the polymerase. The amplified fragment was cleaved with the restriction enzyme Van91I, and ligated with pJRDdcm4380 treated with Van91I to obtain pJRDdcmB (FIG. 4). The vector pJRDdcmB is obtained by deleting 4000-4378 of pJRD215 and deleting the cos region and the like (8915-10055).

次に、pJRD215(配列番号1)の3323のアデニンをチミンに置換するために、すなわちmobA遺伝子の25番目のアミノ酸残基をチロシンからフェニルアラニンに置換するために、以下の作業を行った。pSTVmob−delVanを鋳型とし、PCRプライマーとして配列番号18と配列番号19を用いて増幅した。ポリメラーゼとしてはPfuを用いた。PCR反応後、制限酵素DpnIを加え鋳型としたプラスミドを切断し、大腸菌JM109株に形質転換し、形質転換体よりpSTVmob25YFを得た(図5)。pSTVmob25YFをVan91I処理して得られた約0.9kbの断片を、Van91Iで切断したpJRDdcに連結し、pJRDdcm25YFを得た(図5)。当該ベクターpJRDdcm25YFは、pJRD215の3323のアデニンをチミンへ置換し、かつ、cos領域等(8915〜10055)を欠失させたものである。 Next, in order to replace 3323 adenine of pJRD215 (SEQ ID NO: 1) with thymine, that is, to replace the 25th amino acid residue of the mobA gene from tyrosine to phenylalanine, the following operation was performed. Amplification was performed using pSTVmob-delVan as a template and SEQ ID NO: 18 and SEQ ID NO: 19 as PCR primers. Pfu was used as the polymerase. After the PCR reaction, the restriction enzyme DpnI was added to cleave the plasmid as a template and transformed into E. coli strain JM109, and pSTVmob25YF was obtained from the transformant (FIG. 5). A fragment of about 0.9 kb obtained by treating pSTVmob25YF with Van91I was ligated to pJRDdc cleaved with Van91I to obtain pJRDdcm25YF (FIG. 5). The vector pJRDdcm25YF is obtained by replacing the adenine at 3323 of pJRD215 with thymine and deleting the cos region and the like (8915 to 10055).

(参考例4) ストレプトマイシン耐性遺伝子欠失
pJRD215および参考例1〜3で得たベクターpJRDdm、pJRDdTc、pJRDdnc、pJRDdcm163、pJRDdcmB、pJRDdcm25YFを、制限酵素EcoICRIとPshAIで切断することにより、ストレプトマイシン耐性遺伝子(strAおよびstrB遺伝子)のうち約1.5kbを欠失させ、平滑末端となった約8.0kbのDNA断片を得た。これを自己連結させ、ベクターpJRDds、pJRDdms、pJRDdTcs、pJRDdncs、pJRDdscm163、pJRDdscmB、pJRDdscm25YFを得た(図1)。これらは用いたベクターから、さらにpJRD215の206〜1690を欠失させたものである。
(Reference Example 4) Streptomycin resistance gene deletion pJRD215 and vectors pJRDdm, pJRDdTc, pJRDdnc, pJRDdcm163, pJRDdcmB, and pJRDdcm25YF obtained in Reference Examples 1 to 3 were cleaved with the restriction enzymes EcoICRI and PshAI to give streptomycin (stA). And about 1.5 kb of the strB gene), a blunt-ended DNA fragment of about 8.0 kb was obtained. This was self-ligated to obtain vectors pJRDds, pJRDdms, pJRDdTcs, pJRDdncs, pJRDdscm163, pJRDdscmB, and pJRDdscm25YF (FIG. 1). These are obtained by deleting 206-1690 of pJRD215 from the vector used.

(参考例5) pJRDdmsからcos領域およびマルチクローニングサイト欠失
参考例4で得られたベクターpJRDdmsを制限酵素NheIとEcoRIで切断したものを、配列番号2(順鎖)および配列番号3(逆鎖)に示す合成DNA配列と連結させた。このことにより、cos配列およびマルチクローニングサイトを含む約0.9kbを、合成DNA45bpと置き換えることにより完全に欠失させ、約7.1kbのベクターpJRDdmscを得た(図1)。
(Reference Example 5) Deletion of cos region and multicloning site from pJRDdms The vector pJRDdms obtained in Reference Example 4 was cleaved with restriction enzymes NheI and EcoRI. SEQ ID NO: 2 (forward chain) and SEQ ID NO: 3 (reverse chain) ) And the synthetic DNA sequence shown in FIG. As a result, about 0.9 kb containing the cos sequence and the multicloning site was completely deleted by replacing it with synthetic DNA 45 bp to obtain a vector pJRDdmsc of about 7.1 kb (FIG. 1).

(参考例6) mob領域およびoriT領域欠失ベクター作製
次に、配列番号20と配列番号21で示されるプライマーを用いてpJRD215を鋳型としてPCR反応を行い、約1kbのDNA断片を得た。ポリメラーゼとしては、Pyrobestを用いた。このDNA断片を制限酵素SfiIとVan91Iで切断した後、同じく制限酵素SfiIとVan91Iで切断したpJRDdmおよびpJRDdmsとそれぞれ連結し、ベクターpJRDdmT1およびpJRDdmsT1を得た(図6)。
(Reference Example 6) Preparation of mob region and oriT region deletion vector Next, a PCR reaction was performed using pJRD215 as a template using primers shown in SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 21 to obtain a DNA fragment of about 1 kb. Pyrobest was used as the polymerase. This DNA fragment was cleaved with restriction enzymes SfiI and Van91I, and then ligated with pJRDdm and pJRDdms which were also cleaved with restriction enzymes SfiI and Van91I, respectively, thereby obtaining vectors pJRDdmT1 and pJRDdmsT1 (FIG. 6).

同様に、配列番号20と配列番号22で示されるプライマーを用いてpJRD215を鋳型としてPCR反応を行い、約1kbのDNA断片を得、このDNA断片を制限酵素SfiIとVan91Iで切断した後、同じく制限酵素SfiIとVan91Iで切断したpJRDdmおよびpJRDdmsとそれぞれ連結し、ベクターpJRDdmT2およびpJRDdmsT2を得た(図6)。 Similarly, a PCR reaction was carried out using pJRD215 as a template using the primers shown in SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 22 to obtain a DNA fragment of about 1 kb. This DNA fragment was cleaved with restriction enzymes SfiI and Van91I, and then similarly restricted. The vectors pJRDdmT2 and pJRDdmsT2 were obtained by ligation with pJRDdm and pJRDdms cut with the enzymes SfiI and Van91I, respectively (FIG. 6).

さらに同様に、配列番号20と配列番号23で示されるプライマーを用いてpJRD215を鋳型としてPCR反応を行い、約1kbのDNA断片を得、このDNA断片を制限酵素SfiIとVan91Iで切断した後、同じく制限酵素SfiIとVan91Iで切断したpJRDdmおよびpJRDdmsとそれぞれ連結し、ベクターpJRDdmT3およびpJRDdmsT3を得た(図6)。 Similarly, a PCR reaction was performed using pJRD215 as a template using the primers shown in SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 23 to obtain a DNA fragment of about 1 kb. This DNA fragment was cleaved with restriction enzymes SfiI and Van91I. The vectors pJRDdmT3 and pJRDdmsT3 were obtained by ligating with pJRDdm and pJRDdms cut with the restriction enzymes SfiI and Van91I, respectively (FIG. 6).

(実施例1) 発現プラスミドの構築
超高分子量ポリエステル生産用の発現プラスミドは以下のようにして構築した。参考例2で作製したpJRDdTcをEcoRIで切断し、クローニング部位を付与するため同部位に配列番号24および25からなる合成DNAを挿入し、pJRDdTcESを得た。ラルストニア・ユートロファ由来のphbABRe断片は既にクローニングされており、pBS−phbABRe(T.Kichise等、Appl.Environ.Microbiol.68,2411−2419(2002))から制限酵素BamHI断片として調製した。pJRDdTcESのBamHI部位にphbABRe断片を挿入して、pJRDdTcES+phbABを構築した(図7)。
(Example 1) Construction of expression plasmid An expression plasmid for producing ultrahigh molecular weight polyester was constructed as follows. PJRDdTc prepared in Reference Example 2 was cleaved with EcoRI, and a synthetic DNA consisting of SEQ ID NOs: 24 and 25 was inserted into the same site to give a cloning site, to obtain pJRDdTcES. The phbAB Re fragment derived from Ralstonia eutropha has already been cloned, and was prepared as a restriction enzyme BamHI fragment from pBS-phbAB Re (T. Kichise et al., Appl. Environ. Microbiol. 68, 2411-2419 (2002)). pJRDdTcES + phbAB was constructed by inserting the phbAB Re fragment into the BamHI site of pJRDdTcES (FIG. 7).

ポリエステル合成酵素遺伝子であるD171G変異体遺伝子断片は、PCR法により作成した。D171G変異はアエロモナス・キャビエ由来PHA合成酵素の171番目のアミノ酸であるアスパラギン酸がグリシンに置換されている。従って、特開平10−108682号公報に記載されているアエロモナス・キャビエ由来の遺伝子断片EE32d13を、一旦pUC19(宝酒造製)のEcoRI部位にサブクローニングしておき、配列番号26と配列番号27で示される合成DNAをプライマーとして用いてPCRを行った。その条件は(1)94℃で2分、(2)94℃で30秒、(3)55℃で30秒、(4)72℃で2分、(2)から(4)を25サイクル、(5)72℃で5分であり、ポリメラーゼとしてはEx Taqポリメラーゼ(宝バイオ製)を用いた。制限酵素EcoRIで切断してD171G断片を調製し、pJRDdTcES+phbABを同酵素で切断した部位に挿入してpJRDdTcES+phbAB+171DGを作製した(図7)。 A D171G mutant gene fragment, which is a polyester synthase gene, was prepared by PCR. In the D171G mutation, glycine is substituted for aspartic acid, which is the 171st amino acid of PHA synthase derived from Aeromonas caviae. Therefore, the gene fragment EE32d13 derived from Aeromonas caviae described in JP-A-10-108682 is once subcloned into the EcoRI site of pUC19 (manufactured by Takara Shuzo) and synthesized as shown in SEQ ID NO: 26 and SEQ ID NO: 27. PCR was performed using DNA as a primer. The conditions are (1) 94 ° C. for 2 minutes, (2) 94 ° C. for 30 seconds, (3) 55 ° C. for 30 seconds, (4) 72 ° C. for 2 minutes, (2) to (4) for 25 cycles, (5) 5 minutes at 72 ° C, and Ex Taq polymerase (manufactured by Takara Bio Inc.) was used as the polymerase. A D171G fragment was prepared by digestion with the restriction enzyme EcoRI, and pJRDdTcES + phbAB was inserted into the site cleaved with the enzyme to produce pJRDdTcES + phbAB + 171DG (FIG. 7).

次に、大腸菌fadE遺伝子は、大腸菌K−12株の染色体遺伝子を鋳型とし、配列番号28および29をプライマーとしてPCRを行ってそのプロモーター領域を含む構造遺伝子の前半部分を増幅させ、さらに配列番号30および31をプライマーとしてPCRを行ってその構造遺伝子の後半部分を含む断片を増幅させた。PCR条件は(1)94℃で2分、(2)94℃で30秒、(3)55℃で1分、(4)68℃で3分、(2)から(4)を30サイクル、(5)68℃で10分であり、ポリメラーゼとしてはKOD plus−ポリメラーゼ(東洋紡製)を用いた。その後、それぞれの断片をClaIおよびEcoRIで切断し、pUC19のEcoRI部位にサブクローニングした。そこからNheI断片としてfadE遺伝子断片を調製し、pJRDdTcES+phbAB+171DGのNheI部位に挿入して、発現プラスミドpJRDdTcES+phbAB+171DG+fadEを完成した(図8)。 Next, for the E. coli fadE gene, PCR was carried out using the chromosomal gene of E. coli K-12 as a template and SEQ ID NOs: 28 and 29 as primers to amplify the first half of the structural gene containing its promoter region. PCR was carried out using primers 31 and 31 to amplify a fragment containing the latter half of the structural gene. PCR conditions were (1) 94 ° C. for 2 minutes, (2) 94 ° C. for 30 seconds, (3) 55 ° C. for 1 minute, (4) 68 ° C. for 3 minutes, (2) to (4) for 30 cycles, (5) It was 10 minutes at 68 ° C., and KOD plus-polymerase (manufactured by Toyobo) was used as the polymerase. Each fragment was then cleaved with ClaI and EcoRI and subcloned into the EcoRI site of pUC19. From this, a fadE gene fragment was prepared as an NheI fragment and inserted into the NheI site of pJRDdTcES + phbAB + 171DG to complete the expression plasmid pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE (FIG. 8).

(実施例2) 形質転換体の作製
実施例1で作製した発現プラスミドpJRDdTcES+phbAB+171DG+fadEを含む、ラルストニア・ユートロファPHB−4株の形質転換体を、電気パルス法により作製した。つまり、遺伝子導入装置はBiorad社製のジーンパルサーを用い、キュベットは同じくBiorad社製のgap0.2cmのものを用いた。キュベットに、コンピテント細胞400μlと発現プラスミド20μlを注入してパルス装置にセットし、静電容量25μF、電圧1.5kV、抵抗値800Ωの条件で電気パルスをかけた。パルス後、キュベット内の菌液をNutrientBroth培地(DIFCO社製)で30℃、3時間振とう培養し、選択プレート(NutrientAgar培地(DIFCO社製)、カナマイシン100mg/L)で、30℃にて2日間培養して、形質転換体PHB−4/pJRDdTcES+phbAB+171DG+fadEを取得した。
この形質転換体(PHB−4/pJRDdTcES+phbAB+171DG+fadE、受託番号FERM P−19767、受託日平成16年3月31日)は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに寄託されている。
Example 2 Preparation of Transformant A transformant of Ralstonia eutropha PHB-4 strain containing the expression plasmid pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE prepared in Example 1 was prepared by an electric pulse method. That is, the gene introduction apparatus used was a gene pulser manufactured by Biorad, and the cuvette used was a gap of 0.2 cm manufactured by Biorad. 400 μl of competent cells and 20 μl of expression plasmid were injected into a cuvette and set in a pulse device, and an electric pulse was applied under the conditions of electrostatic capacity 25 μF, voltage 1.5 kV, and resistance value 800Ω. After pulsing, the bacterial solution in the cuvette was cultured with shaking on Nutrient Broth medium (manufactured by DIFCO) at 30 ° C. for 3 hours. By culturing for a day, transformant PHB-4 / pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE was obtained.
This transformant (PHB-4 / pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE, accession number FERM P-19767, accession date March 31, 2004) has been deposited at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Organism Depositary.

(実施例3) 形質転換体の選択
実施例2で得られた形質転換体を、Nilered含有培地(リン酸水素2ナトリウム・12水塩 9g、リン酸2水素カリウム 1.5g、塩化アンモニウム 0.05g、硫酸マグネシウム・7水塩 0.02g、フルクトース 0.5g、塩化コバルト・6水塩 0.25ppm、塩化鉄(III)・6水塩 16ppm、塩化カルシウム・2水塩 10.3ppm、塩化ニッケル・6水塩 0.12ppm、硫酸銅・5水塩 0.16ppm、Nilered 0.5mg、寒天 15g/1L)に播種し、30℃で1週間培養した。その結果、コロニーが赤変したことから菌体内にポリエステルが蓄積していることを確認し、そのコロニーを選択してポリエステルの生産を行った。
(Example 3) Selection of transformant The transformant obtained in Example 2 was treated with a Nilered-containing medium (9 g of disodium hydrogen phosphate · 12 hydrate, 1.5 g of potassium dihydrogen phosphate, 1.5 ml of ammonium chloride). 05g, Magnesium sulfate, heptahydrate 0.02g, Fructose 0.5g, Cobalt chloride, hexahydrate 0.25ppm, Iron (III) chloride, hexahydrate 16ppm, Calcium chloride, dihydrate 10.3ppm, Nickel chloride -6 hydrate 0.12 ppm, copper sulfate pentahydrate 0.16 ppm, Nilered 0.5 mg, agar 15 g / 1 L), and cultured at 30 ° C. for 1 week. As a result, since the colony turned red, it was confirmed that polyester was accumulated in the cells, and the colony was selected to produce polyester.

(実施例4) ポリエステルの生産および精製
種母培地の組成は、1w/v%Meat−extract、1w/v%Bacto−Trypton、0.2w/v%Yeast−extract、0.9w/v%NaPO・12HO、0.15w/v%KHPO、(pH6.8)とした。
前培養培地の組成は、1.1w/v%NaPO・12HO、0.19w/v%KHPO、1.29w/v%(NHSO、0.1w/v%MgSO・7HO、2.5w/v%パームWオレイン油、0.5v/v%微量金属塩溶液(0.1N塩酸に1.6w/v%FeCl・6HO、1w/v%CaCl・2HO、0.02w/v%CoCl・6HO、0.016w/v%CuSO・5HO、0.012w/v%NiCl・6HOを溶かしたもの。)、5×10−6w/v%カナマイシンとした。
Example 4 Polyester Production and Purification Seed medium composition is 1 w / v% Meat-extract, 1 w / v% Bacto-Trypton, 0.2 w / v% Yeast-extract, 0.9 w / v% Na 2 PO 4 · 12H 2 O, 0.15 w / v% KH 2 PO 4 (pH 6.8).
The composition of the preculture medium is 1.1 w / v% Na 2 PO 4 · 12H 2 O, 0.19 w / v% KH 2 PO 4 , 1.29 w / v% (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.1 w / v% MgSO 4 · 7H 2 O, 2.5w / v% palm W olein oil, 0.5 v / v% trace metal salt solution (1.6 w in 0.1N HCl / v% FeCl 3 · 6H 2 O, 1 w / v% CaCl 2 .2H 2 O, 0.02 w / v% CoCl 2 .6H 2 O, 0.016 w / v% CuSO 4 .5H 2 O, 0.012 w / v% NiCl 2 .6H 2 O It was taken as 5 × 10 −6 w / v% kanamycin.

ポリエステル生産培地の組成は、0.385w/v%NaPO・12HO、0.067w/v%KHPO、0.291w/v%(NHSO、0.1w/v%MgSO・7HO、0.5v/v%微量金属塩溶液(0.1N塩酸に1.6w/v%FeCl・6HO、1w/v%CaCl・2HO、0.02w/v%CoCl・6HO、0.016w/v%CuSO・5HO、0.012w/v%NiCl・6HOを溶かしたもの。)、0.05w/v%BIOSPUREX200K(消泡剤:コグニスジャパン製)、5×10−6w/v%カナマイシンとした。
炭素源は、パーム核油を分別した低融点画分であるパーム核油オレインを単一炭素源として用い、培養全般を通じ、比基質供給速度が0.08〜0.1(g油脂)×(g正味乾燥菌体重量)−1×(h)−1となるように流加した。
The composition of the polyester production medium is 0.385 w / v% Na 2 PO 4 .12H 2 O, 0.067 w / v% KH 2 PO 4 , 0.291 w / v% (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.1 w. / v% MgSO 4 · 7H 2 O, 0.5v / v% trace metal salt solution (1.6 w in 0.1N HCl / v% FeCl 3 · 6H 2 O, 1w / v% CaCl 2 · 2H 2 O, 0.02 w / v% CoCl 2 .6H 2 O, 0.016 w / v% CuSO 4 .5H 2 O, 0.012 w / v% NiCl 2 .6H 2 O.), 0.05 w / v % BIOSSPUREX200K (antifoaming agent: manufactured by Cognis Japan), 5 × 10 −6 w / v% kanamycin.
As a carbon source, palm kernel oil olein, which is a low melting point fraction obtained by fractionating palm kernel oil, is used as a single carbon source. Throughout the entire culture, the specific substrate supply rate is 0.08 to 0.1 (g oil). g Net dry cell weight) -1 x (h) -1 was fed.

実施例2で得られた形質転換体PHB−4/pJRDdTcES+phbAB+171DG+fadEのグリセロールストック(50μl)を種母培地(10ml)に接種して、24時間培養し、1.8Lの前培養培地を入れた3Lジャーファーメンター(丸菱バイオエンジ製、MDL−300型)に1.0v/v%接種した。運転条件は、培養温度30℃、攪拌速度500rpm、通気量1.8L/minとし、pHは6.7〜6.8の間でコントロールしながら、28時間培養した。pHコントロールには7%水酸化アンモニウム水溶液を使用した。 A glycerol stock (50 μl) of the transformant PHB-4 / pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE obtained in Example 2 was inoculated into a seed medium (10 ml), cultured for 24 hours, and a 3 L jar containing 1.8 L of a preculture medium. Fermenter (manufactured by Maruhishi Bioengine, MDL-300 type) was inoculated at 1.0 v / v%. The operating conditions were a culture temperature of 30 ° C., a stirring speed of 500 rpm, an aeration rate of 1.8 L / min, and the culture was continued for 28 hours while controlling the pH between 6.7 and 6.8. A 7% aqueous ammonium hydroxide solution was used for pH control.

ポリエステル生産培養は、6Lの生産培地を入れた10Lジャーファーメンター(丸菱バイオエンジ製、MDL−1000型)に前培養種母を5.0v/v%接種した。運転条件は、培養温度28℃、攪拌速度400rpm、通気量3.6L/minとし、pHは6.7から6.8の間でコントロールした。pHコントロールには7%水酸化アンモニウム水溶液を使用した。培養は約64時間行い、培養終了後、遠心分離によって菌体を回収、メタノールで洗浄、凍結乾燥し、乾燥菌体重量を測定した結果、126.4g/Lであった。 In the polyester production culture, a 10 L jar fermenter (manufactured by Maruhishi Bioengine, Model MDL-1000) containing 6 L of production medium was inoculated with 5.0 v / v% of the preculture seed. The operating conditions were a culture temperature of 28 ° C., a stirring speed of 400 rpm, an aeration rate of 3.6 L / min, and a pH controlled between 6.7 and 6.8. A 7% aqueous ammonium hydroxide solution was used for pH control. Culturing was carried out for about 64 hours, and after culturing, the cells were collected by centrifugation, washed with methanol, freeze-dried, and the weight of the dried cells was measured to be 126.4 g / L.

得られた乾燥菌体約1gに100mlのクロロホルムを加え、室温で一昼夜攪拌して、菌体内のポリエステルを抽出した。菌体残渣をろ別後、エバポレーターで総容量が約30mlになるまで濃縮後、約90mlのヘキサンを徐々に加え、ゆっくり攪拌しながら、1時間放置した。析出したポリエステルをろ別後、50℃で3時間真空乾燥した。乾燥ポリエステルの重量を測定し、菌体内のポリエステル含量を算出した。その結果、形質転換体PHB−4/pJRDdTcES+phbAB+171DG+fadEによるポリエステル含量は、64時間培養後で73.6(wt%)という高含量であった。 100 ml of chloroform was added to about 1 g of the obtained dried microbial cells, and stirred overnight at room temperature to extract the polyester in the microbial cells. The bacterial cell residue was filtered off and concentrated with an evaporator until the total volume reached about 30 ml. Then, about 90 ml of hexane was gradually added, and the mixture was allowed to stand for 1 hour with slow stirring. The precipitated polyester was filtered off and then vacuum dried at 50 ° C. for 3 hours. The weight of the dried polyester was measured, and the polyester content in the cells was calculated. As a result, the polyester content of the transformant PHB-4 / pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE was as high as 73.6 (wt%) after culturing for 64 hours.

(実施例5) ポリエステルの3HH組成(mol%)分析
形質転換体PHB−4/pJRDdTcES+phbAB+171DG+fadEにより生産されたポリエステルの3HH組成は、以下のようにガスクロマトグラフィーによって測定した。
乾燥ポリエステルの約20mgに、2mlの硫酸−メタノール混液(15:85)と2mlのクロロホルムを添加して密栓し、100℃で140分間加熱することで、ポリエステル分解物のメチルエステルを得た。冷却後、これに1.5gの炭酸水素ナトリウムを少しずつ加えて中和し、炭酸ガスの発生がとまるまで放置した。4mlのジイソプロピルエーテルを添加してよく混合した後、遠心して、上清中のポリエステル分解物のモノマーユニット組成をキャピラリーガスクロマトグラフィーにより分析した。ガスクロマトグラフは島津製作所GC−17A、キャピラリーカラムはGLサイエンス社製NEUTRA BOND−1(カラム長25m、カラム内径0.25mm、液膜厚0.4μm)を用いた。キャリアガスとしてHeを用い、カラム入口圧100kPaとし、サンプルは1μlを注入した。温度条件は、初発温度100〜200℃まで8℃/分の速度で昇温、さらに200〜290℃まで30℃/分の速度で昇温した。上記条件にて分析した結果、64時間培養終了時のポリエステルの3HH組成は2.5(mol%)であった。
(Example 5) Analysis of 3HH composition (mol%) of polyester The 3HH composition of polyester produced by transformant PHB-4 / pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE was measured by gas chromatography as follows.
To about 20 mg of the dried polyester, 2 ml of a sulfuric acid-methanol mixture (15:85) and 2 ml of chloroform were added and sealed, and heated at 100 ° C. for 140 minutes to obtain a methyl ester of a polyester degradation product. After cooling, 1.5 g of sodium bicarbonate was added little by little to neutralize it, and the mixture was allowed to stand until generation of carbon dioxide gas ceased. After adding 4 ml of diisopropyl ether and mixing well, the mixture was centrifuged and the monomer unit composition of the polyester degradation product in the supernatant was analyzed by capillary gas chromatography. The gas chromatograph used was Shimadzu Corporation GC-17A, and the capillary column used was GL Science's NEUTRA BOND-1 (column length 25 m, column inner diameter 0.25 mm, liquid film thickness 0.4 μm). He was used as the carrier gas, the column inlet pressure was set to 100 kPa, and 1 μl of the sample was injected. As temperature conditions, the temperature was raised from the initial temperature of 100 to 200 ° C. at a rate of 8 ° C./min, and further from 200 to 290 ° C. at the rate of 30 ° C./min. As a result of analysis under the above conditions, the 3HH composition of the polyester at the end of the 64-hour culture was 2.5 (mol%).

(実施例6) ポリエステルの重量平均分子量(Mw)分析
ポリエステルの重量平均分子量(Mw)分析はゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により行った。抽出したポリエステル約15mgを10mlのクロロホルムに溶解し、0.2μmのフィルターで濾過して測定用サンプルとし、その0.05mlを用いて分析した。測定システムはSLC−10A(島津製作所製)、カラムはShodex GPC K−806L(昭和電工製)を2本直列に接続し、40℃で測定した。移動層は1.0ml/分のクロロホルムとし、RI検出器(RID−10A、島津製作所製)を用いた。標準品としては同様に処理したポリスチレン(昭和電工製、重量平均分子量:約700万、約107万、15万、3万)を用い、検量線によりポリエステルの重量平均分子量を算出した。その結果、形質転換体PHB−4/pJRDdTcES+phbAB+171DG+fadEにより生産されたポリエステルの重量平均分子量(Mw)は、約420万と超高分子量であった。
(Example 6) Weight average molecular weight (Mw) analysis of polyester Weight average molecular weight (Mw) analysis of polyester was performed by gel permeation chromatography. About 15 mg of the extracted polyester was dissolved in 10 ml of chloroform, filtered through a 0.2 μm filter to obtain a measurement sample, and 0.05 ml of the sample was analyzed. The measurement system was SLC-10A (manufactured by Shimadzu Corporation), and the column was connected with two Shodex GPC K-806L (manufactured by Showa Denko) in series, and measurements were made at 40 ° C. The moving layer was chloroform at 1.0 ml / min, and an RI detector (RID-10A, manufactured by Shimadzu Corporation) was used. As a standard product, similarly treated polystyrene (manufactured by Showa Denko, weight average molecular weight: about 7 million, about 1.70 million, 150,000, 30,000) was used, and the weight average molecular weight of the polyester was calculated from a calibration curve. As a result, the weight average molecular weight (Mw) of the polyester produced by the transformant PHB-4 / pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE was about 4.2 million and an ultra high molecular weight.

(実施例7) 形質転換体の接合伝達能評価
実施例1に記載した発現プラスミドpJRDdTcES+phbAB+171DG+fadEの接合伝達能評価を行った。陽性対照にはベクターpJRD215を用いた。
これらでそれぞれ形質転換された大腸菌S17−1株を供与菌とし、大腸菌XL10−Gold株を受容菌とした。供与菌、受容菌それぞれをTB培地に植菌し、37℃で1晩培養した。LBプレート上に滅菌済のニトロセルロースフィルターを載せ、それぞれの培養液、供与菌10μlと受容菌10μlを混合させ、ニトロセルロースフィルター上に接種した。37℃で18時間培養した後、ニトロセルロースフィルターを生理食塩水1mlの入ったチューブに移し、十分懸濁してニトロセルロースフィルター上の菌を浮遊させた。
(Example 7) Evaluation of junction transmissibility of transformant The junction transmissibility of the expression plasmid pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE described in Example 1 was evaluated. The vector pJRD215 was used as a positive control.
Escherichia coli S17-1 transformed with each of these strains was used as a donor bacterium, and Escherichia coli XL10-Gold strain was used as a recipient bacterium. Each of the donor and recipient bacteria was inoculated into a TB medium and cultured overnight at 37 ° C. A sterilized nitrocellulose filter was placed on the LB plate, and each culture solution, 10 μl of donor bacteria and 10 μl of recipient bacteria were mixed and inoculated on the nitrocellulose filter. After culturing at 37 ° C. for 18 hours, the nitrocellulose filter was transferred to a tube containing 1 ml of physiological saline and suspended sufficiently to allow the bacteria on the nitrocellulose filter to float.

こうして得られた混合菌の懸濁液を10〜10倍希釈し、カナマイシン(Km)50μg/mlとクロラムフェニコール(Cm)20μg/mlを含むLBプレート(Km+Cm)、およびクロラムフェニコール20μg/mlのみを含むLBプレートに、それぞれ100μlずつプレーティングし、37℃で1晩培養した。培養後、それぞれの出現コロニー数を数えたところ、表1に示す結果となった。 The suspension of the mixed bacteria thus obtained was diluted 10 0 to 10 7 times, an LB plate (Km + Cm) containing kanamycin (Km) 50 μg / ml and chloramphenicol (Cm) 20 μg / ml, and chloramphenic 100 μl each was plated on an LB plate containing only 20 μg / ml of call and cultured at 37 ° C. overnight. After culturing, the number of appearance colonies was counted, and the results shown in Table 1 were obtained.

大腸菌S17−1株はCm感受性かつKm感受性である。一方、大腸菌XL10−Gold株は、Cm耐性かつKm感受性である。大腸菌S17−1株の形質転換に用いた発現プラスミドとベクターはKm耐性遺伝子を含むので、発現プラスミドまたはベクターを保持する菌はKm耐性となる。したがって、Cm20μg/mlのみを含むLBプレートでは、大腸菌XL10−Goldの総菌数を検出でき、Km50μg/mlとCm20μg/mlを含むLBプレートでは、発現プラスミドまたはベクターが接合伝達された結果の大腸菌XL10−Gold菌が検出できる。
そこで、受容菌あたりの接合伝達頻度は、細胞懸濁液100μl中に含まれる、接合伝達により発現プラスミドまたはベクターが伝達された大腸菌XL10−Gold株数を、大腸菌XL10−Gold株の総数で割ることにより算出した。以下に実際の算出値を示す。
E. coli strain S17-1 is Cm sensitive and Km sensitive. On the other hand, E. coli XL10-Gold strain is Cm resistant and Km sensitive. Since the expression plasmid and vector used for transformation of E. coli strain S17-1 contain a Km resistance gene, the bacteria carrying the expression plasmid or vector become Km resistant. Therefore, the total number of E. coli XL10-Gold can be detected on the LB plate containing only Cm 20 μg / ml, and the expression plasmid or the vector resulting from the conjugation transfer of the expression plasmid or vector on the LB plate containing Km 50 μg / ml and Cm 20 μg / ml. -Gold bacteria can be detected.
Therefore, the conjugation transmission frequency per recipient cell is obtained by dividing the number of E. coli XL10-Gold strains, which are contained in 100 μl of the cell suspension, to which the expression plasmid or vector has been transferred by conjugation transfer, by the total number of E. coli XL10-Gold strains. Calculated. The actual calculated values are shown below.

表1の結果より、発現プラスミドpJRDdTcES+phbAB+171DG+fadEがtra遺伝子と共存した場合の受容菌あたりの接合伝達頻度は、14/162×10=8.64×10−6であった。同様に、pJRD215の接合伝達頻度を算出すると、153×10/91×10=1.68×10−3であった。よって、pJRDdTcES+phbAB+171DG+fadEは、pJRD215よりも1/200倍程度に接合伝達頻度が低下していることが分かった。 From the results of Table 1, the conjugation transmission frequency per recipient when the expression plasmid pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE coexists with the tra gene was 14/162 × 10 4 = 8.64 × 10 −6 . Similarly, when calculating the conjugal transfer frequency of pJRD215, it was 153 × 10 1/91 × 10 4 = 1.68 × 10 -3. Therefore, it was found that the junction transmission frequency of pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE was reduced to about 1/200 times that of pJRD215.

新規ポリエステル合成酵素発現プラスミドによるラルストニア・ユートロファの形質転換体を用いることにより、繊維等への加工特性に優れた超高分子量のポリエステルP(3HB−co−3HH)を、安価な植物油脂等の単一炭素源下での培養においても安全且つ高生産性で生産することが可能となった。 By using a transformant of Ralstonia / eutropha with a novel polyester synthase expression plasmid, ultra-high molecular weight polyester P (3HB-co-3HH) having excellent processing properties to fibers and the like can be obtained by using simple materials such as inexpensive vegetable oils and fats. Even in culture under a single carbon source, it has become possible to produce it safely and with high productivity.

mob領域欠失ベクターおよびストレプトマイシン耐性遺伝子欠失ベクター構築図である。FIG. 2 is a construction diagram of a mob region deletion vector and a streptomycin resistance gene deletion vector. cos領域oriT領域欠失ベクター構築図である。FIG. 2 is a construction diagram of a cos region oriT region deletion vector. mob遺伝子領域部分欠失cos領域欠失ベクター構築図である。FIG. 4 is a construction diagram of a mob gene region partial deletion cos region deletion vector. mob遺伝子領域部分欠失cos領域欠失ベクター構築図である。FIG. 4 is a construction diagram of a mob gene region partial deletion cos region deletion vector. mobA遺伝子変異cos領域欠失ベクター構築図である。FIG. 4 is a construction diagram of a mobA gene mutation cos region deletion vector. mob領域およびoriT領域欠失ベクター構築図である。FIG. 2 is a construction diagram of a mob region and oriT region deletion vector. 超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミド構築図である。It is an expression plasmid construction figure for ultra high molecular weight polyester production. 超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミド構築図である。It is an expression plasmid construction figure for ultra high molecular weight polyester production.

Claims (13)

接合伝達能力の一部または全てを欠失した超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミド。 An expression plasmid for producing ultra-high molecular weight polyester that lacks some or all of its ability to transfer junctions. 発現プラスミドに含有されるベクターがpJRD215(配列番号1)誘導体である請求項1記載の超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミド。 The expression plasmid for producing ultrahigh molecular weight polyester according to claim 1, wherein the vector contained in the expression plasmid is a pJRD215 (SEQ ID NO: 1) derivative. 発現プラスミドに含有されるポリエステル合成酵素遺伝子が、以下の(1)〜(5)のいずれか1つ以上の遺伝子である請求項1または2記載の超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミド;
(1)アエロモナス・キャビエ由来であるポリエステル合成酵素遺伝子、
(2)149番目のアミノ酸のアスパラギンがセリンに置換されたアエロモナス・キャビエ由来であるポリエステル合成酵素遺伝子、
(3)171番目のアミノ酸のアスパラギン酸がグリシンに置換されたアエロモナス・キャビエ由来であるポリエステル合成酵素遺伝子、
(4)353番目のアミノ酸のフェニルアラニンがスレオニンに置換されたアエロモナス・キャビエ由来であるポリエステル合成酵素遺伝子、
(5)上記(2)から(4)の置換の内、いずれか2つ以上のアミノ酸置換が組み合わされたアエロモナス・キャビエ由来であるポリエステル合成酵素遺伝子。
The expression plasmid for producing ultrahigh molecular weight polyester according to claim 1 or 2, wherein the polyester synthase gene contained in the expression plasmid is one or more of the following genes (1) to (5):
(1) a polyester synthase gene derived from Aeromonas caviae,
(2) a polyester synthase gene derived from Aeromonas caviae in which the asparagine of the 149th amino acid is substituted with serine,
(3) a polyester synthase gene derived from Aeromonas caviae in which the 171st amino acid aspartic acid is substituted with glycine;
(4) a polyester synthase gene derived from Aeromonas caviae in which phenylalanine of the 353rd amino acid is substituted with threonine;
(5) A polyester synthase gene derived from Aeromonas caviae, which is a combination of any two or more of the substitutions (2) to (4) above.
上記ポリエステル合成酵素遺伝子以外に、β−ケトチオラーゼ遺伝子、アセトアセチル−CoAレダクターゼ遺伝子およびアシル−CoAデヒドロゲナーゼ遺伝子が含有されてなる請求項1〜3のいずれかに記載の超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミド。 The expression plasmid for producing ultrahigh molecular weight polyester according to any one of claims 1 to 3, further comprising a β-ketothiolase gene, an acetoacetyl-CoA reductase gene and an acyl-CoA dehydrogenase gene in addition to the polyester synthase gene. pJRDdTcES+phbAB+171DG+fadEである請求項1〜4のいずれかに記載の超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミド。 The expression plasmid for producing ultrahigh molecular weight polyester according to any one of claims 1 to 4, which is pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE. 接合伝達能力の一部または全ての欠失が、mob遺伝子領域の欠失または変異、及び/又は、oriT領域の欠失である請求項1〜5のいずれかに記載の超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミド。 6. The ultrahigh molecular weight polyester production according to any one of claims 1 to 5, wherein the deletion of part or all of the junction transmission ability is deletion or mutation of the mob gene region and / or deletion of the oriT region. Expression plasmid. さらに、ストレプトマイシン耐性遺伝子を欠失した請求項1〜6のいずれかに記載の超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミド。 Furthermore, the expression plasmid for ultrahigh molecular weight polyester production according to any one of claims 1 to 6, wherein the streptomycin resistance gene is deleted. さらに、cos領域を欠失した請求項1〜7のいずれかに記載の超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミド。 Furthermore, the expression plasmid for ultra-high molecular weight polyester production according to any one of claims 1 to 7, wherein the cos region is deleted. 請求項1〜8のいずれかに記載の超高分子量ポリエステル生産用発現プラスミドによって形質転換された形質転換体。 A transformant transformed with the expression plasmid for producing ultrahigh molecular weight polyester according to any one of claims 1 to 8. 宿主がラルストニア・ユートロファである請求項9記載の形質転換体。 The transformant according to claim 9, wherein the host is Ralstonia eutropha. PHB−4/pJRDdTcES+phbAB+171DG+fadE(FERM P−19676)である請求項9または10記載の形質転換体。 The transformant according to claim 9 or 10, which is PHB-4 / pJRDdTcES + phbAB + 171DG + fadE (FERM P-19676). ポリエステルが、下式(1)
(式中、m、nは1以上の整数を表す)で示される、3−ヒドロキシ酪酸と3−ヒドロキシヘキサン酸からなる共重合ポリエステルP(3HB−co−3HH)である、請求項1〜11のいずれかに記載の発現プラスミドまたは形質転換体を用いた超高分子量ポリエステルの製造方法。
The polyester has the following formula (1)
(Wherein m and n represent an integer of 1 or more), which is a copolyester P (3HB-co-3HH) composed of 3-hydroxybutyric acid and 3-hydroxyhexanoic acid. A method for producing an ultrahigh molecular weight polyester using the expression plasmid or transformant according to any one of the above.
ポリエステルの重量平均分子量が350万以上である請求項12記載の超高分子量ポリエステルの製造方法。
The method for producing an ultrahigh molecular weight polyester according to claim 12, wherein the polyester has a weight average molecular weight of 3.5 million or more.
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JPWO2006101176A1 (en) * 2005-03-24 2008-09-04 株式会社カネカ Microorganisms that accumulate ultra high molecular weight polyester

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