JP2006191920A - Method for producing steroidal metabolite using genus comamonas with broken gene - Google Patents

Method for producing steroidal metabolite using genus comamonas with broken gene Download PDF

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Masae Horinouchi
正枝 堀之内
Toshiaki Hayashi
敏明 林
Toshiaki Kudo
俊章 工藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing 7αβ-methyl-1,5-dioxo-8aα-hexahydroindan-4α-propionic acid or analogues thereof using microorganisms. <P>SOLUTION: The method for producing a compound of formula (1) or analogues thereof comprise of a steroid-assimilating genus Comamonas bacterium in which a metabolism-relating gene of the compound of the formula (1) or analogues thereof is broken is brought into contact with steroidal compounds in a medium, and the formed compound of the formula (1) or analogues thereof is isolated. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ステロイド資化性コマモナス(Comamonas)属細菌の遺伝子破壊株を使用してステロイド代謝産物、具体的には、光学活性7a-メチル-1,5-ジオキソヘキサヒドロインダン-4−プロピオン酸(以下、単に「インダンジオンプロピオン酸」とも称する)又はその類縁体を製造する方法に関する。   The present invention relates to steroid metabolites, specifically optically active 7a-methyl-1,5-dioxohexahydroindane-4-propion, using a gene disrupted strain of a steroid-utilizing Comamonas bacterium. The present invention relates to a method for producing an acid (hereinafter, also simply referred to as “indandione propionic acid”) or an analog thereof.

インダンジオンプロピオン酸は、医薬等のステロイド類の製造原料として有用である。
微生物によるこの化合物の製造について、特開昭53-69885号公報には、微生物として、アースロバクター(Arthrobacter)、バチルス(Bacillus)、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)、コリネバクテリウム(Corynebacterium)、ノカルディア(Nocardia)、プロトアミノバクター(Protaminobacter)、セラチア(Serratia)及びストレプトミセス(Streptomyces)からなる細菌の突然変異株、特にミコバクテリウム・フォルトウイツムNRRL B-8129株を使用し、また原料ステロイド化合物として、シトステロール、コレステロール、スチグマステロール、カンペステロール、アンドロスト−4−エン-3,17-ジオン、アンドロスタ-1,4-ジエン-3,17-ジオン、デヒドロエピアンドロステロン及びテストステロンなどの、2〜10個の炭素原子を有する17-アルキル側鎖をもつ又はもたないステロイドを使用して、インダンジオンプロピオン酸を製造する方法が開示されている。この方法では、微生物による物質変換のために、約30℃の温度で約72時間〜13日の時間を要する。
Indandione propionic acid is useful as a raw material for producing steroids such as pharmaceuticals.
Regarding the production of this compound by microorganisms, JP-A-53-69885 discloses as microorganisms, Arthrobacter, Bacillus, Brevibacterium, Corynebacterium, Nocardia. (Nocardia), Protaminobacter, Serratia, and Streptomyces bacterial mutants, especially Mycobacterium fortuitum NRRL B-8129 As, for example, sitosterol, cholesterol, stigmasterol, campesterol, androst-4-ene-3,17-dione, androsta-1,4-diene-3,17-dione, dehydroepiandrosterone and testosterone, Using steroids with or without 17-alkyl side chains with 2 to 10 carbon atoms, Method of making a down Dan dione propionic acid is disclosed. In this method, it takes about 72 hours to 13 days at a temperature of about 30 ° C. for substance conversion by microorganisms.

さらに、特開昭60-24190号公報には、ニトロソグアニジン変異試薬を用いて得られた突然変異株アースロバクター・シンプレックスID-38-6を用いて、上記と同様のステロイドを原料としてインダンジオンプロピオン酸を製造する方法が開示されており、この方法では、28℃、120時間で85〜97%の収率で目的の化合物が得られる、と報告されている。   Further, JP-A-60-24190 discloses indandione using a steroid similar to the above as a raw material, using a mutant strain Arthrobacter simplex ID-38-6 obtained using a nitrosoguanidine mutation reagent. A method for producing propionic acid is disclosed, and it is reported that the desired compound can be obtained in a yield of 85 to 97% at 28 ° C. for 120 hours.

本発明者らは、コマモナス属細菌、特にコマモナス・テストステロニ(C. testosteroni)TA441株のステロイド代謝系酵素遺伝子群の解析を行ってきた。細菌によるステロイド代謝は、A.W. CoulterとP. Talalay (J. Biol. Chem. (1968), 243:3238-3247)らが主にノカルディアについて解析を行って明らかにした。本発明者らは、その結果を参考にTA441株によるステロイド代謝経路を明らかにした。また、TA441株のステロイド代謝系酵素遺伝子群を含む遺伝子クラスターの配列を決定し、この配列をDDBJ/EMBL/GeneBankにAB076368として登録した。この配列及びゲノムマップ情報に基いて、本発明者らはさらに、上記酵素遺伝子の破壊株、例えばTesA2-、TesA1-、TesD-、TesH-、ORF17-、ORF18-株などを構築し、テストステロンを基質として培養したのち各代謝産物を調べ、これによって前記遺伝子クラスターがステロイド代謝に専ら関わっていることを立証した(特開2003-61671号公報;M. Horinouchi, T. Hayashi, T. Yamamoto及びT. Kudo, Appl. Environ. Microbiol. (2003), 69:4421-4430)。この文献の中で、特にORF18-株によるテストステロンの代謝中間体蓄積物は、アンドロスト−4−エン-3,17-ジオン(4-AD)、アンドロスタ-1,4-ジエン-3,17-ジオン(ADD)及び17-ヒドロキシ-1,4-アンドロスタジエン-3-オン(17OH-ADD)であり、これらは他の多くの遺伝子破壊株で蓄積される一般的な蓄積物である(M. Horinouchiら,上記,図7参照)。ORF18-株に特徴的な蓄積物は、検出されていなかった。 The present inventors have analyzed the steroid metabolic enzyme genes of the genus Comamonas, particularly the C. testosteroni strain TA441. Steroid metabolism by bacteria was clarified mainly by analysis of Nocardia by AW Coulter and P. Talalay (J. Biol. Chem. (1968), 243: 3238-3247). The present inventors clarified the steroid metabolic pathway by the TA441 strain with reference to the results. In addition, the sequence of the gene cluster containing the steroid metabolism enzyme gene group of TA441 strain was determined, and this sequence was registered as AB076368 in DDBJ / EMBL / GeneBank. Based on this sequence and genome map information, the present inventors further constructed a disruption strain of the above enzyme gene, for example, TesA2 , TesA1 , TesD , TesH , ORF17 , ORF18 strain, etc. After culturing as a substrate, each metabolite was examined, thereby demonstrating that the gene cluster was exclusively involved in steroid metabolism (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-61671; M. Horinouchi, T. Hayashi, T. Yamamoto and T Kudo, Appl. Environ. Microbiol. (2003), 69: 4421-4430). In this document, the intermediate intermediate accumulation of testosterone, particularly by the ORF18 - strain, is Androst-4-ene-3,17-dione (4-AD), Androst-1,4-diene-3,17 -Dione (ADD) and 17-hydroxy-1,4-androstadien-3-one (17OH-ADD), which are common accumulators accumulated in many other gene-disrupted strains ( M. Horinouchi et al., Supra, FIG. 7). No deposits characteristic of the ORF18 - strain were detected.

特開昭53-69885号公報JP-A-53-69885 特開昭60-24190号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-24190 特開2003-61671号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-61671 A.W. CoulterとP. Talalay, J. Biol. Chem. (1968), 243:3238-3247A.W. Coulter and P. Talalay, J. Biol. Chem. (1968), 243: 3238-3247 M. Horinouchi, T. Hayashi, T. Yamamoto及びT. Kudo, Appl. Environ. Microbiol. (2003), 69:4421-4430M. Horinouchi, T. Hayashi, T. Yamamoto and T. Kudo, Appl. Environ. Microbiol. (2003), 69: 4421-4430

従来の突然変異細菌株によるインダンジオンプロピオン酸の製造方法は、物質変換に長時間を要するため、水性培地に溶解し難いステロイド化合物を原料とするときには、工業的生産の支障となる。また、突然変異株は、どの遺伝子に変異が起こっているのか、変異が何ヶ所に入っているのかなどの情報が得られ難い上に、例えば1塩基のみの変異の場合には、自然に天然型に戻ることもあり、突然変異株を、安定的に、物質生産のために長期にわたって供給するには、いささか問題がある。   The conventional method for producing indandione propionic acid using a mutant bacterial strain requires a long time for substance conversion. Therefore, when a steroid compound that is difficult to dissolve in an aqueous medium is used as a raw material, it becomes an obstacle to industrial production. In addition, it is difficult to obtain information such as which gene is mutated and how many mutations are present in the mutant strain. There are some problems in supplying mutant strains stably and for a long time for substance production.

このような状況下において、突然変異株に頼らないで、比較的短期間にインダンジオンプロピオン酸を製造する方法が求められてきた。   Under such circumstances, there has been a demand for a method for producing indandione propionic acid in a relatively short period of time without relying on mutant strains.

本発明者らは、ORF18の機能解析を試み、様々なステロイド化合物を基質に用いた変換を検討していた際に、テストステロンの代わりに4-AD、ADD等を基質に用いるとORF18破壊株がこれらステロイド化合物を高収率でインダンジオンプロピオン酸に変換することを見出した。   When the present inventors tried to analyze the function of ORF18 and examined conversion using various steroid compounds as substrates, when 4-AD, ADD or the like was used as a substrate instead of testosterone, an ORF18-disrupted strain was obtained. The present inventors have found that these steroid compounds are converted to indandione propionic acid with high yield.

したがって、本発明の目的は、コマモナス属細菌由来のインダンジオンプロピオン酸又はその類縁体の代謝関連遺伝子の破壊株を用いて、インダンジオンプロピオン酸又はその類縁体を製造する方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing indandione propionic acid or an analog thereof using a strain in which the metabolism-related gene of indandione propionic acid or an analog thereof derived from the genus Comamonas is disrupted. .

本発明の特徴は、要約すると以下のとおりである。
(1)下記の式(1)
The features of the present invention are summarized as follows.
(1) The following formula (1)

Figure 2006191920
の化合物又はその類縁体の代謝関連遺伝子が破壊されたステロイド資化性コマモナス属細菌を、培地中でステロイド化合物と接触させ、生成した前記式(1)の化合物又はその類縁体を単離することを含む、式(1)の化合物又はその類縁体を製造する方法。
Figure 2006191920
A steroid-utilizing Comamonas bacterium in which the metabolism-related gene of the compound or its analog has been disrupted is contacted with a steroid compound in a medium, and the produced compound of the formula (1) or an analog thereof is isolated A method for producing a compound of the formula (1) or an analog thereof.

(2)前記コマモナス属細菌が、コマモナス・テストステロニである、(1)の方法。
(3)前記コマモナス・テストステロニが、コマモナス・テストステロニ TA441株、ATCC11996株又はそれらの変異株である、(2)の方法。
(2) The method according to (1), wherein the genus Comamonas is Comamonas testosteroni.
(3) The method according to (2), wherein the Comamonas testosteroni is Comamonas testosteroni TA441 strain, ATCC11996 strain or a mutant thereof.

(4)前記代謝関連遺伝子が、前記コマモナス・テストステロニ TA441株、ATCC11996株又はそれらの変異株ゲノムのステロイド代謝系酵素遺伝子ORF18である、(1)の方法。   (4) The method according to (1), wherein the metabolism-related gene is the steroid metabolism enzyme gene ORF18 of the genome of the Comamonas testosteroni TA441 strain, ATCC11996 strain or a mutant strain thereof.

(5)前記代謝関連遺伝子が、前記コマモナス属細菌ゲノムのORF18ホモログである、(1)の方法。   (5) The method according to (1), wherein the metabolism-related gene is an ORF18 homologue of the genome of the genus Comamonas.

(6)前記ステロイド化合物が、テストステロン代謝中間体化合物又はその誘導体である、(1)〜(5)のいずれかの方法。   (6) The method according to any one of (1) to (5), wherein the steroid compound is a testosterone metabolism intermediate compound or a derivative thereof.

(7)前記テストステロン代謝中間体化合物が、アンドロスタ-1,4-ジエン-3,17-ジオン又はアンドロスト-4-エン-3,17-ジオンである、(6)の方法。   (7) The method according to (6), wherein the testosterone metabolic intermediate compound is androsta-1,4-diene-3,17-dione or androst-4-en-3,17-dione.

(8)前記ステロイド化合物が、コール酸、ケノデオキシコール酸又はデオキシコール酸である、(6)の方法。   (8) The method according to (6), wherein the steroid compound is cholic acid, chenodeoxycholic acid or deoxycholic acid.

(9)前記式(1)の化合物の類縁体が、下記の式(11)、式(12)又は式(13)

Figure 2006191920
(9) The analog of the compound of the formula (1) is represented by the following formula (11), formula (12) or formula (13):
Figure 2006191920

Figure 2006191920
Figure 2006191920

Figure 2006191920
の化合物である、(1)の方法。
Figure 2006191920
The method of (1), which is a compound of

(10)前記コマモナス属細菌が担体に固定化されている、(1)〜(9)のいずれかの方法。   (10) The method according to any one of (1) to (9), wherein the genus Comamonas is immobilized on a carrier.

(11)前記細菌とステロイド化合物との接触が、回分式又は連続式で行われる、(1)〜(10)のいずれかの方法。
(12)下記の式(11)の化合物又はそのジアステレオマー。
(11) The method according to any one of (1) to (10), wherein the contact between the bacterium and the steroid compound is performed batchwise or continuously.
(12) A compound of the following formula (11) or a diastereomer thereof.

Figure 2006191920
Figure 2006191920

(13)下記の式(12)の化合物又はそのジアステレオマー。

Figure 2006191920
(13) A compound of the following formula (12) or a diastereomer thereof.
Figure 2006191920

(14)下記の式(13)の化合物又はそのジアステレオマー。

Figure 2006191920
(14) A compound of the following formula (13) or a diastereomer thereof.
Figure 2006191920

本発明の方法は、コマモナス属細菌の遺伝子破壊株を使用するため、公知のアースロバクター属細菌やミコバクテリウム属細菌のニトロソグアニジン突然変異株と比べて、増殖及びステロイド変換に要する時間が著しく短縮され、かつ保存的変異がほとんどないか全くなく破壊株の安定的維持が容易であるし、並びに、上記式(1)の化合物又はその類縁体を高収率で得ることができ、かつインダンジオンプロピオン酸又はその類縁体以外のステロイド由来の中間代謝物の産生が非常に少ないか又はほとんどないため、生成物の精製が容易である、という利点を有している。   Since the method of the present invention uses a gene-disrupted strain of the genus Comamonas, the time required for growth and steroid conversion is remarkably higher than that of the known nitrosoguanidine mutant of the genus Arthrobacter or Mycobacterium. It is shortened, and it is easy to stably maintain a disrupted strain with little or no conservative mutation, and the compound of the above formula (1) or an analog thereof can be obtained in high yield. Since the production of intermediate metabolites derived from steroids other than dionepropionic acid or its analogs is very little or little, it has the advantage that the product can be easily purified.

本発明をさらに具体的に説明する。
本発明は、上述したとおり、下記の式(1)
The present invention will be described more specifically.
As described above, the present invention provides the following formula (1):

Figure 2006191920
の化合物、すなわち光学活性7a-メチル-1,5-ジオキソヘキサヒドロインダン-4−プロピオン酸、又はその類縁体の代謝関連遺伝子が破壊されたステロイド資化性コマモナス属細菌株を、培地中でステロイド化合物と接触させ、生成した式(1)の化合物又はその類縁体を単離することを含む、式(1)の化合物又はその類縁体を製造する方法を提供する。
Figure 2006191920
A steroid-utilizing Comamonas bacterium strain in which the metabolism-related gene of optically active 7a-methyl-1,5-dioxohexahydroindane-4-propionic acid or its analog is disrupted in a medium. There is provided a method for producing a compound of formula (1) or an analog thereof comprising contacting with a steroid compound and isolating the resulting compound of formula (1) or an analog thereof.

コマモナス属細菌
本発明において、コマモナス属細菌は、ステロイド資化性であり、かつステロイド代謝系内に式(1)の化合物又はその類縁体を代謝中間体として含むものであれば、そのいずれも本発明の遺伝子破壊株の作製のための親株として使用できる。この親株ゲノム上で破壊すべき遺伝子は、ステロイド代謝系で式(1)の化合物又はその類縁体の代謝に関わる遺伝子、すなわち代謝関連遺伝子である。この遺伝子は、少なくとも構造遺伝子を含み、さらにその5'非翻訳領域、3'非翻訳領域及び/又は転写調節領域(例えばエンハンサー又はプロモーター)を含むことができる。本発明の目的のためには、構造遺伝子を破壊することが好ましいが、非翻訳領域又は転写調節領域の破壊であっても、転写が抑制もしくは阻止され、前記代謝関連遺伝子の発現が起こらなければ、構造遺伝子以外の領域のみの破壊も可能である。遺伝子破壊株の作製法については、後述する。
In the present invention, any bacterium belonging to the genus Comamonas can be used as long as it is steroid-assimilating and contains a compound of formula (1) or an analog thereof as a metabolic intermediate in the steroid metabolism system. It can be used as a parent strain for the production of the gene disruption strain of the invention. The gene to be disrupted on the parent strain genome is a gene involved in metabolism of the compound of formula (1) or its analog in the steroid metabolism system, that is, a metabolism-related gene. This gene includes at least a structural gene, and can further include its 5 ′ untranslated region, 3 ′ untranslated region and / or transcriptional regulatory region (eg, enhancer or promoter). For the purposes of the present invention, it is preferable to disrupt the structural gene, but even if the untranslated region or the transcriptional regulatory region is disrupted, the transcription is suppressed or prevented and the expression of the metabolism-related gene does not occur. In addition, it is possible to destroy only the region other than the structural gene. A method for producing a gene-disrupted strain will be described later.

コマモナス属細菌には、例えば、コマモナス・テストステロニ(Comamonas testosteroni) (Tamaokaら, Int. J. Syst. Bacteriol.(1987), 37:58; ATCC 11996, ATCC 1740,DSM 50244など)及びその近縁種、例えばコマモナス・デニトリフィカンス(C. denitrificans)(Gumaeliusら, Int. J. Syst. Bacteriol. (2001), 51:1005; ATCC 700936)、コマモナス・ニトラチボランス(C. nitrativorans)(Etchebehereら, Int. J. Syst. Bacteriol. (2001), 51:982; DSM 13191)、コマモナス・テリジェナ(C. terrigena) (DeVosら, Int. J. Syst. Bacteriol. (1985), 35:450; ATCC 8461, DSM 7099)など、並びに、これらの変異株が含まれ、式(1)の化合物又はその類縁体を代謝中間体とするステロイド資化性細菌種が本発明で遺伝子破壊株作製のための親株として使用される。   Examples of the genus Comamonas include Comamonas testosteroni (Tamaoka et al., Int. J. Syst. Bacteriol. (1987), 37:58; ATCC 11996, ATCC 1740, DSM 50244, etc.) and related species For example, C. denitrificans (Gumaelius et al., Int. J. Syst. Bacteriol. (2001), 51: 1005; ATCC 700936), C. nitrativorans (Etchebehere et al., Int J. Syst. Bacteriol. (2001), 51: 982; DSM 13191), C. terrigena (DeVos et al., Int. J. Syst. Bacteriol. (1985), 35: 450; ATCC 8461, DSM 7099) and the like, as well as these mutant strains, and steroid-utilizing bacterial species using the compound of the formula (1) or an analog thereof as a metabolic intermediate are used as parent strains for producing gene disruption strains in the present invention. used.

本発明において、好ましいコマモナス属細菌は、コマモナス・テストステロニである。この菌株には、以下のものに限定されないが、例えばTA441株(特開2003-61671号公報)及びその近縁株、例えばATCC 11996、ATCC 17410、ATCC 15666株、ATCC 15667株、ATCC 17409株、ATCC 17510株、ATCC 27911株、ATCC 31492株、ATCC 33083株などが含まれる。ここでATCCとは、米国寄託機関であるアメリカンタイプカルチャーコレクションを意味し、ATCCの後の数字は、寄託された微生物の受託番号である。TA441株とATCC11996株又はATCC 17410株との間の%同一性はそれぞれ、ゲノムDNAレベルで99%以上、80%以上であると考えられる。ここで変異株とは、自然変異もしくは人為的変異によって得られた細菌株をいい、ステロイド代謝系酵素遺伝子群を含むゲノム配列の%同一性が、TA441株に対して少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%であるような細菌株である。   In the present invention, the preferred genus Comamonas is Comamonas testosteroni. Although not limited to the following strains, for example, TA441 strain (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-61671) and related strains thereof, such as ATCC 11996, ATCC 17410, ATCC 15666 strain, ATCC 15667 strain, ATCC 17409 strain, Includes ATCC 17510, ATCC 27911, ATCC 31492, ATCC 33083, etc. Here, ATCC means American Type Culture Collection, which is an American depository, and the number after ATCC is the deposit number of the deposited microorganism. The% identity between TA441 strain and ATCC11996 strain or ATCC 17410 strain is considered to be 99% or more and 80% or more at the genomic DNA level, respectively. Here, the mutant strain refers to a bacterial strain obtained by natural mutation or artificial mutation, and the% identity of the genome sequence including the steroid metabolic enzyme gene group is at least 60% and at least 70% relative to the TA441 strain. Bacterial strains such as at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 97%, at least 98%, at least 99%.

%同一性は、同一の重なり合う位置の数/位置の総数×100で表わされ、2種類の配列間の%同一性は、公知の数学的アルゴリズムを用いて決定されうる。数学的アルゴリズムの例は、BLASTnプログラムである(Altschulら, J. Mol. Biol. (1990), 215:403-410)。例えばスコア=100、ワード長=12のBLASTnプログラムによりBLASTヌクレオチド検索を行い、目的の核酸配列と相同なヌクレオチド配列を得、%同一性を決定しうる。その他の例は、ギャップ付きアラインメントを得るためのGapped BLASTを利用する方法(Altschulら, Nucleic Acids Res. (1997), 25:3389-3402)、Pearson及びLipmanが記載したような配列比較のためのFASTA(Proc. Natl. Acad. Sci. (1988), 85:2444-2448)などである。   Percent identity is expressed as the number of identical overlapping positions / total number of positions × 100, and% identity between two sequences can be determined using known mathematical algorithms. An example of a mathematical algorithm is the BLASTn program (Altschul et al., J. Mol. Biol. (1990), 215: 403-410). For example, a BLAST nucleotide search can be performed using the BLASTn program with a score of 100 and a word length of 12, to obtain a nucleotide sequence that is homologous to the target nucleic acid sequence and to determine% identity. Other examples include methods using Gapped BLAST to obtain gapped alignments (Altschul et al., Nucleic Acids Res. (1997), 25: 3389-3402), for sequence comparisons as described by Pearson and Lipman. FASTA (Proc. Natl. Acad. Sci. (1988), 85: 2444-2448).

特に本発明の好適実施形態において、前記コマモナス・テストステロニは、コマモナス・テストステロニ TA441株、ATCC11996株又はそれらの変異株である。   In particular, in a preferred embodiment of the present invention, the Comamonas testosteroni is Comomanas testosteroni TA441 strain, ATCC11996 strain or a mutant thereof.

本明細書中で使用される「変異株」は、自然変異によるか、又はUV、γ線などの照射、変異原物質処理、トランスポゾンなどで変異を生じさせて得られる、かつ親株と比べて遺伝子型に変化が生じた細菌株を意味し、上記式(1)の化合物又はその類縁体を代謝中間体として生成する細菌株である。   As used herein, a “mutant strain” is a gene derived from a natural mutation, or obtained by causing mutation by UV, γ-ray irradiation, mutagen treatment, transposon, etc., and compared to a parent strain. It means a bacterial strain in which the type has changed, and is a bacterial strain that produces the compound of the above formula (1) or an analog thereof as a metabolic intermediate.

遺伝子破壊株
本発明で使用可能な遺伝子破壊株は、ステロイド代謝中間体である式(1)の光学活性7a-メチル-1,5-ジオキソヘキサヒドロインダン-4−プロピオン酸又はその類縁体の代謝関連遺伝子が破壊されていることを特徴とする。
Gene-disrupted strain A gene-disrupted strain that can be used in the present invention is an optically active 7a-methyl-1,5-dioxohexahydroindane-4-propionic acid of the formula (1), which is a steroid metabolism intermediate, or an analog thereof. It is characterized by the destruction of metabolism-related genes.

式(1)で表わされる代謝中間体は、その7a位と4位に2つの不斉炭素が存在し、可能なジアステレオマーのいずれであってもよいが、好ましくは、7aβ-メチル-1,5-ジオキソ-8aα-ヘキサヒドロインダン-4α−プロピオン酸である。   The metabolic intermediate represented by the formula (1) has two asymmetric carbons at positions 7a and 4 and may be any diastereomer, but preferably 7aβ-methyl-1 , 5-dioxo-8aα-hexahydroindane-4α-propionic acid.

本明細書中で使用する「類縁体」とは、式(1)の構造の任意の位置において、1もしくは複数の置換基、非限定的に、例えば-OH、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、フェニル、置換フェニル、ハロゲン、-OR(Rはアルキルもしくは置換アルキル)、-OCOR(Rはアルキルもしくは置換アルキル)などから選択される置換基、を含む式(1)の化合物の誘導体を指す。類縁体の例は、1位の>C=O基が-O-CO-、-C(OH)(CH3)-、>C-CH(OH)-CH3などの別の任意の基、1位と2位の-CO-CH2-が-O-CO-基、7位がOHなどの任意の基、あるいは、プロピオン酸基の3位の水素原子がOHなどの任意の基でそれぞれ置換された構造の化合物である。置換基の例は、以下に限定されないが、例えばハロゲン(F, Cl, Brなど)、低級アルキル基(C1〜C4)、ハロゲン、OHもしくはOR(ここで、Rは低級アルキルである。)などで置換された低級アルキル基などである。類縁体の例は、下記の式で表わされる8aβ-メチル-6-ケトペルヒドロクマリン-5α-プロピオン酸(式(2))、1β-オキシ-1α,7aβ-ジメチル-5-ケトペルヒドロインダン-4α-プロピオン酸(式(3))、1β-(1-オキシエチル)-7aβ-メチル-5-ケトペルヒドロインダン-4α-プロピオン酸(式(4))などであるが、これらに限定されない。 As used herein, an “analog” refers to one or more substituents at any position of the structure of Formula (1), including but not limited to —OH, alkyl, substituted alkyl, cycloalkyl, Derivatives of compounds of formula (1) comprising a substituent selected from phenyl, substituted phenyl, halogen, -OR (R is alkyl or substituted alkyl), -OCOR (R is alkyl or substituted alkyl), and the like. Examples of analogs are those in which the 1-position> C═O group is another optional group such as —O—CO—, —C (OH) (CH 3 ) —,> C—CH (OH) —CH 3 , The 1- and 2-position —CO—CH 2 — is —O—CO— group, the 7-position is any group such as OH, or the propionic acid group is 3-position hydrogen atom is any group such as OH, respectively. A compound having a substituted structure. Examples of the substituent are not limited to the following, but are, for example, halogen (F, Cl, Br, etc.), a lower alkyl group (C 1 -C 4 ), halogen, OH or OR (where R is lower alkyl). ) And the like substituted with a lower alkyl group. Examples of analogs are 8aβ-methyl-6-ketoperhydrocoumarin-5α-propionic acid (formula (2)), 1β-oxy-1α, 7aβ-dimethyl-5-ketoperhydroindane represented by the following formula: -4α-propionic acid (formula (3)), 1β- (1-oxyethyl) -7aβ-methyl-5-ketoperhydroindane-4α-propionic acid (formula (4)), etc. .

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さらに別の類縁体の例は、下記の式(11)、式(12)及び式(13)の化合物である。

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Further examples of analogs are compounds of formula (11), formula (12) and formula (13) below.
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本発明では、ステロイド資化性コマモナス属細菌ゲノムにおける式(1)の化合物もしくはその類縁体の代謝関連遺伝子がDNA組換え技術、特に相同組換え技術、によって破壊された細菌株が使用されうる。   In the present invention, a bacterial strain in which the metabolism-related gene of the compound of formula (1) or its analog in the steroid-utilizing Comamonas genus genome is disrupted by a DNA recombination technique, particularly a homologous recombination technique, can be used.

好ましい代謝関連遺伝子は、コマモナス・テストステロニ TA441株、ATCC11996又はそれらの変異株ゲノムのステロイド代謝系酵素遺伝子ORF18、並びに、他のコマモナス属細菌ゲノムのORF18ホモログである。ORF18ホモログとは、コマモナス・テストステロニ TA441株、ATCC11996又はそれらの変異株以外のコマモナス属細菌由来の、ORF18と同等の機能をもつ同族体遺伝子を意味する。   Preferred metabolic-related genes are the steroid metabolism enzyme gene ORF18 of the genome of Comamonas testosteroni TA441, ATCC11996 or their mutants, and the ORF18 homologue of other genomes of the genus Comamonas. The ORF18 homologue means a homologous gene having a function equivalent to that of ORF18 derived from a genus Comamonas other than the Comamonas testosteroni strain TA441, ATCC11996, or mutants thereof.

以下に、本発明の遺伝子破壊株の作製について説明する。
本発明の遺伝子破壊株では、コモナス属細菌のステロイド代謝系酵素遺伝子群、より具体的にはテストステロン代謝系酵素遺伝子群、のなかで、式(1)の化合物もしくはその類縁体の代謝に関わる酵素のゲノム遺伝子が破壊される。
Below, preparation of the gene disruption strain of the present invention is explained.
In the gene-disrupted strain of the present invention, among the steroid metabolism enzyme gene group of the genus Comonas, more specifically, the testosterone metabolism enzyme gene group, an enzyme involved in metabolism of the compound of the formula (1) or an analog thereof The genomic genes of are destroyed.

破壊される代謝関連遺伝子の具体例は、コマモナス・テストステロニTA441株のORF18である(M. Horinouchi, T. Hayashi, T. Yamamoto及びT. Kudo, Appl. Environ. Microbiol. (2003), 69:4421-4430;特に図2)。TA441株のORF18のヌクレオチド配列は、配列番号1として示されている。本発明ではこの特定例に制限されず、配列番号1に示される配列との%同一性が、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%である配列を含む代謝関連遺伝子もまた、本発明の目的のために使用できる。ただし、相同な代謝関連遺伝子は、式(1)のインダンジオンプロピオン酸もしくはその類縁体の代謝に関わる酵素をコードする。このような相同遺伝子を有するコマモナス属細菌はすべて、本発明における遺伝子破壊株の作製のために使用できる。好ましいコマモナス属細菌は、コマモナス・テストステロニ、例えばTA441株及びその近縁株、例えばATCC 11996株、ATCC 17410株、ATCC 15666株、ATCC 15667株、ATCC 17409株、ATCC 17510株、ATCC 27911株、ATCC 31492株、ATCC 33083株などであり、これらの細菌株から誘導された遺伝子破壊株が、本発明において好ましく使用できる。   A specific example of a metabolism-related gene to be destroyed is ORF18 of Comamonas testosteroni strain TA441 (M. Horinouchi, T. Hayashi, T. Yamamoto and T. Kudo, Appl. Environ. Microbiol. (2003), 69: 4421). -4430; especially Figure 2). The nucleotide sequence of ORF18 of TA441 strain is shown as SEQ ID NO: 1. The present invention is not limited to this specific example, and the percent identity with the sequence shown in SEQ ID NO: 1 is at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least Metabolism-related genes containing sequences that are 97%, at least 98%, at least 99% can also be used for the purposes of the present invention. However, the homologous metabolism-related gene encodes an enzyme involved in the metabolism of indandione propionic acid or its analog of formula (1). All the bacteria of the genus Comamonas having such a homologous gene can be used for the production of a gene-disrupted strain in the present invention. The preferred genus Comamonas is Comamonas testosteroni, such as TA441 strain and related strains thereof, such as ATCC 11996, ATCC 17410, ATCC 15666, ATCC 15667, ATCC 17409, ATCC 17510, ATCC 27911, ATCC 31492. Strains such as ATCC 33083 strains, and gene disruption strains derived from these bacterial strains can be preferably used in the present invention.

コマモナス属細菌が、配列番号1と相同な代謝関連遺伝子をゲノム上に有することを調べるために、32P、125Iなどの放射性同位元素、ローダミン、フルオレサミン、それらの誘導体、Cy3、Cy5などの蛍光色素などによって標識された配列番号1の配列由来のプローブを作製し、コマモナス属細菌由来のゲノムDNA、mRNA、cDNA又はそれらの断片、とプローブとのハイブリダイゼーションを実施することができる。 In order to investigate that the bacteria of the genus Comamonas have metabolic related genes homologous to SEQ ID NO: 1, radioisotopes such as 32 P and 125 I, rhodamine, fluorescamine, their derivatives, and fluorescence such as Cy3 and Cy5 A probe derived from the sequence of SEQ ID NO: 1 labeled with a dye or the like can be prepared, and hybridization with a genomic DNA, mRNA, cDNA or a fragment thereof derived from a genus Comamonas bacterium can be performed.

プローブは、配列番号1の配列の相補的配列又はその断片配列からなるDNA分子であり、配列番号1の配列からの連続する少なくとも30ヌクレオチド(nt)、少なくとも50nt、少なくとも70nt、少なくとも100nt、少なくとも150ntのサイズである。   The probe is a DNA molecule comprising a sequence complementary to the sequence of SEQ ID NO: 1 or a fragment sequence thereof, and is at least 30 nucleotides (nt), at least 50 nt, at least 70 nt, at least 100 nt, at least 150 nt from the sequence of SEQ ID NO: 1. Is the size of

ハイブリダイゼーションは、特に制限されないが、公知のハイブリダイゼーション技術、例えばサザンハイブリダイゼーション、ノザンハイブリダイゼーション、in situハイブリダイゼーション、DNAマイクロアレイなどによって行うことができる(中山広樹ら著、細胞工学別冊、バイオ実験イラストレイテッド、遺伝子解析の基礎、秀潤社、1995年;松村正明ら監修、細胞工学別冊、DNAマイクロアレイと最新PCR法、秀潤社、2000年)。相同性の高い代謝関連遺伝子を保有することを確認するために、ハイブリダイゼーションをストリンジェントな条件下で行うことが好ましい。   Hybridization is not particularly limited, but can be performed by known hybridization techniques such as Southern hybridization, Northern hybridization, in situ hybridization, DNA microarray, etc. (by Hiroki Nakayama et al., Cell Engineering Supplement, Bio-Experimental Illustration) Rated, Basics of Gene Analysis, Shujunsha, 1995; Supervision by Masaaki Matsumura et al., Cell Engineering Separate Volume, DNA Microarray and Latest PCR Method, Shujunsha, 2000). In order to confirm that a highly homologous metabolism-related gene is retained, it is preferable to perform hybridization under stringent conditions.

ストリンジェントな条件は、温度、イオン強度、洗浄条件などの条件の違いによって低、中又は高ストリンジェント条件としうるが、好ましくは高ストリンジェント条件である。ハイブリダイゼーション条件及び手順、試薬などについては、例えば、Sambrookら, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, NY, 1989;Ausubelら,Current Protocols In Molecular Biology, John Wiley & Sons, NY, 1998に記載されており、本発明においてそれらの記載を参考にしうる。また、ハイブリダイゼーション試薬は、市販のものを使用してもよい。ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件としては、例えば約45〜50℃での2〜6×SSC(NaCl/クエン酸ナトリウム)中でのハイブリダイゼーションと、その後の約50〜65℃での約0.1〜1×SSC/約0.1〜0.2%SDS中での1回以上の洗浄が挙げられる。   Stringent conditions can be low, medium or high stringent conditions depending on differences in conditions such as temperature, ionic strength, and washing conditions, but are preferably high stringent conditions. For hybridization conditions and procedures, reagents and the like, see, for example, Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, NY, 1989; Ausubel et al., Current Protocols In Molecular Biology, John Wiley & Sons, NY, 1998. And can be referred to in the present invention. A commercially available hybridization reagent may be used. As stringent hybridization conditions, for example, hybridization in 2-6 × SSC (NaCl / sodium citrate) at about 45-50 ° C., followed by about 0.1-1 × at about 50-65 ° C. One or more washes in SSC / about 0.1-0.2% SDS.

ハイブリダイゼーションが陽性の場合、細菌のゲノムDNA断片の制限マップを作成し、所望の前記代謝関連遺伝子配列及び、必要により、その周辺配列を決定し、さらに必要ならばTA441株由来の配列番号1の配列との%同一性を決定する。配列決定のために、制限マップに基いて、所望遺伝子を制限的に切り出し、プラスミド、ファージ、コスミドなどのクローニングベクターに挿入し、大腸菌、バチルス属細菌(例えばバチルス・ブレビス、バチルス・ズブチリス)などの宿主細胞中に形質転換することを含む方法によって所望遺伝子を増幅することができる。また、このときポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を利用することによって、所望遺伝子を効率的に増幅することもできる。   If the hybridization is positive, a restriction map of the bacterial genomic DNA fragment is prepared, the desired metabolism-related gene sequence and, if necessary, its peripheral sequence are determined, and if necessary, the sequence of SEQ ID NO: 1 from TA441 strain is determined. Determine% identity to sequence. For sequencing, based on the restriction map, the desired gene is restricted and inserted into a cloning vector such as a plasmid, phage, cosmid, etc., and Escherichia coli, Bacillus bacteria (for example, Bacillus brevis, Bacillus subtilis), etc. The desired gene can be amplified by a method that involves transforming into a host cell. At this time, a desired gene can be efficiently amplified by utilizing the polymerase chain reaction (PCR).

クローニングベクターとして、例えば市販される、M13mp(ファージ)、Charomid9系(コスミド)、pMW系、pBluescript系、pBR322、pUC系、pDEL系(以上、プラスミド)などを使用することができる。ベクターには、所望遺伝子の他に、プロモーター、ターミネーター、開始コドン、停止コドン、複製開始点、選択マーカー、マルチプルクローニングサイトなどを適宜含むことができる。   As a cloning vector, for example, commercially available M13mp (phage), Charomid9 system (cosmid), pMW system, pBluescript system, pBR322, pUC system, pDEL system (hereinafter referred to as a plasmid) and the like can be used. In addition to the desired gene, the vector can appropriately include a promoter, terminator, start codon, stop codon, replication origin, selectable marker, multiple cloning site, and the like.

形質転換は、公知の形質転換技術、例えばリン酸カルシウム法、塩化カルシウム法、エレクトロポレーションなどの手法を用いて行うことができる。   The transformation can be performed using a known transformation technique such as a calcium phosphate method, a calcium chloride method, or electroporation.

配列決定は、サンガー法、マキサム-ギルバート法などの慣用手法を用いて行うことができる。配列決定のために、CUGA(登録商標)シークエンシングキット(ニッポンジーン)などの市販キットを使用してもよい。   Sequencing can be performed using a conventional method such as the Sanger method or the Maxam-Gilbert method. Commercially available kits such as the CUGA® sequencing kit (Nippon Gene) may be used for sequencing.

PCRは、DNAの変性、アニーリング、伸長反応からなり、変性は、二本鎖DNAを通常94℃、15秒〜1分で処理して一本鎖DNAに解離させる段階、アニーリングは、鋳型DNAにプライマーをアニーリングさせる段階であり、通常55℃、30秒〜1分の処理条件からなる段階、伸長は、プライマーの伸長を通常72℃、30秒〜10分の条件でTaq DNAポリメラーゼなどの耐熱性ポリメラーゼを使用して行う段階を含み、これを1サイクルとして通常25〜40サイクル繰り返してDNA増幅行う。プライマーは通常15〜30塩基長が好ましい。PCR技術は、例えば蛋白質核酸酵素増刊、PCR法最前線(1996), 41巻5号,共立出版に記載されており、本発明において参考にしうる。   PCR consists of denaturation, annealing, and extension reactions of DNA. Denaturation is a stage in which double-stranded DNA is usually treated at 94 ° C for 15 seconds to 1 minute to dissociate into single-stranded DNA, and annealing is performed on template DNA. Primer annealing stage, usually consisting of 55 ° C, 30 seconds to 1 minute treatment conditions. Extension is a heat-resistant property such as Taq DNA polymerase under primer extension conditions usually 72 ° C, 30 seconds to 10 minutes. The step is carried out using a polymerase, and DNA amplification is carried out by repeating this usually as a cycle for 25 to 40 cycles. The primer is preferably 15 to 30 bases in length. The PCR technique is described in, for example, the Protein Nucleic Acid Encyclopedia, PCR Front Line (1996), Vol. 41, No. 5, Kyoritsu Shuppan, and can be referred to in the present invention.

目的遺伝子のクローニング、配列決定、PCRなどの技術に関しては、Sambrookら(上記)、Ausbelら(上記)に具体的に記載されており、それらの記載を本発明において参考にすることができる。   Techniques such as cloning, sequencing and PCR of the target gene are specifically described in Sambrook et al. (Above) and Ausbel et al. (Above), and these descriptions can be referred to in the present invention.

本発明において、遺伝子破壊は、ステロイド資化性コマモナス属細菌において、式(1)のインダンジオンプロピオン酸もしくはその類縁体の代謝関連遺伝子の破壊であり、この破壊のために、代謝中間体としてのこれら化合物が、培養液中に蓄積される。遺伝子を破壊するために、本発明では、ニトロソグアニジンなどの変異試薬を用いる突然変異による方法も利用できるが、好ましくはDNA組換え技術、特に相同組換え技術を使用して、所望遺伝子及び/又は5'非翻訳領域、3'非翻訳領域もしくは転写調節配列の一部又は全部を破壊し、所望遺伝子によってコードされる関連代謝酵素をin vivoで生成させないようにするかあるいは機能不全にする。破壊は、所望遺伝子の配列において、例えば該配列の一部の欠失(例えば脱落、部分分解)、異種DNAによる置換、及び/又は異種DNAの挿入によって実施できる。本発明の特定例では、相同組換え法によって、所望遺伝子の内部に異種DNAとして抗生物質耐性遺伝子を挿入することによって、所望遺伝子が破壊される。抗生物質耐性遺伝子の例は、カナマイシン耐性遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子などである。この方法では、所望遺伝子内部の1つ又は複数の制限部位に、抗生物質耐性遺伝子配列と、その各末端に連結された、前記ユニーク制限部位の5'及び3'側に存在する所望遺伝子断片及びそれに隣接する非翻訳領域からの少なくとも約0.3kb、好ましくは少なくとも約0.6kb、さらに好ましくは少なくとも約1kbの各配列とを含む相同組換え用プラスミドを使用して、ゲノムへの抗生物質耐性遺伝子配列の挿入を行うことができる。プラスミドの例は、pGT系、pBluescript KS(+)、pUC系、pCT系などを含む。菌体内へのプラスミドの導入は、リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法などの慣用技術によって実施できる。培養により、抗生物質耐性菌株を選択し、そのなかで所望遺伝子内部に抗生物質耐性遺伝子が挿入された遺伝子破壊株を得る。挿入の確認は、抗生物質耐性遺伝子及び所望遺伝子の各プローブを用いるサザンハイブリダイゼーションによって行うことができる。   In the present invention, gene disruption is disruption of the metabolism-related gene of indandione propionic acid of the formula (1) or its analog in steroid-utilizing comamonas bacteria. These compounds accumulate in the culture medium. In order to disrupt a gene, the present invention can also employ a mutation method using a mutation reagent such as nitrosoguanidine, but preferably a DNA recombination technique, in particular a homologous recombination technique, is used to obtain the desired gene and / or Part or all of the 5 ′ untranslated region, 3 ′ untranslated region or transcriptional regulatory sequence is disrupted to prevent the related metabolic enzyme encoded by the desired gene from being generated or dysfunctional in vivo. The disruption can be carried out in the sequence of the desired gene, for example by deletion of a part of the sequence (for example, deletion, partial degradation), replacement with heterologous DNA, and / or insertion of heterologous DNA. In a specific example of the present invention, the desired gene is destroyed by inserting an antibiotic resistance gene as a heterologous DNA into the desired gene by homologous recombination. Examples of antibiotic resistance genes are kanamycin resistance gene, ampicillin resistance gene, tetracycline resistance gene and the like. In this method, an antibiotic resistance gene sequence is linked to one or more restriction sites within the desired gene, and the desired gene fragment existing on the 5 ′ and 3 ′ sides of the unique restriction site and linked to each end thereof, and Antibiotic resistance gene sequence to the genome using a plasmid for homologous recombination comprising at least about 0.3 kb, preferably at least about 0.6 kb, more preferably at least about 1 kb of each sequence from its adjacent untranslated region Can be inserted. Examples of plasmids include pGT systems, pBluescript KS (+), pUC systems, pCT systems, and the like. Introduction of the plasmid into the microbial cells can be performed by conventional techniques such as calcium phosphate method and electroporation method. An antibiotic-resistant strain is selected by culturing, and a gene-disrupted strain in which the antibiotic-resistant gene is inserted into the desired gene is obtained. Confirmation of the insertion can be performed by Southern hybridization using probes of the antibiotic resistance gene and the desired gene.

なお、遺伝子破壊については、特開2003-61671号公報に記載される手順を参考にすることができる。   As for gene disruption, the procedure described in JP-A-2003-61671 can be referred to.

物質生産
上記の手法で得られたコマモナス属遺伝子破壊株を、通常、培地中で前培養し、その一部又は全部を、原料ステロイド化合物を含む培地に加えて培養し、式(1)の化合物もしくはその類縁体を生産し回収する。
Substance production Comamonas gene-disrupted strain obtained by the above-mentioned method is usually pre-cultured in a medium, and a part or all thereof is added to a medium containing a raw material steroid compound and cultured, and the compound of formula (1) Alternatively, the analog is produced and recovered.

培養は、コマモナス属細菌の公知の培養条件で行うことができる。
培地は、炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、天然培地、合成培地のいずれも使用可能である。一般に、細菌用の固体又は液体培地であれば、培地として使用できる。培地成分には、例えば、炭素源及び窒素源としてペプトン、ポリペプトン、酵母エキス、肉エキス、バクトトリプトンなど、無機塩類としてNaCl, KH2PO4, K2HPO4, MgSO4, CaCl2, FeSO4, MgSO4, MoO3, ZnSO4, CuSO4, MnSO4, CoCl2, H3BO3など、必要に応じてアガーを含むことができる。培地の例は、Luria-Bertani(LB)培地、C培地、LB/C混合培地などである。本発明では、培地中にさらに原料ステロイド化合物を含有させるが、ステロイドが炭素源として効率よく資化されるように、他の炭素源の含量を減らし、ステロイド化合物の含量を増やすことができる。培地のpHは、7〜7.3が好ましい。
Culturing can be performed under known culture conditions for bacteria of the genus Comamonas.
The medium contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, and the like, and either a natural medium or a synthetic medium can be used. In general, any solid or liquid medium for bacteria can be used as the medium. Examples of the medium components include peptone, polypeptone, yeast extract, meat extract, and bactotryptone as carbon and nitrogen sources, and NaCl, KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 , MgSO 4 , CaCl 2 and FeSO as inorganic salts. 4 , MgSO 4 , MoO 3 , ZnSO 4 , CuSO 4 , MnSO 4 , CoCl 2 , H 3 BO 3, etc. may contain agar if necessary. Examples of the medium are Luria-Bertani (LB) medium, C medium, LB / C mixed medium, and the like. In the present invention, the raw material steroid compound is further contained in the culture medium, but the content of other carbon sources can be reduced and the content of steroid compounds can be increased so that the steroid is efficiently assimilated as a carbon source. The pH of the medium is preferably 7 to 7.3.

本発明の遺伝子破壊株は、上記の培地成分を含む固体培地で保存菌を培養、増殖したのち、同様の成分の液体培地中で前培養し、さらに菌数を増やし、次いで、同様の液体培地中で物質生産のために使用される。菌量は、特に限定されないが、培地あたり約1〜約10%(w/v)である。   The gene-disrupted strain of the present invention is obtained by culturing and proliferating preserved bacteria in a solid medium containing the above-mentioned medium components, pre-culturing in a liquid medium having the same components, further increasing the number of bacteria, and then the same liquid medium. Used for substance production in. The amount of bacteria is not particularly limited, but is about 1 to about 10% (w / v) per medium.

培養の方式としては、回分式又は連続式培養のいずれも使用できる。
回分式培養の場合、培養槽のなかに、滅菌培地、培養遺伝子破壊株もしくはその固定化菌体、原料ステロイド化合物を仕込み、振盪培養、攪拌培養、通気攪拌培養、深部通気攪拌培養などの培養方法で、約25℃〜約35℃の培養温度で、約15〜約100時間培養することができる。
As a culture method, either batch type or continuous type culture can be used.
In the case of batch culture, a sterilized medium, a cultured gene disrupted strain or its immobilized cells, and a raw steroid compound are placed in a culture tank, and culture methods such as shaking culture, agitation culture, aeration agitation culture, and deep aeration agitation culture The culture can be performed at a culture temperature of about 25 ° C. to about 35 ° C. for about 15 to about 100 hours.

連続式培養の場合、同様の培養温度で、膜型、流動層型、充填層型、横型などの種々のバイオリアクターの使用が可能である。具体的には、例えば中空糸膜などの半透膜で仕切られた培養槽の一方の区画に遺伝子破壊株を仕込み、他方の区画に原料ステロイド化合物を含む滅菌培地を連続的に流して、原料ステロイド化合物を、半透膜を介して遺伝子破壊株と接触させる方法、あるいは、遺伝子破壊株を担体に固定化した固定化遺伝子破壊株を作製し、この固定化菌体をカラムなどの連続式培養槽内に充填もしくは流動し、原料ステロイド化合物を含む滅菌培地を連続的に槽内に流して、固定化菌体とステロイド化合物とを接触させる方法などの方法を使用できる。   In the case of continuous culture, various bioreactors such as a membrane type, a fluidized bed type, a packed bed type, and a horizontal type can be used at the same culture temperature. Specifically, for example, a gene-disrupted strain is charged into one compartment of a culture tank partitioned by a semipermeable membrane such as a hollow fiber membrane, and a sterile medium containing a raw material steroid compound is continuously flowed into the other compartment, A method in which a steroid compound is brought into contact with a gene disruption strain through a semipermeable membrane, or an immobilized gene disruption strain in which the gene disruption strain is immobilized on a carrier is prepared, and the immobilized cells are continuously cultured in a column or the like. A method such as a method of filling or flowing in a tank and continuously flowing a sterilized medium containing a raw material steroid compound into the tank to bring the immobilized cells into contact with the steroid compound can be used.

遺伝子破壊株を固定化するための担体には、多孔性無機粒状物、例えば軽石、ゼオライト、シリカゲルなど、有機粒状物、例えばポリマー類、例えばポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、不飽和ポリエステル、不飽和エポキシド、不飽和アクリル樹脂、ポリエチレングリコールと(メタ)アクリル酸とのポリエステル、親水性光硬化性樹脂、例えばポリエチレングリコールとメタアクリル酸2−ヒドロキシエチルとのウレタン化付加物などが含まれる。さらに特願平07-039376号公報、特願平10-296284号公報、特開2003-000237号公報に記載されるような固定化担体を使用することもできる。これらの固定化用担体に遺伝子破壊株を固定化する方法としては、吸着法、包括法、付着増殖法などの一般的手法を使用できる。本発明の遺伝子破壊株は、担体の孔表面に吸着もしくは付着されるか、あるいは、多孔性担体の内部に埋め込まれて、その場で増殖することが好ましい。   Carriers for immobilizing gene disruption strains include porous inorganic particles such as pumice, zeolite and silica gel, organic particles such as polymers such as polystyrene, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, unsaturated polyester, unsaturated Examples thereof include epoxides, unsaturated acrylic resins, polyesters of polyethylene glycol and (meth) acrylic acid, and hydrophilic photocurable resins such as urethanized adducts of polyethylene glycol and 2-hydroxyethyl methacrylate. Furthermore, an immobilization carrier as described in Japanese Patent Application No. 07-039376, Japanese Patent Application No. 10-296284, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-000237 can also be used. As a method for immobilizing the gene disruption strain on these immobilization carriers, general methods such as an adsorption method, a comprehensive method, and an adhesion growth method can be used. The gene-disrupted strain of the present invention is preferably adsorbed or attached to the pore surface of the carrier, or is embedded in the porous carrier and grown on the spot.

本発明で使用される原料ステロイド化合物は、本発明の遺伝子破壊株によって式(1)の化合物もしくはその類縁体に変換されるものであれば、その種類を問わない。原料ステロイド化合物の例は、テストステロン、シトステロール、カンペステロール、1,4-アンドロスタジエン-3,17-ジオン、4-アンドロステン-3,17-ジオン、プロゲステロン、胆汁酸、テストステロン代謝中間体化合物、又はそれらの誘導体であるが、これらに限定されない。ここで、誘導体は、上記のステロイド化合物の任意の位置において、1もしくは複数の置換基、非限定的に、例えば-OH、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、フェニル、置換フェニル、ハロゲン、-OR(Rはアルキルもしくは置換アルキル)、-OCOR(Rはアルキルもしくは置換アルキル)などから選択される置換基、を含むステロイド化合物の誘導体を指す。好ましくは、下記式のアンドロスタ-1,4-ジエン-3,17-ジオン(式(5))、アンドロスト-4-エン-3,17-ジオン(式(6))、又はその誘導体、例えばコール酸及びその誘導体、例えばケノデオキシコール酸、デオキシコール酸などであるが、これらに限定されない。   The raw material steroid compound used in the present invention is not limited as long as it is converted into the compound of the formula (1) or its analog by the gene disruption strain of the present invention. Examples of raw steroid compounds are testosterone, sitosterol, campesterol, 1,4-androstadiene-3,17-dione, 4-androstene-3,17-dione, progesterone, bile acids, testosterone metabolizing intermediate compounds, Or a derivative thereof, but is not limited thereto. Here, the derivative may be one or more substituents at any position of the steroid compound, including, but not limited to, —OH, alkyl, substituted alkyl, cycloalkyl, phenyl, substituted phenyl, halogen, —OR ( R represents a derivative of a steroid compound containing a substituent selected from alkyl or substituted alkyl), -OCOR (R is alkyl or substituted alkyl), and the like. Preferably, androsta-1,4-diene-3,17-dione (formula (5)), androst-4-ene-3,17-dione (formula (6)), or a derivative thereof, Examples thereof include, but are not limited to, cholic acid and its derivatives such as chenodeoxycholic acid and deoxycholic acid.

Figure 2006191920
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Figure 2006191920
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他の原料誘導体の例は、下記式のテストロラクトン(式(7))、17-メチルテストステロン(式(8))、3β,20β-ジオキシ-5-プレグネン(式(9))などである。   Examples of other raw material derivatives are testrolactone (formula (7)), 17-methyltestosterone (formula (8)), 3β, 20β-dioxy-5-pregnene (formula (9)) and the like of the following formula .

Figure 2006191920
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Figure 2006191920
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原料ステロイドの濃度は、培養液あたり約0.01%〜約2%(w/v)、好ましくは約0.1%〜1%(w/v)であるが、この範囲に限定されない。   The concentration of the raw steroid is about 0.01% to about 2% (w / v), preferably about 0.1% to 1% (w / v) per culture solution, but is not limited to this range.

原料ステロイド化合物が、式(5)又は(6)の化合物である場合、式(1)の化合物が生成する。好ましい主生成物は、下記の式(10)の7aβ-メチル-1,5-ジオキソ-8aα-ヘキサヒドロインダン-4α−プロピオン酸であるが、そのジアステレオマーも本発明の生成物に含まれるものとする。   When the raw steroid compound is a compound of formula (5) or (6), a compound of formula (1) is generated. A preferred main product is 7aβ-methyl-1,5-dioxo-8aα-hexahydroindane-4α-propionic acid of the following formula (10), although its diastereomers are also included in the product of the present invention. Shall.

Figure 2006191920
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さらに、原料ステロイド化合物がコール酸、ケノデオキシコール酸又はデオキシコール酸である場合、好ましい主生成物はそれぞれ、式(11)の化合物、式(12)の化合物又は式(13)の化合物である。しかし、本発明は、これらの化合物のジアステレオマーも包含する。   Further, when the starting steroid compound is cholic acid, chenodeoxycholic acid or deoxycholic acid, preferred main products are the compound of formula (11), the compound of formula (12) or the compound of formula (13), respectively. However, the present invention also includes diastereomers of these compounds.

本明細書中で使用する「ジアステレオマー」とは、立体異性体のうちエナンチオマーを除くすべての異性体を意味する。例えば1分子中に2つの不斉炭素が存在する場合、可能なジアステレオマーは(S,S)、(S,R)、(R,S)及び(R,R)の4種類である。   As used herein, “diastereomers” means all isomers of the stereoisomers except the enantiomers. For example, when two asymmetric carbons exist in one molecule, there are four possible diastereomers: (S, S), (S, R), (R, S) and (R, R).

さらにまた、原料ステロイド化合物が、式(5)、(6)の化合物の誘導体としての式(7)、式(8)、式(9)で表わされる誘導体である場合、式(2)、式(3)又は式(4)の化合物が生成すると推定される。   Furthermore, when the starting steroid compound is a derivative represented by formula (7), formula (8), or formula (9) as a derivative of the compound of formula (5) or (6), formula (2), formula It is estimated that the compound of (3) or formula (4) is formed.

培養後、培養液を、塩酸などの酸にて酸性(例えばpH約2)に調整したのち、酢酸エチルなどのエステル、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン、クロロホルム、ジクロロメタン、塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素、エチルエーテル、ジオキサンなどのエーテルなどの有機溶剤で抽出し、濃縮、結晶化を経て、目的の生成物を精製することができる。あるいは、培養液をイオン交換カラム(H+)に通し、樹脂に生成物を吸着させたのち、酢酸、塩酸などの酸にて生成物を溶出させてもよい。あるいは、HPLC、シリカゲルクロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィーなどのクロマトグフィー技術を適宜組み合わせて、目的の生成物を精製することもできる。 After culturing, the culture solution is adjusted to acidic (for example, pH of about 2) with an acid such as hydrochloric acid, and then an ester such as ethyl acetate, a ketone such as acetone and methyl ethyl ketone, and a halogenated hydrocarbon such as chloroform, dichloromethane, and methylene chloride. The desired product can be purified through extraction with an organic solvent such as ether such as ethyl ether and dioxane, concentration and crystallization. Alternatively, the culture solution may be passed through an ion exchange column (H + ), and after the product is adsorbed on the resin, the product may be eluted with an acid such as acetic acid or hydrochloric acid. Alternatively, the target product can be purified by appropriately combining chromatographic techniques such as HPLC, silica gel chromatography, and reverse phase chromatography.

本発明を、以下の実施例においてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの具体例に限定されないものとする。   The present invention will be described more specifically in the following examples, but the present invention is not limited to these specific examples.

コマモナス・テストステロニTA441由来のORF18遺伝子破壊株の作製
コマモナス・テストステロニTA441株のORF18遺伝子(配列番号1)を、該遺伝子のユニークXhoI制限部位にカナマイシン耐性遺伝子(Kmr)を挿入することによって、遺伝子破壊した。
Construction of ORF18 gene disruption strain derived from Comamonas testosteroni TA441 Gene disruption of ORF18 gene (SEQ ID NO: 1) of Comamonas testosteroni TA441 strain by inserting a kanamycin resistance gene (Km r ) into the unique XhoI restriction site of the gene did.

Kmr挿入用プラスミドpORF18-Kmrは、図1の手順に従って構築された。具体的には、カルベニシリン耐性遺伝子Cbrを保有するプラスミドpUC19にORF18遺伝子を挿入したのち、ORF18遺伝子をXhoIで切断し、末端平滑化し、これにカナマイシン耐性遺伝子Kmr Smaインサート(配列番号2)を挿入した。このカナマイシン耐性遺伝子は、トランスポゾンTn5由来であり、遺伝子カセットを作製しやすくするために、その前後にSmaIサイトを連結し、また耐性遺伝子の最初にPstI, EcoRI, EcoRV, HindIIIの各制限酵素サイトを有している。エレクトロポレーションによってプラスミドをTA441株に導入し、相同組換えを行った。相同的に組み換えられた遺伝子ORF18-Kmr(ORF18にKmrを挿入した配列)は、配列番号3に示されている。 Km r plasmid for insertion PORF18-Km r was constructed in accordance with the procedure of FIG. Specifically, after inserting the plasmid pUC19 to ORF18 gene carrying carbenicillin resistance gene Cb r, the ORF18 gene was digested with XhoI, and blunt, which kanamycin resistance gene Km r Sma insert (SEQ ID NO: 2) Inserted. This kanamycin resistance gene is derived from transposon Tn5, and in order to make it easy to make a gene cassette, SmaI sites are linked before and after it, and the restriction enzyme sites of PstI, EcoRI, EcoRV, and HindIII are added at the beginning of the resistance gene. Have. The plasmid was introduced into the TA441 strain by electroporation to perform homologous recombination. Homologously recombined genes ORF18-Km r (ORF18 sequences inserting the Km r in) is shown in SEQ ID NO: 3.

ORF18破壊株について、カナマイシン又はカルベニシリンを含有する別々のLB培地固体培地上で培養し、カナマイシンに耐性でカルベニシリンに感受性のTA441変異株を選択した。   The ORF18 disrupted strain was cultured on a separate LB medium solid medium containing kanamycin or carbenicillin, and TA441 mutant strain resistant to kanamycin and sensitive to carbenicillin was selected.

ORF18遺伝子内へのKmr遺伝子の挿入は、Kmr Smaインサート(配列番号2)及びORF18(配列番号1)をプローブとして用いるサザンハイブリダイゼーションによって確認された。使用されたハイブリダイゼーション条件は、以下のとおりである。 Insertion of the Km r gene into the ORF18 gene was confirmed by Southern hybridization using the Km r Sma insert (SEQ ID NO: 2) and ORF18 (SEQ ID NO: 1) as probes. The hybridization conditions used are as follows.

(試薬)
10%ブロッキング試薬保存液
ブロッキング試薬10g/buffer 100 ml(オートクレーブ滅菌)
Buffer 1:0.1Mマレイン酸
0.15M NaCl, pH7.5(NaOHにより調整)(オートクレーブ滅菌)
高SDSハイブリダイゼーション溶液
SDS 35g
100%ホルムアミド(脱イオン化) 250ml
30×SSC 83ml
1Mリン酸ナトリウム, pH 7.0 25ml
N-ラウロイルサルコシン 0.5g
10%ブロッキング試薬保存液 100ml/蒸留水500ml
2×洗浄液:2×SSC, 0.1%SDS
0.1×洗浄液:0.1×SSC, 0.1%SDS
(reagent)
10% blocking reagent storage solution Blocking reagent 10 g / buffer 100 ml (autoclaved)
Buffer 1: 0.1M maleic acid
0.15M NaCl, pH 7.5 (adjusted with NaOH) (autoclave sterilization)
High SDS hybridization solution
SDS 35g
100% formamide (deionized) 250ml
30 x SSC 83ml
1M sodium phosphate, pH 7.0 25ml
N-lauroyl sarcosine 0.5g
10% blocking reagent stock solution 100ml / distilled water 500ml
2 x cleaning solution: 2 x SSC, 0.1% SDS
0.1 x cleaning solution: 0.1 x SSC, 0.1% SDS

(操作)
高SDSハイブリダイゼーション溶液(20ml/100cm2メンブレン)中、42℃、少なくとも1時間プレハイブリダイゼーションを行ったのち、高SDSハイブリダイゼーション溶液(3.5ml/100cm2メンブレン)中、42℃一晩ハイブリダイゼーションを行った。メンブレンを2×SSC、0.1%SDSで室温、5分間、2回洗浄し、さらに0.1×SSC、42℃、15分間、2回洗浄した。
(operation)
Pre-hybridize in high SDS hybridization solution (20 ml / 100 cm 2 membrane) at 42 ° C for at least 1 hour, and then perform hybridization at 42 ° C overnight in high SDS hybridization solution (3.5 ml / 100 cm 2 membrane). went. The membrane was washed twice with 2 × SSC and 0.1% SDS at room temperature for 5 minutes, and further washed twice with 0.1 × SSC at 42 ° C. for 15 minutes.

(検出)
メンブレンをbuffer 1(0.1Mマレイン酸, 0.15M NaCl, pH 7.5)で軽く濯ぎ、100mlのbuffer 2(10%(w/v)ブロッキング試薬保存液を10倍希釈したもの)で室温30分間ゆっくり振とうしブロッキングを行った。次いで、希釈標識抗体溶液(アルカリフォスファターゼ標識抗ジゴキシゲニン抗体150mU/ml buffer 2)で室温、30分間ゆっくり振とうした。Buffer 1で15分ずつ2回洗浄し、20mlのBuffer 3(0.1M Tris-HCl, pH 9.5, 0.1M NaCl)で2分間平衡化した。10mlの発色試薬(NBT溶液45μl+X-リン酸溶液35μl/Buffer 3 10ml)を加えて暗所に静置した。バンドが検出されたら、TE50mlで5分間洗浄し、反応を停止させた。なお、NBT溶液は、ニトロブルー・テトラゾリウム塩75mg/ml 70%DMF、X-リン酸溶液は、5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリルホスフェート、トルイジン塩50mg/mlDMFである。
(detection)
Rinse the membrane lightly with buffer 1 (0.1M maleic acid, 0.15M NaCl, pH 7.5), and gently shake with 100ml buffer 2 (10% (w / v) blocking reagent stock solution diluted 10-fold) for 30 minutes at room temperature. In the end, blocking was performed. Subsequently, the mixture was gently shaken with a diluted labeled antibody solution (alkaline phosphatase labeled anti-digoxigenin antibody 150 mU / ml buffer 2) at room temperature for 30 minutes. It was washed twice with Buffer 1 for 15 minutes each and equilibrated with 20 ml of Buffer 3 (0.1 M Tris-HCl, pH 9.5, 0.1 M NaCl) for 2 minutes. 10 ml of a coloring reagent (NBT solution 45 μl + X-phosphate solution 35 μl / Buffer 3 10 ml) was added and left in the dark. When a band was detected, the reaction was stopped by washing with 50 ml of TE for 5 minutes. The NBT solution is nitroblue tetrazolium salt 75 mg / ml 70% DMF, and the X-phosphate solution is 5-bromo-4-chloro-3-indolyl phosphate, toluidine salt 50 mg / ml DMF.

上記の手法によって、コマモナス・テストステロニTA441由来のORF18遺伝子破壊株を作製した。   The ORF18 gene-disrupted strain derived from Comamonas testosteroni TA441 was prepared by the above method.

ORF18遺伝子破壊株による7aβ-メチル-1,5-ジオキソ-8aα-ヘキサヒドロインダン-4α−プロピオン酸の製造
実施例1で得られたORF18遺伝子破壊株をLB試験管培地〔ポリペプトン 10 g;NaCl 5 g;酵母エキス5 g;pH 7.0 (NaOHで調整)/1L蒸留水〕10ml×3本で30℃、一晩培養した。培養液を、バッフルの無い500ml三角フラスコにLB培地とC培地〔(NH4)2SO4 5.0 g;K2HPO4 5.87 g;KH2PO4 2.93 g;MgSO4・7H2O (×100) 10 ml;NaCl 2 g;酵母エキス0.2 g;10g/L CaCl2 溶液1 ml (最終10 mg / L);10g/L FeSO4溶液1 ml (最終 10 mg/L);微量元素溶液 (×100) 20 μl;pH 7.0 (NaOHで調整)/1L 蒸留水;MgSO4・7H2O (×100) : MgSO4・7H2O 30 g / L;微量元素溶液 (×100) : MoO3 0.1 g、ZnSO4・5H2O 0.7 g、 CuSO4・5H2O 0.05 g、H3BO3 0.1 g、MnSO4・5H2O0.1 g、CoCl2・6H2O 0.1 g/1L 蒸留水〕を50mlずつ計100ml加えた培地5個に6mlずつ植菌し、0.1%(w/v)の1,4-アンドロスタジエン-3,17-ジオンを添加して、振盪数80rpm、培養温度30℃で、4日間培養した。
Production of 7aβ-methyl-1,5-dioxo-8aα-hexahydroindane-4α-propionic acid by ORF18 gene-disrupted strain The ORF18 gene-disrupted strain obtained in Example 1 was cultured in an LB test tube medium [polypeptone 10 g; NaCl 5 g; yeast extract 5 g; pH 7.0 (adjusted with NaOH) / 1 L distilled water] 10 ml × 3 pieces were cultured at 30 ° C. overnight. The culture solution was placed in a 500 ml Erlenmeyer flask without baffle with LB medium and C medium [(NH 4 ) 2 SO 4 5.0 g; K 2 HPO 4 5.87 g; KH 2 PO 4 2.93 g; MgSO 4 · 7H 2 O (× 100 10 ml; NaCl 2 g; yeast extract 0.2 g; 10 g / L CaCl 2 solution 1 ml (final 10 mg / L); 10 g / L FeSO 4 solution 1 ml (final 10 mg / L); trace element solution (× 100) 20 μl; pH 7.0 (adjusted with NaOH) / 1 L distilled water; MgSO 4 .7H 2 O (× 100): MgSO 4 .7H 2 O 30 g / L; Trace element solution (× 100): MoO 3 0.1 g, ZnSO 4 · 5H 2 O 0.7 g, CuSO 4 · 5H 2 O 0.05 g, H 3 BO 3 0.1 g, MnSO 4 · 5H 2 O0.1 g, CoCl 2 · 6H 2 O 0.1 g / 1L distilled water) Inoculate 6 ml of 5 medium each containing 50 ml of 100 ml, add 0.1% (w / v) 1,4-androstadiene-3,17-dione, shake speed 80 rpm, culture temperature 30 Culturing was performed at 4 ° C for 4 days.

培養液(100ml×5)を遠心し、上清を6N HCl溶液を用いてpH2に調整後、酢酸エチル600mlで2回抽出した。酢酸エチル画分を合わせ、脱水した後、濃縮し淡青色油状残渣560mgを得た。   The culture solution (100 ml × 5) was centrifuged, the supernatant was adjusted to pH 2 using 6N HCl solution, and extracted twice with 600 ml of ethyl acetate. The ethyl acetate fractions were combined, dehydrated and concentrated to give 560 mg of a pale blue oily residue.

培養上清のHPLC分析結果を図2-1、酢酸エチル画分のHPLC分析結果を図2-2にそれぞれ示した。HPLCの分析条件は次のとおりである。
装置:Waters 2690 HPLC
カラム:Inertsil ODS-3 (2.1×150 mm)
展開溶剤:溶液A(CH3CN:CH3OH:TFA=95:5:0.05)、溶液B(H2O:CH3OH:TFA=95:5:0.05)
グラジエント:20%溶液A+80%溶液Bから65%溶液A+35%溶液Bのグラジエント10分;3分の保持;20%溶液Aへ5分間で変化させる
温度:40℃
流速:0.21ml/分
The HPLC analysis results of the culture supernatant are shown in Fig. 2-1, and the HPLC analysis results of the ethyl acetate fraction are shown in Fig. 2-2. The HPLC analysis conditions are as follows.
Instrument: Waters 2690 HPLC
Column: Inertsil ODS-3 (2.1 x 150 mm)
Developing solvent: Solution A (CH 3 CN: CH 3 OH: TFA = 95: 5: 0.05), Solution B (H 2 O: CH 3 OH: TFA = 95: 5: 0.05)
Gradient: 20% solution A + 80% solution B to 65% solution A + 35% solution B gradient 10 minutes; hold for 3 minutes; change to 20% solution A in 5 minutes Temperature: 40 ° C
Flow rate: 0.21ml / min

淡青色油状残渣560mgを微量のメタノールに溶解し、HPLCを用いて目的生成物のピーク322mgを分取した。HPLC条件は以下のとおりである。
HPLC(分取条件):
HPLC: Waters 600 HPLC
カラム:Inertsil ODS-3 column (20 x 250 mm)
流速: 8 ml/min
温度: 40 ℃
展開溶剤 20%溶液A + 80%溶液B から 65%溶液A + 35%溶液B へ 25分間で変化, 10分保持, それから20%溶液A へ5分間で変化。
溶液A (CH3CN: CH3OH:TFA = 95:5:0.05)
溶液B (H2O:CH3OH:TFA = 95:5:0.05)
検出波長:210nm
560 mg of a pale blue oily residue was dissolved in a small amount of methanol, and a peak of 322 mg of the desired product was fractionated using HPLC. The HPLC conditions are as follows.
HPLC (preparative conditions):
HPLC: Waters 600 HPLC
Column: Inertsil ODS-3 column (20 x 250 mm)
Flow rate: 8 ml / min
Temperature: 40 ° C
Developing solvent 20% solution A + 80% solution B to 65% solution A + 35% solution B changed in 25 minutes, held for 10 minutes, then changed to 20% solution A in 5 minutes.
Solution A (CH 3 CN: CH 3 OH: TFA = 95: 5: 0.05)
Solution B (H 2 O: CH 3 OH: TFA = 95: 5: 0.05)
Detection wavelength: 210nm

上記HPLCによって精製された目的生成物のHPLC分析結果を図2-3に示した。
FAB-MS(装置:JEOL JMS-SX 102)、NMR(装置:JNM-ECP500, JNM-ECA600(JEOL製))及びUV分析の結果、得られた生成物は、下記式(10)の7aβ-メチル-1,5-ジオキソ-8aα-ヘキサヒドロインダン-4α−プロピオン酸(収率76.8%)であった。
The results of HPLC analysis of the target product purified by HPLC are shown in Fig. 2-3.
As a result of FAB-MS (apparatus: JEOL JMS-SX 102), NMR (apparatus: JNM-ECP500, JNM-ECA600 (manufactured by JEOL)) and UV analysis, the product obtained was 7aβ- It was methyl-1,5-dioxo-8aα-hexahydroindane-4α-propionic acid (yield 76.8%).

Figure 2006191920
Figure 2006191920

(分析結果)
NMR分析(CDCl3又はCD3OD):

Figure 2006191920
(result of analysis)
NMR analysis (CDCl 3 or CD 3 OD):
Figure 2006191920

FAB-MS分析: 実験値:m/z 239.1297[M+H]+;計算値:m/z 239.1283 (C13H18O4)
UV分析: 290 nm(e:58) (MeOH)
FAB-MS analysis: Experimental value: m / z 239.1297 [M + H] + ; Calculated value: m / z 239.1283 (C 13 H 18 O 4 )
UV analysis: 290 nm (e: 58) (MeOH)

ORF18遺伝子破壊株によるコール酸からの式(11)の化合物の製造
0.1%(w/v)の濃度のコール酸を基質にして、実施例1で作製したORF18遺伝子破壊株を、培地LB+C 100 ml×5、振盪数80rpm、培養温度30℃、3日間培養した。
Production of compound of formula (11) from cholic acid by ORF18 gene disruption strain
The ORF18 gene-disrupted strain prepared in Example 1 using 0.1% (w / v) concentration of cholic acid as a substrate was cultured in medium LB + C 100 ml × 5, shaking number 80 rpm, culture temperature 30 ° C. for 3 days. did.

培養液(500ml)を遠心(6500rpm)し、上清を酢酸エチルエステル550mlで1回抽出した後、6N HCl溶液を用いて水層をpH2に調整、再び酢酸エチルエステル550mlで3回抽出した。酢酸エチルエステル画分を脱水後濃縮し、 残渣460mgを得た。これをHPLCを用いて分取、精製した。
HPLC(分取条件):
HPLC: Waters 600 HPLC
カラム:Inertsil ODS-3 column (20 x 250 mm)
流速: 8 ml/min
温度: 40 ℃
展開溶剤 20%溶液A + 80%溶液B から 65%溶液A + 35%溶液B へ 25分間で変化, 10分保持, それから20%溶液A へ5分間で変化。
溶液A (CH3CN: CH3OH:TFA = 95:5:0.05)
溶液B (H2O:CH3OH:TFA = 95:5:0.05)
検出波長:210nm
蓄積物は分取したフラクション(Fr)3、Fr4に含まれており、濃縮乾燥したFr3(油状物質)の重量は68mgであった。
The culture solution (500 ml) was centrifuged (6500 rpm), and the supernatant was extracted once with 550 ml of ethyl acetate, then the aqueous layer was adjusted to pH 2 with 6N HCl solution, and extracted again three times with 550 ml of ethyl acetate. The acetic acid ethyl ester fraction was dehydrated and concentrated to obtain 460 mg of residue. This was fractionated and purified using HPLC.
HPLC (preparative conditions):
HPLC: Waters 600 HPLC
Column: Inertsil ODS-3 column (20 x 250 mm)
Flow rate: 8 ml / min
Temperature: 40 ° C
Developing solvent 20% solution A + 80% solution B to 65% solution A + 35% solution B changed in 25 minutes, held for 10 minutes, then changed to 20% solution A in 5 minutes.
Solution A (CH 3 CN: CH 3 OH: TFA = 95: 5: 0.05)
Solution B (H 2 O: CH 3 OH: TFA = 95: 5: 0.05)
Detection wavelength: 210nm
The accumulated product was contained in the fractions (Fr) 3 and Fr4 collected, and the weight of the concentrated and dried Fr3 (oily substance) was 68 mg.

Fr3のUVスペクトルは260nmに極大吸収をしめした。また重メタノール中でNMR測定した結果、式(1)の化合物の7位とそのプロピオン酸基の3位に1つずつOH基を有した類縁体であることが確認された。すなわち、基質に用いたコール酸の置換基であった7,12位のOH基がそのまま残存した類縁体(式(11))が得られた。   The UV spectrum of Fr3 showed a maximum absorption at 260 nm. As a result of NMR measurement in deuterated methanol, it was confirmed to be an analog having one OH group at the 7-position of the compound of the formula (1) and the 3-position of its propionic acid group. That is, an analog (formula (11)) in which the OH groups at positions 7 and 12 which were substituents of cholic acid used as a substrate remained as it was was obtained.

Figure 2006191920
Figure 2006191920

分析結果は、次のとおりである。
HPLC(分析条件、3次元):
HPLC: Waters 2690 HPLC
カラム: Inertsil ODS-3 column (4.6 x 250 mm)
流速: 1 ml/min
温度: 40 ℃
展開溶剤:20%溶液A + 80%溶液B から 65%溶液A + 35%溶液B へ 10分間で変化、3分保持、それから20%溶液A へ2分間で変化。15分から最初の状態20%溶液A + 80%溶液Bに戻る。
The analysis results are as follows.
HPLC (analysis conditions, 3D):
HPLC: Waters 2690 HPLC
Column: Inertsil ODS-3 column (4.6 x 250 mm)
Flow rate: 1 ml / min
Temperature: 40 ° C
Developing solvent: 20% solution A + 80% solution B to 65% solution A + 35% solution B changed in 10 minutes, held for 3 minutes, then changed to 20% solution A in 2 minutes. Return to the initial state 20% solution A + 80% solution B from 15 minutes.

代謝物はRT3.9分に特徴的なピークを示した。
NMR分析(CDCl3又はCD3OD):
The metabolite showed a characteristic peak at RT 3.9 min.
NMR analysis (CDCl 3 or CD 3 OD):

Figure 2006191920
Figure 2006191920

HR-FAB(negative)測定結果:
実験値: m/z 269.1032 [M-H]-;計算値: m/z 269.1025(C13H17O6
HR-FAB (negative) measurement result:
Experimental value: m / z 269.1032 [MH] - ; Calculated value: m / z 269.1025 (C 13 H 17 O 6 )

ORF18遺伝子破壊株によるケノデオキシコール酸からの式(12)の化合物の製造
0.1%(w/v)の濃度のケノデオキシコール酸を基質にして、実施例1で作製したORF18遺伝子破壊株を、培地LB+C 100 ml×10、振盪数80rpm、培養温度30℃、4日間培養した。
Production of compound of formula (12) from chenodeoxycholic acid by ORF18 gene disruption strain
Using the chenodeoxycholic acid at a concentration of 0.1% (w / v) as a substrate, the ORF18 gene-disrupted strain prepared in Example 1 was cultured in medium LB + C 100 ml × 10, shaking number 80 rpm, culture temperature 30 ° C. for 4 days. did.

培養液(1000ml)を遠心(6500rpm)、上清を6N HCl溶液を用いてpH2に調整後、酢酸エチルエステル(EA) 1100mlで2回抽出した。EA 画分を脱水後濃縮し、 残渣1100mgを得た。これをHPLCを用いて分取、精製した(図3-1及び図3-2)。
HPLC(分取条件):
展開溶剤の条件が一部異なる以外は実施例3の場合と同じ条件及び装置を使用した。
展開溶剤 10%溶液A + 90%溶液B から 65%溶液A + 35%溶液B へ 25分間;10分保持;20%溶液A へ5分間で変化させる。
溶液A (CH3CN: CH3OH:TFA = 95:5:0.05)
溶液B (H2O:CH3OH:TFA = 95:5:0.05)
The culture solution (1000 ml) was centrifuged (6500 rpm), the supernatant was adjusted to pH 2 with 6N HCl solution, and extracted twice with 1100 ml of ethyl acetate (EA). The EA fraction was dehydrated and concentrated to obtain 1100 mg of residue. This was separated and purified using HPLC (FIGS. 3-1 and 3-2).
HPLC (preparative conditions):
The same conditions and apparatus as in Example 3 were used except that the conditions of the developing solvent were partially different.
Developing solvent 10% solution A + 90% solution B to 65% solution A + 35% solution B for 25 minutes; hold for 10 minutes; change to 20% solution A in 5 minutes.
Solution A (CH 3 CN: CH 3 OH: TFA = 95: 5: 0.05)
Solution B (H 2 O: CH 3 OH: TFA = 95: 5: 0.05)

HPLC分取した各画分をそれぞれ濃縮し重量を測定した結果、保持時間(RT)5.2分の画分(油状物質)138mgで最大の蓄積物であり、その次がRT7.0の40mg、その他の画分は約10mg前後であり、最大の重量を有したピークRT5.2が本菌株の蓄積物と考えられた。   As a result of concentrating each fraction collected by HPLC and measuring the weight, the largest accumulation was 138 mg of the fraction (oil) of retention time (RT) 5.2 min, followed by 40 mg of RT7.0, and others This fraction was around 10 mg, and the peak RT5.2 having the largest weight was considered to be an accumulation of this strain.

RT5.2のHPLC溶剤中でのUVスペクトルは286.6nmに極大吸収を示した。
さらに、RT5.2画分を濃縮し、乾燥後、CDCl3中でNMR測定した結果、(12)の化合物(分子式C13H18O5及び分子量254)であることが判明した(表3)。
The UV spectrum of RT5.2 in HPLC solvent showed a maximum absorption at 286.6 nm.
Further, the RT5.2 fraction was concentrated, dried, and subjected to NMR measurement in CDCl 3. As a result, it was found that it was the compound (12) (molecular formula C 13 H 18 O 5 and molecular weight 254) (Table 3). .

Figure 2006191920
Figure 2006191920

分析結果は、次のとおりである。
HPLC(分析条件、3次元):
HPLC: Waters 2690 HPLC
カラム: Inertsil ODS-3 column (4.6 x 250 mm)
流速: 1ml/min
温度: 40 ℃
展開溶剤:20%溶液A + 80%溶液B から 65%溶液A + 35%溶液B へ 10分間で変化、3分保持、それから20%溶液A へ2分間で変化。15分から最初の状態20%溶液A + 80%溶液Bに戻る。
The analysis results are as follows.
HPLC (analysis conditions, 3D):
HPLC: Waters 2690 HPLC
Column: Inertsil ODS-3 column (4.6 x 250 mm)
Flow rate: 1ml / min
Temperature: 40 ° C
Developing solvent: Change from 20% solution A + 80% solution B to 65% solution A + 35% solution B in 10 minutes, hold for 3 minutes, then change to 20% solution A in 2 minutes. Return to the initial state 20% solution A + 80% solution B from 15 minutes.

代謝物はRT5.2分に特徴的なピークを示した。
NMR分析(CDCl3):

Figure 2006191920
The metabolite showed a characteristic peak at RT 5.2 min.
NMR analysis (CDCl 3 ):
Figure 2006191920

また、2番目の重量を示したRT7.0の蓄積物は、同様にNMRスペクトルを測定解析した結果、実施例2で得られたものと同じ式(10)の化合物であると同定された。   As a result of measuring and analyzing the NMR spectrum in the same manner, the RT7.0 accumulation showing the second weight was identified as the same compound of the formula (10) as obtained in Example 2.

なお、上記実施例中、図2-1、2-2、2-3、3-1及び3-2に示すHPLCチャートはすべて分析用HPLC(三次元のWaters 2690)での分析結果であり、また文中のRTは三次元HPLCにおける保持時間を示している。   In the above examples, the HPLC charts shown in FIGS. 2-1, 2-2, 2-3, 3-1, and 3-2 are all analytical results obtained by analytical HPLC (three-dimensional Waters 2690). RT in the text indicates the retention time in 3D HPLC.

本発明の方法は、医薬品、健康食品、食品、化粧品、育毛剤、強壮剤、等のステロイド合成中間体としての上記式(1)の化合物又はその類縁体の工業的生産のために有利に使用することができる。   The method of the present invention is advantageously used for industrial production of a compound of the above formula (1) or an analog thereof as a steroid synthesis intermediate for pharmaceuticals, health foods, foods, cosmetics, hair restorers, tonics, etc. can do.

破壊用プラスミドpORF18-Kmrの構築図を示す。Shows construction diagram of plasmid for disruption pORF18-Km r. ORF18遺伝子破壊株による1,4-アンドロスタジエン-3,17-ジオンの変換生成物を含有する培養液の遠心上清のHPLC分析クロマトグラムを示す。矢印は式(10)の化合物を示す。The HPLC analysis chromatogram of the centrifugation supernatant of the culture solution containing the conversion product of 1,4-androstadiene-3,17-dione by the ORF18 gene disruption strain is shown. The arrow indicates the compound of formula (10). 遠心上清をさらに酢酸エチルで抽出して得られた画分のHPLC分析クロマトグラムを示す。矢印は式(10)の化合物を示す。The HPLC analysis chromatogram of the fraction obtained by further extracting the centrifugal supernatant with ethyl acetate is shown. The arrow indicates the compound of formula (10). 精製された式(10)の化合物(7aβ-メチル-1,5-ジオキソ-8aα-ヘキサヒドロインダン-4α−プロピオン酸)(矢印)のHPLC分析クロマトグラムを示す。1 shows an HPLC analysis chromatogram of a purified compound of formula (10) (7aβ-methyl-1,5-dioxo-8aα-hexahydroindane-4α-propionic acid) (arrow). ORF18遺伝子破壊株によるケノデオキシコール酸の変換生成物を含有する培養液の遠心上清のHPLC分析クロマトグラムを示す。RT5.2の矢印が式(12)の化合物を、またRT7.0の矢印が式(10)の化合物をそれぞれ示す。The HPLC analysis chromatogram of the centrifugation supernatant of the culture solution containing the conversion product of chenodeoxycholic acid by the ORF18 gene disruption strain is shown. The RT5.2 arrow indicates the compound of formula (12), and the RT7.0 arrow indicates the compound of formula (10). 遠心上清をさらに酢酸エチルで抽出して得られた画分のHPLC分析クロマトグラムを示す。RT5.2の矢印が式(12)の化合物を、またRT7.0の矢印が式(10)の化合物をそれぞれ示す。The HPLC analysis chromatogram of the fraction obtained by further extracting the centrifugal supernatant with ethyl acetate is shown. The RT5.2 arrow indicates the compound of formula (12), and the RT7.0 arrow indicates the compound of formula (10).

配列番号2:Kmr Smaインサート
配列番号3:ORF18-Kmr
SEQ ID NO: 2: Km r Sma insert SEQ ID NO: 3: ORF18-Km r

Claims (14)

下記の式(1)
Figure 2006191920
の化合物又はその類縁体の代謝関連遺伝子が破壊されたステロイド資化性コマモナス(Comamonas)属細菌を、培地中でステロイド化合物と接触させ、生成した前記式(1)の化合物又はその類縁体を単離することを含む、式(1)の化合物又はその類縁体を製造する方法。
The following formula (1)
Figure 2006191920
A steroid-utilizing Comamonas genus bacterium in which the metabolism-related gene of the compound or its analog is disrupted is contacted with a steroid compound in a culture medium, and the compound of the above formula (1) or its analog is simply produced. A method for producing a compound of the formula (1) or an analogue thereof, comprising releasing.
前記コマモナス属細菌が、コマモナス・テストステロニ(Comamonas testosteroni)である、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the genus Comamonas is Comamonas testosteroni. 前記コマモナス・テストステロニが、コマモナス・テストステロニ TA441株、ATCC11996株又はそれらの変異株である、請求項2記載の方法。   The method according to claim 2, wherein the Comamonas testosteroni is Comamonas testosteroni TA441 strain, ATCC11996 strain or a mutant thereof. 前記代謝関連遺伝子が、前記コマモナス・テストステロニ TA441株、ATCC11996株又はそれらの変異株ゲノムのステロイド代謝系酵素遺伝子ORF18である、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the metabolism-related gene is the steroid metabolism enzyme gene ORF18 of the Comamonas testosteroni TA441 strain, ATCC11996 strain or a mutant strain thereof. 前記代謝関連遺伝子が、前記コマモナス属細菌ゲノムのORF18ホモログである、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the metabolic-related gene is an ORF18 homologue of the genome of the genus Comamonas. 前記ステロイド化合物が、テストステロン代謝中間体化合物又はその誘導体である、請求項1〜5のいずれか1項記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the steroid compound is a testosterone metabolic intermediate compound or a derivative thereof. 前記テストステロン代謝中間体化合物が、アンドロスタ-1,4-ジエン-3,17-ジオン又はアンドロスト-4-エン-3,17-ジオンである、請求項6記載の方法。   7. The method of claim 6, wherein the testosterone metabolizing intermediate compound is androsta-1,4-diene-3,17-dione or androst-4-ene-3,17-dione. 前記ステロイド化合物が、コール酸、ケノデオキシコール酸又はデオキシコール酸である、請求項6項記載の方法。   The method according to claim 6, wherein the steroid compound is cholic acid, chenodeoxycholic acid or deoxycholic acid. 前記式(1)の化合物の類縁体が、下記の式(11)、式(12)又は式(13)
Figure 2006191920
Figure 2006191920
Figure 2006191920
の化合物である、請求項1記載の方法。
The analog of the compound of the formula (1) is the following formula (11), formula (12) or formula (13)
Figure 2006191920
Figure 2006191920
Figure 2006191920
The method according to claim 1, wherein
前記コマモナス属細菌が担体に固定化されている、請求項1〜9のいずれか1項記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the genus Comamonas is immobilized on a carrier. 前記細菌とステロイド化合物との接触が、回分式又は連続式で行われる、請求項1〜10のいずれか1項記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the contact between the bacterium and the steroid compound is carried out batchwise or continuously. 下記の式(11)の化合物又はそのジアステレオマー。
Figure 2006191920
A compound of the following formula (11) or a diastereomer thereof.
Figure 2006191920
下記の式(12)の化合物又はそのジアステレオマー。
Figure 2006191920
A compound of the following formula (12) or a diastereomer thereof.
Figure 2006191920
下記の式(13)の化合物又はそのジアステレオマー。
Figure 2006191920
A compound of the following formula (13) or a diastereomer thereof.
Figure 2006191920
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009024572A1 (en) * 2007-08-21 2009-02-26 N.V. Organon Method for the production of modified steroid degrading microorganisms and their use
CN106950316A (en) * 2017-04-18 2017-07-14 山东赛托生物科技股份有限公司 A kind of detection method of 1,5 dioxy 7ab methyl 3aa hexahydro indane 4a propionic acid contents

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