JP2012105582A - Acetoin-producing cell, and method for producing acetoin by using the cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide cells capable of producing acetoin efficiently and simply, and a method for producing acetoin by using such cells.SOLUTION: This acetoin-producing cell includes features in which the function of acetoin dehydrogenase is missed or decreased, and an enzyme group managing the syntheses of acetolactic acid from pyruvic acid and the acetoin from the acetolactic acid are constitutionally expressed. The acetoin-producing cell has features in which the functions of 3 kinds of proteins of acetoin dehydrogenase, phosphate acetyltransferase and lactic acid dehydrogenase are missed or decreased. The method for producing the acetoin by using these acetoin-producing cells is also provided.

Description

本発明は、アセトイン産生細胞および当該細胞を用いたアセトインの製造方法に関する。   The present invention relates to an acetoin-producing cell and a method for producing acetoin using the cell.

アセトイン(3−ヒドロキシ−2−ブタノン)は、ヨーグルト、バター様の香りを持つ化合物であり、食品添加物、化粧品原料として使用される。またアセトインに類似する化合物であるジアセチル(2,3−ブタンジオン)は、食品添加物として用いられるのみならず、医薬品製造においても利用されている。   Acetoin (3-hydroxy-2-butanone) is a compound having a yogurt and butter-like fragrance, and is used as a food additive and a cosmetic raw material. Diacetyl (2,3-butanedione), which is a compound similar to acetoin, is used not only as a food additive but also in pharmaceutical production.

アセトインは微生物等の細胞を用いて産生することが可能である。細胞内においてアセトインは、例えばクエン酸回路で生じたピルビン酸の二量体化によって生成するアセト乳酸が脱炭酸されることにより生成される。しかしながら細胞では、酢酸や乳酸などの他の代謝物が生成されてしまうため、アセトインの分離精製が困難であり、また細胞によるアセトイン産生の効率が悪く経済的でないという問題点がある。   Acetoin can be produced using cells such as microorganisms. In the cell, acetoin is produced, for example, by decarboxylation of acetolactate produced by dimerization of pyruvic acid generated in the citric acid cycle. However, since other metabolites such as acetic acid and lactic acid are produced in the cells, it is difficult to separate and purify acetoin, and the efficiency of acetoin production by the cells is poor and it is not economical.

微生物等の細胞を用いたアセトインの製造方法に関して、従来より乳酸菌を用いた手法が検討されている(特許文献1,2)。特許文献1では、鉄ポルフィリンや金属塩等を添加した培地にて乳酸菌を培養することによりアセトイン類を製造する方法が開示されている。特許文献2では、薬剤を用いて突然変異を誘発することにより、アセトイン類の生成能の高い乳酸菌株を得たことが開示されている。   With respect to a method for producing acetoin using cells such as microorganisms, methods using lactic acid bacteria have been studied (Patent Documents 1 and 2). Patent Document 1 discloses a method for producing acetoins by culturing lactic acid bacteria in a medium to which iron porphyrin, metal salt, or the like is added. Patent Document 2 discloses that a lactic acid strain having a high ability to produce acetoins was obtained by inducing mutation using a drug.

枯草菌は元来糖質に富む培地条件で培養すると、細胞増殖の過程でアセトインを生産し培地中に蓄積すること(非特許文献1)、その後に細胞増殖を停止すると培地中のアセトインを再度分解してエネルギーを得ることが知られている。非特許文献1では、枯草菌を培養する際に、培地成分等の培養条件を変更することにより、アセトインの産生が増加したことが開示されている。また、アセトイン還元酵素をコードするbdhA遺伝子を破壊した枯草菌では、定常期にアセトインを蓄積することが知られている(非特許文献2)。   When Bacillus subtilis is originally cultured in a medium rich in carbohydrates, it produces acetoin and accumulates in the medium during cell growth (Non-patent Document 1), and when cell growth is stopped thereafter, acetoin in the medium is re-applied. It is known to decompose and get energy. Non-Patent Document 1 discloses that when culturing Bacillus subtilis, the production of acetoin is increased by changing culture conditions such as medium components. Moreover, it is known that Bacillus subtilis in which the bdhA gene encoding acetoin reductase is disrupted accumulates acetoin in the stationary phase (Non-patent Document 2).

枯草菌のアセトイン合成経路を司る酵素群は、単一のオペロンを形成し、かかるオペロン(alsSD)の発現を制御する制御因子としてalsRが知られている。alsR遺伝子は、alsSDオペロンとは独立に転写されており、alsR遺伝子を破壊するとalsDが発現しなかったことが非特許文献3にて報告されている。また、alsSDの発現を促進するalsR変異株を得たことが非特許文献3にて報告されている。   Enzymes that control the acetoin synthesis pathway of Bacillus subtilis form a single operon, and alsR is known as a regulator that regulates the expression of such operon (alsSD). It has been reported in Non-Patent Document 3 that the alsR gene is transcribed independently of the alsSD operon, and alsD was not expressed when the alsR gene was disrupted. In addition, Non-Patent Document 3 reports that an alsR mutant strain that promotes the expression of alsSD was obtained.

これまで微生物等の細胞を用いてアセトインを効率よく産生するために、単一の遺伝子のみではなく、代謝系に関連する複数の遺伝子に着目して改変を施した例は報告されていない。   So far, no example has been reported in which modification is performed not only for a single gene but also for a plurality of genes related to the metabolic system in order to efficiently produce acetoin using cells such as microorganisms.

特開平3−219884号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-219884 特開平4−99480号公報JP-A-4-99480

Appl Micorobiol Biotechonol 74(1), 61-67(2007)Appl Micorobiol Biotechonol 74 (1), 61-67 (2007) Appl Environ Microbiol 74(22), 6832-6838(2008)Appl Environ Microbiol 74 (22), 6832-6838 (2008) J Bacteriol 175(12),3863-3875(1993)J Bacteriol 175 (12), 3863-3875 (1993)

本発明は、アセトインを効率的かつ簡便に産生することのできる細胞および、当該細胞を用いたアセトイン製造方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a cell capable of efficiently and simply producing acetoin and a method for producing acetoin using the cell.

上記課題を解決するために本発明者らは、鋭意検討した結果、枯草菌においてアセトインの再分解系を削除するとともに、アセトイン合成酵素群が構成的に発現するように遺伝子制御を改変する、および/または、アセトイン合成への原料供給を増やすように代謝系を改変することにより、アセトインを効率よく産生可能な細胞を作製しうることを見出し、本発明を完成した。   In order to solve the above problems, the present inventors have intensively studied, and as a result, deleted the acetoin re-degradation system in Bacillus subtilis and modified the gene regulation so that the acetoin synthase group is constitutively expressed, and The inventors have found that cells capable of efficiently producing acetoin can be produced by modifying the metabolic system so as to increase the supply of raw materials for acetoin synthesis, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は以下よりなる。
1.アセトイン脱水素酵素の機能が欠損または低減しており、ピルビン酸からアセト乳酸、及び、アセト乳酸からアセトインの合成を司る酵素群が構成的に発現している、アセトイン産生細胞。
2.前記酵素群をコードする遺伝子が単一のオペロンを形成している、前項1に記載のアセトイン産生細胞。
3.アセトイン脱水素酵素の機能の欠損または低減が、アセトイン脱水素酵素をコードする遺伝子を人為的に破壊したことによるものであり、且つ、前記酵素群の構成的発現が、前記オペロンの発現制御系を改変するような変異を導入したことによるものである、前項2に記載のアセトイン産生細胞。
4.アセトイン脱水素酵素、リン酸アセチル基転移酵素、および乳酸脱水素酵素の3種のタンパク質の機能が欠損または低減している、アセトイン産生細胞。
5.アセトイン脱水素酵素、リン酸アセチル基転移酵素、および乳酸脱水素酵素の3種のタンパク質の機能の欠損または低減が、アセトイン脱水素酵素をコードする遺伝子、リン酸アセチル基転移酵素をコードする遺伝子、および乳酸脱水素酵素をコードする遺伝子の3種の遺伝子を人為的に破壊したことによるものである、前項4に記載のアセトイン産生細胞。
6.さらに、リン酸アセチル基転移酵素および乳酸脱水素酵素のうち、少なくとも1種のタンパク質の機能が欠損または低減している、前項1〜3のいずれか1に記載のアセトイン産生細胞。
7.リン酸アセチル基転移酵素および乳酸脱水素酵素のうち、少なくとも1種のタンパク質の機能の欠損または低減が、リン酸アセチル基転移酵素をコードする遺伝子、および乳酸脱水素酵素をコードする遺伝子のうち、少なくとも1種の遺伝子を人為的に破壊したことによるものである、前項6に記載のアセトイン産生細胞。
8.細胞がバチルス属に属する菌である前項1〜7のいずれか1に記載の細胞。
9.細胞が、受領番号FERM AP-22036(受領日:2010年10月28日)の枯草菌変異株である、前項8に記載の細胞。
10.前項1〜9のいずれか1に記載の細胞を、グルコースの存在下で培養する工程を含む、アセトイン製造方法。
11.前項1〜3、6〜9のいずれか1に記載の細胞を、1〜10w/v%グルコースの存在下で培養する工程を含む、アセトイン製造方法。
12.前項4、5,8のいずれか1に記載の細胞を、0.2〜2w/v%グルコースの存在下で培養する工程を含む、アセトイン製造方法。
13.前記の培養する工程で得られた培養ろ液からアセトインを単離する工程をさらに含む、前項10〜12のいずれか1に記載のアセトイン製造方法。
That is, this invention consists of the following.
1. An acetoin-producing cell in which the function of acetoin dehydrogenase is deficient or reduced, and an enzyme group that synthesizes acetolactic acid from pyruvate and acetoin is constitutively expressed.
2. 2. The acetoin-producing cell according to item 1 above, wherein the gene encoding the enzyme group forms a single operon.
3. The deficiency or reduction in the function of acetoin dehydrogenase is due to the artificial destruction of the gene encoding acetoin dehydrogenase, and the constitutive expression of the enzyme group is related to the operon expression control system. 3. The acetoin-producing cell according to item 2 above, which is caused by introducing a mutation that modifies the acetoin.
4). An acetoin-producing cell in which the functions of three proteins, acetoin dehydrogenase, phosphate acetyltransferase, and lactate dehydrogenase are deficient or reduced.
5. A gene that encodes acetoin dehydrogenase, a gene that encodes acetoin dehydrogenase, which is deficient or reduced in function of the three proteins of acetoin dehydrogenase, phosphate acetyltransferase, and lactate dehydrogenase, 5. The acetoin-producing cell according to item 4, wherein the acetoin-producing cell is obtained by artificially destroying three kinds of genes that encode lactate dehydrogenase.
6). 4. The acetoin-producing cell according to any one of items 1 to 3, wherein the function of at least one protein of phosphoric acetyltransferase and lactate dehydrogenase is deficient or reduced.
7). Among the genes encoding phosphoric acid acetyltransferase and lactate dehydrogenase, the loss or reduction of the function of at least one protein is a gene encoding phosphate acetyltransferase, and a gene encoding lactate dehydrogenase, 7. The acetoin-producing cell according to item 6 above, which is due to artificial destruction of at least one gene.
8). 8. The cell according to any one of 1 to 7 above, wherein the cell is a bacterium belonging to the genus Bacillus.
9. 9. The cell according to item 8 above, wherein the cell is a Bacillus subtilis mutant strain having an accession number FERM AP-22036 (reception date: October 28, 2010).
10. 10. A method for producing acetoin, comprising a step of culturing the cell according to any one of items 1 to 9 in the presence of glucose.
11. 10. A method for producing acetoin, comprising a step of culturing the cell according to any one of 1 to 3 and 6 to 9 in the presence of 1 to 10 w / v% glucose.
12 9. A method for producing acetoin, comprising a step of culturing the cell according to any one of items 4, 5, and 8 in the presence of 0.2 to 2 w / v% glucose.
13. 13. The acetoin production method according to any one of items 10 to 12, further comprising a step of isolating acetoin from the culture filtrate obtained in the culturing step.

本発明の細胞は、アセトインを、グルコース等の糖類を原料として、細胞内で安価にかつ、90%(モル比)という高効率で産生することができる。本発明の細胞は、細胞の増殖量や生存率は、野生型の細胞と同様であるため、培養の際に特別な操作や特別な添加物等を必要とすることもない。また、かかる細胞を用いた本発明のアセトインの製造方法は、アセトインの産生を1段階で行うことができ簡便である。   The cell of the present invention can produce acetoin at low cost and with a high efficiency of 90% (molar ratio) using saccharides such as glucose as a raw material. The cells of the present invention have the same cell growth amount and survival rate as wild-type cells, and therefore do not require special operations, special additives, or the like during culture. In addition, the acetoin production method of the present invention using such cells is simple because acetoin can be produced in one step.

枯草菌の代謝系の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the metabolic system of Bacillus subtilis. 変異株1(ΔlctEΔpta)を、グルコースを含む培地にて培養した場合の、アセトイン産生量を示す図である。(参考例1)It is a figure which shows the acetoin production amount when the mutant 1 ((DELTA) lctE (DELTA) pta) is cultured in the culture medium containing glucose. (Reference Example 1) 変異株2(ΔacoA)を、グルコースを含む培地にて培養した場合の、アセトイン産生量を示す図である。(参考例2)It is a figure which shows the acetoin production amount when the mutant 2 ((DELTA) acoA) is cultured in the culture medium containing glucose. (Reference Example 2) アセトイン産生細胞1(ΔacoAΔlctEΔpta)を、0.4w/v%グルコースを含む培地にて培養した場合の、アセトイン産生量を示す図である。(実施例2)It is a figure which shows the amount of acetoin production when the acetoin production cell 1 ((DELTA) acoA (DELTA) lctE (DELTA) pta) is cultured in the culture medium containing 0.4 w / v% glucose. (Example 2) アセトイン産生細胞1(ΔacoAΔlctEΔpta)を、4w/v%グルコース含む培地にて培養した場合の、アセトイン産生量を示す図である。(実施例2)It is a figure which shows the acetoin production amount when the acetoin production cell 1 ((DELTA) acoA (DELTA) lctE (DELTA) pta) is cultured in the culture medium containing 4 w / v% glucose. (Example 2) 変異株3(ΔalsR1)を、グルコースを含む培地にて培養した場合の、アセトイン産生量を示す図である。(参考例3)It is a figure which shows the acetoin production amount when the mutant strain 3 ((DELTA) alsR1) is cultured in the culture medium containing glucose. (Reference Example 3) アセトイン産生細胞2(alsR1ΔacoA)を、4w/v%グルコース含む培地にて培養した場合の、アセトイン産生量を示す図である。(実施例4)It is a figure which shows the amount of acetoin production when the acetoin production cell 2 (alsR1ΔacoA) is cultured in a medium containing 4 w / v% glucose. Example 4

本発明は、細胞内の代謝系が改変されたことによりアセトインを効率的に産生することのできる細胞を対象とする。本発明では、細胞内の代謝系の改変することにより、特定の酵素の機能が欠損または低減している、および/または特定の酵素群が構成的に発現する細胞を得ることができる。   The present invention is directed to a cell capable of efficiently producing acetoin by modifying the intracellular metabolic system. In the present invention, a cell in which the function of a specific enzyme is deficient or reduced and / or a specific enzyme group is constitutively expressed can be obtained by modifying the intracellular metabolic system.

本発明において、「酵素の機能が欠損または低減している細胞」とは、野生型の細胞に比べて、対象となる酵素自体の機能が低下もしくは消失していたり、量が低減していたり、発現していない細胞などが例示される。具体的には、「酵素の機能が欠損または低減している細胞」とは、対象となる酵素をコードする遺伝子に変異が導入されていたり、該遺伝子が破壊されている細胞が例示される。本発明の細胞は、天然に生じたものであってもよいし、人為的に当該遺伝子を破壊することにより作製したものであってもよい。本発明の細胞は、好ましくは、人為的に対象となる酵素をコードする遺伝子を破壊することにより作製したものである。   In the present invention, "cells in which the enzyme function is deficient or reduced" means that the function of the target enzyme itself is reduced or lost compared to wild-type cells, the amount is reduced, Examples are cells that are not expressed. Specifically, the “cell in which the enzyme function is deficient or reduced” is exemplified by a cell in which a mutation is introduced into the gene encoding the target enzyme or the gene is destroyed. The cell of the present invention may be a naturally occurring cell or an artificially disrupted gene. The cell of the present invention is preferably prepared by artificially destroying a gene encoding an enzyme of interest.

本発明において「構成的」とは本発明が属する技術分野において一般的に用いられている意味で用いられる。本発明において、「酵素群が構成的に発現している細胞」とは、環境条件による調節を受けずに常に一定レベルで目的の酵素群が発現している細胞であり、例えば、野生型の細胞では対象となる酵素群の発現が抑制されるような環境条件下であっても、定常的に目的の酵素群が発現し続けている細胞を意味する。   In the present invention, “constitutive” is used in the meaning generally used in the technical field to which the present invention belongs. In the present invention, the “cell in which the enzyme group is constitutively expressed” means a cell in which the target enzyme group is always expressed at a certain level without being regulated by environmental conditions. It means a cell in which the target enzyme group is constantly expressed even under environmental conditions in which the expression of the target enzyme group is suppressed in the cell.

本発明において「細胞」とは、アセトイン代謝系の酵素を有し、細胞内の代謝系が合理的に改変された結果アセトインを効率的に産生し得る細胞であればよく、微生物、動物細胞、植物細胞など、種類は制限されない。好ましくは、アセトイン代謝系を有する微生物を用いることができる。微生物は細菌であることが好ましく、グラム陽性菌であることがより好ましい。グラム陽性菌としては、バチルス属(Bacillus)、ジオバチルス属(Geobacillus)、ラクトバシラス属(Lactobacillus)、ラクトコッカス属(Lactococcus)、スタフィロコッカス属(Staphylococcus)、クレブシエラ属(Klebsiella)、ストレプトコッカス属(Streptococcus)に属する菌を用いることが可能である。特に、バチルス属に属する菌を用いることが好ましく、枯草菌(Bacillus subtilis)を用いることがより好ましい。   In the present invention, the “cell” may be any cell that has an acetoin metabolic enzyme and can efficiently produce acetoin as a result of rational modification of the intracellular metabolic system, such as microorganisms, animal cells, The type of plant cell is not limited. Preferably, a microorganism having an acetoin metabolic system can be used. The microorganism is preferably a bacterium, more preferably a Gram-positive bacterium. Gram-positive bacteria include Bacillus, Geobacillus, Lactobacillus, Lactococcus, Staphylococcus, Klebsiella, Streptococcus It is possible to use bacteria belonging to In particular, it is preferable to use bacteria belonging to the genus Bacillus, and it is more preferable to use Bacillus subtilis.

(アセトイン産生細胞)
本発明のアセトイン産生細胞は、アセトイン脱水素酵素の機能が欠損または低減しており、ピルビン酸からアセト乳酸、及び、アセト乳酸からアセトインの合成を司る酵素群が構成的に発現していることを特徴とする。
(Acetoin producing cells)
The acetoin-producing cell of the present invention has a deficient or reduced function of acetoin dehydrogenase, and constitutively expresses a group of enzymes that control synthesis of acetolactate from pyruvate and acetoin from acetolactate. Features.

アセトイン脱水素酵素は、アセトインを再分解してアセチルCoAを生成する経路に関与する酵素である。本発明のアセトイン産生細胞内においては、アセトイン脱水素酵素の機能が欠損または低減しており、細胞外に蓄積するアセトインを消費する能力を欠失または低減している。アセトイン脱水素酵素の機能を欠損または低減させる手段は、いかなる手段によってもよいが、アセトイン脱水素酵素をコードする遺伝子を破壊する手段が好ましい。アセトイン脱水素酵素をコードする遺伝子の具体例としては、例えば、配列番号1で表される塩基配列からなる遺伝子(acoA遺伝子、NCBI-GI: 16077873、NC_000964.3参照)および当該遺伝子と同等の機能を有する遺伝子が挙げられる。配列番号1で表される塩基配列からなる遺伝子と同等の機能を有する遺伝子としては、配列番号1で表される塩基配列において1個以上(例えば2〜3個)のヌクレオチドが置換、欠失、挿入および/もしくは付加された塩基配列からなり、アセトイン脱水素酵素の活性を有するタンパク質をコードする遺伝子が挙げられる。   Acetoin dehydrogenase is an enzyme involved in a pathway for re-decomposing acetoin to produce acetyl-CoA. In the acetoin-producing cell of the present invention, the function of acetoin dehydrogenase is deficient or reduced, and the ability to consume acetoin accumulated outside the cell is deleted or reduced. Any means for deleting or reducing the function of acetoin dehydrogenase may be used, but means for destroying a gene encoding acetoin dehydrogenase is preferable. Specific examples of a gene encoding acetoin dehydrogenase include, for example, a gene consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (see acoA gene, NCBI-GI: 16077873, NC_000964.3) and a function equivalent to the gene. The gene which has is mentioned. As a gene having a function equivalent to the gene consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, one or more (for example, 2 to 3) nucleotides in the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 are substituted, deleted, A gene encoding a protein consisting of an inserted and / or added base sequence and having the activity of acetoin dehydrogenase can be mentioned.

例えば枯草菌では、炭素源が枯渇している場合にアセトインからアセチルCoAを生成するアセトイン再分解系として、acoABCLオペロンという一連の遺伝子群が知られている(図1、Huang, M., Oppermann-Sanio, .FB., and Steinbuchel, A., J Bacteriol. 1999 Jun;181(12):3837-3841)。acoABCLオペロンの遺伝子は、アセトイン脱水素酵素を構成するサブユニットを各々コードしている。枯草菌においては、アセトイン再分解系を抑制するために、acoABCLオペロンのいずれの遺伝子を破壊してもよいが、好ましくはacoA遺伝子を破壊した変異株を作製すればよい。アセトイン再分解系を抑制することにより、アセトイン産生細胞により産生されたアセトインが培地中から減少することを防ぐことができ、培地中のアセトイン量を維持することが可能となる。   For example, in Bacillus subtilis, a series of genes called acoABCL operon is known as an acetoin re-degradation system that generates acetyl-CoA from acetoin when the carbon source is depleted (Fig. 1, Huang, M., Oppermann- Sanio, .FB., And Steinbuchel, A., J Bacteriol. 1999 Jun; 181 (12): 3837-3841). The acoABCL operon gene encodes each subunit constituting acetoin dehydrogenase. In Bacillus subtilis, any gene of the acoABCL operon may be disrupted to suppress the acetoin re-degradation system, but preferably a mutant strain in which the acoA gene is disrupted may be prepared. By suppressing the acetoin re-decomposition system, acetoin produced by acetoin-producing cells can be prevented from decreasing from the medium, and the amount of acetoin in the medium can be maintained.

本発明のアセトイン産生細胞においては、アセトインの合成経路そのものを増強するために、ピルビン酸からアセト乳酸、及び、アセト乳酸からアセトインの合成を司る酵素群が構成的に発現している。ピルビン酸からアセト乳酸、及び、アセト乳酸からアセトインの合成を司る酵素群は、アセト乳酸合成酵素およびアセト乳酸脱炭酸酵素を含む酵素群である。これらの酵素群は、オペロンによりコードされていてもよく、当該オペロンとしては例えばalsSDオペロンが例示される。当該酵素群を構成的に発現させる手段は、いかなる手段によってもよいが、該酵素群がオペロンによりコードされる場合は、前記オペロンの発現制御系を改変するような変異を導入することが好ましい。前記オペロンの発現制御系の改変としては、オペロンの発現を制御する制御因子に変異を導入して恒常的活性化型にすることが例示され、好ましくは、当該制御因子の恒常的活性化型が細胞内に導入される。   In the acetoin-producing cell of the present invention, in order to enhance the acetoin synthesis pathway itself, an enzyme group that synthesizes acetolactic acid from pyruvate and acetoin from acetolactic acid is constitutively expressed. The enzyme group that controls the synthesis of acetolactate from pyruvate and acetoin from acetolactate is an enzyme group including acetolactate synthase and acetolactate decarboxylase. These enzyme groups may be encoded by an operon, and examples of the operon include the alsSD operon. The means for constitutively expressing the enzyme group may be any means, but when the enzyme group is encoded by an operon, it is preferable to introduce a mutation that modifies the expression control system of the operon. The modification of the expression control system of the operon is exemplified by introducing a mutation into a control factor that controls the expression of the operon to make it a constitutively activated form. Preferably, the constitutively activated form of the control factor is It is introduced into the cell.

当該制御因子の恒常的活性化型をコードする遺伝子の具体例としては、例えば、配列番号2で表される塩基配列(alsR遺伝子、NC_000964.3参照)において、601番目のアデニン(A)がグアニン(G)に置換された塩基配列を有するalsR1遺伝子(すなわち、非特許文献3、FIG. 4の塩基配列における1028番目のチミン(T)がシトシン(C)に置換された塩基配列を有するalsR1遺伝子)、および当該alsR1遺伝子と同等の機能を有する遺伝子が挙げられる。alsR1遺伝子と同等の機能を有する遺伝子としては、配列番号2の塩基配列において1個以上(例えば2〜3個)のヌクレオチドが置換、欠失、挿入および/もしくは付加された塩基配列からなり、前記オペロンの制御因子の恒常的活性化型としての機能を有するタンパク質をコードする遺伝子が挙げられる。alsR1遺伝子と同等の機能を有する遺伝子の具体例としてalsR8遺伝子が例示される。alsR8遺伝子は、配列番号2で表される塩基配列において、700番目のアデニン(A)がシトシン(C)に置換された塩基配列を有する遺伝子(すなわち、非特許文献3、FIG. 4の塩基配列における929番目のチミン(T)がグアニン(G)に置換された塩基配列を有するalsR8遺伝子)である。   As a specific example of a gene encoding a constitutively activated form of the regulatory factor, for example, in the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 (see alsR gene, NC_000964.3), the 601st adenine (A) is guanine. (G) alsR1 gene having a base sequence replaced with (G) (ie, the alsR1 gene having a base sequence in which the 1028th thymine (T) in the base sequence of Non-Patent Document 3, FIG. 4 is replaced with cytosine (C)) ) And a gene having a function equivalent to that of the alsR1 gene. The gene having a function equivalent to that of the alsR1 gene comprises a nucleotide sequence in which one or more (for example, 2 to 3) nucleotides are substituted, deleted, inserted and / or added in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, Examples include a gene encoding a protein having a function as a constitutively activated form of an operon regulator. A specific example of a gene having a function equivalent to that of the alsR1 gene is the alsR8 gene. The alsR8 gene is a gene having a base sequence in which the 700th adenine (A) is replaced with cytosine (C) in the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 (that is, the base sequence of Non-Patent Document 3, FIG. 4). AlsR8 gene having a base sequence in which the 929th thymine (T) is replaced with guanine (G).

例えば、枯草菌ではアセトインの合成経路に関連する酵素(アセト乳酸合成酵素およびアセト乳酸脱炭酸酵素)は、alsSDオペロンにより発現される。alsSDオペロンの転写は、制御因子のalsRが、alsSDオペロンの特定の配列に結合することにより促進される。alsRはリガンドに結合することにより活性化型となり、配列特異的DNA結合能を獲得する。alsRはリガンドとの結合が解除されることにより不活性化型となり、alsSDオペロンの発現が停止する。alsRの変異型タンパク質として、alsR1(alsR1遺伝子によりコードされるタンパク質であり、alsRのアミノ酸配列(NCBI-GI: 16080655)において201番目のスレオニンがアラニンにより置換されているタンパク質)やalsR8(alsR8遺伝子によりコードされるタンパク質であり、alsRのアミノ酸配列において234番目のセリンがアラニンにより置換されているタンパク質)などがあるが、これらはalsRの恒常的活性化型として知られている(非特許文献3)。枯草菌において、alsSDオペロンを構成的に発現させるためには、alsR1やalsR8等の恒常的活性化型の制御因子を細胞内に導入すればよい。恒常的活性化型の制御因子が導入された細胞は、アセトインの合成経路が増強されているため、高効率でアセトインを産生することができる。   For example, in Bacillus subtilis, enzymes related to the acetoin synthesis pathway (acetolactic acid synthase and acetolactate decarboxylase) are expressed by the alsSD operon. Transcription of the alsSD operon is facilitated by binding of the regulator alsR to a specific sequence of the alsSD operon. alsR becomes activated by binding to a ligand, and acquires sequence-specific DNA binding ability. alsR becomes inactivated when binding to the ligand is released, and the expression of the alsSD operon stops. As a mutant protein of alsR, alsR1 (a protein encoded by the alsR1 gene, in which the threonine amino acid sequence (NCBI-GI: 16080655) is replaced with alanine at the 201st threonine) and alsR8 (alsR8 gene) And the like. These proteins are known as constitutively activated forms of alsR (Non-patent Document 3). . In order to constitutively express the alsSD operon in Bacillus subtilis, a constitutively activated regulator such as alsR1 or alsR8 may be introduced into the cell. A cell into which a constitutively activated regulator is introduced has an enhanced acetoin synthesis pathway, and therefore can produce acetoin with high efficiency.

アセトイン脱水素酵素の機能が欠損または低減しており、ピルビン酸からアセト乳酸、及び、アセト乳酸からアセトインの合成を司る酵素群が構成的に発現していることを特徴とするアセトイン産生細胞では、90%(モル比)という高いアセトイン変換率を達成するとともに、長時間培養した場合でも、アセトインが再分解されることなく、培地中のアセトイン量が維持され続ける。また、かかるアセトイン産生細胞を培養する培地中におけるグルコース濃度は特に限定されないが、高濃度(2〜10w/v%、好ましくは2〜6w/v%、より好ましくは3〜5w/v%、さらに好ましくは4w/v%)でグルコースを含む培地にて培養した場合であっても、高いアセトイン変換率を有する。グルコースを高濃度で含む培地においては、浸透圧が上昇するため細胞の生存率自体が低下する場合もあるが、本発明のアセトイン産生細胞は、増殖、生存が可能である。   In the acetoin-producing cell characterized in that the function of acetoin dehydrogenase is deficient or reduced, and the enzyme group responsible for the synthesis of acetoin from pyruvate and acetolactate is constitutively expressed, While achieving a high acetoin conversion rate of 90% (molar ratio), even when cultured for a long time, the amount of acetoin in the medium continues to be maintained without re-degradation of acetoin. The glucose concentration in the medium for culturing such acetoin-producing cells is not particularly limited, but is high (2 to 10 w / v%, preferably 2 to 6 w / v%, more preferably 3 to 5 w / v%, Even when cultured in a medium containing glucose (preferably 4 w / v%), it has a high acetoin conversion rate. In a medium containing glucose at a high concentration, the cell viability itself may decrease due to an increase in osmotic pressure, but the acetoin-producing cells of the present invention can proliferate and survive.

本発明は、アセトイン脱水素酵素の機能が欠損または低減しており、ピルビン酸からアセト乳酸、及び、アセト乳酸からアセトインの合成を司る酵素群が構成的に発現していることを特徴とするアセトイン産生細胞は、さらにリン酸アセチル基転移酵素および乳酸脱水素酵素のうち、少なくとも1種のタンパク質の機能が欠損または低減しているアセトイン産生細胞を包含する。   The present invention provides an acetoin characterized in that the function of acetoin dehydrogenase is deficient or reduced, and an enzyme group that synthesizes acetolactic acid from pyruvate and acetoin from acetolactic acid is constitutively expressed. The production cell further includes an acetoin production cell in which the function of at least one protein of phosphate acetyltransferase and lactate dehydrogenase is deficient or reduced.

リン酸アセチル基転移酵素は、アセチルCoAに他の分子からリン酸基を転移・付加してアセチルリン酸を合成する反応を触媒する酵素であり、アセチルCoAの酢酸発酵に関与する酵素である。本発明のアセトイン産生細胞内においては、リン酸アセチル基転移酵素の機能が欠損または低減している。リン酸アセチル基転移酵素の機能を欠損または低減させる手段は、いかなる手段によってもよいが、リン酸アセチル基転移酵素をコードする遺伝子を破壊する手段が好ましい。リン酸アセチル基転移酵素をコードする遺伝子の具体例としては、配列番号3で表される塩基配列からなる遺伝子(pta(phosphotransacetylase)遺伝子、NCBI-GI: 16080818、NC_000964.3参照)および当該遺伝子と同等の機能を有する遺伝子が挙げられる。配列番号3で表される塩基配列からなる遺伝子と同等の機能を有する遺伝子としては、配列番号3で表される塩基配列において1個以上(例えば2〜3個)のヌクレオチドが置換、欠失、挿入および/もしくは付加された塩基配列からなり、リン酸アセチル基転移酵素の活性を有するタンパク質をコードする遺伝子が挙げられる。   Phosphoryl acetyltransferase is an enzyme that catalyzes the reaction of synthesizing acetyl phosphate by transferring and adding a phosphate group from other molecules to acetyl CoA, and is an enzyme involved in acetic acid fermentation of acetyl CoA. In the acetoin producing cell of the present invention, the function of phosphotransferase is deficient or reduced. Any means may be used for deleting or reducing the function of phosphotransferase. However, a means for destroying a gene encoding phosphoacetyltransferase is preferable. Specific examples of a gene encoding a phosphoric acetyltransferase include a gene consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3 (see pta (phosphotransacetylase) gene, NCBI-GI: 16080818, NC_000964.3) and the gene Examples include genes having equivalent functions. As a gene having a function equivalent to the gene consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 3, one or more (for example, 2 to 3) nucleotides in the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 are substituted, deleted, Examples thereof include a gene encoding a protein consisting of an inserted and / or added base sequence and having an activity of phosphotransferase.

乳酸脱水素酵素は、ピルビン酸から乳酸を合成する反応を触媒する酵素であり、ピルビン酸の乳酸発酵に関与する酵素である。本発明のアセトイン産生細胞内においては、乳酸脱水素酵素の機能が欠損または低減している。乳酸脱水素酵素の機能を欠損または低減させる手段は、いかなる手段によってもよいが、乳酸脱水素酵素をコードする遺伝子を破壊する手段が好ましい。乳酸脱水素酵素をコードする遺伝子としての具体例は、例えば、配列番号4で表される塩基配列からなる遺伝子(lct(L-lactate dehydrogenase)遺伝子、NCBI-GI: 255767083、NC_000964.3参照)および当該遺伝子と同等の機能を有する遺伝子が挙げられる。配列番号4で表される塩基配列からなる遺伝子と同等の機能を有する遺伝子としては、配列番号4で表される塩基配列において1個以上(例えば2〜3個)のヌクレオチドが置換、欠失、挿入および/もしくは付加された塩基配列からなり、乳酸脱水素酵素の活性を有するタンパク質をコードする遺伝子が挙げられる。   Lactic acid dehydrogenase is an enzyme that catalyzes a reaction for synthesizing lactic acid from pyruvic acid, and is an enzyme involved in lactic acid fermentation of pyruvic acid. In the acetoin-producing cells of the present invention, the function of lactate dehydrogenase is deficient or reduced. Any means may be used for deleting or reducing the function of lactate dehydrogenase, but means for destroying a gene encoding lactate dehydrogenase is preferable. Specific examples of a gene encoding lactate dehydrogenase include, for example, a gene consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 4 (see lct (L-lactate dehydrogenase) gene, NCBI-GI: 255767083, NC_000964.3) and A gene having a function equivalent to that of the gene can be mentioned. As a gene having a function equivalent to the gene consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 4, one or more (for example, 2 to 3) nucleotides in the base sequence represented by SEQ ID NO: 4 are substituted, deleted, Examples thereof include a gene encoding a protein consisting of a base sequence inserted and / or added and having lactate dehydrogenase activity.

対象とするタンパク質が上記各種酵素や制御因子としての活性を有するか否か、対象とする遺伝子がこれらの活性を有するタンパク質をコードしているか否かは、自体公知の酵素学的アッセイなどの方法で確認可能である。   Whether or not the target protein has activity as the above various enzymes and control factors, and whether or not the target gene encodes a protein having these activities, is a method known per se such as an enzymatic assay Can be confirmed.

本発明のアセトイン産生細胞として、具体的には、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(〒305-8566 茨城県つくば市東1-1-1 つくばセンター 中央第6)に、受領番号FERM AP-22036(受領日:2010年10月28日)にて寄託した枯草菌変異株(名称 Bacillus subtilis MY05株)が例示される。   As an acetoin-producing cell of the present invention, specifically, the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Deposit Center (Tsukuba Center Chuo No. 6 1-1 Tsukuba, Ibaraki) The Bacillus subtilis mutant strain (named Bacillus subtilis MY05 strain) deposited at AP-22036 (Reception date: October 28, 2010) is exemplified.

また本発明は、アセトイン脱水素酵素、リン酸アセチル基転移酵素、および乳酸脱水素酵素の3種のタンパク質の機能が欠損または低減していることを特徴とするアセトイン産生細胞も包含する。   The present invention also includes an acetoin-producing cell characterized in that the functions of three proteins, acetoin dehydrogenase, phosphoacetyltransferase, and lactate dehydrogenase, are deficient or reduced.

例えば枯草菌では、グルコースなどの糖類を利用する代謝系として、TCA回路、乳酸発酵、アセトイン発酵、乳酸発酵等が知られている。例えば、lctE遺伝子(乳酸脱水素酵素をコードする遺伝子)および/またはpta遺伝子(リン酸アセチル基転移酵素をコードする遺伝子)を破壊した枯草菌変異株では、乳酸発酵および/または酢酸発酵が抑制され、原料であるピルビン酸のアセトイン合成への供給が高められており、アセトインを高効率で産生することができる。lctE遺伝子およびpta遺伝子に加えて、アセトイン脱水素酵素をコードする遺伝子(acoA遺伝子)の三種の遺伝子を破壊したアセトイン産生細胞を用いれば、アセトインを高効率で産生することができるとともに、培地中のアセトインは減少することなく、維持され続ける。   For example, in Bacillus subtilis, TCA cycle, lactic acid fermentation, acetoin fermentation, lactic acid fermentation, and the like are known as metabolic systems using saccharides such as glucose. For example, in a Bacillus subtilis mutant strain in which the lctE gene (a gene encoding lactate dehydrogenase) and / or the pta gene (a gene encoding phosphate acetyltransferase) is disrupted, lactic acid fermentation and / or acetate fermentation are suppressed. The supply of pyruvic acid as a raw material to acetoin synthesis is enhanced, and acetoin can be produced with high efficiency. In addition to the lctE gene and the pta gene, acetoin can be produced with high efficiency by using acetoin-producing cells in which the three genes of acetoin dehydrogenase (acoA gene) are disrupted. Acetoin continues to be maintained without decreasing.

すなわち、アセトイン脱水素酵素、リン酸アセチル基転移酵素、および乳酸脱水素酵素の3種のタンパク質の機能が欠損または低減していることを特徴とするアセトイン産生細胞では、90%(モル比)という高いアセトイン変換率を達成するとともに、長時間培養した場合でも、アセトインが再分解されることなく、培地中のアセトイン量が維持され続ける。また、かかるアセトイン産生細胞を培養する培地中におけるグルコース濃度は特に限定されないが、低濃度(0.2〜2w/v%、好ましくは0.2〜1w/v%、より好ましくは0.4w/v%)でグルコースを含む培地にて培養することが好ましい。   That is, 90% (molar ratio) of acetoin-producing cells characterized by lacking or reduced functions of three kinds of proteins, acetoin dehydrogenase, phosphoacetyltransferase, and lactate dehydrogenase While achieving a high acetoin conversion rate, even when cultured for a long time, the amount of acetoin in the medium is maintained without being re-degraded. The glucose concentration in the medium for culturing such acetoin-producing cells is not particularly limited, but is low (0.2 to 2 w / v%, preferably 0.2 to 1 w / v%, more preferably 0.4 w / v). (v%) is preferably cultured in a medium containing glucose.

(アセトイン産生細胞の作製方法)
本発明のアセトイン産生細胞は、目的の酵素をコードする遺伝子を破壊する方法および、目的の制御因子をコードする遺伝子を導入する方法を用いて作製することができる。
(Method for producing acetoin-producing cells)
The acetoin-producing cell of the present invention can be prepared using a method for destroying a gene encoding a target enzyme and a method for introducing a gene encoding a target regulatory factor.

目的の酵素の機能を欠損または低減させる方法としては、目的の酵素をコードする遺伝子を破壊する方法が例示され、通常の変異による方法を使用することができる。例えば、物理的および/または化学的変異誘発処理では、UV照射、放射線照射などの物理的変異方法の他、ニトロソグアニジン、メタンスルホン酸エチル、亜硝酸、メタンスルホン酸メチル、アクリジン色素、ベンゾピレン、硫酸ジメチルなどの変異剤の混合による化学的変異方法が例示される。これらの変異処理は、遺伝子上で塩基の挿入、欠失および/または置換が期待される方法である。変異処理においては、遺伝子が破壊される限り、一個の塩基を挿入、欠失および/または置換してもよく、複数個の塩基を挿入、欠失、および/または置換してもよい。   Examples of the method for deleting or reducing the function of the target enzyme include a method for destroying a gene encoding the target enzyme, and a normal mutation method can be used. For example, in the physical and / or chemical mutagenesis treatment, in addition to physical mutation methods such as UV irradiation and radiation irradiation, nitrosoguanidine, ethyl methanesulfonate, nitrous acid, methyl methanesulfonate, acridine dye, benzopyrene, sulfuric acid Examples of the chemical mutation method include mixing of a mutation agent such as dimethyl. These mutation treatments are methods in which base insertions, deletions and / or substitutions are expected on genes. In the mutation treatment, as long as the gene is destroyed, one base may be inserted, deleted and / or substituted, and a plurality of bases may be inserted, deleted and / or substituted.

さらに、目的の酵素をコードする遺伝子の別の人為的な破壊方法として、相同組換えによる塩基の挿入、欠失および/または置換を行なう方法がある。相同組換え法では、人為的に塩基の挿入、欠失および/または置換を施した目的の遺伝子と同じ配列を部分的に有する塩基配列を導入し、相同組換えによって変異を行なう方法である。例えば、薬剤耐性遺伝子であるクロラムフェニコール耐性遺伝子、カナマイシン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子、エリスロマイシン耐性遺伝子、スペクチノマイシン耐性遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子などを挿入した塩基配列を導入した後、相当する薬剤で選抜し、生存する細胞を得る方法である。さらに、望むべき部分に挿入されたことをPCRなどの機器を用いて確認することによって、目的の細胞を得ることが可能である。なお、「目的の酵素の機能もしくは目的の酵素をコードする遺伝子を人為的に破壊する」とは、例えば突然変異の導入、または相同組み換えにより、当該遺伝子の転写を抑制し、または当該遺伝子にコードされるタンパク質の機能を破壊することをいう。   Furthermore, as another artificial destruction method of the gene encoding the target enzyme, there is a method of inserting, deleting and / or replacing bases by homologous recombination. The homologous recombination method is a method in which a base sequence partially having the same sequence as that of a target gene artificially subjected to base insertion, deletion and / or substitution is introduced, and mutation is performed by homologous recombination. For example, nucleotide sequences inserted with drug resistance genes such as chloramphenicol resistance gene, kanamycin resistance gene, tetracycline resistance gene, erythromycin resistance gene, spectinomycin resistance gene, ampicillin resistance gene, hygromycin resistance gene, neomycin resistance gene And then selecting with a corresponding drug to obtain viable cells. Furthermore, it is possible to obtain a target cell by confirming that it has been inserted into a desired portion using a device such as PCR. In addition, “the function of the target enzyme or a gene encoding the target enzyme is artificially destroyed” means that the transcription of the gene is suppressed or the gene is encoded by, for example, introduction of mutation or homologous recombination. It means destroying the function of the protein.

本発明の細胞の作製において、目的のタンパク質を構成的に発現させるために、目的のタンパク質の発現を制御する制御因子をコードする遺伝子を導入する方法が例示される。当該制御因子をコードする遺伝子を導入する方法としては、自体公知の方法を用いることができる。   In the production of the cell of the present invention, in order to constitutively express the target protein, a method of introducing a gene encoding a regulatory factor that controls the expression of the target protein is exemplified. As a method for introducing a gene encoding the regulatory factor, a method known per se can be used.

まず目的の制御因子をコードする遺伝子を、微生物等のゲノムDNAを鋳型にして変異を導入して取得するか、又は合成することにより取得する。微生物等のゲノムDNAから所望の遺伝子を取得する方法および遺伝子に変異を導入する方法は分子生物学の分野において周知である。例えば遺伝子の配列が既知の場合、制限エンドヌクレアーゼ消化により適したゲノムライブラリを作り、所望の遺伝子配列に相補的なプローブを用いてスクリーニングすることができる。配列が単離されたら、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)(米国特許第4,683,202号)のような標準的増幅法を用いてDNAを増幅し、形質転換に適した量のDNAを得ることができる。なお、クローニングに用いるゲノムDNAライブラリの作製、ハイブリダイゼーション、PCR、プラスミドDNAの調製、DNAの切断及び連結、形質転換等の方法は、Sambrook, J., Fritsch,E.F., Maniatis,T., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1.21(1989)に記載されている。遺伝子への変異の導入方法は前述の通りである。   First, a gene encoding a target regulatory factor is obtained by introducing a mutation using a genomic DNA such as a microorganism as a template, or by synthesis. A method for obtaining a desired gene from genomic DNA such as a microorganism and a method for introducing a mutation into a gene are well known in the field of molecular biology. For example, when the gene sequence is known, a suitable genomic library can be prepared by restriction endonuclease digestion and screened using a probe complementary to the desired gene sequence. Once the sequence is isolated, the DNA can be amplified using standard amplification techniques such as the polymerase chain reaction (PCR) (US Pat. No. 4,683,202) to obtain a quantity suitable for transformation. In addition, methods such as preparation of genomic DNA library used for cloning, hybridization, PCR, preparation of plasmid DNA, DNA cleavage and ligation, transformation, etc. are described in Sambrook, J., Fritsch, EF, Maniatis, T., Molecular Cloning. , Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1.21 (1989). The method for introducing a mutation into a gene is as described above.

本発明において、目的の制御因子をコードする遺伝子の導入はアセトイン合成する経路を増強させる。したがって、目的の制御因子をコードする遺伝子は、強力なプロモーターにより発現制御させることが好ましく、このためには、例えば、強力なプロモーター等を目的の制御因子をコードする遺伝子に連結させることが便利である。   In the present invention, introduction of a gene encoding a target regulatory factor enhances the pathway for acetoin synthesis. Therefore, it is preferable to control the expression of a gene encoding a target regulatory factor with a strong promoter. For this purpose, for example, it is convenient to link a strong promoter or the like to a gene encoding a target regulatory factor. is there.

また、目的の制御因子をコードする遺伝子が導入された株を選別するため、マーカーとなる遺伝子がベクター内に組み込まれていてもよい。マーカー遺伝子としては、アミノ酸などの栄養要求性に関連する遺伝子や上述の薬剤耐性遺伝子などがあげられる。   Moreover, in order to select the strain | stump | stock in which the gene which codes the target regulatory factor was introduce | transduced, the gene used as a marker may be integrated in the vector. Examples of marker genes include genes related to auxotrophy such as amino acids and the above-mentioned drug resistance genes.

上記の目的の制御因子をコードする遺伝子を、宿主細胞で複製可能なベクターに挿入することにより本発明のアセトイン産生細胞を作製するための組み換えベクターが得られる。使用するベクターは宿主細胞で複製可能なものであれば限定されない。大腸菌や枯草菌のシャトルベクターであれば都合がよい。   A recombinant vector for producing the acetoin-producing cell of the present invention can be obtained by inserting the gene encoding the target regulatory factor into a vector replicable in the host cell. The vector to be used is not limited as long as it can replicate in the host cell. An E. coli or Bacillus subtilis shuttle vector is convenient.

本発明の組み換えベクターを宿主細胞に導入することにより、目的の制御因子が発現する形質転換体が得られる。形質転換の方法としては、特に制限されないが、例えば、電気パルス法(Y. Kurusu et al., Agric. Biol. Chem. 54:443-447(1990))、カルシウムイオンを用いる方法(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110(1972))、プロトプラスト法(特開昭63-2483942)、エレクトロポレーション法(Nucleic Acids Res., 16, 6127(1988))等を挙げることができる。エレクトロポレーション法が好ましい。   By introducing the recombinant vector of the present invention into a host cell, a transformant expressing the target regulatory factor can be obtained. The transformation method is not particularly limited, and examples thereof include an electric pulse method (Y. Kurusu et al., Agric. Biol. Chem. 54: 443-447 (1990)) and a method using calcium ions (Proc. Natl). Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)), protoplast method (JP-A 63-2483942), electroporation method (Nucleic Acids Res., 16, 6127 (1988)), and the like. Electroporation is preferred.

目的の制御因子をコードする遺伝子を導入した細胞は、相同組み換えを利用したゲノムへの挿入による方法によって調製することもできる。相同組み換えによる方法は、ゲノム上の配列と相同な配列に目的の制御因子をコードする遺伝子を挿入し、このDNA断片をエレクトロポレーションによって細胞内に導入して相同組み換えを起こさせることにより実施できる。ゲノムへの導入の際には目的の制御因子をコードする遺伝子と薬剤耐性遺伝子を連結したDNA断片を用いると容易に相同組み換えが起こった株を選抜することができる。   Cells into which a gene encoding the target regulatory factor has been introduced can also be prepared by a method by insertion into the genome using homologous recombination. The method by homologous recombination can be performed by inserting a gene encoding a target regulatory factor into a sequence homologous to the sequence on the genome and introducing this DNA fragment into the cell by electroporation to cause homologous recombination. . At the time of introduction into the genome, a strain having homologous recombination can be easily selected by using a DNA fragment linking a gene encoding a target regulatory factor and a drug resistance gene.

(アセトインの製造方法)
本発明はさらに、本発明のアセトイン産生細胞を用いたアセトインの製造方法を包含する。アセトインの製造方法は、本発明のアセトイン産生細胞を、グルコース等の炭素源を含有する培地で培養する工程を含む。さらに、本願のアセトインの製造方法は、好ましくは前記培養する工程で得られた培養ろ液から細胞を除去する工程と、細胞を除去した培養ろ液からアセトインを単離する工程とを含む。
(Method for producing acetoin)
The present invention further includes a method for producing acetoin using the acetoin-producing cells of the present invention. The method for producing acetoin includes a step of culturing the acetoin-producing cells of the present invention in a medium containing a carbon source such as glucose. Furthermore, the method for producing acetoin of the present application preferably includes a step of removing cells from the culture filtrate obtained in the culturing step and a step of isolating acetoin from the culture filtrate from which the cells have been removed.

本発明において使用される培地は解糖系、ヘキソースリン酸経路、エントナー・ドゥドロフ経路等を経てピルビン酸を与える炭素源を含有していればよく、目的に達する限り何ら特別の制限はない。炭素源としては糖類や有機酸(グルコース、リンゴ酸、グリセロール、シュークロース、マルトース、澱粉など)が挙げられるが、糖類であることが好ましく、グルコースであることがさらに好ましい。さらに、培地は、炭素源に加えて、窒素源、有機栄養源、無機塩類等を含有する培地であればよく、合成培地または天然培地のいずれも使用できる。なお培地は、培養液(液体培地)であることが好ましい。   The medium used in the present invention only needs to contain a carbon source that provides pyruvic acid via a glycolysis system, a hexose phosphate pathway, an Entner-Doudoroff pathway, and the like, and there is no particular limitation as long as the purpose is reached. Examples of the carbon source include saccharides and organic acids (glucose, malic acid, glycerol, sucrose, maltose, starch, etc.), preferably saccharides, and more preferably glucose. Further, the medium may be a medium containing a nitrogen source, an organic nutrient source, inorganic salts, etc. in addition to the carbon source, and either a synthetic medium or a natural medium can be used. The medium is preferably a culture solution (liquid medium).

培地は例えば以下のように配合されたものを用いることが好ましい。培地全体の重量に対し、炭素源としては糖類(好ましくはグルコース)を0.1w/v%〜10w/v%添加し、窒素源としては、ソイトン、カザミノ酸、ペプトン、トリプトン、酵母エキス、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウムおよび/または尿素等を0.01w/v%〜5.0w/v%、好ましくは0.5w/v%〜2.0w/v%添加するのが望ましい。   For example, it is preferable to use a culture medium formulated as follows. A saccharide (preferably glucose) is added as a carbon source in an amount of 0.1 w / v% to 10 w / v% with respect to the weight of the whole medium, and as a nitrogen source, soyton, casamino acid, peptone, tryptone, yeast extract, ammonium sulfate It is desirable to add 0.01 w / v% to 5.0 w / v%, preferably 0.5 w / v% to 2.0 w / v% of ammonium chloride, ammonium nitrate and / or urea.

その他、必要に応じ、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、コバルト、マンガン、亜鉛、鉄、銅、モリブデン、リン酸、硫酸などのイオンを生成することができる無機塩類を培地中に添加することができる。無機塩類の添加量は、当業者が任意に決定することができる。   In addition, if necessary, inorganic salts capable of generating ions such as sodium, potassium, calcium, magnesium, cobalt, manganese, zinc, iron, copper, molybdenum, phosphoric acid and sulfuric acid can be added to the medium. . The amount of inorganic salt added can be arbitrarily determined by those skilled in the art.

培地中の水素イオン濃度は特に調整する必要は無いが、好ましくはpH5〜10、より好ましくはpH6〜9に調整し培養することができる。   Although it is not necessary to adjust the hydrogen ion concentration in a culture medium, it can culture | cultivate by adjusting preferably to pH 5-10, more preferably pH 6-9.

培養条件は、菌の種類によっても異なるが、培養温度は12〜45℃、好ましくは15〜37℃とすることができる。また、培養は培地(培養液)を振とうしたり、培地(培養液)に空気あるいは酸素ガスを吹き込むなどして好気的に行うこともできる。但し、通気量を大きく設定しすぎるとアセトイン生産量が減少する場合もあるので、生育が低下しない程度に通気量を制限することが望ましい。培養期間は、アセトインが最大または、必要量の蓄積量を示すまで行えば良く、通常1〜7日、好ましくは1〜2日である。   The culture conditions vary depending on the type of bacteria, but the culture temperature can be 12 to 45 ° C, preferably 15 to 37 ° C. In addition, the culture can be performed aerobically by shaking the medium (culture medium) or blowing air or oxygen gas into the medium (culture liquid). However, if the aeration rate is set too large, the amount of acetoin production may decrease, so it is desirable to limit the aeration rate to such an extent that growth does not decrease. The culture period may be performed until acetoin reaches a maximum or a necessary amount of accumulation, and is usually 1 to 7 days, preferably 1 to 2 days.

細胞培養後の培地(培養液)には、アセトインのみならず、その他の生成物(例えば、2,3−ブタンジオール等)も含まれ得る。培地(培養液)からアセトインを分別する方法は、自体公知の方法または今後開発される方法を適用することができる。なお、アセトインの分別は、目的に応じた精製度でよく、アセトインと他の所望の生成物との混合物等として分別してもよい。   The medium (culture liquid) after cell culture may contain not only acetoin but also other products (for example, 2,3-butanediol and the like). As a method for fractionating acetoin from the medium (culture solution), a method known per se or a method developed in the future can be applied. The fraction of acetoin may be purified according to the purpose, or may be fractionated as a mixture of acetoin and other desired products.

例えば、培地からアセトインを採取する方法は、通常の水溶性中性物質を単離精製する一般的な方法を応用することができる。すなわち、培地から菌体を除去した後、培養上清液を活性炭やイオン交換樹脂等で処理することにより、アセトイン類以外の不純物をほとんど除くことができる。その後、再結晶等の方法を用いることにより、目的物質を単離することができる。   For example, as a method for collecting acetoin from a medium, a general method for isolating and purifying a normal water-soluble neutral substance can be applied. That is, impurities other than acetoins can be almost removed by removing the cells from the medium and then treating the culture supernatant with activated carbon, ion exchange resin, or the like. Thereafter, the target substance can be isolated by using a method such as recrystallization.

具体的には後述する実施例の手法によりアセトインを採取することができるが、例えば、アセトインが蓄積した培養上清液を、望ましくない成分の除去の目的で強酸性陽イオン交換樹脂、例えばデュオライト(登録商標)C-20(H+型)を充填したカラムに通過させ通過液を集め、その後このカラムに脱イオン水を通過させ洗浄して洗浄液を集め、得られた通過液および洗浄液を合併する。こうして得られた溶液を強塩基性陰イオン交換樹脂、例えばデュオライト(登録商標)A116(OH-型)を充填したカラムに通過させ通過液を集め、その後このカラムに脱イオン水を通過させ洗浄して洗浄液を集め、得られた通過液および洗浄液を合併して、アセトイン類を含みそれ以外の不純物をほとんど含まない水溶液を取得する。この水溶液を濃縮して得られたアセトインの濃厚溶液に、エタノールの適当量を加え、室温または低温で一晩放置すると、純粋なアセトインの結晶を晶出できる。 Specifically, acetoin can be collected by the method of Examples described later. For example, a culture supernatant liquid in which acetoin is accumulated is used to remove a strongly acidic cation exchange resin such as duolite. Pass through a column packed with (registered trademark) C-20 (H + type) to collect the passing solution, then pass the deionized water through this column to wash and collect the washing solution, and combine the obtained passing solution and washing solution. To do. The solution thus obtained is passed through a column filled with a strongly basic anion exchange resin, for example, Duolite (registered trademark) A116 (OH - type), and the flow-through solution is collected. Thereafter, deionized water is passed through the column for washing. Then, the cleaning liquid is collected, and the obtained passing liquid and the cleaning liquid are combined to obtain an aqueous solution containing acetoins and almost no other impurities. When a suitable amount of ethanol is added to the concentrated solution of acetoin obtained by concentrating this aqueous solution and left overnight at room temperature or low temperature, pure acetoin crystals can be crystallized.

以下、本発明の理解を深めるために参考例および実施例により発明内容を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではないことはいうまでもない。   Hereinafter, in order to deepen the understanding of the present invention, the contents of the invention will be specifically described with reference examples and examples, but it is needless to say that these do not limit the scope of the present invention.

(参考例1) 変異株1(ΔlctEΔpta)の作製と培養
(1)変異株1(ΔlctEΔpta)として、遺伝子型がlctE::spec pta::neoである株を、以下のように段階的に作製した。
始めにlctE遺伝子破壊株を作製した。枯草菌168株の染色体を鋳型として、DNAプライマーlctE-F1(5'-ttggagccaggtaaatgctt-3'(配列番号5))とlctE-R1(5'-acaaaacccgctccgatta-3'(配列番号6))のペア、ならびにlctE-F2(5'-tcgcaggtatcactgagctg-3'(配列番号7))とlctE-R2(5'-gcaatgctggaccgaataat-3'(配列番号8))のペアによるPCR増幅によって、それぞれ約500 bpのDNA断片2種を得た。前者はlctE遺伝子上流側の隣接領域、また後者はlctE遺伝子下流側の隣接領域に相当する。一方、FU341株(Yoshida, K., Fujita, Y., & Ehrlich, S. D. (1999)., J. Bacteriol. 181, 6081-6091)の染色体を鋳型として、プライマーlctE-spec-F(5'-taatcggagcgggttttgtcaataacgctattgggag-3'(配列番号9))とlctE-spec-R(5'-cagctcagtgatacctgcgactatatgctccttctggc-3'(配列番号10))のペアによるPCR増幅によって、スペクチノマイシン耐性遺伝子を含むDNA断片を得た。以上3種のDNA断片を混合したものを鋳型とし、プライマーlctE-F1とlctE-R2のペアを用いてPCR増幅を行うと、lctE-spec-FとlctE-spec-Rには、それぞれlctE-R1とlctE -F2に相補的となる配列が5'側に付加されており、3つの断片が連結した長いDNA断片が得られる。このDNA断片を用いて枯草菌168株を形質転換して、50μg/mlスペクチノマイシンに耐性を示す変異体を選別しlctE遺伝子破壊株とした。
(Reference Example 1) Production and culture of mutant strain 1 (ΔlctEΔpta) (1) As mutant strain 1 (ΔlctEΔpta), a strain having a genotype of lctE :: spec pta :: neo is produced stepwise as follows. did.
First, an lctE gene disruption strain was prepared. A pair of DNA primer lctE-F1 (5'-ttggagccaggtaaatgctt-3 '(SEQ ID NO: 5)) and lctE-R1 (5'-acaaaacccgctccgatta-3' (SEQ ID NO: 6)) using the chromosome of Bacillus subtilis 168 as a template, And about 500 bp DNA fragments by PCR amplification with lctE-F2 (5'-tcgcaggtatcactgagctg-3 '(SEQ ID NO: 7)) and lctE-R2 (5'-gcaatgctggaccgaataat-3' (SEQ ID NO: 8)) Two species were obtained. The former corresponds to the adjacent region upstream of the lctE gene, and the latter corresponds to the adjacent region downstream of the lctE gene. On the other hand, using the chromosome of FU341 strain (Yoshida, K., Fujita, Y., & Ehrlich, SD (1999)., J. Bacteriol. 181, 6081-6091) as a template, primer lctE-spec-F (5'- A DNA fragment containing a spectinomycin resistance gene was obtained by PCR amplification with a pair of taatcggagcgggttttgtcaataacgctattgggag-3 '(SEQ ID NO: 9) and lctE-spec-R (5'-cagctcagtgatacctgcgactatatgctccttctggc-3' (SEQ ID NO: 10)). When PCR amplification is performed using a mixture of the above three types of DNA fragments as a template and using a pair of primers lctE-F1 and lctE-R2, lctE-spec-F and lctE-spec-R each have lctE- A sequence complementary to R1 and lctE-F2 is added on the 5 ′ side, and a long DNA fragment in which three fragments are linked is obtained. 168 strains of Bacillus subtilis were transformed using this DNA fragment, and a mutant exhibiting resistance to 50 μg / ml spectinomycin was selected as an lctE gene disruption strain.

次にpta遺伝子破壊株を作製した。枯草菌168株の染色体を鋳型として、DNAプライマーpta-F1(5'-atccattgtgcggaaatcat-3'(配列番号11))とpta-R1(5'-ccctatttatagacgctgtggctcgtctaagccttcagga-3'(配列番号12)) のペア、ならびにpta-F2(5'-gagccatcagcctaaagaagttcaagaggatgtaacgctgaa -3'(配列番号13))とpta-R2(5'-gccttggcttgttcgtagag-3'(配列番号14)) のペアによるPCR増幅によって、それぞれ約500 bpのDNA断片2種を得た。前者はpta遺伝子上流側の隣接領域、後者はpta遺伝子下流側の隣接領域に相当する。一方、FU340株(Yoshida, K., Fujita, Y., & Ehrlich, S. D. (1999)., J. Bacteriol. 181, 6081-6091)の染色体を鋳型として、プライマーpta-neo-F(5'-gttggctgtttgaatttgattggaattccggcacagcgtctataaataggg-3'(配列番号15))とpta-neo-R(5'-aatacaaaaaccccacccctggatccgcgcttctttaggctgatggctc-3'(配列番号16)) のペアによるPCR増幅によって、ネオマイシン耐性遺伝子を含むDNA断片を得た。以上3種のDNA断片を混合したものを鋳型とし、プライマーpta-F1とpta-R2のペアを用いてPCR増幅を行うと、pta-neo-Fとpta-R1、 pta-neo-Rとpta-F2には、それぞれに対して互いが相補的となる配列が5'側に付加されており、3つの断片が連結した長いDNA断片が得られる。このDNA断片を用いて枯草菌168株を形質転換して15μg/mlネオマイシンに耐性を示す変異体を選別し、pta遺伝子破壊株とした。   Next, a pta gene disruption strain was prepared. A pair of DNA primers pta-F1 (5'-atccattgtgcggaaatcat-3 '(SEQ ID NO: 11)) and pta-R1 (5'-ccctatttatagacgctgtggctcgtctaagccttcagga-3' (SEQ ID NO: 12)) using the chromosome of Bacillus subtilis 168 as a template, DNA fragments of about 500 bp each by PCR amplification with a pair of pta-F2 (5'-gagccatcagcctaaagaagttcaagaggatgtaacgctgaa-3 '(SEQ ID NO: 13)) and pta-R2 (5'-gccttggcttgttcgtagag-3' (SEQ ID NO: 14)) Two species were obtained. The former corresponds to the adjacent region upstream of the pta gene, and the latter corresponds to the adjacent region downstream of the pta gene. On the other hand, primer pta-neo-F (5'-) was prepared using the chromosome of FU340 strain (Yoshida, K., Fujita, Y., & Ehrlich, SD (1999)., J. Bacteriol. 181, 6081-6091) as a template. A DNA fragment containing a neomycin-resistant gene was obtained by PCR amplification with a pair of gttggctgtttgaatttgattggaattccggcacagcgtctataaataggg-3 '(SEQ ID NO: 15) and pta-neo-R (5'-aatacaaaaaccccacccctggatccgcgcttctttaggctgatggctc-3' (SEQ ID NO: 16)). When PCR amplification is performed using a mixture of the above three DNA fragments as a template and a pair of primers pta-F1 and pta-R2, pta-neo-F and pta-R1, pta-neo-R and pta In -F2, sequences complementary to each other are added on the 5 ′ side, and a long DNA fragment in which three fragments are linked is obtained. 168 strains of Bacillus subtilis were transformed using this DNA fragment, and mutants resistant to 15 μg / ml neomycin were selected and used as pta gene disrupted strains.

pta遺伝子破壊株より抽出した染色体を用いて、lctE遺伝子破壊株を形質転換して、50 μg/mlスペクチノマイシンと15μg/mlネオマイシンの両方に耐性を獲得した変異株を選抜し変異株1とした。   Using the chromosome extracted from the pta gene-disrupted strain, the lctE gene-disrupted strain was transformed, and the mutant strains that acquired resistance to both 50 μg / ml spectinomycin and 15 μg / ml neomycin were selected. did.

(2)変異株1について培養することにより、変異株1のアセトイン産生能を確認した。
変異株1を、5 mlのLB液体培地(1.0w/v% Bacto Tryptone、1.0w/v% Bacto Yeast Extract、1.0w/v% NaCl)にて、37℃、180 rpmで一晩振盪培養し、前培養とした。本培養は以下のようにして行った。前培養後の培地を、200 ml三角フラスコ内の50 mlの本培養培地(Soytone培地;1.0w/v% Bacto Soytone、0.5w/v% Bacto Yeast Extract、1.0w/v% NaCl、0.4w/v% グルコースを含む)に細胞濁度OD600 = 0.050となるように希釈して混合した。その後、37℃、150 rpmで振盪培養した。三角フラスコはシリコ栓でふたをして内外の空気の交換が最小限になるようにした。
(2) By culturing mutant strain 1, the ability of mutant strain 1 to produce acetoin was confirmed.
Mutant 1 was shaken and cultured overnight at 37 ° C and 180 rpm in 5 ml LB liquid medium (1.0 w / v% Bacto Tryptone, 1.0 w / v% Bacto Yeast Extract, 1.0 w / v% NaCl). This was precultured. The main culture was performed as follows. The medium after the pre-culture was mixed with 50 ml of the main culture medium (Soytone medium; 1.0 w / v% Bacto Soytone, 0.5 w / v% Bacto Yeast Extract, 1.0 w / v% NaCl, 0.4 w / v% glucose) was diluted and mixed so that the cell turbidity OD 600 = 0.050. Thereafter, the cells were cultured with shaking at 37 ° C. and 150 rpm. The Erlenmeyer flask was capped with a silicone stopper to minimize the exchange of air inside and outside.

(3)培地中のアセトイン濃度測定を、既知の方法に従い行った(Grundy, F. J., Waters, D. A., Takova, T. Y. & Henkin, T. M. (1993)., Mol. Microbiol. 10(2). 259-271)。簡単に説明すると、本培養後の培地(培養液)500μlを1.5 ml容マイクロチューブに移し、遠心分離(4℃、21,900×g、1 min)して上清を回収、上清を蒸留水で200倍希釈したものをサンプル溶液とした。サンプル溶液1 mlに対して、5% α−ナフトールを含む2.5 N NaOH水溶液を0.2 ml、0.5% クレアチン水溶液を0.2 ml加え、十分に混合して室温で1時間インキュベートした後、OD540を測定した。濃度既知のアセトインサンプルによって検量線を作成し、アセトイン濃度を算出した。 (3) The concentration of acetoin in the medium was measured according to a known method (Grundy, FJ, Waters, DA, Takova, TY & Henkin, TM (1993)., Mol. Microbiol. 10 (2). 259-271. ). Briefly, 500 μl of the main culture medium (culture solution) is transferred to a 1.5 ml microtube, centrifuged (4 ° C., 21,900 × g, 1 min) to recover the supernatant, and the supernatant with distilled water. A sample solution diluted 200 times was used as a sample solution. Add 0.2 ml of 2.5 N NaOH aqueous solution containing 5% α-naphthol and 0.2 ml of 0.5% creatine aqueous solution to 1 ml of sample solution, mix well, and incubate at room temperature for 1 hour, and then measure OD 540 . A calibration curve was prepared using an acetoin sample with a known concentration, and the acetoin concentration was calculated.

結果を図2に示す。変異株1では、野生株に比較してアセトインの産生量が増加することがわかった。また、培地中のアセトイン量は一過的に増加するものの、培養後約12時間から徐々に減少することがわかった。変異株1では野生株と比較して、グルコースからアセトインの変換率(モル比)は、30%程度上昇することがわかった。   The results are shown in FIG. Mutant 1 was found to produce more acetoin than the wild strain. Moreover, although the amount of acetoin in a culture medium increased temporarily, it turned out that it reduces gradually from about 12 hours after culture | cultivation. It was found that the conversion rate (molar ratio) of glucose to acetoin was increased by about 30% in the mutant strain 1 compared to the wild strain.

(参考例2) 変異株2(ΔacoA)の作製
(1)変異株2(ΔacoA)として、遺伝子型がacoA::catである株を、以下のようにして作製した。
枯草菌168株の染色体を鋳型として、DNAプライマーacoA-F1(5'-gctgaaaaagcgcctatgag-3'(配列番号17))とacoA-R1(5'-ttgtgcgcctccttctattt-3'(配列番号18))のペア、ならびにacoA-F2(5'-gaaaaagccgtctcgttcag-3'(配列番号19))とacoA-R2(5'-cgccgaacatataacggaat-3'(配列番号20)) のペアによるPCR増幅によって、それぞれ約500 bpのDNA断片2種を得た。前者はacoA遺伝子上流側の隣接領域、後者はacoA遺伝子下流側の隣接下流側の隣接領域に相当する。一方、FU342株(Yoshida, K., Fujita, Y., & Ehrlich, S. D.(1999)., J. Bacteriol. 181,6081-6091.)の染色体を鋳型として、プライマーacoA-cat-F(5'-aaatagaaggaggcgcacaagattggagctgatgtcac-3'(配列番号21))とacoA-cat-R(5'-ctgaacgagacggctttttcgaacctacctctcctcaa-3'(配列番号22)) のペアによるPCR増幅によって、クロラムフェニコール耐性遺伝子を含むDNA断片を得た。以上3種のDNA断片を混合したものを鋳型とし、プライマーacoA-F1とacoA-R2を用いてPCR増幅を行うと、acoA-cat-FとacoA-cat-Rには、それぞれacoA-R1とacoA-F2に相補的となる配列が5'側に付加されており、3つの断片が連結した長いDNA断片が得られる。このDNA断片を用いて枯草菌168株を形質転換して10μg/mlクロラムフェニコールに耐性を示す変異体を選別し、その一つを変異株2とした。
Reference Example 2 Production of Mutant 2 (ΔacoA) (1) As mutant 2 (ΔacoA), a strain having a genotype of acoA :: cat was produced as follows.
A pair of DNA primers acoA-F1 (5'-gctgaaaaagcgcctatgag-3 '(SEQ ID NO: 17)) and acoA-R1 (5'-ttgtgcgcctccttctatttt-3' (SEQ ID NO: 18)) using the chromosome of Bacillus subtilis 168 as a template, And about 500 bp DNA fragments by PCR amplification with acoA-F2 (5'-gaaaaagccgtctcgttcag-3 '(SEQ ID NO: 19)) and acoA-R2 (5'-cgccgaacatataacggaat-3' (SEQ ID NO: 20)) Two species were obtained. The former corresponds to the adjacent region on the upstream side of the acoA gene, and the latter corresponds to the adjacent region on the downstream side of the acoA gene downstream. On the other hand, primer acoA-cat-F (5 ') using the chromosome of FU342 strain (Yoshida, K., Fujita, Y., & Ehrlich, SD (1999)., J. Bacteriol. 181,6081-6091.) As a template. -Anatagaaggaggcgcacaagattggagctgatgtcac-3 '(SEQ ID NO: 21)) and acoA-cat-R (5'-ctgaacgagacggctttttcgaacctacctctcctcaa-3' (SEQ ID NO: 22)) PCR amplification with a pair of DNA fragments containing the chloramphenicol resistance gene It was. When PCR amplification is performed using a mixture of the above three DNA fragments as a template and primers acoA-F1 and acoA-R2, acoA-cat-F and acoA-cat-R are respectively acoA-R1 and acoA-cat-R. A sequence complementary to acoA-F2 is added on the 5 ′ side, and a long DNA fragment in which three fragments are linked is obtained. Using this DNA fragment, 168 strains of Bacillus subtilis were transformed to select a mutant exhibiting resistance to 10 μg / ml chloramphenicol.

(2)変異株2を用いて、前培養および本培養を参考例1(2)と同様の方法によって行い、培地中のアセトイン濃度を参考例1(3)と同様の手法により測定した。 (2) Using mutant 2, preculture and main culture were performed in the same manner as in Reference Example 1 (2), and the acetoin concentration in the medium was measured by the same method as in Reference Example 1 (3).

結果を図3に示す。野生株と比較して変異株2では、12時間以上培養を続けても、培地中のアセトインが減少することはなかった。   The results are shown in FIG. Compared to the wild type, mutant 2 did not decrease acetoin in the medium even after culturing for 12 hours or more.

(実施例1) アセトイン産生細胞1(ΔacoAΔlctEΔpta)の作製
アセトイン産生細胞1(ΔacoAΔlctEΔpta)として、遺伝子型がacoA::cat lctE::spec pta::neoである株を作製した。アセトイン産生細胞1は、参考例2にて作製した変異株2(acoA::cat)の染色体DNAを用いて、参考例1にて作製した変異株1(lctE::spec pta::neo)の形質転換を行い、10μg/mlクロラムフェニコール、50μg/mlスペクチノマイシン、15μg/mlネオマイシンのすべてに対して耐性を獲得した変異株を選択することにより、作製した。
Example 1 Production of Acetoin Producing Cell 1 (ΔacoAΔlctEΔpta) As acetoin producing cell 1 (ΔacoAΔlctEΔpta), a strain having a genotype of acoA :: cat lctE :: spec pta :: neo was produced. The acetoin-producing cell 1 is obtained from the mutant 1 (lctE :: spec pta :: neo) prepared in Reference Example 1 using the chromosomal DNA of the mutant 2 (acoA :: cat) prepared in Reference Example 2. It was prepared by performing transformation and selecting mutants that acquired resistance to all of 10 μg / ml chloramphenicol, 50 μg / ml spectinomycin, and 15 μg / ml neomycin.

(実施例2) アセトインの製造
実施例1にて得られたアセトイン産生細胞1を培養して、アセトインを産生させた。
まず、参考例1(2)と同様の手法により、前培養および、0.4w/v%グルコースを含む培地を用いて本培養を行った。また、参考例1(2)と同様の手法により前培養を行った後、本培養を高濃度グルコース添加Soytone培地(Soytone培地に3.6w/v% グルコースを添加したもの)を4w/v%グルコースを含む培地として用いた以外は、参考例1(2)と同様の手法により培養を行った。
(Example 2) Production of acetoin The acetoin-producing cells 1 obtained in Example 1 were cultured to produce acetoin.
First, main culture was performed by pre-culture and a medium containing 0.4 w / v% glucose by the same method as in Reference Example 1 (2). In addition, after pre-cultured in the same manner as in Reference Example 1 (2), the main culture was treated with high-concentration glucose-added Soytone medium (Soytone medium supplemented with 3.6 w / v% glucose) at 4 w / v% glucose. The culture was performed in the same manner as in Reference Example 1 (2) except that it was used as a medium containing.

アセトイン濃度測定は、参考例1(3)と同様の操作により行った。また、本培養に高濃度グルコース添加Soytone培地を用いた場合は、培地(培養液)の上清を適宜希釈したものをアセトイン濃度測定のサンプル溶液として用いた。   The acetoin concentration was measured by the same operation as in Reference Example 1 (3). In addition, when Soytone medium supplemented with high-concentration glucose was used for the main culture, an appropriately diluted supernatant of the medium (culture solution) was used as a sample solution for acetoin concentration measurement.

結果を図4および5に示す。0.4w/v%グルコースを含む培地の場合、野生型では培養後8時間で、アセトイン量がほぼ最大に達し、12時間以後は徐々に減少していくのに対し、アセトイン産生細胞1では、培養後約12時間までアセトイン量が増加し続け、その後、48時間まで減少しなかった。アセトイン産生細胞1のグルコースからのアセトイン変換率(モル比)は、90%を達成した。
4w/v%グルコースを含む培地の場合、野生型では徐々にアセトイン量が増加していくが、アセトイン産生細胞1により産生されたアセトイン量は、培養後24時間でほぼ最大に達し、その後96時間後まで変化が見られなかった。
The results are shown in FIGS. In the case of a medium containing 0.4 w / v% glucose, the amount of acetoin reaches almost the maximum in 8 hours after culturing in the wild type, and gradually decreases after 12 hours. The amount of acetoin continued to increase until about 12 hours later, and then did not decrease until 48 hours. The conversion rate (molar ratio) of acetoin-producing cell 1 from glucose achieved 90%.
In the case of a medium containing 4 w / v% glucose, the amount of acetoin gradually increases in the wild type, but the amount of acetoin produced by acetoin-producing cells 1 reaches a maximum at 24 hours after culturing, and then 96 hours. No change was seen until later.

(参考例3) 変異株3(ΔalsR1)の作製
(1)変異株3(ΔalsR1)として、遺伝子型がamyE::cat, Pspac-alsR1である株を、枯草菌染色体のamyE領域に、大腸菌プラスミドpCRE-test-alsR1より得られたDNA鎖を相同組み換えにより導入することで作製した。具体的には以下のようにして作製した。
まず、pCRE-test-alsR1の作製では、168株の染色体を鋳型として、プライマーalsR1-F1(5'-cgcggatccatggagcttcgccatcttcaa-3'(配列番号23))とalsR1-R1(5'-catgtatagagcaggccatgc-3'(配列番号24))のペア、ならびにalsR1-F2(5'-gcatggcctgctctatacatg-3'(配列番号25))とalsR1-R2(5'-cgcggatcctgtacctgcatcactctcttt-3'(配列番号26))のペアを用いてPCR増幅を行い、alsRのORF内の5'側断片(約600 bp)と3'側断片(約300 bp)をそれぞれ増幅した(プライマーの塩基配列中の下線部は、制限酵素認識配列を示す)。それぞれのPCR断片を混合したものを鋳型とし、プライマーalsR1-F1とalsR1-R2のペアを用いてPCR増幅を行うと、alsR1-R1とalsR1-F2は互いに相補的であり、かつalsRのORFの592残基目から612残基目にかけての相補的な配列を持ち、さらに601残基目のアデニンがグアニンとなる点変異を持つようにデザインされているためalsRアレル(alsR1)が増幅される。このPCR産物をBamHIで制限酵素処理したものをインサートDNAとしてベクタープラスミドpCRE-test(Miwa, Y., Nakata, A., Ogiwara, A., Yamamoto, M. & Fujita, Y. (2000)., Nucleic. acids. Res. 28, 1206-1210.)のBamHIクローニングサイトに挿入した。alsR1のORFの601残基目の点変異を塩基配列の決定により確認し、pCRE-test-alsR1とした。
このpCRE-test-alsR1をPstIにより制限酵素処理することで得られたDNA鎖を用いて枯草菌168株を形質転換し、10μg/mlクロラムフェニコール耐性株の一つを変異株3とした。
(Reference Example 3) Production of Mutant 3 (ΔalsR1) (1) As mutant 3 (ΔalsR1), a strain with a genotype of amyE :: cat, Pspac-alsR1 was placed in the amyE region of the Bacillus subtilis chromosome in an E. coli plasmid. It was prepared by introducing the DNA strand obtained from pCRE-test-alsR1 by homologous recombination. Specifically, it was produced as follows.
First, in the preparation of pCRE-test-alsR1, primers alsR1-F1 (5'-cgc ggatcc atggagcttcgccatcttcaa-3 '(SEQ ID NO: 23)) and alsR1-R1 (5'-catgtatagagcaggccatgc-3 '(SEQ ID NO: 24)) as well as alsR1-F2 (5'-gcatggcctgctctatacatg-3' (SEQ ID NO: 25)) and alsR1-R2 (5'-cgc ggatcc tgtacctgcatcactctcttt-3 '(SEQ ID NO: 26)) PCR amplification was performed to amplify the 5 'fragment (approx. 600 bp) and 3' fragment (approx. 300 bp) in the ORS of alsR (the underlined part in the primer sequence is the restriction enzyme recognition) Shows the sequence). When PCR amplification is performed using a mixture of each PCR fragment as a template and a pair of primers alsR1-F1 and alsR1-R2, alsR1-R1 and alsR1-F2 are complementary to each other, and the ORF of alsR The alsR allele (alsR1) is amplified because it has a complementary sequence from residues 592 to 612 and is designed to have a point mutation in which the adenine at residue 601 becomes guanine. A vector plasmid pCRE-test (Miwa, Y., Nakata, A., Ogiwara, A., Yamamoto, M. & Fujita, Y. (2000). Nucleic. Acids. Res. 28, 1206-1210.). A point mutation at residue 601 of the alsR1 ORF was confirmed by determining the nucleotide sequence, and designated pCRE-test-alsR1.
168 strains of Bacillus subtilis were transformed with the DNA strand obtained by treating the pCRE-test-alsR1 with PstI, and one of the 10 μg / ml chloramphenicol resistant strains was designated as mutant 3. .

(2)変異株3の培養および、培地中のアセトイン濃度測定の測定は、実施例2と同様にして、本培養に4w/v%グルコースを含む培地を用いて行った。 (2) Culture of mutant strain 3 and measurement of acetoin concentration in the medium were performed in the same manner as in Example 2 using a medium containing 4 w / v% glucose for main culture.

結果を図6に示す。野生株では、培養後96時間まで、徐々にアセトイン量が増加していた。一方変異株3では、培養後60時間におけるグルコースからのアセトイン変換率(モル比)は90%であったが、その後アセトイン量が減少することがわかった。   The results are shown in FIG. In the wild strain, the amount of acetoin gradually increased until 96 hours after the culture. On the other hand, in the mutant strain 3, the acetoin conversion rate (molar ratio) from glucose at 90 hours after culturing was 90%, but it was found that the amount of acetoin decreased thereafter.

(実施例3) アセトイン産生細胞2(alsR1ΔacoA)の作製
(1)アセトイン産生細胞2(alsR1ΔacoA)として、遺伝子型がamyE::tet,Pspac-alsR1 acoA::catである株を以下のように作製した。
pCm::Tc(Steinmetz, M. & Richter, R. (1994). Gene.142, 79-83)DNAを用いて、参考例3にて得られた変異株3(amyE::cat, Pspac-alsR1)を形質転換し、12.5μg/mlテトラサイクリン耐性かつ10μg/mlクロラムフェニコール感受性となった変異株(染色体上のクロラムフェニコール耐性遺伝子がテトラサイクリン耐性遺伝子に置き換えられている)を得た。得られたテトラサイクリン耐性株を、参考例2にて得た変異株2(acoA::cat)の染色体DNAを用いて形質転換し、12.5μg/mlテトラサイクリンと10μg/mlクロラムフェニコールの両方に耐性となった株のうち一つをアセトイン産生変異細胞2(名称 Bacillus subtilis MY05株)とした。
(Example 3) Production of acetoin-producing cell 2 (alsR1ΔacoA) (1) As acetoin-producing cell 2 (alsR1ΔacoA), a strain having a genotype of amyE :: tet, Pspac-alsR1 acoA :: cat was produced as follows. did.
Mutant strain 3 (amyE :: cat, Pspac-) obtained in Reference Example 3 using pCm :: Tc (Steinmetz, M. & Richter, R. (1994). Gene. 142, 79-83) DNA. alsR1) was transformed to obtain a mutant strain that was resistant to 12.5 μg / ml tetracycline and sensitive to 10 μg / ml chloramphenicol (the chloramphenicol resistance gene on the chromosome was replaced with a tetracycline resistance gene). . The resulting tetracycline resistant strain was transformed with the chromosomal DNA of mutant strain 2 (acoA :: cat) obtained in Reference Example 2 to obtain both 12.5 μg / ml tetracycline and 10 μg / ml chloramphenicol. One of the strains that became resistant was designated as acetoin-producing mutant cell 2 (named Bacillus subtilis MY05 strain).

(実施例4) アセトインの製造
参考例3(2)と同様にして、アセトイン産生細胞2を4w/v%グルコースを含む培地により培養し、アセトインを産生させた。培地中のアセトイン濃度測定の測定は参考例3(2)と同様にして行った。
(Example 4) Production of acetoin In the same manner as in Reference Example 3 (2), acetoin-producing cells 2 were cultured in a medium containing 4 w / v% glucose to produce acetoin. Measurement of the concentration of acetoin in the medium was carried out in the same manner as in Reference Example 3 (2).

結果を図7に示す。アセトイン産生細胞2は、培養後96時間までアセトイン産生量が増加した。変異株3(ΔacoA)では96時間以後はアセトイン量が減少するのに対して、アセトイン産生細胞2ではアセトイン量の減少が抑制されることがわかった。   The results are shown in FIG. In acetoin-producing cell 2, acetoin production increased until 96 hours after culturing. It was found that the amount of acetoin decreased after 96 hours in mutant 3 (ΔacoA), whereas the decrease in the amount of acetoin was suppressed in acetoin-producing cell 2.

(実施例5) アセトイン産生細胞3(alsR1ΔacoAΔlacE)および4(alsR1ΔacoAΔpta)の作製
アセトイン産生細胞3(alsR1ΔacoAΔlacE)として、遺伝子型がamyE::tet,Pspac-alsR1 acoA::cat lctE::specである株を、次のようにして作製した。参考例1にて作製したlctE遺伝子破壊株より抽出した染色体を用いて、アセトイン産生変異細胞2を形質転換し、12.5μg/mlテトラサイクリン、10μg/mlクロラムフェニコール、50μg/mlスペクチノマイシンのいずれに対しても耐性となった株のうち一つをアセトイン産生変異細胞3とした。
アセトイン産生細胞4(alsR1ΔacoAΔpta)として、遺伝子型がamyE::tet,Pspac-alsR1 acoA::cat pta::neoである株を、次のようにして作製した。参考例1にて作製したpta遺伝子破壊株より抽出した染色体を用いて、アセトイン産生変異細胞2を形質転換し、12.5μg/mlテトラサイクリン、10μg/mlクロラムフェニコール、10μg/mlネオマイシンのいずれに対しても耐性となった株のうち一つをアセトイン産生変異細胞4とした。
(Example 5) Production of acetoin-producing cells 3 (alsR1ΔacoAΔlacE) and 4 (alsR1ΔacoAΔpta) As acetoin-producing cells 3 (alsR1ΔacoAΔlacE), a strain having a genotype of amyE :: tet, Pspac-alsR1 acoA :: cat lctE :: spec Was prepared as follows. Using the chromosome extracted from the lctE gene disruption strain prepared in Reference Example 1, acetoin-producing mutant cells 2 were transformed, and 12.5 μg / ml tetracycline, 10 μg / ml chloramphenicol, 50 μg / ml spectinomycin One of the strains that became resistant to both was designated as acetoin-producing mutant cell 3.
As acetoin-producing cells 4 (alsR1ΔacoAΔpta), a strain having a genotype of amyE :: tet, Pspac-alsR1 acoA :: cat pta :: neo was prepared as follows. Using the chromosome extracted from the pta gene disruption strain prepared in Reference Example 1, acetoin-producing mutant cells 2 were transformed into any of 12.5 μg / ml tetracycline, 10 μg / ml chloramphenicol, and 10 μg / ml neomycin. One of the strains that became resistant to this was designated as acetoin-producing mutant cell 4.

本発明の細胞はアセトインを、グルコースを原料として、細胞内で安価にかつ効率よく産生することができる。また、かかる細胞を用いた本発明のアセトインの製造方法は、アセトインの産生を1段階で行うことができ簡便である。得られたアセトインは、食品添加物、化粧品原料として応用可能であるのに加えて、ジアセチルや2,3−ブタンジオールの中間体としても有用である。   The cell of the present invention can produce acetoin inexpensively and efficiently in the cell using glucose as a raw material. In addition, the acetoin production method of the present invention using such cells is simple because acetoin can be produced in one step. The obtained acetoin is useful as an intermediate for diacetyl and 2,3-butanediol in addition to being applicable as a food additive and a cosmetic raw material.

すなわち、本発明は以下よりなる。
1.アセトイン脱水素酵素の機能が欠損または低減しており、ピルビン酸からアセト乳酸、及び、アセト乳酸からアセトインの合成を司る酵素群が構成的に発現している、アセトイン産生細胞。
2.前記酵素群をコードする遺伝子が単一のオペロンを形成している、前項1に記載のアセトイン産生細胞。
3.アセトイン脱水素酵素の機能の欠損または低減が、アセトイン脱水素酵素をコードする遺伝子を人為的に破壊したことによるものであり、且つ、前記酵素群の構成的発現が、前記オペロンの発現制御系を改変するような変異を導入したことによるものである、前項2に記載のアセトイン産生細胞。
4.アセトイン脱水素酵素、リン酸アセチル基転移酵素、および乳酸脱水素酵素の3種のタンパク質の機能が欠損または低減している、アセトイン産生細胞。
5.アセトイン脱水素酵素、リン酸アセチル基転移酵素、および乳酸脱水素酵素の3種のタンパク質の機能の欠損または低減が、アセトイン脱水素酵素をコードする遺伝子、リン酸アセチル基転移酵素をコードする遺伝子、および乳酸脱水素酵素をコードする遺伝子の3種の遺伝子を人為的に破壊したことによるものである、前項4に記載のアセトイン産生細胞。
6.さらに、リン酸アセチル基転移酵素および乳酸脱水素酵素のうち、少なくとも1種のタンパク質の機能が欠損または低減している、前項1〜3のいずれか1に記載のアセトイン産生細胞。
7.リン酸アセチル基転移酵素および乳酸脱水素酵素のうち、少なくとも1種のタンパク質の機能の欠損または低減が、リン酸アセチル基転移酵素をコードする遺伝子、および乳酸脱水素酵素をコードする遺伝子のうち、少なくとも1種の遺伝子を人為的に破壊したことによるものである、前項6に記載のアセトイン産生細胞。
8.細胞がバチルス属に属する菌である前項1〜7のいずれか1に記載の細胞。
9.細胞が、受託番号FERM P-22036(受領日:2010年10月28日)の枯草菌変異株である、前項8に記載の細胞。
10.前項1〜9のいずれか1に記載の細胞を、グルコースの存在下で培養する工程を含む、アセトイン製造方法。
11.前項1〜3、6〜9のいずれか1に記載の細胞を、1〜10w/v%グルコースの存在下で培養する工程を含む、アセトイン製造方法。
12.前項4、5,8のいずれか1に記載の細胞を、0.2〜2w/v%グルコースの存在下で培養する工程を含む、アセトイン製造方法。
13.前記の培養する工程で得られた培養ろ液からアセトインを単離する工程をさらに含む、前項10〜12のいずれか1に記載のアセトイン製造方法。
That is, this invention consists of the following.
1. An acetoin-producing cell in which the function of acetoin dehydrogenase is deficient or reduced, and an enzyme group that synthesizes acetolactic acid from pyruvate and acetoin is constitutively expressed.
2. 2. The acetoin-producing cell according to item 1 above, wherein the gene encoding the enzyme group forms a single operon.
3. The deficiency or reduction in the function of acetoin dehydrogenase is due to the artificial destruction of the gene encoding acetoin dehydrogenase, and the constitutive expression of the enzyme group is related to the operon expression control system. 3. The acetoin-producing cell according to item 2 above, which is caused by introducing a mutation that modifies the acetoin.
4). An acetoin-producing cell in which the functions of three proteins, acetoin dehydrogenase, phosphate acetyltransferase, and lactate dehydrogenase are deficient or reduced.
5. A gene that encodes acetoin dehydrogenase, a gene that encodes acetoin dehydrogenase, which is deficient or reduced in function of the three proteins of acetoin dehydrogenase, phosphate acetyltransferase, and lactate dehydrogenase, 5. The acetoin-producing cell according to item 4, wherein the acetoin-producing cell is obtained by artificially destroying three kinds of genes that encode lactate dehydrogenase.
6). 4. The acetoin-producing cell according to any one of items 1 to 3, wherein the function of at least one protein of phosphoric acetyltransferase and lactate dehydrogenase is deficient or reduced.
7). Among the genes encoding phosphoric acid acetyltransferase and lactate dehydrogenase, the loss or reduction of the function of at least one protein is a gene encoding phosphate acetyltransferase, and a gene encoding lactate dehydrogenase, 7. The acetoin-producing cell according to item 6 above, which is due to artificial destruction of at least one gene.
8). 8. The cell according to any one of 1 to 7 above, wherein the cell is a bacterium belonging to the genus Bacillus.
9. 9. The cell according to item 8 above, wherein the cell is a Bacillus subtilis mutant strain having a deposit number of FERM P-22036 (reception date: October 28, 2010).
10. 10. A method for producing acetoin, comprising a step of culturing the cell according to any one of items 1 to 9 in the presence of glucose.
11. 10. A method for producing acetoin, comprising a step of culturing the cell according to any one of 1 to 3 and 6 to 9 in the presence of 1 to 10 w / v% glucose.
12 9. A method for producing acetoin, comprising a step of culturing the cell according to any one of items 4, 5, and 8 in the presence of 0.2 to 2 w / v% glucose.
13. 13. The acetoin production method according to any one of items 10 to 12, further comprising a step of isolating acetoin from the culture filtrate obtained in the culturing step.

本発明のアセトイン産生細胞として、具体的には、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(〒305-8566 茨城県つくば市東1-1-1 つくばセンター 中央第6)に、受託番号FERM P-22036(受領日:2010年10月28日)にて寄託した枯草菌変異株(名称 Bacillus subtilis MY05株)が例示される。 As acetoin-producing cells of the present invention, specifically, to the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Organism Depositary Center (Yubinbango305-8566 Higashi, Tsukuba, Ibaraki, 1-1-1 Tsukuba Central 6), accession number FERM The Bacillus subtilis mutant strain (named Bacillus subtilis MY05) deposited at P-22036 (Reception date: October 28, 2010) is exemplified.

Claims (13)

アセトイン脱水素酵素の機能が欠損または低減しており、ピルビン酸からアセト乳酸、及び、アセト乳酸からアセトインの合成を司る酵素群が構成的に発現している、アセトイン産生細胞。 An acetoin-producing cell in which the function of acetoin dehydrogenase is deficient or reduced, and an enzyme group that synthesizes acetolactic acid from pyruvate and acetoin is constitutively expressed. 前記酵素群をコードする遺伝子が単一のオペロンを形成している、請求項1に記載のアセトイン産生細胞。 The acetoin-producing cell according to claim 1, wherein the gene encoding the enzyme group forms a single operon. アセトイン脱水素酵素の機能の欠損または低減が、アセトイン脱水素酵素をコードする遺伝子を人為的に破壊したことによるものであり、且つ、前記酵素群の構成的発現が、前記オペロンの発現制御系を改変するような変異を導入したことによるものである、請求項2に記載のアセトイン産生細胞。 The deficiency or reduction in the function of acetoin dehydrogenase is due to the artificial destruction of the gene encoding acetoin dehydrogenase, and the constitutive expression of the enzyme group is related to the operon expression control system. The acetoin-producing cell according to claim 2, wherein the acetoin-producing cell is derived from introduction of a mutation to be modified. アセトイン脱水素酵素、リン酸アセチル基転移酵素、および乳酸脱水素酵素の3種のタンパク質の機能が欠損または低減している、アセトイン産生細胞。 An acetoin-producing cell in which the functions of three proteins, acetoin dehydrogenase, phosphate acetyltransferase, and lactate dehydrogenase are deficient or reduced. アセトイン脱水素酵素、リン酸アセチル基転移酵素、および乳酸脱水素酵素の3種のタンパク質の機能の欠損または低減が、アセトイン脱水素酵素をコードする遺伝子、リン酸アセチル基転移酵素をコードする遺伝子、および乳酸脱水素酵素をコードする遺伝子の3種の遺伝子を人為的に破壊したことによるものである、請求項4に記載のアセトイン産生細胞。 A gene that encodes acetoin dehydrogenase, a gene that encodes acetoin dehydrogenase, which is deficient or reduced in function of the three proteins of acetoin dehydrogenase, phosphate acetyltransferase, and lactate dehydrogenase, The acetoin-producing cell according to claim 4, wherein the acetoin-producing cell is obtained by artificially destroying three kinds of genes encoding a lactate dehydrogenase and a gene encoding lactate dehydrogenase. さらに、リン酸アセチル基転移酵素および乳酸脱水素酵素のうち、少なくとも1種のタンパク質の機能が欠損または低減している、請求項1〜3のいずれか1に記載のアセトイン産生細胞。 Furthermore, the acetoin producing cell according to any one of claims 1 to 3, wherein a function of at least one protein of phosphate acetyltransferase and lactate dehydrogenase is deficient or reduced. リン酸アセチル基転移酵素および乳酸脱水素酵素のうち、少なくとも1種のタンパク質の機能の欠損または低減が、リン酸アセチル基転移酵素をコードする遺伝子、および乳酸脱水素酵素をコードする遺伝子のうち、少なくとも1種の遺伝子を人為的に破壊したことによるものである、請求項6に記載のアセトイン産生細胞。 Among the genes encoding phosphoric acid acetyltransferase and lactate dehydrogenase, the loss or reduction of the function of at least one protein is a gene encoding phosphate acetyltransferase, and a gene encoding lactate dehydrogenase, The acetoin-producing cell according to claim 6, which is caused by artificially destroying at least one gene. 細胞がバチルス属に属する菌である請求項1〜7のいずれか1に記載の細胞。 The cell according to any one of claims 1 to 7, wherein the cell is a bacterium belonging to the genus Bacillus. 細胞が、受領番号FERM AP-22036(受領日:2010年10月28日)の枯草菌変異株である、請求項8に記載の細胞。 The cell according to claim 8, wherein the cell is a Bacillus subtilis mutant strain having a receipt number of FERM AP-22036 (reception date: October 28, 2010). 請求項1〜9のいずれか1に記載の細胞を、グルコースの存在下で培養する工程を含む、アセトイン製造方法。 The acetoin manufacturing method including the process of culture | cultivating the cell of any one of Claims 1-9 in presence of glucose. 請求項1〜3、6〜9のいずれか1に記載の細胞を、1〜10w/v%グルコースの存在下で培養する工程を含む、アセトイン製造方法。 A method for producing acetoin, comprising a step of culturing the cell according to any one of claims 1 to 3 and 6 to 9 in the presence of 1 to 10 w / v% glucose. 請求項4、5,8のいずれか1に記載の細胞を、0.2〜2w/v%グルコースの存在下で培養する工程を含む、アセトイン製造方法。 A method for producing acetoin, comprising a step of culturing the cell according to any one of claims 4, 5, and 8 in the presence of 0.2 to 2 w / v% glucose. 前記の培養する工程で得られた培養ろ液からアセトインを単離する工程をさらに含む、請求項10〜12のいずれか1に記載のアセトイン製造方法。 The method for producing acetoin according to any one of claims 10 to 12, further comprising a step of isolating acetoin from the culture filtrate obtained in the culturing step.
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