JP2014150747A - Mutant microorganisms and methods for producing succinic acid - Google Patents

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Masahiro Furuya
昌弘 古谷
Shota Uenishi
章太 上西
Koichiro Iwasa
航一郎 岩佐
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a set of technologies to produce citric acid from methanol etc.SOLUTION: Provided is a mutant microorganism prepared by gene modification of a methylotroph host microorganism to enhance 2-oxoglutaric acid dehydrogenase activity and/or to delete or suppress succinic acid dehydrogenase activity, the mutant microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methyl amine, formic acid, formaldehyde and formamide.

Description

本発明は、メタノール等からコハク酸を生産可能な変異微生物、及び当該変異微生物を用いるコハク酸の生産方法に関する。   The present invention relates to a mutant microorganism capable of producing succinic acid from methanol or the like, and a method for producing succinic acid using the mutant microorganism.

コハク酸は、樹脂原料、医療原料、メッキ薬、写真現像薬、調味料等に使用されている。コハク酸は、食品用を除いて、その大部分が石油から製造される無水マレイン酸の水素添加によって生産されている。しかしながら、近年、石油に依存した化学品プロセスの持続性が懸念される中、石油に依存しないコハク酸の製造法の確立が期待されている。   Succinic acid is used in resin raw materials, medical raw materials, plating agents, photographic developers, seasonings and the like. Most of succinic acid is produced by hydrogenation of maleic anhydride produced from petroleum, except for food. However, in recent years, there are concerns about the sustainability of chemical processes that depend on petroleum, and it is expected to establish a method for producing succinic acid that does not depend on petroleum.

一方、コハク酸はTCA(トリカルボン酸)サイクルにおける代謝中間体の1つである。そして、微生物を用いたコハク酸の生産技術が開発されている。ここで、微生物によるコハク酸の生産性を向上させるためには、TCAサイクルの炭素供給量の向上と、TCAサイクル内でのコハク酸の蓄積が重要であるとされている。   On the other hand, succinic acid is one of metabolic intermediates in the TCA (tricarboxylic acid) cycle. Succinic acid production technology using microorganisms has been developed. Here, in order to improve the productivity of succinic acid by microorganisms, improvement of the carbon supply amount of the TCA cycle and accumulation of succinic acid within the TCA cycle are considered important.

TCAサイクルへの炭素供給を促すための技術として、乳酸デヒドロゲナーゼの活性抑制若しくは欠損(特許文献1,2)、アセチルCoAハイドロラーゼの活性抑制(特許文献3)、ピルビン酸ギ酸リアーゼの活性抑制若しくは欠損(特許文献4,5)、等の手法が知られている。   Techniques for promoting carbon supply to the TCA cycle include suppression or deficiency of lactate dehydrogenase activity (Patent Documents 1 and 2), suppression of acetyl CoA hydrolase activity (Patent Document 3), and suppression or deficiency of pyruvate formate lyase activity. (Patent Documents 4 and 5) are known.

好気的条件下でTCAサイクル内でのコハク酸の蓄積を促すための技術として、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性の増強(特許文献6)、コハク酸デヒドロゲナーゼ活性の抑制(特許文献7)、等の手法が知られている。
一方、嫌気的(還元的)条件下、重炭酸イオンもしくは炭酸ガスを含む糖溶液内等で機能する還元型TCAサイクルにおけるコハク酸の蓄積を促すための技術として、フマル酸リダクターゼ活性の増強(特許文献2)、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性の増強(特許文献1,8)、ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ活性の増強(特許文献9)、等の手法が知られている。
Techniques for promoting succinic acid accumulation within the TCA cycle under aerobic conditions include enhancement of 2-oxoglutarate dehydrogenase activity (Patent Document 6), suppression of succinate dehydrogenase activity (Patent Document 7), etc. Techniques are known.
On the other hand, as a technique for promoting the accumulation of succinic acid in a reduced TCA cycle that functions in an anaerobic (reducing) condition in a sugar solution containing bicarbonate ion or carbon dioxide gas, etc., enhancement of fumarate reductase activity (patented) Literature 2), enhancement of pyruvate carboxylase activity (Patent Literatures 1 and 8), enhancement of phosphoenolpyruvate carboxykinase activity (Patent Literature 9), and the like are known.

ところで、C1化合物の中でも、メタノールは、天然ガス、及びバイオマスや都市ゴミ等の廃棄物を焼却することにより得られる一酸化炭素、二酸化炭素、及び水素の混合ガスである合成ガス等から安価に製造される。天然ガスは化石資源の中でも多量に存在し、かつCO2の発生量が比較的少ないことから次世代エネルギー源として注目され、従来の石油から天然ガスへの移行が進んでいる。メタノールは、水に可溶であること等、取り扱いや貯蔵が容易である上、微生物培養の炭素源としても適している。 By the way, among C1 compounds, methanol is inexpensively produced from natural gas and synthesis gas, which is a mixed gas of carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrogen obtained by incineration of waste such as biomass and municipal waste. Is done. Natural gas is abundant in fossil resources, and the amount of CO 2 generated is relatively small. Therefore, natural gas is attracting attention as a next-generation energy source, and the transition from conventional oil to natural gas is progressing. Methanol is easy to handle and store, such as being soluble in water, and is also suitable as a carbon source for microbial culture.

メチロトローフ(Methylotroph)とは、分子内にC−C結合を有さない炭素化合物、例えばメタン、メタノール、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン等を唯一の炭素源、エネルギー源として利用するC1化合物資化性微生物の総称名である。メサノトローフ(Methanotroph)、メタン酸化細菌、メタノール資化性細菌、メタノール資化性酵母、メタノール資化性微生物等と呼ばれる微生物は、全てメチロトローフに属するものである。細菌であるメチロトローフには、メタンを資化できるものも多く、これらはしばしばメサノトローフと呼ばれる。   Methylotroph is a carbon compound that does not have a C—C bond in the molecule, such as methane, methanol, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, etc., as the sole carbon source and energy source. It is a generic name for microorganisms. Microorganisms called methanotroph, methane oxidizing bacteria, methanol-assimilating bacteria, methanol-assimilating yeast, methanol-assimilating microorganisms, etc. all belong to methylotrophs. Many bacterial methylotrophs can assimilate methane, and these are often called mesanotrophs.

メチロトローフは、メタノールをホルムアルデヒドに変換後、ホルムアルデヒドをC−C結合を有する有機物に変換する反応を中心代謝とする。図1に示されるように、ホルムアルデヒドを介した炭素同化代謝経路として、セリン経路、リブロースモノリン酸経路(RuMP経路)、及びキシルロースモノリン酸経路(XuMP経路)が知られている。細菌に分類されるメチロトローフ(メチロトローフ細菌)は、セリン経路又はRuMP経路を保有している。一方、酵母に分類されるメチロトローフ(メチロトローフ酵母)は、XuMP経路を保有している。   A methylotroph uses, as a central metabolism, a reaction in which methanol is converted into formaldehyde and then formaldehyde is converted into an organic substance having a C—C bond. As shown in FIG. 1, serine pathway, ribulose monophosphate pathway (RuMP pathway), and xylulose monophosphate pathway (XuMP pathway) are known as carbon assimilation metabolic pathways via formaldehyde. Methylotrophs classified as bacteria (methylotrophic bacteria) possess the serine pathway or the RuMP pathway. On the other hand, methylotrophs (methylotrophic yeast) classified as yeast possess the XuMP pathway.

また、メチロトローフ細菌は、メタノール要求性の違いから、偏性メチロトローフ(obligate methylotroph)と、他の炭素化合物も利用できる通性メチロトローフ(facultative methylotroph)とに分類される。   Moreover, methylotrophic bacteria are classified into obligate methylotroph and facultative methylotroph that can use other carbon compounds because of the difference in methanol requirement.

国際公開第2005/010182号International Publication No. 2005/010182 特開2005−95169号公報JP 2005-95169 A 国際公開第2005/113744号International Publication No. 2005/113744 特表2012−521190号公報Special table 2012-521190 gazette 特開2010−263911号公報JP 2010-263911 A 国際公開第2007/099867号International Publication No. 2007/099867 特開2011−120508号公報JP 2011-120508 A 特開2007−125030号公報JP 2007-125030 A 国際公開第2009/072562号International Publication No. 2009/072562

再生可能資源からの生産プロセスについて、その従来技術のほとんどは、上記コハク酸生産技術を含めて、有機物、特に糖、グルセロールもしくは油成分等に依存した、微生物による生産法である。しかし、石油に由来する数多くの基幹化学品の世界的な生産量を賄うには、植物資源等に由来する現状使用可能な糖質、グリセリンや油成分の量では、微生物の炭素源として不足するのは必須である。すなわち、糖質や油成分に依存する微生物による基幹化学品の生産量は、将来に渡っても限定的である。また、このようなプロセスは、食との競合も懸念される。   Regarding the production process from renewable resources, most of the conventional techniques, including the above-described succinic acid production technique, are production methods using microorganisms that depend on organic substances, particularly sugar, glycerol or oil components. However, the amount of sugar, glycerin and oil components that can be used at present from plant resources is insufficient as a carbon source for microorganisms in order to cover the global production of many basic chemicals derived from petroleum. Is essential. That is, the amount of basic chemicals produced by microorganisms that depend on carbohydrates and oil components is limited in the future. In addition, such a process is also concerned about competition with food.

上記現状に鑑み、本発明は、メタノール等からコハク酸を生産するための一連の技術を提供することを目的とする。   In view of the above-mentioned present situation, an object of the present invention is to provide a series of techniques for producing succinic acid from methanol or the like.

上記した課題を解決するための本発明の1つの様相は、メチロトローフである宿主微生物に対して、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性の増強、及びコハク酸デヒドロゲナーゼの活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物である。   One aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems is selected from the group consisting of enhancement of 2-oxoglutarate dehydrogenase activity and deficiency or inhibition of succinate dehydrogenase activity against a host microorganism that is a methylotroph. A mutated microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide. .

上述のように、微生物によってコハク酸を生産させる場合において、好気的条件下でTCAサイクル内でのコハク酸の蓄積を促すために、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性を増強したり、コハク酸デヒドロゲナーゼ活性を抑制することが有用である。そして本発明の変異微生物は、メチロトローフである宿主微生物に対して、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性を増強、及び/又は、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制が行われるように遺伝子が改変されたものであり、TCAサイクルにおけるコハク酸の蓄積が向上している。本発明の変異微生物によれば、メチロトローフが本来的に有する「メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能」と「ホルムアルデヒド固定化能」を基礎とし、特に好気的条件下で、前記したC1化合物から効率的にコハク酸を生産することができる。   As described above, in the case of producing succinic acid by a microorganism, in order to promote accumulation of succinic acid within the TCA cycle under aerobic conditions, 2-oxoglutarate dehydrogenase activity is enhanced or succinate dehydrogenase activity is promoted. It is useful to suppress this. In the mutant microorganism of the present invention, the gene is modified so that 2-oxoglutarate dehydrogenase activity is enhanced and / or 2-oxoglutarate dehydrogenase activity is deleted or suppressed with respect to a host microorganism that is a methylotroph. The accumulation of succinic acid in the TCA cycle is improved. According to the mutated microorganism of the present invention, the above-mentioned C1 is based on the “function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde” and “formaldehyde immobilization ability” inherent in methylotrophs, particularly under aerobic conditions. Succinic acid can be efficiently produced from the compound.

宿主微生物とは、遺伝子改変の対象となるオリジナルの微生物(野生株等)を指す。   The host microorganism refers to the original microorganism (wild strain or the like) that is the target of genetic modification.

酵素活性の「増強」とは、非改変微生物(例えば野生株、宿主微生物)と比較して当該酵素活性が高いことを指す。また、酵素活性の「抑制」とは、非改変微生物(例えば野生株、宿主微生物)と比較して当該酵素活性が低いことを指す。また、酵素活性の「欠損」とは、当該酵素活性が消失していることを指す。   The “enhancement” of the enzyme activity means that the enzyme activity is higher than that of an unmodified microorganism (eg, wild strain, host microorganism). In addition, “inhibition” of enzyme activity means that the enzyme activity is lower than that of an unmodified microorganism (eg, wild strain, host microorganism). In addition, “deficiency” of enzyme activity means that the enzyme activity has disappeared.

「遺伝子の改変」には、少なくとも、既存の遺伝子に対する改変、既存の遺伝子と別の遺伝子との置換、及び新たな遺伝子の導入(付加)が含まれる。   “Gene modification” includes at least modification of an existing gene, replacement of an existing gene with another gene, and introduction (addition) of a new gene.

同様の課題を解決するための本発明の他の様相は、メチロトローフである宿主微生物に対して、フマル酸リダクターゼ活性の増強、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性の増強、及びホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ活性の増強からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that the host microorganism, which is a methylotroph, is enhanced by enhancing fumarate reductase activity, enhancing pyruvate carboxylase activity, and enhancing phosphoenolpyruvate carboxykinase activity. The gene is modified so that at least one selected from the group consisting of succinic acid is produced, and succinic acid can be produced from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide. A mutant microorganism.

上述のように、嫌気的(還元的)条件下では還元型TCAサイクルが機能する。そして、微生物によってコハク酸を生産させる場合において、還元型TCAサイクルにおけるコハク酸の蓄積を促すために、フマル酸リダクターゼ活性、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性、又はホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ活性を増強することが有用である。そして本発明の変異微生物は、メチロトローフである宿主微生物に対して、これらの酵素活性の少なくとも1つが増強されるように遺伝子が改変されたものであり、還元型TCAサイクルにおけるコハク酸の蓄積が向上している。
本発明の変異微生物によれば、メチロトローフが本来的に有する「メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能」と「ホルムアルデヒド固定化能」を基礎とし、特に嫌気的条件下で、前記したC1化合物から効率的にコハク酸を生産することができる。
As described above, the reduced TCA cycle functions under anaerobic (reductive) conditions. In the case of producing succinic acid by microorganisms, it is useful to enhance fumarate reductase activity, pyruvate carboxylase activity, or phosphoenolpyruvate carboxykinase activity in order to promote accumulation of succinic acid in the reduced TCA cycle. It is. The mutant microorganism of the present invention has a gene modified so that at least one of these enzyme activities is enhanced with respect to a host microorganism that is a methylotroph, and accumulation of succinic acid in a reduced TCA cycle is improved. doing.
According to the mutant microorganism of the present invention, the above-mentioned C1 compound is based on the “function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde” and “formaldehyde immobilization ability” inherent in methylotrophs, particularly under anaerobic conditions. Can efficiently produce succinic acid.

好ましくは、さらに、乳酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制、アセチルCoAハイドロラーゼ活性の欠損若しくは抑制、及びピルビン酸ギ酸リアーゼ活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変されている。   Preferably, the gene is further modified so that at least one selected from the group consisting of deficiency or inhibition of lactate dehydrogenase activity, deficiency or inhibition of acetyl CoA hydrolase activity, and deficiency or inhibition of pyruvate formate lyase activity is performed. Has been.

上述のように、微生物によってコハク酸を生産させる場合において、TCAサイクルへの炭素供給を促すために、乳酸デヒドロゲナーゼの活性、アセチルCoAハイドロラーゼの活性、又はピルビン酸ギ酸リアーゼの活性を抑制することが有用である。そして本発明の変異微生物は、さらに、これらの酵素活性の少なくとも1つが欠損若しくは抑制されるように遺伝子が改変されたものであり、TCAサイクルへの炭素供給量が向上している
本発明の変異微生物によれば、前記したC1化合物から、より効率的にコハク酸を生産することができる。
As described above, when succinic acid is produced by a microorganism, the activity of lactate dehydrogenase, acetyl CoA hydrolase, or pyruvate formate lyase is suppressed in order to promote carbon supply to the TCA cycle. Useful. The mutant microorganism of the present invention is further modified by a gene so that at least one of these enzyme activities is deficient or suppressed, and the carbon supply to the TCA cycle is improved. According to microorganisms, succinic acid can be more efficiently produced from the aforementioned C1 compound.

同様の課題を解決するための本発明の他の様相は、メチロトローフである宿主微生物に対して、乳酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制、アセチルCoAハイドロラーゼ活性の欠損若しくは抑制、及びピルビン酸ギ酸リアーゼ活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host microorganism that is a methylotroph has a deficiency or inhibition of lactate dehydrogenase activity, a deficiency or inhibition of acetyl CoA hydrolase activity, and a pyruvate formate lyase activity. Succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide is modified so that at least one selected from the group consisting of deficiency or suppression is performed It is a mutant microorganism that can produce

上述のように、微生物によってコハク酸を生産させる場合において、TCAサイクルへの炭素供給を促すために、乳酸デヒドロゲナーゼの活性、アセチルCoAハイドロラーゼの活性、又はピルビン酸ギ酸リアーゼの活性を抑制することが有用である。そして本発明の変異微生物は、メチロトローフである宿主微生物に対して、これらの酵素活性の少なくとも1つが欠損若しくは抑制されるように遺伝子が改変されたものであり、TCAサイクルへの炭素供給量が向上している。そして、本発明の変異微生物は、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である。
本発明の変異微生物によれば、メチロトローフが本来的に有する「メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能」と「ホルムアルデヒド固定化能」を基礎とし、前記したC1化合物からコハク酸を効率的に生産することができる。
As described above, when succinic acid is produced by a microorganism, the activity of lactate dehydrogenase, acetyl CoA hydrolase, or pyruvate formate lyase is suppressed in order to promote carbon supply to the TCA cycle. Useful. The mutant microorganism of the present invention has a modified gene so that at least one of these enzyme activities is deleted or suppressed with respect to a host microorganism which is a methylotroph, and the carbon supply to the TCA cycle is improved. doing. The mutant microorganism of the present invention can produce succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
According to the mutant microorganism of the present invention, succinic acid is efficiently obtained from the aforementioned C1 compound based on the “function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde” and “formaldehyde immobilization ability” inherent to methylotrophs. Can be produced.

好ましくは、ホルムアルデヒドの固定化経路として、セリン経路、リブロースモノリン酸経路、及びキシロースモノリン酸経路からなる群より選ばれた少なくとも1つのC1炭素同化経路を有する。   Preferably, the formaldehyde immobilization pathway has at least one C1 carbon assimilation pathway selected from the group consisting of serine pathway, ribulose monophosphate pathway, and xylose monophosphate pathway.

好ましくは、3−ヘキスロース6リン酸合成酵素をコードする遺伝子と、6−ホスホ−3−ヘキスロイソメラーゼをコードする遺伝子とがさらに導入され、当該遺伝子が宿主微生物内で発現する。   Preferably, a gene encoding 3-hexulose 6-phosphate synthase and a gene encoding 6-phospho-3-hexoisomerase are further introduced, and the gene is expressed in the host microorganism.

かかる構成により、リブロースモノリン酸経路によるホルムアルデヒド固定化能が付与又は増強される。   With this configuration, formaldehyde immobilization ability by the ribulose monophosphate pathway is imparted or enhanced.

好ましくは、メチロトローフがメタノール資化性酵母であり、メタノールを脱水素反応によってホルムアルデヒドに変換する酵素をコードする遺伝子がさらに導入され、当該遺伝子が宿主微生物内で発現する。   Preferably, the methylotroph is methanol-assimilating yeast, a gene encoding an enzyme that converts methanol into formaldehyde by dehydrogenation is further introduced, and the gene is expressed in the host microorganism.

一般に、酵母ではメタノールからホルムアルデヒドへの変換反応をアルコールオキシダーゼが担っている。そのため、当該変換反応には酸素が必要であり、具体的には培養時に激しく通気する必要がある。そこで本様相では「メタノールを脱水素反応によってホルムアルデヒドに変換する酵素」をコードする遺伝子を導入し、酸素に頼ることなくメタノールからホルムアルデヒドへの変換反応が行われるようにしている。   In general, in yeast, alcohol oxidase is responsible for the conversion reaction from methanol to formaldehyde. For this reason, oxygen is required for the conversion reaction, and specifically, it is necessary to aerate vigorously during the culture. Therefore, in this aspect, a gene encoding “enzyme that converts methanol into formaldehyde by dehydrogenation” is introduced so that the conversion reaction from methanol to formaldehyde can be performed without relying on oxygen.

同様の課題を解決するための本発明の他の様相は、宿主微生物に、メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子と、ホルムアルデヒド固定化能を付与する遺伝子とが導入され、かつ当該遺伝子が宿主微生物内で発現し、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性の増強、及びコハク酸デヒドロゲナーゼの活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物である。   In another aspect of the present invention for solving the same problem, a gene for imparting a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde and a gene for immobilizing formaldehyde are introduced into a host microorganism, And the gene is modified so that at least one selected from the group consisting of enhancement of 2-oxoglutarate dehydrogenase activity and deletion or suppression of succinate dehydrogenase activity is performed in the host microorganism, , A mutant microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.

本発明の変異微生物は、宿主微生物に「メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子」と「ホルムアルデヒド固定化能を付与する遺伝子」が導入され、さらに、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性の増強、及びコハク酸デヒドロゲナーゼの活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変されている。そして、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である。
すなわち本発明の変異微生物は、「メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子」と「ホルムアルデヒド固定化能を付与する遺伝子」が導入されているので、メチロトローフと同様の特性を有している。そして、これらの外来遺伝子によって付与された「メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能」と「ホルムアルデヒド固定化能」を基礎とし、特に好気的条件下で、前記したC1化合物からコハク酸を効率的に生産することができる。
In the mutant microorganism of the present invention, a “gene that imparts a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde” and a “gene that imparts formaldehyde immobilization ability” are introduced into the host microorganism, and further, 2-oxoglutarate dehydrogenase activity is introduced. The gene is modified so that at least one selected from the group consisting of enhancement of succinate dehydrogenase activity and deficiency or suppression of succinate dehydrogenase activity is performed. And succinic acid can be produced from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
That is, the mutant microorganism of the present invention has the same characteristics as a methylotroph because a “gene that imparts a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde” and a “gene that imparts formaldehyde immobilization ability” have been introduced. doing. Based on the “function of converting methanol and / or formic acid to formaldehyde” and “formaldehyde immobilization ability” imparted by these foreign genes, succinic acid is obtained from the above-mentioned C1 compound under aerobic conditions. It can be produced efficiently.

同様の課題を解決するための本発明の他の様相は、宿主微生物に、メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子と、ホルムアルデヒド固定化能を付与する遺伝子とが導入され、かつ当該遺伝子が宿主微生物内で発現し、フマル酸リダクターゼ活性の増強、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性の増強、及びホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ活性の増強からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物である。   In another aspect of the present invention for solving the same problem, a gene for imparting a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde and a gene for immobilizing formaldehyde are introduced into a host microorganism, And the gene is expressed in the host microorganism so that at least one selected from the group consisting of enhanced fumarate reductase activity, enhanced pyruvate carboxylase activity, and enhanced phosphoenolpyruvate carboxykinase activity is performed. Is a modified microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.

本発明の変異微生物は、宿主微生物に「メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子」と「ホルムアルデヒド固定化能を付与する遺伝子」が導入され、さらに、フマル酸リダクターゼ活性の増強、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性の増強、及びホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ活性の増強からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変されている。そして、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である。
すなわち本発明の変異微生物も、メチロトローフと同様の特性を有している。そして、外来遺伝子によって付与された「メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能」と「ホルムアルデヒド固定化能」を基礎とし、特に嫌気的条件下で、前記したC1化合物からコハク酸を効率的に生産することができる。
In the mutant microorganism of the present invention, a “gene that imparts a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde” and a “gene that imparts formaldehyde immobilization ability” are introduced into the host microorganism, and further, the fumarate reductase activity is enhanced. The gene is modified so that at least one selected from the group consisting of enhancement of pyruvate carboxylase activity and enhancement of phosphoenolpyruvate carboxykinase activity is performed. And succinic acid can be produced from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
That is, the mutant microorganism of the present invention also has the same characteristics as methylotrophs. Based on the “function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde” and “formaldehyde immobilization ability” imparted by a foreign gene, succinic acid is efficiently removed from the aforementioned C1 compound, particularly under anaerobic conditions. Can be produced.

好ましくは、さらに、乳酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制、アセチルCoAハイドロラーゼ活性の欠損若しくは抑制、及びピルビン酸ギ酸リアーゼ活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変されている。   Preferably, the gene is further modified so that at least one selected from the group consisting of deficiency or inhibition of lactate dehydrogenase activity, deficiency or inhibition of acetyl CoA hydrolase activity, and deficiency or inhibition of pyruvate formate lyase activity is performed. Has been.

かかる構成により、前記したC1化合物から、より効率的にコハク酸を生産することができる。   With this configuration, succinic acid can be more efficiently produced from the above-described C1 compound.

同様の課題を解決するための本発明の他の様相は、宿主微生物に、メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子と、ホルムアルデヒド固定化能を付与する遺伝子とが導入され、かつ当該遺伝子が宿主微生物内で発現し、乳酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制、アセチルCoAハイドロラーゼ活性の欠損若しくは抑制、及びピルビン酸ギ酸リアーゼ活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物である。   In another aspect of the present invention for solving the same problem, a gene for imparting a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde and a gene for immobilizing formaldehyde are introduced into a host microorganism, And the gene is expressed in the host microorganism, and at least one selected from the group consisting of deficiency or inhibition of lactate dehydrogenase activity, deficiency or inhibition of acetyl CoA hydrolase activity, and deficiency or inhibition of pyruvate formate lyase activity is performed. The mutated microorganism is capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.

本発明の変異微生物は、宿主微生物に「メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子」と「ホルムアルデヒド固定化能を付与する遺伝子」が導入され、さらに、乳酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制、アセチルCoAハイドロラーゼ活性の欠損若しくは抑制、及びピルビン酸ギ酸リアーゼ活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変されている。そして、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である。
すなわち本発明の変異微生物も、メチロトローフと同様の特性を有している。そして、外来遺伝子によって付与された「メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能」と「ホルムアルデヒド固定化能」を基礎とし、前記したC1化合物からコハク酸を効率的に生産することができる。
In the mutant microorganism of the present invention, the host microorganism is introduced with a “gene that imparts a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde” and a “gene that imparts formaldehyde immobilization ability”, and further has a deficiency in lactate dehydrogenase activity or The gene is modified so that at least one selected from the group consisting of suppression, deficiency or suppression of acetyl CoA hydrolase activity, and deficiency or suppression of pyruvate formate lyase activity is performed. And succinic acid can be produced from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
That is, the mutant microorganism of the present invention also has the same characteristics as methylotrophs. And based on the "function which converts methanol and / or formic acid into formaldehyde" and "formaldehyde immobilization ability" which were provided by the foreign gene, succinic acid can be efficiently produced from the above-mentioned C1 compound.

好ましくは、ホルムアルデヒド固定化能を付与する遺伝子は、3−ヘキスロース6リン酸合成酵素をコードする遺伝子及び6−ホスホ−3−ヘキスロイソメラーゼをコードする遺伝子である。   Preferably, the gene imparting formaldehyde immobilization ability is a gene encoding 3-hexulose 6-phosphate synthase and a gene encoding 6-phospho-3-hexoisomerase.

かかる構成により、リブロースモノリン酸経路によるホルムアルデヒド固定化能が付与される。   With this configuration, formaldehyde immobilization ability by the ribulose monophosphate pathway is imparted.

好ましくは、ホルムアルデヒドの固定化経路として、セリン経路、リブロースモノリン酸経路、及びキシロースモノリン酸経路からなる群より選ばれた少なくとも1つのC1炭素同化経路を有する。   Preferably, the formaldehyde immobilization pathway has at least one C1 carbon assimilation pathway selected from the group consisting of serine pathway, ribulose monophosphate pathway, and xylose monophosphate pathway.

同様の課題を解決するための本発明の他の様相は、リブロースモノリン酸経路を有する宿主微生物に、メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子が導入され、かつ当該遺伝子が宿主微生物内で発現し、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性の増強、及びコハク酸デヒドロゲナーゼの活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host microorganism having a ribulose monophosphate pathway is introduced with a gene imparting a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde, and the gene is introduced into the host. A gene is modified so that at least one selected from the group consisting of enhancement of 2-oxoglutarate dehydrogenase activity and deficiency or suppression of succinate dehydrogenase activity is performed in microorganisms, methane, methanol, methylamine , A mutant microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of formic acid, formaldehyde, and formamide.

同様の課題を解決するための本発明の他の様相は、リブロースモノリン酸経路を有する宿主微生物に、メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子が導入され、かつ当該遺伝子が宿主微生物内で発現し、フマル酸リダクターゼ活性の増強、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性の増強、及びホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ活性の増強からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host microorganism having a ribulose monophosphate pathway is introduced with a gene imparting a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde, and the gene is introduced into the host. The gene is modified so that at least one selected from the group consisting of enhancement of fumarate reductase activity, enhancement of pyruvate carboxylase activity, and enhancement of phosphoenolpyruvate carboxykinase activity is performed in a microorganism, , A mutant microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.

好ましくは、さらに、乳酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制、アセチルCoAハイドロラーゼ活性の欠損若しくは抑制、及びピルビン酸ギ酸リアーゼ活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変されている。   Preferably, the gene is further modified so that at least one selected from the group consisting of deficiency or inhibition of lactate dehydrogenase activity, deficiency or inhibition of acetyl CoA hydrolase activity, and deficiency or inhibition of pyruvate formate lyase activity is performed. Has been.

同様の課題を解決するための本発明の他の様相は、リブロースモノリン酸経路を有する宿主微生物に、メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子が導入され、かつ当該遺伝子が宿主微生物内で発現し、乳酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制、アセチルCoAハイドロラーゼ活性の欠損若しくは抑制、及びピルビン酸ギ酸リアーゼ活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host microorganism having a ribulose monophosphate pathway is introduced with a gene imparting a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde, and the gene is introduced into the host. The gene is expressed in a microorganism so that at least one selected from the group consisting of deficiency or inhibition of lactate dehydrogenase activity, deficiency or inhibition of acetyl CoA hydrolase activity, and deficiency or inhibition of pyruvate formate lyase activity is performed. A mutant microorganism that is modified and capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.

これらの様相は、例えば、リブロースモノリン酸経路を有する非メチロトローフが宿主微生物である態様に相当するものである。   These aspects correspond to, for example, an embodiment in which a non-methylotroph having a ribulose monophosphate pathway is a host microorganism.

好ましくは、3−ヘキスロース6リン酸合成酵素をコードする遺伝子と、6−ホスホ−3−ヘキスロイソメラーゼをコードする遺伝子とがさらに導入され、当該遺伝子が宿主微生物内で発現する。   Preferably, a gene encoding 3-hexulose 6-phosphate synthase and a gene encoding 6-phospho-3-hexoisomerase are further introduced, and the gene is expressed in the host microorganism.

好ましくは、メタノールをホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子は、メタノールデヒドロゲナーゼ又はアルコールオキシダーゼをコードする遺伝子であり、ギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子は、ホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子である。   Preferably, the gene imparting the function of converting methanol to formaldehyde is a gene encoding methanol dehydrogenase or alcohol oxidase, and the gene imparting the function of converting formic acid to formaldehyde is a gene encoding formaldehyde dehydrogenase.

メタノールデヒドロゲナーゼ(Methanol dehydrogenase)とアルコールデヒドロゲナーゼ(Alcohol dehydrogenase)は、いずれもメタノールをホルムアルデヒドに変換する作用を有する。また、ホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼ(Formaldehyde dehydrogenase)はギ酸をホルムアルデヒドに変換する作用を有する。これらの酵素は、いずれも細菌に属するメチロトローフにおけるメタン代謝酵素の1つである。一方、酵母に属するメチロトローフはメタン酸化活性を有さず、アルコールオキシダーゼ(Alcohol oxidase)の働きによってメタノールをホルムアルデヒドへ変換する作用を有する。酵母もギ酸をホルムアルデヒドへ変換する酵素活性を有する。   Both methanol dehydrogenase and alcohol dehydrogenase have an action of converting methanol into formaldehyde. Formaldehyde dehydrogenase has a function of converting formic acid into formaldehyde. These enzymes are all methane metabolizing enzymes in methylotrophs belonging to bacteria. On the other hand, methylotrophs belonging to yeast do not have methane oxidation activity, but have an action of converting methanol into formaldehyde by the action of alcohol oxidase. Yeast also has an enzymatic activity to convert formic acid into formaldehyde.

好ましくは、メタンをメタノールに変換する機能を付与する遺伝子がさらに導入され、当該遺伝子が宿主微生物内で発現する。   Preferably, a gene imparting a function of converting methane to methanol is further introduced, and the gene is expressed in the host microorganism.

好ましくは、メタンをメタノールに変換する機能を付与する遺伝子は、メタンモノオキシゲナーゼをコードする遺伝子である。   Preferably, the gene imparting the function of converting methane to methanol is a gene encoding methane monooxygenase.

メタンモノオキシゲナーゼ(Methane monooxygenase)はメタンをメタノールに変換する作用を有する。メタンモノオキシゲナーゼも、メチロトローフにおけるメタン代謝酵素の1つである。   Methane monooxygenase has an action of converting methane to methanol. Methane monooxygenase is also one of the methane metabolizing enzymes in methylotrophs.

好ましくは、前記遺伝子の改変が、ゲノム上に導入されている。   Preferably, the gene modification is introduced into the genome.

好ましくは、コハク酸の細胞外排出を促進する輸送体タンパク質をコードする遺伝子が導入され、当該遺伝子が発現する。   Preferably, a gene encoding a transporter protein that promotes extracellular excretion of succinic acid is introduced, and the gene is expressed.

かかる構成により、生産されたコハク酸が効率よく細胞外に排出される。   With this configuration, the produced succinic acid is efficiently discharged out of the cell.

本発明の他の様相は、上記の変異微生物を、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物を炭素源として用いて培養し、当該変異微生物にコハク酸を生産させるコハク酸の生産方法である。   In another aspect of the present invention, the mutant microorganism is cultured using at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide as a carbon source. This is a method for producing succinic acid by causing microorganisms to produce succinic acid.

本発明はコハク酸の生産方法に係るものである。本発明では、上記した変異微生物をメタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物を炭素源として培養することにより、当該変異微生物にコハク酸を生産させる。本発明によれば、メタノール等からコハク酸を生産することができる。   The present invention relates to a method for producing succinic acid. In the present invention, succinic acid is introduced into the mutant microorganism by culturing the mutant microorganism described above using at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide as a carbon source. Let it be produced. According to the present invention, succinic acid can be produced from methanol or the like.

本発明の他の様相は、上記の変異微生物に、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物を接触させ、当該変異微生物に前記C1化合物からコハク酸を生産させるコハク酸の生産方法である。   In another aspect of the present invention, the mutant microorganism is contacted with at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide, and the mutant microorganism is contacted with the C1 compound. Is a method for producing succinic acid from succinic acid.

本発明では、上記した変異微生物に、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物を接触させ、当該C1化合物からコハク酸を生産させる。本発明によっても、メタノール等からコハク酸を生産することができる。   In the present invention, the mutant microorganism described above is contacted with at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide, and succinic acid is produced from the C1 compound. Also according to the present invention, succinic acid can be produced from methanol or the like.

本発明の変異微生物によれば、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、又はホルムアミドからコハク酸を効率的に生産することができる。   According to the mutant microorganism of the present invention, succinic acid can be efficiently produced from methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, or formamide.

本発明のコハク酸の生産方法についても同様であり、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、又はホルムアミドからコハク酸を効率的に生産することができる。   The same applies to the method for producing succinic acid of the present invention, and succinic acid can be efficiently produced from methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, or formamide.

ホルムアルデヒドを介した炭素同化代謝経路を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the carbon assimilation metabolic pathway through formaldehyde.

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明において「遺伝子」という用語は、全て「核酸」あるいは「DNA」という用語に置き換えることができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In the present invention, the term “gene” can be replaced by the term “nucleic acid” or “DNA”.

本発明の変異微生物は、基本的に、「メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能」と「ホルムアルデヒド固定化能」とを有する宿主微生物に、コハク酸合成に関与する酵素の活性が欠損若しくは抑制、又は増強されるような遺伝子改変が施されたものである。   The mutant microorganism of the present invention basically has a host microorganism having “a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde” and “formaldehyde immobilization ability” with a lack of activity of an enzyme involved in succinic acid synthesis. It has been genetically modified to be suppressed or enhanced.

本発明で採用される宿主微生物としては、メチロトローフである宿主微生物と、非メチロトローフを含めた広範囲の宿主微生物の両方がある。   Host microorganisms employed in the present invention include both host microorganisms that are methylotrophs and a wide range of host microorganisms including non-methylotrophs.

上述したように、メチロトローフとは、分子内にC−C結合を有さない炭素化合物、例えばメタン、メタノール、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン等を唯一の炭素源、エネルギー源として利用するC1化合物資化性微生物を指す。一般にメチロトローフは、ホルムアルデヒドを介した炭素同化代謝経路、具体的には、メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能(経路)とホルムアルデヒド固定化能(ホルムアルデヒドの固定化経路)とを、本来的に保有している。   As described above, methylotroph is a C1 compound that uses a carbon compound having no C—C bond in the molecule, such as methane, methanol, methylamine, dimethylamine, and trimethylamine, as a sole carbon source and energy source. It refers to a chemical microorganism. In general, methylotrophs inherently have a carbon assimilation metabolic pathway through formaldehyde, specifically, a function (route) for converting methanol and / or formic acid to formaldehyde and a formaldehyde immobilization ability (formaldehyde immobilization pathway). I have it.

ホルムアルデヒドの固定化経路としては、図1に示すセリン経路、リブロースモノリン酸経路(RuMP経路)、キシルロースモノリン酸経路(XuMP経路)が挙げられる。一般に、メチロトローフは、ホルムアルデヒドを介した炭素同化代謝経路として、セリン経路、RuMP経路、又はXuMP経路を保有している。   Examples of the formaldehyde immobilization pathway include serine pathway, ribulose monophosphate pathway (RuMP pathway), and xylulose monophosphate pathway (XuMP pathway) shown in FIG. In general, methylotrophs possess a serine pathway, a RuMP pathway, or a XuMP pathway as a carbon assimilation metabolic pathway via formaldehyde.

ここで、各々のホルムアルデヒド固定化経路(図1)について説明する。
セリン経路によるホルムアルデヒド固定に重要な反応は、セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ(serine hydroxymethyltransferase)によるグリシンと5,10−メチレン−テトラヒドロ葉酸からのセリン生成反応である。5,10−メチレン−テトラヒドロ葉酸は、ホルムアルデヒドとテトラヒドロ葉酸の結合によって生じる。セリン経路では、1分子のホルムアルデヒドから1分子のアセチルCoAが直接生成する。
Here, each formaldehyde fixation path | route (FIG. 1) is demonstrated.
An important reaction for formaldehyde fixation by the serine pathway is a serine production reaction from glycine and 5,10-methylene-tetrahydrofolic acid by serine hydroxymethyltransferase. 5,10-methylene-tetrahydrofolic acid is formed by the combination of formaldehyde and tetrahydrofolic acid. In the serine pathway, one molecule of acetyl CoA is directly generated from one molecule of formaldehyde.

RuMP経路によるホルムアルデヒド固定に重要な反応は、3−ヘキスロース6リン酸合成酵素(3-hexulose-6-phosphate synthase、以下「HPS」と略記することがある)によるリブロース5リン酸(Ru5P)とホルムアルデヒドからのD−アラビノ3ヘキスロース6リン酸の生成反応と、6−ホスホ−3−ヘキスロイソメラーゼ(6-phosphate-3-hexuloisomerase、以下「PHI」と略記することがある)によるD−アラビノ3ヘキスロース6リン酸からのフルクトース6リン酸(F6P)の生成反応である。
本経路で生成するF6P等は解糖系へも供され、その後アセチルCoAや、グリセルアルデヒド3リン酸(G3P)及びピルビン酸を生成する。F6Pの場合、1分子あたり、2分子のG3Pに変換され、次いで2分子のピルビン酸を経て2分子のアセチルCoAが生成する。
The important reaction for formaldehyde fixation by the RuMP pathway is ribulose 5-phosphate (Ru5P) and formaldehyde by 3-hexulose-6-phosphate synthase (hereinafter sometimes abbreviated as “HPS”). Of D-arabino 3 hexulose 6-phosphate from lysine and D-arabino 3 hexulose by 6-phospho-3-hexuloisomerase (hereinafter sometimes abbreviated as “PHI”) It is a production reaction of fructose 6-phosphate (F6P) from 6-phosphate.
F6P and the like produced by this pathway are also used for glycolysis, and then produce acetyl CoA, glyceraldehyde triphosphate (G3P), and pyruvic acid. In the case of F6P, it is converted into two molecules of G3P per molecule, and then two molecules of acetyl CoA are generated via two molecules of pyruvic acid.

XuMP経路によるホルムアルデヒド固定に重要な反応は、ジヒドロキシアセトンシンターゼ(dihydroxyacetone synthase)によるキシルロース5リン酸(Xu5P)とホルムアルデヒドからのジヒドロキシアセトン(DHA)及びグリセルアルデヒド3リン酸(G3P)の生成反応である。本経路で生成したG3Pは解糖系にも供され、ピルビン酸とアセチルCoAに変換される。ジヒドロキシアセトンもリン酸化によって解糖系へ供され、G3P、ピルビン酸、及びアセチルCoAへと変換され得る。   An important reaction for formaldehyde fixation by the XuMP pathway is the formation reaction of dihydroxyacetone (Du) and glyceraldehyde triphosphate (G3P) from xylulose pentaphosphate (Xu5P) and formaldehyde by dihydroxyacetone synthase. . G3P produced by this pathway is also used for glycolysis and converted to pyruvic acid and acetyl CoA. Dihydroxyacetone can also be subjected to glycolysis by phosphorylation and converted to G3P, pyruvate, and acetyl CoA.

本発明の変異微生物は、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能なものである。例えば、メタノールデヒドロゲナーゼやアルコールオキシダーゼを有する変異微生物の場合には、メタノールをホルムアルデヒドに変換することができる。   The mutant microorganism of the present invention is capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide. For example, in the case of a mutant microorganism having methanol dehydrogenase or alcohol oxidase, methanol can be converted to formaldehyde.

また、メタノールデヒドロゲナーゼやアルコールオキシダーゼに加えてメタンモノオキシゲナーゼを有する変異微生物の場合には、メタンをメタノールに変換し、続いてメタノールをホルムアルデヒドに変換することができる。   In the case of a mutant microorganism having methane monooxygenase in addition to methanol dehydrogenase or alcohol oxidase, methane can be converted to methanol, and subsequently methanol can be converted to formaldehyde.

さらに、ホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼを有する変異微生物の場合には、ギ酸をホルムアルデヒドに変換することができる。   Furthermore, in the case of a mutant microorganism having formaldehyde dehydrogenase, formic acid can be converted to formaldehyde.

一般に、細菌に分類されるメチロトローフ(メチロトローフ細菌)は、メタンモノオキシゲナーゼとメタノールデヒドロゲナーゼを有しているので、メタン又はメタノールからホルムアルデヒドを合成することができる。また、酵母に分類されるメチロトローフ(メチロトローフ酵母)は、アルコールオキシダーゼを有しているので、メタノールからホルムアルデヒドを合成することができる。また、メチロトローフはホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼを有しており、ギ酸をホルムアルデヒドに変換することができる。   In general, methylotrophs (methylotrophic bacteria) classified as bacteria have methane monooxygenase and methanol dehydrogenase, so that formaldehyde can be synthesized from methane or methanol. In addition, methylotrophs (methylotrophic yeasts) classified as yeast have alcohol oxidase, so that formaldehyde can be synthesized from methanol. Moreover, methylotroph has formaldehyde dehydrogenase and can convert formic acid into formaldehyde.

上記メタノールデヒドロゲナーゼには、グラム陰性細菌のメチロトローフに見出されるピロロキノリンキノン(PQQ: pyrroloquinoline quinone)依存型メタノールデヒドロゲナーゼ、グラム陽性細菌のメチロトローフに見出されるNAD(P)依存型メタノールデヒドロゲナーゼ及びアルコールデヒドロゲナーゼ、グラム陽性細菌のメチロトローフに見出されるDMNA(N,N'-dimethyl-4-nitrosoaniline)依存型メタノールオキシドリダクターゼ(Park H. et al., Microbiology 2010, 156, 463-471)が含まれ、酵母でのメタノールからホルムアルデヒドへの変換は、通常、酸素依存型であるアルコールオキシダーゼによって触媒される。   The methanol dehydrogenase includes pyrroloquinoline quinone (PQQ) -dependent methanol dehydrogenase found in methylotrophs of gram-negative bacteria, NAD (P) -dependent methanol dehydrogenase and alcohol dehydrogenase found in methylotrophs of gram-positive bacteria, gram-positive Contains DMNA (N, N'-dimethyl-4-nitrosoaniline) -dependent methanol oxidoreductase (Park H. et al., Microbiology 2010, 156, 463-471) found in bacterial methylotrophs, from methanol in yeast Conversion to formaldehyde is usually catalyzed by alcohol oxidase, which is oxygen dependent.

また、アミンオキシダーゼ(amine oxidase)やメチルアミンデヒドロゲナーゼ(methylamine dehydrogenase)を有する変異微生物の場合には、メチルアミンをホルムアルデヒドに変換することができる。これらの酵素については、一部のメチロトローフやArthrobacter属細菌が有していることが知られている(Anthony C., The Biochemistry of Methylotroph, 1982, Academic Press Inc.)。
またホルムアミドをホルムアルデヒドに変換する酵素が、一部の微生物で見出されている(Anthony C., The Biochemistry of Methylotroph, 1982, Academic Press Inc.)。
In the case of a mutant microorganism having amine oxidase or methylamine dehydrogenase, methylamine can be converted to formaldehyde. These enzymes are known to be possessed by some methylotrophs and bacteria belonging to the genus Arthrobacter (Anthony C., The Biochemistry of Methylotroph, 1982, Academic Press Inc.).
An enzyme that converts formamide to formaldehyde has been found in some microorganisms (Anthony C., The Biochemistry of Methylotroph, 1982, Academic Press Inc.).

そして、ホルムアルデヒドを経由してコハク酸を生産することができる。   And succinic acid can be produced via formaldehyde.

宿主微生物として用いられるメチロトローフの種類としては、特に限定はないが、例えば細菌や酵母に分類されるものを採用することができる。   The type of methylotroph used as the host microorganism is not particularly limited, and for example, those classified into bacteria and yeast can be employed.

メチロトローフ細菌としては、例えば、Methylacidphilum属、Methylosinus属、Methylocystis属、Methylobacterium属、Methylocella属、Methylococcus属、Methylomonas属、Methylobacter属、Methylobacillus属、Methylophilus属、Methylotenera属、Methylovorus属、Methylomicrobium属、Methylophaga属、Methylophilaceae属、Methyloversatilis属、Mycobacterium属、Arthrobacter属、Bacillus属、Beggiatoa属、Burkholderia属、Granulibacter属、Hyphomicrobium属、Pseudomonas属、Achromobactor属、Paracoccus属、Crenothrix属、Clonothrix属、Rhodobacter属、Rhodocyclaceae属、Silicibacter属、Thiomicrospira属、Verrucomicrobia属、などに属する細菌が挙げられる。   Examples of methylotrophic bacteria include, for example, Methylacidphilum, Methylosinus, Methylocystis, Methylobacterium, Methylocella, Methylococcus, Methylomonas, Methylobacter, Methylobacillus, Methylophilus, Methylotenera, Methylovorus, Genus, Methyloversatilis, Mycobacterium, Arthrobacter, Bacillus, Beggiatoa, Burkholderia, Granulibacter, Hyphomicrobium, Pseudomonas, Achromobactor, Paracoccus, Crenothrix, Clonothrix, Rhodohobacter, Rhodobacter Examples include bacteria belonging to the genus Thiomicrospira, Verrucomicrobia, and the like.

メチロトローフ酵母としては、例えば、Pichia属、Candida属、Saccharomyces属、Hansenula属、Torulopsis属、Kloeckera属、などに属する酵母が挙げられる。Pichia属酵母の例としては、P. haplophila、P. pastoris、P. trehalophila、P. lindnerii、などが挙げられる。Candida属酵母の例としては、C. parapsilosis、C. methanolica、C. boidinii、C. alcomigas、などが挙げられる。Saccharomyces属酵母の例としては、Saccharomyces metha-nonfoams、などが挙げられる。Hansenula属酵母の例としては、H. wickerhamii、H. capsulata、H. glucozyma、H. henricii、H. minuta、H. nonfermentans、H. philodendra、H. polymorpha、などが挙げられる。Torulopsis属酵母の例としては、T. methanolovescens、T. glabrata、T. nemodendra、T. pinus、T. methanofloat、T. enokii、T. menthanophiles、T. methanosorbosa、T. methanodomercqii、などが挙げられる。   Examples of methylotrophic yeasts include yeasts belonging to the genus Pichia, Candida, Saccharomyces, Hansenula, Torulopsis, Kloeckera, and the like. Examples of Pichia genus yeast include P. haplophila, P. pastoris, P. trehalophila, P. lindnerii, and the like. Examples of Candida yeast include C. parapsilosis, C. methanolica, C. boidinii, C. alcomigas, and the like. Examples of Saccharomyces yeast include Saccharomyces metha-nonfoams. Examples of Hansenula yeast include H. wickerhamii, H. capsulata, H. glucozyma, H. henricii, H. minuta, H. nonfermentans, H. philodendra, H. polymorpha, and the like. Examples of Torulopsis yeast include T. methanolovescens, T. glabrata, T. nemodendra, T. pinus, T. methanofloat, T. enokii, T. menthanophiles, T. methanosorbosa, T. methanodomercqii, and the like.

宿主微生物が非メチロトローフである場合には、メタノール等をホルムアルデヒドに変換する経路を有しているとは限らないので、少なくとも「メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能」を付与する必要がある。さらに、「メタンをメタノールに変換する機能」を付与することが好ましい。これらの機能付与は、上記した酵素をコードする遺伝子を宿主微生物に導入することにより、実現することができる。   When the host microorganism is a non-methylotroph, it does not necessarily have a pathway for converting methanol or the like to formaldehyde, so it is necessary to provide at least a “function for converting methanol and / or formic acid to formaldehyde”. . Furthermore, it is preferable to provide “a function of converting methane to methanol”. These functional additions can be realized by introducing a gene encoding the above-described enzyme into a host microorganism.

例えば、メタノールをホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子として、メタノールデヒドロゲナーゼ(例えば、EC1.1.1.244, EC1.1.2.7)をコードする遺伝子やアルコールオキシダーゼ(例えばEC1.13.13)をコードする遺伝子を用いることができる。また、ギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子として、ホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼ(例えばEC1.2.1.46)をコードする遺伝子を用いることができる。さらに、メタンをメタノールに変換する機能を付与する遺伝子として、メタンモノオキシゲナーゼをコードする遺伝子を用いることができる。   For example, as a gene imparting a function of converting methanol into formaldehyde, a gene encoding methanol dehydrogenase (for example, EC1.1.1.244, EC1.1.2.7) or a gene encoding alcohol oxidase (for example, EC1.13.13) Can be used. Moreover, a gene encoding formaldehyde dehydrogenase (for example, EC1.2.1.46) can be used as a gene imparting a function of converting formic acid into formaldehyde. Furthermore, a gene encoding methane monooxygenase can be used as a gene imparting the function of converting methane to methanol.

また、メタノール資化性を付与するプラスミドが知られている。例えば、Bacillus methanolicusのメタノール資化性は、メタノール代謝に関わる酵素群をコードするプラスミドに依存している(Brautaset T. et al., J. Bacteriology 2004, 186(5), 1229-1238)。このようなプラスミドを近縁の非メチロトローフに導入することで、メタノール資化能を付与することが可能である。さらには、このようなプラスミドを改変することで、様々な非メチロトローフにメタノール資化性を付与することも可能である。   Moreover, a plasmid that imparts methanol assimilation is known. For example, the assimilation ability of Bacillus methanolicus depends on a plasmid encoding an enzyme group involved in methanol metabolism (Brautaset T. et al., J. Bacteriology 2004, 186 (5), 1229-1238). By introducing such a plasmid into a related non-methylotroph, it is possible to confer methanol assimilation ability. Furthermore, by modifying such a plasmid, it is possible to impart methanol-assimilating properties to various non-methylotrophs.

上記のようにして非メチロトローフに対して「メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能」を付与し、さらに「ホルムアルデヒドの固定化能」を付与することにより、非メチロトローフをメチロトローフと同様に取り扱うことが可能となる。ホルムアルデヒド固定化能の付与は、例えば、上記したセリン経路、RuMP経路、又はXuMP経路で作用する酵素をコードする遺伝子を非メチロトローフに導入することにより、実現することができる。   As described above, non-methylotrophs are treated in the same way as methylotrophs by providing them with the function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde, and further by providing the ability to immobilize formaldehyde. Is possible. The formaldehyde-immobilizing ability can be imparted, for example, by introducing a gene encoding an enzyme that acts in the serine pathway, RuMP pathway, or XuMP pathway described above into a non-methylotroph.

1つの好ましい実施形態では、宿主細胞がメタノール資化性酵母であり、メタノールを脱水素反応によってホルムアルデヒドに変換する酵素をコードする遺伝子がさらに導入され、当該遺伝子が宿主微生物内で発現する。例えば、メタノール資化性を備えたPichia属酵母を宿主細胞として用い、さらにメタノールデヒドロゲナーゼ遺伝子を導入することにより、目的の変異微生物を取得することができる。本実施形態によれば、酸素に頼らずにメタノールをホルムアルデヒドに変換できる、コハク酸を生産可能な変異微生物を得ることができる。   In one preferred embodiment, the host cell is methanol-assimilating yeast, and a gene encoding an enzyme that converts methanol into formaldehyde by dehydrogenation is further introduced, and the gene is expressed in the host microorganism. For example, a target mutant microorganism can be obtained by using a Pichia genus yeast having methanol assimilation ability as a host cell and further introducing a methanol dehydrogenase gene. According to this embodiment, a mutant microorganism capable of producing succinic acid capable of converting methanol into formaldehyde without depending on oxygen can be obtained.

RuMP経路を付与する場合を例として、さらに説明する。RuMP経路の付与は、例えば、上記した3−ヘキスロース6リン酸合成酵素(HPS;例えばEC4.1.2.43)遺伝子と、6−ホスホ−3−ヘキスロイソメラーゼ(PHI;例えばEC5.3.1.27)遺伝子を導入することにより、実現することができる。すなわち、HPS/PHIによるホルムアルデヒド固定化反応の基質又は生成物である、リブロース5リン酸(Ru5P)とフルクトース6リン酸(F6P)は、ペントースリン酸経路、及びカルビン回路の代謝中間体として全ての生物に普遍的に存在する。したがって、HPS/PHIの導入により、大腸菌(Escherichia coli)、枯草菌(Bacillus subtilis)、及び酵母等をはじめとする全ての生物にホルムアルデヒド固定化能を付与することが可能である。   The case where a RuMP route is assigned will be further described as an example. The provision of the RuMP pathway is, for example, the above-described 3-hexulose 6-phosphate synthase (HPS; eg EC4.1.2.43) gene and 6-phospho-3-hexoisomerase (PHI; eg EC5.3.1.27). This can be realized by introducing a gene. That is, ribulose 5-phosphate (Ru5P) and fructose 6-phosphate (F6P), which are substrates or products of formaldehyde immobilization reaction by HPS / PHI, are all biological organisms as metabolic intermediates of the pentose phosphate pathway and the calvin cycle. Exists universally. Therefore, by introducing HPS / PHI, it is possible to impart formaldehyde fixing ability to all organisms including Escherichia coli, Bacillus subtilis, yeast and the like.

元々RuMP経路を有している宿主微生物に、HPS遺伝子とPHI遺伝子を導入してもよい。これにより、RuMP経路によるホルムアルデヒド固定化能を増強することができる。例えば、枯草菌のように、元々RuMP経路もしくはこれと同質の経路を有する微生物に、例えばメタノールデヒドロゲナーゼ (例えば、EC1.1.1.244, EC1.1.2.7)等のアルコール脱水素酵素、3−ヘキスロース6リン酸合成酵素(HPS;例えばEC4.1.2.43)、6−ホスホ−3−ヘキスロイソメラーゼ(PHI;例えばEC5.3.1.27)、等の酵素をコードする遺伝子を導入することで、メタノールをホルムアルデヒドに変換する機能(すなわちメタノール資化性)を付与すると共に、ホルムアルデヒド固定化能を増強することができる。   You may introduce | transduce a HPS gene and a PHI gene into the host microorganism which originally has RuMP pathway. Thereby, the ability to fix formaldehyde by the RuMP pathway can be enhanced. For example, an alcohol dehydrogenase such as methanol dehydrogenase (for example, EC1.1.1.244, EC1.1.2.7), 3-hexulose, or the like, which has a RuMP pathway or a pathogen of the same quality as Bacillus subtilis. By introducing a gene encoding an enzyme such as 6-phosphate synthase (HPS; eg EC4.1.2.43), 6-phospho-3-hexoisomerase (PHI; eg EC5.3.1.27), methanol In addition to imparting a function of converting aldehyde into formaldehyde (that is, methanol assimilation), the ability to fix formaldehyde can be enhanced.

なお、メチロトローフである宿主微生物に、HPS遺伝子とPHI遺伝子を導入してもよい。すなわち、セリン経路、RuMP経路、あるいはXuMP経路を有するメチロトローフへHPS/PHIを導入することで、RuMP経路によるホルムアルデヒド固定化能を増強することができる。その結果、変異微生物のホルムアルデヒド耐性を高めることができ、結果的にメタノールやギ酸に対する耐性及び資化能を高めることが可能となる。これにより、変異微生物の培養効率やコハク酸の生産効率を向上させることが可能となる。   The HPS gene and the PHI gene may be introduced into a host microorganism that is a methylotroph. That is, by introducing HPS / PHI into a methylotroph having a serine pathway, RuMP pathway, or XuMP pathway, the ability to immobilize formaldehyde by the RuMP pathway can be enhanced. As a result, the formaldehyde resistance of the mutant microorganism can be increased, and as a result, the resistance to methanol and formic acid and the ability to assimilate can be increased. This makes it possible to improve the culture efficiency of mutant microorganisms and the production efficiency of succinic acid.

一方、セリン経路によるホルムアルデヒド固定化能を付与する場合には、上記したセリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ(例えばEC2.1.2.1)遺伝子を用いることができる。例えば、非メチロトローフに、メタノールデヒドロゲナーゼ等のアルコール脱水素酵素遺伝子、5,10-メチレンテトラヒドロ葉酸(5,10-methylenetetrahydrofolate)(CH2=H4F) 合成酵素遺伝子、及びセリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ (例えばEC2.1.2.1)遺伝子等を導入することで、メタノール資化性と、セリン経路によるホルムアルデヒド固定化能を付与することが可能となる。   On the other hand, when conferring formaldehyde immobilization ability by the serine pathway, the above-mentioned serine hydroxymethyltransferase (for example, EC2.1.2.1) gene can be used. For example, non-methylotrophs include alcohol dehydrogenase genes such as methanol dehydrogenase, 5,10-methylenetetrahydrofolate (CH2 = H4F) synthase gene, and serine hydroxymethyltransferase (eg EC2.1.2. 1) By introducing a gene or the like, it is possible to impart methanol utilization and formaldehyde immobilization ability by serine pathway.

本発明の変異微生物では、宿主微生物に対して以下(a)〜(c)に示す1又は複数の遺伝子改変が施されている。具体的には、「(a)の少なくとも1つ」、「(b)の少なくとも1つ」、「(c)の少なくとも1つ」、「(a)の少なくとも1つ及び(c)の少なくとも1つ」、又は「(b)の少なくとも1つ及び(c)の少なくとも1つ」からなる遺伝子改変が施されている。   In the mutant microorganism of the present invention, one or more genetic modifications shown in the following (a) to (c) are applied to the host microorganism. Specifically, "at least one of (a)", "at least one of (b)", "at least one of (c)", "at least one of (a) and at least one of (c) Or a genetic modification consisting of “at least one of (b) and at least one of (c)”.

(a)好気的条件下でTCAサイクル内でのコハク酸の蓄積を向上させる遺伝子改変:
(a−1)2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性の増強、
(a−2)コハク酸デヒドロゲナーゼの活性の欠損若しくは抑制
(A) Genetic modifications that improve succinic acid accumulation within the TCA cycle under aerobic conditions:
(A-1) enhancement of 2-oxoglutarate dehydrogenase activity,
(A-2) Loss or inhibition of succinate dehydrogenase activity

(b)嫌気的条件下で還元型TCAサイクル内でのコハク酸の蓄積を向上させる遺伝子改変:
(b−1)フマル酸リダクターゼ活性の増強、
(b−2)ピルビン酸カルボキシラーゼ活性の増強、
(b−3)ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ活性の増強
(B) Genetic modification that improves succinic acid accumulation within the reduced TCA cycle under anaerobic conditions:
(B-1) enhancement of fumarate reductase activity,
(B-2) enhancement of pyruvate carboxylase activity,
(B-3) Enhancement of phosphoenolpyruvate carboxykinase activity

(c)TCAサイクルへの炭素供給を促す遺伝子改変:
(c−1)乳酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制、
(c−2)アセチルCoAハイドロラーゼ活性の欠損若しくは抑制、
(c−3)ピルビン酸ギ酸リアーゼ活性の欠損若しくは抑制
(C) Genetic modification that promotes carbon supply to the TCA cycle:
(C-1) deficiency or inhibition of lactate dehydrogenase activity,
(C-2) deficiency or inhibition of acetyl CoA hydrolase activity,
(C-3) Deficiency or inhibition of pyruvate formate lyase activity

2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ(2-oxoglutarate dehydrogenase)は、2−オキソグルタル酸をスクシニルCoAに変換する酵素である。コハク酸デヒドロゲナーゼ(Succinate dehydrogenase)は、コハク酸をフマル酸に変換する酵素である。2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性を増強することにより、あるいはコハク酸デヒドロゲナーゼを欠損若しくは抑制することにより、TCAサイクルにおけるコハク酸の蓄積を促進することが可能となる。2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性の増強とコハク酸デヒドロゲナーゼの欠損若しくは抑制については、いずれか一方のみ行ってもよいし、両方を行ってもよい。   2-oxoglutarate dehydrogenase (2-oxoglutarate dehydrogenase) is an enzyme that converts 2-oxoglutarate to succinyl CoA. Succinate dehydrogenase is an enzyme that converts succinic acid to fumaric acid. By enhancing 2-oxoglutarate dehydrogenase activity or by deleting or suppressing succinate dehydrogenase, accumulation of succinate in the TCA cycle can be promoted. Only one or both of the enhancement of 2-oxoglutarate dehydrogenase activity and the deficiency or suppression of succinate dehydrogenase may be performed.

フマル酸リダクターゼ(Fumarate reductase)は、フマル酸をコハク酸に変換する酵素である。ピルビン酸カルボキシラーゼ(Pyruvate carboxylase)は、ピルビン酸をオキザロ酢酸に変換する酵素である。ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(Phosphoenolpyruvate carboxykinase)は、オキザロ酢酸を脱炭酸してホスホエノールピルビン酸を合成する反応、及びその逆反応を触媒する酵素である。
上述したように、嫌気的(還元的)条件下では還元型TCAサイクルが機能する。そのため、嫌気的条件下において還元型TCAサイクルにおけるコハク酸の蓄積を促すために、フマル酸リダクターゼ活性、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性、又はホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ活性を増強することで、TCA回路の中間代謝産物であるコハク酸を多量蓄積させることが可能となる。
これら3種の酵素活性の増強は、1つの酵素のみについて行ってもよいし、2つ以上の酵素について行ってもよい。
Fumarate reductase is an enzyme that converts fumarate to succinic acid. Pyruvate carboxylase is an enzyme that converts pyruvate into oxaloacetate. Phosphoenolpyruvate carboxykinase is an enzyme that catalyzes the reaction of decarboxylating oxaloacetate to synthesize phosphoenolpyruvate and its reverse reaction.
As described above, the reduced TCA cycle functions under anaerobic (reductive) conditions. Therefore, in order to promote the accumulation of succinic acid in the reduced TCA cycle under anaerobic conditions, the intermediate metabolism of the TCA cycle is enhanced by enhancing the fumarate reductase activity, pyruvate carboxylase activity, or phosphoenolpyruvate carboxykinase activity. A large amount of succinic acid as a product can be accumulated.
These three enzyme activity enhancements may be performed for only one enzyme, or may be performed for two or more enzymes.

乳酸デヒドロゲナーゼ(Lactate dehydrogenase)は、ピルビン酸を乳酸に変換する酵素である。アセチルCoAハイドロラーゼ(Acetyl-CoA hydrolase)は、アセチルCoAと水から酢酸を生成する酵素である。ピルビン酸ギ酸リアーゼ(Pyruvate formate lyase)は、ピルビン酸と補酵素CoAからアセチルCoAとギ酸を生成させる酵素である。これらの酵素の活性を欠損若しくは抑制することによって、コハク酸の大量生産に重要であるTCAサイクルへの炭素流入を高レベルに保つことが可能となる。また、ギ酸や酢酸の生成は細胞増殖を強く阻害するので、アセチルCoAハイドロラーゼ活性とピルビン酸ギ酸リアーゼ活性を欠損若しくは抑制することによって、細胞増殖の阻害を回避できる。
これら3種の酵素活性の欠損や抑制は、1つの酵素のみについて行ってもよいし、2つ以上の酵素について行ってもよい。
Lactate dehydrogenase is an enzyme that converts pyruvate into lactic acid. Acetyl-CoA hydrolase is an enzyme that produces acetic acid from acetyl-CoA and water. Pyruvate formate lyase is an enzyme that generates acetyl CoA and formic acid from pyruvate and coenzyme CoA. By deficient or inhibiting the activity of these enzymes, it is possible to maintain a high level of carbon inflow into the TCA cycle, which is important for mass production of succinic acid. In addition, since the production of formic acid and acetic acid strongly inhibits cell growth, inhibition of cell growth can be avoided by deleting or suppressing acetyl CoA hydrolase activity and pyruvate formate lyase activity.
The deficiency or suppression of these three types of enzyme activities may be performed for only one enzyme, or may be performed for two or more enzymes.

上述したように、酵素活性の「増強」とは、非改変微生物(例えば野生株、宿主微生物)と比較して当該酵素活性が高いことを指す。好ましくは、非改変微生物と比較して酵素活性が5〜10倍以上である。   As described above, “enhancement” of enzyme activity means that the enzyme activity is higher than that of an unmodified microorganism (eg, wild strain, host microorganism). Preferably, the enzyme activity is 5 to 10 times or more compared to that of the unmodified microorganism.

上述したように、酵素活性の「抑制」とは、非改変微生物(例えば野生株、宿主微生物)と比較して当該酵素活性が低いことを指す。好ましくは、非改変微生物と比較して酵素活性が20%以下である。また、酵素活性の「欠損」とは、当該酵素活性が消失していることを指す。   As described above, “inhibition” of enzyme activity means that the enzyme activity is lower than that of an unmodified microorganism (eg, wild strain, host microorganism). Preferably, the enzyme activity is 20% or less as compared with the unmodified microorganism. In addition, “deficiency” of enzyme activity means that the enzyme activity has disappeared.

上記酵素の具体例を以下に挙げる。   Specific examples of the enzyme are listed below.

・2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ(2-oxoglutarate dehydrogenase;例えば、EC 1.2.4.2、EC 1.2.1.52)
遺伝子の例(Uni-Prot/Swiss-Prot No.で表示):P20967(Saccharomyces cerevisiae); P23129 (Bacillus subtilis); P0AFG3 (E.coli); Q8NRC3(Corynebacterium glutamicum); 等
2-oxoglutarate dehydrogenase (for example, EC 1.2.4.2, EC 1.2.1.52)
Examples of genes (indicated by Uni-Prot / Swiss-Prot No.): P20967 (Saccharomyces cerevisiae); P23129 (Bacillus subtilis); P0AFG3 (E.coli); Q8NRC3 (Corynebacterium glutamicum);

・コハク酸デヒドロゲナーゼ(succinate dehydrogenase;例えばEC 1.3.5.1)
遺伝子の例(Uni-Prot/Swiss-Prot No.で表示):P69054 (E. coli); P0AC41 (E. cli); P07014 (E. coli); P33421 (Saccharomyces cerevisiae); P37298 (Saccharmomyces cerevisiae); Q08230 (Saccharmomyces cerevisiae)等
-Succinate dehydrogenase (eg EC 1.3.5.1)
Examples of genes (indicated by Uni-Prot / Swiss-Prot No.): P69054 (E. coli); P0AC41 (E. cli); P07014 (E. coli); P33421 (Saccharomyces cerevisiae); P37298 (Saccharmomyces cerevisiae); Q08230 (Saccharmomyces cerevisiae) etc.

・フマル酸リダクターゼ (Fumarate reductase;例えばEC 1.3.1.6, EC 1.3.5.4等)
遺伝子の例(Uni-Prot/Swiss-Prot No.で表示):P0A8Q3 (E. coli); P0A8Q0 (E. coli); P0A8Q4 (E. coli); P00363 (E. coli); P0AC47 (E. coli); Q4QM68 (Haemophilus influenza); A5UDP2 (Haemophilus influenza); A5UHY2 (Haemophilus influenza)等
・ Fumarate reductase (eg EC 1.3.1.6, EC 1.3.5.4, etc.)
Examples of genes (indicated by Uni-Prot / Swiss-Prot No.): P0A8Q3 (E. coli); P0A8Q0 (E. coli); P0A8Q4 (E. coli); P00363 (E. coli); P0AC47 (E. coli) Q4QM68 (Haemophilus influenza); A5UDP2 (Haemophilus influenza); A5UHY2 (Haemophilus influenza), etc.

・ピルビン酸カルボキシラーゼ (Pyruvate carboxylase;例えばEC 6.4.4.1)
遺伝子の例(Uni-Prot/Swiss-Prot No.で表示):P9KWU4 (Bacillus subtilis); P32327 (Saccharomyces cerevisiae); P11154 (Saccharomyces cerevisiae); P78992 (Pichia pastoris)等
・ Pyruvate carboxylase (eg EC 6.4.4.1)
Examples of genes (indicated by Uni-Prot / Swiss-Prot No.): P9KWU4 (Bacillus subtilis); P32327 (Saccharomyces cerevisiae); P11154 (Saccharomyces cerevisiae); P78992 (Pichia pastoris), etc.

・ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(Phosphoenolpyruvate carboxykinase;例えば EC 4.1.1.32)
遺伝子の例(Uni-Prot/Swiss-Prot No.で表示):P22259 (E. coli); P54418 (Bacillus subtilis); P10963 (Saccharomyces cerevisiae); Q4QM91 (Haemophilus influenza); Q3KJP4 (Pseudomonas fluorescens); A4QHQ4 (Corynebacterium glutamicum)等
・ Phosphoenolpyruvate carboxykinase (eg EC 4.1.1.32)
Examples of genes (indicated by Uni-Prot / Swiss-Prot No.): P22259 (E. coli); P54418 (Bacillus subtilis); P10963 (Saccharomyces cerevisiae); Q4QM91 (Haemophilus influenza); Q3KJP4 (Pseudomonas fluorescens); A4QHQ4 Corynebacterium glutamicum) etc.

・乳酸デヒドロゲナーゼ(Lactate dehydrogenase;例えば EC1.1.2.3, 1.1.2.4, 1.1.1.27,1.1.1.28)
遺伝子の例(UniProt KB/Swiss-Prot No.で表示):P06149 (E. coli); P33232 (E. coli); P52643 (E. coli); P13714 (Bacillus subtilis); P00175(Saccharomyces cerevisiae)等
Lactate dehydrogenase (eg, EC 1.1.2.3, 1.1.2.4, 1.1.1.27, 1.1.1.28)
Examples of genes (indicated by UniProt KB / Swiss-Prot No.): P06149 (E. coli); P33232 (E. coli); P52643 (E. coli); P13714 (Bacillus subtilis); P00175 (Saccharomyces cerevisiae), etc.

・アセチルCoAハイドロラーゼ(acetyl CoA hydrolase;例えば EC 3.1.2.1)
遺伝子の例(UniProt KB/Swiss-Prot No.で表示):Q81S17 (Bacillus anthracis); P32316 (Saccharomyces cerevisiae); C4R404(Pichia pastoris)等
Acetyl CoA hydrolase (eg EC 3.1.2.1)
Examples of genes (indicated by UniProt KB / Swiss-Prot No.): Q81S17 (Bacillus anthracis); P32316 (Saccharomyces cerevisiae); C4R404 (Pichia pastoris) etc.

・ピルビン酸ギ酸リアーゼ(Pyruvate formate lyase;例えば EC 2.3.1.54)
遺伝子の例(UniProt KB/Swiss-Prot No.で表示):P09373 (E. coli); P32674 (E. coli); Q7A7X6 (Staphylrococcus aureus); P43753 (Haemophilus influenzae)等
Pyruvate formate lyase (eg EC 2.3.1.54)
Examples of genes (indicated by UniProt KB / Swiss-Prot No.): P09373 (E. coli); P32674 (E. coli); Q7A7X6 (Staphylrococcus aureus); P43753 (Haemophilus influenzae), etc.

上述したように、「遺伝子の改変」には、既存の遺伝子に対する改変、既存の遺伝子と別の遺伝子との置換、新たな遺伝子の導入(付加)、の3つが少なくとも含まれる。   As described above, “gene modification” includes at least three of modification of an existing gene, replacement of an existing gene with another gene, and introduction (addition) of a new gene.

上記酵素の活性を欠損、抑制、又は増強させる遺伝子改変の手法としては、発現する酵素の分子数を増減させる手法と、発現する酵素自体の活性を増減させる手法の2つが大きく挙げられる。前者の例としては、標的酵素遺伝子の発現量を転写レベルあるいは翻訳レベルで増減させる手法が挙げられる。具体的には、プロモーター配列やシャインダルガルノ(SD)配列等の発現調節配列を改変することが挙げられる。
後者の例としては、ゲノム上の標的酵素遺伝子に変異を導入することが挙げられる。
There are two major methods of genetic modification for deleting, suppressing, or enhancing the activity of the enzyme: a method for increasing or decreasing the number of molecules of the expressed enzyme and a method for increasing or decreasing the activity of the expressed enzyme itself. As an example of the former, there is a method of increasing or decreasing the expression level of the target enzyme gene at the transcription level or translation level. Specifically, modification of expression control sequences such as promoter sequences and Shine-Dalgarno (SD) sequences can be mentioned.
An example of the latter is introducing a mutation into a target enzyme gene on the genome.

酵素活性を欠損若しくは抑制する場合には、宿主微生物が有する既存の酵素遺伝子を別の酵素遺伝子に置換する態様が好ましく採用される。例えば、ゲノム上にある既存の酵素遺伝子を、フレームシフトを生じさせた配列、点変異を生じさせた配列、標的酵素の部分断片遺伝子、等に置換することにより、酵素活性の欠損や抑制を実現することができる。
なお、酵素活性を増強したい場合には、既存の酵素遺伝子を、例えばコドン改変等によって酵素活性が増強された遺伝子に置換すればよい。
When the enzyme activity is deficient or suppressed, an embodiment in which an existing enzyme gene of the host microorganism is replaced with another enzyme gene is preferably employed. For example, by replacing an existing enzyme gene on the genome with a sequence that causes a frame shift, a sequence that causes a point mutation, a partial fragment gene of a target enzyme, etc., deletion or suppression of enzyme activity is realized. can do.
When it is desired to enhance the enzyme activity, the existing enzyme gene may be replaced with a gene whose enzyme activity has been enhanced by, for example, codon modification.

遺伝子の置換は、例えば相同組換えにより行うことができる。相同組換えに求められる塩基配列の相同性は、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。なお、相同組換え法による遺伝子操作法は多くの細菌等ですでに確立されており、直鎖状DNAを用いる方法や、プラスミドを用いる方法等がある(米国特許第6303383号;特開平05−007491号公報)。   For example, gene replacement can be performed by homologous recombination. The homology of the base sequence required for homologous recombination is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. In addition, gene manipulation methods by homologous recombination methods have already been established in many bacteria and the like, and there are a method using linear DNA, a method using a plasmid, etc. (US Pat. No. 6,303,383; No. 007491).

宿主微生物に変異誘発剤等による変異処理を行うことによっても、目的の遺伝子改変を行うことができる。例えば、放射線照射や、N−メチル−N’−ニトロ−N−ニトロソグアニジン(NTG)や亜硝酸等の変異剤によって宿主微生物を処理し、標的酵素の活性が欠損、抑制、又は増強された変異微生物を選抜することができる。   The target gene modification can also be performed by subjecting the host microorganism to a mutation treatment with a mutagen or the like. For example, mutations in which the host microorganism is treated with radiation or a mutagen such as N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) or nitrous acid, and the target enzyme activity is deficient, suppressed, or enhanced Microorganisms can be selected.

宿主微生物に対して新たな遺伝子を導入(付加)することによっても、目的の変異微生物を得ることができる。この態様は、主に標的酵素の活性を増強したい場合に有用である。例えば、宿主微生物が元々有する酵素遺伝子と同じ遺伝子を外部からさらに導入し、遺伝子のコピー数を増加させることが挙げられる。その他、宿主微生物に適したコドンに改変した酵素遺伝子を導入することが挙げられる。導入する酵素遺伝子は、宿主微生物と同じ由来のものが好ましいが、別の由来であってもかまわない。原核生物由来、真核生物由来のいずれであってもよい。使用可能な酵素の種類、遺伝子配列、アミノ酸配列、活性等の情報は、例えば酵素情報システム“Enzyme Database-BRENDA”(http://www.brenda-enzymes.info/)より入手可能である。   The target mutant microorganism can also be obtained by introducing (adding) a new gene to the host microorganism. This embodiment is useful mainly when it is desired to enhance the activity of the target enzyme. For example, the same gene as the enzyme gene originally possessed by the host microorganism can be further introduced from the outside to increase the copy number of the gene. In addition, an enzyme gene modified to a codon suitable for the host microorganism can be introduced. The enzyme gene to be introduced is preferably of the same origin as the host microorganism, but may be of a different origin. Any of prokaryotic origin and eukaryotic origin may be sufficient. Information on the types of enzymes that can be used, gene sequences, amino acid sequences, activities and the like can be obtained from, for example, the enzyme information system “Enzyme Database-BRENDA” (http://www.brenda-enzymes.info/).

細胞内でコハク酸濃度が高まるとコハク酸生成の抑制がかかる。これを改善するには、余剰に生成するコハク酸の細胞外排出を促進する機能を有することが好ましい。そこで、好ましい実施形態では、コハク酸の細胞外排出を促進する輸送体タンパク質をコードする遺伝子が導入され、当該遺伝子が変異微生物内で発現する。   When the succinic acid concentration is increased in the cell, succinic acid production is suppressed. In order to improve this, it is preferable to have a function of promoting extracellular discharge of excessively generated succinic acid. Therefore, in a preferred embodiment, a gene encoding a transporter protein that promotes extracellular succinate excretion is introduced, and the gene is expressed in the mutant microorganism.

当該輸送体タンパク質としては、原核細胞においてコハク酸その他のジカルボン酸等を細胞外へ排出させることが可能な物性と機能を有するものであれば、その種類や由来生物種は特に限定されない。好ましくは、糖鎖付加等の翻訳後修飾を受けずに、原核生物でも機能するものであり、例えば細菌由来、さらに好ましくはグラム陽性細菌由来のものである。
コハク酸の細胞外排出に適した輸送体タンパク質の例としては、原核生物由来では、Drug/metabolite transporter (DMT)、C4-dicarboxylate ABC transporter (ABC)、MFS family major facilitator transporter (MFS)、C4-dicarboxylate transporter A (DctA)、C4-dicarboxylate uptake B (DcuB)、L-tartrate/succinate antiporter (TtdT、YgjE)、Dicarboxylate amino acid-cation symporter (DAACS)、Divalent anion sodium symporter (DASS)、Tripartite ATP-independent periplasmic (TRAP)、CitMHS、MaeN等のファミリーに属する輸送体タンパク質、及びその変異体が挙げられる。
真核生物由来では、Mitochondrial succinate/fumarate carrier (SFC)、Sodium/dicarboxylate co-transporter、Tonoplast dicarboxylate transporter (TDT)、Aluminum-activated malate transporter (ALMT)等のファミリーに属する輸送体タンパク質、及びこれらの変異体が挙げられる。
なお、各種輸送体機能は、細胞内外コハク酸濃度のみならず、酸化還元電位、pH、カチオン濃度、アニオン濃度、及びリン酸濃度等にも依存するため、培養条件検討との組合せによって効率の良いコハク酸の細胞外排出が達成できる場合もある。
The transporter protein is not particularly limited as long as it has physical properties and functions capable of discharging succinic acid and other dicarboxylic acids to the outside of cells in prokaryotic cells. Preferably, those that also function in prokaryotes without undergoing post-translational modifications such as glycosylation, such as those derived from bacteria, more preferably derived from gram-positive bacteria.
Examples of transporter proteins suitable for extracellular export of succinic acid include those derived from prokaryotes such as Drug / metabolite transporter (DMT), C4-dicarboxylate ABC transporter (ABC), MFS family major facilitator transporter (MFS), C4- dicarboxylate transporter A (DctA), C4-dicarboxylate uptake B (DcuB), L-tartrate / succinate antiporter (TtdT, YgjE), Dicarboxylate amino acid-cation symporter (DAACS), Divalent anion sodium symporter (DASS), Tripartite ATP-independent Examples include transporter proteins belonging to families such as periplasmic (TRAP), CitMHS, and MaeN, and variants thereof.
For eukaryotes, transporter proteins belonging to families such as Mitochondrial succinate / fumarate carrier (SFC), Sodium / dicarboxylate co-transporter, Tonoplast dicarboxylate transporter (TDT), Aluminum-activated malate transporter (ALMT), and their mutations The body is mentioned.
In addition, since various transporter functions depend not only on the intracellular and extracellular succinic acid concentration but also on the redox potential, pH, cation concentration, anion concentration, phosphoric acid concentration, etc., it is efficient by combining with the culture condition study. In some cases, extracellular succinate can be achieved.

宿主微生物に遺伝子を導入する方法としては特に限定はなく、宿主微生物の種類等によって適宜選択すればよい。例えば、宿主微生物に導入可能でかつ組み込まれた遺伝子を発現可能なベクターを用いることができる。
例えば、宿主微生物が細菌等の原核生物の場合には、当該ベクターとして、宿主微生物において自立複製可能ないしは染色体中への組み込みが可能で、挿入された上記遺伝子を転写できる位置にプロモーターを含有しているものを用いることができる。例えば、当該ベクターを用いて、プロモーター、リボソーム結合配列、上記遺伝子、および転写終結配列からなる一連の構成を宿主微生物内で構築することが好ましい。
The method for introducing a gene into the host microorganism is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the type of the host microorganism. For example, a vector that can be introduced into a host microorganism and can express an integrated gene can be used.
For example, when the host microorganism is a prokaryotic organism such as a bacterium, the vector may contain a promoter at a position where the host microorganism can replicate autonomously in the host microorganism or can be integrated into a chromosome and can transcribe the inserted gene. Can be used. For example, it is preferable to construct a series of components comprising a promoter, a ribosome binding sequence, the above gene, and a transcription termination sequence in the host microorganism using the vector.

例えば、メチロトローフ細菌の染色体への組み込み方法としては、リブロースモノリン酸経路を有するMethylobacillus flagellatusや、セリン経路を有するMethylobacterium extorquencsで、目的遺伝子の破壊操作によって例が示されている(Chistoserdova L. et al., Microbiology 2000, 146, 233-238; Chistoserdov AY., et al., J. Bacteriol 1994, 176, 4052-4065)。これらは環状DNAを用いたゲノムへの遺伝子導入法であるが、Methylophilus属細菌等では、直鎖状DNAを用いたゲノムへの遺伝子導入法も開発されている(特開2004−229662号公報)。一般に、宿主微生物による分解を受けにくい場合は、直鎖状DNAによるゲノム組換えの方が、環状DNAによるよりも効率的である。また通常、相同組換え法は、inverted-repeat sequence等のように、ゲノム上に多コピー存在する遺伝子を標的することが好ましい。また、ゲノムに多コピー導入する手法としては、相同組換え以外に、トランスポゾンに搭載する方法もある。メチロトローフ細菌へのプラスミドによる遺伝子導入法としては、例えば、広宿主域ベクターであるpAYC32 (Chistoserdov AY., et al., Plasmid 1986, 16, 161-167)、pRP301 (Lane M., et al., Arch. Microbiol. 1986, 144(1), 29-34)、pBBR1、pBHR1 (Antoine R. et al., Molecular Microbiology 1992, 6, 1785-1799)、pCM80 (Marx CJ. et al., Microbiology 2001, 147, 2065-2075)、等がある。   For example, examples of methods for integrating methylotrophic bacteria into the chromosome include Methylobacillus flagellatus having a ribulose monophosphate pathway and Methylobacterium extorquencs having a serine pathway by disrupting the target gene (Chistoserdova L. et al. , Microbiology 2000, 146, 233-238; Chistoserdov AY., Et al., J. Bacteriol 1994, 176, 4052-4065). These are gene introduction methods into the genome using circular DNA, but in the genus Methylophilus and the like, gene introduction methods into the genome using linear DNA have also been developed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-229626). . In general, when recombination by a host microorganism is difficult, genomic recombination with linear DNA is more efficient than with circular DNA. In general, the homologous recombination method preferably targets a gene present in multiple copies on the genome, such as an inverted-repeat sequence. In addition to homologous recombination, methods for introducing multiple copies into the genome include a method for loading in a transposon. As a method for introducing a gene into a methylotrophic bacterium, for example, a broad host range vector pAYC32 (Chistoserdov AY., Et al., Plasmid 1986, 16, 161-167), pRP301 (Lane M., et al., Arch. Microbiol. 1986, 144 (1), 29-34), pBBR1, pBHR1 (Antoine R. et al., Molecular Microbiology 1992, 6, 1785-1799), pCM80 (Marx CJ. Et al., Microbiology 2001, 147, 2065-2075), etc.

メチロトローフ酵母における遺伝子導入方法としては、主にPichia pastorisで確立されており、pPIC3.5K、pPIC6、pGAPZ、pFLD(インビトロジェン社)等のベクターが市販されている。   The gene introduction method in methylotrophic yeast is established mainly by Pichia pastoris, and vectors such as pPIC3.5K, pPIC6, pGAPZ, and pFLD (Invitrogen) are commercially available.

Bacillus属細菌への遺伝子導入にできる使用プラスミドとしては、Bacillus subtilisには、pMTLBS72 (Nquyen HD. Et al., Plasmid 2005, 54(3), 241-248)、pHT01(フナコシ社)、pHT43(フナコシ社)等が、Bacillus megateriumには、p3STOP1623hp (フナコシ社)、pSPYocHhp(フナコシ社)等が、Bacillus brevisには、pNI DNA(タカラバイオ社)等がある。 As plasmids that can be used for gene transfer into Bacillus bacteria, Bacillus subtilis includes pMTLBS72 (Nquyen HD. Et al., Plasmid 2005, 54 (3), 241-248), pHT01 (Funakoshi), pHT43 (Funakoshi). Bacillus megaterium includes p3STOP1623hp (Funakoshi), pSP YocH hp (Funakoshi), and Bacillus brevis includes pNI DNA (Takara Bio).

またベクターを用いて複数種の遺伝子を宿主微生物に導入する場合、各遺伝子を1つのベクターに組み込んでもよいし、別々のベクターに組み込んでもよい。さらに1つのベクターに複数の遺伝子を組み込む場合には、各遺伝子を共通のプロモーターの下で発現させてもよいし、別々のプロモーターの下で発現させてもよい。
複数種の遺伝子を導入する例としては、フマル酸リダクターゼ遺伝子、ピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子、及びホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ遺伝子からなる群より選ばれた2以上の遺伝子が挙げられる。
他の例としては、フマル酸リダクターゼ遺伝子、ピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子、及びホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ遺伝子からなる群より選ばれた少なくとも1つの遺伝子と、コハク酸輸送体タンパク質遺伝子とを導入する態様が挙げられる。
他の例としては、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ遺伝子と、コハク酸輸送体タンパク質遺伝子とを導入する態様が挙げられる。
When a plurality of types of genes are introduced into a host microorganism using a vector, each gene may be incorporated into one vector or may be incorporated into separate vectors. Further, when a plurality of genes are incorporated into one vector, each gene may be expressed under a common promoter or may be expressed under different promoters.
Examples of introducing multiple types of genes include two or more genes selected from the group consisting of fumarate reductase gene, pyruvate carboxylase gene, and phosphoenolpyruvate carboxykinase gene.
As another example, there is an embodiment in which at least one gene selected from the group consisting of a fumarate reductase gene, a pyruvate carboxylase gene, and a phosphoenolpyruvate carboxykinase gene and a succinate transporter protein gene are introduced. It is done.
As another example, a mode in which a 2-oxoglutarate dehydrogenase gene and a succinate transporter protein gene are introduced can be mentioned.

以上のようにメチロトローフ等で使用できる既知のベクターを示したが、プロモーター、ターミネーター等の転写制御、複製領域等に関わる領域を、目的に応じて改変することができる。改変方法としては各宿主微生物、もしくはその近縁種における天然の他の遺伝子配列に変更してもよく、また人工の遺伝子配列に変更してもよい。   As described above, known vectors that can be used in methylotrophs and the like have been shown. However, regions related to transcriptional control such as promoters and terminators, replication regions, and the like can be modified according to the purpose. As a modification method, it may be changed to another natural gene sequence in each host microorganism or its related species, or may be changed to an artificial gene sequence.

また、以上の遺伝子導入による改変に加え、突然変異、ゲノムシャッフリング等の変異手法をも組み合わせることで、宿主微生物での導入遺伝子の発現量、宿主微生物のクエン酸排出機能、クエン酸耐性、等を向上させることにより、クエン酸の生産性をさらに向上させることが可能となる。   Moreover, in addition to the above-mentioned modification by gene transfer, combining mutation methods such as mutation and genome shuffling, etc., the expression level of the transgene in the host microorganism, the citrate excretion function of the host microorganism, citrate resistance, etc. By improving, it becomes possible to further improve the productivity of citric acid.

本発明の変異微生物においては、上記以外の遺伝子がさらに導入されていてもよい。導入する遺伝子としては、例えば、上記したメタノールデヒドロゲナーゼ遺伝子、アルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子、メタンモノオキシダーゼ遺伝子、HPS/PHI遺伝子、セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ遺伝子、5,10-メチレンテトラヒドロ葉酸合成酵素遺伝子、及びセリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ遺伝子、等が挙げられる。   In the mutant microorganism of the present invention, genes other than those described above may be further introduced. Examples of the gene to be introduced include the above-mentioned methanol dehydrogenase gene, alcohol dehydrogenase gene, methane monooxidase gene, HPS / PHI gene, serine hydroxymethyltransferase gene, 5,10-methylenetetrahydrofolate synthase gene, and serine hydroxymethyltransferase Genes, etc.

本発明のクエン酸の生産方法の1つの様相では、上記した変異微生物を、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物を炭素源として用いて培養し、当該変異微生物にクエン酸を生産させる。炭素原として用いるこれらのC1化合物については、1つのみを用いてもよいし、2つ以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらのC1化合物は、主たる炭素原として用いることが好ましく、唯一の炭素原であることがより好ましい。   In one aspect of the method for producing citric acid of the present invention, at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide is used as the carbon source. And cultivate the mutant microorganism to produce citric acid. About these C1 compounds used as a carbon source, only one may be used and it may be used in combination of 2 or more. Moreover, it is preferable to use these C1 compounds as a main carbon source, and it is more preferable that it is the only carbon source.

なお、偏性メチロトローフの場合は、C1化合物を唯一の炭素源とする合成培地を用いることが基本であるが、これに酵母エキス、コーンスティープリカー、肉エキス等の天然培地やビタミン類を少量加えることによっても菌の増殖は促進される。通性メチロトローフである場合は、菌体増殖ステージでは糖質、脂質等のC1化合物以外の物質を炭素源としてもよく、コハク酸生産ステージで炭素源を上記C1化合物に変更すればよい。微生物の培養法としては、目的に応じて好気、微好気、もしくは嫌気条件で培養可能である。またバッチ培養、流加培養、連続培養のいずれの方法でもよい。
炭素源として例えばメタノールを用いる場合は、通常、細菌の場合は1.0%(v/v)濃度、酵母の場合は3.0%(v/v)濃度以下で用いるが、人為的にこれらに対する耐性を改良した場合は、それ以上の濃度でも培養可能である。
In the case of obligate methylotrophs, it is fundamental to use a synthetic medium containing C1 compound as the only carbon source, but a small amount of natural medium such as yeast extract, corn steep liquor, meat extract and vitamins are added to this. This also promotes the growth of bacteria. In the case of facultative methylotrophs, substances other than C1 compounds such as carbohydrates and lipids may be used as the carbon source in the cell growth stage, and the carbon source may be changed to the C1 compound in the succinic acid production stage. The microorganism can be cultured under aerobic, microaerobic or anaerobic conditions depending on the purpose. Any of batch culture, fed-batch culture, and continuous culture may be used.
For example, when methanol is used as the carbon source, it is usually used at a concentration of 1.0% (v / v) for bacteria and at a concentration of 3.0% (v / v) for yeast. When the resistance to is improved, it can be cultured at higher concentrations.

本発明のコハク酸の生産方法の別の様相では、上記した変異微生物に、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物を接触させ、当該変異微生物に前記C1化合物からコハク酸を生産させる。すなわち、細胞分裂(細胞増殖)を伴うか否かにかかわらず、変異微生物に前記したC1化合物を接触させて、コハク酸を生産させることができる。例えば、固定化した変異微生物に前記したC1化合物を連続的に供給し、コハク酸を連続的に生産させることができる。
本様相においても、これらのC1化合物については、1つのみを用いてもよいし、2つ以上を組み合わせて用いてもよい。
In another aspect of the succinic acid production method of the present invention, the mutant microorganism is contacted with at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide, A mutant microorganism is caused to produce succinic acid from the C1 compound. That is, regardless of whether cell division (cell proliferation) is involved, succinic acid can be produced by contacting the above-mentioned C1 compound with a mutant microorganism. For example, the above-mentioned C1 compound can be continuously supplied to the immobilized mutant microorganism, and succinic acid can be continuously produced.
Also in this aspect, about these C1 compounds, only one may be used and it may be used in combination of 2 or more.

生産されたコハク酸は、細胞内に蓄積されるか、細胞外に放出される。例えば、細胞外に放出されたコハク酸を回収し、単離精製することにより、純化されたコハク酸を取得することができる。   Produced succinic acid is accumulated intracellularly or released extracellularly. For example, purified succinic acid can be obtained by recovering succinic acid released outside the cell and isolating and purifying it.

Claims (25)

メチロトローフである宿主微生物に対して、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性の増強、及びコハク酸デヒドロゲナーゼの活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、
メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物。
The gene is modified so that at least one selected from the group consisting of enhancement of 2-oxoglutarate dehydrogenase activity and deletion or suppression of succinate dehydrogenase activity is performed on a host microorganism that is a methylotroph,
A mutant microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
メチロトローフである宿主微生物に対して、フマル酸リダクターゼ活性の増強、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性の増強、及びホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ活性の増強からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、
メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物。
The gene is modified so that at least one selected from the group consisting of enhancement of fumarate reductase activity, enhancement of pyruvate carboxylase activity, and enhancement of phosphoenolpyruvate carboxykinase activity is performed on a host microorganism that is a methylotroph And
A mutant microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
さらに、乳酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制、アセチルCoAハイドロラーゼ活性の欠損若しくは抑制、及びピルビン酸ギ酸リアーゼ活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変された請求項1又は2に記載の変異微生物。   Furthermore, the gene has been modified so that at least one selected from the group consisting of deficiency or inhibition of lactate dehydrogenase activity, deficiency or inhibition of acetyl CoA hydrolase activity, and deficiency or inhibition of pyruvate formate lyase activity is performed. Item 3. The mutant microorganism according to Item 1 or 2. メチロトローフである宿主微生物に対して、乳酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制、アセチルCoAハイドロラーゼ活性の欠損若しくは抑制、及びピルビン酸ギ酸リアーゼ活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、
メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物。
A host microorganism that is a methylotroph is subjected to at least one selected from the group consisting of deficiency or inhibition of lactate dehydrogenase activity, deficiency or inhibition of acetyl CoA hydrolase activity, and deficiency or inhibition of pyruvate formate lyase activity. The gene was modified
A mutant microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
ホルムアルデヒドの固定化経路として、セリン経路、リブロースモノリン酸経路、及びキシロースモノリン酸経路からなる群より選ばれた少なくとも1つのC1炭素同化経路を有する請求項1〜4のいずれかに記載の変異微生物。   The mutant microorganism according to any one of claims 1 to 4, which has at least one C1 carbon assimilation pathway selected from the group consisting of a serine pathway, a ribulose monophosphate pathway, and a xylose monophosphate pathway as a formaldehyde immobilization pathway. 3−ヘキスロース6リン酸合成酵素をコードする遺伝子と、6−ホスホ−3−ヘキスロイソメラーゼをコードする遺伝子とがさらに導入され、当該遺伝子が宿主微生物内で発現する請求項1〜5のいずれかに記載の変異微生物。   The gene encoding 3-hexulose 6-phosphate synthase and the gene encoding 6-phospho-3-hexoisomerase are further introduced, and the gene is expressed in the host microorganism. Mutant microorganisms described in 1. メチロトローフがメタノール資化性酵母であり、メタノールを脱水素反応によってホルムアルデヒドに変換する酵素をコードする遺伝子がさらに導入され、当該遺伝子が宿主微生物内で発現する請求項1〜6のいずれかに記載の変異微生物。   The methylotroph is a methanol-assimilating yeast, a gene encoding an enzyme that converts methanol into formaldehyde by a dehydrogenation reaction is further introduced, and the gene is expressed in a host microorganism. Mutant microorganism. 宿主微生物に、メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子と、ホルムアルデヒド固定化能を付与する遺伝子とが導入され、かつ当該遺伝子が宿主微生物内で発現し、
2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性の増強、及びコハク酸デヒドロゲナーゼの活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、
メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物。
A gene that imparts a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde and a gene that imparts formaldehyde immobilization ability into the host microorganism, and the gene is expressed in the host microorganism;
The gene is modified so that at least one selected from the group consisting of enhancement of 2-oxoglutarate dehydrogenase activity and deletion or suppression of succinate dehydrogenase activity is performed,
A mutant microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
宿主微生物に、メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子と、ホルムアルデヒド固定化能を付与する遺伝子とが導入され、かつ当該遺伝子が宿主微生物内で発現し、
フマル酸リダクターゼ活性の増強、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性の増強、及びホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ活性の増強からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、
メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物。
A gene that imparts a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde and a gene that imparts formaldehyde immobilization ability into the host microorganism, and the gene is expressed in the host microorganism;
The gene is modified so that at least one selected from the group consisting of enhancement of fumarate reductase activity, enhancement of pyruvate carboxylase activity, and enhancement of phosphoenolpyruvate carboxykinase activity is performed,
A mutant microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
さらに、乳酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制、アセチルCoAハイドロラーゼ活性の欠損若しくは抑制、及びピルビン酸ギ酸リアーゼ活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変された請求項8又は9に記載の変異微生物。   Furthermore, the gene has been modified so that at least one selected from the group consisting of deficiency or inhibition of lactate dehydrogenase activity, deficiency or inhibition of acetyl CoA hydrolase activity, and deficiency or inhibition of pyruvate formate lyase activity is performed. Item 10. The mutant microorganism according to Item 8 or 9. 宿主微生物に、メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子と、ホルムアルデヒド固定化能を付与する遺伝子とが導入され、かつ当該遺伝子が宿主微生物内で発現し、
乳酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制、アセチルCoAハイドロラーゼ活性の欠損若しくは抑制、及びピルビン酸ギ酸リアーゼ活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、
メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物。
A gene that imparts a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde and a gene that imparts formaldehyde immobilization ability into the host microorganism, and the gene is expressed in the host microorganism;
The gene is modified so that at least one selected from the group consisting of deficiency or inhibition of lactate dehydrogenase activity, deficiency or inhibition of acetyl CoA hydrolase activity, and deficiency or inhibition of pyruvate formate lyase activity is performed,
A mutant microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
ホルムアルデヒド固定化能を付与する遺伝子は、3−ヘキスロース6リン酸合成酵素をコードする遺伝子及び6−ホスホ−3−ヘキスロイソメラーゼをコードする遺伝子である請求項8〜11のいずれかに記載の変異微生物。   The mutation according to any one of claims 8 to 11, wherein the gene imparting formaldehyde immobilization ability is a gene encoding 3-hexulose 6-phosphate synthase and a gene encoding 6-phospho-3-hexoisomerase. Microorganisms. ホルムアルデヒドの固定化経路として、セリン経路、リブロースモノリン酸経路、及びキシロースモノリン酸経路からなる群より選ばれた少なくとも1つのC1炭素同化経路を有する請求項8〜11に記載の変異微生物。   The mutant microorganism according to any one of claims 8 to 11, which has at least one C1 carbon assimilation pathway selected from the group consisting of a serine pathway, a ribulose monophosphate pathway, and a xylose monophosphate pathway as a formaldehyde immobilization pathway. リブロースモノリン酸経路を有する宿主微生物に、メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子が導入され、かつ当該遺伝子が宿主微生物内で発現し、
2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性の増強、及びコハク酸デヒドロゲナーゼの活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、
メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物。
A gene that gives a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde is introduced into a host microorganism having a ribulose monophosphate pathway, and the gene is expressed in the host microorganism.
The gene is modified so that at least one selected from the group consisting of enhancement of 2-oxoglutarate dehydrogenase activity and deletion or suppression of succinate dehydrogenase activity is performed,
A mutant microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
リブロースモノリン酸経路を有する宿主微生物に、メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子が導入され、かつ当該遺伝子が宿主微生物内で発現し、
フマル酸リダクターゼ活性の増強、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性の増強、及びホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ活性の増強からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、
メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物。
A gene that gives a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde is introduced into a host microorganism having a ribulose monophosphate pathway, and the gene is expressed in the host microorganism.
The gene is modified so that at least one selected from the group consisting of enhancement of fumarate reductase activity, enhancement of pyruvate carboxylase activity, and enhancement of phosphoenolpyruvate carboxykinase activity is performed,
A mutant microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
さらに、乳酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制、アセチルCoAハイドロラーゼ活性の欠損若しくは抑制、及びピルビン酸ギ酸リアーゼ活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変された請求項14又は15に記載の変異微生物。   Furthermore, the gene has been modified so that at least one selected from the group consisting of deficiency or inhibition of lactate dehydrogenase activity, deficiency or inhibition of acetyl CoA hydrolase activity, and deficiency or inhibition of pyruvate formate lyase activity is performed. Item 16. The mutant microorganism according to Item 14 or 15. リブロースモノリン酸経路を有する宿主微生物に、メタノール及び/又はギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子が導入され、かつ当該遺伝子が宿主微生物内で発現し、
乳酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損若しくは抑制、アセチルCoAハイドロラーゼ活性の欠損若しくは抑制、及びピルビン酸ギ酸リアーゼ活性の欠損若しくは抑制からなる群より選ばれた少なくとも1つが行われるように遺伝子が改変され、
メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物からコハク酸を生産可能である変異微生物。
A gene that gives a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde is introduced into a host microorganism having a ribulose monophosphate pathway, and the gene is expressed in the host microorganism.
The gene is modified so that at least one selected from the group consisting of deficiency or inhibition of lactate dehydrogenase activity, deficiency or inhibition of acetyl CoA hydrolase activity, and deficiency or inhibition of pyruvate formate lyase activity is performed,
A mutant microorganism capable of producing succinic acid from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
3−ヘキスロース6リン酸合成酵素をコードする遺伝子と、6−ホスホ−3−ヘキスロイソメラーゼをコードする遺伝子とがさらに導入され、当該遺伝子が宿主微生物内で発現する請求項8、9、10、11、13、14、15、16又は17に記載の変異微生物。   A gene encoding 3-hexulose 6-phosphate synthase and a gene encoding 6-phospho-3-hexoisomerase are further introduced, and the gene is expressed in the host microorganism. The mutant microorganism according to 11, 13, 14, 15, 16 or 17. メタノールをホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子は、メタノールデヒドロゲナーゼ又はアルコールオキシダーゼをコードする遺伝子であり、ギ酸をホルムアルデヒドに変換する機能を付与する遺伝子は、ホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子である請求項8〜18のいずれかに記載の変異微生物。   The gene imparting the function of converting methanol to formaldehyde is a gene encoding methanol dehydrogenase or alcohol oxidase, and the gene imparting the function of converting formic acid to formaldehyde is a gene encoding formaldehyde dehydrogenase. 18. The mutant microorganism according to any one of 18. メタンをメタノールに変換する機能を付与する遺伝子がさらに導入され、当該遺伝子が宿主微生物内で発現する請求項8〜19のいずれかに記載の変異微生物。   The mutant microorganism according to any one of claims 8 to 19, wherein a gene imparting a function of converting methane to methanol is further introduced, and the gene is expressed in the host microorganism. メタンをメタノールに変換する機能を付与する遺伝子は、メタンモノオキシゲナーゼをコードする遺伝子である請求項20に記載の変異微生物。   The mutant microorganism according to claim 20, wherein the gene imparting a function of converting methane to methanol is a gene encoding methane monooxygenase. 前記遺伝子の改変が、ゲノム上に導入されている請求項1〜21のいずれかに記載の変異微生物。   The mutant microorganism according to any one of claims 1 to 21, wherein the gene modification is introduced into the genome. コハク酸の細胞外排出を促進する輸送体タンパク質をコードする遺伝子が導入され、当該遺伝子が発現する請求項1〜22のいずれかに記載の変異微生物。   The mutant microorganism according to any one of claims 1 to 22, wherein a gene encoding a transporter protein that promotes extracellular discharge of succinic acid is introduced, and the gene is expressed. 請求項1〜23のいずれかに記載の変異微生物を、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物を炭素源として用いて培養し、当該変異微生物にコハク酸を生産させるコハク酸の生産方法。   The mutant microorganism according to any one of claims 1 to 23 is cultured using at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide as a carbon source, A method for producing succinic acid by causing a mutant microorganism to produce succinic acid. 請求項1〜23のいずれかに記載の変異微生物に、メタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、及びホルムアミドからなる群より選ばれた少なくとも1つのC1化合物を接触させ、当該変異微生物に前記C1化合物からコハク酸を生産させるコハク酸の生産方法。   24. The mutant microorganism according to any one of claims 1 to 23 is contacted with at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide, and the mutant microorganism is contacted with the C1. A method for producing succinic acid, comprising producing succinic acid from a compound.
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