JP2014155455A - RECOMBINANT CELLS AND METHOD FOR PRODUCING CROTONYL-CoA OR CROTYL ALCOHOL - Google Patents

RECOMBINANT CELLS AND METHOD FOR PRODUCING CROTONYL-CoA OR CROTYL ALCOHOL Download PDF

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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 series of technologies to produce crotonyl-CoA or crotyl alcohol from methanol etc.SOLUTION: A recombinant cell is prepared by introducing to a methylotroph host cell a gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of acetoacetyl-CoA thiolase, 3-hydroxybutyl-CoA dehydrogenase, and 3-hydroxybutyrate-CoA dehydratase to be expressed in the host cell. The recombinant cell can produce crotonyl-CoA from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde and formamide.

Description

本発明は、メタノール等からクロトニルCoA又はクロチルアルコールを生産可能な組換え細胞、並びに、当該組換え細胞を用いるクロトニルCoA又はクロチルアルコールの生産方法に関する。   The present invention relates to a recombinant cell capable of producing crotonyl CoA or crotyl alcohol from methanol or the like, and a method for producing crotonyl CoA or crotyl alcohol using the recombinant cell.

クロチルアルコール(Crotyl alcohol)及びクロトニルCoA(Crotonyl-CoA)は、合成ゴムのモノマーとして重要なブタジエンの原料となり得る有機化合物であり、特にタイヤ業界において重要な素材である。近年、石油に依存した基幹化学品の生産プロセスから、植物資源等の再生可能資源からの微生物による生産プロセスへの転換技術の開発と実用化が、着実に進んでいる。ブタジエンに関しても微生物によるその生産を達成するための生合成仮説が示されている(特許文献1)。   Crotyl alcohol and Crotonyl-CoA are organic compounds that can be an important raw material for butadiene as a monomer for synthetic rubber, and are particularly important materials in the tire industry. In recent years, the development and practical application of technology for converting from the production process of basic chemicals that depend on petroleum to the production process of microorganisms from renewable resources such as plant resources has been steadily progressing. A biosynthetic hypothesis for achieving its production by microorganisms has also been shown for butadiene (Patent Document 1).

特許文献1に記載されているクロチルアルコールの生合成仮説経路の例を図1に示す。図1に示すように、クロチルアルコールは、例えば、アセチルCoAを出発物質として生合成可能である。この経路では、まず、アセチルCoAが、アセトアセチルCoA、3−ヒドロキシ酪酸CoAを経て、クロトニルCoAに変換される。各反応を触媒する酵素は、それぞれ、(a)アセトアセチルCoAチオラーゼ(Acetoacetyl-CoA thiolase)、(b)3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素(3-hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase)、(c)3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ(3-Hydroxybutyryl-CoA dehydratase)である(図1)。   An example of the hypothesis pathway of crotyl alcohol described in Patent Document 1 is shown in FIG. As shown in FIG. 1, crotyl alcohol can be biosynthesized using, for example, acetyl CoA as a starting material. In this route, first, acetyl CoA is converted to crotonyl CoA via acetoacetyl CoA and 3-hydroxybutyric acid CoA. Enzymes that catalyze each reaction are (a) acetoacetyl-CoA thiolase, (b) 3-hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase, (c) 3- Hydroxybutyrate CoA dehydratase (3-Hydroxybutyryl-CoA dehydratase) (FIG. 1).

さらに、クロトニルCoAは、クロトンアルデヒドを経てクロチルアルコールに変換される。各反応を触媒する酵素は、それぞれ、(d)クロトニルCoA還元酵素 (アルデヒド生成型)(Crotonyl-CoA reductase; aldehyde froming)、(e)クロトンアルデヒド還元酵素(Crotonaldehyde reductase; alcohol forming)である(図1)。   Furthermore, crotonyl CoA is converted to crotyl alcohol via crotonaldehyde. Enzymes that catalyze each reaction are (d) crotonyl-CoA reductase (aldehyde-forming) and (e) crotonaldehyde reductase (alcohol forming), respectively (Fig. 1).

クロトニルCoAからクロチルアルコールへ直接変換できる経路もある。この反応は(f)クロトニルCoA還元酵素(アルコール生成型)(Crotonyl-CoA reductase; alcohol forming)が触媒する(図1)。   There is also a route where crotonyl CoA can be converted directly to crotyl alcohol. This reaction is catalyzed by (f) Crotonyl-CoA reductase (alcohol forming) (FIG. 1).

さらに、クロトニルCoAが、クロトン酸とクロトンアルデヒドを経由してクロチルアルコールに変換される経路もある。各反応を触媒する酵素は、それぞれ、(g)クロトニルCoAハイドロラーゼ(Crotonyl-CoA hydrolase)、(h)クロトン酸還元酵素(Crotonate reductase)、及び(e)クロトンアルデヒド還元酵素である(図1)。   Furthermore, there is a pathway in which crotonyl CoA is converted to crotyl alcohol via crotonic acid and crotonaldehyde. Enzymes that catalyze each reaction are (g) crotonyl-CoA hydrolase, (h) crotonate reductase, and (e) crotonaldehyde reductase, respectively (FIG. 1). .

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も呼ばれる。   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2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、セリン回路又は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. 2, 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 a serine cycle or 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2011/140171号International Publication No. 2011/140171

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 prior art is a production method using microorganisms, which depends 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、ブタジエンの原料となり得るクロトニルCoA又はクロチルアルコール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 situation, an object of the present invention is to provide a series of techniques for producing crotonyl CoA or crotyl alcohol, which can be a raw material of butadiene, 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細胞に、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、及び3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼからなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が導入されてなり、当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、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化合物からクロトニルCoAを生産可能である組換え細胞である。   One aspect of the present invention for solving the above-described problems is that a host cell that is a methylotroph is divided into a group consisting of acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, and 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase. A gene encoding at least one enzyme selected from the group is introduced, the gene is expressed in the host cell, and at least selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide It is a recombinant cell capable of producing crotonyl CoA from one C1 compound.

本発明は、クロトニルCoAを生産可能である組換え細胞に係るものである。
図1に示すように、クロトニルCoAはアセチルCoAから生合成可能である。そして本発明の組換え細胞は、アセチルCoAからクロトニルCoAに至る生合成経路で作用する酵素群、すなわち、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、及び3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼからなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が、メチロトローフである宿主細胞に導入されたものであり、宿主細胞内で当該遺伝子が発現する。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化合物からクロトニルCoAを生産可能である。
本発明の組換え細胞によれば、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、アセチルCoAを経由して、前記したC1化合物からクロトニルCoAを生産(発現)することができる。
The present invention relates to a recombinant cell capable of producing crotonyl CoA.
As shown in FIG. 1, crotonyl CoA can be biosynthesized from acetyl CoA. The recombinant cell of the present invention comprises an enzyme group acting in a biosynthetic pathway from acetyl CoA to crotonyl CoA, that is, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, and 3-hydroxybutyrate CoA dehydra. A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of a tase is introduced into a host cell that is a methylotroph, and the gene is expressed in the host cell. Then, crotonyl CoA can be produced from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
According to the recombinant cell of the present invention, the above-mentioned C1 is obtained via acetyl CoA based on the “function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde” and “formaldehyde immobilization ability” inherent to methylotrophs. Crotonyl CoA can be produced (expressed) from a 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細胞に、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoA還元酵素(アルデヒド生成型)、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が導入されてなり、当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host cell that is a methylotroph is treated with acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, crotonyl CoA reduction. A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of an enzyme (aldehyde producing type) and a crotonaldehyde reductase (alcohol producing type) is introduced, and the gene is expressed in the host cell, , A recombinant cell capable of producing crotyl alcohol from at least one C1 compound selected from the group consisting of methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.

本発明は、クロチルアルコールを生産可能である組換え細胞に係るものである。
図1に示すように、クロチルアルコールは、アセチルCoAからクロトニルCoA及びクロトンアルデヒドを経て生合成可能である。そして本発明の組換え細胞は、アセチルCoAからクロチルアルコールに至る前記生合成経路で作用する酵素群、すなわち、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoA還元酵素(アルデヒド生成型)、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が、メチロトローフである宿主細胞に導入されたものであり、宿主細胞内で当該遺伝子が発現する。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化合物からクロチルアルコールを生産可能である。
本発明の組換え細胞によれば、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、アセチルCoAとクロトニルCoAを経由して、前記したC1化合物からクロチルアルコールを生産(発現)することができる。
The present invention relates to a recombinant cell capable of producing crotyl alcohol.
As shown in FIG. 1, crotyl alcohol can be biosynthesized from acetyl CoA via crotonyl CoA and crotonaldehyde. The recombinant cell of the present invention is a group of enzymes acting in the biosynthetic pathway from acetyl CoA to crotyl alcohol, that is, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydrogenase. A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of hydratase, crotonyl-CoA reductase (aldehyde-generating type), and crotonaldehyde reductase (alcohol-generating type) is introduced into a host cell that is a methylotroph And the gene is expressed in the host cell. Then, crotyl alcohol can be produced from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
According to the recombinant cell of the present invention, methylotrophic inherently has the "function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde" and "formaldehyde immobilization ability", via acetyl CoA and crotonyl CoA, Crotyl alcohol can be produced (expressed) 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細胞に、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、及びクロトニルCoA還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が導入されてなり、当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host cell that is a methylotroph is divided into acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, and crotonyl CoA. A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of a reductase (alcohol-generating type) is introduced, the gene is expressed in the host cell, methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, And a recombinant cell capable of producing crotyl alcohol from at least one C1 compound selected from the group consisting of formamide.

前述のとおり、クロトニルCoAをクロチルアルコールに直接変換できる経路も存在する(図1)。そして本発明の組換え細胞では、アセチルCoAからクロトニルCoAが生合成され、さらにクロトニルCoAがクロチルアルコールに直接変換される生合成経路で作用する酵素群、すなわち、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、及びクロトニルCoA還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が、メチロトローフである宿主細胞に導入されたものであり、宿主細胞内で当該遺伝子が発現する。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化合物からクロチルアルコールを生産可能である。
本発明の組換え細胞によっても、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、アセチルCoAとクロトニルCoAを経由して、前記したC1化合物からクロチルアルコールを生産(発現)することができる。
As mentioned above, there is also a pathway that can convert crotonyl CoA directly to crotyl alcohol (FIG. 1). In the recombinant cell of the present invention, crotonyl CoA is biosynthesized from acetyl CoA, and further, an enzyme group acting in a biosynthetic pathway in which crotonyl CoA is directly converted to crotyl alcohol, that is, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxy A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of butyryl-CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate-CoA dehydratase, and crotonyl-CoA reductase (alcohol-producing type) is introduced into a host cell that is a methylotroph. And the gene is expressed in the host cell. Then, crotyl alcohol can be produced from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
Even with the recombinant cell of the present invention, the above-mentioned “function of converting methanol and / or formic acid to formaldehyde” and “formaldehyde immobilization ability” inherently possessed by methylotrophs, via acetyl CoA and crotonyl CoA, Crotyl alcohol can be produced (expressed) from the obtained 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細胞に、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoAハイドロラーゼ、クロトン酸還元酵素、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が導入されてなり、当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host cell that is a methylotroph is made to contain acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, crotonyl CoA hydrolase. A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of lysase, crotonic acid reductase, and crotonaldehyde reductase (alcohol-generating type) is introduced, and the gene is expressed in the host cell, , A recombinant cell capable of producing crotyl alcohol from at least one C1 compound selected from the group consisting of methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.

前述のとおり、クロトニルCoAが、クロトン酸とクロトンアルデヒドを経由してクロチルアルコールに変換される経路も存在する(図1)。そして本発明の組換え細胞では、アセチルCoAからクロトニルCoAが生合成され、さらにクロトニルCoAがクロトン酸とクロトンアルデヒドを経由してクロチルアルコールに変換される生合成経路で作用する酵素群、すなわち、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoAハイドロラーゼ、クロトン酸還元酵素、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が、メチロトローフである宿主細胞に導入されたものであり、宿主細胞内で当該遺伝子が発現する。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化合物からクロチルアルコールを生産可能である。
本発明の組換え細胞によっても、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、アセチルCoAとクロトニルCoAを経由して、前記したC1化合物からクロチルアルコールを生産(発現)することができる。
As described above, there is also a pathway in which crotonyl CoA is converted to crotyl alcohol via crotonic acid and crotonaldehyde (FIG. 1). In the recombinant cell of the present invention, crotonyl CoA is biosynthesized from acetyl CoA, and crotonyl CoA is further converted into crotyl alcohol via crotonic acid and crotonaldehyde. Selected from the group consisting of acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, crotonyl CoA hydrolase, crotonic acid reductase, and crotonaldehyde reductase (alcohol-generating) Further, a gene encoding at least one enzyme is introduced into a host cell that is a methylotroph, and the gene is expressed in the host cell. Then, crotyl alcohol can be produced from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
Even with the recombinant cell of the present invention, the above-mentioned “function of converting methanol and / or formic acid to formaldehyde” and “formaldehyde immobilization ability” inherently possessed by methylotrophs, via acetyl CoA and crotonyl CoA, Crotyl alcohol can be produced (expressed) from the obtained C1 compound.

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、当該遺伝子が宿主細胞内で発現する。   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 cell.

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、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、当該遺伝子が宿主細胞内で発現する。   Preferably, 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 cell.

一般に、酵母はアルコールに対する耐性が高い。そこで本様相では宿主としてメタノール資化性酵母を採用し、組換え細胞におけるメタノールやクロチルアルコールに対する耐性を高めている。さらに、酵母では一般に、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, yeast is highly resistant to alcohol. Therefore, in this aspect, methanol-assimilating yeast is adopted as a host, and resistance to methanol and crotyl alcohol in the recombinant cells is increased. Further, in yeast, alcohol oxidase is generally 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、宿主細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、及び3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼからなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、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化合物からクロトニルCoAを生産可能である組換え細胞である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host cell is provided with a gene that functions to convert methanol and / or formic acid into formaldehyde, a gene that imparts formaldehyde immobilization ability, and acetoacetyl-CoA. A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, and 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, and the gene is introduced into the host cell. And is capable of producing crotonyl CoA from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.

本発明の組換え細胞は、宿主細胞に「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、アセチルCoAからクロチルアルコールに至る前記生合成経路で作用する酵素群、すなわち、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、及び3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼからなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が導入されている。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化合物からクロトニルCoAを生産可能である。
すなわち本発明の組換え細胞は、「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、アセチルCoAを経由して、前記したC1化合物からクロトニルCoAを生産(発現)することができる。
In the recombinant cell 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 a host cell, and further, acetyl CoA to crotyl are introduced. Enzymes acting in the biosynthetic pathway leading to alcohol, that is, at least one enzyme selected from the group consisting of acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, and 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase Has been introduced. Then, crotonyl CoA 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 recombinant cell 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 to formaldehyde” and a “gene that imparts formaldehyde immobilization ability” have been introduced. Have. Then, based on the “function of converting methanol and / or formic acid to formaldehyde” and “formaldehyde immobilization ability” imparted by these foreign genes, crotonyl CoA is produced from the aforementioned C1 compound via acetyl CoA. (Expression).

同様の課題を解決するための本発明の他の様相は、宿主細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoA還元酵素(アルデヒド生成型)、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host cell is provided with a gene that functions to convert methanol and / or formic acid into formaldehyde, a gene that imparts formaldehyde immobilization ability, and acetoacetyl-CoA. At least one selected from the group consisting of thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, crotonyl CoA reductase (aldehyde-generating type), and crotonaldehyde reductase (alcohol-generating type) From at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide. A group capable of producing crotyl alcohol For example a cell.

本発明の組換え細胞は、宿主細胞に「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、アセチルCoAからクロトニルCoA及びクロトンアルデヒドを経てクロチルアルコールに至る生合成経路で作用する酵素群、すなわち、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoA還元酵素(アルデヒド生成型)、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が導入されている。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化合物からクロチルアルコールを生産可能である。
すなわち本発明の組換え細胞も、「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、アセチルCoAとクロトニルCoAを経由して、前記したC1化合物からクロチルアルコールを生産(発現)することができる。
In the recombinant cell 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 a host cell, and further, acetyl CoA to crotonyl CoA. And enzymes acting in the biosynthetic pathway from crotonaldehyde to crotyl alcohol, that is, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, crotonyl CoA reductase ( A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of an aldehyde-forming type) and a crotonaldehyde reductase (alcohol-generating type). Then, crotyl alcohol 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 recombinant cell of the present invention also 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. Have. Then, based on the “function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde” and “formaldehyde immobilization ability” imparted by these foreign genes, acetyl CoA and crotonyl CoA are used to clot from the above-mentioned C1 compound. Chill alcohol can be produced (expressed).

同様の課題を解決するための本発明の他の様相は、宿主細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、及びクロトニルCoA還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、当該遺伝子が宿主細胞内で発現し、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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host cell is provided with a gene that functions to convert methanol and / or formic acid into formaldehyde, a gene that imparts formaldehyde immobilization ability, and acetoacetyl-CoA. A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, and crotonyl CoA reductase (alcohol-generating type) A recombinant cell in which the gene is expressed in a host cell and can produce crotyl alcohol from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide It is.

本発明の組換え細胞は、宿主細胞に「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、アセチルCoAからクロトニルCoAを経てクロチルアルコールに至る生合成経路で作用する酵素群、すなわち、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、及びクロトニルCoA還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が導入されている。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化合物からクロチルアルコールを生産可能である。
すなわち本発明の組換え細胞も、「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、アセチルCoAとクロトニルCoAを経由して、前記したC1化合物からクロチルアルコールを生産(発現)することができる。
In the recombinant cell 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 a host cell, and further, acetyl CoA to crotonyl CoA. A group of enzymes that act in the biosynthetic pathway leading to crotyl alcohol, ie, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, and crotonyl CoA reductase (alcohol production) A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of: Then, crotyl alcohol 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 recombinant cell of the present invention also 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. Have. Then, based on the “function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde” and “formaldehyde immobilization ability” imparted by these foreign genes, acetyl CoA and crotonyl CoA are used to clot from the above-mentioned C1 compound. Chill alcohol can be produced (expressed).

同様の課題を解決するための本発明の他の様相は、宿主細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoAハイドロラーゼ、クロトン酸還元酵素、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、当該遺伝子が宿主細胞内で発現し、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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host cell is provided with a gene that functions to convert methanol and / or formic acid into formaldehyde, a gene that imparts formaldehyde immobilization ability, and acetoacetyl-CoA. At least one selected from the group consisting of thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, crotonyl CoA hydrolase, crotonic acid reductase, and crotonaldehyde reductase (alcohol producing type) A gene encoding one enzyme, and the gene is expressed in a host cell and is cloned from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide. Can produce chilled alcohol It is a recombinant cell.

本発明の組換え細胞は、宿主細胞に「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、アセチルCoAからクロトニルCoA、クロトン酸、及びクロトンアルデヒドを経てクロチルアルコールに至る生合成経路で作用する酵素群、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoAハイドロラーゼ、クロトン酸還元酵素、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が導入されている。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化合物からクロチルアルコールを生産可能である。
すなわち本発明の組換え細胞も、「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、アセチルCoAとクロトニルCoAを経由して、前記したC1化合物からクロチルアルコールを生産(発現)することができる。
In the recombinant cell 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 a host cell, and further, acetyl CoA to crotonyl CoA. , Crotonic acid, and enzymes acting in the biosynthetic pathway from crotonaldehyde to crotyl alcohol, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, crotonyl CoA hydro A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of lyase, crotonic acid reductase, and crotonaldehyde reductase (alcohol-producing type) has been introduced. Then, crotyl alcohol 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 recombinant cell of the present invention also 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. Have. Then, based on the “function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde” and “formaldehyde immobilization ability” imparted by these foreign genes, acetyl CoA and crotonyl CoA are used to clot from the above-mentioned C1 compound. Chill alcohol can be produced (expressed).

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細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、及び3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼからなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、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化合物からクロトニルCoAを生産可能である組換え細胞である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host cell having a ribulose monophosphate pathway has a gene for imparting a function of converting methanol and / or formic acid to formaldehyde, an acetoacetyl CoA thiolase, 3- A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of hydroxybutyryl CoA dehydrogenase and 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, and the gene is expressed in the host cell; A recombinant cell capable of producing crotonyl CoA from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, 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細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoA還元酵素(アルデヒド生成型)、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、当該遺伝子が宿主細胞内で発現し、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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host cell having a ribulose monophosphate pathway has a gene for imparting a function of converting methanol and / or formic acid to formaldehyde, an acetoacetyl CoA thiolase, 3- Codes at least one enzyme selected from the group consisting of hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, crotonyl CoA reductase (aldehyde-generating type), and crotonaldehyde reductase (alcohol-generating type) And the gene is expressed in the host cell to produce crotyl alcohol from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide. It is a recombinant cell that is possible.

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細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、及びクロトニルCoA還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、当該遺伝子が宿主細胞内で発現し、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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host cell having a ribulose monophosphate pathway has a gene for imparting a function of converting methanol and / or formic acid to formaldehyde, an acetoacetyl CoA thiolase, 3- A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, and crotonyl CoA reductase (alcohol-generating type), A recombinant cell in which a gene is expressed in a host cell and can produce crotyl alcohol from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, 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細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoAハイドロラーゼ、クロトン酸還元酵素、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞である。   Another aspect of the present invention for solving the same problem is that a host cell having a ribulose monophosphate pathway has a gene for imparting a function of converting methanol and / or formic acid to formaldehyde, an acetoacetyl CoA thiolase, 3- Codes at least one enzyme selected from the group consisting of hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, crotonyl CoA hydrolase, crotonic acid reductase, and crotonaldehyde reductase (alcohol producing type) Crotyl alcohol from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide is expressed in the host cell. Recombinant cells that can be produced It is.

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細胞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 cell.

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、当該遺伝子が宿主細胞内で発現する。   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 cell.

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、当該遺伝子が宿主細胞内で発現する。   Preferably, a gene imparting a function of converting methane to methanol is further introduced, and the gene is expressed in the host cell.

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、導入された遺伝子が宿主細胞のゲノムに組み込まれている。   Preferably, the introduced gene is integrated into the genome of the host cell.

かかる構成により、導入された遺伝子がより安定的に組換え細胞内で保持される。   With this configuration, the introduced gene is more stably retained in the recombinant cell.

好ましくは、少なくとも2%(v/v)のメタノールに対する耐性を有する。   Preferably, it has a resistance to at least 2% (v / v) methanol.

かかる構成により、クロトニルCoA又はクロチルアルコールをより大量に生産することができる。   With this configuration, crotonyl CoA or crotyl alcohol can be produced in a larger amount.

本発明の他の様相は、上記の組換え細胞を、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、当該組換え細胞にクロトニルCoA又はクロチルアルコールを生産させるクロトニルCoA又はクロチルアルコールの生産方法である。   In another aspect of the present invention, the above recombinant cell 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 crotonyl CoA or crotyl alcohol by causing a recombinant cell to produce crotonyl CoA or crotyl alcohol.

本発明はクロトニルCoA又はクロチルアルコールの生産方法に係るものである。本発明では、上記した組換え細胞をメタン、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、当該組換え細胞にクロトニルCoA又はクロチルアルコールを生産させる。本発明によれば、メタノール等からクロトニルCoA又はクロチルアルコールを生産することができる。   The present invention relates to a method for producing crotonyl CoA or crotyl alcohol. In the present invention, by culturing the above-described recombinant cell using at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide as a carbon source, CoA or crotyl alcohol is produced. According to the present invention, crotonyl CoA or crotyl alcohol can be produced from methanol or the like.

本発明の他の様相は、上記の組換え細胞に、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、当該組換え細胞に前記C1化合物からクロトニルCoA又はクロチルアルコールを生産させるクロトニルCoA又はクロチルアルコールの生産方法である。   In another aspect of the present invention, the recombinant cell is contacted with at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide, and the recombinant cell is contacted with the aforementioned recombinant cell. This is a method for producing crotonyl CoA or crotyl alcohol in which crotonyl CoA or crotyl alcohol is produced from a C1 compound.

本発明では、上記した組換え細胞に、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化合物からクロトニルCoA又はクロチルアルコールを生産させる。本発明によっても、メタノール等からクロトニルCoA又はクロチルアルコールを生産することができる。   In the present invention, the above-described recombinant cell is contacted with at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide, and from the C1 compound, crotonyl CoA or crotyl alcohol is contacted. To produce. Also according to the present invention, crotonyl CoA or crotyl alcohol can be produced from methanol or the like.

本発明によれば、組換え細胞を用いてメタン、メタノール、メチルアミン、ギ酸、ホルムアルデヒド、又はホルムアミドからクロトニルCoA又はクロチルアルコールを生産(発現)することができる。例えば、本発明の組換え細胞をブタジエン生産に応用することができる。   According to the present invention, crotonyl CoA or crotyl alcohol can be produced (expressed) from methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, or formamide using recombinant cells. For example, the recombinant cell of the present invention can be applied to butadiene production.

アセチルCoAからクロトニルCoA又はクロチルアルコールに至る代謝経路を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the metabolic pathway from acetyl CoA to crotonyl CoA or crotyl alcohol. 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”.

本発明の組換え細胞は、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」とを有する宿主細胞に、アセチルCoAからクロトニルCoAに至る生合成経路で作用する酵素群をコードする遺伝子、或いは、アセチルCoAからクロトニルCoAを経てクロチルアルコールに至る生合成経路で作用する酵素群をコードする遺伝子が導入されたものである。   The recombinant cell of the present invention basically has a biosynthetic pathway from acetyl CoA to crotonyl CoA to a host cell having “a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde” and “formaldehyde immobilization ability”. A gene encoding an enzyme group that acts, or a gene encoding an enzyme group that acts in a biosynthetic pathway from acetyl CoA through crotonyl CoA to crotyl alcohol is introduced.

本発明で採用される宿主細胞としては、メチロトローフである宿主細胞と、非メチロトローフを含めた広範囲の宿主細胞の両方がある。   The host cells employed in the present invention include both host cells that are methylotrophs and a wide range of host cells 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2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。   The formaldehyde immobilization pathway includes the 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2)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. 2) 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.

本発明の組換え細胞は、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化合物からクロトニルCoA又はクロチルアルコール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組換え細胞の場合には、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 recombinant cell of the present invention is capable of producing crotonyl CoA or crotyl alcohol 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 recombinant cell 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組換え細胞の場合には、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 recombinant cell 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組換え細胞の場合には、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 recombinant cells with 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)を有する組換え細胞の場合には、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 recombinant cell 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クロトニルCoA、もしくはクロチルアルコールを生産することができる。   Then, crotonyl CoA or crotyl alcohol can be produced via formaldehyde.

宿主細胞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 cell is not particularly limited, and for example, those classified into bacteria and yeasts 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.

宿主細胞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細胞に導入することにより、実現することができる。   When the host cell 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 functions can be imparted by introducing a gene encoding the above-described enzyme into a host cell.

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 to 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 that imparts 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、当該遺伝子が宿主細胞内で発現する。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、目的の組換え細胞を取得することができる。本実施形態によれば、高アルコール耐性であり、かつ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、クロトニルCoA又はクロチルアルコールを生産可能な組換え細胞を得ることができる。   In one preferred embodiment, the host cell is a 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 cell. For example, a target recombinant cell can be obtained by using a Pichia genus yeast having methanol assimilation property as a host cell and further introducing a methanol dehydrogenase gene. According to this embodiment, it is possible to obtain a recombinant cell capable of producing crotonyl CoA or crotyl alcohol, which has high alcohol resistance and can convert methanol into formaldehyde without depending on oxygen.

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細胞に、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 cell 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細胞に、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、組換え細胞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、組換え細胞の培養効率や、クロトニルCoA又はクロチルアルコールの生産効率を向上させることが可能となる。   In addition, you may introduce | transduce an HPS gene and a PHI gene into the host cell which 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 recombinant cells 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 recombinant cells and the production efficiency of crotonyl CoA or crotyl alcohol.

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.

本発明の組換え細胞では、アセチルCoAからクロトニルCoAに至る生合成経路で作用する酵素群(以下、「クロトニルCoA生合成関連酵素(群)」と呼ぶことがある)をコードする遺伝子、或いは、アセチルCoAからクロチルアルコールに至る生合成経路で作用する酵素群(以下、「クロチルアルコール生合成関連酵素(群)」と呼ぶことがある)をコードする遺伝子が導入されている。図1の(a)〜(c)で示される酵素がクロトニルCoA生合成関連酵素に相当する。図1の(a)〜(e)で示される酵素がクロチルアルコール生合成関連酵素に相当する。   In the recombinant cell of the present invention, a gene encoding an enzyme group that acts in a biosynthetic pathway from acetyl CoA to crotonyl CoA (hereinafter sometimes referred to as “crotonyl CoA biosynthesis-related enzyme (group)”), or A gene encoding an enzyme group acting in a biosynthetic pathway from acetyl CoA to crotyl alcohol (hereinafter sometimes referred to as “crotyl alcohol biosynthesis-related enzyme (group)”) has been introduced. The enzymes shown in (a) to (c) of FIG. 1 correspond to crotonyl CoA biosynthesis-related enzymes. The enzymes shown in FIGS. 1A to 1E correspond to crotyl alcohol biosynthesis-related enzymes.

1つの様相では、クロトニルCoA生合成関連酵素群として、(a)アセトアセチルCoAチオラーゼ、(b)3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、及び(c)3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼからなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が、宿主細胞に導入されている。例えば、これらの酵素群から1又は2以上の酵素を選択し、当該酵素をコードする遺伝子を宿主細胞に導入すればよい。   In one aspect, the group of crotonyl CoA biosynthesis-related enzymes includes (a) acetoacetyl CoA thiolase, (b) 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, and (c) 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase. A gene encoding at least one selected enzyme has been introduced into the host cell. For example, one or more enzymes may be selected from these enzyme groups and a gene encoding the enzyme may be introduced into the host cell.

他の様相では、クロチルアルコール生合成関連酵素群として、(a)アセトアセチルCoAチオラーゼ、(b)3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、(c)3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、(d)クロトニルCoA還元酵素(アルデヒド生成型)、及び(e)クロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が、宿主細胞に導入されている。例えば、これらの酵素群から1又は2以上の酵素を選択し、当該酵素をコードする遺伝子を宿主細胞に導入すればよい。   In another aspect, crotyl alcohol biosynthesis-related enzymes include (a) acetoacetyl CoA thiolase, (b) 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, (c) 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, (d A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of:) crotonyl CoA reductase (aldehyde-generating type) and (e) crotonaldehyde reductase (alcohol-generating type) has been introduced into the host cell. For example, one or more enzymes may be selected from these enzyme groups and a gene encoding the enzyme may be introduced into the host cell.

さらに他の様相では、クロチルアルコール生合成関連酵素群として、(a)アセトアセチルCoAチオラーゼ、(b)3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、(c)3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、及び(f)クロトニルCoA還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が、宿主細胞に導入されている。例えば、これらの酵素群から1又は2以上の酵素を選択し、当該酵素をコードする遺伝子を宿主細胞に導入すればよい。   In still another aspect, crotyl alcohol biosynthesis-related enzymes include (a) acetoacetyl CoA thiolase, (b) 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, (c) 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, and (F) A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of crotonyl CoA reductase (alcohol-producing type) is introduced into a host cell. For example, one or more enzymes may be selected from these enzyme groups and a gene encoding the enzyme may be introduced into the host cell.

さらに他の様相では、クロチルアルコール生合成関連酵素群として、(a)アセトアセチルCoAチオラーゼ、(b)3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、(c)3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、(g)クロトニルCoAハイドロラーゼ、(h)クロトン酸還元酵素、及び(e)クロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が、宿主細胞に導入されている。例えば、これらの酵素群から1又は2以上の酵素を選択し、当該酵素をコードする遺伝子を宿主細胞に導入すればよい。   In still another aspect, crotyl alcohol biosynthesis-related enzyme groups include (a) acetoacetyl CoA thiolase, (b) 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, (c) 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, ( g) A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of crotonyl CoA hydrolase, (h) crotonic acid reductase, and (e) crotonaldehyde reductase (alcohol-producing type) is introduced into a host cell. ing. For example, one or more enzymes may be selected from these enzyme groups and a gene encoding the enzyme may be introduced into the host cell.

これらの酵素(クロトニルCoA生合成関連酵素及びクロチルアルコール生合成関連酵素)としては、組換え細胞内でその酵素活性を発揮できるものであれば特に限定はない。これらの酵素をコードする遺伝子についても同様であり、組換え細胞内で正常に転写・翻訳されるものであれば特に限定はない。宿主細胞由来のものでもよいし、他の由来のものでもよい。   These enzymes (crotonyl CoA biosynthesis-related enzyme and crotyl alcohol biosynthesis-related enzyme) are not particularly limited as long as the enzyme activity can be exhibited in a recombinant cell. The same applies to genes encoding these enzymes, and there is no particular limitation as long as it is normally transcribed and translated in a recombinant cell. It may be derived from the host cell or may be derived from other sources.

クロトニルCoA生合成関連酵素、クロチルアルコール生合成関連酵素、及びその遺伝子の具体例としては、上記特許文献1に開示されたものが挙げられる。より具体的には、以下の酵素が挙げられる。なお、宿主細胞が以下に示す酵素を元々有する場合、より基質特異性、分子活性及び安定性が優れた、すなわちKcat/Km値等がより高い酵素遺伝子を導入すればよい。この場合、前記酵素遺伝子には、宿主細胞が元々保有する酵素の改変体をコードする遺伝子も含まれる。   Specific examples of the crotonyl CoA biosynthesis-related enzyme, crotyl alcohol biosynthesis-related enzyme, and genes thereof include those disclosed in Patent Document 1. More specifically, the following enzymes are mentioned. In addition, when the host cell originally has the enzyme shown below, an enzyme gene that is more excellent in substrate specificity, molecular activity, and stability, that is, having a higher Kcat / Km value or the like may be introduced. In this case, the enzyme gene includes a gene encoding a modified enzyme originally possessed by the host cell.

(a)アセトアセチルCoAチオラーゼ(Acetoacetyl-CoA thiolase)(アセチルCoAアシルトランスフェラーゼ(Acetyl-CoA acyltransferase)とも呼ばれる。)(例えばEC 2.3.1.9等)
遺伝子の例(いずれもUniProtKB/Swiss-Prot No.で表示):P76461 (E. coli-atoB); P45359 (Clostridium acetobutylicum-thlA); P45855 (Bacillus subtilis-mmgA); Q18AR0 (Clostridium difficile-thlA); Q9I2A8 (Pseudomonas aeruginosa-atoB) 等
(A) Acetoacetyl-CoA thiolase (also called Acetyl-CoA acyltransferase) (for example, EC 2.3.1.9)
Examples of genes (both indicated by UniProtKB / Swiss-Prot No.): P76461 (E. coli-atoB); P45359 (Clostridium acetobutylicum-thlA); P45855 (Bacillus subtilis-mmgA); Q18AR0 (Clostridium difficile-thlA); Q9I2A8 (Pseudomonas aeruginosa-atoB) etc.

(b)3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素 (3-hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase)(例えばEC 1.1.1.157, 1.1.1.35等)
遺伝子の例(いずれもUniProtKB/Swiss-Prot No.で表示):P52041 (Clostridium acetobutylicum-hbd); P45364 (Clostridium difficile-hbd); P77339 (Escherichia coli-fadJ); O53753 (Mycobacterium tuberculosis-fadB2) 等。
(B) 3-hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase (for example, EC 1.1.1.157, 1.1.1.35, etc.)
Examples of genes (both indicated by UniProtKB / Swiss-Prot No.): P52041 (Clostridium acetobutylicum-hbd); P45364 (Clostridium difficile-hbd); P77339 (Escherichia coli-fadJ); O53753 (Mycobacterium tuberculosis-fadB2), etc.

(c)3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ(3-hydroxybutyryl-CoA dehydratase)(クロトナーゼ(Crotonase)とも呼ばれる。)(例えば、EC 4.2.1.55等)
遺伝子の例(いずれもUniProtKB/Swiss-Prot No.で表示):P52046 (Clostridium acetobutylicum-crt);P45361 (Clostridium difficile-crt); B9J125 (Bacillus cereus-crt) 等。
(C) 3-hydroxybutyryl-CoA dehydratase (also called crotonase) (for example, EC 4.2.1.55, etc.)
Examples of genes (both indicated by UniProtKB / Swiss-Prot No.): P52046 (Clostridium acetobutylicum-crt); P45361 (Clostridium difficile-crt); B9J125 (Bacillus cereus-crt), etc.

(d)クロトニルCoA還元酵素(アルデヒド生成型)(Crotonyl-CoA reductase; aldehyde forming)。
本酵素はアシルCoA還元酵素に属する酵素であり、クロトニルCoA還元活性を示すものは酵素分類では、例えばEC 1.2.1.50, 1.2.1.n2, 1.2.1.76等に該当する。
遺伝子の例(いずれもUniProtKB/Swiss-Prot No.で表示):P94129 (Acinetobacter baylyi-acr1); P23113 (Photorhabdus luminescens-luxC); P08639 (Vibrio harveyi -luxC); Q97GS8 (Clostridium acetobutylicum-luxC); P38947 (Clostridium kluyveri-sucD)等。
(D) Crotonyl-CoA reductase (aldehyde forming).
This enzyme is an enzyme belonging to acyl-CoA reductase, and those showing crotonyl-CoA reductive activity correspond to, for example, EC 1.2.1.50, 1.2.1.n2, 1.2.1.76, etc. in the enzyme classification.
Examples of genes (both expressed as UniProtKB / Swiss-Prot No.): P94129 (Acinetobacter baylyi-acr1); P23113 (Photorhabdus luminescens-luxC); P08639 (Vibrio harveyi -luxC); Q97GS8 (Clostridium acetobutylicum-947) (Clostridium kluyveri-sucD) etc.

(e)クロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)(Crotonaldehyde reductase; alcohol forming)
本酵素はC2−C14程度のアルコールに作用するアルコール脱水素酵素(例えば、EC 1.1.1.2, 1.1.1.-等)である。
遺伝子の例(いずれもUniProtKB/Swiss-Prot No.で表示):Q9F1R1 (Acinetobacter sp.-Alr-A); Q46856 (Escherichia coli-yqhD); Q04944 (Clostridium acetobutylicum-bdhA); Q04945 ((Clostridium acetobutylicum-bdhB)等。
(E) Crotonaldehyde reductase (alcohol producing type)
This enzyme is an alcohol dehydrogenase (e.g., EC 1.1.1.2, 1.1.1.-, etc.) that acts on alcohol having about C2-C14.
Examples of genes (both expressed as UniProtKB / Swiss-Prot No.): Q9F1R1 (Acinetobacter sp.-Alr-A); Q46856 (Escherichia coli-yqhD); Q04944 (Clostridium acetobutylicum-bdhA); Q04945 ((Clostridium acetobutylic bdhB) etc.

(f)クロトニルCoA還元酵素 (アルコール生成型)
本酵素はクロトニルCoAから直接クロチルアルコールを生成することが可能であり、アシルCoAから相当するアルコールへ変換する酵素群(例えばEC 1.1.1.1, 1.2.1.10等)に属する。
遺伝子の例(いずれもUniProtKB/Swiss-Prot No.で表示):Q9ANR5 (Clostridium acetobutylicum-adhE2); D8GU53 (Clostridium ljungdahlii-adhE2); P0A9Q7 (Escherichia coli-adhE)等。
(F) Crotonyl CoA reductase (alcohol-generating type)
This enzyme can directly generate crotyl alcohol from crotonyl CoA, and belongs to a group of enzymes (for example, EC 1.1.1.1, 1.2.1.10, etc.) that convert acyl CoA to the corresponding alcohol.
Examples of genes (both indicated by UniProtKB / Swiss-Prot No.): Q9ANR5 (Clostridium acetobutylicum-adhE2); D8GU53 (Clostridium ljungdahlii-adhE2); P0A9Q7 (Escherichia coli-adhE), etc.

(g)クロトニルCoAハイドロラーゼ (Crotonyl-CoA hydrolase)
本酵素はアシルCoAを相当するカルボン酸に変換する酵素群(例えばEC 3.1.2.4, 3.1.2.1等)に属する。
遺伝子の例(いずれもUniProtKB/Swiss-Prot No.で表示):Q5XIE6 (Rattus norvegicus-hibch); Q6NVY1 (Homo sapiens-hibch); A2VDC2 (Xenopus laevis-hibch); P32316 (Saccharomyces cerevisiae-ACH1)等。
(G) Crotonyl-CoA hydrolase
This enzyme belongs to an enzyme group (for example, EC 3.1.2.4, 3.1.2.1, etc.) that converts acyl CoA into the corresponding carboxylic acid.
Examples of genes (both indicated by UniProtKB / Swiss-Prot No.): Q5XIE6 (Rattus norvegicus-hibch); Q6NVY1 (Homo sapiens-hibch); A2VDC2 (Xenopus laevis-hibch); P32316 (Saccharomyces cerevisiae-ACH1)

(h)クロトン酸還元酵素(Crotonate reductase)
本酵素は、アルデヒド脱水酵素の一種の活性、すなわちクロトンアルデヒド脱水素酵素の逆反応によって、クロトン酸からクロトンアルデヒドを生成するものでもある。本活性は酵素分類上、例えばEC 1.2.1.22、1.2.1.3等に属する。
遺伝子の例(いずれもUniProtKB/Swiss-Prot No.で表示):Q58806 (Methanococcus jannaschii-LDH); P25553 (Escherichia coli-aldA); P12693 (Pseudomonas oleovorans-alkH); Q6RKB1 (Nocardia iowensis-car)等。
(H) Crotonate reductase
This enzyme also produces crotonaldehyde from crotonic acid by a kind of activity of aldehyde dehydrase, that is, reverse reaction of crotonaldehyde dehydrogenase. This activity belongs to EC 1.2.1.22, 1.2.1.3, etc., for example in the enzyme classification.
Examples of genes (both indicated by UniProtKB / Swiss-Prot No.): Q58806 (Methanococcus jannaschii-LDH); P25553 (Escherichia coli-aldA); P12693 (Pseudomonas oleovorans-alkH); Q6RKB1 (Nocardia iowensis-car), etc.

なお、導入される「クロトニルCoA生合成関連酵素」の遺伝子の種類(数)は、組換え細胞が「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化合物からクロトニルCoAを生産可能」である限り、少なくとも1つでよい。同様に、導入される「クロチルアルコール生合成関連酵素」の遺伝子の種類(数)は、組換え細胞が「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化合物からクロチルアルコールを生産可能」である限り、少なくとも1つでよい。ただし、2種以上の遺伝子を導入することにより各酵素の活性が増強される場合は、クロトニルCoA又はクロチルアルコールの生産性が高まることが期待される。基本的に、宿主細胞が保有していないクロトニルCoA生合成関連酵素やクロチルアルコール生合成関連酵素については、当該酵素をコードする遺伝子を外部から導入する。また、宿主細胞が当該酵素を保有しているが、その分子活性が低い場合には、より分子活性等が高い酵素をコードする遺伝子を導入することが好ましい。   In addition, the kind (number) of genes of “crotonyl CoA biosynthesis-related enzyme” to be introduced is at least one selected from the group consisting of “methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide”. As long as it is possible to produce crotonyl CoA from the C1 compound, at least one is sufficient. Similarly, the type (number) of genes of “crotyl alcohol biosynthesis-related enzyme” to be introduced is at least selected from the group consisting of “methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide”. As long as it is possible to produce crotyl alcohol from one C1 compound, at least one is sufficient. However, when the activity of each enzyme is enhanced by introducing two or more genes, it is expected that the productivity of crotonyl CoA or crotyl alcohol will increase. Basically, for the crotonyl CoA biosynthesis-related enzyme and crotyl alcohol biosynthesis-related enzyme that are not possessed by the host cell, a gene encoding the enzyme is introduced from the outside. In addition, when the host cell holds the enzyme but its molecular activity is low, it is preferable to introduce a gene encoding an enzyme with higher molecular activity or the like.

「クロトニルCoA生合成関連酵素」と「クロチルアルコール生合成関連酵素」については、天然に存在するものの他、各酵素の改変体でもよい。例えば、各酵素のアミノ酸置換変異体や、各酵素の部分断片であって同様の酵素活性を有するポリペプチドでもよい。   The “crotonyl CoA biosynthesis-related enzyme” and “crotyl alcohol biosynthesis-related enzyme” may be naturally occurring or a modified form of each enzyme. For example, it may be an amino acid substitution mutant of each enzyme or a polypeptide that is a partial fragment of each enzyme and has the same enzyme activity.

本発明の組換え細胞においては、クロトニルCoA生合成関連酵素やクロチルアルコール生合成関連酵素をコードする遺伝子等に加えて、他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、クロチルアルコールを直接的又は間接的にブタジエン又その前駆体に変換する酵素の遺伝子が挙げられる。例えば、上記特許文献1には、クロチルアルコールから2−ブテニル−4−ホスフェート(2-butenyl-4-phosphate)への変換、2−ブテニル−4−ホスフェートから2−ブテニル−4−ジホスフェート(2-butenyl-4-diphosphate)への変換、クロチルアルコールから2−ブテニル−4−ジホスフェートへの変換、並びに、2−ブテニル−4−ジホスフェートからブタジエン(Butadiene)への変換、の各反応を触媒する酵素について記載されている。例えば、本発明の組換え細胞にこれらの酵素遺伝子をさらに導入することにより、クロチルアルコールからブタジエンを合成する機能を付与することが可能となる。その結果、本発明の組換え細胞を、ブタジエンを生産可能なものとすることができる。   In the recombinant cell of the present invention, in addition to genes encoding crotonyl CoA biosynthesis-related enzymes and crotyl alcohol biosynthesis-related enzymes, other genes may be further introduced. Examples of the gene to be introduced include an enzyme gene that converts crotyl alcohol directly or indirectly into butadiene or a precursor thereof. For example, Patent Document 1 discloses conversion of crotyl alcohol to 2-butenyl-4-phosphate, 2-butenyl-4-phosphate to 2-butenyl-4-diphosphate ( 2-butenyl-4-diphosphate), crotyl alcohol to 2-butenyl-4-diphosphate, and 2-butenyl-4-diphosphate to butadiene (Butadiene) An enzyme that catalyzes is described. For example, by further introducing these enzyme genes into the recombinant cell of the present invention, a function of synthesizing butadiene from crotyl alcohol can be imparted. As a result, the recombinant cell of the present invention can produce butadiene.

さらに導入する遺伝子の別の例としては、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。   Further 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 And hydroxymethyltransferase gene.

宿主細胞に遺伝子を導入する方法としては特に限定はなく、宿主細胞の種類等によって適宜選択すればよい。例えば、宿主細胞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、宿主細胞が細菌等の原核生物の場合には、当該ベクターとして、宿主細胞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細胞内で構築することが好ましい。
A method for introducing a gene into a host cell is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the type of the host cell. For example, a vector that can be introduced into a host cell and can express an integrated gene can be used.
For example, when the host cell is a prokaryotic organism such as a bacterium, the vector contains a promoter at a position where it can replicate autonomously in the host cell or can be integrated into a chromosome, and the inserted gene can be transcribed. 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 cell 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、宿主細胞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 host cells 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細胞に導入する場合、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、宿主細胞がメチロトローフである場合に、「クロトニルCoA生合成関連酵素をコードする遺伝子」や「クロチルアルコール生合成関連酵素をコードする遺伝子」に加えて、HPS/PHI遺伝子を導入する態様が挙げられる。   In addition, when a plurality of types of genes are introduced into a host cell 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. As an example of introducing a plurality of types of genes, when the host cell is a methylotroph, in addition to “a gene encoding a crotonyl CoA biosynthesis-related enzyme” and “a gene encoding a crotyl alcohol biosynthesis-related enzyme” An embodiment in which the HPS / PHI gene is introduced is 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細胞、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 cell 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、宿主細胞での導入遺伝子の発現量、宿主細胞のクロトニルCoA又はクロチルアルコール排出機能、クロトニルCoA又はクロチルアルコールに対する耐性、等を向上させることにより、クロトニルCoA又はクロチルアルコールの生産性をさらに向上させることが可能となる。   Further, in addition to the above-described modification by gene transfer, by combining mutation methods such as mutation and genome shuffling, the expression level of the transgene in the host cell, the crotonyl CoA or crotyl alcohol excretion function of the host cell, crotonyl CoA Alternatively, it is possible to further improve the productivity of crotonyl CoA or crotyl alcohol by improving resistance to crotyl alcohol and the like.

1つの好ましい実施形態では、組換え細胞が、少なくとも400mMのクロチルアルコールに対する耐性を有する。別の好ましい実施形態では、組換え細胞が、少なくとも2%(v/v)のメタノールに対する耐性を有する。かかる構成により、クロトニルCoAやクロチルアルコールの高生産(高発現)が可能となる。このような特性を有する組換え細胞は、例えば、適宜の変異処理を宿主細胞に施して目的の特性を有する宿主細胞を選抜し、その宿主細胞を用いることにより得ることができる。   In one preferred embodiment, the recombinant cell is resistant to at least 400 mM crotyl alcohol. In another preferred embodiment, the recombinant cell has a resistance to at least 2% (v / v) methanol. Such a configuration enables high production (high expression) of crotonyl CoA and crotyl alcohol. A recombinant cell having such characteristics can be obtained, for example, by subjecting a host cell to appropriate mutation treatment, selecting a host cell having the desired characteristics, and using the host cell.

本発明のクロトニルCoA又はクロチルアルコールの生産方法の1つの様相では、上記した組換え細胞を、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、当該組換え細胞にクロトニルCoA又はクロチルアルコールを生産させる。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 crotonyl CoA or crotyl alcohol of the present invention, the above-described recombinant cell is at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide. Is used as a carbon source to cause the recombinant cells to produce crotonyl CoA or crotyl alcohol. 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、クロトニルCoA又はクロチルアルコールの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 is changed to the C1 compound in the production stage of crotonyl CoA or crotyl alcohol. That's fine. 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) in the case of bacteria and 3.0% (v / v) or less in the case of yeast. When the resistance to is improved, it can be cultured at higher concentrations.

本発明のクロトニルCoA又はクロチルアルコールの生産方法の別の様相では、上記した組換え細胞に、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、当該組換え細胞に前記C1化合物からクロトニルCoA又はクロチルアルコールを生産させる。すなわち、細胞分裂(細胞増殖)を伴うか否かにかかわらず、組換え細胞に前記したC1化合物を接触させて、クロトニルCoA又はクロチルアルコールを生産させることができる。例えば、固定化した組換え細胞に前記したC1化合物を連続的に供給し、クロトニルCoA又はクロチルアルコール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 method for producing crotonyl CoA or crotyl alcohol of the present invention, at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide is added to the above-described recombinant cell. Then, the recombinant cell is made to produce crotonyl CoA or crotyl alcohol from the C1 compound. That is, regardless of whether cell division (cell proliferation) is involved or not, the aforementioned C1 compound can be brought into contact with a recombinant cell to produce crotonyl CoA or crotyl alcohol. For example, the above-described C1 compound can be continuously supplied to immobilized recombinant cells, and crotonyl CoA or crotyl alcohol 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.

生産されたクロトニルCoAやクロチルアルコールは、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クロトニルCoA又はクロチルアルコールを回収し、単離精製することにより、純化されたクロトニルCoA又はクロチルアルコールを取得することができる。   The produced crotonyl CoA and crotyl alcohol are accumulated intracellularly or released extracellularly. For example, purified crotonyl CoA or crotyl alcohol can be obtained by recovering crotonyl CoA or crotyl alcohol released outside the cell and isolating and purifying it.

Claims (25)

メチロトローフである宿主細胞に、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、及び3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼからなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が導入されてなり、
当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、
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化合物からクロトニルCoAを生産可能である組換え細胞。
A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, and 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase is introduced into a host cell that is a methylotroph. Become
The gene is expressed in the host cell,
A recombinant cell capable of producing crotonyl CoA 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細胞に、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoA還元酵素(アルデヒド生成型)、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が導入されてなり、
当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、
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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞。
A host cell that is a methylotroph contains acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, crotonyl CoA reductase (aldehyde-generating type), and crotonaldehyde reductase (alcohol-generating type). A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of:
The gene is expressed in the host cell,
A recombinant cell capable of producing crotyl alcohol 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細胞に、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、及びクロトニルCoA還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が導入されてなり、
当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、
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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞。
At least one selected from the group consisting of acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, and crotonyl CoA reductase (alcohol-generating type). A gene encoding one enzyme was introduced,
The gene is expressed in the host cell,
A recombinant cell capable of producing crotyl alcohol 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細胞に、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoAハイドロラーゼ、クロトン酸還元酵素、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子が導入されてなり、
当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、
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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞。
To a host cell that is a methylotroph, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase, crotonyl CoA hydrolase, crotonic acid reductase, and crotonaldehyde reductase (alcohol-producing type) A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of:
The gene is expressed in the host cell,
A recombinant cell capable of producing crotyl alcohol 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組換え細胞。   The recombinant cell according to any one of claims 1 to 4, which has at least one C1 carbon assimilation pathway selected from the group consisting of serine pathway, ribulose monophosphate pathway, and 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、当該遺伝子が宿主細胞内で発現する請求項1〜5のいずれかに記載の組換え細胞。   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 cell. Recombinant cells according to 1. 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、当該遺伝子が宿主細胞内で発現する請求項1〜6のいずれかに記載の組換え細胞。   The host cell 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 cell. Recombinant cells. 宿主細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、及び3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼからなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、
当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、
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化合物からクロトニルCoAを生産可能である組換え細胞。
A gene that imparts a function of converting methanol and / or formic acid to formaldehyde, a gene that imparts formaldehyde immobilization ability, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, and 3-hydroxy A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of butyrate-CoA dehydratase,
The gene is expressed in the host cell,
A recombinant cell capable of producing crotonyl CoA from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
宿主細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoA還元酵素(アルデヒド生成型)、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、
当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、
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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞。
A gene that imparts a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde, a gene that imparts formaldehyde immobilization ability, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of CoA dehydratase, crotonyl CoA reductase (aldehyde producing type), and crotonaldehyde reductase (alcohol producing type),
The gene is expressed in the host cell,
A recombinant cell capable of producing crotyl alcohol from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
宿主細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、及びクロトニルCoA還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、
当該遺伝子が宿主細胞内で発現し、
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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞。
A gene that imparts a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde, a gene that imparts formaldehyde immobilization ability, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of CoA dehydratase and crotonyl CoA reductase (alcohol generating type),
The gene is expressed in the host cell,
A recombinant cell capable of producing crotyl alcohol from at least one C1 compound selected from the group consisting of methane, methanol, methylamine, formic acid, formaldehyde, and formamide.
宿主細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoAハイドロラーゼ、クロトン酸還元酵素、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、
当該遺伝子が宿主細胞内で発現し、
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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞。
A gene that imparts a function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde, a gene that imparts formaldehyde immobilization ability, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of CoA dehydratase, crotonyl CoA hydrolase, crotonic acid reductase, and crotonaldehyde reductase (alcohol-generating type);
The gene is expressed in the host cell,
A recombinant cell capable of producing crotyl alcohol 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組換え細胞。   The group 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-hexuloisomerase. Replacement cells. 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のいずれかに記載の組換え細胞。   The recombinant cell 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細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、及び3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼからなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、
当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、
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化合物からクロトニルCoAを生産可能である組換え細胞。
A gene that gives a host cell having a ribulose monophosphate pathway the function of converting methanol and / or formate into formaldehyde, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, and 3-hydroxybutyrate CoA dehydra A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of tases is introduced,
The gene is expressed in the host cell,
A recombinant cell capable of producing crotonyl CoA 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細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoA還元酵素(アルデヒド生成型)、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、
当該遺伝子が宿主細胞内で発現し、
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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞。
Genes that give a host cell having a ribulose monophosphate pathway the function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of crotonyl CoA reductase (aldehyde-generating type) and crotonaldehyde reductase (alcohol-generating type),
The gene is expressed in the host cell,
A recombinant cell capable of producing crotyl alcohol 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細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、及びクロトニルCoA還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、
当該遺伝子が宿主細胞内で発現し、
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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞。
Genes that give a host cell having a ribulose monophosphate pathway the function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase And a gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of crotonyl-CoA reductase (alcohol-generating type),
The gene is expressed in the host cell,
A recombinant cell capable of producing crotyl alcohol 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細胞に、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、アセトアセチルCoAチオラーゼ、3−ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、3−ヒドロキシ酪酸CoAデハイドラターゼ、クロトニルCoAハイドロラーゼ、クロトン酸還元酵素、及びクロトンアルデヒド還元酵素(アルコール生成型)からなる群より選ばれた少なくとも1つの酵素をコードする遺伝子とが導入されてなり、
当該遺伝子が前記宿主細胞内で発現し、
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化合物からクロチルアルコールを生産可能である組換え細胞。
Genes that give a host cell having a ribulose monophosphate pathway the function of converting methanol and / or formic acid into formaldehyde, acetoacetyl CoA thiolase, 3-hydroxybutyryl CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyrate CoA dehydratase A gene encoding at least one enzyme selected from the group consisting of crotonyl CoA hydrolase, crotonic acid reductase, and crotonaldehyde reductase (alcohol-generating type),
The gene is expressed in the host cell,
A recombinant cell capable of producing crotyl alcohol 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、当該遺伝子が宿主細胞内で発現する請求項8、9、10、11、13、14、15、16、又は17に記載の組換え細胞。   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 a host cell. The recombinant cell 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組換え細胞。   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. The recombinant cell 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、当該遺伝子が宿主細胞内で発現する請求項8〜19のいずれかに記載の組換え細胞。   The recombinant cell 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 cell. 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に記載の組換え細胞。   The recombinant cell according to claim 20, wherein the gene imparting a function of converting methane to methanol is a gene encoding methane monooxygenase. 導入された遺伝子が宿主細胞のゲノムに組み込まれている請求項1〜21のいずれかに記載の組換え細胞。   The recombinant cell according to any one of claims 1 to 21, wherein the introduced gene is integrated into the genome of the host cell. 少なくとも2%(v/v)のメタノールに対する耐性を有する請求項1〜22のいずれかに記載の組換え細胞。   23. The recombinant cell according to any one of claims 1 to 22, which has a resistance to at least 2% (v / v) methanol. 請求項1〜23のいずれかに記載の組換え細胞を、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、当該組換え細胞にクロトニルCoA又はクロチルアルコールを生産させるクロトニルCoA又はクロチルアルコールの生産方法。   The recombinant cell 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 crotonyl CoA or crotyl alcohol, wherein the recombinant cell produces crotonyl CoA or crotyl alcohol. 請求項1〜23のいずれかに記載の組換え細胞に、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、当該組換え細胞に前記C1化合物からクロトニルCoA又はクロチルアルコールを生産させるクロトニルCoA又はクロチルアルコールの生産方法。   24. The recombinant cell 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 recombinant cell is contacted. A method for producing crotonyl CoA or crotyl alcohol, wherein crotonyl CoA or crotyl alcohol is produced from the C1 compound.
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