JP2023141245A - Method for producing 3-hydroxycarboxylic acid compound or salt thereof - Google Patents

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Abstract

To provide a method for efficiently producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound through the hydrolysis of a 3-hydroxyamide compound or a salt thereof.SOLUTION: A method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof includes reacting a 3-hydroxyamide compound with, in an aqueous medium, at least one selected from the group consisting of bacterial cells and their processed products containing amidase derived from bacteria belonging to Pseudonocardia or Acidophillum.SELECTED DRAWING: None

Description

本開示は、3-ヒドロキシアミド化合物を加水分解して得られる3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法に関するものである。 The present disclosure relates to a method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof obtained by hydrolyzing a 3-hydroxyamide compound.

3-ヒドロキシカルボン酸化合物は医薬、農薬などいわゆるファインケミカルズの原料として有用な化合物である。さらには、4-ハロ-3-ヒドロキシブタン酸は脂肪酸代謝に関連する物質として有用なカルニチンの原料として用いることができる。
3-ヒドロキシカルボン酸化合物の主要な製造方法の一つとして、3-ヒドロキシニトリル化合物を原料とする加水分解法は多くの場合に用いられており、アルカリ触媒や金属触媒を用いて加水分解する方法等、種々の方法が知られている。あるいは近年ではニトリラーゼを含有する菌体及び/又はその菌体処理物等を触媒として用い、3-ヒドロキシニトリル化合物を加水分解する方法が知られている。
3-Hydroxycarboxylic acid compounds are useful compounds as raw materials for so-called fine chemicals such as medicines and agricultural chemicals. Furthermore, 4-halo-3-hydroxybutanoic acid can be used as a raw material for carnitine, which is useful as a substance related to fatty acid metabolism.
As one of the main methods for producing 3-hydroxycarboxylic acid compounds, a hydrolysis method using a 3-hydroxynitrile compound as a raw material is often used. Various methods are known. Alternatively, in recent years, a method has been known in which a 3-hydroxynitrile compound is hydrolyzed using a nitrilase-containing microbial cell and/or a treated product of the microbial cell as a catalyst.

近年、微生物由来の触媒を用いた方法は、3-ヒドロキシアミド化合物の転化率及び選択率が高いことから工業的に注目を浴びている。
3-ヒドロキシニトリルを3-ヒドロキシカルボン酸に加水分解する方法として、例えば、特許文献1には、ニトリルヒドラターゼ活性およびアミダーゼ活性をもつ酵素触媒を利用し、まず脂肪族ニトリルをニトリルヒドラターゼによってアミドに変換し、続いてアミドをアミダーゼによって対応するカルボン酸に変換する方法が提案され、有用な微生物としてアシドボラックス(Acidovorax)属、コマモナス(Comamonas)属、ディーツィア(Dietzia)属、シタリジウム(Scytalidium)属、ロドコッカス(Rhodococcus)属、シュードモナス(Pseudomonas)属が開示されている。
カルニチンアミドを加水分解してカルニチンを生成する活性を有する酵素として、例えば、特許文献2には、シュードモナス(Pseudomonas)属に属するアミダーゼが開示されている。
4-ハロ-3-ヒドロキシ酪酸を製造する方法として、例えば、特許文献3には、加水分解酵素を4-ハロ-3-ヒドロキシブチロニトリルへ作用させ4-ハロ-3-ヒドロキシ酪酸へと加水分解する方法が提案され、有用な微生物としてアースロバクター(Arthrobacter)属、カセオバクター(Caseobacter)属、ノカルディア(Nocardia)属、シュードノカルディア(Psuedonocardia)属およびロドコッカス(Rhodococcus)属に属する微生物由来のニトリル加水分解酵素が開示されている。
In recent years, methods using catalysts derived from microorganisms have been attracting industrial attention because of their high conversion and selectivity of 3-hydroxyamide compounds.
As a method for hydrolyzing 3-hydroxynitrile to 3-hydroxycarboxylic acid, for example, Patent Document 1 discloses that an enzyme catalyst having nitrile hydratase activity and amidase activity is used to first convert aliphatic nitrile into amide by nitrile hydratase. A method of converting the amide into the corresponding carboxylic acid by amidase was proposed, and useful microorganisms include Acidovorax sp., Comamonas sp., Dietzia sp., Scytalidium sp. ), Rhodococcus, and Pseudomonas are disclosed.
As an enzyme having the activity of hydrolyzing carnitinamide to produce carnitine, for example, Patent Document 2 discloses an amidase belonging to the genus Pseudomonas.
As a method for producing 4-halo-3-hydroxybutyric acid, for example, Patent Document 3 describes a method in which a hydrolase acts on 4-halo-3-hydroxybutyronitrile to hydrate it to 4-halo-3-hydroxybutyronitrile. A method has been proposed for degrading microorganisms belonging to the genera Arthrobacter, Caseobacter, Nocardia, Psuedonocardia, and Rhodococcus as useful microorganisms. A nitrile hydrolase is disclosed.

特表2004-535754号公報Special Publication No. 2004-535754 特開昭63-56294号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-56294 特開平4-360689号公報Japanese Patent Application Publication No. 4-360689

上記特許文献1~3には、微生物由来の酵素を用いた3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を得る方法が開示されているが、特許文献1~3のいずれにもシュードノカルディア(Psuedonocardia)属、及び、アシドフィリウム(Acidphilium)属から選ばれる少なくとも一方の細菌に由来するアミダーゼを用いて3-ヒドロキシアミド化合物から3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を製造する方法は開示されていない。
また、3-ヒドロキシニトリル化合物をアルカリ触媒や金属触媒を用いて加水分解して、3-ヒドロキシカルボン酸化合物を製造する方法は反応の過程で生ずる廃棄物の処理、また生成する副反応物の除去が困難であることが懸念されている。
このような事情から、微生物由来の触媒として、アミダーゼを含有する菌体及び/又はその菌体処理物を用いた3-ヒドロキシアミド化合物の加水分解反応において、より効率的に3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を製造することが求められている。
Patent Documents 1 to 3 mentioned above disclose a method for obtaining a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof using an enzyme derived from a microorganism. A method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof from a 3-hydroxyamide compound using an amidase derived from at least one bacterium selected from the genus Acidophilium and genus Acidophilium is not disclosed.
In addition, the method of producing 3-hydroxycarboxylic acid compounds by hydrolyzing 3-hydroxynitrile compounds using an alkali catalyst or metal catalyst can be used to treat waste generated during the reaction process and to remove generated by-products. There are concerns that this will be difficult.
Under these circumstances, 3-hydroxycarboxylic acid compounds can be more efficiently converted into 3-hydroxycarboxylic acid compounds in the hydrolysis reaction of 3-hydroxyamide compounds using bacterial cells containing amidase and/or a treated product of the bacterial cells as catalysts derived from microorganisms. or the production of its salt.

本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、3-ヒドロキシアミド化合物を加水分解して得られる3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を効率的に製造する方法を提供することにある。 An object of an embodiment of the present disclosure is to provide a method for efficiently producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof obtained by hydrolyzing a 3-hydroxyamide compound.

本発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を行った。その結果、シュードノカルディア属、及び、アシドフィリウム属から選ばれる少なくとも一方の細菌に由来するアミダーゼと、3-ヒドロキシアミド化合物と、を作用させることで3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を効率的に製造できることを見出し、本発明に至った。 The present inventor conducted extensive research in order to solve the above problems. As a result, the 3-hydroxycarboxylic acid compound or its salt can be efficiently processed by allowing the 3-hydroxyamide compound to interact with amidase derived from at least one of the bacteria selected from the genus Pseudonocardia and the genus Acidophilium. They have discovered that it can be produced in a straightforward manner, leading to the present invention.

すなわち、本開示は以下の態様が含まれる。
<1> シュードノカルディア属、及び、アシドフィリウム属から選ばれる少なくとも一方の細菌に由来するアミダーゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種と、3-ヒドロキシアミド化合物と、を水性媒体中で作用させることを含む、3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法。
<2> 前記3-ヒドロキシアミド化合物を、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種と、3-ヒドロキシニトリル化合物と、を水性媒体中で作用させて得ることを更に含む、<1>に記載の3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法。
<3> 前記ニトリルヒドラターゼ及び前記アミダーゼの存在下、3-ヒドロキシニトリル化合物から3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を製造する方法である、<2>に記載の3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法。
<4> 前記ニトリルヒドラターゼが、シュードノカルディア属の細菌に由来するニトリルヒドラターゼである、<2>又は<3>に記載の3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法。
That is, the present disclosure includes the following aspects.
<1> At least one species selected from the group consisting of bacterial cells and bacterial cell-treated products containing amidase derived from at least one bacteria selected from the genus Pseudonocardia and the genus Acidophilium, and 3-hydroxyamide. A method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof, the method comprising reacting the compound with the compound in an aqueous medium.
<2> The 3-hydroxyamide compound is reacted with at least one member selected from the group consisting of nitrile hydratase-containing microbial cells and bacterial cell-treated products, and the 3-hydroxynitrile compound in an aqueous medium. The method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to <1>, further comprising obtaining the 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof.
<3> The 3-hydroxycarboxylic acid compound or its salt according to <2>, which is a method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof from a 3-hydroxynitrile compound in the presence of the nitrile hydratase and the amidase. Method of manufacturing salt.
<4> The method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to <2> or <3>, wherein the nitrile hydratase is a nitrile hydratase derived from a bacterium of the genus Pseudonocardia.

本開示の一実施形態によれば、3-ヒドロキシアミド化合物を加水分解して得られる3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を効率的に製造する方法を提供することができる。 According to one embodiment of the present disclosure, it is possible to provide a method for efficiently producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof obtained by hydrolyzing a 3-hydroxyamide compound.

以下において、本開示の内容について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本開示の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本開示はそのような実施態様に限定されるものではない。
本開示におけるヌクレオチド配列の説明は、当該ヌクレオチド配列を保持している核酸鎖が二本鎖を形成している場合であっても一方の鎖上の配列に着目してなされる場合があるが、二本鎖のうち他方の鎖においては、そのような配列の説明はその相補的な配列へと読み替えて適用すべきである。
なお、本明細書において、数値範囲を示す「~」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、本明細書における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本開示において、組成物中の各成分の量は、組成物中の各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
また、本明細書中の「工程」の用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば本用語に含まれる。 また、本開示において、「質量%」と「重量%」と「Wt%]とは同義であり、「質量部」と「重量部」とは同義である。
更に、本開示において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
Below, the content of the present disclosure will be explained in detail. Although the description of the constituent elements described below may be made based on typical embodiments of the present disclosure, the present disclosure is not limited to such embodiments.
The explanation of a nucleotide sequence in the present disclosure may be made by focusing on the sequence on one strand even when the nucleic acid strand holding the nucleotide sequence forms a double strand. For the other strand of the duplex, the description of such sequences should translate to its complementary sequence.
In this specification, "~" indicating a numerical range is used to include the numerical values written before and after it as the lower limit and upper limit.
In the numerical ranges described step by step in this disclosure, the upper limit or lower limit described in one numerical range may be replaced with the upper limit or lower limit of another numerical range described step by step. . Furthermore, in the numerical ranges described in this disclosure, the upper limit or lower limit of the numerical range may be replaced with the values shown in the Examples.
Furthermore, in the description of groups (atomic groups) in this specification, descriptions that do not indicate substituted or unsubstituted include those having no substituent as well as those having a substituent. For example, the term "alkyl group" includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
In the present disclosure, when there are multiple substances corresponding to each component in the composition, unless otherwise specified, the amount of each component in the composition means the total amount of the multiple substances present in the composition. do.
Furthermore, the term "process" in this specification refers not only to an independent process, but also to the term "process" when the intended purpose of the process is achieved, even if the process cannot be clearly distinguished from other processes. included. Furthermore, in the present disclosure, "mass%", "weight%", and "Wt%" have the same meaning, and "mass parts" and "weight parts" have the same meaning.
Furthermore, in the present disclosure, a combination of two or more preferred embodiments is a more preferred embodiment.

(3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法)
本開示の第1実施形態に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法は、シュードノカルディア属、及び、アシドフィリウム属から選ばれる少なくとも一方の細菌に由来するアミダーゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種と、3-ヒドロキシアミド化合物と、を水性媒体中で作用させることを含む。
本開示の第2実施形態に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法は、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種と3-ヒドロキシニトリル化合物とを水性媒体中で作用させて得られた3-ヒドロキシアミド化合物と、上述のシュードノカルディア属、及び、アシドフィリウム属から選ばれる少なくとも一方の細菌に由来するアミダーゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種と、を水性媒体中で作用させて3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を製造する方法である。
(Method for producing 3-hydroxycarboxylic acid compound or its salt)
The method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the first embodiment of the present disclosure provides a method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof using a bacterial cell containing an amidase derived from at least one bacterium selected from the genus Pseudonocardia and the genus Acidophilium. and a 3-hydroxyamide compound in an aqueous medium.
The method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the second embodiment of the present disclosure includes at least one species selected from the group consisting of nitrile hydratase-containing microbial cells and bacterial cell-treated products, and 3-hydroxynitrile. a 3-hydroxyamide compound obtained by reacting the compound in an aqueous medium, and a bacterial cell containing an amidase derived from at least one bacterium selected from the above-mentioned Pseudonocardia genus and Acidophilium genus; This is a method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof by reacting the 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof with at least one member selected from the group consisting of treated bacterial cells in an aqueous medium.

〔第1実施形態〕
本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法は、シュードノカルディア属、及び、アシドフィリウム属から選ばれる少なくとも一方の細菌に由来するアミダーゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種と、3-ヒドロキシアミド化合物と、を水性媒体中で作用させることを含む。
本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法は、シュードノカルディア属、及び、アシドフィリウム属から選ばれる少なくとも一方の細菌に由来するアミダーゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種と、3-ヒドロキシアミド化合物と、を水性媒体中で作用させることにより、3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を効率的に製造することができる。
[First embodiment]
The method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure provides bacterial cells and treated bacterial cells containing amidase derived from at least one bacterium selected from the genus Pseudonocardia and the genus Acidophilium. The method includes causing at least one member selected from the group consisting of the following to react with a 3-hydroxyamide compound in an aqueous medium.
The method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure provides bacterial cells and treated bacterial cells containing amidase derived from at least one bacterium selected from the genus Pseudonocardia and the genus Acidophilium. A 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof can be efficiently produced by reacting a 3-hydroxyamide compound with at least one selected from the group consisting of:

本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法は、シュードノカルディア属、及び、アシドフィリウム属から選ばれる少なくとも一方の細菌に由来するアミダーゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種と、3-ヒドロキシアミド化合物と、を水性媒体中で作用させること以外の工程を更に含んでいてもよい。
以下、本開示の3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法の詳細について説明する。
The method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure provides bacterial cells and treated bacterial cells containing amidase derived from at least one bacterium selected from the genus Pseudonocardia and the genus Acidophilium. The method may further include a step other than reacting the 3-hydroxyamide compound with at least one member selected from the group consisting of the following in an aqueous medium.
The details of the method for producing the 3-hydroxycarboxylic acid compound or salt thereof of the present disclosure will be described below.

<特定の細菌に由来するアミダーゼを含有する菌体及び菌体処理物>
本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法において、シュードノカルディア属、及び、アシドフィリウム属から選ばれる少なくとも一方の細菌に由来するアミダーゼ(以下、「特定の細菌に由来するアミダーゼ」と称する場合がある。)を含有する菌体及び菌体処理物(以下、これらを単に「アミダーゼ触媒」ともいう。)を3-ヒドロキシアミド化合物の3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩への加水分解触媒として用いる。
シュードノカルディア属の細菌に由来するアミダーゼとしては、Pseudonocardia thermophila JCM3095等に由来するアミダーゼが挙げられる。
また、アシドフィリウム属の細菌に由来するアミダーゼとしては、Acidphilium cryptum等に由来するアミダーゼが挙げられる。
特定の細菌に由来するアミダーゼは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法において、特定の細菌に由来するアミダーゼと、特定の細菌に由来しないアミダーゼと、を組み合わせて用いてもよいが、本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法は、特定の細菌に由来しないアミダーゼを用いないことが好ましい。
<Bacterial cells and processed bacterial cells containing amidase derived from specific bacteria>
In the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure, an amidase derived from at least one bacterium selected from the genus Pseudonocardia and the genus Acidophilium (hereinafter referred to as "an amidase derived from a specific bacterium") is used. 3-hydroxycarboxylic acid compound of 3-hydroxyamide compound or its salt. Used as a hydrolysis catalyst.
Examples of amidases derived from bacteria of the genus Pseudonocardia include amidases derived from Pseudonocardia thermophila JCM3095 and the like.
Furthermore, examples of amidases derived from bacteria of the genus Acidophilium include those derived from Acidphilium cryptum and the like.
Amidases derived from specific bacteria may be used alone or in combination of two or more.
Furthermore, in the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure, an amidase derived from a specific bacterium and an amidase not derived from a specific bacterium may be used in combination; It is preferable that the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof does not use an amidase that is not derived from a specific bacterium.

特定の細菌に由来するアミダーゼの中でも、大腸菌等の常温で生育する宿主においてアミダーゼを発現させるのが容易であるため、高度好熱菌及び超高度好熱菌に属さない生物由来のアミダーゼであることがより好ましく、特にPseudonocardia thermophila JCM3095に由来するアミダーゼであることが更に好ましい。 Among amidases derived from specific bacteria, it is easy to express amidases in hosts that grow at room temperature, such as Escherichia coli, so the amidase must be derived from organisms that do not belong to hyperthermophiles or hyperthermophiles. is more preferred, especially amidase derived from Pseudonocardia thermophila JCM3095.

[変異型アミダーゼ]
特定の細菌に由来するアミダーゼは、例えば、Pseudonocardia thermophila JCM3095由来のアミダーゼまたはAcidphilium cryptum由来のアミダーゼのアミノ酸配列の一部が他のアミノ酸に置換されたアミダーゼも利用することができる。
[Mutant amidase]
As the amidase derived from a specific bacterium, for example, an amidase derived from Pseudonocardia thermophila JCM3095 or an amidase derived from Acidphilium cryptum in which part of the amino acid sequence is substituted with another amino acid can also be used.

本開示に係る一実施形態におけるアミダーゼとしては、アミダーゼを産生するように形質転換された形質転換体を用いることもできる。
この形質転換体を得る方法としては、遺伝子データベースGenBankなどに登録されているアミダーゼをコードする遺伝子を発現ベクターにクローニングすることで、アミダーゼをコードするDNA及びこのDNAにハイブリダイズするDNAを得ることができる。
As the amidase in one embodiment of the present disclosure, a transformant that has been transformed to produce amidase can also be used.
The method for obtaining this transformant is to clone the amidase-encoding gene registered in the gene database GenBank into an expression vector, thereby obtaining the amidase-encoding DNA and the DNA that hybridizes to this DNA. can.

クローニングする際に用いるベクターとしては、特に制限はなく、宿主微生物内で自律的に増殖し得るファージ又はプラスミドから遺伝子組換え用として構築されたものが適している。 There are no particular restrictions on the vector used for cloning, and vectors constructed for genetic recombination from phages or plasmids that can autonomously propagate within a host microorganism are suitable.

ファージとしては、例えば大腸菌(Escherichia coli)を宿主細菌とする場合には、Lambda gt10、Lambda gt11等が例示することができる。
また、プラスミドとしては、例えば、大腸菌を宿主細菌とする場合には、pBTrp2、pBTac1、pBTac2(いずれもBoehringer Mannheim社製)、pKK233-2(Pharmacia社製)、pSE280(Invitrogen社製)、pGEMEX-1(Promega社製)、pQE-8(QIAGEN社製)、pQE-30(QIAGEN社製)、pBluescriptII SK+、pBluescriptII SK(-)(Stratagene社製)、pET-3(Novagen社製)、pUC18(タカラバイオ(株)製)、pSTV28(タカラバイオ(株)製)、pSTV29(タカラバイオ(株)製)、pUC118(タカラバイオ(株)製)等を例示することができる。
なお、宿主と異なる菌由来の酵素を遺伝子組換え等により導入し発現させる場合、コドンユーセージ(codon usage)を宿主に合うように改変して使用した方がより好ましい。
Examples of phage include Lambda gt10, Lambda gt11, etc. when Escherichia coli is used as a host bacterium.
In addition, when using Escherichia coli as a host bacterium, examples of plasmids include pBTrp2, pBTac1, pBTac2 (all manufactured by Boehringer Mannheim), pKK233-2 (manufactured by Pharmacia), pSE280 (manufactured by Invitrogen), pGEMEX- 1 (manufactured by PROMEGA), PQE -8 (manufactured by Qiagen), PQE -30 (Qiagen), PBLUESCRIPTII SK +, PBLUESCRIPTII SK ( -) (manufactured by STRATAGENE), PET -3 (NOVAGEN) Made by company), PUC18 ( (manufactured by Takara Bio Co., Ltd.), pSTV28 (manufactured by Takara Bio Co., Ltd.), pSTV29 (manufactured by Takara Bio Co., Ltd.), pUC118 (manufactured by Takara Bio Co., Ltd.), and the like.
Note that when an enzyme derived from a fungus different from the host is introduced and expressed by genetic recombination or the like, it is more preferable to modify the codon usage to suit the host.

プロモーターとしては、宿主細胞中でアミダーゼを発現できるものであれば特に制限はされない。例えば、trpプロモーター(Ptrp)、lacプロモーター(Plac)、PLプロモーター、PHプロモーター、PSEプロモーター等の、Eschenchia coliやファージ等に由来するプロモーターをあげることができる。またtacプロモーター、lacT7プロモーターのように人為的に設計改変されたプロモーター等も用いることができる。さらにバチルス属細菌中で発現させるためにNpプロモーター(特公平8-24586号公報)なども用いることができる。 The promoter is not particularly limited as long as it can express amidase in the host cell. Examples include promoters derived from Eschenchia coli, phage, etc., such as trp promoter (Ptrp), lac promoter (Plac), PL promoter, PH promoter, and PSE promoter. Furthermore, artificially designed and modified promoters such as the tac promoter and lacT7 promoter can also be used. Furthermore, Np promoter (Japanese Patent Publication No. 8-24586) can also be used for expression in Bacillus bacteria.

リボソーム結合配列としては、宿主細胞中でアミダーゼを発現できるものであれば特に制限はされないが、シャイン-ダルガノ(Shine-Dalgarno)配列と開始コドンとの間を適当な距離(例えば6塩基~18塩基)に調節されたプラスミドを用いることが好ましい。 The ribosome binding sequence is not particularly limited as long as it can express amidase in the host cell; ) is preferably used.

転写及び翻訳を効率的に行うため、該タンパク質活性を有するタンパク質のN末端又はその一部を欠失したタンパク質と、発現ベクターのコードするタンパク質のN末端部分と、を融合させたタンパク質を発現させてもよい。 In order to efficiently perform transcription and translation, we express a protein that is a fusion of a protein with the N-terminus or a portion thereof deleted of the protein having the protein activity and the N-terminal portion of the protein encoded by the expression vector. It's okay.

形質転換体を培養するための培地は、当該形質転換体が増殖し得る培地であれば特に制限はない。培地としては、通常、炭素源、窒素源、その他の養分等を含む液体培地が使用される。
培地の炭素源としては、例えば、グルコース、シュクロース、デンプンなどの糖類、ソルビトール、メタノール、エタノール、グリセロールなどのアルコール類、フマル酸、クエン酸、酢酸などの有機酸類及びその塩類、パラフィンなどの炭化水素類、並びにこれらの混合物などが挙げられる。
培地の窒素源としては、例えば、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウムなどの無機酸のアンモニウム塩、フマル酸アンモニウムなどの有機酸のアンモニウム塩、肉エキス、酵母エキス、尿素、アミノ酸などの有機又は無機含窒素化合物、並びに、これらの混合物などが挙げられる。
また培地には、塩化マグネシウム、塩化第二鉄などの無機塩類、微量金属塩、ビタミン類などの通常の培養に用いられる栄養源を適宜添加してもよい。また、必要に応じて、形質転換体の増殖を促進する因子、培地のpH保持に有効な緩衝物質などを培地に添加してもよい。
The medium for culturing the transformant is not particularly limited as long as it is a medium in which the transformant can proliferate. As the medium, a liquid medium containing a carbon source, a nitrogen source, other nutrients, etc. is usually used.
Examples of carbon sources for the medium include sugars such as glucose, sucrose, and starch, alcohols such as sorbitol, methanol, ethanol, and glycerol, organic acids and their salts such as fumaric acid, citric acid, and acetic acid, and carbonized paraffin. Examples include hydrogens and mixtures thereof.
Nitrogen sources for the medium include, for example, ammonium salts of inorganic acids such as ammonium sulfate and ammonium nitrate, ammonium salts of organic acids such as ammonium fumarate, organic or inorganic nitrogen-containing compounds such as meat extract, yeast extract, urea, and amino acids; , mixtures thereof, and the like.
In addition, nutrients used in normal culture, such as inorganic salts such as magnesium chloride and ferric chloride, trace metal salts, and vitamins, may be added to the medium as appropriate. Furthermore, if necessary, factors that promote the growth of transformants, buffer substances that are effective in maintaining the pH of the medium, and the like may be added to the medium.

形質転換体の培養は、生育に適した条件下、例えば、培地のpH2~pH12、好ましくはpH4~pH10、温度5℃~50℃、より好ましくは温度20℃~50℃で行うことができる。
形質転換体の培養は、形質転換体の種類にもよるが、嫌気性又は好気性条件下の何れで行うことができるが、好気性条件下で行うことがより好ましい。
The transformant can be cultured under conditions suitable for growth, for example, at a medium pH of 2 to pH 12, preferably pH 4 to pH 10, and a temperature of 5°C to 50°C, more preferably 20°C to 50°C.
The transformant can be cultured under either anaerobic or aerobic conditions, depending on the type of transformant, but it is more preferable to culture the transformant under aerobic conditions.

形質転換体の培養時間は、例えば、1時間~240時間程度、好ましくは5時間~120時間程度、さらに好ましくは12時間~72時間程度である。 The culture time of the transformant is, for example, about 1 hour to 240 hours, preferably about 5 hours to 120 hours, and more preferably about 12 hours to 72 hours.

培養した形質転換体は、そのまま反応に用いてもよいし、種々の処理を施してから反応に利用してもよい。この処理としては、例えば、形質転換体の破砕処理、凍結乾燥処理、抽出処理等が挙げられる。
上記抽出処理としては、超音波法、凍結融解法、リゾチーム法などの慣用の方法を利用することができる。このような処理を行うことで、形質転換体からアミダーゼを取り出すことができる。得られたアミダーゼは、未精製のまま用いてもよいし、精製してから用いてもよい。
アミダーゼの精製方法としては、例えば、培養液から遠心分離などにより分離した形質転換体を、水などで洗浄した後、pHが酵素の安定領域にある緩衝液に懸濁し、低温(3℃~18℃、好ましくは、3℃~10℃)下にフレンチプレス又は超音波等で処理して形質転換体を破砕する。そして、遠心分離等により形質転換体の破片を分離除去し、得られた形質転換体の抽出液を常法により硫酸アンモニウムで分画し、透析してアミダーゼの粗抽出液を得る。このアミダーゼの粗抽出液を、例えばセファデックスG-200などを用いたカラムクロマトグラフィーに付す方法等により高純度のアミダーゼを得ることができる。
また、界面活性剤、トルエンなどの有機溶媒によって、細胞膜の透過性を変化させた形質転換体などを用いることもできる。
また、ポリアクリルアミドゲル法などの慣用の方法により形質転換体又はアミダーゼを固定化して用いてもよい。
The cultured transformant may be used for the reaction as it is, or may be used for the reaction after being subjected to various treatments. Examples of this treatment include crushing the transformant, freeze-drying, and extraction.
As the above-mentioned extraction treatment, conventional methods such as an ultrasonic method, a freeze-thaw method, a lysozyme method, etc. can be used. By performing such treatment, amidase can be extracted from the transformant. The obtained amidase may be used unpurified or after being purified.
To purify amidase, for example, a transformant separated from a culture medium by centrifugation or the like is washed with water or the like, suspended in a buffer solution whose pH is in the stable range of the enzyme, and incubated at a low temperature (3°C to 18°C). The transformant is disrupted by treatment with a French press or ultrasound at a temperature of 3°C to 10°C (preferably 3°C to 10°C). Then, fragments of the transformant are separated and removed by centrifugation or the like, and the resulting extract of the transformant is fractionated with ammonium sulfate in a conventional manner and dialyzed to obtain a crude extract of amidase. Highly pure amidase can be obtained by subjecting this crude extract of amidase to column chromatography using, for example, Sephadex G-200.
Furthermore, a transformant in which the permeability of the cell membrane is changed by using a surfactant or an organic solvent such as toluene can also be used.
Alternatively, the transformant or amidase may be immobilized and used by a conventional method such as a polyacrylamide gel method.

<3-ヒドロキシアミド化合物>
本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法で用いられる3-ヒドロキシアミド化合物としては、例えば、本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法により得られる後述の3-ヒドロキシカルボン酸化合物に対応する3-ヒドロキシアミド化合物が挙げられる。具体的には、3-ヒドロキシアミド化合物は、シュードノカルディア属、及び、アシドフィリウム属由来のアミダーゼによる加水分解反応により、3-ヒドロキシアミド化合物におけるアミド基がカルボキシ基に形成される3-ヒドロキシアミド化合物であれば特に制限はされない。
<3-hydroxyamide compound>
Examples of the 3-hydroxyamide compound used in the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure include the below-mentioned 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof obtained by the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure. Examples include 3-hydroxyamide compounds corresponding to 3-hydroxycarboxylic acid compounds. Specifically, the 3-hydroxyamide compound is a 3-hydroxyamide compound in which the amide group in the 3-hydroxyamide compound is formed into a carboxy group through a hydrolysis reaction using amidases derived from Pseudonocardia and Acidophilium. There are no particular limitations as long as it is an amide compound.

3-ヒドロキシアミド化合物は、アミド基及びヒドロキシ基以外の基(すなわち、置換基)を有していてもよい。
上記置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、アルキルチオ基、アルコキシ基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
The 3-hydroxyamide compound may have a group (ie, a substituent) other than the amide group and the hydroxy group.
Examples of the above-mentioned substituents include halogen atoms, hydroxy groups, amino groups, alkylthio groups, and alkoxy groups.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

3-ヒドロキシアミド化合物としては、好ましくは、炭素数3~20の3-ヒドロキシアミド化合物、より好ましくは、炭素数3~15の3-ヒドロキシアミド化合物、更に好ましくは、炭素数3~10の3-ヒドロキシアミド化合物が挙げられる。
3-ヒドロキシアミド化合物の炭素数の数え方としては、アミド基も炭素数として数え、例えば、3-ヒドロキシプロピオンアミド((HO)CHCHCONH)の炭素数は、3である。
3-ヒドロキシアミド化合物としては、3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を効率的に製造する観点から、置換若しくは無置換の飽和脂肪族3-ヒドロキシアミド化合物であることが好ましく、炭素数3~20の置換若しくは無置換の飽和脂肪族3-ヒドロキシアミド化合物であることがより好ましい。
The 3-hydroxyamide compound is preferably a 3-hydroxyamide compound having 3 to 20 carbon atoms, more preferably a 3-hydroxyamide compound having 3 to 15 carbon atoms, and still more preferably a 3-hydroxyamide compound having 3 to 10 carbon atoms. -Hydroxyamide compounds.
When counting the number of carbon atoms in a 3-hydroxyamide compound, the amide group is also counted as the number of carbon atoms; for example, the number of carbon atoms in 3-hydroxypropionamide ((HO)CH 2 CH 2 CONH 2 ) is 3.
From the viewpoint of efficiently producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof, the 3-hydroxyamide compound is preferably a substituted or unsubstituted saturated aliphatic 3-hydroxyamide compound, and has 3 to 20 carbon atoms. More preferably, it is a substituted or unsubstituted saturated aliphatic 3-hydroxyamide compound.

3-ヒドロキシアミド化合物としては、具体的には、例えば、3-ヒドロキシプロピオンアミド、
3-ヒドロキシブチルアミド、3-ヒドロキシ-3-メチルブチルアミド、
3-ヒドロキシペンタンアミド、3-ヒドロキシ-3-メチルペンタンアミド、3-エチル-3-ヒドロキシペンタンアミド、3-ヒドロキシ-3,4-ジメチルペンタンアミド、2-プロピル-3- ヒドロキシペンタンアミド、3-ヒドロキシ-3,4,4-トリメチルペンタンアミド、3-エチル-3-ヒドロキシ-4-メチルペンタンアミド、3-ヒドロキシ-3-イソプロピル-4-メチルペンタンアミド、3-エチル-3-ヒドロキシ-4,4-ジメチルペンタンアミド、3-ヒドロキシ-4,4-ジメチル-3-イソプロピルペンタンアミド、3-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-4,4-ジメチルペンタンアミド、
3-ヒドロキシヘキサンアミド、3-ヒドロキシ-3-メチルヘキサンアミド、3-ヒドロキシ-3,4-ジメチルヘキサンアミド、3-ヒドロキシ-3,5-ジメチルヘキサンアミド、3-エチル-3-ヒドロキシヘキサンアミド、3-ヒドロキシ-3-プロピルヘキサンアミド、3-ヒドロキシ-3-イソプロピルヘキサンアミド、3-エチル-3-ヒドロキシ-4-メチルヘキサンアミド、3-エチル-3-ヒドロキシ-5-メチルヘキサンアミド、3-tert-ブチル-3-ヒドロキシヘキサンアミド、3-ヒドロキシ-4-メチル-3-プロピルヘキサンアミド、3-ヒドロキシ-5-メチル-3-プロピルヘキサンアミド、3-ヒドロキシ-4-メチル-3-イソプロピルヘキサンアミド、3-ヒドロキシ-5-メチル-3-イソプロピルヘキサンアミド、3-イソブチル-3-ヒドロキシ-4-メチルヘキサンアミド、3-イソブチル-3-ヒドロキシ-5-メチルヘキサンアミド、3-sec-ブチル-3-ヒドロキシ-4-メチルヘキサンアミド、3-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-4-メチルヘキサンアミド、
3-ヒドロキシヘプタンアミド、3-ヒドロキシ-3-メチルヘプタンアミド、3-エチル-3-ヒドロキシヘプタンアミド、3-ヒドロキシ-3-プロピルヘプタンアミド、3-ヒドロキシ-3-イソプロピルヘプタンアミド、3-ブチル-3-ヒドロキシヘプタンアミド、3-イソブチル-3-ヒドロキシヘプタンアミド、3-sec-ブチル-3-ヒドロキシヘプタンアミド、3-tert-ブチル-3-ヒドロキシヘプタンアミド、
3-ヒドロキシオクタンアミド、
3-ヒドロキシノナンアミドなどの無置換の飽和脂肪族3-ヒドロキシアミド化合物、
4-フルオロ-3-ヒドロキシブチルアミド、4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミド、4-ブロモ-3-ヒドロキシブチルアミド、4-ヨード-3-ヒドロキシブチルアミド、4-クロロ-3-ヒドロキシ-3-メチルブチルアミド、4-クロロ-3-ヒドロキシ-5-メチルヘキサンアミドなどのハロゲン原子で置換された飽和脂肪族3-ヒドロキシアミド化合物、
3,4-ジヒドロキシブチルアミド、3,4-ジヒドロキシ-2-メチルブチルアミド、3,4-ジヒドロキシ-3-メチルブチルアミド、
3,5-ジヒドロキシペンタンアミド、3,5-ジヒドロキシ-3-メチルペンタンアミド、
3,5-ジヒドロキシヘキサンアミド、3,5-ジヒドロキシへプタンアミド、3,5-ジヒドロキシオクタンアミド、3,5-ジヒドロキシデカンアミドなどのヒドロキシ基で置換された飽和脂肪族3-ヒドロキシアミド化合物、
3-ヒドロキシ-4-メトキシブチルアミド、3-ヒドロキシ-4-エトキシブチルアミド、3-ヒドロキシ-4-プロピルオキシブチルアミド
3-ヒドロキシ-5-メトキシペンタンアミド、3-ヒドロキシ-5-メトキシ-3-メチルペンタンアミド、3-ヒドロキシ-5-エトキシペンタンアミド
3-ヒドロキシ-5-メトキシヘキサンアミドなどのアルコキシ基で置換された飽和脂肪族3-ヒドロキシアミド化合物、
3-ヒドロキシ-2-メチル-2-メチルチオプロピオンアミド、3-ヒドロキシ-4-メチルチオブチルアミドなどのアルキルチオ基で置換された飽和脂肪族3-ヒドロキシアミド化合物が挙げられる。
Specifically, the 3-hydroxyamide compound includes, for example, 3-hydroxypropionamide,
3-hydroxybutyramide, 3-hydroxy-3-methylbutyramide,
3-Hydroxypentanamide, 3-hydroxy-3-methylpentanamide, 3-ethyl-3-hydroxypentanamide, 3-hydroxy-3,4-dimethylpentanamide, 2-propyl-3-hydroxypentanamide, 3- Hydroxy-3,4,4-trimethylpentanamide, 3-ethyl-3-hydroxy-4-methylpentanamide, 3-hydroxy-3-isopropyl-4-methylpentanamide, 3-ethyl-3-hydroxy-4, 4-dimethylpentanamide, 3-hydroxy-4,4-dimethyl-3-isopropylpentanamide, 3-tert-butyl-3-hydroxy-4,4-dimethylpentanamide,
3-hydroxyhexanamide, 3-hydroxy-3-methylhexanamide, 3-hydroxy-3,4-dimethylhexanamide, 3-hydroxy-3,5-dimethylhexanamide, 3-ethyl-3-hydroxyhexanamide, 3-Hydroxy-3-propylhexanamide, 3-hydroxy-3-isopropylhexanamide, 3-ethyl-3-hydroxy-4-methylhexanamide, 3-ethyl-3-hydroxy-5-methylhexanamide, 3- tert-butyl-3-hydroxyhexanamide, 3-hydroxy-4-methyl-3-propylhexanamide, 3-hydroxy-5-methyl-3-propylhexanamide, 3-hydroxy-4-methyl-3-isopropylhexane Amide, 3-hydroxy-5-methyl-3-isopropylhexanamide, 3-isobutyl-3-hydroxy-4-methylhexanamide, 3-isobutyl-3-hydroxy-5-methylhexanamide, 3-sec-butyl- 3-hydroxy-4-methylhexanamide, 3-tert-butyl-3-hydroxy-4-methylhexanamide,
3-Hydroxyheptanamide, 3-hydroxy-3-methylheptanamide, 3-ethyl-3-hydroxyheptanamide, 3-hydroxy-3-propylheptanamide, 3-hydroxy-3-isopropylheptanamide, 3-butyl- 3-hydroxyheptanamide, 3-isobutyl-3-hydroxyheptanamide, 3-sec-butyl-3-hydroxyheptanamide, 3-tert-butyl-3-hydroxyheptanamide,
3-hydroxyoctanamide,
unsubstituted saturated aliphatic 3-hydroxyamide compounds such as 3-hydroxynonanamide;
4-fluoro-3-hydroxybutyramide, 4-chloro-3-hydroxybutyramide, 4-bromo-3-hydroxybutyramide, 4-iodo-3-hydroxybutyramide, 4-chloro-3-hydroxy-3- saturated aliphatic 3-hydroxyamide compounds substituted with halogen atoms such as methylbutyramide and 4-chloro-3-hydroxy-5-methylhexanamide;
3,4-dihydroxybutyramide, 3,4-dihydroxy-2-methylbutyramide, 3,4-dihydroxy-3-methylbutyramide,
3,5-dihydroxypentanamide, 3,5-dihydroxy-3-methylpentanamide,
Saturated aliphatic 3-hydroxyamide compounds substituted with hydroxy groups such as 3,5-dihydroxyhexanamide, 3,5-dihydroxyheptanamide, 3,5-dihydroxyoctanamide, 3,5-dihydroxydecanamide,
3-hydroxy-4-methoxybutyramide, 3-hydroxy-4-ethoxybutyramide, 3-hydroxy-4-propyloxybutyramide 3-hydroxy-5-methoxypentanamide, 3-hydroxy-5-methoxy-3- saturated aliphatic 3-hydroxyamide compounds substituted with alkoxy groups such as methylpentanamide, 3-hydroxy-5-ethoxypentanamide and 3-hydroxy-5-methoxyhexanamide;
Examples include saturated aliphatic 3-hydroxyamide compounds substituted with alkylthio groups such as 3-hydroxy-2-methyl-2-methylthiopropionamide and 3-hydroxy-4-methylthiobutylamide.

<3-ヒドロキシカルボン酸化合物>
3-ヒドロキシカルボン酸化合物としては、上述の3-ヒドロキシアミド化合物から得られるものであれば特に制限はない。
3-ヒドロキシカルボン酸化合物が有する、カルボキシ基及びヒドロキシ基以外の基(すなわち、置換基)は、上述の3-ヒドロキシアミド化合物が有する置換基と同義であり、好ましい態様も同様である。
3-ヒドロキシカルボン酸化合物の炭素数は、好ましくは、炭素数3~20であり、より好ましくは、炭素数3~15であり、更に好ましくは、炭素数3~10である。
3-ヒドロキシカルボン酸化合物としては、置換若しくは無置換の飽和脂肪族3-ヒドロキシカルボン酸化合物であることが好ましく、炭素数3~20の置換若しくは無置換の飽和脂肪族3-ヒドロキシカルボン酸化合物であることがより好ましい。
<3-hydroxycarboxylic acid compound>
The 3-hydroxycarboxylic acid compound is not particularly limited as long as it can be obtained from the above-mentioned 3-hydroxyamide compound.
Groups other than the carboxy group and hydroxy group (ie, substituents) possessed by the 3-hydroxycarboxylic acid compound have the same meanings as the substituents possessed by the above-mentioned 3-hydroxyamide compound, and preferred embodiments thereof are also the same.
The 3-hydroxycarboxylic acid compound preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms, and even more preferably 3 to 10 carbon atoms.
The 3-hydroxycarboxylic acid compound is preferably a substituted or unsubstituted saturated aliphatic 3-hydroxycarboxylic acid compound, and a substituted or unsubstituted saturated aliphatic 3-hydroxycarboxylic acid compound having 3 to 20 carbon atoms. It is more preferable that there be.

3-ヒドロキシカルボン酸化合物としては、具体的には、例えば、3-ヒドロキシプロピオン酸、
3-ヒドロキシブタン酸、3-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸、
3-ヒドロキシペンタン酸、3-ヒドロキシ-3-メチルペンタン酸、3-エチル-3-ヒドロキシペンタン酸、3-ヒドロキシ-3,4-ジメチルペンタン酸、2-プロピル-3- ヒドロキシペンタン酸、3-ヒドロキシ-3,4,4-トリメチルペンタン酸、3-エチル-3-ヒドロキシ-4-メチルペンタン酸、3-ヒドロキシ-3-イソプロピル-4-メチルペンタン酸、3-エチル-3-ヒドロキシ-4,4-ジメチルペンタン酸、3-ヒドロキシ-4,4-ジメチル-3-イソプロピルペンタン酸、3-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-4,4-ジメチルペンタン酸、
3-ヒドロキシヘキサン酸、3-ヒドロキシ-3-メチルヘキサン酸、3-ヒドロキシ-3,4-ジメチルヘキサン酸、3-ヒドロキシ-3,5-ジメチルヘキサン酸、3-エチル-3-ヒドロキシヘキサン酸、3-ヒドロキシ-3-プロピルヘキサン酸、3-ヒドロキシ-3-イソプロピルヘキサン酸、3-エチル-3-ヒドロキシ-4-メチルヘキサン酸、3-エチル-3-ヒドロキシ-5-メチルヘキサン酸、3-tert-ブチル-3-ヒドロキシヘキサン酸、3-ヒドロキシ-4-メチル-3-プロピルヘキサン酸、3-ヒドロキシ-5-メチル-3-プロピルヘキサン酸、3-ヒドロキシ-4-メチル-3-イソプロピルヘキサン酸、3-ヒドロキシ-5-メチル-3-イソプロピルヘキサン酸、3-イソブチル-3-ヒドロキシ-4-メチルヘキサン酸、3-イソブチル-3-ヒドロキシ-5-メチルヘキサン酸、3-sec-ブチル-3-ヒドロキシ-4-メチルヘキサン酸、3-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-4-メチルヘキサン酸、
3-ヒドロキシヘプタン酸、3-ヒドロキシ-3-メチルヘプタン酸、3-エチル-3-ヒドロキシヘプタン酸、3-ヒドロキシ-3-プロピルヘプタン酸、3-ヒドロキシ-3-イソプロピルヘプタン酸、3-ブチル-3-ヒドロキシヘプタン酸、3-イソブチル-3-ヒドロキシヘプタン酸、3-sec-ブチル-3-ヒドロキシヘプタン酸、3-tert-ブチル-3-ヒドロキシヘプタン酸、
3-ヒドロキシオクタン酸、
3-ヒドロキシノナン酸などの無置換の飽和脂肪族3-ヒドロキシカルボン酸化合物、
4-フルオロ-3-ヒドロキシブタン酸、4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸、4-ブロモ-3-ヒドロキシブタン酸、4-ヨード-3-ヒドロキシブタン酸、4-クロロ-3-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸、4-クロロ-3-ヒドロキシ-5-メチルヘキサン酸などのハロゲン原子で置換された飽和脂肪族3-ヒドロキシカルボン酸化合物、
3,4-ジヒドロキシブタン酸、3,4-ジヒドロキシ-2-メチルブタン酸、3,4-ジヒドロキシ-3-メチルブタン酸、
3,5-ジヒドロキシペンタン酸、3,5-ジヒドロキシ-3-メチルペンタン酸、
3,5-ジヒドロキシヘキサン酸、3,5-ジヒドロキシへプタン酸、3,5-ジヒドロキシオクタン酸、3,5-ジヒドロキシデカン酸などのヒドロキシ基で置換された飽和脂肪族3-ヒドロキシカルボン酸化合物、
3-ヒドロキシ-4-メトキシブタン酸、3-ヒドロキシ-4-エトキシブタン酸、3-ヒドロキシ-4-プロピルオキシブタン酸、
3-ヒドロキシ-5-メトキシペンタン酸、3-ヒドロキシ-5-メトキシ-3-メチルペンタン酸、3-ヒドロキシ-5-エトキシペンタン酸
3-ヒドロキシ-5-メトキシヘキサン酸などのアルコキシ基で置換された飽和脂肪族3-ヒドロキシカルボン酸化合物、
3-ヒドロキシ-2-メチル-2-メチルチオプロピオン酸、3-ヒドロキシ-4-メチルチオブタン酸などのアルキルチオ基で置換された飽和脂肪族3-ヒドロキシカルボン酸化合物が挙げられる。
Specifically, the 3-hydroxycarboxylic acid compound includes, for example, 3-hydroxypropionic acid,
3-hydroxybutanoic acid, 3-hydroxy-3-methylbutanoic acid,
3-Hydroxypentanoic acid, 3-hydroxy-3-methylpentanoic acid, 3-ethyl-3-hydroxypentanoic acid, 3-hydroxy-3,4-dimethylpentanoic acid, 2-propyl-3-hydroxypentanoic acid, 3- Hydroxy-3,4,4-trimethylpentanoic acid, 3-ethyl-3-hydroxy-4-methylpentanoic acid, 3-hydroxy-3-isopropyl-4-methylpentanoic acid, 3-ethyl-3-hydroxy-4, 4-dimethylpentanoic acid, 3-hydroxy-4,4-dimethyl-3-isopropylpentanoic acid, 3-tert-butyl-3-hydroxy-4,4-dimethylpentanoic acid,
3-hydroxyhexanoic acid, 3-hydroxy-3-methylhexanoic acid, 3-hydroxy-3,4-dimethylhexanoic acid, 3-hydroxy-3,5-dimethylhexanoic acid, 3-ethyl-3-hydroxyhexanoic acid, 3-Hydroxy-3-propylhexanoic acid, 3-hydroxy-3-isopropylhexanoic acid, 3-ethyl-3-hydroxy-4-methylhexanoic acid, 3-ethyl-3-hydroxy-5-methylhexanoic acid, 3- tert-butyl-3-hydroxyhexanoic acid, 3-hydroxy-4-methyl-3-propylhexanoic acid, 3-hydroxy-5-methyl-3-propylhexanoic acid, 3-hydroxy-4-methyl-3-isopropylhexane Acid, 3-hydroxy-5-methyl-3-isopropylhexanoic acid, 3-isobutyl-3-hydroxy-4-methylhexanoic acid, 3-isobutyl-3-hydroxy-5-methylhexanoic acid, 3-sec-butyl- 3-hydroxy-4-methylhexanoic acid, 3-tert-butyl-3-hydroxy-4-methylhexanoic acid,
3-hydroxyheptanoic acid, 3-hydroxy-3-methylheptanoic acid, 3-ethyl-3-hydroxyheptanoic acid, 3-hydroxy-3-propylheptanoic acid, 3-hydroxy-3-isopropylheptanoic acid, 3-butyl- 3-hydroxyheptanoic acid, 3-isobutyl-3-hydroxyheptanoic acid, 3-sec-butyl-3-hydroxyheptanoic acid, 3-tert-butyl-3-hydroxyheptanoic acid,
3-hydroxyoctanoic acid,
unsubstituted saturated aliphatic 3-hydroxycarboxylic acid compounds such as 3-hydroxynonanoic acid,
4-fluoro-3-hydroxybutanoic acid, 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid, 4-bromo-3-hydroxybutanoic acid, 4-iodo-3-hydroxybutanoic acid, 4-chloro-3-hydroxy-3- saturated aliphatic 3-hydroxycarboxylic acid compounds substituted with halogen atoms such as methylbutanoic acid and 4-chloro-3-hydroxy-5-methylhexanoic acid;
3,4-dihydroxybutanoic acid, 3,4-dihydroxy-2-methylbutanoic acid, 3,4-dihydroxy-3-methylbutanoic acid,
3,5-dihydroxypentanoic acid, 3,5-dihydroxy-3-methylpentanoic acid,
saturated aliphatic 3-hydroxycarboxylic acid compounds substituted with hydroxy groups such as 3,5-dihydroxyhexanoic acid, 3,5-dihydroxyheptanoic acid, 3,5-dihydroxyoctanoic acid, and 3,5-dihydroxydecanoic acid;
3-hydroxy-4-methoxybutanoic acid, 3-hydroxy-4-ethoxybutanoic acid, 3-hydroxy-4-propyloxybutanoic acid,
Substituted with alkoxy groups such as 3-hydroxy-5-methoxypentanoic acid, 3-hydroxy-5-methoxy-3-methylpentanoic acid, 3-hydroxy-5-ethoxypentanoic acid, 3-hydroxy-5-methoxyhexanoic acid saturated aliphatic 3-hydroxycarboxylic acid compound,
Examples include saturated aliphatic 3-hydroxycarboxylic acid compounds substituted with alkylthio groups such as 3-hydroxy-2-methyl-2-methylthiopropionic acid and 3-hydroxy-4-methylthiobutanoic acid.

3-ヒドロキシアミド化合物の合成方法としては、公知の合成方法を用いてもよいが、効率的に目的物が得られる観点から、微生物触媒を用いて3-ヒドロキシニトリル化合物から3-ヒドロキシアミド化合物を合成する方法であることが好ましく、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いて3-ヒドロキシニトリル化合物から3-ヒドロキシアミド化合物を合成する方法であることがより好ましい。 Although known synthesis methods may be used to synthesize the 3-hydroxyamide compound, from the viewpoint of efficiently obtaining the desired product, the 3-hydroxyamide compound is synthesized from the 3-hydroxynitrile compound using a microbial catalyst. Preferably, it is a method of synthesizing a 3-hydroxyamide compound from a 3-hydroxynitrile compound using at least one selected from the group consisting of a bacterial cell containing nitrile hydratase and a treated bacterial cell. It is more preferable that there be.

効率的に目的物が得られる観点から、本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法に用いる3-ヒドロキシアミド化合物は、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種と、3-ヒドロキシニトリル化合物と、を水性媒体中で作用させて得られることが好ましい。
なお、3-ヒドロキシアミド化合物の合成に用いるニトリルヒドラターゼを含有する菌体及び菌体処理物についての詳細は後述する。
From the viewpoint of efficiently obtaining the desired product, the 3-hydroxyamide compound used in the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure is prepared from a bacterial cell containing nitrile hydratase and a bacterial cell-treated product. It is preferable that the compound be obtained by reacting at least one member selected from the group consisting of a 3-hydroxynitrile compound and a 3-hydroxynitrile compound in an aqueous medium.
The details of the bacterial cells and the bacterial cell-treated product containing nitrile hydratase used for the synthesis of the 3-hydroxyamide compound will be described later.

<水(原料水)>
本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法に用いられる原料水は、特に限定されず、純水、蒸留水、イオン交換水等の精製水を用いることができる。
本明細書において「純水」とは、水の電気伝導率が100μS/m以下である水を意味する。
<Water (raw water)>
The raw water used in the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure is not particularly limited, and purified water such as pure water, distilled water, ion-exchanged water, etc. can be used.
In this specification, "pure water" means water whose electrical conductivity is 100 μS/m or less.

<水性媒体>
本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法に用いる水性媒体としては、特に制限はなく、通常、水が用いられるが、水と水溶性有機溶媒の混合物も使用することができる。水性媒体として用いる水は特に限定されず、純水、蒸留水、イオン交換水等の精製水を用いることができる。水性媒体として用いる水の一部を原料水として反応に用いることもできる。
水と混合する水溶性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール系溶媒、
ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶媒、
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、1-メチル-2-ピロリジノン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンなどの非プロトン性極性溶媒などが挙げられる。
水と水溶性有機溶媒を混合物して用いる場合の、水と水溶性有機溶媒の混合比はアミダーゼ触媒(すなわち、特定の細菌に由来するアミダーゼを含有する菌体及び/又はその菌体処理物)のアミダーゼ活性が良好に維持できる範囲であれば特に限定するものではないが、好ましくは水:水溶性有機溶媒の比率が体積比で100:100~100:1、より好ましくは100:50~100:1、更に好ましくは100:30~100:1である。
<Aqueous medium>
The aqueous medium used in the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure is not particularly limited, and usually water is used, but a mixture of water and a water-soluble organic solvent can also be used. . The water used as the aqueous medium is not particularly limited, and purified water such as pure water, distilled water, ion exchange water, etc. can be used. A part of the water used as the aqueous medium can also be used as raw material water in the reaction.
Examples of water-soluble organic solvents that can be mixed with water include alcoholic solvents such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, ethylene glycol, and propylene glycol;
Ether solvents such as dimethyl ether, diethyl ether, diisopropyl ether, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether,
Ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone,
Examples include aprotic polar solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, 1-methyl-2-pyrrolidinone, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone.
When a mixture of water and a water-soluble organic solvent is used, the mixing ratio of water and a water-soluble organic solvent is determined by the amidase catalyst (i.e., a bacterial cell containing amidase derived from a specific bacterium and/or a processed product of the bacterial cell). Although there is no particular limitation as long as the amidase activity of can be maintained satisfactorily, the ratio of water to water-soluble organic solvent is preferably 100:100 to 100:1 by volume, more preferably 100:50 to 100. :1, more preferably 100:30 to 100:1.

<pH調節剤>
本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法において、3-ヒドロキシアミド化合物の加水分解反応に際してpH調節剤を用いることもできる。pH調節剤は、反応混合物のpHをアミダーゼ触媒の活性を良好に保つための好適な範囲に調節するために用いられる。
本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法において、必要に応じて、pH調節剤を用いてもよい。
pH調節剤は、アミダーゼを含有する菌体及び/又はその菌体処理物(アミダーゼ触媒)と3-ヒドロキシアミド化合物との混合物のpHを、アミダーゼ触媒の活性を良好に保つための好適な範囲に調節することができる。
<pH adjuster>
In the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure, a pH adjuster can also be used during the hydrolysis reaction of the 3-hydroxyamide compound. The pH adjuster is used to adjust the pH of the reaction mixture to a suitable range for maintaining good activity of the amidase catalyst.
In the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure, a pH adjuster may be used as necessary.
The pH adjuster adjusts the pH of the mixture of the amidase-containing bacterial cells and/or their processed product (amidase catalyst) and the 3-hydroxyamide compound to a suitable range for maintaining the activity of the amidase catalyst. Can be adjusted.

3-ヒドロキシアミド化合物の加水分解反応に好適なpHが7よりも小さい場合には、pH調節剤として酸を用いることができる。
pH調節剤として用いる酸としては、無機酸、有機酸のいずれも用いることができる。 無機酸としては、例えば、塩化水素、臭化水素、沃化水素等のハロゲン化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、次亜臭素酸、亜臭素酸、臭素酸、過臭素酸、次亜沃素酸、亜沃素酸、沃素酸、過沃素酸等のハロゲン化オキソ酸、硫酸、硝酸、燐酸、硼酸が挙げられる。有機酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、蓚酸、マロン酸、フマル酸、マレイン酸、クエン酸、乳酸、安息香酸等のカルボン酸やメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸等のスルホン酸が挙げられる。
pH調節剤として用いる酸は、気体、固体、又は、液体のいずれの状態でも用いることができるが、反応槽への供給の容易性を考慮すると、液体の状態のものを用いることが好ましい。また、気体又は固体の状態の酸は、水溶液として用いることはより好ましい。
反応槽のpH調節の制御性を考慮すると、液体の状態の酸も水溶液として用いることがより好ましい。酸を水溶液として用いる場合、酸の濃度としては、特に制限はないが、pH調節が容易な点から、好ましくは0.1wt%以上99wt%以下、より好ましくは1wt%以上90wt%以下、更に好ましくは1wt%以上50wt%以下である。
When the pH suitable for the hydrolysis reaction of the 3-hydroxyamide compound is lower than 7, an acid can be used as the pH adjuster.
As the acid used as the pH adjuster, either an inorganic acid or an organic acid can be used. Examples of inorganic acids include hydrohalic acids such as hydrogen chloride, hydrogen bromide, and hydrogen iodide, hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid, hypobromous acid, bromous acid, and bromine. Examples include halogenated oxoacids such as perbromic acid, hypoiodic acid, iodic acid, iodic acid, and periodic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, and boric acid. Examples of organic acids include carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, oxalic acid, malonic acid, fumaric acid, maleic acid, citric acid, lactic acid, benzoic acid, methanesulfonic acid, Examples include sulfonic acids such as ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, and p-toluenesulfonic acid.
The acid used as a pH adjuster can be used in any state of gas, solid, or liquid, but in consideration of ease of supply to the reaction tank, it is preferable to use one in liquid state. Moreover, it is more preferable to use the acid in a gaseous or solid state as an aqueous solution.
Considering the controllability of pH adjustment in the reaction tank, it is more preferable to use the acid in a liquid state as an aqueous solution. When the acid is used as an aqueous solution, the concentration of the acid is not particularly limited, but from the viewpoint of easy pH control, it is preferably 0.1 wt% or more and 99 wt% or less, more preferably 1 wt% or more and 90 wt% or less, and even more preferably is 1 wt% or more and 50 wt% or less.

3-ヒドロキシアミド化合物の加水分解反応に好適なpHが7よりも大きい場合には、pH調節剤として塩基を用いることができる。
pH調節剤として用いる塩基としては、無機塩基、有機塩基のいずれも用いることができる。無機塩基としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属の炭酸水素塩、アンモニアが挙げられる。有機塩基としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、アニリン、ピリジンが挙げられる。
pH調節剤として用いる塩基は、気体、固体、又は、液体のいずれの状態でも用いることができるが、反応槽への供給の容易性を考慮すると、液体の状態のものを用いることが好ましい。気体又は固体の状態の塩基は、水溶液として用いることが好ましい。反応槽のpH調節の制御性を考慮すると、液体の状態の塩基も水溶液として用いることが好ましい。水溶液として用いる場合の塩基の濃度は、特に制限はないが、pH調節が容易な点から、好ましくは0.1wt%以上99wt%以下、より好ましくは1wt%以上90wt%以下、さらに好ましくは1wt%以上50wt%以下である。
When the pH suitable for the hydrolysis reaction of the 3-hydroxyamide compound is higher than 7, a base can be used as a pH adjuster.
As the base used as a pH adjuster, either an inorganic base or an organic base can be used. Examples of inorganic bases include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as magnesium hydroxide and calcium hydroxide, lithium carbonate, and sodium carbonate. , alkali metal carbonates such as potassium carbonate, alkali metal hydrogen carbonates such as lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, and ammonia. Examples of the organic base include trimethylamine, triethylamine, aniline, and pyridine.
The base used as a pH adjuster can be used in any state of gas, solid, or liquid, but in consideration of ease of supply to the reaction tank, it is preferable to use a base in liquid state. The base in gas or solid state is preferably used as an aqueous solution. Considering the controllability of pH adjustment in the reaction tank, it is preferable to use the base in a liquid state as an aqueous solution. The concentration of the base when used as an aqueous solution is not particularly limited, but from the viewpoint of easy pH control, it is preferably 0.1 wt% or more and 99 wt% or less, more preferably 1 wt% or more and 90 wt% or less, and even more preferably 1 wt%. The content is 50 wt% or less.

特定の細菌に由来するアミダーゼを含有する菌体及び菌体処理物(アミダーゼ触媒)からなる群より選ばれる少なくとも1種と、3-ヒドロキシアミド化合物と、を水性媒体中で作用させる方法(加水分解反応の方法)は、特に制限はないが、例えば、(1)~(3)の方法等が挙げられる。
(1)アミダーゼ触媒、反応原料(3-ヒドロキシアミド化合物及び原料水)、水性媒体及びpH調節剤を反応槽に一度に全量仕込んでから反応を行う方法(回分反応)。
(2)アミダーゼ触媒、反応原料(3-ヒドロキシアミド化合物及び原料水)、水性媒体及びpH調節剤の一部を反応槽に仕込んだ後、連続的又は間欠的に残りのアミダーゼ触媒、反応原料(3-ヒドロキシアミド化合物及び原料水)、水性媒体及びpH調節剤を供給して反応を行う方法(半回分反応)。
(3)アミダーゼ触媒、反応原料(3-ヒドロキシアミド化合物及び原料水)、水性媒体及びpH調節剤の連続的又は間欠的な供給と、反応液(アミダーゼ触媒、未反応原料、水性媒体、pH調節剤及び生成した3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩等を含む。)の連続的又は間欠的な取り出しを行いながら、反応槽内の反応液を全量取り出すことなく連続的に反応を行う方法(連続反応)。
A method of reacting a 3-hydroxyamide compound with at least one member selected from the group consisting of bacterial cells and bacterial cell-treated products (amidase catalysts) containing amidase derived from specific bacteria (hydrolysis). There are no particular restrictions on the reaction method (reaction method), but examples include methods (1) to (3).
(1) A method in which the amidase catalyst, reaction raw materials (3-hydroxyamide compound and raw water), aqueous medium, and pH adjuster are charged into a reaction tank in their entirety at once and then the reaction is carried out (batch reaction).
(2) After charging the amidase catalyst, reaction raw materials (3-hydroxyamide compound and raw water), aqueous medium, and part of the pH adjuster into the reaction tank, the remaining amidase catalyst, reaction raw materials ( 3-Hydroxyamide compound and raw material water), an aqueous medium, and a pH adjuster are supplied to carry out the reaction (semi-batch reaction).
(3) Continuous or intermittent supply of amidase catalyst, reaction raw materials (3-hydroxyamide compound and raw water), aqueous medium and pH adjuster, and reaction solution (amidase catalyst, unreacted raw materials, aqueous medium, pH adjustment) A method in which the reaction is carried out continuously without taking out the entire amount of the reaction liquid in the reaction tank (continuous reaction).

本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法において、アミダーゼ触媒の使用形態として、好ましくは懸濁床であり、例えば、アミダーゼ触媒の懸濁液を調製し、懸濁液を反応槽に供給すればよい。 In the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure, the amidase catalyst is preferably used in a suspended bed; for example, a suspension of the amidase catalyst is prepared, and the suspension is reacted. Just supply it to the tank.

反応槽内の液温である反応槽温度は、アミダーゼ触媒の耐熱性にもよるが、通常0℃~50℃に設定され、好ましくは10℃~40℃に設定される。反応槽温度が上記範囲にあると、アミダーゼ触媒の活性を良好に維持できる点で好ましい。 The reaction tank temperature, which is the temperature of the liquid in the reaction tank, is usually set at 0°C to 50°C, preferably 10°C to 40°C, although it depends on the heat resistance of the amidase catalyst. It is preferable that the reaction tank temperature is within the above range because the activity of the amidase catalyst can be maintained well.

反応槽内の圧力としては、一般的には常圧下で行われるが、3-ヒドロキシアミド化合物の溶解度を高めるために加圧下で行うこともできる。加圧条件としては、例えば、0.01MPa以上1MPa以下が好ましい。 The pressure inside the reaction tank is generally normal pressure, but it can also be carried out under increased pressure in order to increase the solubility of the 3-hydroxyamide compound. The pressurizing conditions are preferably, for example, 0.01 MPa or more and 1 MPa or less.

反応槽内のpHは、アミダーゼ触媒の活性を良好に保つための好適な範囲であれば特に限定されないが、好ましくはpH5~pH10の範囲にある。pHが上記範囲にあると、アミダーゼ触媒の活性を良好に維持できる点で好ましい。 The pH in the reaction tank is not particularly limited as long as it is within a suitable range for maintaining good activity of the amidase catalyst, but is preferably in the range of pH 5 to pH 10. It is preferable that the pH is within the above range because the activity of the amidase catalyst can be maintained well.

〔第2実施形態〕
本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法は、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種と3-ヒドロキシニトリル化合物とを水性媒体中で作用させて得られた3-ヒドロキシアミド化合物と、上述の特定の細菌に由来するアミダーゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種と、を水性媒体中で作用させて3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を製造する方法であることが好ましい。
また、本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法は、上記ニトリルヒドラターゼ及びアミダーゼの存在下、3-ヒドロキシニトリル化合物から3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を製造する方法であってもよい。
具体的には、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種と上述のアミダーゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種とを混合し、この混合液を3-ヒドロキシニトリル化合物に添加して、3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を製造する方法が挙げられる。
[Second embodiment]
The method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure includes at least one member selected from the group consisting of nitrile hydratase-containing microbial cells and bacterial cell-treated products and a 3-hydroxynitrile compound in an aqueous medium. The 3-hydroxyamide compound obtained by the reaction in an aqueous medium and at least one species selected from the group consisting of bacterial cells and bacterial cell-treated products containing amidase derived from the above-mentioned specific bacteria. Preferably, the method is one for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof.
Further, a method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure is a method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof from a 3-hydroxynitrile compound in the presence of the nitrile hydratase and amidase. There may be.
Specifically, at least one species selected from the group consisting of bacterial cells and bacterial cell-treated products containing nitrile hydratase, and at least one species selected from the group consisting of bacterial cells and bacterial cell-treated products containing the above-mentioned amidase. A method of producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof by mixing the 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof can be mentioned.

<ニトリルヒドラターゼを含有する菌体及び/又はその菌体処理物>
本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法において、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種(以下、これらを単に「ニトリルヒドラターゼ触媒」ともいう。)を3-ヒドロキシニトリル化合物の3-ヒドロキシアミド化合物への水和触媒として用いてもよい。
<Nitrile hydratase-containing bacterial cells and/or treated bacterial cells>
In the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure, at least one species selected from the group consisting of nitrile hydratase-containing microbial cells and bacterial cell-treated products (hereinafter, these are simply referred to as "nitrile hydratase"). (also referred to as "catalyst") may be used as a catalyst for hydration of a 3-hydroxynitrile compound to a 3-hydroxyamide compound.

本明細書において、ニトリルヒドラターゼとは、ニトリル化合物のシアノ基に作用し、シアノ基を水和してアミド基とする酵素を示す。
本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法で用いるニトリルヒドラターゼは、3-ヒドロキシニトリル化合物を効率的に水和できればよく、微生物、植物、かび、動物、昆虫等に由来するニトリルヒドラターゼであってもよい。
In this specification, nitrile hydratase refers to an enzyme that acts on the cyano group of a nitrile compound to hydrate the cyano group and convert it into an amide group.
The nitrile hydratase used in the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure only needs to be able to efficiently hydrate a 3-hydroxynitrile compound, and can be derived from microorganisms, plants, molds, animals, insects, etc. It may also be a nitrile hydratase.

ニトリルヒドラターゼを生産する微生物としては、例えば、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属、ノカルディア(Nocardia)属、シュードノカルディア(Pseudomonas)属、バチルス(Bacillus)属、バクテリディウム(Bacteridium)属、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属、マイクロコッカス(Micrococcus)属、ロドコッカス(Rhodococcus)属、エアロモナス(Aeromonas)属、シトロバクター(Citrobacter)属、アグロバクテリウム(Agrobacterium)属、エルウィニア(Erwinia)属、エンテロバクター(Enterobacter)属、ストレプトミセス(Streptomyces)属、リゾビウム(Rhizobium)属、シュードノカルディア(Pseudonocardia)属等に属する微生物が挙げられる。
本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法で用いるニトリルヒドラターゼとしては、シュードモナス属又はシュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼが好ましく、シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼがより好ましい。
Examples of microorganisms that produce nitrile hydratase include the genus Corynebacterium, the genus Nocardia, the genus Pseudomonas, the genus Bacillus, the genus Bacteridium, and the genus Brevi. Brevibacterium, Micrococcus, Rhodococcus, Aeromonas, Citrobacter, Agrobacterium, Erwinia, Enterobacter ( Examples include microorganisms belonging to the genus Enterobacter, Streptomyces, Rhizobium, Pseudonocardia, and the like.
The nitrile hydratase used in the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure is preferably a nitrile hydratase derived from the genus Pseudomonas or the genus Pseudonocardia, more preferably a nitrile hydratase derived from the genus Pseudonocardia. preferable.

シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼを含有する菌体としては、シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼを産生し、かつ、ニトリル化合物及びアミド化合物を含む水溶液中でニトリルヒドラターゼ活性を保持している菌体であれば特に限定されない。
シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼを含有する菌体は1種で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
A bacterial cell containing nitrile hydratase derived from the genus Pseudonocardia is one that produces nitrile hydratase derived from the genus Pseudonocardia and retains nitrile hydratase activity in an aqueous solution containing a nitrile compound and an amide compound. There is no particular limitation as long as it is a bacterial cell that exists.
One type of bacterial cells containing nitrile hydratase derived from the genus Pseudonocardia may be used, or two or more types may be used in combination.

また、これら菌体よりクローニングしたニトリルヒドラターゼ遺伝子を任意の宿主で高発現させた形質転換体、及び、組換えDNA技術を用いて該ニトリルヒドラターゼの構成アミノ酸の一個又は二個以上を他のアミノ酸で置換、欠失、削除もしくは挿入することにより、アミド化合物に対する耐性やニトリル化合物に対する耐性、温度耐性を更に向上させた変異型のニトリルヒドラターゼを発現させた形質転換体等は、アミド化合物の生産性が向上している点から好ましい。
なお、ここでいう任意の宿主には、後述の実施例のように大腸菌(Escherichia coli)が代表例として挙げられるが、とくに大腸菌に限定されるものではなく枯草菌(Bacillus subtilis)等のバチルス属菌、酵母や放線菌等の他の菌株も含まれる。その様なものの例として、MT-10822〔本菌株は、1996年2月7日に茨城県つくば市東1丁目1番3号の通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所(現 千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 独立行政法人製品評価技術基盤機構 バイオテクノロジーセンター 特許生物寄託センター)に受託番号FERMBP-5785として、特許手続き上の菌体の寄託の国際的承認に関するブダペスト条約に基づいて寄託されている。〕が挙げられる。
In addition, transformants in which the nitrile hydratase gene cloned from these bacterial cells is highly expressed in any host, and one or more constituent amino acids of the nitrile hydratase using recombinant DNA technology Transformants that express mutant nitrile hydratase that has further improved resistance to amide compounds, resistance to nitrile compounds, and temperature resistance by substitution, deletion, deletion, or insertion of amino acids are This is preferable because productivity is improved.
Note that the arbitrary host mentioned here includes Escherichia coli as a representative example, as shown in the Examples below, but is not particularly limited to Escherichia coli, and includes Bacillus species such as Bacillus subtilis. Other strains such as fungi, yeasts and actinomycetes are also included. As an example of such a strain, MT-10822 [this strain was acquired on February 7, 1996 at the Institute of Biotechnology and Industrial Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry, 1-1-3 Higashi, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture (currently Kisarazu, Chiba Prefecture). Ichikazusa Kamatari 2-5-8 National Institute of Technology and Evaluation (Biotechnology Center, Patent Organism Depositary Center) under the accession number FERMBP-5785 under the Budapest Treaty on the International Recognition of the Deposit of Microbial Organisms for the Purposes of Patent Procedures It has been deposited. ].

シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼのクローニングする際に用いるベクターは、シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼをコードする遺伝子を含有するものであり、ベクターにシュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼをコードする遺伝子を連結することにより得ることができる。
ベクターとしては、特に限定されるものではなく、例えばpET-21a(+)、pKK223-3、pUC19、pBluescriptKS(+)及びpBR322等に代表される市販の発現プラスミドに、シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼをコードする遺伝子を組み込むことにより、該ニトリルヒドラターゼの発現プラスミドを構築することができる。また、形質転換に使用する宿主生物としては、ベクターが安定、かつ自己増殖可能で、さらに外来のDNAの形質が発現できるものであればよく、例えば大腸菌が好例として挙げられるが、大腸菌だけに限らず枯草菌、酵母等に導入することにより、ニトリルヒドラターゼの産生能を有する形質転換体を得ることができる。
The vector used for cloning the nitrile hydratase derived from the genus Pseudonocardia contains the gene encoding the nitrile hydratase derived from the genus Pseudonocardia. It can be obtained by linking the encoding genes.
Vectors are not particularly limited, and include commercially available expression plasmids such as pET-21a(+), pKK223-3, pUC19, pBluescriptKS(+), and pBR322, and nitrile vectors derived from Pseudonocardia. By incorporating a gene encoding hydratase, an expression plasmid for the nitrile hydratase can be constructed. In addition, the host organism used for transformation may be one that is stable, capable of self-replication, and capable of expressing the characteristics of the foreign DNA. For example, Escherichia coli is a good example, but it is limited to Escherichia coli. By introducing it into Bacillus subtilis, yeast, etc., a transformant having the ability to produce nitrile hydratase can be obtained.

上述のようなシュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼを産生する菌体は、公知の方法により、適宜培養し増殖させ、ニトリルヒドラターゼを産生させてもよい。
シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼを産生する菌体の培養に使用される培地としては炭素源、窒素源、無機塩類及びその他の栄養素を適量含有する培地であれば合成培地又は天然培地のいずれも使用可能である。
例えば、LB培地、M9培地等の通常の液体培地に、菌体を植菌した後、適当な培養温度(一般的には20℃~50℃であるが、好熱菌の場合は50℃以上でもよい。)で培養させることにより調製できる。培養は前記培養成分を含有する液体培地中で振とう培養、通気撹拌培養、連続培養、流加培養等の通常の培養方法を用いて行うことができる。
形質転換体の培養温度としては、15℃~37℃が好ましい。
培養条件は、特に限定されるものではなく、培養の種類、培養方法により適宜選択すればよく、菌株が生育しニトリルヒドラターゼを産生することができればよい。
The above-mentioned nitrile hydratase-producing microbial cells derived from the genus Pseudonocardia may be appropriately cultured and grown to produce nitrile hydratase by a known method.
The medium used for culturing the bacterial cells that produce nitrile hydratase derived from the genus Pseudonocardia may be either a synthetic medium or a natural medium as long as it contains appropriate amounts of carbon sources, nitrogen sources, inorganic salts, and other nutrients. is also available.
For example, after inoculating the bacterial cells into a normal liquid medium such as LB medium or M9 medium, the appropriate culture temperature (generally 20°C to 50°C, but 50°C or higher in the case of thermophilic bacteria) ) can be prepared by culturing in Cultivation can be carried out in a liquid medium containing the above-mentioned culture components using conventional culture methods such as shaking culture, aerated agitation culture, continuous culture, and fed-batch culture.
The culture temperature of the transformant is preferably 15°C to 37°C.
Culture conditions are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the type of culture and culture method, as long as the strain can grow and produce nitrile hydratase.

上述のシュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼを産生する菌体は、ニトリル化合物と反応させるために、遠心等による集菌、破砕し菌体破砕物を作製する等、さまざまな処理を行ってもよく、シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼを産生する菌体処理物は、これらのなんらかの処理を施した菌体を指す。
菌体処理物にはニトリルヒドラターゼを産生する菌体を破砕し、菌体破砕物から不溶物を除去することにより取り出された状態のニトリルヒドラターゼを含まれ、本明細書では、この様にして取り出された状態のニトリルヒドラターゼを遊離ニトリルヒドラターゼと称する場合がある。また、遊離ニトリルヒドラターゼは、菌体及び/又はその菌体破砕物由来の不溶物を含有するものではない。
破砕される菌体の形態としては、シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼを産生する菌体を含む限り特に限定はされず、例えば、該菌体を含む培養液そのもの、その培養液を遠心分離して分離又は回収された集菌体、さらにこの集菌体を生理食塩水等で洗浄したもの等が挙げられる。
ニトリルヒドラターゼを産生する菌体からニトリルヒドラターゼを取り出す方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、特許第5430659号公報に記載の方法を用いることができる。
The above-mentioned nitrile hydratase-producing microorganisms derived from the genus Pseudonocardia may be subjected to various treatments, such as collection by centrifugation or crushing to produce crushed microorganisms, in order to react with nitrile compounds. A treated bacterial cell product that produces nitrile hydratase derived from the genus Pseudonocardia often refers to bacterial cells that have been subjected to some kind of treatment.
The bacterial cell treatment product includes nitrile hydratase that has been extracted by crushing the bacterial cells that produce nitrile hydratase and removing insoluble matter from the crushed bacterial cell material. The nitrile hydratase in the state removed is sometimes referred to as free nitrile hydratase. Furthermore, free nitrile hydratase does not contain insoluble matter derived from bacterial cells and/or crushed bacterial cells.
The form of the microbial cells to be disrupted is not particularly limited as long as it contains microbial cells that produce nitrile hydratase derived from the genus Pseudonocardia. Examples include bacterial collections separated or collected by washing, and those obtained by washing these bacterial collections with physiological saline or the like.
As a method for removing nitrile hydratase from a microbial cell that produces nitrile hydratase, a known method can be used, for example, the method described in Japanese Patent No. 5430659 can be used.

<シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼ>
シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼは、野生型シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼ(以下、単に、「野生型ニトリルヒドラターゼ」と称する場合がある。)であってもよいし、変異型シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼ(以下、単に、「変異型ニトリルヒドラターゼ」ともいう場合がある。)であってもよい。
変異型ニトリルヒドラターゼは、ニトリルヒドラターゼを構成するアミノ酸の一つ又は二つ以上に対して、他のアミノ酸で置換、欠失、削除又は挿入されたニトリルヒドラターゼであり、後述する組換えDNA技術を用いて作製することができる。
3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の生産性を向上させる点から、シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼは、変異型シュードノカルディア属由来のニトリルヒドラターゼ(変異型ニトリルヒドラターゼ)であることが好ましい。
<Nitrile hydratase derived from Pseudonocardia>
The nitrile hydratase derived from the genus Pseudonocardia may be a wild type nitrile hydratase derived from the genus Pseudonocardia (hereinafter sometimes simply referred to as "wild type nitrile hydratase"), or a mutant type nitrile hydratase. It may be a nitrile hydratase derived from the genus Pseudonocardia (hereinafter also simply referred to as "mutant nitrile hydratase").
Mutant nitrile hydratase is a nitrile hydratase in which one or more of the amino acids constituting the nitrile hydratase is substituted, deleted, deleted, or inserted with other amino acids, and is a nitrile hydratase that is a nitrile hydratase that has been substituted, deleted, deleted, or inserted with another amino acid, and is a nitrile hydratase that is produced by the recombinant DNA described below It can be produced using technology.
In order to improve the productivity of the 3-hydroxycarboxylic acid compound or its salt, the nitrile hydratase derived from the genus Pseudonocardia must be a mutant nitrile hydratase derived from the genus Pseudonocardia (mutant nitrile hydratase). is preferred.

[変異型ニトリルヒドラターゼ]
3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の生産性を向上させる点から、変異型ニトリルヒドラターゼとしては、配列番号1で表されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するαサブユニットと、配列番号2で表されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するβサブユニットとを有するシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼにおいて、下記のアミノ酸置換位置(1L)~(37L)からなる群より選ばれる少なくとも1つの位置で他のアミノ酸残基に置換された変異型ニトリルヒドラターゼであることが好ましい。
[Mutant nitrile hydratase]
In order to improve the productivity of 3-hydroxycarboxylic acid compounds or salts thereof, the mutant nitrile hydratase includes an α subunit having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1; In the nitrile hydratase derived from Pseudonocardia thermophila having a β subunit having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, the following amino acid substitution positions (1L) to (37L) It is preferable that the mutant nitrile hydratase is substituted with another amino acid residue at at least one position selected from the group consisting of.

配列番号1で表されるアミノ酸配列とは、野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのアミノ酸配列である。
配列番号2で表されるアミノ酸配列とは、野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼのβサブユニットのアミノ酸配列である。
配列番号1で表されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するαサブユニットとは、野生型シュードノカルディア・サーモフィラに由来するニトリルヒドラターゼが有するαサブユニット(野生型αサブユニット)と比較した場合、野生型αサブユニットのアミノ酸配列と90%以上一致しているアミノ酸配列を有するαサブユニットであることを意味している。
同様に配列番号2で表されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するβサブユニットとは、野生型シュードノカルディア・サーモフィラに由来するニトリルヒドラターゼが有するβサブユニット(野生型βサブユニット)と比較した場合、野生型βサブユニットのアミノ酸配列と90%以上一致しているアミノ酸配列を有するβサブユニットであることを意味している。
The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is the amino acid sequence of the α subunit of nitrile hydratase derived from wild-type Pseudonocardia thermophila.
The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is the amino acid sequence of the β subunit of nitrile hydratase derived from wild-type Pseudonocardia thermophila.
The α subunit having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is the α subunit possessed by the nitrile hydratase derived from wild type Pseudonocardia thermophila (wild type α subunit ) means that the α subunit has an amino acid sequence that is 90% or more identical to the amino acid sequence of the wild type α subunit.
Similarly, the β subunit having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is the β subunit possessed by the nitrile hydratase derived from wild type Pseudonocardia thermophila (wild type β This means that the β subunit has an amino acid sequence that is 90% or more identical to the amino acid sequence of the wild type β subunit.

また、変異型ニトリルヒドラターゼは、αサブユニットとβサブユニットが会合した2量体がその基本構造単位となっており、その2量体が更に会合して4量体を形成する。αサブユニットのN末端から111番目のアミノ酸残基であるシステイン残基がシステインスルフィン酸(Cys-SOOH)に、N末端から113番目のアミノ酸残基であるシステイン残基がシステインスルフェン酸(Cys-SOH)にそれぞれ翻訳後修飾を受け、この修飾アミノ酸残基を介してαサブユニットのポリペプチド鎖とコバルト原子が結合し、活性中心を形成するものである。 In addition, the basic structural unit of mutant nitrile hydratase is a dimer in which an α subunit and a β subunit associate, and the dimers further associate to form a tetramer. The cysteine residue, which is the 111th amino acid residue from the N-terminus of the α subunit, is converted to cysteine sulfinic acid (Cys-SOOH), and the cysteine residue, which is the 113th amino acid residue from the N-terminus, is converted to cysteine sulfenic acid (Cys-SOOH). -SOH) are each subjected to post-translational modification, and the polypeptide chain of the α subunit and cobalt atom are bonded to each other via this modified amino acid residue to form an active center.

変異型ニトリルヒドラターゼは、3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の生産性を向上させる点から、シュードノカルディア・サーモフィラに由来するニトリルヒドラターゼであることが好ましい。
本開示において、シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼとは、配列番号1のアミノ酸配列を有するαサブユニットと配列番号2のアミノ酸配列を有するβサブユニットを有する野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼだけでなく、野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼに対して、当業者が野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼの改変配列であると認識できる程度に、改変を加えた改変ニトリルヒドラターゼをも含む概念である。
シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼの概念に含まれる改変ニトリルヒドラターゼには、野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼに対して、(i)1つ以上のアミノ酸残基における別のアミノ酸残基への置換、(ii)アミノ酸残基置換(1A)~(37A)以外の1つ以上のアミノ酸残基の欠損、(iii)アミノ酸残基の挿入、(iv)αサブユニットのアミノ酸配列のN末端及びC末端のうち一方若しくは両方へのアミノ酸残基の付加、(v)βサブユニットのアミノ酸配列のN末端及びC末端のうち一方若しくは両方へのアミノ酸残基の付加、からなる群から選択される1つ以上の改変を加えた改変ニトリルヒドラターゼも含まれる。
なお、後述で詳述するが、変異型ニトリルヒドラターゼが含むアミノ酸残基置換を導入する際に、改変ニトリルヒドラターゼを用いて変異型ニトリルヒドラターゼを作製してもよい。
The mutant nitrile hydratase is preferably a nitrile hydratase derived from Pseudonocardia thermophila from the viewpoint of improving the productivity of the 3-hydroxycarboxylic acid compound or its salt.
In the present disclosure, nitrile hydratase derived from Pseudonocardia thermophila refers to wild-type Pseudonocardia thermophila having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. Not only the nitrile hydratase derived from thermophila but also the nitrile hydratase derived from wild type Pseudonocardia thermophila, those skilled in the art would recognize that it is a modified sequence of nitrile hydratase derived from wild type Pseudonocardia thermophila. The concept also includes modified nitrile hydratases that have been modified to a discernible extent.
Modified nitrile hydratases included in the concept of nitrile hydratase derived from Pseudonocardia thermophila include (i) one or more amino acid residues compared to the wild-type nitrile hydratase derived from Pseudonocardia thermophila; (ii) deletion of one or more amino acid residues other than amino acid residue substitutions (1A) to (37A), (iii) insertion of an amino acid residue, (iv) α-sub Addition of an amino acid residue to one or both of the N-terminus and C-terminus of the amino acid sequence of the unit; (v) Addition of an amino acid residue to one or both of the N-terminus and C-terminus of the amino acid sequence of the β subunit Also included are modified nitrile hydratases with one or more modifications selected from the group consisting of.
Note that, as will be described in detail below, when introducing amino acid residue substitutions included in the mutant nitrile hydratase, the mutant nitrile hydratase may be produced using a modified nitrile hydratase.

-改変ニトリルヒドラターゼ-
改変ニトリルヒドラターゼのαサブユニットにおいて、置換されたアミノ酸残基の数は、例えば、1~20であり、あるいは1~15であり、あるいは1~10であり、あるいは1~8であり、あるいは1~7であり、あるいは1~6であり、あるいは1~5であり、あるいは1~4であり、あるいは1~3であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。置換されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
改変ニトリルヒドラターゼのβサブユニットにおいて、置換されたアミノ酸残基の数は、例えば、1~20であり、あるいは1~15であり、あるいは1~10であり、あるいは1~8であり、あるいは1~7であり、あるいは1~6であり、あるいは1~5であり、あるいは1~4であり、あるいは1~3であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。置換されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
-Modified nitrile hydratase-
In the α subunit of the modified nitrile hydratase, the number of substituted amino acid residues is, for example, 1 to 20, or 1 to 15, or 1 to 10, or 1 to 8, or 1-7, or 1-6, or 1-5, or 1-4, or 1-3, or 1-2, or 1. The number of substituted amino acid residues may be zero.
In the β subunit of the modified nitrile hydratase, the number of substituted amino acid residues is, for example, 1 to 20, or 1 to 15, or 1 to 10, or 1 to 8, or 1-7, or 1-6, or 1-5, or 1-4, or 1-3, or 1-2, or 1. The number of substituted amino acid residues may be zero.

改変ニトリルヒドラターゼのαサブユニットにおいて、欠失されたアミノ酸残基の数は、例えば、1~10であり、あるいは1~7であり、あるいは1~4であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。欠失されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
改変ニトリルヒドラターゼのβサブユニットにおいて、欠失されたアミノ酸残基の数は、例えば、1~10であり、あるいは1~7であり、あるいは1~4であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。欠失されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
In the α subunit of the modified nitrile hydratase, the number of amino acid residues deleted is, for example, 1 to 10, or 1 to 7, or 1 to 4, or 1 to 2, Or it is 1. The number of deleted amino acid residues may be zero.
In the β subunit of the modified nitrile hydratase, the number of amino acid residues deleted is, for example, 1 to 10, or 1 to 7, or 1 to 4, or 1 to 2, Or it is 1. The number of deleted amino acid residues may be zero.

改変ニトリルヒドラターゼのαサブユニットにおいて、挿入されたアミノ酸残基の数は、例えば、1~10であり、あるいは1~7であり、あるいは1~4であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。挿入されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
改変ニトリルヒドラターゼのβサブユニットにおいて、挿入されたアミノ酸残基の数は、例えば、1~10であり、あるいは1~7であり、あるいは1~4であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。挿入されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
In the alpha subunit of the modified nitrile hydratase, the number of inserted amino acid residues is, for example, 1 to 10, or 1 to 7, or 1 to 4, or 1 to 2, or It is 1. The number of inserted amino acid residues may be zero.
In the β subunit of the modified nitrile hydratase, the number of inserted amino acid residues is, for example, 1 to 10, or 1 to 7, or 1 to 4, or 1 to 2, or It is 1. The number of inserted amino acid residues may be zero.

改変ニトリルヒドラターゼのαサブユニットにおいて、置換、欠失又は挿入されたアミノ酸残基の総数は、例えば、1~20であり、あるいは1~14であり、あるいは1~8であり、あるいは1~4であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。末端付加がある場合などは、置換、欠失又は挿入されたアミノ酸残基の総数は、0であってもよい。
改変ニトリルヒドラターゼのβサブユニットにおいて、置換、欠失又は挿入されたアミノ酸残基の総数は、例えば、1~20であり、あるいは1~14であり、あるいは1~8であり、あるいは1~4であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。末端付加がある場合などは、置換、欠失又は挿入されたアミノ酸残基の総数は、0であってもよい。
In the α subunit of the modified nitrile hydratase, the total number of amino acid residues substituted, deleted, or inserted is, for example, 1 to 20, or 1 to 14, or 1 to 8, or 1 to 4, or 1 to 2, or 1. In cases where there is terminal addition, the total number of substituted, deleted or inserted amino acid residues may be zero.
In the β subunit of the modified nitrile hydratase, the total number of substituted, deleted, or inserted amino acid residues is, for example, 1 to 20, or 1 to 14, or 1 to 8, or 1 to 4, or 1 to 2, or 1. In cases where there is terminal addition, the total number of substituted, deleted or inserted amino acid residues may be zero.

改変ニトリルヒドラターゼのαサブユニットにおいて、末端付加されたアミノ酸残基の数は、例えば、一末端あたり1~60であり、あるいは1~40であり、あるいは1~20であり、あるいは1~10であり、あるいは1~5であり、あるいは1~3であり、あるいは1である。付加されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
改変ニトリルヒドラターゼのβサブユニットにおいて、末端付加されたアミノ酸残基の数は、例えば、一末端あたり1~60であり、あるいは1~40であり、あるいは1~20であり、あるいは1~10であり、あるいは1~5であり、あるいは1~3であり、あるいは1である。付加されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
末端付加アミノ酸残基は、例えば分泌シグナル配列であってもよい。末端付加アミノ酸残基はN末端のみに、C末端のみに、あるいはN末端及びC末端の両方に存在してもよい。
In the α subunit of the modified nitrile hydratase, the number of terminally added amino acid residues is, for example, 1 to 60, or 1 to 40, or 1 to 20, or 1 to 10 per terminal. , or 1 to 5, or 1 to 3, or 1. The number of added amino acid residues may be zero.
In the β subunit of the modified nitrile hydratase, the number of terminally added amino acid residues is, for example, 1 to 60, or 1 to 40, or 1 to 20, or 1 to 10 per terminal. , or 1 to 5, or 1 to 3, or 1. The number of added amino acid residues may be zero.
The terminal additional amino acid residue may be, for example, a secretory signal sequence. Terminal additional amino acid residues may be present only at the N-terminus, only at the C-terminus, or at both the N-terminus and the C-terminus.

改変ニトリルヒドラターゼと野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼとの類似性は、配列同一性によっても表現できる。
改変ニトリルヒドラターゼのαサブユニットのアミノ酸配列は、配列番号1で表される野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのアミノ酸配列との間で、例えば70%以上の配列同一性を有し、あるいは80%以上の配列同一性を有し、あるいは85%以上の配列同一性を有し、あるいは90%以上の配列同一性を有し、あるいは95%以上の配列同一性を有し、あるいは96%以上の配列同一性を有し、あるいは97%以上の配列同一性を有し、あるいは98%以上の配列同一性を有し、あるいは99%以上の配列同一性を有する。
The similarity between the modified nitrile hydratase and the wild-type Pseudonocardia thermophila-derived nitrile hydratase can also be expressed by sequence identity.
The amino acid sequence of the α-subunit of the modified nitrile hydratase is, for example, 70% or more different from the amino acid sequence of the α-subunit of the wild-type Pseudonocardia thermophila-derived nitrile hydratase represented by SEQ ID NO: 1. have sequence identity, or have 80% or more sequence identity, or have 85% or more sequence identity, or have 90% or more sequence identity, or have 95% or more sequence identity; have a sequence identity of 96% or more, or have a sequence identity of 97% or more, or have a sequence identity of 98% or more, or have a sequence identity of 99% or more. have

改変ニトリルヒドラターゼのβサブユニットのアミノ酸配列は、配列番号2で表される野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼのβサブユニットのアミノ酸配列との間で、例えば70%以上の配列同一性を有し、あるいは80%以上の配列同一性を有し、あるいは85%以上の配列同一性を有し、あるいは90%以上の配列同一性を有し、あるいは95%以上の配列同一性を有し、あるいは96%以上の配列同一性を有し、あるいは97%以上の配列同一性を有し、あるいは98%以上の配列同一性を有し、あるいは99%以上の配列同一性を有する。 The amino acid sequence of the β subunit of the modified nitrile hydratase is, for example, 70% or more different from the amino acid sequence of the β subunit of the wild-type Pseudonocardia thermophila-derived nitrile hydratase represented by SEQ ID NO: 2. have sequence identity, or have 80% or more sequence identity, or have 85% or more sequence identity, or have 90% or more sequence identity, or have 95% or more sequence identity; have a sequence identity of 96% or more, or have a sequence identity of 97% or more, or have a sequence identity of 98% or more, or have a sequence identity of 99% or more. have

なお、配列同士のアラインメントは、ClustalW(1.83)で行うことができ、初期パラメータ(ギャップオープンペナルティ:10、ギャップエクステンションペナルティ:0.05を含む)を使用して行うことができる。 Note that alignment of sequences can be performed with ClustalW (1.83) using initial parameters (including gap open penalty: 10 and gap extension penalty: 0.05).

改変ニトリルヒドラターゼのアミノ酸配列を野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼのアミノ酸配列とアラインメントした場合、改変ニトリルヒドラターゼの改変の様式によっては、アラインメントの上で対応するアミノ酸残基同士であっても、上記のように規定されたサブユニットのN末端からの距離が異なることがある。
本開示においては、このような場合、改変ニトリルヒドラターゼについて、サブユニットのN末端からX番目のアミノ酸残基とは、野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼの当該サブユニットのN末端からX番目のアミノ酸残基とアラインメント上対応するアミノ酸残基を指す。
例えば、本開示における「αサブユニットのN末端から40番目のアミノ酸残基」、「αサブユニットのN末端から40番目のAsp残基」あるいは「αサブユニットのN末端から40番目のアミノ酸残基であるAsp残基」とは、改変ニトリルヒドラターゼのアミノ酸配列上においては、αサブユニットのN末端から40番目以外の位置に位置することがありうる。
例えば、改変ニトリルヒドラターゼのαサブユニットのN末端から41番目のアミノ酸残基(必ずしもAspでなくてもよい)が、アミノ酸残基の挿入の結果、野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのN末端から40番目のアミノ酸残基であるAsp残基に対応することがありうる。このような場合、本開示中の説明における「αサブユニットのN末端から40番目のアミノ酸残基」、「αサブユニットのN末端から40番目のAsp残基」又は「αサブユニットのN末端から40番目のアミノ酸残基であるAsp残基」とは、改変ニトリルヒドラターゼ中のαサブユニットのN末端から41番目のアミノ酸残基を指す。
When the amino acid sequence of the modified nitrile hydratase is aligned with the amino acid sequence of the wild-type nitrile hydratase derived from Pseudonocardia thermophila, depending on the manner of modification of the modified nitrile hydratase, corresponding amino acid residues may differ from each other in the alignment. Even so, the distance from the N-terminus of the subunit defined above may vary.
In the present disclosure, in such a case, for a modified nitrile hydratase, the X-th amino acid residue from the N-terminus of a subunit refers to the Refers to the amino acid residue that corresponds in alignment to the X-th amino acid residue from the end.
For example, in the present disclosure, "the 40th amino acid residue from the N-terminus of the α subunit", "the 40th Asp residue from the N-terminus of the α subunit", or "the 40th amino acid residue from the N-terminus of the α subunit" The "Asp residue" may be located at a position other than the 40th position from the N-terminus of the α subunit on the amino acid sequence of the modified nitrile hydratase.
For example, as a result of insertion of an amino acid residue, the 41st amino acid residue (not necessarily Asp) from the N-terminus of the α subunit of the modified nitrile hydratase becomes a nitrile derived from wild-type Pseudonocardia thermophila. It may correspond to the Asp residue, which is the 40th amino acid residue from the N-terminus of the α subunit of hydratase. In such a case, "the 40th amino acid residue from the N-terminus of the α subunit", "the 40th Asp residue from the N-terminus of the α subunit", or "the N-terminus of the α subunit" in the description of this disclosure The term "Asp residue which is the 40th amino acid residue from" refers to the 41st amino acid residue from the N-terminus of the α subunit in the modified nitrile hydratase.

なお、本明細書において、アミノ酸、ペプチド、タンパク質は下記に示すIUPAC-IUB生化学命名委員会(CBN)で採用された略号を用いて表される。また、特に明示しない限り、ペプチド及びタンパク質のアミノ酸残基の配列は、左端から右端にかけてN末端からC末端となるように表される。また、特に明示しない限り、ペプチド及びタンパク質のアミノ酸残基の配列は、N末端のアミノ酸残基が1番目のアミノ酸残基になるように表される。
A=Ala=アラニン、C=Cys=システイン、
D=Asp=アスパラギン酸、E=Glu=グルタミン酸、
F=Phe=フェニルアラニン、G=Gly=グリシン、
H=His=ヒスチジン、I=Ile=イソロイシン、
K=Lys=リシン、L=Leu=ロイシン、
M=Met=メチオニン、N=Asn=アスパラギン、
P=Pro=プロリン、Q=Gln=グルタミン、
R=Arg=アルギニン、S=Ser=セリン、
T=Thr=スレオニン、V=Val=バリン、
W=Trp=トリプトファン、Y=Tyr=チロシン
In this specification, amino acids, peptides, and proteins are represented using the abbreviations adopted by the IUPAC-IUB Committee on Biochemical Nomenclature (CBN) shown below. Furthermore, unless otherwise specified, the sequences of amino acid residues of peptides and proteins are expressed from the left end to the right end, from the N-terminus to the C-terminus. Furthermore, unless otherwise specified, sequences of amino acid residues of peptides and proteins are expressed such that the N-terminal amino acid residue is the first amino acid residue.
A=Ala=alanine, C=Cys=cysteine,
D=Asp=aspartic acid, E=Glu=glutamic acid,
F=Phe=phenylalanine, G=Gly=glycine,
H=His=histidine, I=Ile=isoleucine,
K=Lys=lysine, L=Leu=leucine,
M=Met=methionine, N=Asn=asparagine,
P=Pro=proline, Q=Gln=glutamine,
R=Arg=arginine, S=Ser=serine,
T=Thr=threonine, V=Val=valine,
W=Trp=tryptophan, Y=Tyr=tyrosine

-アミノ酸置換位置(1L)~(37L)-
変異型ニトリルヒドラターゼは、アミノ酸置換位置(1L)~(37L)からなる群より選ばれる少なくとも1つの位置(以下、「特定アミノ酸置換位置」ともいう。)で他のアミノ酸残基に置換された変異型ニトリルヒドラターゼであることが好ましい。
変異型ニトリルヒドラターゼにおいて、αサブユニット及びβサブユニットのいずれか一方が、特定アミノ酸置換位置で他のアミノ酸残基に置換されていてもよいし、αサブユニット及びβサブユニットの両方が、特定アミノ酸置換位置で他のアミノ酸残基に置換されていてもよい。
-Amino acid substitution positions (1L) to (37L)-
The mutant nitrile hydratase is substituted with another amino acid residue at at least one position selected from the group consisting of amino acid substitution positions (1L) to (37L) (hereinafter also referred to as "specific amino acid substitution position"). Preferably, it is a mutant nitrile hydratase.
In the mutant nitrile hydratase, either the α subunit or the β subunit may be substituted with another amino acid residue at a specific amino acid substitution position, or both the α subunit and the β subunit may be substituted with another amino acid residue at a specific amino acid substitution position. Other amino acid residues may be substituted at specific amino acid substitution positions.

(1L)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から13番目、
(2L)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から27番目、
(3L)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から36番目、
(4L)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から40番目、
(5L)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から43番目、
(6L)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から71番目、
(7L)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から92番目、
(8L)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から94番目、
(9L)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から148番目、
(10L)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から197番目、
(11L)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から204番目、
(12L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から4番目、
(13L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から10番目、
(14L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から24番目、
(15L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から32番目、
(16L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から37番目、
(17L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から41番目、
(18L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から46番目、
(19L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から48番目、
(20L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から51番目、
(21L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から72番目、
(22L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から79番目、
(23L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から96番目、
(24L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から107番目、
(25L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から110番目、
(26L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から118番目、
(27L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から127番目、
(28L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から146番目、
(29L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から160番目、
(30L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から186番目、
(31L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から205番目、
(32L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から206番目、
(33L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から215番目、
(34L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から217番目、
(35L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から226番目、
(36L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から230番目、
(37L)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から231番目。
(1L) In the α subunit, the 13th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1,
(2L) In the α subunit, the 27th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1,
(3L) In the α subunit, the 36th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1,
(4L) In the α subunit, the 40th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1,
(5L) In the α subunit, the 43rd position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1,
(6L) In the α subunit, the 71st position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1,
(7L) In the α subunit, the 92nd position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1,
(8L) In the α subunit, the 94th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1,
(9L) In the α subunit, the 148th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1,
(10L) In the α subunit, the 197th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1,
(11L) In the α subunit, the 204th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1,
(12L) In the β subunit, the fourth position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(13L) In the β subunit, the 10th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(14L) In the β subunit, the 24th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(15L) In the β subunit, the 32nd position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(16L) In the β subunit, the 37th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(17L) In the β subunit, the 41st position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(18L) In the β subunit, the 46th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(19L) In the β subunit, the 48th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(20L) In the β subunit, the 51st position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(21L) In the β subunit, the 72nd position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(22L) In the β subunit, the 79th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(23L) In the β subunit, the 96th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(24L) In the β subunit, the 107th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(25L) In the β subunit, the 110th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(26L) In the β subunit, the 118th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(27L) In the β subunit, the 127th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(28L) In the β subunit, the 146th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(29L) In the β subunit, the 160th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(30L) In the β subunit, the 186th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(31L) In the β subunit, the 205th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(32L) In the β subunit, the 206th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(33L) In the β subunit, the 215th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(34L) In the β subunit, the 217th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(35L) In the β subunit, the 226th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(36L) In the β subunit, the 230th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(37L) 231st from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 in the β subunit.

-他のアミノ酸置換位置-
変異型ニトリルヒドラターゼは、上記特定アミノ酸置換位置に加えて、特定アミノ酸置換位置以外の位置(以下、「他の置換位置」)で他のアミノ酸に置換されていてもよい。
他の置換位置としては、特に制限はないが、例えば、αサブユニットにおいて配列番号1のN末端から6番目、19番目、48番目、126番目、188番目等が挙げられる。
また、他の置換位置としては、例えば、βサブユニットにおける配列番号2のN末端置換から8番目、33番目、40番目、47番目、61番目、108番目、112番目、168番目、176番目、200番目、212番目、218番目等が挙げられる。
3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を効率的に製造できる観点から、変異型ニトリルヒドラターゼは、特定アミノ酸置換位置、及び、他の置換位置で他のアミノ酸に置換されていることが好ましい。
他の位置としては、αサブユニットにおいて配列番号1のN末端から6番目、19番目、48番目及び126番目、並びに、βサブユニットにおける配列番号2のN末端置換から108番目、176番目及び212番目からなる群から選ばれる少なくとも1つの位置で他のアミノ酸に置換されていることがより好ましい。
-Other amino acid substitution positions-
In addition to the specific amino acid substitution positions described above, the mutant nitrile hydratase may be substituted with other amino acids at positions other than the specific amino acid substitution positions (hereinafter referred to as "other substitution positions").
Other substitution positions are not particularly limited, but include, for example, the 6th, 19th, 48th, 126th, and 188th positions from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 in the α subunit.
In addition, other substitution positions include, for example, the 8th, 33rd, 40th, 47th, 61st, 108th, 112th, 168th, 176th from the N-terminal substitution of SEQ ID NO: 2 in the β subunit, Examples include the 200th, 212th, 218th, etc.
From the viewpoint of efficiently producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof, the mutant nitrile hydratase is preferably substituted with other amino acids at the specific amino acid substitution position and at other substitution positions.
Other positions include positions 6, 19, 48, and 126 from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 in the α subunit, and positions 108, 176, and 212 from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 in the β subunit. More preferably, at least one position selected from the group consisting of .

変異型ニトリルヒドラターゼにおいて、特定アミノ酸置換位置及び他の置換位置で他のアミノ酸残基に置換される数は、特に制限されず、1~20、1~15、1~10、1~8、1~7、1~6、1~5、1~4、1~3、1~2、又は、1であってもよい。
3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を効率的に製造できる観点から、他のアミノ酸残基に置換される数としては、1~20であることが好ましく、2~15であることがより好ましく、3~12であることが更に好ましい。
In the mutant nitrile hydratase, the number substituted with other amino acid residues at the specific amino acid substitution position and other substitution positions is not particularly limited, and may include 1 to 20, 1 to 15, 1 to 10, 1 to 8, It may be 1-7, 1-6, 1-5, 1-4, 1-3, 1-2, or 1.
From the viewpoint of efficiently producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof, the number substituted with other amino acid residues is preferably 1 to 20, more preferably 2 to 15, More preferably, it is 3 to 12.

-アミノ酸残基置換(1A)~(37A)-
変異型ニトリルヒドラターゼは、3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩が効率的に得られる観点から、上記置換(すなわち、特定アミノ酸置換位置における置換)が、下記の(1A)~(37A)からなる群から選ばれる少なくとも1つ置換(以下、「特定アミノ酸残基置換」)を含むことが好ましい。
-Amino acid residue substitutions (1A) to (37A)-
In the mutant nitrile hydratase, from the viewpoint of efficiently obtaining a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof, the above substitution (i.e., substitution at a specific amino acid substitution position) consists of the following (1A) to (37A). It is preferable that at least one substitution selected from the group (hereinafter referred to as "specific amino acid residue substitution") is included.

(1A)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から13番目に対応するアミノ酸残基IleからLeuへの置換、
(2A)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から27番目に対応するアミノ酸残基MetからIleへの置換、
(3A)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から36番目に対応するアミノ酸残基ThrからMet基への置換、
(4A)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から40番目に対応するアミノ酸残基AspからAsnへの置換、
(5A)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から43番目に対応するアミノ酸残基AlaからValへの置換、
(6A)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から71番目に対応するアミノ酸残基ArgからHis基への置換、
(7A)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から92番目に対応するアミノ酸残基AspからGluへの置換、
(8A)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から94番目に対応するアミノ酸残基MetからIleへの置換、
(9A)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から148番目に対応するアミノ酸残基GlyからAspへの置換、
(10A)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から197番目に対応するアミノ酸残基GlyからCysへの置換、
(11A)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から204番目に対応するアミノ酸残基ValからArgへの置換、
(12A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から4番目に対応するアミノ酸残基ValからMetへの置換、
(13A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から10番目に対応するアミノ酸残基ThrからAspへの置換、
(14A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から24番目に対応するアミノ酸残基ValからIleへの置換、
(15A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から32番目に対応するアミノ酸残基ValからGlyへの置換、
(16A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から37番目に対応するアミノ酸残基PheからLeuへの置換、
(17A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から41番目に対応するアミノ酸残基PheからIleへの置換、
(18A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から46番目に対応するアミノ酸残基MetからLysへの置換、
(19A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から48番目に対応するアミノ酸残基LeuからValへの置換、
(20A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から51番目に対応するアミノ酸残基PheからAlaへの置換、
(21A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から72番目に対応するアミノ酸残基TrpからPheへの置換、
(22A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から79番目に対応するアミノ酸残基HisからAsnへの置換、
(23A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から96番目に対応するアミノ酸残基GlnからArgへの置換、
(24A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から107番目に対応するアミノ酸残基ProからMetへの置換、
(25A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から110番目に対応するアミノ酸残基GluからAsnへの置換、
(26A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から118番目に対応するアミノ酸残基PheからAlaへの置換、
(27A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から127番目に対応するアミノ酸残基LeuからAlaへの置換、
(28A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から146番目に対応するアミノ酸残基ArgからGlyへの置換、
(29A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から160番目に対応するアミノ酸残基ArgからLeuへの置換、
(30A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から186番目に対応するアミノ酸残基LeuからGluへの置換、
(31A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から205番目に対応するアミノ酸残基GlyからValへの置換、
(32A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から206番目に対応するアミノ酸残基ProからLeu又はGlnへの置換、
(33A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から215番目に対応するアミノ酸残基TyrからAsnへの置換、
(34A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から217番目に対応するアミノ酸残基AspからGlyへの置換、
(35A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から226番目に対応するアミノ酸残基ValからIleへの置換、
(36A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から230番目に対応するアミノ酸残基AlaからGluへの置換、
(37A)βサブユニットにおいて、配列番号2のN末端から231番目に対応するアミノ酸残基AlaからValへの置換。
(1A) In the α subunit, substitution of the amino acid residue Ile corresponding to the 13th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 with Leu,
(2A) In the α subunit, substitution of the amino acid residue Met corresponding to the 27th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 with He;
(3A) In the α subunit, substitution of the amino acid residue Thr corresponding to the 36th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 with a Met group,
(4A) In the α subunit, substitution of the amino acid residue Asp corresponding to the 40th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 with Asn;
(5A) In the α subunit, substitution of amino acid residue Ala to Val corresponding to the 43rd position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1,
(6A) In the α subunit, substitution of the amino acid residue Arg corresponding to the 71st position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 with a His group,
(7A) In the α subunit, substitution of the amino acid residue Asp corresponding to the 92nd position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 with Glu,
(8A) In the α subunit, substitution of the amino acid residue Met corresponding to the 94th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 with He;
(9A) In the α subunit, substitution of the amino acid residue Gly corresponding to the 148th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 with Asp;
(10A) In the α subunit, substitution of amino acid residue Gly to Cys corresponding to the 197th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1;
(11A) In the α subunit, substitution of the amino acid residue Val corresponding to the 204th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 with Arg;
(12A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Val corresponding to the fourth position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Met;
(13A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Thr corresponding to the 10th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Asp;
(14A) In the β subunit, substitution of amino acid residue Val corresponding to the 24th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with He;
(15A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Val corresponding to the 32nd position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Gly;
(16A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Phe corresponding to the 37th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Leu,
(17A) In the β subunit, substitution of amino acid residue Phe corresponding to the 41st position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with He;
(18A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Met corresponding to the 46th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Lys;
(19A) In the β subunit, substitution of amino acid residue Leu to Val corresponding to the 48th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(20A) In the β subunit, substitution of amino acid residue Phe corresponding to the 51st position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Ala;
(21A) In the β subunit, substitution of amino acid residue Trp corresponding to the 72nd position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Phe,
(22A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue His corresponding to the 79th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Asn;
(23A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Gln corresponding to the 96th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Arg;
(24A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Pro corresponding to the 107th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Met;
(25A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Glu corresponding to the 110th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Asn;
(26A) In the β subunit, substitution of amino acid residue Phe corresponding to the 118th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Ala;
(27A) In the β subunit, substitution of amino acid residue Leu to Ala corresponding to the 127th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2,
(28A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Arg corresponding to the 146th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Gly;
(29A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Arg corresponding to the 160th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Leu,
(30A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Leu corresponding to the 186th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Glu,
(31A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Gly corresponding to the 205th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Val;
(32A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Pro corresponding to the 206th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Leu or Gln;
(33A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Tyr corresponding to the 215th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Asn;
(34A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Asp corresponding to the 217th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Gly;
(35A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Val corresponding to the 226th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with He;
(36A) In the β subunit, substitution of the amino acid residue Ala corresponding to the 230th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 with Glu,
(37A) Substitution of amino acid residue Ala to Val corresponding to the 231st position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 in the β subunit.

また、変異型ニトリルヒドラターゼは、3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩が効率的に得られる観点から、特定アミノ酸残基置換に加えて、下記の(1B)~(18B)からなる群(以下、「アミノ酸残基置換群B」ともいう)から選ばれる少なくとも1つの置換を含むことが好ましい。
(1B)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から6番目に対応するアミノ酸LeuからThr又はAlaへの置換、
(2B)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から19番目に対応するアミノ酸AlaからValへの置換、
(3B)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から36番目に対応するアミノ酸ThrからTrp、Ser、Gly又はAlaへの置換、
(4B)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から48番に対応するアミノ酸AsnからGlnへの置換、
(5B)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から126番目に対応するアミノ酸PheからTyrへの置換、
(6B)αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から188番目に対応するアミノ酸ThrからGlyへの置換
(7B)βサブユットにおける配列番号2のN末端置換から8番目に対応するアミノ酸GlyからAlaへの置換、
(8B)βサブユニットにおける配列番号2のN末端置換から33番目に対応するアミノ酸AlaからVal又はMetへの置換、
(9B)βサブユニットにおける配列番号2のN末端置換から40番目に対応するアミノ酸ThrからIle、Val又はLeuへの置換、
(10B)βサブユニットにおける配列番号2のN末端置換から61番目に対応するアミノ酸AlaからVal、Gly、Trp、Ser、Leu又はThrへの置換、
(11B)βサブユニットにおける配列番号2のN末端置換から108番目に対応するアミノ酸GluからAsp又はArgへの置換、
(12B)βサブユニットにおける配列番号2のN末端置換から112番目に対応するアミノ酸LysからVal又はIleへの置換
(13B)βサブユニットにおける配列番号2のN末端置換から150番目に対応するアミノ酸残基からAlaをAsn又はSerに置換
(14B)βサブユニットにおける配列番号2のN末端置換から168番目に対応するアミノ酸ThrからGluへの置換
(15B)βサブユニットにおける配列番号2のN末端置換から176番目に対応するアミノ酸TyrからAla、Thr、Met又はCysへの置換、
(16B)βサブユニットにおける配列番号2のN末端置換から200番目に対応するアミノ酸AlaからGluへの置換、
(17B)βサブユニットにおける配列番号2のN末端置換から212番目に対応するアミノ酸SerからTyrへの置換、
(18B)βサブユニットにおける配列番号2のN末端置換から218番目に対応するアミノ酸CysからMet又はSerへの置換。
In addition, from the viewpoint of efficiently obtaining a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof, the mutant nitrile hydratase has the following group consisting of (1B) to (18B) (hereinafter referred to as , also referred to as "amino acid residue substitution group B").
(1B) In the α subunit, substitution of the amino acid Leu corresponding to the 6th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 with Thr or Ala;
(2B) In the α subunit, substitution of the amino acid Ala to Val corresponding to the 19th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1,
(3B) In the α subunit, substitution of the amino acid Thr corresponding to the 36th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 with Trp, Ser, Gly, or Ala;
(4B) In the α subunit, substitution of amino acid Asn corresponding to position 48 from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 to Gln;
(5B) In the α subunit, substitution of amino acid Phe corresponding to the 126th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 with Tyr;
(6B) In the α subunit, the amino acid Thr to Gly corresponds to the 188th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1. (7B) The amino acid Gly to Ala corresponds to the 8th position from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 in the β subunit. replacement,
(8B) Substitution of amino acid Ala to Val or Met corresponding to the 33rd position from the N-terminal substitution of SEQ ID NO: 2 in the β subunit,
(9B) Substitution of amino acid Thr to He, Val or Leu corresponding to the 40th position from the N-terminal substitution of SEQ ID NO: 2 in the β subunit,
(10B) Substitution of amino acid Ala to Val, Gly, Trp, Ser, Leu or Thr corresponding to the 61st position from the N-terminal substitution of SEQ ID NO: 2 in the β subunit,
(11B) Substitution of amino acid Glu to Asp or Arg corresponding to the 108th position from the N-terminal substitution of SEQ ID NO: 2 in the β subunit,
(12B) Substitution of the amino acid Lys to Val or He corresponding to the 112th position from the N-terminal substitution of SEQ ID NO: 2 in the β subunit (13B) Amino acid corresponding to the 150th position from the N-terminal substitution of SEQ ID NO: 2 in the β subunit Replacement of Ala with Asn or Ser from residue (14B) Substitution of amino acid Thr with Glu corresponding to position 168 from N-terminal substitution of SEQ ID NO: 2 in β subunit (15B) N-terminus of SEQ ID NO: 2 in β subunit Substitution of amino acid Tyr to Ala, Thr, Met or Cys corresponding to the 176th position from the substitution,
(16B) Substitution of amino acid Ala to Glu corresponding to the 200th position from the N-terminal substitution of SEQ ID NO: 2 in the β subunit,
(17B) Substitution of amino acid Ser to Tyr corresponding to the 212th position from the N-terminal substitution of SEQ ID NO: 2 in the β subunit,
(18B) Substitution of amino acid Cys to Met or Ser corresponding to the 218th position from the N-terminal substitution of SEQ ID NO: 2 in the β subunit.

また、変異型ニトリルヒドラターゼは、本開示の効果が奏される範囲において、3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩が効率的に得られる観点から、特定アミノ酸残基置換、上記(1B)~(18B)の置換以外の置換(以下、「他のアミノ酸残基置換」)を含んでいてもよい。 In addition, the mutant nitrile hydratase may include specific amino acid residue substitutions, (1B) to ( 18B) substitutions (hereinafter referred to as "other amino acid residue substitutions") may be included.

変異型ニトリルヒドラターゼは、特定アミノ酸残基置換、及び、上記(1B)~(18B)の置換の合計数は、特に制限されず、例えば、1~20であってもよいし、1であってもよい。
3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩が効率的に得られる観点から、1~20であることが好ましく、1~15、1~10、1~8、1~7、1~6、1~5、1~4、1~3、1~2、又は、1であってもよい。
In the mutant nitrile hydratase, the total number of specific amino acid residue substitutions and the above (1B) to (18B) substitutions is not particularly limited, and may be, for example, 1 to 20, or 1. It's okay.
From the viewpoint of efficiently obtaining a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof, it is preferably 1 to 20, 1 to 15, 1 to 10, 1 to 8, 1 to 7, 1 to 6, 1 to 5 , 1-4, 1-3, 1-2, or 1.

-アミノ酸残基置換の導入方法-
変異型ニトリルヒドラターゼにおいて、特定アミノ酸置換位置に特定アミノ酸残基置換を導入する方法としては、公知公用の導入方法を用いることができる。
例えば、野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼに特定アミノ酸残基置換を導入してもよいし、野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼに改変を加えたニトリルヒドラターゼ(以下、「改変ニトリルヒドラターゼ」ともいう。)に特定アミノ酸残基置換を導入してもよい。
-Method for introducing amino acid residue substitution-
In the mutant nitrile hydratase, as a method for introducing a specific amino acid residue substitution into a specific amino acid substitution position, a publicly known introduction method can be used.
For example, specific amino acid residue substitutions may be introduced into wild-type nitrile hydratase derived from Pseudonocardia thermophila, or modified nitrile hydratase derived from wild-type Pseudonocardia thermophila. Specific amino acid residue substitutions may be introduced into hydratase (hereinafter also referred to as "modified nitrile hydratase").

-野生型ニトリルヒドラターゼのアミノ酸配列の例-
野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼにおいて、配列番号1の先頭に位置するMet残基が、αサブユニットのアミノ酸配列のN末端から1番目のアミノ酸残基であり、例えば、αサブユニットのアミノ酸配列のN末端から40番目のアミノ酸残基はAsp残基であり、αサブユニットのアミノ酸配列のN末端から43番目のアミノ酸残基はAla残基である。
また、野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼにおいては、配列番号2の先頭に位置するMet残基がβサブユニットのアミノ酸配列のN末端から1番目のアミノ酸残基であり、βサブユニットのアミノ酸配列のN末端から205番目のアミノ酸残基はGly残基であり、βサブユニットのアミノ酸配列のN末端から206番目のアミノ酸残基はPro残基であり、βサブユニットのアミノ酸配列のN末端から215番目のアミノ酸残基はTyr残基である。
-Example of amino acid sequence of wild type nitrile hydratase-
In the nitrile hydratase derived from wild-type Pseudonocardia thermophila, the Met residue located at the beginning of SEQ ID NO: 1 is the first amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence of the α subunit, for example, α The 40th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence of the subunit is an Asp residue, and the 43rd amino acid residue from the N-terminus of the α subunit amino acid sequence is an Ala residue.
In addition, in the nitrile hydratase derived from wild-type Pseudonocardia thermophila, the Met residue located at the beginning of SEQ ID NO: 2 is the first amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence of the β subunit, and β The 205th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence of the subunit is a Gly residue, and the 206th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence of the β subunit is a Pro residue. The 215th amino acid residue from the N-terminus of the sequence is a Tyr residue.

特定アミノ酸置換位置(1L)~(37L)の少なくとも1つの位置に、他のアミノ酸残基(好ましくは、アミノ酸残基置換(1A)~(37A))を置換させる際に、使用することができる改変ニトリルヒドラターゼの配列は、National Center for Biotechnology Information(NCBI)が提供するGenBankに登録されているニトリルヒドラターゼの配列、又は、公知文献に記載のニトリルヒドラターゼの配列から選んで使用することができる。 It can be used when replacing at least one of the specific amino acid substitution positions (1L) to (37L) with another amino acid residue (preferably amino acid residue substitutions (1A) to (37A)). The modified nitrile hydratase sequence can be selected from nitrile hydratase sequences registered in GenBank provided by the National Center for Biotechnology Information (NCBI) or nitrile hydratase sequences described in known literature. can.

特定アミノ酸置換位置(1L)~(37L)の少なくとも1つの位置に、他のアミノ酸残基(好ましくは、アミノ酸残基置換(1A)~(37A))を置換させる際に、使用することができる改変ニトリルヒドラターゼは、(1B)~(18B)からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換を含む改変ニトリルヒドラターゼであってもよい。 It can be used when replacing at least one of the specific amino acid substitution positions (1L) to (37L) with another amino acid residue (preferably amino acid residue substitutions (1A) to (37A)). The modified nitrile hydratase may be a modified nitrile hydratase containing at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (1B) to (18B).

<ニトリルヒドラターゼの第1実施形態>
変異型ニトリルヒドラターゼに係る第1の実施形態としては、効率的に3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩が得られる観点から、(4L)、(5L)、及び、(31L)~(33L)からなる群より選ばれる少なくとも1つの位置で他のアミノ酸残基に置換されていることが好ましく、(4A)、(5A)、及び、(31A)~(33A)からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換を含むことが好ましく、(4A)、(5A)、(31A)~(33A)及び、(3B)のアミノ酸残基置換を含むことが更に好ましい。
<First embodiment of nitrile hydratase>
The first embodiment of the mutant nitrile hydratase includes (4L), (5L), and (31L) to (33L) from the viewpoint of efficiently obtaining a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof. Preferably, at least one position selected from the group consisting of is substituted with another amino acid residue, and at least one position selected from the group consisting of (4A), (5A), and (31A) to (33A) It is preferable to include substitutions of one amino acid residue, and more preferably substitutions of amino acid residues (4A), (5A), (31A) to (33A), and (3B).

第1の実施形態において、例えば、アミノ酸残基置換(4A)、(5A)、(31A)~(33A)のうち1つ以上を上記の野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼ又は改変ニトリルヒドラターゼに導入して、変異型ニトリルヒドラターゼを得ることができる。 In the first embodiment, for example, one or more of the amino acid residue substitutions (4A), (5A), (31A) to (33A) are added to the above wild-type Pseudonocardia thermophila-derived nitrile hydratase or It can be introduced into a modified nitrile hydratase to obtain a mutant nitrile hydratase.

なお、(4A)、(5A)、及び、(31A)~(33A)からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換を導入する際に、使用することができる改変ニトリルヒドラターゼは、αサブユニットのN末端から36番目のアミノ酸残基(野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのアミノ酸配列におけるN末端から36番目のThr残基にアラインメント上対応するアミノ酸残基)がTrp残基に置換されたもの(以降では、アミノ酸残基置換(3Bf)ともいう)であってもよい。
3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩が効率的に得られる観点から、変異型ニトリルヒドラターゼは、(4A)、(5A)、及び、(31A)~(33A)からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換と、アミノ酸残基置換(3Bf)とを含むことが好ましい。
The modified nitrile hydratase that can be used when introducing at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (4A), (5A), and (31A) to (33A) is α 36th amino acid residue from the N-terminus of the subunit (amino acid residue corresponding to the 36th Thr residue from the N-terminus in the amino acid sequence of the α subunit of nitrile hydratase derived from wild-type Pseudonocardia thermophila) group) may be substituted with a Trp residue (hereinafter also referred to as amino acid residue substitution (3Bf)).
From the viewpoint of efficiently obtaining a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof, the mutant nitrile hydratase contains at least one compound selected from the group consisting of (4A), (5A), and (31A) to (33A). It is preferable to include one amino acid residue substitution and an amino acid residue substitution (3Bf).

変異型ニトリルヒドラターゼが、(4A)、(5A)、及び、(31A)~(33A)のアミノ酸残基置換を含む場合、アミノ酸残基置換(4A)、(5A)、及び、(31A)~(33A)のうち1つ以上の導入対象として使用することができる改変ニトリルヒドラターゼは、野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼのアミノ酸配列と比較した場合に、上記アミノ酸残基置換群Bから選択される1つ以上のアミノ酸残基置換を含むものであってもよく、アミノ酸残基置換(3Bf)を有していてもよいし、(1A)、(2A)、(6A)~(30A)、及び、(34A)~(37A)からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換を有していてもよい。上記アミノ酸残基置換は2つ以上を組み合わせて含まれていてもよい。そうした組み合わせの例も国際公開第2010/055666号には多数記載されている。また、改変ニトリルヒドラターゼは、もちろん、ニトリルヒドラターゼ活性を有するべきである。 When the mutant nitrile hydratase contains amino acid residue substitutions (4A), (5A), and (31A) to (33A), the amino acid residue substitutions (4A), (5A), and (31A) The modified nitrile hydratase that can be used as a target for introducing one or more of ~(33A) has the above amino acid residues when compared with the amino acid sequence of the nitrile hydratase derived from wild-type Pseudonocardia thermophila. It may contain one or more amino acid residue substitutions selected from substitution group B, may have amino acid residue substitutions (3Bf), (1A), (2A), (6A) ) to (30A) and (34A) to (37A). Two or more of the above amino acid residue substitutions may be included in combination. Many examples of such combinations are also described in International Publication No. 2010/055666. The modified nitrile hydratase should also, of course, have nitrile hydratase activity.

例えば、3つを組み合わせて含んでいる場合は、
αサブユニットにおけるThr36Ser及びAsp92Glu並びにβサブユニットにおけるAla33Valの組み合わせ、
αサブユニットにおけるMet94Ile並びにβサブユニットにおけるAla61Gly及びAla150Asnの組み合わせ、
βサブユニットにおけるVal4Met、Tyr176Ala及びAsp217Valの組み合わせ
βサブユニットにおけるAla33Met、His79Asn及びTyr176Thrの組み合わせ、
βサブユニットにおけるThr40Val、Cys218Met及びVal226Ileの組み合わせ、
などが例として挙げられる。
なお、本明細書において、例えば、「αサブユニットにおけるThr36Ser」とは、αサブユニットのN末端から36番目のアミノ酸残基(野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのアミノ酸配列におけるN末端から36番目のThr残基にアラインメント上対応するアミノ酸残基)がSer残基に置換されたものを意味している。
For example, if it contains a combination of three,
A combination of Thr36Ser and Asp92Glu in the α subunit and Ala33Val in the β subunit,
A combination of Met94Ile in the α subunit and Ala61Gly and Ala150Asn in the β subunit,
A combination of Val4Met, Tyr176Ala and Asp217Val in the β subunit, a combination of Ala33Met, His79Asn and Tyr176Thr in the β subunit,
A combination of Thr40Val, Cys218Met and Val226Ile in the β subunit,
Examples include:
In this specification, for example, "Thr36Ser in the α subunit" refers to the 36th amino acid residue from the N-terminus of the α subunit (α subunit of nitrile hydratase derived from wild-type Pseudonocardia thermophila). This means that the amino acid residue (which corresponds in alignment to the 36th Thr residue from the N-terminus in the amino acid sequence) is replaced with a Ser residue.

また、例えば8つを組み合わせて含んでいる場合は、
αサブユニットにおけるIle13Leu、Ala19Val、Arg71His及びPhe126Tyr並びにβサブユニットにおけるPhe37Leu、Gln96Arg、Glu108Asp及びAla200Gluの組み合わせ(国際公開2010/055666号:形質転換体番号59)、
αサブユニットにおけるLeu6Thr、Met27Ile、Thr36Met及びPhe126Tyr並びにβサブユニットにおけるThr10Asp、Pro107Met、Phe118Val及びAla200Gluの組み合わせ(国際公開2010/055666号:形質転換体番号68)、
αサブユニットにおけるLeu6Thr、Thr36Met及びPhe126Tyr並びにβサブユニットにおけるThr10Asp、Phe118Val、Ala200Glu、Pro206Leu及びAla230Gluの組み合わせ(国際公開2010/055666号:形質転換体番号92)、
αサブユニットにおけるLeu6Thr、Ala19Val及びPhe126Tyr並びにβサブユニットにおけるLeu48Val、His79Asn、Glu108Arg、Ser212Tyr及びAla230Gluの組み合わせ(国際公開2010/055666号:形質転換体番号85)、
αサブユニットにおけるThr36Met、Gly148Asp及びVal204Arg並びにβサブユニットにおけるPhe41Ile、Phe51Val、Glu108Asp、Pro206Leu及びAla230Gluの組み合わせ(国際公開2010/055666号:形質転換体番号93)、
が例として挙げられる。
Also, for example, if it contains a combination of 8,
A combination of Ile13Leu, Ala19Val, Arg71His and Phe126Tyr in the α subunit and Phe37Leu, Gln96Arg, Glu108Asp and Ala200Glu in the β subunit (International Publication No. 2010/055666: Transformant No. 59),
A combination of Leu6Thr, Met27Ile, Thr36Met and Phe126Tyr in the α subunit and Thr10Asp, Pro107Met, Phe118Val and Ala200Glu in the β subunit (International Publication No. 2010/055666: Transformant number 68),
A combination of Leu6Thr, Thr36Met and Phe126Tyr in the α subunit and Thr10Asp, Phe118Val, Ala200Glu, Pro206Leu and Ala230Glu in the β subunit (International Publication No. 2010/055666: Transformant number 92),
A combination of Leu6Thr, Ala19Val and Phe126Tyr in the α subunit and Leu48Val, His79Asn, Glu108Arg, Ser212Tyr and Ala230Glu in the β subunit (International Publication No. 2010/055666: Transformant number 85),
A combination of Thr36Met, Gly148Asp and Val204Arg in the α subunit and Phe41Ile, Phe51Val, Glu108Asp, Pro206Leu and Ala230Glu in the β subunit (International Publication No. 2010/055666: Transformant number 93),
is given as an example.

また、第1の実施形態において、変異型ニトリルヒドラターゼが、(4A)、(5A)、及び、(31A)~(33A)のアミノ酸残基置換を含む場合、アミノ酸残基置換(4A)、(5A)、及び、(31A)~(33A)からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換を導入できる改変ニトリルヒドラターゼのアミノ酸配列は、野生型シュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼのアミノ酸配列と比較して、(1A)、(2A)、(6A)~(30A)、及び、(35A)~(37A)、並びに、アミノ酸残基置換群B及びアミノ酸残基置換(3Bf)以外のアミノ酸残基置換を含んでいてもよい。
第1の実施形態において、(4A)、(5A)、及び、(31A)~(33A)からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換の導入は、このような、アミノ酸残基置換群Bのうち1つ以上のアミノ酸残基置換及び/又はアミノ酸残基置換(3Bf)に加えて、あるいはアミノ酸残基置換群Bへの置換もアミノ酸残基置換(3Bf)への置換も無しに、アミノ酸残基置換群B及びアミノ酸残基置換(3Bf)以外のアミノ酸残基置換を含む改変ニトリルヒドラターゼに対しても、効率的に3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を製造することができる。
In addition, in the first embodiment, when the mutant nitrile hydratase includes amino acid residue substitutions (4A), (5A), and (31A) to (33A), the amino acid residue substitution (4A), The amino acid sequence of the modified nitrile hydratase that can introduce at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (5A) and (31A) to (33A) is a nitrile hydratase derived from wild type Pseudonocardia thermophila. (1A), (2A), (6A) to (30A), and (35A) to (37A), as well as amino acid residue substitution group B and amino acid residue substitution (3Bf ) may include amino acid residue substitutions other than those in
In the first embodiment, the introduction of at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (4A), (5A), and (31A) to (33A) is carried out in such a group of amino acid residue substitutions. In addition to one or more amino acid residue substitutions and/or amino acid residue substitutions (3Bf) in B, or without substitutions to amino acid residue substitution group B or amino acid residue substitutions (3Bf), A 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof can also be efficiently produced for a modified nitrile hydratase containing amino acid residue substitutions other than amino acid residue substitution group B and amino acid residue substitution (3Bf).

第1の実施形態において、変異型ニトリルヒドラターゼは、(4A)、(5A)、(31A)~(33A)及び(3Bf)からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換を含む場合、表1で示す2つのアミノ酸残基置換の組み合わせを含んでいてもよい。変異型ニトリルヒドラターゼがこれらのアミノ酸残基置換の組み合わせに限定されないことはいうまでもない。 In the first embodiment, when the mutant nitrile hydratase contains at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (4A), (5A), (31A) to (33A) and (3Bf), It may also contain a combination of two amino acid residue substitutions shown in Table 1. It goes without saying that mutant nitrile hydratase is not limited to these combinations of amino acid residue substitutions.

変異型ニトリルヒドラターゼは、(4A)、(5A)、(31A)~(33A)及び(3Bf)からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換を含む場合、表2で示す3つのアミノ酸残基置換の組み合わせを含んでいてもよい。変異型ニトリルヒドラターゼがこれらのアミノ酸残基置換の組み合わせに限定されないことはいうまでもない。 When the mutant nitrile hydratase contains at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (4A), (5A), (31A) to (33A) and (3Bf), the three amino acids shown in Table 2 It may also include combinations of residue substitutions. It goes without saying that mutant nitrile hydratase is not limited to these combinations of amino acid residue substitutions.

変異型ニトリルヒドラターゼは、(4A)、(5A)、(31A)~(33A)及び(3Bf)からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換を含む場合、表3で示す4つのアミノ酸残基置換の組み合わせを含んでいてもよい。変異型ニトリルヒドラターゼがこれらのアミノ酸残基置換の組み合わせに限定されないことはいうまでもない。 When the mutant nitrile hydratase contains at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (4A), (5A), (31A) to (33A) and (3Bf), the four amino acids shown in Table 3 It may also include combinations of residue substitutions. It goes without saying that mutant nitrile hydratase is not limited to these combinations of amino acid residue substitutions.

変異型ニトリルヒドラターゼは、(4A)、(5A)、(31A)~(33A)及び(3Bf)からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換を含む場合、表4で示す5つのアミノ酸残基置換の組み合わせを含んでいてもよい。変異型ニトリルヒドラターゼがこれらのアミノ酸残基置換の組み合わせに限定されないことはいうまでもない。 When the mutant nitrile hydratase contains at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (4A), (5A), (31A) to (33A) and (3Bf), the five amino acids shown in Table 4 It may also include combinations of residue substitutions. It goes without saying that mutant nitrile hydratase is not limited to these combinations of amino acid residue substitutions.

変異型ニトリルヒドラターゼは、(4A)、(5A)、(31A)~(33A)及び(3Bf)からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換を含む場合、全て(表5で示す6つのアミノ酸残基置換)の組み合わせを含んでいてもよい。変異型ニトリルヒドラターゼがこれらのアミノ酸残基置換の組み合わせに限定されないことはいうまでもない。 When the mutant nitrile hydratase contains at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (4A), (5A), (31A) to (33A) and (3Bf), all (6 shown in Table 5) combinations of amino acid residue substitutions). It goes without saying that mutant nitrile hydratase is not limited to these combinations of amino acid residue substitutions.

(4A)、(5A)、及び(31A)~(33A)からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換を導入することができる改変ニトリルヒドラターゼのアミノ酸配列は、国際公開第2010/055666号等で作製された改変ニトリルヒドラターゼのアミノ酸配列又はこれに類似する配列であってもよい。このため、第1の実施形態において、変異型ニトリルヒドラターゼは、例えば、アミノ酸残基置換(4A)、(5A)、及び(31A)~(33A)のうち少なくとも1つを、以下のニトリルヒドラターゼ(1)~(46)のいずれかに導入したもの(以下、変異型ニトリルヒドラターゼBともいう)であってもよい。 The amino acid sequence of a modified nitrile hydratase capable of introducing at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (4A), (5A), and (31A) to (33A) is disclosed in WO 2010/055666 It may be the amino acid sequence of the modified nitrile hydratase prepared in No. 1, etc., or a sequence similar thereto. Therefore, in the first embodiment, the mutant nitrile hydratase has, for example, at least one of amino acid residue substitutions (4A), (5A), and (31A) to (33A) in the following nitrile hydratase. It may be one introduced into any of the nitrile hydratase (1) to (46) (hereinafter also referred to as mutant nitrile hydratase B).

下記(2)~(46)のニトリルヒドラターゼは、国際公開第2010/055666号においてその活性が実施例において確認されたニトリルヒドラターゼであり、また、下記(1)のニトリルヒドラターゼは野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼである。
また、下記配列番号16~73は、国際公開第2018/124247号における配列表に記載の配列番号である。
The following nitrile hydratases (2) to (46) are nitrile hydratases whose activities were confirmed in the Examples in International Publication No. 2010/055666, and the following nitrile hydratases (1) are wild type nitrile hydratases. It is a nitrile hydratase derived from Pseudonocardia thermophila.
Furthermore, SEQ ID NOS: 16 to 73 below are the SEQ ID NOs listed in the sequence listing in International Publication No. 2018/124247.

(1) 配列番号1のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号2のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(2) 配列番号16のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号33のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(3) 配列番号17のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号33のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(4) 配列番号18のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号34のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(5) 配列番号19のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号34のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(6) 配列番号20のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号35のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(7) 配列番号20のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号36のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(8) 配列番号21のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号37のアミノ酸配列 を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(9)配列番号21のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号38のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(10) 配列番号21のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号39のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(11) 配列番号21のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号40のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(12) 配列番号18のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号41のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(13) 配列番号18のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号42のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(14) 配列番号21のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号43のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(15) 配列番号22のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号44のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(16) 配列番号23のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号45のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(17) 配列番号24のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号46のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(18) 配列番号25のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号47のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(19) 配列番号18のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号48のアミ
ノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(20) 配列番号23のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号49のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(21) 配列番号16のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号50のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(22) 配列番号26のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号51のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(23) 配列番号27のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号52のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(24) 配列番号28のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号53のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(25) 配列番号17のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号54のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(26) 配列番号29のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号55のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(27) 配列番号18のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号56のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(28) 配列番号18のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号57のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(29) 配列番号30のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号58のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(30) 配列番号29のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号59のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(31) 配列番号31のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号60のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(32) 配列番号18のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号61のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(33) 配列番号32のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号62のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(34) 配列番号30のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号63のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(35) 配列番号30のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号64のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(36) 配列番号30のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号65のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(37) 配列番号25のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号54のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(38) 配列番号30のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号66のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(39) 配列番号1のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号67のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(40) 配列番号1のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号68のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(41) 配列番号1のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号69のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(42) 配列番号1のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号70のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(43) 配列番号1のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号71のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(44) 配列番号21のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号72のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(45) 配列番号1のアミノ酸配列を有するαサブユニットと、配列番号73のアミノ酸配列を有するβサブユニットと、を有するニトリルヒドラターゼ、
(46) 上記(1)~(45)のニトリルヒドラターゼのうちいずれか1つにおけるαサブユニットのN末端から36番目のアミノ酸残基をTrp残基とした、ニトリルヒドラターゼ、
(47) 上記(1)~(46)のニトリルヒドラターゼのうちいずれか1つである特定のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなるαサブユニットバリアントと、(1)~(46)のニトリルヒドラターゼのうちいずれか1つである特定のニトリルヒドラターゼのβサブユニットのアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなるβサブユニットバリアントと、を有する改変ニトリルヒドラターゼ。
(1) A nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
(2) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 33;
(3) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 17 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 33;
(4) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 34;
(5) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 19 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 34;
(6) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 20 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35;
(7) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 20 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 36;
(8) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 21 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 37;
(9) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 21 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 38;
(10) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 21 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 39;
(11) A nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 21 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 40,
(12) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 41;
(13) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 42;
(14) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 21 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 43;
(15) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 44;
(16) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 23 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 45;
(17) A nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 24 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 46,
(18) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 25 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 47;
(19) A nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 48,
(20) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 23 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 49;
(21) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 50;
(22) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 26 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 51;
(23) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 27 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 52;
(24) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 28 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 53;
(25) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 17 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 54;
(26) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 29 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 55;
(27) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 56;
(28) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 57;
(29) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 58;
(30) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 29 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 59;
(31) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 31 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 60;
(32) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 61;
(33) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 32 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 62;
(34) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 63;
(35) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 64;
(36) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 65;
(37) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 25 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 54;
(38) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 66;
(39) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 67;
(40) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 68;
(41) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 69;
(42) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 70;
(43) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 71;
(44) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 21 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 72;
(45) a nitrile hydratase having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 73;
(46) A nitrile hydratase in which the 36th amino acid residue from the N-terminus of the α subunit in any one of the nitrile hydratases (1) to (45) above is a Trp residue;
(47) α consisting of an amino acid sequence having 70% or more sequence identity with the amino acid sequence of the α subunit of a specific nitrile hydratase, which is any one of the nitrile hydratases described in (1) to (46) above. consisting of a subunit variant and an amino acid sequence having 70% or more sequence identity with the amino acid sequence of the β subunit of a specific nitrile hydratase, which is any one of the nitrile hydratases (1) to (46). A modified nitrile hydratase having a β subunit variant.

なお、上記のニトリルヒドラターゼ(2)~(45)は、配列番号1のアミノ酸配列を有するαサブユニットと配列番号2のアミノ酸配列を有するβサブユニットとを有するニトリルヒドラターゼ(1)(野生型ニトリルヒドラターゼ)と比較すると以下表6~表12に記載のアミノ酸残基において相違しており、国際公開第2010/055666号に形質転換体番号と共に記載されている。
以下の表において、変異箇所の欄の数字は、該当するサブユニットのアミノ酸配列のN末端からの位置を表している。また、形質転換体番号とは、国際公開第2010/055666号において付されている番号である。
また、表6~表12に記載の配列番号は、国際公開第2018/124247号における配列表に記載の配列番号である。
The above nitrile hydratases (2) to (45) are nitrile hydratases (1) (wild type) having an α subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and a β subunit having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. The amino acid residues shown in Tables 6 to 12 below are different when compared to the nitrile hydratase (type nitrile hydratase), and are described in International Publication No. 2010/055666 along with the transformant number.
In the table below, the numbers in the mutation site column represent the position from the N-terminus of the amino acid sequence of the corresponding subunit. Moreover, the transformant number is the number assigned in International Publication No. 2010/055666.
Furthermore, the sequence numbers listed in Tables 6 to 12 are the sequence numbers listed in the sequence listing in International Publication No. 2018/124247.

上記ニトリルヒドラターゼ(47)において、ニトリルヒドラターゼ(1)~(46)のうちいずれか1つである特定のニトリルヒドラターゼが有するαサブユニットに対する配列同一性は、80%以上でもよく、あるいは85%以上でもよく、あるいは90%以上でもよく、あるいは95%以上でもよく、あるいは96%以上でもよく、あるいは97%以上でもよく、あるいは98%以上でもよく、あるいは99%以上でもよい。同様に、上記(34)おいて、ニトリルヒドラターゼ(1)~(46)のうちいずれか1つである特定のニトリルヒドラターゼが有するβサブユニットに対する配列同一性は、80%以上でもよく、あるいは85%以上でもよく、あるいは90%以上でもよく、あるいは95%以上でもよく、あるいは96%以上でもよく、あるいは97%以上でもよく、あるいは98%以上でもよく、あるいは99%以上でもよい。
また、αサブユニットバリアントとは、上記で規定された配列同一性を満たすが、特定のニトリルヒドラターゼのαサブユニットとは異なるアミノ酸配列を有するαサブユニットのことをいう。βサブユニットバリアントとは、上記で規定された配列同一性を満たすが、特定のニトリルヒドラターゼのβサブユニットとは異なるアミノ酸配列を有するβサブユニットのことをいう。
In the above nitrile hydratase (47), the sequence identity to the α subunit of the specific nitrile hydratase, which is any one of the nitrile hydratases (1) to (46), may be 80% or more, or It may be 85% or more, or 90% or more, or 95% or more, or 96% or more, or 97% or more, or 98% or more, or 99% or more. Similarly, in (34) above, the sequence identity to the β subunit of a specific nitrile hydratase, which is any one of nitrile hydratases (1) to (46), may be 80% or more, Alternatively, it may be 85% or more, or 90% or more, or 95% or more, or 96% or more, or 97% or more, or 98% or more, or 99% or more.
Further, an α subunit variant refers to an α subunit that satisfies the sequence identity defined above but has an amino acid sequence different from that of a specific nitrile hydratase α subunit. A β subunit variant refers to a β subunit that meets the sequence identity defined above, but has an amino acid sequence that differs from the β subunit of a particular nitrile hydratase.

ニトリルヒドラターゼ(2)~(46)も、改変ニトリルヒドラターゼの1つとして、アミノ酸残基置換(4A)、(5A)、及び(31A)~(33A)からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換の導入に使用することができる。
また、このニトリルヒドラターゼ(2)~(33)のアミノ酸配列に類似するアミノ酸配列を有する他の改変ニトリルヒドラターゼも、アミノ酸残基置換(4A)、(5A)、及び(31A)~(33A)からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換の導入に使用することができる。
このため、改変ニトリルヒドラターゼと野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼとの間のアミノ酸配列の差異について説明した事項(配列改変の程度や例についての説明を含む)は、「野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼ」を上記いずれかのニトリルヒドラターゼ(1)~(46)と読み替えてそのまま適用できる。また、改変ニトリルヒドラターゼは、もちろん、ニトリルヒドラターゼ活性を有するべきである。
Nitrile hydratases (2) to (46) are also modified nitrile hydratases that have at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (4A), (5A), and (31A) to (33A). It can be used to introduce amino acid residue substitutions.
In addition, other modified nitrile hydratases having amino acid sequences similar to those of these nitrile hydratases (2) to (33) are also modified by amino acid residue substitutions (4A), (5A), and (31A) to (33A). ) can be used to introduce at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of:
Therefore, matters describing the differences in amino acid sequence between the modified nitrile hydratase and the wild-type nitrile hydratase from Pseudonocardia thermophila (including explanations of the extent and examples of sequence modification) are "Nitrile hydratase derived from wild-type Pseudonocardia thermophila" can be read as any of the above nitrile hydratases (1) to (46) and applied as is. The modified nitrile hydratase should also, of course, have nitrile hydratase activity.

例えば、上記変異型ニトリルヒドラターゼBが含みうるアミノ酸残基置換及びその組み合わせ、並びに、ニトリルヒドラターゼのαサブユニットのN末端から36番目のアミノ酸残基については、変異型ニトリルヒドラターゼBは表1に記載のアミノ酸残基の組み合わせa~o、表2に記載のアミノ酸残基の組み合わせp~ai、表3に記載のアミノ酸残基の組み合わせaj~ax、表4に記載のアミノ酸残基の組み合わせay~bd、及び表5に記載のアミノ酸残基の組み合わせbeからなる群から選択されるアミノ酸残基の組み合わせを含んでいてもよい。つまり、上記ニトリルヒドラターゼ(1)~(46)のアミノ酸配列に対して、このようなアミノ酸残基置換の組み合わせを導入しうる。 For example, regarding the amino acid residue substitutions and combinations thereof that the mutant nitrile hydratase B may contain, and the 36th amino acid residue from the N-terminus of the α subunit of the nitrile hydratase, the mutant nitrile hydratase B is The combinations a to o of the amino acid residues listed in Table 1, the combinations p to ai of the amino acid residues listed in Table 2, the combinations aj to ax of the amino acid residues listed in Table 3, and the combinations of amino acid residues listed in Table 4. It may contain a combination of amino acid residues selected from the group consisting of combinations ay to bd, and combinations of amino acid residues be listed in Table 5. That is, such a combination of amino acid residue substitutions can be introduced into the amino acid sequences of the above nitrile hydratases (1) to (46).

また、例えば、上記ニトリルヒドラターゼ(47)は、上記ニトリルヒドラターゼ(1)~(46)のいずれかに対して、(i)1つ以上のアミノ酸残基における別のアミノ酸残基への置換、(ii)上記(a)~(e)以外の1つ以上のアミノ酸残基の欠失、(iii)アミノ酸残基の挿入、(iv)αサブユニットのアミノ酸配列のN末端及びC末端のうち一方若しくは両方へのアミノ酸残基の付加、(v)βサブユニットのアミノ酸配列のN末端及びC末端のうち一方若しくは両方へのアミノ酸残基の付加、からなる群から選択される1つ以上の改変を加えた改変ニトリルヒドラターゼであってもよい。 Further, for example, the nitrile hydratase (47) has the following effect on any of the nitrile hydratases (1) to (46): (i) substitution of one or more amino acid residues with another amino acid residue; , (ii) Deletion of one or more amino acid residues other than those in (a) to (e) above, (iii) Insertion of amino acid residues, (iv) At the N-terminus and C-terminus of the amino acid sequence of the α subunit. (v) addition of an amino acid residue to one or both of the N-terminus and C-terminus of the amino acid sequence of the β subunit; It may also be a modified nitrile hydratase with the following modifications.

ニトリルヒドラターゼ(47)のαサブユニットにおいて、上記(1)~(46)のいずれかのニトリルヒドラターゼのαサブユニットを基準とした場合に置換されたアミノ酸残基の数は、例えば、1~20であり、あるいは1~15であり、あるいは1~10であり、あるいは1~8であり、あるいは1~7であり、あるいは1~6であり、あるいは1~5であり、あるいは1~4であり、あるいは1~3であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。置換されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
ニトリルヒドラターゼ(47)のβサブユニットにおいて、上記(1)~(46)のいずれかのニトリルヒドラターゼのβサブユニットを基準とした場合に置換されたアミノ酸残基の数は、例えば、1~20であり、あるいは1~15であり、あるいは1~10であり、あるいは1~8であり、あるいは1~7であり、あるいは1~6であり、あるいは1~5であり、あるいは1~4であり、あるいは1~3であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。置換されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
In the α subunit of nitrile hydratase (47), the number of substituted amino acid residues when based on the α subunit of any of the nitrile hydratase (1) to (46) above is, for example, 1 ~20, or 1~15, or 1~10, or 1~8, or 1~7, or 1~6, or 1~5, or 1~ 4, or 1 to 3, or 1 to 2, or 1. The number of substituted amino acid residues may be zero.
In the β subunit of nitrile hydratase (47), the number of substituted amino acid residues when based on the β subunit of any of the nitrile hydratase (1) to (46) above is, for example, ~20, or 1~15, or 1~10, or 1~8, or 1~7, or 1~6, or 1~5, or 1~ 4, or 1 to 3, or 1 to 2, or 1. The number of substituted amino acid residues may be zero.

ニトリルヒドラターゼ(47)のαサブユニットにおいて、上記(1)~(46)のいずれかのニトリルヒドラターゼのαサブユニットを基準とした場合に欠失されたアミノ酸残基の数は、例えば、1~10であり、あるいは1~7であり、あるいは1~4であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。欠失されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
ニトリルヒドラターゼ(47)のβサブユニットにおいて、上記(1)~(46)のいずれかのニトリルヒドラターゼのβサブユニットを基準とした場合に欠失されたアミノ酸残基の数は、例えば、1~10であり、あるいは1~7であり、あるいは1~4であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。欠失されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
In the α subunit of nitrile hydratase (47), the number of amino acid residues deleted when based on the α subunit of any of the nitrile hydratase (1) to (46) above is, for example, 1-10, or 1-7, or 1-4, or 1-2, or 1. The number of deleted amino acid residues may be zero.
In the β subunit of nitrile hydratase (47), the number of amino acid residues deleted when based on the β subunit of any of the nitrile hydratase (1) to (46) above is, for example, 1-10, or 1-7, or 1-4, or 1-2, or 1. The number of deleted amino acid residues may be zero.

ニトリルヒドラターゼ(47)のαサブユニットにおいて、上記(1)~(46)のいずれかのニトリルヒドラターゼのαサブユニットを基準とした場合に挿入されたアミノ酸残基の数は、例えば、1~10であり、あるいは1~7であり、あるいは1~4であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。挿入されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
ニトリルヒドラターゼ(47)のβサブユニットにおいて、上記(1)~(46)のいずれかのニトリルヒドラターゼのβサブユニットを基準とした場合に挿入されたアミノ酸残基の数は、例えば、1~10であり、あるいは1~7であり、あるいは1~4であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。挿入されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
In the alpha subunit of nitrile hydratase (47), the number of inserted amino acid residues is, for example, 1 ~10, or 1 to 7, or 1 to 4, or 1 to 2, or 1. The number of inserted amino acid residues may be zero.
In the β subunit of nitrile hydratase (47), the number of inserted amino acid residues is, for example, 1 when based on the β subunit of any of the nitrile hydratase (1) to (46) above. ~10, or 1 to 7, or 1 to 4, or 1 to 2, or 1. The number of inserted amino acid residues may be zero.

ニトリルヒドラターゼ(47)のαサブユニットにおいて、上記(1)~(46)のいずれかのニトリルヒドラターゼのαサブユニットを基準とした場合に置換、欠失又は挿入されたアミノ酸残基の総数は、例えば、1~20であり、あるいは1~14であり、あるいは1~8であり、あるいは1~4であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。末端付加がある場合などは、置換、欠失又は挿入されたアミノ酸残基の総数は、0であってもよい。
ニトリルヒドラターゼ(47)を改変した改変ニトリルヒドラターゼのβサブユニットにおいて、上記(1)~(46)のいずれかのニトリルヒドラターゼのβサブユニットを基準とした場合に置換、欠失又は挿入されたアミノ酸残基の総数は、例えば、1~20であり、あるいは1~14であり、あるいは1~8であり、あるいは1~4であり、あるいは1~2であり、あるいは1である。末端付加がある場合などは、置換、欠失又は挿入されたアミノ酸残基の総数は、0であってもよい。
The total number of amino acid residues substituted, deleted, or inserted in the α subunit of nitrile hydratase (47), based on the α subunit of any of the nitrile hydratase (1) to (46) above. is, for example, from 1 to 20, or from 1 to 14, or from 1 to 8, or from 1 to 4, or from 1 to 2, or from 1. In cases where there is terminal addition, the total number of substituted, deleted or inserted amino acid residues may be zero.
In the β subunit of a modified nitrile hydratase obtained by modifying nitrile hydratase (47), substitution, deletion, or insertion based on the β subunit of any of the nitrile hydratase described in (1) to (46) above. The total number of amino acid residues determined is, for example, from 1 to 20, alternatively from 1 to 14, alternatively from 1 to 8, alternatively from 1 to 4, alternatively from 1 to 2, or alternatively 1. In cases where there is terminal addition, the total number of substituted, deleted or inserted amino acid residues may be zero.

ニトリルヒドラターゼ(47)のαサブユニットにおいて、上記(1)~(46)のいずれかのニトリルヒドラターゼのαサブユニットを基準とした場合に末端付加されたアミノ酸残基の数は、例えば、一末端あたり1~60であり、あるいは1~40であり、あるいは1~20であり、あるいは1~10であり、あるいは1~5であり、あるいは1~3であり、あるいは1である。付加されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
ニトリルヒドラターゼ(47)のβサブユニットにおいて、上記(1)~(46)のいずれかのニトリルヒドラターゼのβサブユニットを基準とした場合に末端付加されたアミノ酸残基の数は、例えば、一末端あたり1~60であり、あるいは1~40であり、あるいは1~20であり、あるいは1~10であり、あるいは1~5であり、あるいは1~3であり、あるいは1である。付加されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
In the α subunit of nitrile hydratase (47), the number of terminally added amino acid residues when based on the α subunit of any of the nitrile hydratase (1) to (46) above is, for example, 1 to 60, or 1 to 40, or 1 to 20, or 1 to 10, or 1 to 5, or 1 to 3, or 1 per end. The number of added amino acid residues may be zero.
In the β subunit of nitrile hydratase (47), the number of terminally added amino acid residues when based on the β subunit of any of the nitrile hydratase (1) to (46) above is, for example, 1 to 60, or 1 to 40, or 1 to 20, or 1 to 10, or 1 to 5, or 1 to 3, or 1 per end. The number of added amino acid residues may be zero.

ニトリルヒドラターゼ(47)は、(1)~(46)のいずれかのニトリルヒドラターゼのアミノ酸配列と比較した場合に、上記アミノ酸残基置換群Bから選択される1つ以上のアミノ酸残基置換を含むものであってもよい。上記アミノ酸残基置換は2つ以上を組み合わせて含まれていてもよい。 Nitrile hydratase (47) has one or more amino acid residue substitutions selected from the above amino acid residue substitution group B when compared with the amino acid sequence of nitrile hydratase (1) to (46). It may also include. Two or more of the above amino acid residue substitutions may be included in combination.

上記において(47)のα及び/又はβサブユニットバリアントは、特定のニトリルヒドラターゼのα及び/又はβサブユニットのアミノ酸配列と比較してのアミノ酸の挿入やアミノ酸残基の欠失は有さず、アミノ酸残基の置換又は末端付加のみを有するものであってもよい。(47)のα及び/又はβサブユニットバリアント中におけるアミノ酸残基の位置については、前述と同様に、特定のニトリルヒドラターゼのα及び/又はβサブユニット中の指定されたアミノ酸残基とアラインメント上対応する位置を意味する。 In the above, the α and/or β subunit variant (47) does not have any amino acid insertions or amino acid residue deletions compared to the amino acid sequence of the α and/or β subunit of a specific nitrile hydratase. Alternatively, it may have only amino acid residue substitutions or terminal additions. Regarding the position of the amino acid residue in the α and/or β subunit variant of (47), as described above, alignment with the designated amino acid residue in the α and/or β subunit of a specific nitrile hydratase is performed. means the corresponding position above.

第1の実施形態において、変異型ニトリルヒドラターゼは、
上記ニトリルヒドラターゼ(1)~(46)のいずれかある特定のニトリルヒドラターゼに対して、又は
特定のニトリルヒドラターゼのαサブユニットに対して70%以上の配列同一性を有する改変αサブユニット及び特定のニトリルヒドラターゼのβサブユニットに対して70%以上の配列同一性を有する改変βサブユニットを有するが特定のニトリルヒドラターゼ自体ではない改変ニトリルヒドラターゼに対して、
以下のアミノ酸残基置換のうち少なくとも1つを導入したもの(以下変異型ニトリルヒドラターゼCともいう)であってもよい:
特定のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのN末端から40番目のアミノ酸残基に対応するアミノ酸残基のAsnへの置換、
特定のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのN末端から43番目のアミノ酸残基に対応するアミノ酸残基のValへの置換、
特定のニトリルヒドラターゼのβサブユニットのN末端から205番目のアミノ酸残基に対応するアミノ酸残基のValへの置換、
特定のニトリルヒドラターゼのβサブユニットのN末端から206番目のアミノ酸残基に対応するアミノ酸残基のGlnへの置換、
特定のニトリルヒドラターゼのβサブユニットのN末端から215番目のアミノ酸残基に対応するアミノ酸残基のAsnへの置換。
In a first embodiment, the mutant nitrile hydratase is
A modified α subunit having 70% or more sequence identity to a specific nitrile hydratase of any of the above nitrile hydratases (1) to (46) or to the α subunit of a specific nitrile hydratase. and for a modified nitrile hydratase having a modified β subunit having 70% or more sequence identity to the β subunit of a particular nitrile hydratase, but not the particular nitrile hydratase itself;
It may be one in which at least one of the following amino acid residue substitutions has been introduced (hereinafter also referred to as mutant nitrile hydratase C):
Substitution of the amino acid residue corresponding to the 40th amino acid residue from the N-terminus of the α subunit of a specific nitrile hydratase with Asn,
Substitution of the amino acid residue corresponding to the 43rd amino acid residue from the N-terminus of the α subunit of a specific nitrile hydratase with Val,
Substitution of the amino acid residue corresponding to the 205th amino acid residue from the N-terminus of the β subunit of a specific nitrile hydratase with Val,
Substitution of the amino acid residue corresponding to the 206th amino acid residue from the N-terminus of the β subunit of a specific nitrile hydratase with Gln,
Substitution of the amino acid residue corresponding to the 215th amino acid residue from the N-terminus of the β subunit of a specific nitrile hydratase with Asn.

上記説明において、導入前のニトリルヒドラターゼが、改変ニトリルヒドラターゼである場合、「特定のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのN末端からA番目のアミノ酸残基に対応するアミノ酸残基」とは、改変ニトリルヒドラターゼのαサブユニットのアミノ酸配列を特定のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのアミノ酸配列に対してアラインメントしたときに、特定のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのアミノ酸配列のN末端からA番目のアミノ酸残基と対応する改変ニトリルヒドラターゼのαサブユニットのアミノ酸配列上のアミノ酸残基を指す。
同様に、「特定のニトリルヒドラターゼのβサブユニットのN末端からA番目のアミノ酸残基に対応するアミノ酸残基」とは、改変ニトリルヒドラターゼのβサブユニットのアミノ酸配列を特定ニトリルヒドラターゼのβサブユニットのアミノ酸配列に対してアラインメントしたときに、特定ニトリルヒドラターゼのβサブユニットのアミノ酸配列のN末端からA番目のアミノ酸残基と対応する改変ニトリルヒドラターゼのβサブユニットのアミノ酸配列上のアミノ酸残基を指す。
また、導入前のニトリルヒドラターゼが特定のニトリルヒドラターゼである場合、「特定のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのN末端からA番目のアミノ酸残基に対応するアミノ酸残基」とは、特定のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのN末端からA番目のアミノ酸残基を指し、「特定のニトリルヒドラターゼのβサブユニットのN末端からA番目のアミノ酸残基に対応するアミノ酸残基」とは、特定のニトリルヒドラターゼのβサブユニットのN末端からA番目のアミノ酸残基を指す。
In the above explanation, when the nitrile hydratase before introduction is a modified nitrile hydratase, "the amino acid residue corresponding to the A-th amino acid residue from the N-terminus of the α subunit of a specific nitrile hydratase" means: When the amino acid sequence of the α subunit of the modified nitrile hydratase is aligned with the amino acid sequence of the α subunit of a specific nitrile hydratase, the refers to the amino acid residues on the amino acid sequence of the α subunit of the modified nitrile hydratase that correspond to the amino acid residues in the α subunit of the modified nitrile hydratase.
Similarly, "the amino acid residue corresponding to the A-th amino acid residue from the N-terminus of the β subunit of a specific nitrile hydratase" refers to the amino acid sequence of the β subunit of a modified nitrile hydratase. The amino acid sequence of the β subunit of the modified nitrile hydratase that corresponds to the A-th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence of the β subunit of the specific nitrile hydratase when aligned to the amino acid sequence of the β subunit. Refers to the amino acid residue of
In addition, when the nitrile hydratase before introduction is a specific nitrile hydratase, "the amino acid residue corresponding to the A-th amino acid residue from the N-terminus of the α subunit of the specific nitrile hydratase" means the specific nitrile hydratase. Refers to the A-th amino acid residue from the N-terminus of the α-subunit of a nitrile hydratase, and "the amino acid residue corresponding to the A-th amino acid residue from the N-terminus of the β-subunit of a specific nitrile hydratase" Refers to the A-th amino acid residue from the N-terminus of the β subunit of a specific nitrile hydratase.

上記改変ニトリルヒドラターゼにおいて、そのαサブユニットの、特定のニトリルヒドラターゼのαサブユニットに対する配列同一性は、80%以上でもよく、あるいは85%以上でもよく、あるいは90%以上でもよく、あるいは95%以上でもよく、あるいは96%以上でもよく、あるいは97%以上でもよく、あるいは98%以上でもよく、あるいは99%以上でもよい。同様に、そのβサブユニットの、上記特定のニトリルヒドラターゼのβサブユニットに対する配列同一性は、80%以上でもよく、あるいは85%以上でもよく、あるいは90%以上でもよく、あるいは95%以上でもよく、あるいは96%以上でもよく、あるいは97%以上でもよく、あるいは98%以上でもよく、あるいは99%以上でもよい。
改変ニトリルヒドラターゼと野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼとの間のアミノ酸配列の差異について説明した事項(配列改変の程度や例についての説明を含む)は、「野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼ」を特定のニトリルヒドラターゼと読み替えてそのまま適用できる。上記において改変ニトリルヒドラターゼのα及び/又はβサブユニットのアミノ酸配列は、特定のニトリルヒドラターゼのα及び/又はβサブユニットのアミノ酸配列と比較してのアミノ酸の挿入やアミノ酸残基の欠失は有さず、アミノ酸残基の置換又は末端付加のみを有するものであってもよい。また、改変ニトリルヒドラターゼは、もちろん、ニトリルヒドラターゼ活性を有するべきである。
In the modified nitrile hydratase, the sequence identity of the α subunit to the α subunit of a specific nitrile hydratase may be 80% or more, or 85% or more, or 90% or more, or 95% or more. % or more, or 96% or more, or 97% or more, or 98% or more, or 99% or more. Similarly, the sequence identity of the β subunit to the β subunit of the particular nitrile hydratase may be 80% or more, or 85% or more, or 90% or more, or 95% or more. It may be good, or it may be 96% or more, or it may be 97% or more, or it may be 98% or more, or it may be 99% or more.
Items describing the amino acid sequence differences between the modified nitrile hydratase and the wild type nitrile hydratase from Pseudonocardia thermophila (including explanations of the extent and examples of sequence modification) are "Nitrile hydratase derived from Pseudonocardia thermophila" can be read as a specific nitrile hydratase and applied as is. In the above, the amino acid sequence of the α and/or β subunit of the modified nitrile hydratase is an insertion of an amino acid or a deletion of an amino acid residue compared to the amino acid sequence of the α and/or β subunit of a specific nitrile hydratase. It may not have any, but may have only amino acid residue substitutions or terminal additions. The modified nitrile hydratase should also, of course, have nitrile hydratase activity.

上記変異型ニトリルヒドラターゼCが含みうるアミノ酸残基置換及びその組み合わせ、並びに特定のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのN末端から36番目に対応するアミノ酸残基については、変異型ニトリルヒドラターゼCは表1に記載のアミノ酸残基の組み合わせa~o、表2に記載のアミノ酸残基の組み合わせp~ai、表3に記載のアミノ酸残基の組み合わせaj~ax、表4に記載のアミノ酸残基の組み合わせay~bd、及び表5に記載のアミノ酸残基の組み合わせbeからなる群から選択されるアミノ酸残基の組み合わせを含んでいてもよい。つまり、特定のニトリルヒドラターゼ又は改変ニトリルヒドラターゼのアミノ酸配列に対して、このようなアミノ酸残基置換の組み合わせを導入しうる。 Regarding the amino acid residue substitutions and combinations thereof that the mutant nitrile hydratase C may contain, and the amino acid residue corresponding to the 36th position from the N-terminus of the α subunit of a specific nitrile hydratase, the mutant nitrile hydratase C is Combinations a to o of amino acid residues listed in Table 1, combinations p to ai of amino acid residues listed in Table 2, combinations aj to ax of amino acid residues listed in Table 3, amino acid residues listed in Table 4 The combinations of amino acid residues may include combinations of amino acid residues selected from the group consisting of combinations ay to bd, and combinations of amino acid residues be listed in Table 5. That is, such a combination of amino acid residue substitutions can be introduced into the amino acid sequence of a specific nitrile hydratase or modified nitrile hydratase.

また、例えば、改変ニトリルヒドラターゼは、ニトリルヒドラターゼ(1)~(46)のいずれかが有するアミノ酸配列と比較した場合に、上記アミノ酸残基置換群Bから選択される1つ以上のアミノ酸残基置換を含むものであってもよい。上記アミノ酸残基置換は2つ以上を組み合わせて含まれていてもよい。 Furthermore, for example, the modified nitrile hydratase has one or more amino acid residues selected from the above amino acid residue substitution group B when compared with the amino acid sequence of any of the nitrile hydratases (1) to (46). It may include group substitution. Two or more of the above amino acid residue substitutions may be included in combination.

なお、以上で説明した改変ニトリルヒドラターゼは、上記で特定されたαサブユニット又はそのN末端若しくはC末端若しくはその両方に付加配列を加えたポリペプチドと、上記で特定されたβサブユニット又はそのN末端若しくはC末端若しくはその両方に付加配列を加えたポリペプチドと、を有するニトリルヒドラターゼであってもよい。
改変ニトリルヒドラターゼのαサブユニットにおいて、末端付加されたアミノ酸残基の数は、例えば、一末端あたり1~60であり、あるいは1~40であり、あるいは1~20であり、あるいは1~10であり、あるいは1~5であり、あるいは1~3であり、あるいは1である。付加されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
改変ニトリルヒドラターゼのβサブユニットにおいて、末端付加されたアミノ酸残基の数は、例えば、一末端あたり1~60であり、あるいは1~40であり、あるいは1~20であり、あるいは1~10であり、あるいは1~5であり、あるいは1~3であり、あるいは1である。付加されたアミノ酸残基の数は0であってもよい。
The modified nitrile hydratase described above consists of the α subunit specified above or a polypeptide with an additional sequence added to its N-terminus or C-terminus, or both, and the β subunit specified above or its polypeptide. It may also be a nitrile hydratase having a polypeptide with an additional sequence added to the N-terminus, C-terminus, or both.
In the α subunit of the modified nitrile hydratase, the number of terminally added amino acid residues is, for example, 1 to 60, or 1 to 40, or 1 to 20, or 1 to 10 per terminal. , or 1 to 5, or 1 to 3, or 1. The number of added amino acid residues may be zero.
In the β subunit of the modified nitrile hydratase, the number of terminally added amino acid residues is, for example, 1 to 60, or 1 to 40, or 1 to 20, or 1 to 10 per terminal. , or 1 to 5, or 1 to 3, or 1. The number of added amino acid residues may be zero.

第1の実施形態において、変異型ニトリルヒドラターゼが、(4A)、(5A)、及び、(31A)~(33A)からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換を含む場合、変異型ニトリルヒドラターゼは、(4A)、(5A)、及び、(31A)~(33A)のアミノ酸残基置換を1つだけ含んでいてもよいし、2つ以上含んでいてもよい。
例えば、2つの組み合わせの場合、(4A)と(5A)の組み合わせ、(4A)と(31A)の組み合わせ、(4A)と(32A)の組み合わせ、(4A)と(33A)の組み合わせ、(5A)と(31A)の組み合わせ、(5A)と(32A)の組み合わせ、(5A)と(33A)の組み合わせ、(31A)と(32A)の組み合わせ、(31A)と(33A)の組み合わせ、(32A)と(33A)の組み合わせ、及び(32A)と(3Bf)の組み合わせが挙げられる。
In the first embodiment, when the mutant nitrile hydratase contains at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (4A), (5A), and (31A) to (33A), the mutant nitrile hydratase The nitrile hydratase may contain only one amino acid residue substitution of (4A), (5A), and (31A) to (33A), or may contain two or more.
For example, in the case of two combinations, a combination of (4A) and (5A), a combination of (4A) and (31A), a combination of (4A) and (32A), a combination of (4A) and (33A), a combination of (5A) ) and (31A), (5A) and (32A), (5A) and (33A), (31A) and (32A), (31A) and (33A), (32A) ) and (33A), and (32A) and (3Bf).

3つの組み合わせの場合、例えば、(4A)、(5A)及び(31A)の組み合わせ、(4A)、(5A)及び(32A)の組み合わせ、(4A)、(5A)及び(33A)の組み合わせ、(4A)、(31A)及び(32A)の組み合わせ、(4A)、(31A)及び(33A)の組み合わせ、(4A)、(32A)及び(33A)の組み合わせ、(5A)、(31A)及び(32A)の組み合わせ、(5A)、(31A)及び(33A)の組み合わせ、(5A)、(32A)及び(33A)の組み合わせ、並びに(31A)、(32A)及び(33A)の組み合わせが挙げられる。
4つの組み合わせの場合、例えば、(4A)、(5A)、(31A)及び(32A)の組み合わせ、(4A)、(5A)、(31A)及び(33A)の組み合わせ、(4A)、(5A)、(32A)及び(33A)の組み合わせ、(4A)、(31A)、(32A)及び(33A)の組み合わせ、及び(5A)、(31A)、(32A)及び(33A)の組み合わせが挙げられる。
もちろん、(4A)~(33A)は5つ組み合わせて置換しても構わない。
In the case of three combinations, for example, a combination of (4A), (5A) and (31A), a combination of (4A), (5A) and (32A), a combination of (4A), (5A) and (33A), A combination of (4A), (31A) and (32A), a combination of (4A), (31A) and (33A), a combination of (4A), (32A) and (33A), (5A), (31A) and Examples include the combination of (32A), the combination of (5A), (31A) and (33A), the combination of (5A), (32A) and (33A), and the combination of (31A), (32A) and (33A). It will be done.
In the case of four combinations, for example, a combination of (4A), (5A), (31A) and (32A), a combination of (4A), (5A), (31A) and (33A), (4A), (5A) ), (32A) and (33A), (4A), (31A), (32A) and (33A), and (5A), (31A), (32A) and (33A). It will be done.
Of course, five of (4A) to (33A) may be substituted in combination.

そして、上述したとおり、(4A)、(5A)、及び、(31A)~(33A)のアミノ酸残基置換のうち少なくとも1つを導入する対象となる改変ニトリルヒドラターゼは、野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼ又は上述の(i)~(v)の特定配列に対してアミノ酸の置換等の改変を含むものであってもよい。このため、変異型ニトリルヒドラターゼも、野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼ又は上述の(i)~(v)の特定配列と比較して、上記(4A)、(5A)、及び、(31A)~(33A)のアミノ酸残基置換に加えて、上記(4A)、(5A)、及び、(31A)~(33A)のアミノ酸残基置換以外の位置のアミノ酸残基置換を含んでいてもかまわない。このように他のアミノ酸残基置換を含む変異型ニトリルヒドラターゼであっても、立体構造上特定の位置に位置する特定アミノ酸残基置換による効果は得ることができる。 As described above, the modified nitrile hydratase to which at least one of the amino acid residue substitutions (4A), (5A), and (31A) to (33A) is introduced is a wild-type pseudonolyte. The nitrile hydratase derived from Cardia thermophila or the above specific sequences (i) to (v) may contain modifications such as amino acid substitutions. Therefore, compared to the wild type nitrile hydratase derived from Pseudonocardia thermophila or the specific sequences (i) to (v) above, the mutant nitrile hydratase also has the above (4A) and (5A). In addition to amino acid residue substitutions in , and (31A) to (33A), amino acid residue substitutions at positions other than the amino acid residue substitutions in (4A), (5A), and (31A) to (33A) above. It doesn't matter if it includes. As described above, even in a mutant nitrile hydratase containing other amino acid residue substitutions, the effects of specific amino acid residue substitutions located at specific positions in the steric structure can be obtained.

<ニトリルヒドラターゼの第2実施形態>
第2の実施形態として、変異型ニトリルヒドラターゼは、3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を効率的に得られる観点から、(1L)、(2L)、(7L)、(8L)、(10L)、(12L)、(14L)、(22L)~(25L)、(32L)、及び、(35L)~(37L)からなる群より選ばれる少なくとも1つの位置で他のアミノ酸残基に置換されていることが好ましく、(1A)、(2A)、(7A)、(8A)、(10A)、(12A)、(14A)、(22A)~(25A)、(32A)、及び、(35A)~(37A)からなる群より選ばれる少なくとも1つアミノ酸残基置換を含むことがより好ましい。
第2実施形態において、変異型ニトリルヒドラターゼが、(1L)、(2L)、(7L)、(8L)、(10L)、(12L)、(14L)、(22L)~(25L)、(32L)、及び、(35L)~(37L)からなる群より選ばれる少なくとも1つアミノ酸残基置換を含む場合、これらのアミノ酸残基置換に加えて、上述のアミノ酸残基置換群Bから選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基を更に含んでいてもよい。
<Second embodiment of nitrile hydratase>
As a second embodiment, the mutant nitrile hydratase is (1L), (2L), (7L), (8L), (10L) from the viewpoint of efficiently obtaining a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof. ), (12L), (14L), (22L) to (25L), (32L), and (35L) to (37L) substituted with another amino acid residue at least one position selected from the group consisting of (1A), (2A), (7A), (8A), (10A), (12A), (14A), (22A) to (25A), (32A), and (35A) It is more preferable that at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of ) to (37A) is included.
In the second embodiment, the mutant nitrile hydratase is (1L), (2L), (7L), (8L), (10L), (12L), (14L), (22L) to (25L), ( 32L) and at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (35L) to (37L), in addition to these amino acid residue substitutions, an amino acid residue selected from the above-mentioned amino acid residue substitution group B It may further contain at least one amino acid residue.

また、第2の実施形態において、変異型ニトリルヒドラターゼは、3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を効率的に製造する観点から、野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのN末端から36番目に対応するアミノ酸残基Thrが置換されたアミノ酸置換残基を更に含んでいてもよい。 In addition, in the second embodiment, the mutant nitrile hydratase is α of nitrile hydratase derived from wild-type Pseudonocardia thermophila from the viewpoint of efficiently producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof. It may further contain an amino acid substitution residue in which the corresponding amino acid residue Thr from the N-terminus of the subunit is substituted.

第2の実施形態において、アミノ酸残基置換の例として、たとえば、表13~表17記載のアミノ酸残基置換が挙げられるが、変異型ニトリルヒドラターゼがこれらのアミノ酸残基置換の組み合わせに限定されないことはいうまでもない。
また、表13~表17に記載の配列番号は、国際公開第2010/055666号における配列表に記載の配列番号である。
In the second embodiment, examples of amino acid residue substitutions include, for example, the amino acid residue substitutions listed in Tables 13 to 17, but the mutant nitrile hydratase is not limited to the combinations of these amino acid residue substitutions. Needless to say.
Furthermore, the sequence numbers listed in Tables 13 to 17 are the sequence numbers listed in the sequence listing in International Publication No. 2010/055666.

<ニトリルヒドラターゼの第3実施形態>
第3の実施形態として、変異型ニトリルヒドラターゼは、3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を効率的に得られる観点から、(6L)、(9L)、(11L)、(13L)、(15L)~(21L)、(26L)~(30L)及び(34L)からなる群より選ばれる少なくとも1つの位置で他のアミノ酸残基に置換されていることが好ましい。
上記第3の実施形態の置換位置に加えて、αサブユニットにおいて、配列番号1のN末端から、6番目、19番目、38番目、77番目、90番目、102番目、106番目、126番目、130番目、142番目、146番目、187番目、194番目及び203番目、並びに、βサブユニットにおいて配列番号2のN末端から20番目、21番目からなる群から選ばれる少なくとも1つの位置で他のアミノ酸残基に置換されていてもよい。
<Third embodiment of nitrile hydratase>
As a third embodiment, the mutant nitrile hydratase is (6L), (9L), (11L), (13L), (15L) from the viewpoint of efficiently obtaining a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof. ) to (21L), (26L) to (30L) and (34L) is preferably substituted with another amino acid residue.
In addition to the substitution positions in the third embodiment, in the α subunit, from the N-terminus of SEQ ID NO: 1, the 6th, 19th, 38th, 77th, 90th, 102nd, 106th, 126th, Other amino acids at at least one position selected from the group consisting of the 130th, 142nd, 146th, 187th, 194th and 203rd positions, and the 20th and 21st positions from the N-terminus of SEQ ID NO: 2 in the β subunit It may be substituted with a residue.

また、第3の実施形態において、変異型ニトリルヒドラターゼは、3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を効率的に得られる観点から、(6A)、(9A)、(11A)、(13A)、(16A)、(17A)~(20A)、(26A)、(27A)、(29A)及び(30A)からなる群より選ばれる少なくとも1種のアミノ酸残基置換を含むことが好ましい。 In the third embodiment, the mutant nitrile hydratase is (6A), (9A), (11A), (13A), It is preferable that at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (16A), (17A) to (20A), (26A), (27A), (29A) and (30A) is included.

また、第3の実施形態において、変異型ニトリルヒドラターゼは、3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を効率的に得られる観点から、(6A)、(9A)、(11A)、(13A)、(16A)、(17A)~(20A)、(26A)、(27A)、(29A)及び(30A)からなる群より選ばれる少なくとも1種のアミノ酸残基置換に加えて、アミノ酸残基置換群Bを更に含んでいてもよいし、(1B)~(3B)、(5B)、(11B)、(15B)及び(16B)からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基置換を更に含んでいてもよい。 In the third embodiment, the mutant nitrile hydratase is (6A), (9A), (11A), (13A), In addition to at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (16A), (17A) to (20A), (26A), (27A), (29A) and (30A), an amino acid residue substitution group B, or at least one amino acid residue substitution selected from the group consisting of (1B) to (3B), (5B), (11B), (15B) and (16B). You can stay there.

第3の実施形態において、変異型ニトリルヒドラターゼが(6A)、(9A)、(11A)、(13A)、(15A)~(21A)、(26A)~(30A)及び(34A)からなる群より選ばれる少なくとも1つアミノ酸残基置換を含む場合、アミノ酸残基置換の例として、たとえば、下記表18及び表19に記載のアミノ酸残基置換が挙げられるが、変異型ニトリルヒドラターゼがこれらのアミノ酸残基置換の組み合わせに限定されないことはいうまでもない。 In a third embodiment, the mutant nitrile hydratase consists of (6A), (9A), (11A), (13A), (15A) to (21A), (26A) to (30A) and (34A). Examples of the amino acid residue substitutions include the amino acid residue substitutions listed in Tables 18 and 19 below, when the mutant nitrile hydratase contains at least one amino acid residue substitution selected from the group. Needless to say, it is not limited to the combination of amino acid residue substitutions.

変異型ニトリルヒドラターゼは、一般的に、上記のとおり規定されたαサブユニット2つと、上記のとおり規定されたβサブユニット2つとが会合して、機能するものである。 Mutant nitrile hydratase generally functions by association of two α subunits as defined above and two β subunits as defined above.

野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼを形質転換体内で大量に発現できるプラスミド及び同プラスミドにより形質転換された細胞株としては、MT-10822(受託番号FERM BP-5785として茨城県つくば市東1-1-1 独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに平成8年2月7日より寄託されている)を使用することができる。
また、改変ニトリルヒドラターゼは、通常の遺伝子操作技術を用いて得ることができる。タンパク質の立体構造は、一般に、アミノ酸配列の相同性が高い場合、該タンパク質を含む菌株の種属によらず、類似の構造を有する蓋然性が高いとされているため、アミノ酸残基置換(1A)~(37A)のうち1つ以上の導入により得られる効果は、改変ニトリルヒドラターゼを含め、上記で規定されたシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼ一般に対して発揮される。
A plasmid capable of expressing a large amount of wild-type nitrile hydratase derived from Pseudonocardia thermophila in a transformant and a cell line transformed with the same plasmid are MT-10822 (Accession No. FERM BP-5785, Ibaraki Prefecture). (Deposited with the Patent Organism Depositary Center, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 1-1-1 Higashi, Tsukuba City, Japan since February 7, 1996) can be used.
Modified nitrile hydratases can also be obtained using conventional genetic engineering techniques. In general, it is said that when a protein has a high degree of homology in its amino acid sequence, there is a high probability that the protein will have a similar structure regardless of the species and genus of the strain containing the protein, so amino acid residue substitution (1A) The effect obtained by introducing one or more of ~(37A) is exerted on nitrile hydratases from Pseudonocardia thermophila as defined above in general, including modified nitrile hydratases.

<変異型ニトリルヒドラターゼの製造方法>
変異型ニトリルヒドラターゼの製造方法は、形質転換体を培地中で培養すること、及び、培養された形質転換体及び培地のうち少なくとも一方から、変異型ニトリルヒドラターゼを回収することを含むことが好ましい。
<Method for producing mutant nitrile hydratase>
The method for producing a mutant nitrile hydratase may include culturing a transformant in a medium, and recovering the mutant nitrile hydratase from at least one of the cultured transformant and the medium. preferable.

変異型ニトリルヒドラターゼは、以下の手法で製造することができる。
例えば、変異型ニトリルヒドラターゼをコードするDNAを含む発現ベクターを用意し、この発現ベクターにより任意の宿主細胞を形質転換して形質転換体又は細胞株を取得し、ついで、形質転換体又は細胞株を培養して変異型ニトリルヒドラターゼを産生することができる。
発現ベクターの作製方法としては、例えば、国際公開第2018/124247号の段落0111~0131に記載の方法を利用することができる。
Mutant nitrile hydratase can be produced by the following method.
For example, an expression vector containing DNA encoding a mutant nitrile hydratase is prepared, an arbitrary host cell is transformed with this expression vector to obtain a transformant or a cell line, and then a transformant or cell line is obtained. can be cultured to produce mutant nitrile hydratase.
As a method for producing an expression vector, for example, the method described in paragraphs 0111 to 0131 of International Publication No. 2018/124247 can be used.

ここで、野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼをコードする遺伝子は、配列番号3に示されるヌクレオチド配列と、配列番号4に示されるヌクレオチド配列とからなる。なお、配列番号3に示されるヌクレオチド配列は、配列番号1に示される野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼのアミノ酸配列に対応し、配列番号4に示される野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼのヌクレオチド配列は、配列番号2からなるアミノ酸配列に対応する。
変異型ニトリルヒドラターゼをコードするDNAは、少なくとも、配列番号3で示されるヌクレオチド配列又は配列番号4で示されるヌクレオチド配列における、上記(1A)~(37A)のアミノ酸残基置換位置に対応するコドン(計5箇所)のうち1つ以上に下記のようなヌクレオチド置換を有しており、その他の位置においても改変ニトリルヒドラターゼに対応するヌクレオチド置換を有している。
Here, the gene encoding the wild-type nitrile hydratase derived from Pseudonocardia thermophila consists of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 and the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 4. The nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 corresponds to the amino acid sequence of the wild type nitrile hydratase derived from Pseudonocardia thermophila shown in SEQ ID NO: 1, and the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: The nucleotide sequence of nitrile hydratase from Cardia thermophila corresponds to the amino acid sequence consisting of SEQ ID NO:2.
The DNA encoding the mutant nitrile hydratase contains at least codons corresponding to the amino acid residue substitution positions (1A) to (37A) in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 or the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 4. It has the following nucleotide substitutions at one or more of the following positions (total of 5 positions), and also has nucleotide substitutions corresponding to the modified nitrile hydratase at other positions.

変異型ニトリルヒドラターゼをコードするDNAとしては、例えば、国際公開第2018/124247号の段落0105~0110の記載されたDNAを使用することができる。 As the DNA encoding the mutant nitrile hydratase, for example, the DNA described in paragraphs 0105 to 0110 of International Publication No. 2018/124247 can be used.

また、第2実施形態において、変異型ニトリルヒドラターゼをコードするDNAとしては、国際公開第2010/055666号の段落0038~0046に記載の塩基配列を使用することができる。 Furthermore, in the second embodiment, the base sequences described in paragraphs 0038 to 0046 of International Publication No. 2010/055666 can be used as the DNA encoding the mutant nitrile hydratase.

第3実施形態において、変異型ニトリルヒドラターゼをコードするDNAとしては、具体的には、例えば、野生型のシュードノカルディア・サーモフィラ由来のニトリルヒドラターゼのαサブユニットのN末端から36番目のアミノ酸残基であるTyr残基をMetに置換した変異体を作製する場合、配列番号1で示されるヌクレオチド配列の5’末端から106~108番目のヌクレオチドであるACGをATGに置換したDNAを使用すればよい。
以下、第3実施形態における変異型ニトリルヒドラターゼをコードするDNAの具体例を下記の表20及び表21に記載する。
表20及び表21に記載のDNAをコードする後述の発現ベクターを使用して変異型ニトリルヒドラターゼを作製することができる。
表20及び表21中、「5’末端からの位置」とは、配列番号3又は4で示されるヌクレオチド配列の5’末端から数えた場合のヌクレオチドの位置である。例えば、配列番号1における「5’末端からの位置」が「106~108」とは、配列番号1で示されるヌクレオチド配列の5’末端から106~108番目のヌクレオチドを意味している。
In the third embodiment, the DNA encoding the mutant nitrile hydratase is, for example, the 36th position from the N-terminus of the α subunit of the nitrile hydratase derived from wild-type Pseudonocardia thermophila. When creating a mutant in which the Tyr residue, which is an amino acid residue, is replaced with Met, use a DNA in which ACG, which is the 106th to 108th nucleotide from the 5' end of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1, is replaced with ATG. do it.
Specific examples of DNA encoding the mutant nitrile hydratase in the third embodiment are listed in Tables 20 and 21 below.
Mutant nitrile hydratase can be produced using the below-mentioned expression vectors encoding the DNAs listed in Tables 20 and 21.
In Tables 20 and 21, the "position from the 5'end" is the nucleotide position counted from the 5' end of the nucleotide sequence shown by SEQ ID NO: 3 or 4. For example, "position from the 5'end" in SEQ ID NO: 1 is "106th to 108th" means the 106th to 108th nucleotides from the 5' end of the nucleotide sequence shown by SEQ ID NO: 1.

[形質転換体の作製方法]
形質転換体は、公知の方法により作製することができる。例えば、変異型ニトリルヒドラターゼをコードするヌクレオチド配列と、必要に応じて上述の他の領域とを含む発現ベクターを構築し、発現ベクターを所望の宿主細胞に形質転換する方法等が挙げられる。具体的には、Sambrook,J.,et.al.,”Molecular Cloning A Laboratory Manual, 3rd Edition”,Cold Spring Harbor Laboratory Press,(2001)等に記載されている分子生物学、生物工学及び遺伝子工学の分野において公知の一般的な方法を利用することができる。
[Method for producing transformants]
Transformants can be produced by known methods. For example, a method may be used in which an expression vector containing a nucleotide sequence encoding a mutant nitrile hydratase and, if necessary, other regions described above is constructed, and the expression vector is transformed into a desired host cell. Specifically, Sambrook, J. , etc. al. , "Molecular Cloning A Laboratory Manual, 3rd Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press, (2001), etc., using general methods known in the fields of molecular biology, bioengineering, and genetic engineering. things to do can.

形質転換体は、宿主細胞に発現ベクターを組み込むだけではなく、必要に応じて宿主細胞での使用頻度の低いコドンを、使用頻度の高いコドンにするように、サイレント変異を導入すること等を併せて行い作製することもできる。
これにより、発現ベクターに組み込んだ変異型ニトリルヒドラターゼ由来のタンパク質の生産量を増加させることができる可能性がある。
The transformant not only integrates the expression vector into the host cell, but also introduces silent mutations, if necessary, so that codons that are used less frequently in the host cell become codons that are used more frequently. It can also be produced by
Thereby, it may be possible to increase the amount of protein produced from the mutant nitrile hydratase incorporated into the expression vector.

サイレント変異の導入に関し、宿主細胞でのコドン使用頻度に合わせて発現ベクター上にある該ニトリルヒドラターゼ遺伝子及び該ニトリルヒドラターゼ遺伝子を細胞外に分泌させるためのシグナル配列のコドンを調整する方法であれば、サイレント変異導入の手法、変異点、変更するヌクレオチドの種類等は特に制限されない。 Regarding the introduction of silent mutations, any method involves adjusting the codons of the nitrile hydratase gene on the expression vector and the signal sequence for secreting the nitrile hydratase gene to the outside of the cell in accordance with the codon usage frequency in the host cell. For example, the method of silent mutagenesis, the mutation point, the type of nucleotide to be changed, etc. are not particularly limited.

-形質転換体の培養方法-
発現ベクターで形質転換して得られた形質転換体の培養の条件は、形質転換前の宿主細胞の培養条件と同様であり、公知の条件を用いることができる。
培地としては、炭素源、窒素源、無機物及びその他の栄養素を適量含有する培地ならば、合成培地又は天然培地のいずれでも使用可能である。
培地成分としては、培地に使用される公知の成分を用いることができる。例えば、肉エキス、酵母エキス、麦芽エキス、ペプトン、NZアミン及びジャガイモ等の有機栄養源、グルコース、マルトース、しょ糖、デンプン及び有機酸等の炭素源、硫酸アンモニウム、尿素及び塩化アンモニウム等の窒素源、リン酸塩、マグネシウム、カリウム及び鉄等の無機栄養源、ビタミン類を適宜組み合わせて使用できる。
なお、選択マーカーを含む発現ベクターにより形質転換した形質転換体の培養においては、例えば、選択マーカーが薬剤耐性である場合には、それに対応する薬剤を含む培地を使用し、選択マーカーが栄養要求性である場合には、それに対応する栄養素を含まない培地を使用すればよい。
培地のpHは、pH4~pH8の範囲で適宜選択することができる。
形質転換体の培養方法としては、形質転換体を含有する液体培地の、振とう培養、通気撹拌培養、連続培養、流加培養などの通常の培養方法を用いて行なうことができる。
培養条件は、形質転換体、培地、及び、培養方法の種類により適宜選択すればよく、形質転換体が生育し、変異型ニトリルヒドラターゼを産生できる条件であれば特に制限はない。
培養温度は、好ましくは20℃~45℃、更に好ましくは24℃~37℃で好気的に培養を行う。
培養期間は1日間~7日間の範囲で目的の変異型ニトリルヒドラターゼ活性を有するタンパク質の含量が最大になるまで培養すればよい。
-Culture method of transformants-
The conditions for culturing the transformant obtained by transformation with the expression vector are the same as the culture conditions for the host cell before transformation, and known conditions can be used.
As the medium, either a synthetic medium or a natural medium can be used as long as it contains appropriate amounts of carbon sources, nitrogen sources, inorganic substances, and other nutrients.
As the culture medium components, known components used for culture media can be used. For example, organic nutritional sources such as meat extract, yeast extract, malt extract, peptone, NZ amines and potatoes; carbon sources such as glucose, maltose, sucrose, starch and organic acids; nitrogen sources such as ammonium sulfate, urea and ammonium chloride; Acid salts, inorganic nutritional sources such as magnesium, potassium, and iron, and vitamins can be used in appropriate combinations.
When culturing a transformant transformed with an expression vector containing a selection marker, for example, if the selection marker is drug resistant, use a medium containing the corresponding drug, and if the selection marker is auxotrophic. If so, a medium that does not contain the corresponding nutrients may be used.
The pH of the medium can be appropriately selected within the range of pH 4 to pH 8.
The transformant can be cultured using conventional culture methods such as shaking culture, aerated agitation culture, continuous culture, and fed-batch culture in a liquid medium containing the transformant.
Culture conditions may be appropriately selected depending on the type of transformant, medium, and culture method, and are not particularly limited as long as the conditions allow the transformant to grow and produce mutant nitrile hydratase.
The culture is carried out aerobically at a temperature of preferably 20°C to 45°C, more preferably 24°C to 37°C.
The culture period may range from 1 day to 7 days until the content of the protein having the desired mutant nitrile hydratase activity is maximized.

-変異型ニトリルヒドラターゼ回収工程-
変異型ニトリルヒドラターゼの製造方法は、培養された形質転換体及び培養後の培地のうち少なくともいずれか一方から、変異型ニトリルヒドラターゼを回収する工程を含むことが好ましい。
- Mutant nitrile hydratase recovery process -
The method for producing a mutant nitrile hydratase preferably includes a step of recovering the mutant nitrile hydratase from at least one of the cultured transformant and the culture medium.

形質転換した形質転換体を培養した後、変異型ニトリルヒドラターゼを回収する方法は、この分野で慣用されている方法を使用することができる。
形質転換体外に変異型ニトリルヒドラターゼが分泌される場合は、形質転換体の培養物を遠心分離、ろ過等を行うことで変異型ニトリルヒドラターゼを含む粗酵素液を容易に得ることができる。
また、変異型ニトリルヒドラターゼが形質転換体内に蓄積される場合には、培養した形質転換体を遠心分離等により回収した後、回収した形質転換体を緩衝液に懸濁し、この懸濁液をリゾチーム処理、凍結融解、超音波破砕等の公知の方法に従い形質転換体の細胞膜を破壊することにより、変異型ニトリルヒドラターゼを含む粗酵素液を回収すればよい。
After culturing the transformed transformant, a method commonly used in this field can be used to recover the mutant nitrile hydratase.
When the mutant nitrile hydratase is secreted outside the transformant, a crude enzyme solution containing the mutant nitrile hydratase can be easily obtained by centrifuging, filtering, etc. the culture of the transformant.
In addition, if the mutant nitrile hydratase accumulates in the transformant, the cultured transformant should be collected by centrifugation, etc., then the collected transformant should be suspended in a buffer solution, and this suspension should be A crude enzyme solution containing the mutant nitrile hydratase may be recovered by disrupting the cell membrane of the transformant according to known methods such as lysozyme treatment, freeze-thawing, and ultrasonic disruption.

回収した変異型ニトリルヒドラターゼを含む粗酵素液を、更に、限外ろ過法などにより濃縮し、防腐剤等を加えて濃縮した変異型ニトリルヒドラターゼ(濃縮酵素)として利用することが可能である。また、変異型ニトリルヒドラターゼを濃縮した後、スプレードライ法等によって変異型ニトリルヒドラターゼの粉末(粉末酵素)としてもよい。
回収された変異型ニトリルヒドラターゼを含む粗酵素液について、分離精製を必要とする場合は、例えば、硫酸アンモニウム等による塩析、アルコール等による有機溶媒沈殿法、透析及び限外ろ過等による膜分離法、又はイオン交換体クロマトグラフィー、逆相高速クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィーなどの公知のクロマト分離法を適宜組み合わせて分離精製を行うことができる。
The crude enzyme solution containing the recovered mutant nitrile hydratase can be further concentrated by ultrafiltration, etc., and can be used as a concentrated mutant nitrile hydratase (concentrated enzyme) by adding a preservative, etc. . Alternatively, after concentrating the mutant nitrile hydratase, the mutant nitrile hydratase may be made into a powder (powdered enzyme) by a spray drying method or the like.
If the crude enzyme solution containing the recovered mutant nitrile hydratase requires separation and purification, for example, salting out with ammonium sulfate, organic solvent precipitation with alcohol, membrane separation using dialysis, ultrafiltration, etc. Alternatively, separation and purification can be carried out by appropriately combining known chromatographic separation methods such as ion exchange chromatography, reversed phase high performance chromatography, affinity chromatography, and gel filtration chromatography.

<3-ヒドロキシニトリル化合物>
本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法で用いられる3-ヒドロキシニトリル化合物としては、上述の3-ヒドロキシアミド化合物から3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を製造する方法に用いられる3-ヒドロキシアミド化合物が得られるものであれば特に制限はない。
3-ヒドロキシニトリル化合物が有する、シアノ基及びヒドロキシ基以外の基(すなわち、置換基)は、上述の3-ヒドロキシアミド化合物が有する置換基と同義であり、好ましい態様も同様である。
<3-hydroxynitrile compound>
The 3-hydroxynitrile compound used in the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure is used in the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof from the above-mentioned 3-hydroxyamide compound. There are no particular limitations as long as a 3-hydroxyamide compound can be obtained.
Groups other than the cyano group and the hydroxy group (ie, substituents) that the 3-hydroxynitrile compound has have the same meanings as the substituents that the above-mentioned 3-hydroxyamide compound has, and their preferred embodiments are also the same.

3-ヒドロキシニトリル化合物の炭素数は、好ましくは、炭素数3~20であり、より好ましくは、炭素数3~15であり、更に好ましくは、炭素数3~10である。
3-ヒドロキシニトリル化合物としては、置換若しくは無置換の飽和脂肪族3-ヒドロキシニトリル化合物であることが好ましく、炭素数3~20の置換若しくは無置換の飽和脂肪族3-ヒドロキシニトリル化合物であることがより好ましい。
The 3-hydroxynitrile compound preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms, and still more preferably 3 to 10 carbon atoms.
The 3-hydroxynitrile compound is preferably a substituted or unsubstituted saturated aliphatic 3-hydroxynitrile compound, and preferably a substituted or unsubstituted saturated aliphatic 3-hydroxynitrile compound having 3 to 20 carbon atoms. More preferred.

3-ヒドロキシニトリル化合物としては、具体的には、3-ヒドロキシプロピオニトリル、
3-ヒドロキシブチロニトリル、3-ヒドロキシ-3-メチルブチロニトリル、
3-ヒドロキシペンタンニトリル、3-ヒドロキシ-3-メチルペンタンニトリル、3-エチル-3-ヒドロキシペンタンニトリル、3-ヒドロキシ-3,4-ジメチルペンタンニトリル、2-プロピル-3- ヒドロキシペンタンニトリル、3-ヒドロキシ-3,4,4-トリメチルペンタンニトリル、3-エチル-3-ヒドロキシ-4-メチルペンタンニトリル、3-ヒドロキシ-3-イソプロピル-4-メチルペンタンニトリル、3-エチル-3-ヒドロキシ-4,4-ジメチルペンタンニトリル、3-ヒドロキシ-4,4-ジメチル-3-イソプロピルペンタンニトリル、3-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-4,4-ジメチルペンタンニトリル、
3-ヒドロキシヘキサンニトリル、3-ヒドロキシ-3-メチルヘキサンニトリル、3-ヒドロキシ-3,4-ジメチルヘキサンニトリル、3-ヒドロキシ-3,5-ジメチルヘキサンニトリル、3-エチル-3-ヒドロキシヘキサンニトリル、3-ヒドロキシ-3-プロピルヘキサンニトリル、3-ヒドロキシ-3-イソプロピルヘキサンニトリル、3-エチル-3-ヒドロキシ-4-メチルヘキサンニトリル、3-エチル-3-ヒドロキシ-5-メチルヘキサンニトリル、3-tert-ブチル-3-ヒドロキシヘキサンニトリル、3-ヒドロキシ-4-メチル-3-プロピルヘキサンニトリル、3-ヒドロキシ-5-メチル-3-プロピルヘキサンニトリル、3-ヒドロキシ-4-メチル-3-イソプロピルヘキサンニトリル、3-ヒドロキシ-5-メチル-3-イソプロピルヘキサンニトリル、3-イソブチル-3-ヒドロキシ-4-メチルヘキサンニトリル、3-イソブチル-3-ヒドロキシ-5-メチルヘキサンニトリル、3-sec-ブチル-3-ヒドロキシ-4-メチルヘキサンニトリル、3-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-4-メチルヘキサンニトリル、
3-ヒドロキシヘプタンニトリル、3-ヒドロキシ-3-メチルヘプタンニトリル、3-エチル-3-ヒドロキシヘプタンニトリル、3-ヒドロキシ-3-プロピルヘプタンニトリル、3-ヒドロキシ-3-イソプロピルヘプタンニトリル、3-ブチル-3-ヒドロキシヘプタンニトリル、3-イソブチル-3-ヒドロキシヘプタンニトリル、3-sec-ブチル-3-ヒドロキシヘプタンニトリル、3-tert-ブチル-3-ヒドロキシヘプタンニトリル、
3-ヒドロキシオクタンニトリル、
3-ヒドロキシノナンニトリルなどの無置換の飽和脂肪族3-ヒドロキシニトリル化合物、
Specifically, the 3-hydroxynitrile compound includes 3-hydroxypropionitrile,
3-hydroxybutyronitrile, 3-hydroxy-3-methylbutyronitrile,
3-hydroxypentanenitrile, 3-hydroxy-3-methylpentanenitrile, 3-ethyl-3-hydroxypentanenitrile, 3-hydroxy-3,4-dimethylpentanenitrile, 2-propyl-3-hydroxypentanenitrile, 3- Hydroxy-3,4,4-trimethylpentanenitrile, 3-ethyl-3-hydroxy-4-methylpentanenitrile, 3-hydroxy-3-isopropyl-4-methylpentanenitrile, 3-ethyl-3-hydroxy-4, 4-dimethylpentanenitrile, 3-hydroxy-4,4-dimethyl-3-isopropylpentanenitrile, 3-tert-butyl-3-hydroxy-4,4-dimethylpentanenitrile,
3-hydroxyhexanenitrile, 3-hydroxy-3-methylhexanenitrile, 3-hydroxy-3,4-dimethylhexanenitrile, 3-hydroxy-3,5-dimethylhexanenitrile, 3-ethyl-3-hydroxyhexanenitrile, 3-Hydroxy-3-propylhexanenitrile, 3-hydroxy-3-isopropylhexanenitrile, 3-ethyl-3-hydroxy-4-methylhexanenitrile, 3-ethyl-3-hydroxy-5-methylhexanenitrile, 3- tert-butyl-3-hydroxyhexanenitrile, 3-hydroxy-4-methyl-3-propylhexanenitrile, 3-hydroxy-5-methyl-3-propylhexanenitrile, 3-hydroxy-4-methyl-3-isopropylhexane Nitrile, 3-hydroxy-5-methyl-3-isopropylhexanenitrile, 3-isobutyl-3-hydroxy-4-methylhexanenitrile, 3-isobutyl-3-hydroxy-5-methylhexanenitrile, 3-sec-butyl- 3-hydroxy-4-methylhexanenitrile, 3-tert-butyl-3-hydroxy-4-methylhexanenitrile,
3-Hydroxyheptanenitrile, 3-hydroxy-3-methylheptanenitrile, 3-ethyl-3-hydroxyheptanenitrile, 3-hydroxy-3-propylheptanenitrile, 3-hydroxy-3-isopropylheptanenitrile, 3-butyl- 3-hydroxyheptanenitrile, 3-isobutyl-3-hydroxyheptanenitrile, 3-sec-butyl-3-hydroxyheptanenitrile, 3-tert-butyl-3-hydroxyheptanenitrile,
3-hydroxyoctanenitrile,
unsubstituted saturated aliphatic 3-hydroxynitrile compounds such as 3-hydroxynonanenitrile;

4-フルオロ-3-ヒドロキシブチロニトリル、4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル、4-ブロモ-3-ヒドロキシブチロニトリル、4-ヨード-3-ヒドロキシブチロニトリル、4-クロロ-3-ヒドロキシ-3-メチルブチロニトリル、4-クロロ-3-ヒドロキシ-5-メチルヘキサンニトリルなどのハロゲン原子で置換された飽和脂肪族3-ヒドロキシニトリル化合物、
3,4-ジヒドロキシブチロニトリル、3,4-ジヒドロキシ-2-メチルブチロニトリル、3,4-ジヒドロキシ-3-メチルブチロニトリル、
3,5-ジヒドロキシペンタンニトリル、3,5-ジヒドロキシ-3-メチルペンタンニトリル、
3,5-ジヒドロキシヘキサンニトリル、3,5-ジヒドロキシへプタンニトリル、3,5-ジヒドロキシオクタンニトリル、3,5-ジヒドロキシデカンニトリルなどのヒドロキシ基で置換された飽和脂肪族3-ヒドロキシニトリル化合物、
3-ヒドロキシ-4-メトキシブチロニトリル、3-ヒドロキシ-4-エトキシブチロニトリル、3-ヒドロキシ-4-プロピルオキシブチロニトリル
3-ヒドロキシ-5-メトキシペンタンニトリル、3-ヒドロキシ-5-メトキシ-3-メチルペンタンニトリル、3-ヒドロキシ-5-エトキシペンタンニトリル
3-ヒドロキシ-5-メトキシヘキサンニトリルなどのアルコキシ基で置換された飽和脂肪族3-ヒドロキシニトリル化合物、
3-ヒドロキシ-2-メチル-2-メチルチオプロピオニトリル、3-ヒドロキシ-4-メチルチオブチロニトリルなどのアルキルチオ基で置換された飽和脂肪族3-ヒドロキシニトリル化合物が挙げられる。
4-fluoro-3-hydroxybutyronitrile, 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile, 4-bromo-3-hydroxybutyronitrile, 4-iodo-3-hydroxybutyronitrile, 4-chloro-3- Saturated aliphatic 3-hydroxynitrile compounds substituted with halogen atoms such as hydroxy-3-methylbutyronitrile and 4-chloro-3-hydroxy-5-methylhexanenitrile;
3,4-dihydroxybutyronitrile, 3,4-dihydroxy-2-methylbutyronitrile, 3,4-dihydroxy-3-methylbutyronitrile,
3,5-dihydroxypentanenitrile, 3,5-dihydroxy-3-methylpentanenitrile,
Saturated aliphatic 3-hydroxynitrile compounds substituted with hydroxy groups such as 3,5-dihydroxyhexanenitrile, 3,5-dihydroxyheptanenitrile, 3,5-dihydroxyoctanenitrile, 3,5-dihydroxydecanenitrile,
3-hydroxy-4-methoxybutyronitrile, 3-hydroxy-4-ethoxybutyronitrile, 3-hydroxy-4-propyloxybutyronitrile 3-hydroxy-5-methoxypentanenitrile, 3-hydroxy-5-methoxy -Saturated aliphatic 3-hydroxynitrile compounds substituted with alkoxy groups such as 3-methylpentanenitrile, 3-hydroxy-5-ethoxypentanenitrile, 3-hydroxy-5-methoxyhexanenitrile,
Examples include saturated aliphatic 3-hydroxynitrile compounds substituted with alkylthio groups such as 3-hydroxy-2-methyl-2-methylthiopropionitrile and 3-hydroxy-4-methylthiobutyronitrile.

<水(原料水)>
3-ヒドロキシニトリル化合物から3-ヒドロキシアミド化合物への水和反応に用いられる原料水は、上述の3-ヒドロキシアミド化合物から3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を製造する方法に用いられる原料水と同義であり、好ましい態様も同様である。
<Water (raw water)>
The raw water used in the hydration reaction from a 3-hydroxynitrile compound to a 3-hydroxyamide compound is the same as the raw water used in the above-mentioned method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof from a 3-hydroxyamide compound. They have the same meaning, and their preferred embodiments are also the same.

<水性媒体>
3-ヒドロキシニトリル化合物から3-ヒドロキシアミド化合物への水和反応に用いられる水性媒体は、上述の3-ヒドロキシアミド化合物から3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を製造する方法に用いられる水性媒体と同義であり、好ましい態様も同様である。
<Aqueous medium>
The aqueous medium used in the hydration reaction from a 3-hydroxynitrile compound to a 3-hydroxyamide compound is the same as the aqueous medium used in the above-mentioned method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof from a 3-hydroxyamide compound. They have the same meaning, and their preferred embodiments are also the same.

<pH調節剤>
3-ヒドロキシニトリル化合物から3-ヒドロキシアミド化合物への水和反応に用いられるpH調節剤は、上述の3-ヒドロキシアミド化合物から3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を製造する方法に用いられるpH調節剤と同義であり、好ましい態様も同様である。
<pH adjuster>
The pH adjuster used in the hydration reaction from a 3-hydroxynitrile compound to a 3-hydroxyamide compound is a pH adjuster used in the above-mentioned method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof from a 3-hydroxyamide compound. It has the same meaning as agent, and its preferred embodiments are also the same.

ニトリルヒドラターゼを含有する菌体及びその菌体処理物(ニトリルヒドラターゼ触媒)からなる群より選ばれる少なくとも1種と、3-ヒドロキシニトリル化合物と、を水性媒体中で作用させる方法(水和反応の方法)は、特に制限はないが、例えば、(1)~(3)の方法等が挙げられる。
(1)ニトリルヒドラターゼ触媒、反応原料(3-ヒドロキシニトリル化合物及び原料水)、水性媒体及びpH調節剤を反応槽に一度に全量仕込んでから反応を行う方法(回分反応)。
(2)ニトリルヒドラターゼ触媒、反応原料(3-ヒドロキシニトリル化合物及び原料水)、水性媒体及びpH調節剤の一部を反応槽に仕込んだ後、連続的又は間欠的に残りのニトリルヒドラターゼ触媒、反応原料(3-ヒドロキシニトリル化合物及び原料水)、水性媒体及びpH調節剤を供給して反応を行う方法(半回分反応)。
(3)ニトリルヒドラターゼ触媒、反応原料(3-ヒドロキシニトリル化合物及び原料水)、水性媒体及びpH調節剤の連続的又は間欠的な供給と、反応液(ニトリルヒドラターゼ触媒、未反応原料、水性媒体、pH調節剤及び生成した3-ヒドロキシアミド化合物等を含む。)の連続的又は間欠的な取り出しを行いながら、反応槽内の反応液を全量取り出すことなく連続的に反応を行う方法(連続反応)。
A method of reacting a 3-hydroxynitrile compound with at least one member selected from the group consisting of nitrile hydratase-containing microbial cells and their processed products (nitrile hydratase catalysts) in an aqueous medium (hydration reaction). There are no particular limitations on the method (method 2), but examples include methods (1) to (3).
(1) A method in which the nitrile hydratase catalyst, reaction raw materials (3-hydroxynitrile compound and raw water), aqueous medium, and pH adjuster are charged into a reaction tank in their entirety at once and then the reaction is carried out (batch reaction).
(2) After charging the nitrile hydratase catalyst, reaction raw materials (3-hydroxynitrile compound and raw water), aqueous medium, and part of the pH adjuster into the reaction tank, the remaining nitrile hydratase catalyst is continuously or intermittently charged. , a method of carrying out a reaction by supplying reaction raw materials (3-hydroxynitrile compound and raw water), an aqueous medium and a pH adjuster (semi-batch reaction).
(3) Continuous or intermittent supply of nitrile hydratase catalyst, reaction raw materials (3-hydroxynitrile compound and raw material water), aqueous medium and pH adjuster, and reaction solution (nitrile hydratase catalyst, unreacted raw materials, aqueous A method in which the reaction is carried out continuously without taking out the entire amount of the reaction liquid in the reaction tank (continuous reaction).

3-ヒドロキシニトリル化合物を3-ヒドロキシアミド化合物への変換する反応(以下、「水和反応」ともいう場合がある)において、水和反応は、触媒の存在下で行われることが好ましい。ニトリルヒドラターゼ触媒の使用形態として、好ましくは懸濁床であり、例えば、ニトリルヒドラターゼ触媒の懸濁液を調製し、懸濁液を反応槽に供給すればよい。 In the reaction of converting a 3-hydroxynitrile compound into a 3-hydroxyamide compound (hereinafter also referred to as "hydration reaction"), the hydration reaction is preferably carried out in the presence of a catalyst. The nitrile hydratase catalyst is preferably used in a suspended bed; for example, a suspension of the nitrile hydratase catalyst may be prepared and the suspension may be supplied to a reaction tank.

反応槽内の液温である反応槽温度は、ニトリルヒドラターゼ触媒の耐熱性にもよるが、通常0~50℃に設定され、好ましくは10~40℃に設定される。反応槽温度が前記範囲にあると、ニトリルヒドラターゼ触媒の活性を良好に維持できる点で好ましい。 The reaction tank temperature, which is the temperature of the liquid in the reaction tank, is usually set at 0 to 50°C, preferably 10 to 40°C, although it depends on the heat resistance of the nitrile hydratase catalyst. It is preferable that the reaction tank temperature is within the above range because the activity of the nitrile hydratase catalyst can be maintained well.

反応は、一般的には常圧下で行われるが、3-ヒドロキシニトリル化合物の溶解度を高めるために加圧下で行うこともできる。 The reaction is generally carried out under normal pressure, but can also be carried out under increased pressure in order to increase the solubility of the 3-hydroxynitrile compound.

反応槽内のpHは、ニトリルヒドラターゼ触媒の活性を良好に保つための好適な範囲であれば特に限定されないが、好ましくはpH5~pH10の範囲にある。pHが前記範囲にあると、ニトリルヒドラターゼ触媒の活性を良好に維持できる点で好ましい。 The pH in the reaction tank is not particularly limited as long as it is within a suitable range for maintaining good activity of the nitrile hydratase catalyst, but is preferably in the range of pH 5 to pH 10. It is preferable that the pH is within the above range because the activity of the nitrile hydratase catalyst can be maintained well.

本実施形態において、3-ヒドロキシニトリル化合物を3-ヒドロキシアミド化合物に変換する反応(水和反応)、及び、3-ヒドロキシアミド化合物を3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩に変換する反応(以下、「加水分解反応」とも称する場合がある)は、別々に行う方法であってもよいし、水和反応と加水分解反応を同時に行う方法、又は、水和反応終了後、3-ヒドロキシアミド化合物を単離及び精製して加水分解反応を行う方法などであってもよい。 In the present embodiment, a reaction of converting a 3-hydroxynitrile compound into a 3-hydroxyamide compound (hydration reaction) and a reaction of converting a 3-hydroxyamide compound into a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof (hereinafter referred to as (sometimes referred to as "hydrolysis reaction") may be carried out separately, the hydration reaction and the hydrolysis reaction may be carried out simultaneously, or the 3-hydroxyamide compound may be A method of performing a hydrolysis reaction after isolation and purification may also be used.

また、例えば、3-ヒドロキシニトリル化合物と、ニトリルヒドラターゼ及びアミダーゼと、を同時に添加して、ワンポットで3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を製造してもよい。ここでいう「ワンポット」とは、いくつかの反応を同一反応容器で行うことを意味し、具体的には水和反応及び加水分解反応を同一反応容器で行うことを意味する。 Alternatively, for example, a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof may be produced in one pot by simultaneously adding a 3-hydroxynitrile compound, nitrile hydratase, and amidase. "One-pot" as used herein means that several reactions are carried out in the same reaction vessel, and specifically, it means that the hydration reaction and the hydrolysis reaction are carried out in the same reaction vessel.

3-ヒドロキシニトリル化合物は、酵素の種類によっては触媒毒になることもある。そのため3-ヒドロキシニトリル化合物に対する安定性の高い酵素を用いることは、反応収率が向上することや酵素使用量を削減できることから工業的に製造するためには有利である。
3-ヒドロキシニトリル化合物に対して安定性の高いニトリルヒドラターゼ、及び、アミダーゼを使用することで水和反応と加水分解反応とを同時に行うことができる。
3-ヒドロキシニトリル化合物に対して安定性の高いニトリルヒドラターゼ及びアミダーゼとして、シュードノカルディア属の細菌に由来するニトリルヒドラターゼ、及び、本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物及びその塩の製造方法に用いる特定の細菌に由来するアミダーゼが挙げられる。
また、3-ヒドロキシニトリル化合物の触媒毒を回避する点から、水和反応を完結させた後、次いで加水分解反応を実施してもよい。3-ヒドロキシニトリル化合物の触媒毒を回避する点から水和反応が完全に完結してからアミダーゼを添加してもよいし、又は、水和反応において3-ヒドロキシニトリル化合物が加水分解反応を阻害しない程度まで低減してから、アミダーゼを添加して加水分解反応を行ってもよい。
加水分解反応に用いるアミダーゼとしては、上述のアミダーゼが挙げられ、好ましい態様も同様である。
3-hydroxynitrile compounds can be catalyst poisons depending on the type of enzyme. Therefore, using an enzyme that is highly stable against 3-hydroxynitrile compounds is advantageous for industrial production because the reaction yield can be improved and the amount of enzyme used can be reduced.
By using nitrile hydratase and amidase, which are highly stable for 3-hydroxynitrile compounds, hydration and hydrolysis reactions can be carried out simultaneously.
Nitrile hydratase and amidase derived from bacteria of the genus Pseudonocardia as nitrile hydratase and amidase having high stability against 3-hydroxynitrile compounds, and a method for producing 3-hydroxycarboxylic acid compounds and salts thereof according to the present disclosure Examples include amidases derived from specific bacteria used for
Furthermore, in order to avoid the catalyst poison of the 3-hydroxynitrile compound, the hydrolysis reaction may be carried out after the hydration reaction is completed. In order to avoid the catalyst poison of the 3-hydroxynitrile compound, the amidase may be added after the hydration reaction is completely completed, or the 3-hydroxynitrile compound does not inhibit the hydrolysis reaction during the hydration reaction. After reducing the amount to a certain extent, amidase may be added to carry out the hydrolysis reaction.
The amidases used in the hydrolysis reaction include the above-mentioned amidases, and preferred embodiments are also the same.

次に本開示の実施例を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
<1.アミダーゼ生産菌の構築>
(1)Pseudonocardia thermophila JCM3095のアミダーゼ生産菌
特開平9-275978号公報に記載のプラスミドpPT-B1の塩基配列を解析し、該プラスミドが有する塩基配列を元に配列表の配列番号5及び6のプライマーを設計した。Pseudonocardia thermophila JCM3095の染色体DNAを鋳型としPCRを行い、アミダーゼ遺伝子を増幅させた。増幅した遺伝子をEcoRIとHindIIIで消化した。同様にライゲーションハイ(東洋紡(株)製)を用いて制限酵素で消化したpUC18(タカラバイオ(株)製)を連結し、コンピテントハイDH5α(東洋紡(株)製)に導入してPseudonocardia thermophila JCM3095のアミダーゼ生産菌を作製した。
以下、作製した菌を「Pth-アミダーゼ生産菌」と表記する。
Next, examples of the present disclosure will be specifically described, but the present disclosure is not limited to these examples.
<1. Construction of amidase-producing bacteria>
(1) Amidase-producing bacteria of Pseudonocardia thermophila JCM3095 The nucleotide sequence of plasmid pPT-B1 described in JP-A-9-275978 was analyzed, and based on the nucleotide sequence of the plasmid, primers of SEQ ID NO: 5 and 6 in the sequence listing were used. designed. PCR was performed using the chromosomal DNA of Pseudonocardia thermophila JCM3095 as a template to amplify the amidase gene. The amplified gene was digested with EcoRI and HindIII. Similarly, pUC18 (manufactured by Takara Bio Co., Ltd.) digested with restriction enzymes was ligated using Ligation High (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), and introduced into Competent High DH5α (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) to create Pseudonocardia thermophila JCM3095. Amidase-producing bacteria were created.
Hereinafter, the produced bacteria will be referred to as "Pth-amidase producing bacteria."

(2)Acidphilium cryptum JF-5のアミダーゼ生産菌
NBRC(独立行政法人製品評価技術基盤機構バイオテクノロジー本部 生物遺伝資源部門)からNBRC-14242を購入した。NBRC-14242をNBRCの培地番号234で培養しDNeasy Blood & Tissue Kit(株式会社キアゲン)を用いて染色体DNAを得た。NCIBM(米国立生物工学情報センター)に登録されているアミダーゼ遺伝子情報(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/148259021、GI:148259263)にもとづいて配列表の配列番号7及び8をプライマーとし、NBRC-14242を培養して得られた染色体DNAを鋳型としてアミダーゼ遺伝子を増幅した。増幅したアミダーゼ遺伝子をEcoRIとHindIIIで消化した。同様にライゲーションハイ(東洋紡(株))を用いて制限酵素で消化したpUC18(タカラバイオ(株)製)を連結し、コンピテントハイDH5α(東洋紡(株)製)に導入してアミダーゼ生産菌を作製した。
以下、作製した菌を「Acr-アミダーゼ生産菌」と表記する。
(2) Amidase-producing strain of Acidphilium cryptum JF-5 NBRC-14242 was purchased from NBRC (Biological Genetic Resources Division, Biotechnology Headquarters, National Institute of Technology and Evaluation). NBRC-14242 was cultured in NBRC medium number 234, and chromosomal DNA was obtained using DNeasy Blood & Tissue Kit (Qiagen Corporation). SEQ ID NO: 7 and 8 as a primer and the chromosomal DNA obtained by culturing NBRC-14242 as a template to amplify the amidase gene. The amplified amidase gene was digested with EcoRI and HindIII. Similarly, pUC18 (manufactured by Takara Bio Co., Ltd.) digested with restriction enzymes was ligated using Ligation High (Toyobo Co., Ltd.), and introduced into Competent High DH5α (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) to obtain amidase-producing bacteria. Created.
Hereinafter, the produced bacterium will be referred to as "Acr-amidase producing bacterium."

(3)Polaromonas sp.JS666のアミダーゼ生産菌
ATCC(アメリカ培養細胞系統保存機関)からPolaromonas sp. JS666の染色体DNAであるATCC-BAA-500D-5を購入した。NCIBM(米国立生物工学情報センター)に登録されているPolaromonas sp.JS666のアミダーゼ遺伝子情報(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/91785913、GeneID:4010994)にもとづいて配列表の配列番号9及び10をプライマーとし、ATCC-BAA-500D-5を鋳型としてアミダーゼ遺伝子を増幅した。増幅したアミダーゼ遺伝子をEcoRIとHindIIIで消化した。同様に制限酵素で消化したpUC18(タカラバイオ(株)製)をライゲーションハイ(東洋紡(株)製)を用いて連結し、コンピテントハイDH5α(東洋紡(株)製)に導入してアミダーゼ生産菌を作製した。
以下、作製した菌を「Psp-アミダーゼ生産菌」と表記する。
なお、Psp-アミダーゼ生産菌は、特定の細菌に由来しないアミダーゼを生産する菌である。
(3) Polaromonas sp. Amidase-producing bacteria of JS666 Polaromonas sp. from ATCC (American Type Culture Collection). ATCC-BAA-500D-5, which is the chromosomal DNA of JS666, was purchased. Polaromonas sp. registered with NCIBM (National Center for Biotechnology Information). Based on the amidase gene information of JS666 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/91785913, Gene ID: 4010994), SEQ ID NOs: 9 and 10 in the sequence list were used as primers, and ATCC-BAA-500D-5 The amidase gene was amplified using this as a template. The amplified amidase gene was digested with EcoRI and HindIII. pUC18 (manufactured by Takara Bio Co., Ltd.) similarly digested with restriction enzymes was ligated using Ligation High (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), and introduced into Competent High DH5α (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) to produce amidase-producing bacteria. was created.
Hereinafter, the produced bacteria will be referred to as "Psp-amidase producing bacteria."
Note that the Psp-amidase-producing bacteria are bacteria that produce amidase that is not derived from a specific bacterium.

<2.アミダーゼ生産菌の培養>
500mLのバッフル付き三角フラスコに100mLのLB液体培地を調製し、121℃かつ20分間のオートクレーブにより滅菌した。この培地に終濃度が100μg/mLとなるようにアンピシリンを添加した後、作製したアミダーゼ生産菌をそれぞれ一白菌耳植菌し、30℃かつ130rpm(revolution per minute)にて約20時間培養した。遠心分離(5000G(49,000m/s)×15分)により菌体のみを培養液より分離し、続いて、5mLの生理食塩水に該菌体を再懸濁し菌体懸濁液をそれぞれ得た。菌体懸濁液は、冷凍庫にて凍結し、解凍して使用した。
<2. Cultivation of amidase-producing bacteria>
100 mL of LB liquid medium was prepared in a 500 mL baffled Erlenmeyer flask, and sterilized by autoclaving at 121° C. for 20 minutes. Ampicillin was added to this medium to a final concentration of 100 μg/mL, and each of the prepared amidase-producing bacteria was inoculated into Ichiro bacillus ear and cultured at 30°C and 130 rpm (revolution per minute) for about 20 hours. . Only the bacterial cells were separated from the culture solution by centrifugation (5000 G (49,000 m/s 2 ) x 15 minutes), and then the bacterial cells were resuspended in 5 mL of physiological saline, and each bacterial cell suspension was Obtained. The bacterial cell suspension was frozen in a freezer, thawed, and used.

<3-1.Pseudonocardia thermophila JCM3095・ニトリルヒドラターゼ生産菌の構築と培養>
500mLのバッフル付き三角フラスコに40μg/mLの硫酸第二鉄・七水和物及び10μg/mLの塩化コバルト・二水和物を含む100mLのLB液体培地を調製し、121℃かつ20分間のオートクレーブにより滅菌した。この培地に終濃度が100μg/mLとなるようにアンピシリンを添加した後、寄託微生物MT-10822(FERM BP-5785、茨城県つくば市東1-1-1 独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに平成8年2月7日より寄託されている)を一白菌耳植菌し、37℃かつ130rpmにて約20時間培養した。遠心分離(5000G×15分)により菌体のみを培養液より分離し、続いて、5mLの生理食塩水に該菌体を再懸濁し菌体懸濁液を得た。菌体懸濁液は、冷凍庫にて凍結し、解凍して使用した。本菌を「Pth-ニトリルヒドラターゼ生産菌」と表記する。
<3-1. Construction and cultivation of Pseudonocardia thermophila JCM3095/nitrile hydratase producing bacteria>
Prepare 100 mL of LB liquid medium containing 40 μg/mL ferric sulfate heptahydrate and 10 μg/mL cobalt chloride dihydrate in a 500 mL baffled Erlenmeyer flask, and autoclave at 121° C. for 20 minutes. Sterilized by After adding ampicillin to this medium to a final concentration of 100 μg/mL, deposited microorganism MT-10822 (FERM BP-5785, Patent Organism Deposit, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 1-1-1 Higashi, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture) (deposited with the Center on February 7, 1996) was inoculated into the ear of Ippaku and cultured at 37° C. and 130 rpm for about 20 hours. Only the bacterial cells were separated from the culture solution by centrifugation (5000G x 15 minutes), and then the bacterial cells were resuspended in 5 mL of physiological saline to obtain a bacterial cell suspension. The bacterial cell suspension was frozen in a freezer, thawed, and used. This bacterium is referred to as a "Pth-nitrile hydratase producing bacterium."

<3-2.Pseudomonas putida NBRC12668・ニトリルヒドラターゼ生産菌の構築と培養>
上記の1.アミダーゼ生産菌の構築(1)Pseudomonas putida NBRC12668のアミダーゼ生産菌で用いた染色体DNAを鋳型として、配列表の配列番号11及び12をプライマーとしてPCRを行い、ニトリルヒドラターゼ遺伝子を増幅した。増幅したニトリルヒドラターゼ遺伝子をEcoRIとHindIIIで消化した。同様に制限酵素で消化したpUC18(タカラバイオ(株)製)を、ライゲーションハイ(東洋紡(株)製)を用いて連結し、コンピテントハイDH5α(東洋紡(株)製)に導入してPseudomonas putidaNBRC12668のニトリルヒドラターゼ生産菌を作製した。
以下、作製した菌を「Ppu-ニトリルヒドラターゼ生産菌」と表記する。
500mLのバッフル付き三角フラスコに40μg/mLの硫酸第二鉄・七水和物を含む100mLのLB液体培地を調製し、121℃かつ20分間のオートクレーブにより滅菌した。この培地に終濃度が100μg/mLとなるようにアンピシリンを添加した後、上記で作製したPpu-ニトリルヒドラターゼ生産菌を一白菌耳植菌し、37℃かつ130rpmにて約20時間培養した。
上記培養液を遠心分離(5000G×15分)により菌体のみを分離し、続いて、5mLの生理食塩水に分離した菌体を再懸濁し、菌体懸濁液を得た。菌体懸濁液は、冷凍庫にて凍結し、解凍して使用した。
<3-2. Construction and cultivation of Pseudomonas putida NBRC12668/nitrile hydratase producing bacteria>
1 above. Construction of amidase-producing bacteria (1) Using the chromosomal DNA used in the amidase-producing bacteria of Pseudomonas putida NBRC12668 as a template, PCR was performed using SEQ ID NO: 11 and 12 in the sequence listing as primers to amplify the nitrile hydratase gene. The amplified nitrile hydratase gene was digested with EcoRI and HindIII. pUC18 (manufactured by Takara Bio Co., Ltd.) similarly digested with restriction enzymes was ligated using Ligation High (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), and introduced into Competent High DH5α (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) to obtain Pseudomonas putida NBRC12668. We created a nitrile hydratase-producing bacterium.
Hereinafter, the produced bacterium will be referred to as "Ppu-nitrile hydratase producing bacterium."
A 100 mL LB liquid medium containing 40 μg/mL ferric sulfate heptahydrate was prepared in a 500 mL baffled Erlenmeyer flask and sterilized by autoclaving at 121° C. for 20 minutes. After adding ampicillin to this medium to a final concentration of 100 μg/mL, the Ppu-nitrile hydratase-producing bacteria prepared above was inoculated into the Ichiro bacterium ear and cultured at 37°C and 130 rpm for about 20 hours. .
The above culture solution was centrifuged (5000G x 15 minutes) to isolate only the bacterial cells, and then the separated bacterial cells were resuspended in 5 mL of physiological saline to obtain a bacterial cell suspension. The bacterial cell suspension was frozen in a freezer, thawed, and used.

[実施例1]
Pth-ニトリルヒドラターゼ生産菌を含有する湿菌体を純水で希釈し、湿菌体濃度0.1wt%の懸濁液100gを得た。pH調節剤として0.1M-NaOH水溶液を用い、30℃におけるpH(以下、単に「pH」と称する場合がある。)を8.0となるように調節した。3-ヒドロキシプロピオニトリル(東京化成工業株式会社製)10gを上記懸濁液に添加し、30℃にて撹拌することで水和反応を進行させた。3-ヒドロキシプロピオニトリルを添加した10時間後に、以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、3-ヒドロキシプロピオニトリル濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。3-ヒドロキシプロピオニトリルから3-ヒドロキシプロピオンアミドへの転化率が99%以上であることが確認されたが、3-ヒドロキシプロピオン酸の生成は見られなかった。
次いで、Pth-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10wt%の懸濁液10gを添加して30℃にて撹拌することで加水分解反応を進行させた。懸濁液添加10時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、3-ヒドロキシプロピオンアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。3-ヒドロキシプロピオンアミドから3-ヒドロキシプロピオン酸への転化率が99%以上であった。
[Example 1]
Wet bacterial cells containing Pth-nitrile hydratase producing bacteria were diluted with pure water to obtain 100 g of a suspension with a wet bacterial cell concentration of 0.1 wt%. Using a 0.1M NaOH aqueous solution as a pH adjuster, the pH at 30°C (hereinafter sometimes simply referred to as "pH") was adjusted to 8.0. 10 g of 3-hydroxypropionitrile (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added to the above suspension and stirred at 30°C to advance the hydration reaction. Ten hours after adding 3-hydroxypropionitrile, analysis was performed under the following HPLC conditions, and the 3-hydroxypropionitrile concentration was below the detection limit (10 mass ppm or less). Although it was confirmed that the conversion rate from 3-hydroxypropionitrile to 3-hydroxypropionamide was 99% or more, no production of 3-hydroxypropionic acid was observed.
Next, 10 g of a suspension of Pth-amidase producing bacteria diluted with pure water at a wet cell concentration of 10 wt% was added and stirred at 30°C to advance the hydrolysis reaction. When analysis was conducted under the following HPLC conditions 10 hours after addition of the suspension, the 3-hydroxypropionamide concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 3-hydroxypropionamide to 3-hydroxypropionic acid was 99% or more.

ここで分析条件は以下のとおりであった。
・HPLC分析条件:
高速液体クロマトグラフ装置:LC-10Aシステム(株式会社島津製作所製)
(UV検出器波長250nm、カラム温度40℃)
分離カラム :SCR-101H (株式会社島津製作所製)
溶離液 :7%(容積基準)-アセトニトリル水溶液
Here, the analysis conditions were as follows.
・HPLC analysis conditions:
High-performance liquid chromatography device: LC-10A system (manufactured by Shimadzu Corporation)
(UV detector wavelength 250nm, column temperature 40℃)
Separation column: SCR-101H (manufactured by Shimadzu Corporation)
Eluent: 7% (by volume)-acetonitrile aqueous solution

[実施例2]
実施例1において、Pth-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加する代わりに、Acr-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加した以外は、実施例1と同様にして加水分解反応を行った。
加水分解反応開始から10時間後にHPLCにて分析を行ったところ、3-ヒドロキシプロピオンアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。3-ヒドロキシプロピオンアミドから3-ヒドロキシプロピオン酸への転化率が99%以上であった。
[Example 2]
In Example 1, instead of adding 10 g of a suspension of Pth-amidase-producing bacteria diluted with pure water and a wet bacterial cell concentration of 10% by mass, Acr-amidase-producing bacteria were diluted with pure water and a wet bacterial cell concentration of 10% was added. A hydrolysis reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that 10 g of the mass% suspension was added.
When analyzed by HPLC 10 hours after the start of the hydrolysis reaction, the 3-hydroxypropionamide concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 3-hydroxypropionamide to 3-hydroxypropionic acid was 99% or more.

[比較例1]
Pth-ニトリルヒドラターゼ生産菌を含有する湿菌体を純水で希釈し、湿菌体濃度1.0質量%の懸濁液100gを得た。pH調節剤として0.1M-NaOH水溶液を用い、pHを8.0となるように調節した。3-ヒドロキシプロピオニトリル(東京化成工業株式会社製)10gを上記懸濁液に添加し、30℃にて撹拌することで水和反応を進行させた。10時間後にHPLCにて分析を行ったところ、3-ヒドロキシプロピオニトリル濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。3-ヒドロキシプロピオニトリルから3-ヒドロキシプロピオンアミドへの転化率が99%以上、3-ヒドロキシプロピオン酸の生成は見られなかった。
次いで、特定の細菌に由来するアミダーゼではないPsp-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加して30℃にて撹拌することで加水分解反応を進行させた。10時間後にHPLCにて分析を行ったところ、3-ヒドロキシプロピオンアミド濃度が26質量%であり、3-ヒドロキシプロピオンアミドから3-ヒドロキシプロピオン酸への転化率が74%であった。
[Comparative example 1]
Wet bacterial cells containing Pth-nitrile hydratase-producing bacteria were diluted with pure water to obtain 100 g of a suspension with a wet bacterial cell concentration of 1.0% by mass. The pH was adjusted to 8.0 using a 0.1M NaOH aqueous solution as a pH adjuster. 10 g of 3-hydroxypropionitrile (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added to the above suspension and stirred at 30°C to advance the hydration reaction. When analyzed by HPLC after 10 hours, the 3-hydroxypropionitrile concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 3-hydroxypropionitrile to 3-hydroxypropionamide was 99% or more, and no production of 3-hydroxypropionic acid was observed.
Next, 10 g of a suspension of Psp-amidase producing bacteria, which is not an amidase derived from a specific bacterium, diluted with pure water and having a wet bacterial cell concentration of 10% by mass was added and stirred at 30°C to initiate a hydrolysis reaction. I let it progress. Analysis by HPLC after 10 hours revealed that the 3-hydroxypropionamide concentration was 26% by mass, and the conversion rate of 3-hydroxypropionamide to 3-hydroxypropionic acid was 74%.

[実施例3]
Ppu-ニトリルヒドラターゼ生産菌を含有する湿菌体を純水で希釈し、湿菌体濃度1.0質量%の懸濁液100gを得た。pH調節剤として0.1M-NaOH水溶液を用い、pHを8.0となるように調節した。3-ヒドロキシプロピオニトリル(東京化成工業株式会社製)10gを上記懸濁液に添加し、30℃にて撹拌することで水和反応を進行させた。10時間後にHPLCにて分析を行ったところ、3-ヒドロキシプロピオニトリル濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。3-ヒドロキシプロピオンアミドへの転化率が99%以上、3-ヒドロキシプロピオン酸の生成は見られなかった。次いで、Pth-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加して30℃にて撹拌することで加水分解反応を進行させた。10時間後にHPLCにて分析を行ったところ、3-ヒドロキシプロピオンアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。3-ヒドロキシプロピオンアミドから3-ヒドロキシプロピオン酸への転化率が99%以上であった。
[Example 3]
Wet bacterial cells containing Ppu-nitrile hydratase producing bacteria were diluted with pure water to obtain 100 g of a suspension with a wet bacterial cell concentration of 1.0% by mass. The pH was adjusted to 8.0 using a 0.1M NaOH aqueous solution as a pH adjuster. 10 g of 3-hydroxypropionitrile (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added to the above suspension and stirred at 30°C to advance the hydration reaction. When analyzed by HPLC after 10 hours, the 3-hydroxypropionitrile concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate to 3-hydroxypropionamide was 99% or more, and no production of 3-hydroxypropionic acid was observed. Next, 10 g of a suspension of Pth-amidase producing bacteria diluted with pure water at a wet bacterial cell concentration of 10% by mass was added and stirred at 30°C to advance the hydrolysis reaction. HPLC analysis after 10 hours revealed that the 3-hydroxypropionamide concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 3-hydroxypropionamide to 3-hydroxypropionic acid was 99% or more.

[実施例4]
実施例3において、Pth-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加する代わりに、Acr-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加した以外は、実施例3と同様にして加水分解反応を行った。
反応開始から10時間後にHPLCにて分析を行ったところ、3-ヒドロキシプロピオンアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。3-ヒドロキシプロピオンアミドから3-ヒドロキシプロピオン酸への転化率が99%以上であった。
[Example 4]
In Example 3, instead of adding 10 g of a suspension of Pth-amidase producing bacteria diluted with pure water and having a wet bacterial cell concentration of 10% by mass, Acr-amidase producing bacteria were diluted with pure water and a wet bacterial cell concentration of 10% was added. A hydrolysis reaction was carried out in the same manner as in Example 3, except that 10 g of the mass% suspension was added.
When HPLC analysis was performed 10 hours after the start of the reaction, the 3-hydroxypropionamide concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 3-hydroxypropionamide to 3-hydroxypropionic acid was 99% or more.

[実施例5]
Pth-ニトリルヒドラターゼ生産菌を含有する湿菌体を純水で希釈し、湿菌体濃度1.0質量%の懸濁液100gを得た。pH調節剤として0.1M-NaOH水溶液を用い、pHを8.0となるように調節した。3-ヒドロキシ-3-メチルブチロニトリル(メルク株式会社製)10gを上記懸濁液に添加し、30℃にて撹拌することで水和反応を進行させた。10時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、3-ヒドロキシ-3-メチルブチロニトリル濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。3-ヒドロキシ-3-メチルブチロニトリルから3-ヒドロキシ-3-メチルブチルアミドへの転化率が99%以上、3-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸の生成は見られなかった。
次いで、Pth-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加して30℃にて撹拌することで加水分解反応を進行させた。10時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、3-ヒドロキシ-3-メチルブチルアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。3-ヒドロキシ-3-メチルブチルアミドから3-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸への転化率が99%以上であった。
ここで分析条件は以下のとおりであった。
・HPLC分析条件:
高速液体クロマトグラフ装置:LC-10Aシステム(株式会社島津製作所製)
(UV検出器波長250nm、カラム温度40℃)
分離カラム :SCR-101H (株式会社島津製作所製)
溶離液 :7%(容積基準)-アセトニトリル水溶液
[Example 5]
Wet bacterial cells containing Pth-nitrile hydratase-producing bacteria were diluted with pure water to obtain 100 g of a suspension with a wet bacterial cell concentration of 1.0% by mass. The pH was adjusted to 8.0 using a 0.1M NaOH aqueous solution as a pH adjuster. 10 g of 3-hydroxy-3-methylbutyronitrile (manufactured by Merck & Co., Ltd.) was added to the above suspension and stirred at 30°C to advance the hydration reaction. After 10 hours, analysis was performed under the following HPLC conditions, and the 3-hydroxy-3-methylbutyronitrile concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 3-hydroxy-3-methylbutyronitrile to 3-hydroxy-3-methylbutyramide was 99% or more, and no formation of 3-hydroxy-3-methylbutanoic acid was observed.
Next, 10 g of a suspension of Pth-amidase producing bacteria diluted with pure water at a wet bacterial cell concentration of 10% by mass was added and stirred at 30°C to advance the hydrolysis reaction. After 10 hours, analysis was performed under the following HPLC conditions, and the 3-hydroxy-3-methylbutyramide concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 3-hydroxy-3-methylbutyramide to 3-hydroxy-3-methylbutanoic acid was 99% or more.
Here, the analysis conditions were as follows.
・HPLC analysis conditions:
High-performance liquid chromatography device: LC-10A system (manufactured by Shimadzu Corporation)
(UV detector wavelength 250nm, column temperature 40℃)
Separation column: SCR-101H (manufactured by Shimadzu Corporation)
Eluent: 7% (by volume)-acetonitrile aqueous solution

[実施例6]
実施例5において、Pth-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加する代わりに、Acr-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加した以外は、実施例5と同様にして加水分解反応を行った。
加水分解反応開始から10時間後にHPLCにて分析を行ったところ、3-ヒドロキシ-3-メチルブチルアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。3-ヒドロキシ-3-メチルブチルアミドから3-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸への転化率が99%以上であった。
[Example 6]
In Example 5, instead of adding 10 g of a suspension of Pth-amidase-producing bacteria diluted with pure water at a wet bacterial cell concentration of 10% by mass, Acr-amidase-producing bacteria were diluted with pure water at a wet bacterial cell concentration of 10%. A hydrolysis reaction was carried out in the same manner as in Example 5, except that 10 g of the mass% suspension was added.
When HPLC analysis was performed 10 hours after the start of the hydrolysis reaction, the 3-hydroxy-3-methylbutyramide concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 3-hydroxy-3-methylbutyramide to 3-hydroxy-3-methylbutanoic acid was 99% or more.

[比較例2]
Pth-ニトリルヒドラターゼ生産菌を含有する湿菌体を純水で希釈し、湿菌体濃度1.0質量%の懸濁液100gを得た。pH調節剤として0.1M-NaOH水溶液を用い、pHを8.0となるように調節した。3-ヒドロキシ-3-メチルブチロニトリル(メルク株式会社製)10gを上記懸濁液に添加し、30℃にて撹拌することで水和反応を進行させた。10時間後にHPLCにて分析を行ったところ、3-ヒドロキシ-3-メチルブチロニトリル濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。3-ヒドロキシ-3-メチルブチロニトリルから3-ヒドロキシ-3-メチルブチルアミドへの転化率が99%以上、3-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸の生成は見られなかった。
次いで、特定の細菌に由来するアミダーゼではないPsp-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加して30℃にて撹拌することで加水分解反応を進行させた。10時間後にHPLCにて分析を行ったところ、3-ヒドロキシ-3-メチルブチルアミド濃度が55質量%であり、3-ヒドロキシ-3-メチルブチルアミドから3-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸への転化率が45%であった。
[Comparative example 2]
Wet bacterial cells containing Pth-nitrile hydratase-producing bacteria were diluted with pure water to obtain 100 g of a suspension with a wet bacterial cell concentration of 1.0% by mass. The pH was adjusted to 8.0 using a 0.1M NaOH aqueous solution as a pH adjuster. 10 g of 3-hydroxy-3-methylbutyronitrile (manufactured by Merck & Co., Ltd.) was added to the above suspension and stirred at 30°C to advance the hydration reaction. HPLC analysis after 10 hours revealed that the 3-hydroxy-3-methylbutyronitrile concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 3-hydroxy-3-methylbutyronitrile to 3-hydroxy-3-methylbutyramide was 99% or more, and no formation of 3-hydroxy-3-methylbutanoic acid was observed.
Next, 10 g of a suspension of Psp-amidase producing bacteria, which is not an amidase derived from a specific bacterium, diluted with pure water and having a wet bacterial cell concentration of 10% by mass was added and stirred at 30°C to initiate a hydrolysis reaction. I let it progress. HPLC analysis after 10 hours revealed that the 3-hydroxy-3-methylbutyramide concentration was 55% by mass, indicating that 3-hydroxy-3-methylbutyramide had been converted to 3-hydroxy-3-methylbutanoic acid. The rate was 45%.

[実施例7]
撹拌機、温度計、及び、冷却管を備えた内容積1リットルのフラスコに、エピクロロヒドリン92.5、水424gおよび硫酸ナトリウム65.5gを仕込み、反応温度を50~60℃に保ちながら、撹拌下、シアン化水素24.6gを1時間かけて反応液中に直接供給した。さらに、50~60℃で6時間撹拌を続けた後、水浴で冷却した。反応混合液を酢酸エチル300mlで2回抽出を行った。有機層を減圧下に濃縮し得られた油状物を減圧蒸留により精製し、138~141℃/2.4kPaの留分として4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル62.5gを得た。
[Example 7]
92.5 g of epichlorohydrin, 424 g of water, and 65.5 g of sodium sulfate were charged into a 1 liter flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a condenser, and the reaction temperature was maintained at 50 to 60°C. , 24.6 g of hydrogen cyanide was directly fed into the reaction solution over 1 hour while stirring. Further, stirring was continued for 6 hours at 50 to 60°C, and then cooled in a water bath. The reaction mixture was extracted twice with 300 ml of ethyl acetate. The organic layer was concentrated under reduced pressure, and the resulting oil was purified by distillation under reduced pressure to obtain 62.5 g of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile as a fraction of 138-141°C/2.4 kPa.

Pth-ニトリルヒドラターゼ生産菌を含有する湿菌体を純水で希釈し、湿菌体濃度1.0質量%の懸濁液100gを得た。pH調節剤として0.1M-NaOH水溶液を用い、pHを8.0となるように調節した。上記方法で得られた4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル10gを上記懸濁液に添加し、30℃にて撹拌することで水和反応を進行させた。10時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリルから4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミドへの転化率が99%以上、4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸の生成は見られなかった。
次いで、Pth-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加して30℃にて撹拌することで加水分解反応を進行させた。10時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミドから4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸への転化率が99%以上であった。
ここで分析条件は以下のとおりであった。
・HPLC分析条件:
高速液体クロマトグラフ装置:LC-10Aシステム(株式会社島津製作所製)
(UV検出器波長250nm、カラム温度40℃)
分離カラム :SCR-101H (株式会社島津製作所製)
溶離液 :7%(容積基準)-アセトニトリル水溶液
Wet bacterial cells containing Pth-nitrile hydratase-producing bacteria were diluted with pure water to obtain 100 g of a suspension with a wet bacterial cell concentration of 1.0% by mass. The pH was adjusted to 8.0 using a 0.1M NaOH aqueous solution as a pH adjuster. 10 g of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile obtained by the above method was added to the above suspension and stirred at 30°C to advance the hydration reaction. After 10 hours, analysis was conducted under the following HPLC conditions, and the concentration of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile to 4-chloro-3-hydroxybutyramide was 99% or more, and no production of 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was observed.
Next, 10 g of a suspension of Pth-amidase producing bacteria diluted with pure water at a wet bacterial cell concentration of 10% by mass was added and stirred at 30°C to advance the hydrolysis reaction. After 10 hours, analysis was conducted under the following HPLC conditions, and the 4-chloro-3-hydroxybutyramide concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 4-chloro-3-hydroxybutyramide to 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was 99% or more.
Here, the analysis conditions were as follows.
・HPLC analysis conditions:
High-performance liquid chromatography device: LC-10A system (manufactured by Shimadzu Corporation)
(UV detector wavelength 250nm, column temperature 40℃)
Separation column: SCR-101H (manufactured by Shimadzu Corporation)
Eluent: 7% (by volume)-acetonitrile aqueous solution

[実施例8]
実施例7において、Pth-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加する代わりに、Acr-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加した以外は、実施例7と同様にして加水分解反応を行った。
加水分解反応開始から10時間後にHPLCにて分析を行ったところ、4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミドから4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸への転化率が99%以上であった。
[Example 8]
In Example 7, instead of adding 10 g of a suspension of Pth-amidase producing bacteria diluted with pure water and having a wet bacterial cell concentration of 10% by mass, Acr-amidase producing bacteria were diluted with pure water and a wet bacterial cell concentration of 10% was added. A hydrolysis reaction was carried out in the same manner as in Example 7, except that 10 g of the mass% suspension was added.
When HPLC analysis was performed 10 hours after the start of the hydrolysis reaction, the 4-chloro-3-hydroxybutyramide concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 4-chloro-3-hydroxybutyramide to 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was 99% or more.

[実施例9]
Ppu-ニトリルヒドラターゼ生産菌を含有する湿菌体を純水で希釈し、湿菌体濃度1.0質量%の懸濁液100gを得た。pH調節剤として0.1M-NaOH水溶液を用い、pHを8.0となるように調節した。上記方法で得られた4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル10gを上記懸濁液に添加し、30℃にて撹拌することで水和反応を進行させた。10時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリルから4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミドへの転化率が99%以上、4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸の生成は見られなかった。
次いで、Pth-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加して30℃にて撹拌することで加水分解反応を進行させた。10時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミドから4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸への転化率が99%以上であった。
[Example 9]
Wet bacterial cells containing Ppu-nitrile hydratase producing bacteria were diluted with pure water to obtain 100 g of a suspension with a wet bacterial cell concentration of 1.0% by mass. The pH was adjusted to 8.0 using a 0.1M NaOH aqueous solution as a pH adjuster. 10 g of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile obtained by the above method was added to the above suspension and stirred at 30°C to advance the hydration reaction. After 10 hours, analysis was conducted under the following HPLC conditions, and the concentration of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile to 4-chloro-3-hydroxybutyramide was 99% or more, and no formation of 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was observed.
Next, 10 g of a suspension of Pth-amidase producing bacteria diluted with pure water at a wet bacterial cell concentration of 10% by mass was added and stirred at 30°C to advance the hydrolysis reaction. After 10 hours, analysis was conducted under the following HPLC conditions, and the 4-chloro-3-hydroxybutyramide concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 4-chloro-3-hydroxybutyramide to 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was 99% or more.

[実施例10]
実施例9において、Pth-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加する代わりに、Acr-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加した以外は、実施例9と同様にして加水分解反応を行った。
加水分解反応開始から10時間後にHPLCにて分析を行ったところ、4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミドから4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸への転化率が99%以上であった。
[Example 10]
In Example 9, instead of adding 10 g of a suspension of Pth-amidase producing bacteria diluted with pure water and having a wet bacterial cell concentration of 10% by mass, Acr-amidase producing bacteria were diluted with pure water and a wet bacterial cell concentration of 10% was added. A hydrolysis reaction was carried out in the same manner as in Example 9, except that 10 g of the mass% suspension was added.
When HPLC analysis was performed 10 hours after the start of the hydrolysis reaction, the 4-chloro-3-hydroxybutyramide concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 4-chloro-3-hydroxybutyramide to 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was 99% or more.

[実施例11]
Pth-ニトリルヒドラターゼ生産菌を含有する湿菌体を純水で希釈し、湿菌体濃度1.0質量%の懸濁液100gを得た。ここにPth-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加してpH調節剤として0.1M-NaOH水溶液を用い、pHを8.0となるように調節した。3-ヒドロキシプロピオニトリル(東京化成工業株式会社製)10gを上記懸濁液に添加し、30℃にて撹拌することで反応を進行させた。20時間後にHPLCにて分析を行ったところ、3-ヒドロキシプロピオニトリル濃度及び3-ヒドロキシプロピオンアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。3-ヒドロキシプロピオニトリルから3-ヒドロキシプロピオン酸への転化率が99%以上であった。
[Example 11]
Wet bacterial cells containing Pth-nitrile hydratase-producing bacteria were diluted with pure water to obtain 100 g of a suspension with a wet bacterial cell concentration of 1.0% by mass. To this, 10 g of a suspension of Pth-amidase producing bacteria diluted with pure water with a wet bacterial cell concentration of 10% by mass was added, and the pH was adjusted to 8.0 using a 0.1 M NaOH aqueous solution as a pH adjuster. It was adjusted to 10 g of 3-hydroxypropionitrile (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added to the above suspension, and the reaction was allowed to proceed by stirring at 30°C. When analyzed by HPLC after 20 hours, the 3-hydroxypropionitrile concentration and 3-hydroxypropionamide concentration were below the detection limit (10 mass ppm or less). The conversion rate of 3-hydroxypropionitrile to 3-hydroxypropionic acid was 99% or more.

[実施例12]
Pth-ニトリルヒドラターゼ生産菌を含有する湿菌体を純水で希釈し、湿菌体濃度1.0質量%の懸濁液100gを得た。ここにAcr-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加してpH調節剤として0.1M-NaOH水溶液を用い、pHを8.0となるように調節した。3-ヒドロキシプロピオニトリル(東京化成工業株式会社製)10gを上記懸濁液に添加し、30℃にて撹拌することで反応を進行させた。20時間後にHPLCにて分析を行ったところ、3-ヒドロキシプロピオニトリル濃度及び3-ヒドロキシプロピオンアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。3-ヒドロキシプロピオニトリルから3-ヒドロキシプロピオン酸への転化率が99%以上であった。
[Example 12]
Wet bacterial cells containing Pth-nitrile hydratase-producing bacteria were diluted with pure water to obtain 100 g of a suspension with a wet bacterial cell concentration of 1.0% by mass. To this, 10 g of a suspension of Acr-amidase producing bacteria diluted with pure water with a wet bacterial cell concentration of 10% by mass was added, and the pH was adjusted to 8.0 using a 0.1 M NaOH aqueous solution as a pH adjuster. It was adjusted to 10 g of 3-hydroxypropionitrile (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added to the above suspension, and the reaction was allowed to proceed by stirring at 30°C. When analyzed by HPLC after 20 hours, the 3-hydroxypropionitrile concentration and 3-hydroxypropionamide concentration were below the detection limit (10 mass ppm or less). The conversion rate of 3-hydroxypropionitrile to 3-hydroxypropionic acid was 99% or more.

[実施例13]
Pth-ニトリルヒドラターゼ生産菌を含有する湿菌体を純水で希釈し、湿菌体濃度1.0質量%の懸濁液100gを得た。ここにPth-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加してpH調節剤として0.1M-NaOH水溶液を用い、pHを8.0となるように調節した。4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル10gを上記懸濁液に添加し、30℃にて撹拌することで反応を進行させた。20時間後にHPLCにて分析を行ったところ、4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル濃度及び4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリルから4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸への転化率が99%以上であった。
[Example 13]
Wet bacterial cells containing Pth-nitrile hydratase-producing bacteria were diluted with pure water to obtain 100 g of a suspension with a wet bacterial cell concentration of 1.0% by mass. To this, 10 g of a suspension of Pth-amidase producing bacteria diluted with pure water with a wet bacterial cell concentration of 10% by mass was added, and the pH was adjusted to 8.0 using a 0.1 M NaOH aqueous solution as a pH adjuster. It was adjusted to 10 g of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile was added to the above suspension, and the reaction was allowed to proceed by stirring at 30°C. When analyzed by HPLC after 20 hours, the 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile concentration and 4-chloro-3-hydroxybutyramide concentration were below the detection limit (10 mass ppm or less). The conversion rate of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile to 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was 99% or more.

[実施例14]
Pth-ニトリルヒドラターゼ生産菌を含有する湿菌体を純水で希釈し、湿菌体濃度1.0質量%の懸濁液100gを得た。ここにAcr-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加してpH調節剤として0.1M-NaOH水溶液を用い、pHを8.0となるように調節した。4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル10gを上記懸濁液に添加し、30℃にて撹拌することで反応を進行させた。20時間後にHPLCにて分析を行ったところ、4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル濃度及び4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリルから4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸への転化率が99%以上であった。
[Example 14]
Wet bacterial cells containing Pth-nitrile hydratase-producing bacteria were diluted with pure water to obtain 100 g of a suspension with a wet bacterial cell concentration of 1.0% by mass. To this, 10 g of a suspension of Acr-amidase producing bacteria diluted with pure water with a wet bacterial cell concentration of 10% by mass was added, and the pH was adjusted to 8.0 using a 0.1 M NaOH aqueous solution as a pH adjuster. It was adjusted to 10 g of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile was added to the above suspension, and the reaction was allowed to proceed by stirring at 30°C. When analyzed by HPLC after 20 hours, the 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile concentration and 4-chloro-3-hydroxybutyramide concentration were below the detection limit (10 mass ppm or less). The conversion rate of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile to 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was 99% or more.

[比較例3]
Pth-ニトリルヒドラターゼ生産菌を含有する湿菌体を純水で希釈し、湿菌体濃度1.0質量%の懸濁液100gを得た。ここにPsp-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加してpH調節剤として0.1M-NaOH水溶液を用い、pHを8.0となるように調節した4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル10gを添加し、30℃にて撹拌することで反応を進行させた。20時間後にHPLCにて分析を行ったところ、4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミド濃度が29質量%であり、4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリルから4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸への転化率が71%であった。
[Comparative example 3]
Wet bacterial cells containing Pth-nitrile hydratase-producing bacteria were diluted with pure water to obtain 100 g of a suspension with a wet bacterial cell concentration of 1.0% by mass. To this, 10 g of a suspension of Psp-amidase producing bacteria diluted with pure water with a wet bacterial cell concentration of 10% by mass was added, and the pH was adjusted to 8.0 using a 0.1 M NaOH aqueous solution as a pH adjuster. 10 g of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile adjusted to 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile was added thereto, and the reaction was allowed to proceed by stirring at 30°C. When analyzed by HPLC after 20 hours, the concentration of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile was below the detection limit (10 mass ppm or below). The 4-chloro-3-hydroxybutyramide concentration was 29% by mass, and the conversion rate from 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile to 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was 71%.

[実施例15]
<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製1>
国際公開第2004/56990号の実施例73に記載の方法に従いNo.113クローン菌体を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
なお、変異箇所及び置換されたアミノ酸残基の種類は、下記の表23~表25に示すとおりである。
上記方法で得られた変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を純水で希釈し、湿菌体濃度1.0wt%の懸濁液100gを得た。pH調節剤として0.1M-NaOH水溶液を用い、pHを8.0となるように調節した。4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル10gを上記懸濁液に添加し、30℃にて撹拌することで水和反応を進行させた。10時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリルから4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミドへの転化率が99%以上、4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸の生成は見られなかった。
次いで、Pth-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加して30℃にて撹拌することで加水分解反応を進行させた。10時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミドから4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸への転化率が99%以上であった。
[Example 15]
<Preparation 1 of microbial cells containing mutant nitrile hydratase>
According to the method described in Example 73 of International Publication No. 2004/56990, No. 113 clone cells were obtained and cultured by the method described in Example 1 of the same document to obtain wet cells containing mutant nitrile hydratase.
The mutation sites and the types of substituted amino acid residues are as shown in Tables 23 to 25 below.
The wet bacterial cells containing the mutant nitrile hydratase obtained by the above method were diluted with pure water to obtain 100 g of a suspension having a wet bacterial cell concentration of 1.0 wt%. The pH was adjusted to 8.0 using a 0.1M NaOH aqueous solution as a pH adjuster. 10 g of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile was added to the above suspension, and the mixture was stirred at 30°C to advance the hydration reaction. After 10 hours, analysis was conducted under the following HPLC conditions, and the concentration of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile to 4-chloro-3-hydroxybutyramide was 99% or more, and no formation of 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was observed.
Next, 10 g of a suspension of Pth-amidase producing bacteria diluted with pure water at a wet bacterial cell concentration of 10% by mass was added and stirred at 30°C to advance the hydrolysis reaction. After 10 hours, analysis was conducted under the following HPLC conditions, and the 4-chloro-3-hydroxybutyramide concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 4-chloro-3-hydroxybutyramide to 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was 99% or more.

[実施例16]
実施例15において、Pth-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加する代わりに、Acr-アミダーゼ生産菌を純水で希釈した湿菌体濃度10質量%の懸濁液10gを添加した以外は、実施例15と同様にして加水分解反応を行った。
加水分解反応開始から10時間後にHPLCにて分析を行ったところ、4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミドから4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸への転化率が99%以上であった。
[Example 16]
In Example 15, instead of adding 10 g of a suspension of Pth-amidase-producing bacteria diluted with pure water to a wet bacterial cell concentration of 10% by mass, Acr-amidase-producing bacteria were diluted with pure water to a wet bacterial cell concentration of 10%. A hydrolysis reaction was carried out in the same manner as in Example 15, except that 10 g of the mass% suspension was added.
When HPLC analysis was performed 10 hours after the start of the hydrolysis reaction, the 4-chloro-3-hydroxybutyramide concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 4-chloro-3-hydroxybutyramide to 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was 99% or more.

[実施例17~42]
下記の変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製2~27に従い、変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体及びその遊離ニトリルヒドラターゼを調製した。
微生物菌体の調製2~27で用いた変異型ニトリルヒドラターゼの変異箇所及び置換されたアミノ酸残基の種類は下記の表22~表24に示した。
[Examples 17 to 42]
Wet microbial cells containing mutant nitrile hydratase and their free nitrile hydratase were prepared according to Preparation of Microbial Cells Containing Mutant Nitrile Hydratase 2 to 27 below.
The mutation sites and types of substituted amino acid residues of the mutant nitrile hydratase used in microbial cell preparations 2 to 27 are shown in Tables 22 to 24 below.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製2>
国際公開第2004/56990号の実施例74に記載の方法に従いNo.114クローン菌体を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 2>
According to the method described in Example 74 of International Publication No. 2004/56990, No. 114 clone bacterial cells were obtained and cultured by the method described in Example 1 of the same document to obtain wet bacterial cells containing mutant nitrile hydratase.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製3>
国際公開第2004/56990号の実施例75に記載の方法に従いNo.115クローン菌体を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 3>
According to the method described in Example 75 of International Publication No. 2004/56990, No. 115 clone cells were obtained and cultured by the method described in Example 1 of the same document to obtain wet cells containing mutant nitrile hydratase.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製4>
国際公開第2004/56990号の実施例76に記載の方法に従いNo.116クローン菌体を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 4>
According to the method described in Example 76 of International Publication No. 2004/56990, No. 116 clone cells were obtained and cultured by the method described in Example 1 of the same document to obtain wet cells containing mutant nitrile hydratase.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製5>
国際公開第2004/56990号の実施例77に記載の方法に従いNo.117クローン菌体を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 5>
According to the method described in Example 77 of International Publication No. 2004/56990, No. 117 clone cells were obtained and cultured by the method described in Example 1 of the same document to obtain wet cells containing mutant nitrile hydratase.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製6>
国際公開第2004/56990号の実施例78に記載の方法に従いNo.118クローン菌体を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 6>
According to the method described in Example 78 of International Publication No. 2004/56990, No. 118 cloned bacterial cells were obtained and cultured by the method described in Example 1 of the same document to obtain wet bacterial cells containing mutant nitrile hydratase.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製7>
国際公開第2004/56990号の実施例79に記載の方法に従いNo.119クローン菌体を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation 7 of microbial cells containing mutant nitrile hydratase>
According to the method described in Example 79 of International Publication No. 2004/56990, No. 119 clone bacterial cells were obtained and cultured by the method described in Example 1 of the same document to obtain wet bacterial cells containing mutant nitrile hydratase.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製8>
国際公開第2004/56990号の実施例80に記載の方法に従いNo.120クローン菌体を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 8>
According to the method described in Example 80 of International Publication No. 2004/56990, No. 120 cloned bacterial cells were obtained and cultured by the method described in Example 1 of the same document to obtain wet bacterial cells containing mutant nitrile hydratase.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製9>
国際公開第2010/55660号の実施例2に記載の方法に従いアミノ置換体5(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 9>
Amino-substituted product 5 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 2 of International Publication No. 2010/55660, and cultured according to the method described in Example 1 of the same document to obtain a cell containing mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製10>
国際公開第2010/55660号の実施例6に記載の方法に従いアミノ置換体12(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation 10 of microbial cells containing mutant nitrile hydratase>
Amino-substituted product 12 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 6 of International Publication No. 2010/55660, and cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製11>
国際公開第2010/55660号の実施例14に記載の方法に従いアミノ置換体33(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 11>
Amino-substituted product 33 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 14 of International Publication No. 2010/55660, and cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製12>
国際公開第2010/55660号の実施例19に記載の方法に従いアミノ置換体41(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 12>
Amino-substituted cell 41 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 19 of International Publication No. 2010/55660, and cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製13>
国際公開第2010/55660号の実施例21に記載の方法に従いアミノ置換体45(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 13>
Amino-substituted cell 45 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 21 of International Publication No. 2010/55660, and cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製14>
国際公開第2010/55660号の実施例29に記載の方法に従いアミノ置換体58(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 14>
Amino-substituted cell 58 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 29 of International Publication No. 2010/55660, and cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製15>
国際公開第2010/55660号の実施例30に記載の方法に従いアミノ置換体59(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 15>
Amino-substituted cell 59 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 30 of International Publication No. 2010/55660, and cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製16>
国際公開第2010/55660号の実施例31に記載の方法に従いアミノ置換体60(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 16>
Amino substituted product 60 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 31 of International Publication No. 2010/55660, and cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製17>
国際公開第2010/55660号の実施例46に記載の方法に従いアミノ置換体85(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 17>
Amino-substituted product 85 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 46 of International Publication No. 2010/55660, and cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製18>
国際公開第2010/55660号の実施例52に記載の方法に従いアミノ置換体93(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 18>
Amino-substituted cell 93 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 52 of International Publication No. 2010/55660, and cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製19>
国際公開第2010/55660号の実施例60に記載の方法に従いアミノ置換体104(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 19>
Amino-substituted cell 104 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 60 of International Publication No. 2010/55660, and cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製20>
国際公開第2010/55660号の実施例65に記載の方法に従いアミノ置換体111(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 20>
Amino-substituted product 111 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 65 of International Publication No. 2010/55660, and cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製21>
国際公開第2010/55660号の実施例71に記載の方法に従いアミノ置換体117(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 21>
Amino-substituted product 117 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 71 of International Publication No. 2010/55660, and cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製22>
国際公開第2018/124247号の実施例19に記載の方法に従い形質転換体21(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 22>
Transformant 21 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 19 of International Publication No. 2018/124247, and was cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製23>
国際公開第2018/124247号の実施例20に記載の方法に従い形質転換体23(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 23>
Transformant 23 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 20 of International Publication No. 2018/124247, and was cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製24>
国際公開第2018/124247号の実施例21に記載の方法に従い形質転換体23(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 24>
Transformant 23 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 21 of International Publication No. 2018/124247, and was cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製25>
国際公開第2018/124247号の実施例24に記載の方法に従い形質転換体26(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 25>
Transformant 26 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 24 of International Publication No. 2018/124247, and was cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製26>
国際公開第2018/124247号の実施例26に記載の方法に従い形質転換体28(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 26>
Transformant 28 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 26 of International Publication No. 2018/124247, and was cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

<変異型ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製27>
国際公開第2018/124247号の実施例28に記載の方法に従い形質転換体30(クローン菌体)を取得し、同文献の実施例1に記載の方法で培養して変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
<Preparation of microbial cells containing mutant nitrile hydratase 27>
Transformant 30 (clone bacterial cell) was obtained according to the method described in Example 28 of International Publication No. 2018/124247, and was cultured according to the method described in Example 1 of the same document to contain mutant nitrile hydratase. We obtained wet bacterial cells.

実施例15における変異型ニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体にかえて、上記微生物菌体の調製2~27で調製した湿菌体をそれぞれ用いた以外は、実施例15と同様の方法により、4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸を製造した。
微生物菌体の調製2~27で調製した湿菌体を含有する懸濁液のいずれを用いた場合でも、4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリルから4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミドへの転化率は99%以上であり、4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸の生成は見られなかった。
また、続くPth-アミダーゼ生産菌を用いた加水分解反応では、4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミド濃度が検出限界以下(10質量ppm以下)となった。4-クロロ-3-ヒドロキシブチルアミドから4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸への転化率が99%以上であった。
In the same manner as in Example 15, except that instead of the wet cells containing the mutant nitrile hydratase in Example 15, the wet cells prepared in Preparation of Microbial Cells 2 to 27 were used, respectively. 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was produced.
Preparation of microbial cells No matter which of the suspensions containing wet bacterial cells prepared in steps 2 to 27 are used, 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile can be converted to 4-chloro-3-hydroxybutyramide. The conversion rate was 99% or more, and no production of 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was observed.
In addition, in the subsequent hydrolysis reaction using Pth-amidase producing bacteria, the 4-chloro-3-hydroxybutyramide concentration was below the detection limit (10 mass ppm or below). The conversion rate of 4-chloro-3-hydroxybutyramide to 4-chloro-3-hydroxybutanoic acid was 99% or more.

表22~表24中、例えば、変異箇所における「α6」とは、配列番号1で示されるαサブユニットに対応するアミノ酸配列のN末端から6番目が置換されていることを意味している。また、例えば、置換後のアミノ酸残基における「Thr」とは、配列番号1で示されるαサブユニットに対応するアミノ酸配列のN末端から6番目に対応するアミノ酸残基が、「Thr」に置換されたことを意味している。
また、同様に、例えば、「β10」とは、配列番号2で示されるβサブユニットに対応するアミノ酸配列のN末端から10番目が置換されていることを意味している。また、例えば置換後のアミノ酸残基における「Asp」とは、配列番号2で示されるβサブユニットに対応するアミノ酸配列のN末端から10番目に対応するアミノ酸残基が、「Asp」に置換されていることを意味している。
In Tables 22 to 24, for example, "α6" at the mutation site means that the 6th position from the N-terminus of the amino acid sequence corresponding to the α subunit shown in SEQ ID NO: 1 is substituted. For example, "Thr" in the amino acid residue after substitution means that the 6th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence corresponding to the α subunit shown in SEQ ID NO: 1 is replaced with "Thr". It means that it was done.
Similarly, for example, "β10" means that the 10th position from the N-terminus of the amino acid sequence corresponding to the β subunit shown by SEQ ID NO: 2 is substituted. For example, "Asp" in the amino acid residue after substitution means that the amino acid residue corresponding to the 10th position from the N-terminus of the amino acid sequence corresponding to the β subunit shown in SEQ ID NO: 2 is replaced with "Asp". It means that

以上の結果から、実施例1~実施例42の本開示に係る3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法によれば、3-ヒドロキシアミド化合物を加水分解して得られる3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を効率的に得られることが分かる。 From the above results, according to the method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to the present disclosure of Examples 1 to 42, 3-hydroxycarboxylic acid obtained by hydrolyzing a 3-hydroxyamide compound It can be seen that the compound or its salt can be obtained efficiently.

Claims (4)

シュードノカルディア属、及び、アシドフィリウム属から選ばれる少なくとも一方の細菌に由来するアミダーゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種と、3-ヒドロキシアミド化合物と、を水性媒体中で作用させることを含む、3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法。 At least one species selected from the group consisting of bacterial cells and bacterial cell-treated products containing amidase derived from at least one bacterium selected from the genus Pseudonocardia and the genus Acidophilium, and a 3-hydroxyamide compound; A method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof, the method comprising reacting the compound with a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof in an aqueous medium. 前記3-ヒドロキシアミド化合物を、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体及び菌体処理物からなる群より選ばれる少なくとも1種と、3-ヒドロキシニトリル化合物と、を水性媒体中で作用させて得ることを更に含む、請求項1に記載の3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法。 The 3-hydroxyamide compound is obtained by reacting the 3-hydroxynitrile compound with at least one member selected from the group consisting of nitrile hydratase-containing microbial cells and bacterial cell-treated products in an aqueous medium. The method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to claim 1, further comprising: 前記ニトリルヒドラターゼ及び前記アミダーゼの存在下、3-ヒドロキシニトリル化合物から3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩を製造する方法である、請求項2に記載の3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法。 The production of a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to claim 2, which is a method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof from a 3-hydroxynitrile compound in the presence of the nitrile hydratase and the amidase. Method. 前記ニトリルヒドラターゼが、シュードノカルディア属の細菌に由来するニトリルヒドラターゼである、請求項2又は請求項3に記載の3-ヒドロキシカルボン酸化合物又はその塩の製造方法。
The method for producing a 3-hydroxycarboxylic acid compound or a salt thereof according to claim 2 or 3, wherein the nitrile hydratase is derived from a bacterium of the genus Pseudonocardia.
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