JP6373190B2

JP6373190B2 - ＡｌｋＢアルカン１−モノオキシゲナーゼを用いた、アルカンの酸化法

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Publication number: JP6373190B2
Application number: JP2014545161A
Authority: JP
Inventors: クリストフプフェファーヤン; トーマス　ハース; ハーストーマス; トゥムオリヴァー; エアハートフランク; マリアヴィットマンエーファ; ゲーリングクリスティアン; ハフケマイアーザビーネ; ヒュラートーマス
Original assignee: Evonik Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2018-08-15
Anticipated expiration: 2032-11-22
Also published as: CA2857713C; BR112014013481A2; BR112014013481B1; CN103975069A; WO2013083412A1; JP2015500642A; DK2788493T3; US10053713B2; EP2788493B1; EP2788493A1; EP2602328A1; CN103975069B; CA2857713A1; US20150044744A1

Description

本発明は、アルカンと、ＡｌｋＢ型酸化還元酵素とを接触させる工程を含むアルカンの酸化法、並びに、アルカンの酸化生成物混合体を製造するための、ＡｌｋＢ型酸化還元酵素の使用に関し、ここで酸化生成物におけるカルボン酸対アルコールの比は、好ましくは１超：１である。

アルカンは、化学工業における最も重要な原料の１つである。アルカンを得るためには通常、化石原料から出発するのだが、一方でまた、再生原料からアルカンを得る方法も公知である。アルカンは特に、エネルギー担体としての使用により（例えば短鎖アルカンは気体の形で、長鎖アルカンは液状の形で）知られている一方、工業では特に原料としての役割、又は日常生活の重要な製品（例えばプラスチック若しくは医薬品）につながる多くの合成のための溶剤としての役割が不可欠である。

このような目的のためにアルカンを使用する基本条件は、ヘテロ原子含有官能基（例えばヒドロキシ官能基、ケト官能基、及びカルボキシ官能基）を酸化によってアルカン炭化水素鎖に導入することである。というのもアルカン自体は、自身が飽和しているため、化学的には相対的に反応が不活性だからである。しかしながらこの際、アルカンを加熱剤として使用する場合とは異なり、アルカンが完全に酸化されて二酸化炭素にはならず、ヘテロ原子含有官能基は、選択的に、かつ制御して導入しなければならない。

ヘテロ原子含有官能基で置換されたアルカンの合成を説明するためには、多数の反応が公知であり、それは例えば紫外光の作用下でのアルカンのハロゲン化であり、その生成物は、多くの化合物を合成するための原料として用いることができる。よってアルコールは、ハロゲン置換されたアルカンの求核置換によって得ることができる。しかしながらこのような反応には、毒性のある、及び／又は環境に悪影響を与える物質（例えば塩素ガス）を用いなければならず、この塩素ガスは安価なため、ハロゲン化のために工業的にしばしば使用される。

ヘテロ原子（特に酸素原子）含有官能基をアルカンに導入する生物工学的な方法もまた、公知である。そこでExxon (EP 98137)の特許では、アルトロバクター・ペトロレオファガス（Arthrobacter petroleophagus）及びその他の野生株によって、プロパンをアセトンに変換する方法が記載されている。Grant et at. (2011)は、長鎖アルカンを酸化するために、組み換え型大腸菌細胞を使用している。

こうした背景から本発明の課題は、アルカンの末端炭素原子を選択的に酸化してカルボン酸にするために適した、アルカンを酸化するための生物工学的な方法を開発することである。

本発明の課題はさらに、末端位の炭素原子が選択的に酸化された、アルカンの様々な酸化生成物を製造するために適した方法を開発することであり、ここで生成物の量又は比率は影響を受けることがある。

さらに本発明の課題は、末端の炭素原子の酸化を触媒して、アルコール、アルデヒド、及びカルボン酸を含む群からの全ての酸化段階にすることができる酸化還元酵素系を提供することであり、ここで触媒活性を有する唯一のポリペプチドを、基質のアルカン、又はその中間生成物と接触させる。

本発明の課題はさらに、脂肪酸の物質代謝とは別個に、各酸化系の過剰発現により特徴付けられる系であって、アルカンの末端を選択的に酸化するためのものを提供することである。

本発明のさらなる課題は、アルカンを主に、又は、主にアルコールに酸化するだけではなく、改善された収率でカルボン酸にするために適した、アルカンの酸化法、好ましくは気体状アルカンの酸化法を提供することである。

これらの課題、及びさらなる課題は、本願の対象によって、特にまた添付した従属請求項の対象によって解決され、ここでこれらの実施態様は、従属請求項に記載されている。

第一の態様において本発明の基礎となる問題は、酸素の存在下で、アルカンとＡｌｋＢ型酸化還元酵素とを接触させる工程を有する、アルカンの酸化法によって解決される。

第一の態様の第一の実施形態では、アルカンが炭素数１〜５のアルカンである。

第一の態様の第二の実施形態では（第一の態様の第一の実施形態の１実施形態でもある）、アルカンが、炭素数１〜４のアルカン（好ましくはブタン）である。

第一の態様の第三の実施形では（第一の態様の第二の実施形態の１実施形態でもある）、アルカンが、分枝鎖状のアルカン（好ましくは炭素数が４又は５であり、さらに好ましくはイソブタン）である。

第一の態様の第四の実施形態では（第一の態様の第三の実施形態の１実施形態でもある）、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素が、プセウドモナス・プチダ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｐｕｔｉｄａ）ＧＰｏ１、又はその変異体である。

第一の態様の第五の実施形態では（第一の態様の第四の実施形態の１実施形態でもある）、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素が、全細胞触媒の形で提供される。

第一の態様の第六の実施形態では（第一の態様の第五の実施形態の１実施形態でもある）、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素が、精製されたポリペプチドの形で提供される。

第二の態様において本発明の基礎となる問題は、酸素の存在下で、アルカンの酸化生成物混合体を製造するために、ＡｌｋＢ型酸化還元酵素を用いることによって解決され、ここで酸化生成物におけるカルボン酸対アルコールの比は、好ましくは１超：１である。

第二の態様の第一の実施形態では、アルカンが、炭素数１〜５のアルカンである。

第二の態様の第二の実施形態では（第二の態様の第一の実施態様の１実施形態でもある）、アルカンが、炭素数１〜４のアルカン（好ましくはブタン）である。

第二の態様の第三の実施形態では（第二の態様の第一及び第二の実施態様の１実施形態でもある）、アルカンが、分枝鎖状アルカン、好ましくは炭素数が４又は５の分枝鎖状アルカンであり、さらに好ましくはイソブタンである。

第二の態様の第四の実施形態では（第二の態様の第一〜第三の実施形態の１実施形態でもある）、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素が、プセウドモナス・プチダ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｐｕｔｉｄａ）ＧＰｏ１、又はその変異体である。

第二の態様の第五の実施形態では（第二の態様の第一〜第四の実施形態の１実施形態でもある）、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素が、全細胞触媒の形で提供される。

第二の態様の第六の実施形態では（第二の態様の第一〜第四の実施形態の１実施形態でもある）、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素が、精製されたポリペプチドの形で提供される。

第二の態様の第七の実施形態では（第二の態様の第一〜第六の実施形態の１実施形態でもある）、酸化生成物におけるカルボン酸対アルコールの比が、５超：１、好ましくは１２超：１であり、さらに好ましくは２０超：１、最も好ましくは、４０超：１である。

本発明の発明者らは、文献では主にあまり酸化されていない生成物を製造するための触媒として知られるＡｌｋＢ型の酸化還元酵素が、意外なことに、アルカン（特に気体状のアルカン）から、酸化状態がより高い生成物（特にカルボン酸）を主に製造するために、使用可能なことを確認した。特に、製造されたカルボン酸対、製造されたアルコールの比率は、意外なことに高い。さらに、発明者らは意外なことに、このような酸化還元酵素がアルカンを選択的に酸化できることを発見し、この際に予測される副生成物（特に末端ではない炭素原子が酸化されたアルカン）は、予測に反して非常に僅かしか、又は検出可能な量ではそもそも全く製造されないのである。

本発明によればアルカン、好ましくは気体状のアルカンは、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素を用いて、酸素の存在下で酸化される。ＡｌｋＢとは、最初はプセウドモナス・プチダＧｐｏ１（Pseudomonas putida Gpo1）のＡｌｋＢＧＴ系から知られるようになった酸化還元酵素であり、これは第二のさらなるポリペプチドであるＡｌｋＧ、及びＡｌｋＴに依存している。ＡｌｋＴは、ＦＡＤ依存性のルブレドキシン還元酵素として同定され、この酵素は、ＮＡＤＨからＡｌｋＧへと電子を渡すものである。ＡｌｋＧとは、ルブレドキシン、すなわち鉄含有レドックス系タンパク質であって、ＡｌｋＢに対して直接の電子供与体として作用するものである。好ましい実施形態では、「ＡｌｋＢ型酸化還元酵素」という用語自体が、プセウドモナス・プチダＧｐｏ１（データバンクコード：CAB54050.1、このデータバンクコードは、本願で使用される他の全ての従来技術と同様に、従来技術のＮＣＢＩデータバンクから得られるものであり、詳細には、２０１１年１１月１５日付けのオンラインリリース版である）のＡｌｋＢ配列に対して少なくとも７５％、８０％、８５％、９０％、９２％、９４％、９６％、９８％、又は９９％の配列相同性を有するポリペプチドであり、これはアルカンを酸化する能力を有する。特に好ましい実施形態では、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素は、プセウドモナス・プチダＧｐｏ１から得られるＡｌｋＧ（CAB54052.1）のポリペプチド、及びＡｌｋＴ（CAB54063.1）のポリペプチドと官能的に相互作用を有するアルカン酸化性の酸化還元酵素である。好ましい実施形態では、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素は、ＡｌｋＢが、プセウドモナス・プチダＧｐｏ１から得られるＡｌｋＢＧＴ系からのＡｌｋＢであるか、又はその変異体である。

本発明の教示は、ここに記載した生物学的マクロ分子の正確なアミノ酸配列又は核酸配列を用いてのみ説明できるのみならず、欠失、付加、又は置換により１つ以上のアミノ酸又は核酸として得られるこのようなマクロ分子の変異体を用いても、説明できる。好ましい実施形態において、核酸配列又はアミノ酸配列の「変異体」とは、以下では「同族体」という用語と同義、かつ交換可能に使用され、他の核酸配列又はアミノ酸配列（これらも同じ意味で使用する）は、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９２％、９４％、９６％、９８％、又は９９％又はそれ以上のパーセンテージを有し、ここで好ましくは、触媒活性中心を形成するアミノ酸、又は構造若しくは折りたたみに不可欠なアミノ酸以外は、欠失若しくは置換されているか、又は単純に保存的に置換されている（例えば、アスパルタートの代わりにグルタマート、又はバリンの代わりにロイシン）。配列がその長さ全体にわたって、相応する高度な相同性を有している必要はなく、本発明によればまた、融合タンパク質、又は相応する相同性及び／又は活性を有する部位を有するコード核酸も使用できる。従来技術は、２つの配列の相同性の程度を計算するために使用可能なアルゴリズムを記載している（例えばArthur Lesk (2008), Introduction to bioinformatics, 3rd edition.）。本発明のさらに好ましい実施形態では、アミノ酸配列又は核酸配列の変異体は、好ましくは上記配列同一性に加えて、実質的に野生型分子又はプロトタイプ分子の酵素活性が同じである。例えば、タンパク質分解酵素として酵素活性を有するポリペプチドの変異体は、ポリペプチド酵素と実質的に同じタンパク質分解活性を有する（すなわち、ペプチド結合の加水分解を触媒可能）。特に好ましい実施形態では、「実質的に同じ酵素活性を有する」との記載は、野生型ポリペプチドの基質に関して活性を有することを意味する。この基質は明らかにバックグラウンド活性を超え、かつ／又は３桁未満、好ましくは２桁未満、さらに好ましくは１桁のオーダーでＫ_M値及び／又はｋ_cat値が異なり、同一の基質に関して野生型ポリペプチドを有する。さらなる好ましい実施形態において、核酸配列又はアミノ酸配列の「変異体」という用語は、核酸配列又はアミノ酸配列の活性部位又はフラグメントを少なくとも１つ有することを含む。さらなる好ましい実施形態において、「活性部位」という用語はここでさらに、アミノ酸配列の完全な長さより短い、又はアミノ酸配列の完全な長さよりも短くコードするアミノ酸配列又は核酸配列を意味し、ここで、野生型のアミノ酸配列よりも長さが短いアミノ酸配列又はコードされたアミノ酸配列は、野生型ポリペプチド若しくはその変異体と実質的に同じ酵素活性を有する（例えばアルコール脱水素酵素、モノオキシゲナーゼ、又はトランスアミラーゼ）。特別な実施形態では、核酸の「変異体」という用語は、核酸、その相補鎖を、好ましくは非常にストリンジェントな条件下で野生型の核酸に結合することを包含する。ハイブリダイゼーション反応のストリンジェンシーは、当業者であれば容易に測定可能であり、一般的にはプローブの長さ、洗浄時の温度、及び塩の濃度に依存する。一般的に長いプローブは、ハイブリダイゼーションのためにより高温を必要とし、これに対して短い試料は、低温で済む。ハイブリダイゼーションが起こるかどうかは一般的に、変性されたＤＮＡの性質に依存し、（特に溶融温度未満で）その周囲に存在する相補鎖とアニーリングする。ハイブリダイゼーション反応のストリンジャンシー、及び相応する条件は、Ausubel et al. (1995)に詳細に記載されている。好ましい実施形態において核酸の「変異体」という用語は、ここで使用するように、本来の核酸と同じアミノ酸配列、又は当該アミノ酸配列の変異体を、遺伝子コードの縮重の範囲でコードする任意の核酸配列を含む。

多くの適用のために、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素は、全細胞触媒の一部として、選択的な実施形態である。と言うのもこの酵素は、酸化還元酵素又はその活性の少なくとも完全な精製を必要としないか、又は精製を全く必要としないからである。好ましい実施形態において「全細胞触媒」という用語は、ここで使用するように、物質代謝活性細胞であると理解され、これは酵素活性が重要であり、好ましくはＡｌｋＢ型の酸化還元酵素を有し、好ましくは野生型よりも相対的に高く、有利にはＡｌｋＢ型の組み換え酸化還元酵素をプラスミド上で過剰発現させることによって、又は遺伝子内に統合できる。当業者には、全細胞触媒を製造するためのシステムが多数、例えばDE 60216245から知られている。好ましい実施形態では、全細胞触媒として、又は発現系として使用される細胞が、原核生物細胞、好ましくはバクテリア細胞である。さらなる好ましい実施態様において、これは哺乳動物細胞である。さらなる好ましい実施形態において、これは低級真核細胞、好ましくは酵母細胞である。原核細胞に含まれるのは例えば、エシェリキア（Escherichia）、特に大腸菌、及びプセウドモナス属、及びジフテリア菌である。低級真核細胞に含まれるのは例えば、サッカロミセス属（Saccharomyces）、カンジダ、ピチア、ヤロウィア（Yarrowia）、シゾサッカロミセス（Schizosaccharomyces）、特に好ましくはカンジダ・トロピカリス、シゾサッカロミセス・ポンベ、ピチア・パストリス、ヤロウィア・リポリティカ、及びサッカロミセス・セリビシアエである。細胞は、本発明により使用される酵素のためにコードする１つ以上の核酸配列を、プラスミド上に、又はその遺伝子内に統合して含有する。このようなプラスミド又は細胞の製造方法は、当業者が日常的に実施できる。こうした製造方法は、分子生物学、生化学、遺伝子学、及びミクロ生物学の教科書と試験実施要項に記載されている（例えばSambrook et al. (1989)）。

さらなる好ましい実施形態において、これはＡｌｋＢ型の酸化還元酵素であるが、精製された酵素である。これは、本発明により使用される全ての酵素活性ポリペプチドの場合と同様に、酵素活性なポリペプチド又はその溶解産物、又はポリペプチドの試料を精製段階全体で（未精製の溶解産物から純粋なポリペプチドまで）含有する細胞であり得る。好ましい実施形態では、「精製された」酵素とは、ここで用いるように、好ましい実施形態において、完全な細胞、又は加工されていない細胞抽出物を触媒作用のために使用せず、酵素を一部、又は完全に精製することである。特に好ましい実施態様において、「精製された」酵素とは、ここで用いるように、試料のＳＤＳゲル上で好ましくは、目に見えるタンパク質の少なくとも約８０％、８５％、９５％、９８％、又は好ましくは９９％まで、酵素を精製することである。さらに好ましい実施形態では、認識可能な唯一のポリペプチドを、相応する試料のＳＤＳゲル上で精製する。この分野の当業者には、酵素活性を有するポリペプチドを適切な細胞で過剰発現させ、精製若しくは単離可能な多数の方法が公知である。そこで、ポリペプチドを発現するために、全体的に、当業者に手に入る発現系が使用でき、それは例えばｐＥＴ又はｐＧＥＸのベクターである。精製するためには、クロマトグラフ法が考慮され、例えば、タグを有する組み換えタンパク質のアフィニティークロマトグラフ精製法は、ヒスチジンタグの場合には固定された配位子（例えばニッケルイオン）を用いて、目的とするタンパク質に融合されたグルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼの場合には固定化されたグルタチオンを用いて、又はマルトース結合性タンパク質を含有するタグの場合には、固定されたマルトースを用いて行われる。

精製された酵素活性を有するポリペプチドは、溶解型で、又は固定化して使用できる。当業者には、ポリペプチドによって、有機若しくは無機の固相と共有結合又は非共有結合で固定するための適切な方法は知られている（例えば、スルホヒドリルカップリング化学によって、Pierce社のキット等）。

本発明による教示は、多数のアルカンに適用できる。好ましい実施形態において、「アルカン」とは、ここで用いるように、直鎖状、及び分枝鎖状の式Ｃ_nＨ_2n+2の炭化水素、並びに式Ｃ_nＨ_2nの環状炭化水素を含む群から選択される飽和炭化水素であり得、ここでｎは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、及びそれ以上であり、好ましくは１〜５であり、さらに好ましくは１〜４である。炭素数が１〜４のアルカンには例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、及びイソブタンという化合物が含まれる。これらのアルカンには、直鎖状アルカン、例えばメタン、エタン、プロパン、及びブタンを含む群が含まれる。特に好ましい実施形態では、アルカンが分枝鎖状アルカンであり、好ましくは、イソブタン、２−メチルブタン、及びネオペンタンを含む群から選択されるアルカンである。さらに好ましい実施態様では、アルカンがブタン及びイソブタンを含む群から選択されるアルカンである。特に好ましい実施形態において、これはメチルシクロブタンである。

本発明による方法を実施するためには、様々な条件が考慮される。重要なのは、酸化剤として分子状酸素が存在することである。酸素は酸素源の形で（例えば過酸化水素又は過マンガン酸カリウム）、存在することができ、またこれらからその場で形成することもできるが、特に好ましいのは酸素ガスの導入であり、さらに好ましくは空気の形で、酸化還元酵素を含有する液状反応培地に導入する。ただし、この際に温度は、生きている細胞又は適切な酵素の試料を用いる場合には、選択した細胞又は選択した酵素が生きられる、又は活性を示す温度でなければならず、これは２０℃超、３０℃超、４０℃超、５０℃超、６０℃超、７０℃超、又は８０℃超であり、好ましくは最大１００℃であり得る。当業者には、どの有機体がどの温度で生存可能かどうか知られており、例えばFuchs/Schlegel, 2007のような教科書に記載されている。生きている酵母細胞の場合、この温度は５〜４５℃、好ましくは１５〜４２℃、さらに好ましくは２０〜３０℃であり得る。グラム陰性菌、好ましくは腸内細菌科（最も好ましいのは大腸菌）の場合、この温度は５〜４５℃、好ましくは１５〜４２℃、さらに好ましくは２０〜３０℃、最も好ましくは３５〜４０℃であり得る。ｐＨ値は、ＡｌｋＢ型酸化還元酵素の活性が、少なくとも充分に長く得られる程度でなければならない。全細胞触媒を用いる場合、細胞は、充分に長く損なわれないままでなければならない。ｐＨ値は例えば、３〜１２、好ましくは５〜９、さらに好ましくは６〜８であり得る。

アルカンとＡｌｋＢ型の酸化還元酵素との接触は好ましくは、固体若しくは液状のアルカンである場合には、精製された、又は全細胞触媒の形で存在するＡｌｋＢ型の酸化還元酵素を、水溶液中で充分に安定的な形で存在させ、アルカンを穏やかに撹拌しながら、酸素と一緒に溶液に添加し、或いは気体の形態では、気体状アルカンである限り、水溶液中に導入する。当業者であれば、酵素又は全細胞触媒を、日常的な実験で安定化された形態で用意できる。適切な緩衝系の使用、適切な温度の調節、ｐＨ濃度及び塩濃度の値などの注意すべきヨウ素は、例えばCornish-Bowden, 1995のような文献に記載されている。

本発明による細胞を培養するためには、多くの培養培地が考慮され、酵母細胞を用いる場合には、例えばＹＰＤ、ＹＰＮ、及びＹＮＢに、アミノ酸、例えば１Ｌあたり０．０１ｇのトリプトファン、又はグルコースが、例えば１％（ｗ／ｖ）の濃度で補われていてよい。腸内細菌系の菌（好ましくは大腸菌）を用いる場合、培養のために考慮されるのは完全培地（例えばＬＢ培地）、又は高密度細胞培地（ＨＺＤ培地）であって、１Ｌあたり、ＮＨ₄ＳＯ₄ １．７６ｇ、Ｋ₂ＨＰＯ₄ １９．０８ｇ、ＫＨ₂ＰＯ₄ １２．５ｇ、酵母抽出物６．６６ｇ、クエン酸三ナトリウム１．９６ｇ、クエン酸鉄アンモニウム（１％）１７ｍｌ、微量元素溶液ＵＳ３５ｍｌ、原料溶液（グルコース５０％ｗ／ｖ、ＭｇＳＯ₄［×７Ｈ₂Ｏ０．５％ｗ／ｖ、３０ｍｌのＮＨ₄Ｃｌ２．２％ｗ／ｖ］）から成るものである。

好ましい実施形態において、本発明による方法で使用される細胞は、アルカンの酸化に用いられるのとは異なる培地でも育成できる。特に好ましい実施形態において、培養のために使用される培地は完全培地であり、アルカン酸化のために使用される培地は、最少培地である。本発明による方法は、生存可能な細胞を用いて行われる限り、細胞の培養の後に、好ましくは反応緩衝液で行い、この緩衝液１Ｌは（ＮＨ₄）Ｈ₂ＰＯ₄ ８ｇ、ＮａＣｌ０．５ｇ、ＭｇＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ０．４８ｇ、微量元素溶液ＵＳ３１５ｍｌから成る。微量元素溶液ＵＳ３１Ｌは、３７％のＨＣｌ３６．５ｇ、ＭｎＣｌ₂×４Ｈ₂Ｏ１．９１ｇ、ＺｎＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ１．８７ｇ、Ｎａ−ＥＤＴＡ×２Ｈ₂Ｏ０．８ｇ、Ｈ₃ＢＯ₃ ０．３ｇ、Ｎａ₂ＭｏＯ₄×２Ｈ₂Ｏ０．２５ｇ、ＣａＣｌ₂×２Ｈ₂Ｏ４．７ｇ、ＦｅＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ１７．８ｇ、ＣｕＣｌ₂×２Ｈ₂Ｏ０．１５ｇから構成され、そのｐＨは５．４に調製される。さらなる実施形態において、アルカンの酸化は、Ｍ９培地で行う（グルコース１５ｇ、Ｎａ₂ＰＯ₄ ６．７９ｇ、ＫＨ₂ＰＯ₄ ３ｇ、ＮａＣｌ０．５ｇ、ＮＨ₄Ｃｌ２ｇ、酵母抽出物１５ｇ、ＭｇＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ０．４９ｇ、ＴＥ１ｍｌ、及びカナマイシン５０μｇを、１０００ｍｌのフラスコに播種し、ここで、微量元素溶液（ＴＥ）１Ｌあたり、以下のように設定する：３７％のＨＣｌ３６．５ｇ、ＭｎＣｌ₂×４Ｈ₂Ｏ１．９１ｇ、ＺｎＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ１．８７ｇ、Ｎａ−ＥＤＴＡ×２Ｈ₂Ｏ０．８４ｇ、Ｈ₃ＢＯ₃ ０．３ｇ、Ｎａ₂ＭｏＯ₄×２Ｈ₂Ｏ０．２５ｇ、ＣａＣｌ₂×２Ｈ₂Ｏ４．７ｇ、ＦｅＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ１７．３ｇ、及びＣｕＣｌ₂×２Ｈ₂Ｏ０．１５ｇ。

本発明による方法は、大気圧下で行うことができる。しかしながら気体状のアルカン原料を用いる場合、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素は高圧下での反応を、気体混合物の存在下で触媒することができ、これは主にアルカンと酸素との混合物を含有し、その割合は好ましくは５０体積％超、６０体積％超、７０体積％超、又は８０体積％超である。好ましい実施形態では、圧力は１．５ｂａｒ超、２ｂａｒ超、３ｂａｒ超、又は４ｂａｒ超である。さらなる好ましい実施形態では、圧力は０．５〜４ｂａｒ、好ましくは１〜３ｂａｒ、最も好ましくは１〜１．５ｂａｒである。

本発明による方法の特別な利点は、原料として使用するアルカンの酸化還元酵素の特定の比が得られることにある。アルカンは、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素によって、末端位の炭素原子（共有結合によって、最大１個のさらなる炭素原子とのみ、直接結合されている炭素原子）を基本的に３つの酸化段階に酸化することができる（すなわち、アルコール、アルデヒド、及びカルボン酸に酸化）。好ましい実施形態において、「酸化生成物のもとでカルボン酸対アルコールの比が１超：１である」という記載は、カルボン酸対アルコールの物質量の比が、好ましくは末端位の炭素原子の酸化により生じる物質量対、末端位の炭素原子の酸化により生じるアルコールの比が、１超：１であるということを意味する。すなわち、生成物混合体中で、末端位の炭素原子の酸化により生じるカルボン酸の分子が、末端位の炭素原子の酸化により生じるアルコールの分子よりも多く存在するということである。

好ましい実施形態においては、アルカン、好ましくは炭素数１〜５のアルカン、さらに好ましくは炭素数１〜４のアルカン、最も好ましくは炭素数が４のアルカンから、酸素の存在下、酸化生成物を製造するために、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素、好ましくはＡｌｋＢ型のプセウドモナス・プチダＧｐｏ１を使用することができ、ここでカルボン酸対アルコールの比が、１超：１、好ましくは１．５：１、２：１、５：１、１０：１、１５：１、又は２０：１である。

本発明はさらに好ましい実施形態において、非環状アルカンの末端位の炭素原子を相応するアルデヒド及び／又は相応する末端位のモノカルボン酸にする方法を包含し、当該方法は、酸化剤の存在下で、アルカンと生物学的試薬（触媒活性を有する酸化還元酵素）とを接触させる工程を有し、ここで前記アルカンが、ブタン又はイソブタンであり、前記酸化還元酵素が、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素であり、さらに好ましくはモノオキシゲナーゼＡｌｋＢが、プセウドモナス・プチダＧＰｏ１からのものであるか、又はその同族体であり、前記酸化剤が酸素であり、また本発明は、ＡｌｋＢ型の酸化還元酵素、好ましくはプセウドモナス・プチダＧＰｏ１又はその同族体から得られるモノオキシゲナーゼを、非環状アルカンの末端位炭素原子の酸化によって、相応するアルデヒド、及び／又は相応する末端位のモノカルボン酸にするために用いる使用であって、前記アルカンがブタン又はイソブタンである使用を包含する。

本発明をさらに、以下の図面と、非制限的な実施例を用いて説明するが、ここからさらなる特徴、実施形態、態様、及び利点を読み取ることができる。

１−ブタノールの濃度（ａ）、２−ブタノールの濃度（ｂ）、ブチルアルデヒドの濃度（ｃ）、又は酪酸の濃度（ｄ）を、プセウドモナス・プチダＧＰｏ１から撹拌回転数５００〜８００回転／分で得られるＡｌｋＢＧＴモノオキシゲナーゼ系により、ブタンと酸素との反応における時系列で示したものである。発酵槽（Ｆ）、及び洗浄瓶（ＷＦ）における濃度が示されている。ａ）及びｂ）は、プセウドモナス・プチダＧＰｏ１から得られるＡｌｋＢＧＴモノオキシゲナーゼ系による大腸菌による酸化に対するバイオマス濃度の影響を示し、（ａ）は１−ブタノールの濃度を、（ｂ）は酪酸の濃度を時系列で示したものである。ａ）、ｂ）、ｃ）、及びｄ）は、プセウドモナス・プチダＧＰｏ１から得られるＡｌｋＢＧＴモノオキシゲナーゼ系による大腸菌によるブタンの酸化に対する微量元素（ＴＥ）の濃度の影響を示し、（ａ）は１−ブタノールの濃度、（ｂ）は２−ブタノールの濃度、（ｃ）はブチルアルデヒドの濃度、そして（ｄ）酪酸の濃度を時系列で示したものである。ａ）、ｂ）、ｃ）、及びｄ）は、プセウドモナス・プチダＧＰｏ１から得られるＡｌｋＢＧＴモノオキシゲナーゼ系による、大腸菌ＢＬ２１と、大腸菌３１１０との比較、並びにプセウドモナス・プチダＧＰｏ１から得られるＡｌｋＢＧＴモノオキシゲナーゼ系による大腸菌によるブタンの酸化に対する影響を示し、（ａ）は１−ブタノールの濃度、（ｂ）は２−ブタノールの濃度、（ｃ）はブチルアルデヒドの濃度、そして（ｄ）は酪酸の濃度を時系列で示したものである。ａ）、ｂ）、及びｃ）は、プセウドモナス・プチダＧＰｏ１から得られるＡｌｋＢＧＴモノオキシゲナーゼ系による大腸菌によるイソブタンの酸化を示し、（ａ）は２−メチル−１−プロパノールの濃度、（ｂ）はイソブチルアルデヒドの濃度、そして（ｃ）はイソ酪酸の濃度を時系列で示したものである。例７についてクローニングしたベクターｐ−ＬＬ−３０を図式的に示す。アルカニボラックス・ボルクメンシス（Alcanivorax borkumensis）から得られるモノオキシゲナーゼ系を用いた大腸菌によるブタンの酸化を示す（実施例７と同様に実施）。

例１：プセウドモナス・プチダＧＰｏ１から得られるＡｌｋＢＧＴモノオキシゲナーゼ系による、大腸菌によるブタンの酸化
大腸菌ＢＬ２１ｐＣＯＭ１０のグリセリン低温培養（対照プラスミド）、及び大腸菌ＢＬ２１ｐＢＴ１０（WO 2009/077461）を１００μｌを、ＬＢアガープレート上でカナマイシン５０μｌとともに置き、２４時間、３７℃でインキュベートする。ＬＢプレートを酵母抽出物５ｇ、ペプトン１０ｇ、ＮａＣｌ０．５ｇ、アガーアガー１５ｇ、及びカナマイシン５０μｇの溶液１リットルから作製する。ｐＨは、オートクレーブの前に５％のＮＨ₄ＯＨで７．４に調整する。

これらのプレートから（反応用バッチのために）、２×２５ｍｌＬＢブロス（アガーアガーの無い上澄み溶液）を、カナマイシン５０μｌと一緒に、播種物を完全循環させる（容量１０μｌ）じゃま板付きの三角フラスコ（１００ｍｌ）に、播種した。培養は２４時間、３７℃で、２００回転／分（振幅２．５ｃｍ）でインキュベートする。

その後、変性Ｍ９培地７５ｍｌ内にある培養液体２５ｍｌごとに、１０００ｍＬの三角フラスコに１Ｌあたり以下の組成で播種する：グルコース１５ｇ、Ｎａ₂ＰＯ₄ ６．７９ｇ、ＫＨ₂ＰＯ₄ ３ｇ、ＮａＣｌ０．５ｇ、ＮＨ₄Ｃｌ２ｇ、酵母抽出物１５ｇ、ＭｇＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ０．４９ｇ、ＴＥ１ｍｌ、及びカナマイシン５０μｇ。微量元素溶液（ＴＥ）は、１Ｌあたり以下のように作製する：３７％のＨＣｌ３６．５ｇ、ＭｎＣｌ₂×４Ｈ₂Ｏ１．９１ｇ、ＺｎＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ１．８７ｇ、Ｎａ−ＥＤＴＡ×２Ｈ₂Ｏ０．８４ｇ、Ｈ₃ＢＯ₃ ０．３ｇ、Ｎａ₂ＭｏＯ₄×２Ｈ₂Ｏ０．２５ｇ、ＣａＣｌ₂×２Ｈ₂Ｏ４．７ｇ、ＦｅＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ１７．３ｇ、及びＣｕＣｌ₂×２Ｈ₂Ｏ０．１５ｇ。ｐＨは、５％のＮＨ₄ＯＨで７．４に調整する。さらに、フラスコ１つあたりオートクレーブされた消泡剤（Delamex）３滴を添加する。

フラスコは、２時間、３７℃で、１８０回転／分（振幅２．５ｃｍ）でインキュベートする。この後、温度を２５℃に減少させる。２５℃で０．５時間後に、ＤＣＰＫ０．４ｍＭを導入した。培地はさらに１６時間、２５℃、１８０回転／分で振った。その後、Monosepsisで顕微鏡試験を行った。

これらの培地を１まとめにし、５０ｍｌのファルコンチューブに満たし、１００００ｇの場合、２５℃で１０分間、遠心分離した。残渣は廃棄する。培地２００ｍｌからのペレットを、反応緩衝液１０ｍｌに再懸濁させる。この反応緩衝液は、Ｎａ⁺／Ｋ⁺のリン酸緩衝液７０ｍＭから成り、ｐＨは１ＭのＮａＯＨにより７に調整され、Ｎａ₂ＰＯ₄ ６．７９ｇ、ＫＨ₂ＰＯ₄ ３ｇ、ＮａＣｌ０．５ｇ、ＭｇＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ０．４９ｇ、ＴＥ１ｍｌ、及びカナマイシン５０μｇを有するか、又は（ＮＨ₄）Ｈ₂ＰＯ₄緩衝液７０ｍＭから成り、ｐＨは（ＮＨ₄）Ｈ₂ＰＯ₄ ８ｇにより７に調整され、ＮａＣｌ０．５ｇ、ＭｇＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ０．４９ｇ、ＴＥ１ｍｌ、及びカナマイシン５０μｇから成る（１Ｌ当たり）。ここでｐＨの調整は、５％のＮＨ₄ＯＨにより行う。

オートクレーブされた消泡剤（Delamex）約３滴を入れた緩衝液１７０ｍｌを、３００ｍｌの発酵槽に装入する。この発光槽に、ガス瓶からブタン２５％、合成空気７５％の気体混合物を初期圧力５ｂａｒで、孔径０．２μｍの焼結ガラスperlatorを通じ、流速２５ｌ／ｈでガスを送る。この発酵槽は、水浴中で２５℃に温度調整し、マグネチックスターラを用いて５００回転／分で２時間、それから８００回転／分で撹拌した。排気は、水１５０ｍｌが充填された洗浄瓶を通じて排出する。

この発酵槽に、再懸濁されたペレット１０ｍｌを播種する。これら２つの培地のＯＤは、約１０である。反応は、グルコースを１体積％添加することにより開始する。ｐＨは選択的に、試験時間の間、制御しても、制御しなくてもよい。１０分後、４５分後、１３５分後、及び２４０分後に、発酵槽と洗浄瓶からそれぞれ試料を１０ｍｌ取り出す。発酵槽からの試料中に、ＨＣｌを２ｍｌ入れて、反応を停止させる。発酵試料は、１００００ｇで１０分、反応温度で遠心分離し、その残渣は０．２μｍの装入型フィルターで濾過する。これらの試料はＨＰＬＣバイアルでの分析のために充填する。クロマトグラフ分析のために、Agilent Technologies社の１２００型装置のＨＰＬＣ−ＲＩＤを用いた。Aminex社の HPX-87H型カラム（３０ｍｍ×７．８ｍｍ）を用いた。この装置は、Ｈ₂ＳＯ₄ １０ｍＭを溶離剤として、流速０．６ｍｌ／分、及びカラム温度４０℃で稼働させた。分析すべき全ての物質の標準は、純水中で前処理し、同一の条件で測定した。評価は、保持時間の比較によって行った。さらに、それぞれの試料採取時点について、ｐＨ、ＯＤ、及びグルコース濃度を測定するために、発酵槽から試料を２ｍｌ採取する。ｐＨは、外部のｐＨ測定器で測定し、ＯＤ分光分析は６００ｎｍで測定し、グルコース含分は生化学的な分析機（Kreienbaum社のYSI Select 2700）により測定する。

結果
その結果が、図１ａ）〜ｄ）にまとめてある。大腸菌BL21 p COM10（対照用プラスミド）による試験では、ブタン又は１−ブタノールの酸化は起こらない。これに対して、大腸菌BL21pBT10を使った場合には、ｎ−ブタンの酸化生成物が生じる：１−ブタノール、酪酸、２−ブタノール、ブチルアルデヒド、１，４−ブタンジオール（定量化できず）、及びブチロラクトン（痕跡量）が検出された。

全ての酸化生成物濃度は、試験時間全体にわたって、上昇する。グルコースが約１ｇ／ｌｈ消費され、ｐＨ値は７から約５に低下する。

例２：プセウドモナス・プチダＧＰｏ１からのモノオキシゲナーゼ（ＡｌｋＢＴ）による大腸菌によるｎ−ブタンの酸化に対する、撹拌回転数の影響
試験は、例１と同様に行う。撹拌回転数は第二のバッチで最初から、９００回転／分で一定に調整する。ＯＤは例１に比べて、二倍高い。ＴＥ濃度は、１５倍である。最後の試料採取は、２００分後に行った。

結果
発酵槽（Ｆ）における１−ブタノールの形成は、一定の高い回転数でより早く行い、最大回転数に達する。洗浄瓶（ＷＦ）では、１−ブタノールの濃度が低い水準で、ほぼ同一である。発酵槽（Ｆ）における２−ブタノールの濃度は、それぞれの撹拌数で試験時間全体にわたって上昇するが、その幅は僅かである。洗浄瓶において、２−ブタノールは、試験時間の終わりになって初めて、検出可能となる。ブチルアルデヒドの濃度は、高い撹拌数ではより早く上昇するが、１１３ｈＰａ（２０℃）という蒸気圧では、より早く稼働させる。ブチルアルデヒドは、定性的には検出できるが、定量的には検出できない。

ｎ−酪酸は、撹拌数が低い場合には、試験時間の終わりになって初めて形成される。撹拌回転数が高いと、濃度が連続的に上昇する。洗浄瓶では、ｎ−酪酸は検出されない。

例３：プセウドモナス・プチダＧＰｏ１からのモノオキシゲナーゼ（ＡｌｋＢＴ）による大腸菌によるｎ−ブタンの酸化に対する、バイオマス濃度の影響
試験は、例１と同様に行う。撹拌回転数は９００回転／分と一定に保ち、ＴＥ濃度はそれぞれ１５倍である。１×とは、約１０のＯＤを意味し、２×とは、２０に相当する。

結果
その結果が、図２ａ）とｂ）にまとめてある。最大濃度は、二倍のＯＤでより早い試験時間の到達につながる。１−ブタノールも、より迅速に変換される。

酪酸は発酵槽（Ｆ）でのみ検出され、洗浄瓶では検出できない。二倍のＯＤにより、酪酸形成が開始され、早くも変換の開始につながる。通常量のＯＤでは、これらの条件下では２４０分後になって初めて、酪酸が検出できる。この濃度は、二倍のＯＤにおける最大濃度の約１８％である。

例４：プセウドモナス・プチダＧＰｏ１からのモノオキシゲナーゼ（ＡｌｋＢＴ）による大腸菌によるｎ−ブタンの酸化に対する、ＴＥ濃度の影響
試験は、例１と同様に行う。撹拌回転数は９００回転／分と一定である。使用する大腸菌株はE. coli W31 10 pBT10である。ＴＥの濃度は、緩衝液１Ｌあたり１ｍｌ（１×）又は緩衝液１Ｌあたり１５ｍｌ（１５×）である。１５倍の濃度の試験では、さらに３０ｍｇ／ｌのＭＯＰＳが添加されている。

結果
これらの結果が図３ａ）〜ｄ）に示されている。ＴＥの濃度が１５倍の場合、全ての酸化生成物はより迅速に、より高い濃度で形成される。

例５：プセウドモナス・プチダＧＰｏ１からのモノオキシゲナーゼ（ＡｌｋＢＧＴ）による大腸菌株ＢＬ２１と、大腸菌株Ｗ３１１０との比較
試験は例１と同様に、一定の撹拌回転数（９００回転／分）で行う。ＴＥ濃度は、反応用緩衝溶液１Ｌあたり１５ｍｌである。

結果
その結果が、図４ａ）〜ｄ）にまとめてある。大腸菌株W3110 pBT10は全ての酸化生成物を、大腸菌株BL21 pΒΤ 10より迅速に、かつ高濃度で形成する。

例６：プセウドモナス・プチダＧＰｏ１から得られるモノオキシゲナーゼＡｌｋＢＧＴ系による、大腸菌によるイソブタンの酸化
作業の経過は、例１と同様である。使用したのは、大腸菌株W3110 pBT10である。反応緩衝液は、Ｎａ⁺／Ｋ⁺のリン酸緩衝液７０ｍＭ、ｐＨは５％のＮａ₄ＯＨにより７に調整され、Ｎａ₂ＰＯ₄ ６．７９ｇ、ＫＨ₂ＰＯ₄ ３ｇ、ＮａＣｌ０．５ｇ、ＭｇＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ０．４９ｇ、ＴＥ１５ｍｌ、及びカナマイシン５０μｇから成る（１Ｌあたり）。

ガスの給送は例１と同様に、ｉ−ブタン２５％と、合成空気７５％との混合物のみで行う。

結果
その結果が、図５ａ）〜ｃ）にまとめてある。ｉ−ブタンの酸化生成物について、ｉ−ブタノール、ｉ−酪酸、ｔ−ブタノール、及びｉ−ブチルアルデヒドが検出される。

例７：アルカニボラックス・ボルクメンシスから得られるＡｌｋＢＧＴ型モノオキシゲナーゼ系による、大腸菌によるブタンの酸化
酸化のために使用される株は、アルカニボラックス・ボルクメンシスＳＫ２（データベースコードCAL 18155.1、及びCAL 18156.1）からのＡｌｋＢ型モノオキシゲナーゼのための遺伝子情報を有するプラスミドを含有する。ａｌｋＳＴ、ａｌｋＬ、並びにａｌｋＳ、及びＡｌｋＢについての遺伝子情報は、プセウドモナス・プチダＧＰｏ１に由来する。

目的ベクターのクローニング
数を増やすために、New England Biolabs社の2×Phusion HF Master Mix (NEB, M0531 S)を使用した（製造元記載による）。ベクターとＰＣＲ生成物を、純度に依存して、直接カラム精製し（Hilden在、Qiagen社、QiaQuick PCR Purification Kit）、抽出した。ＰＣＲ、アガロース−ゲル−電気泳動、ＤＮＡの臭化エチジウム着色、及びＰＣＲフラグメントサイズの測定の実施は、当業者に公知の手法で行った。両方の場合において、期待した大きさのＰＣＲフラグメントを用意できた。ＰＣＲのためには、配列番号１、２、３、及び４で示される配列を有するプライマーを使用した。

精製したＰＣＲ生成物を、ＥｃｏＲＩ−ＨＦ＋Ａｃ／ｌで切断されたベクターｐＢＴ１＿ａｌｋＬ中に、ゲル洗浄の後、組み替えによって、インフュージョン−ＨＤ−クローニングキット（製造元：米国カリフォルニア州Mountain View在、Clontech Laboratories社）を用いてクローニングした。化学的作用により被感染作用を有する大腸菌DH10（Frankfurt在、New England Biolabs社）の形質転換は、当業者に公知の手法で行った。目的配列の正確な挿入は、制限分析によって確認し、導入された配列の信頼性は、ＤＮＡ配列によって確認される。生成したベクターは、ｐ−ＬＬ−３０と呼ぶ（図７）。ベクターの配列は、配列プロトコルに配列番号５で記載されている。

目的ベクターは、当業者に公知の手法で大腸菌Ｗ３１１０内でクローニングした。生成した株を大腸菌Ｗ３１１０ＡＮ−Ｓ−ＬＬ−１６と呼ぶ。

細胞の培養、及び生物的転化：
大腸菌Ｗ３１１０ＥＮ−Ｓ−ＬＬ−１６のグリセリン低温培養体１００μｌを、ＬＢアガープレート上でカナマイシン５０μｌとともに置き、２４時間、３７℃でインキュベートする。ＬＢプレートを酵母抽出物５ｇ、ペプトン１０ｇ、ＮａＣｌ０．５ｇ、アガーアガー１５ｇ、及びカナマイシン５０μｇの溶液１リットルから作製する。

これらのプレートから、３×２５ｍｌのＬＢブロス（アガーアガーの無い上澄み溶液）を、カナマイシン５０μｌと一緒に、１００ｍｌのじゃま板付き三角フラスコに、プレートの各コロニーに播種した。培養は２４時間、３７℃で、２００回転／分（振幅２．５ｃｍ）でインキュベートする。

その後、変性Ｍ９培地１７５ｍｌ内にある培養液体２５ｍｌごとに、１０００ｍＬの三角フラスコに１Ｌあたり以下の組成で播種する：グルコース１５ｇ、Ｎａ₂ＰＯ₄ ６．７９ｇ、ＫＨ₂ＰＯ₄ ３ｇ、ＮａＣｌ０．５ｇ、ＮＨ₄Ｃｌ２ｇ、酵母抽出物１５ｇ、ＭｇＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ０．４９ｇ、ＴＥ１ｍｌ、及びカナマイシン５０μｇ。微量元素溶液（ＴＥ）は、１Ｌあたり以下のように作製する：３７％のＨＣｌ３６．５ｇ、ＭｎＣｌ₂×４Ｈ₂Ｏ１．９１ｇ、ＺｎＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ１．８７ｇ、Ｎａ−ＥＤＴＡ×２Ｈ₂Ｏ０．８４ｇ、Ｈ₃ＢＯ₃ ０．３ｇ、Ｎａ₂ＭｏＯ₄×２Ｈ₂Ｏ０．２５ｇ、ＣａＣｌ₂×２Ｈ₂Ｏ４．７ｇ、ＦｅＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ１７．３ｇ、及びＣｕＣｌ₂×２Ｈ₂Ｏ０．１５ｇ。ｐＨは、５％のＮＨ₄ＯＨで７．４に調整する。さらに、フラスコ１つあたりオートクレーブされた消泡剤（Delamex）３滴を添加する。

フラスコは、２時間、３７℃で、１８０回転／分（振幅２．５ｃｍ）でインキュベートする。この後、温度を２５℃に減少させる。２５℃で０．５時間後に、ＤＣＰＫ０．４ｍＭを導入した。培地はさらに１６時間、２５℃、１８０回転／分で振った。

これらの培地を１まとめにし、５０ｍｌのファルコンチューブに満たし、１００００ｇの場合、２５℃で１０分間、遠心分離した。残渣は廃棄する。培地６００ｍｌからのペレットを、反応用緩衝液３０ｍｌに再懸濁させる。反応用緩衝液は、リン酸アンモニウム緩衝液７０ｍＭ、ｐＨは（ＮＨ₄）Ｈ₂ＰＯ₄ ８ｇにより７に調整され、ＮａＣｌ０．５ｇ、ＭｇＳＯ₄×７Ｈ₂Ｏ０．４９ｇ、ＴＥ１ｍｌ、及びカナマイシン５０μｇから成る（１Ｌあたり）。ｐＨの調整は、２５％のアンモニア溶液で行った。

オートクレーブされた消泡剤（Delamex）約３滴を入れた緩衝液１５０ｍｌを、３００ｍｌの発光槽に装入する。この発酵槽に、ブタン２５％、合成空気７５％の気体混合物を、孔径０．２μｍの焼結ガラスperlatorを通じ、６．５ｌ_N／ｈでガスを送る。この発酵槽は、水浴中で３０℃に温度調整し、マグネチックスターラを用いて９００回転／分で撹拌する。排気は、水１５０ｍｌが充填された洗浄瓶を通じて排出する。

この発酵槽に、再懸濁された予備培養ペレットを播種する。ＯＤ６００は、約１５である。ｐＨ値は、５％のアンモニア溶液によって７．０に制御する。グルコース供給速度は、１ｇ／ｌｈである。様々な時点で、発酵槽と洗浄瓶からそれぞれ試料を５ｍｌ取り出す。発酵試料は、１００００ｇで１０分、反応温度で遠心分離し、その残渣は０．２μｍの装入型フィルターで濾過する。これらの試料はＨＰＬＣバイアルでの分析のために充填する。クロマトグラフ分析のために、Agilent Technologies社の１２００型装置のＨＰＬＣ−ＲＩＤを用いる。Aminex社の HPX-87H型カラム（３０ｍｍ×７．８ｍｍ）を用いる。この装置は、Ｈ₂ＳＯ₄ １０ｍＭを溶離剤として、流速０．６ｍｌ／分、及びカラム温度４０℃で稼働させる。分析すべき全ての物質の標準は、純水中で前処理し、同一の条件で測定する。評価は、保持時間の比較によって行う。さらに、それぞれの試料採取時点について、ｐＨ、ＯＤ、及びグルコース濃度を測定するために、発酵槽から試料を２ｍｌ採取する。ｐＨは外部のｐＨ測定器で測定し、ＯＤ分光分析は６００ｎｍで測定し、グルコース含分は生化学的な分析機（Kreienbaum社のYSI Select 2700）により測定する。その結果が、表７にまとめてある。
・文献一覧

Claims

酸素の存在下、アルカンの酸化生成物混合体を製造するための、ＡｌｋＢ型酸化還元酵素の使用であって、前記ＡｌｋＢ型酸化還元酵素が全細胞触媒の形で提供され、かつ、プセウドモナス・プチダ（Pseudmonas putida）GPo1から得られる酵素、又はその変異体であり、その際、前記変異体のアミノ酸配列は、相当する野生型のアミノ酸配列に対して９０％又はそれ以上の配列同一性を有し、かつ、前記野生型と実質的に同一の酵素活性を有するものであり、前記酸化生成物におけるカルボン酸対アルコールの比が、２０超：１であり、かつ前記アルカンが、炭素数１〜５のアルカンである、前記使用。
前記アルカンが、炭素数１〜４のアルカンである、請求項１に記載の使用。
前記アルカンが、ブタンである、請求項２に記載の使用。
前記アルカンが、分枝鎖状アルカンである、請求項１から３までのいずれか１項に記載の使用。
前記酸化生成物におけるカルボン酸対アルコールの比が、４０超：１である、請求項１から４までのいずれか１項に記載の使用。