JP6671923B2 - Method for producing C4 dicarboxylic acid - Google Patents

Method for producing C4 dicarboxylic acid Download PDF

Info

Publication number
JP6671923B2
JP6671923B2 JP2015211885A JP2015211885A JP6671923B2 JP 6671923 B2 JP6671923 B2 JP 6671923B2 JP 2015211885 A JP2015211885 A JP 2015211885A JP 2015211885 A JP2015211885 A JP 2015211885A JP 6671923 B2 JP6671923 B2 JP 6671923B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dicarboxylic acid
seq
amino acid
medium
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015211885A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017079645A (en
Inventor
実郎 金田
実郎 金田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kao Corp filed Critical Kao Corp
Priority to JP2015211885A priority Critical patent/JP6671923B2/en
Priority to US15/767,808 priority patent/US10787686B2/en
Priority to CN201680060732.7A priority patent/CN108138174A/en
Priority to PCT/JP2016/081796 priority patent/WO2017073640A1/en
Publication of JP2017079645A publication Critical patent/JP2017079645A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6671923B2 publication Critical patent/JP6671923B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、生物学的なC4ジカルボン酸製造に関する。   The present invention relates to biological C4 dicarboxylic acid production.

C4ジカルボン酸は、酸味料や抗菌剤、pH調整剤として食品工業において様々な用途に利用されるほか、合成樹脂や生分解性ポリマーの原料としても用いられるなど、工業的な価値が高い物質である。C4ジカルボン酸は、工業的には石化原料由来の化学合成、又は微生物発酵のいずれかにより製造される。従前は、より低コストなため化学合成法が主流であったが、近年、原料の高騰や、環境負荷などの観点から、循環再生資源を原料とする微生物発酵による製造方法が注目されている。   C4 dicarboxylic acid is a substance of high industrial value, such as being used for various purposes in the food industry as an acidulant, antibacterial agent and pH adjuster, and also used as a raw material for synthetic resins and biodegradable polymers. is there. C4 dicarboxylic acids are industrially produced either by chemical synthesis from petrified raw materials or by microbial fermentation. Previously, the chemical synthesis method was the mainstream because of its lower cost. However, in recent years, from the viewpoint of soaring raw materials and environmental burden, a production method by microbial fermentation using circulating recycled resources as raw materials has attracted attention.

C4ジカルボン酸の一つであるフマル酸は、リゾプス属菌(Rhizopus)等の発酵菌を用いて製造できることが知られている。リゾプス属菌は、グルコースを炭素源としてフマル酸を生産し、菌体外に排出する。これまでに、リゾプス属菌のフマル酸高生産化のための手法に関しては、培養法の改良や変異育種による高生産性菌株の作製等が知られている。しかしながら、リゾプス属菌の遺伝学的背景は未だ充分に研究されていないことから、遺伝子組換えによるリゾプス属菌のフマル酸高生産化技術の開発は容易ではなく、報告も少ない。わずかに、サッカロマイセス・セレビシエ由来のピルビン酸カルボキシラーゼをコードする遺伝子をリゾプス・デレマーに導入すること(特許文献1)、及び大腸菌由来のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼをコードする遺伝子をリゾプス・オリゼに導入すること(非特許文献1)によるフマル酸生産性向上が報告されている。   It is known that fumaric acid, which is one of the C4 dicarboxylic acids, can be produced by using a fermentative bacterium such as Rhizopus. Rhizopus bacteria produce fumaric acid using glucose as a carbon source and excrete them outside the cells. Heretofore, as for techniques for increasing the production of fumaric acid by Rhizopus genus, improvement of culture methods, production of high-producing strains by mutation breeding, and the like have been known. However, since the genetic background of Rhizopus has not been sufficiently studied, it has not been easy to develop technology for increasing the production of fumaric acid in Rhizopus by genetic recombination, and there are few reports. Slightly introducing a gene encoding pyruvate carboxylase derived from Saccharomyces cerevisiae into Rhizopus delemer (Patent Document 1), and introducing a gene encoding phosphoenolpyruvate carboxylase derived from Escherichia coli into Rhizopus oryzae. (Non-Patent Document 1) reports an improvement in fumaric acid productivity.

中国特許公報第103013843号Chinese Patent Publication No. 103013843

Metabolic Engineering,2012,14:512−520Metabolic Engineering, 2012, 14: 512-520

本発明は、宿主細胞に対するC4ジカルボン酸生産能向上効果のあるポリペプチド、該ポリペプチドをコードする遺伝子、該遺伝子を含有する形質転換細胞、及び該形質転換細胞を用いたC4ジカルボン酸の製造方法に関する。   The present invention relates to a polypeptide having an effect of improving the ability to produce C4 dicarboxylic acid for a host cell, a gene encoding the polypeptide, a transformed cell containing the gene, and a method for producing C4 dicarboxylic acid using the transformed cell. About.

本発明者は、鋭意検討した結果、配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドの発現を増強させた細胞が、そのC4ジカルボン酸生産能を向上させることを見出した。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that cells in which the expression of a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 has been enhanced improve its C4 dicarboxylic acid-producing ability.

したがって、本発明は、配列番号2で示されるアミノ酸配列又は当該配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードする外来ポリヌクレオチドを含む、形質転換細胞を提供する。   Accordingly, the present invention provides a transformed cell comprising a foreign polynucleotide encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or a polypeptide consisting of an amino acid sequence having at least 80% identity to the sequence.

また本発明は、上記形質転換細胞を培養することを含む、C4ジカルボン酸の製造方法を提供する。   The present invention also provides a method for producing C4 dicarboxylic acid, which comprises culturing the above transformed cell.

さらに本発明は、形質転換細胞の製造方法であって、配列番号2で示されるアミノ酸配列又は当該配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、又はそれを含有するベクターを宿主細胞に導入することを含む方法を提供する。   Furthermore, the present invention relates to a method for producing a transformed cell, comprising a polynucleotide encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 80% identity to the sequence, A method comprising introducing the containing vector into a host cell is provided.

さらに本発明は、宿主細胞におけるC4ジカルボン酸生産能の向上方法であって、配列番号2で示されるアミノ酸配列又は当該配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、又はそれを含有するベクターを宿主細胞に導入することを含む方法を提供する。   Furthermore, the present invention relates to a method for improving the ability of a host cell to produce C4 dicarboxylic acid, which comprises a polypeptide encoding an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or a polypeptide comprising an amino acid sequence having at least 80% identity to the sequence. A method comprising introducing a nucleotide, or a vector containing it, into a host cell is provided.

本発明は、細胞のC4ジカルボン酸生産能向上機能を有するポリペプチド、及び当該ポリペプチドの発現が強化された(例えば、該ポリペプチドをコードする遺伝子を導入した)形質転換細胞を提供する。本発明の形質転換細胞は、より多くのC4ジカルボン酸を生産することができる。したがって、本発明の形質転換細胞は、C4ジカルボン酸の生物学的生産のために有用である。本発明の上記及び他の特徴及び利点は、以下の本明細書の記載からより明らかになるであろう。   The present invention provides a polypeptide having a function of enhancing the ability of a cell to produce C4 dicarboxylic acid, and a transformed cell in which expression of the polypeptide has been enhanced (for example, a gene encoding the polypeptide has been introduced). The transformed cells of the present invention can produce more C4 dicarboxylic acids. Therefore, the transformed cells of the present invention are useful for biological production of C4 dicarboxylic acid. The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the description herein below.

(1.定義)
本明細書において、アミノ酸配列又はヌクレオチド配列の同一性は、Lipman−Pearson法(Science,1985,227:1435−1441)によって計算される。具体的には、遺伝情報処理ソフトウェアGENETYCS Ver.12のホモロジー解析プログラムのアミノ酸配列×アミノ酸配列マキシマムマッチング又はヌクレオチド配列×ヌクレオチド配列マキシマムマッチングを用いて、Machesを−1、Mismatchesを1、Gapsを1、*N+2として解析を行うことにより算出される。
(1. Definition)
In the present specification, the identity of an amino acid sequence or a nucleotide sequence is calculated by the Lipman-Pearson method (Science, 1985, 227: 1435-1441). Specifically, the genetic information processing software GENETYCS Ver. It is calculated by performing analysis using Machos, -1 for Mismatches, 1 for Gaps, and * N + 2 using the amino acid sequence x amino acid sequence maximum matching or the nucleotide sequence x nucleotide sequence maximum matching of 12 homology analysis programs.

本明細書において、アミノ酸配列又はヌクレオチド配列に関する「少なくとも80%の同一性」とは、80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、さらにより好ましくは96%以上、なお好ましくは97%以上、なお好ましくは98%以上、なお好ましくは99%以上の同一性をいう。   As used herein, “at least 80% identity” with respect to an amino acid sequence or a nucleotide sequence refers to 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, and even more preferably Refers to identity of 96% or more, more preferably 97% or more, still more preferably 98% or more, and even more preferably 99% or more.

本明細書において、アミノ酸配列又はヌクレオチド配列上の「相当する領域」は、目的配列と参照配列(例えば、配列番号2で示されるアミノ酸配列)とを、最大の相同性を与えるように整列(アラインメント)させることにより決定することができる。アミノ酸配列またはヌクレオチド配列のアラインメントは、公知のアルゴリズムを用いて実行することができ、その手順は当業者に公知である。例えば、アラインメントは、上述のLipman−Pearson法等に基づいて手作業で行うこともできるが、Clustal Wマルチプルアラインメントプログラム(Thompson,J.D.et al,1994,Nucleic Acids Res.22:4673−4680)をデフォルト設定で用いることにより行うことができる。Clustal Wは、例えば、欧州バイオインフォマティクス研究所(European Bioinformatics Institute:EBI[www.ebi.ac.uk/index.html])や、国立遺伝学研究所が運営する日本DNAデータバンク(DDBJ[www.ddbj.nig.ac.jp/Welcome−j.html])のウェブサイト上で利用することができる。上述のアラインメントにより参照配列の任意の領域に対応してアラインされた目的配列の領域は、当該任意の領域に「相当する領域」とみなされる。   In the present specification, the “corresponding region” on an amino acid sequence or a nucleotide sequence is an alignment (alignment) between a target sequence and a reference sequence (eg, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2) so as to give maximum homology. ) Can be determined. Alignment of amino acid or nucleotide sequences can be performed using known algorithms, the procedures of which are known to those skilled in the art. For example, the alignment can be performed manually based on the above-described Lipman-Pearson method or the like, but the Clustal W multiple alignment program (Thompson, JD et al, 1994, Nucleic Acids Res. 22: 4673-4680). ) With default settings. Clustal W is available, for example, from the European Bioinformatics Institute (European Bioinformatics Institute: EBI [www.ebi.ac.uk/index.html]) and the Japan National DNA Institute's DNA Data Bank (DDBJ [www. ddbj.nig.ac.jp/Welcome-j.html]). A region of the target sequence aligned corresponding to an arbitrary region of the reference sequence by the above-mentioned alignment is regarded as a “corresponding region” to the arbitrary region.

本明細書における「1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換、付加、又は挿入されたアミノ酸配列」とは、1個以上10個以下、好ましくは1個以上8個以下、より好ましくは1個以上5個以下、さらに好ましくは1個以上3個以下のアミノ酸が欠失、置換、付加、又は挿入されたアミノ酸配列をいう。また本明細書における「1又は複数個のヌクレオチドが欠失、置換、付加、又は挿入されたヌクレオチド配列」とは、1個以上30個以下、好ましくは1個以上24個以下、より好ましくは1個以上15個以下、さらにより好ましくは1個以上9個以下のヌクレオチドが欠失、置換、付加、又は挿入されたヌクレオチド配列をいう。本明細書において、アミノ酸又はヌクレオチドの「付加」には、配列の一末端及び両末端へのアミノ酸又はヌクレオチドの付加が含まれる。   As used herein, the term "amino acid sequence in which one or more amino acids have been deleted, substituted, added, or inserted" refers to one or more and ten or less, preferably one or more and eight or less, and more preferably one or more. This refers to an amino acid sequence in which at least 5 or less, more preferably 1 to 3 amino acids have been deleted, substituted, added, or inserted. The term “nucleotide sequence in which one or more nucleotides have been deleted, substituted, added, or inserted” in the present specification refers to 1 to 30 nucleotides, preferably 1 to 24 nucleotides, more preferably 1 to 24 nucleotides. The nucleotide sequence refers to a nucleotide sequence in which at least 15 nucleotides, even more preferably at least 1 and 9 nucleotides have been deleted, substituted, added, or inserted. As used herein, the term "addition" of an amino acid or nucleotide includes addition of an amino acid or nucleotide to one end and both ends of the sequence.

本明細書において、遺伝子に関する「上流」及び「下流」とは、該遺伝子の転写方向の上流及び下流をいう。例えば、「プロモーターの下流に配置された遺伝子」とは、DNAセンス鎖においてプロモーターの3’側に遺伝子が存在することを意味し、遺伝子の上流とは、DNAセンス鎖における該遺伝子の5’側の領域を意味する。   As used herein, “upstream” and “downstream” with respect to a gene refer to upstream and downstream in the transcription direction of the gene. For example, “a gene located downstream of the promoter” means that the gene is present 3 ′ to the promoter in the DNA sense strand, and “upstream of the gene” is 5 ′ to the gene in the DNA sense strand. Area.

本明細書において、制御領域と遺伝子との「作動可能な連結」とは、遺伝子と制御領域とが、該遺伝子が該制御領域の制御の下で発現し得るように連結されていることをいう。遺伝子と制御領域との「作動可能な連結」の手順は当業者に周知である。   As used herein, the term "operably linked" between a regulatory region and a gene means that the gene and the regulatory region are linked so that the gene can be expressed under the control of the regulatory region. . Procedures for "operably linking" a gene and a control region are well known to those skilled in the art.

本明細書において、細胞の機能や性状、形質に対して使用する用語「本来」とは、当該機能や性状、形質が当該細胞の野生型に存在していることを表すために使用される。対照的に、用語「外来」とは、当該細胞に元から存在するのではなく、外部から導入された機能や性状、形質を表すために使用される。例えば、「外来」遺伝子又はポリヌクレオチドとは、細胞に外部から導入された遺伝子又はポリヌクレオチドである。外来遺伝子又はポリヌクレオチドは、それが導入された細胞と同種の生物由来であっても、異種の生物由来(すなわち異種遺伝子又はポリヌクレオチド)であってもよい。   In the present specification, the term “original” used for a function, property, or trait of a cell is used to indicate that the function, property, or trait exists in a wild type of the cell. In contrast, the term “foreign” is used to describe a function, property, or trait that is not originally present in the cell but is introduced from outside. For example, a “foreign” gene or polynucleotide is a gene or polynucleotide that has been introduced into a cell from outside. The foreign gene or polynucleotide may be from the same organism as the cell into which it has been introduced, or may be from a different organism (ie, a heterologous gene or polynucleotide).

本明細書において、細胞の「C4ジカルボン酸生産能」は、該細胞の培養培地におけるC4ジカルボン酸の収率(%)として表され、より詳細には、該細胞の培地中炭素源の消費量に対する該細胞のC4ジカルボン酸の生産量の質量(%)で表される。細胞のC4ジカルボン酸の生産量は、該細胞の培養物から細胞を除いた培養上清中のC4ジカルボン酸の量として算出することができる。培地中炭素源の消費量は、該培養上清中の炭素源量を、該培地における炭素源の初発濃度から差し引くことにより算出することができる。培養上清中のC4ジカルボン酸及び炭素源の量は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)等により測定することができる。より具体的な測定手順は、後述の参考例1に例示する。   As used herein, the “C4 dicarboxylic acid-producing ability” of a cell is expressed as the yield (%) of C4 dicarboxylic acid in the culture medium of the cell, and more specifically, the consumption of the carbon source in the medium of the cell. And expressed as mass (%) of the amount of C4 dicarboxylic acid produced by the cells. The amount of C4 dicarboxylic acid produced by the cells can be calculated as the amount of C4 dicarboxylic acid in the culture supernatant obtained by removing the cells from the cell culture. The consumption of the carbon source in the medium can be calculated by subtracting the amount of the carbon source in the culture supernatant from the initial concentration of the carbon source in the medium. The amounts of C4 dicarboxylic acid and carbon source in the culture supernatant can be measured by high performance liquid chromatography (HPLC) or the like. A more specific measurement procedure is exemplified in Reference Example 1 described later.

本明細書において、形質転換細胞における「C4ジカルボン酸生産能の向上」とは、該形質転換細胞のC4ジカルボン酸生産能が、宿主細胞又はコントロール細胞と比較して向上したことをいう。形質転換細胞におけるC4ジカルボン酸生産能の向上率は、以下の式で計算される。
向上率(%)
=(形質転換細胞のC4ジカルボン酸生産能/宿主細胞又はコントロール細胞の
C4ジカルボン酸生産能)×100−100
ここで、形質転換細胞とは、本発明のポリペプチドの発現を強化した細胞、例えば、本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチド又はそれを含むベクターを導入した細胞であり、宿主細胞とは、上記形質転換細胞の宿主細胞(親細胞)をいう。またコントロール細胞とは、本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含まないベクターを導入した細胞をいう。好ましくは、当該C4ジカルボン酸生産能の向上率は、該形質転換細胞の培養上清中(細胞を含まない)のC4ジカルボン酸濃度が最大となる時点における、各細胞のC4ジカルボン酸生産能に基づいて計算される。したがって、本明細書において、「C4ジカルボン酸生産能がX%以上向上した形質転換細胞」とは、上記式で計算されるC4ジカルボン酸生産能の向上率がX%以上である形質転換細胞をいい、また細胞における「C4ジカルボン酸生産能のX%以上の向上」とは、上記式で計算される該細胞のC4ジカルボン酸生産能の向上率がX%以上であることを意味する。
As used herein, “improved C4 dicarboxylic acid-producing ability” in a transformed cell means that the transformed cell has an improved C4 dicarboxylic acid-producing ability as compared to a host cell or a control cell. The improvement rate of the C4 dicarboxylic acid producing ability in the transformed cells is calculated by the following formula.
Improvement rate (%)
= (C4 dicarboxylic acid-producing ability of transformed cells / C4 dicarboxylic acid-producing ability of host cells or control cells) × 100-100
Here, a transformed cell is a cell in which the expression of the polypeptide of the present invention is enhanced, for example, a cell into which a polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention or a vector containing the same has been introduced, and a host cell is Refers to the host cell (parent cell) of the transformed cell. The control cell refers to a cell into which a vector that does not contain the polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention has been introduced. Preferably, the improvement rate of the C4 dicarboxylic acid-producing ability is determined by the C4 dicarboxylic acid-producing ability of each cell at the time when the C4 dicarboxylic acid concentration in the culture supernatant of the transformed cells (not including the cells) is maximized. Calculated based on Therefore, as used herein, the term "transformed cell having an improved C4 dicarboxylic acid-producing ability of X% or more" refers to a transformed cell having a C4 dicarboxylic acid-producing ability improved by X% or more calculated by the above formula. In addition, "improvement of C4 dicarboxylic acid-producing ability by X% or more" in a cell means that the rate of improvement of C4 dicarboxylic acid-producing ability of the cell calculated by the above formula is X% or more.

本発明により製造されるC4ジカルボン酸の例としては、フマル酸、リンゴ酸、及びコハク酸が挙げられ、好ましくはフマル酸である。   Examples of C4 dicarboxylic acids produced according to the present invention include fumaric acid, malic acid, and succinic acid, preferably fumaric acid.

本明細書において、「複数回膜貫通型ポリペプチド(Multiple transmembrane polypeptide)」とは、細胞膜貫通領域予測プログラムを用いた解析により、複数個の膜貫通へリックス構造を有すると予測された膜貫通型のポリペプチドをいう。細胞膜貫通領域予測プログラムの例としては、TMHMM Server,v.2.0(Journal of Molecular Biology,2001,305:567−580)、DAS−TMfilter(Protein Eng.,2002,Volume15,Issue9:745−752)、PRED−TMR2(Protein Eng.,1999,Volume12,Issue8:631−634)等の予測メソッドを用いた解析プログラムが挙げられる。   As used herein, the term “multiple transmembrane polypeptide” refers to a transmembrane helix structure predicted to have a plurality of transmembrane helix structures by analysis using a cell transmembrane region prediction program. Of the polypeptide. Examples of the transmembrane region prediction program include TMHMM Server, v. 2.0 (Journal of Molecular Biology, 2001, 305: 567-580), DAS-TMfilter (Protein Eng., 2002, Volume 15, Issue 9: 745-752), PRED-TMR2 (Protein Eng., 1999, Vol. : 631-634) and the like.

(2.C4ジカルボン酸生産能の向上した形質転換細胞)
本発明者らは、配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを導入した細胞が、そのC4ジカルボン酸生産能を向上させることを見出した。したがって、配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド又はこれと同等の機能を有するポリペプチド(以下の本明細書において、これらをまとめて「本発明のポリペプチド」ということがある)には、C4ジカルボン酸生産能向上機能があると推定される。
(2. Transformed cells with improved ability to produce C4 dicarboxylic acid)
The present inventors have found that a cell into which a polynucleotide encoding the polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 has been introduced, has improved C4 dicarboxylic acid-producing ability. Therefore, a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or a polypeptide having a function equivalent thereto (hereinafter, these may be collectively referred to as “polypeptide of the present invention”) , C4 dicarboxylic acid producing ability.

したがって、一実施形態において、本発明は、C4ジカルボン酸生産能が向上した形質転換細胞を提供する。本発明の形質転換細胞は、配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド又はこれと同等の機能を有するポリペプチドをコードする外来ポリヌクレオチドを含有する細胞である。   Therefore, in one embodiment, the present invention provides a transformed cell having an improved ability to produce C4 dicarboxylic acid. The transformed cell of the present invention is a cell containing a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or a foreign polynucleotide encoding a polypeptide having a function equivalent thereto.

配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、Rhizopus delemar RA 99−880株由来の機能未知タンパク質(accession number:RO3G_06858)である。細胞膜貫通領域予測プログラムであるTMHMM Server,v.2.0を用いて解析した結果、配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、そのアミノ酸配列の13位から32位領域、42位から64位領域、71位から93位領域、97位から119位領域、131位から153位領域、163位から182位領域、189位から206位領域、及び212位から234位領域のそれぞれに膜貫通へリックス構造を有しており、8回膜貫通型のポリペプチドであると予測された。したがって、配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは複数回膜貫通型ポリペプチドであると推定される。また一般的に、細胞膜内外への物質の輸送活性を有するトランスポーターポリペプチドは複数回膜貫通型構造を有していることを踏まえると、当該ポリペプチドはトランスポーター様ポリペプチドであると推定される。   The polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is a protein of unknown function (accession number: RO3G — 06858) derived from Rhizopus delema RA 99-880 strain. TMHMM Server, v. A transmembrane region prediction program. As a result of analysis using 2.0, the polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 was found to have a region from position 13 to position 32, a region from position 42 to position 64, a region from position 71 to position 93, 97 Regions 119 to 153, 163 to 182, 189 to 206, and 212 to 234 each have a transmembrane helix structure. It was predicted to be a transmembrane polypeptide. Therefore, the polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is assumed to be a multiple transmembrane polypeptide. Also, generally, considering that a transporter polypeptide having an activity of transporting a substance into and out of a cell membrane has a multiple transmembrane structure, it is presumed that the polypeptide is a transporter-like polypeptide. You.

配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドと同等の機能を有するポリペプチドとしては、配列番号2で示されるアミノ酸配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドが挙げられる。好ましい実施形態において、当該ポリペプチドは、配列番号2で示されるアミノ酸配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ8個の膜貫通へリックス構造を有する複数回膜貫通型ポリペプチドである。より好ましい実施形態において、当該ポリペプチドは、配列番号2で示されるアミノ酸配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列の13位から32位領域、42位から64位領域、71位から93位領域、97位から119位領域、131位から153位領域、163位から182位領域、189位から206位領域、及び212位から234位領域のそれぞれに相当する領域に膜貫通へリックス構造を有する複数回膜貫通型ポリペプチドである。   The polypeptide having a function equivalent to that of the polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 includes a polypeptide consisting of an amino acid sequence having at least 80% identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. In a preferred embodiment, the polypeptide comprises an amino acid sequence having at least 80% identity to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and has a multiple transmembrane helix structure. It is. In a more preferred embodiment, the polypeptide consists of an amino acid sequence having at least 80% identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and a region from position 13 to position 32 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, 42-64 region, 71-93 region, 97-119 region, 131-153 region, 163-182 region, 189-206 region, and 212-234 region It is a multiple transmembrane polypeptide having a transmembrane helix structure in the corresponding regions.

配列番号2で示されるアミノ酸配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列の例としては、配列番号2で示されるアミノ酸配列に対して1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換、付加、又は挿入されたアミノ酸配列が挙げられる。   Examples of the amino acid sequence having at least 80% identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 include deletion, substitution, addition, or deletion of one or more amino acids from the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. Inserted amino acid sequence.

アミノ酸配列に対してアミノ酸の欠失、置換、付加、又は挿入等の変異を導入する方法としては、例えば、該アミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列に対してヌクレオチドの欠失、置換、付加、又は挿入等の変異を導入する方法が挙げられる。ヌクレオチド配列への変異導入の手法としては、例えば、エチルメタンスルホネート、N−メチル−N−ニトロソグアニジン、亜硝酸等の化学的変異原又は紫外線、X線、ガンマ線、イオンビーム等の物理的変異原による突然変異誘発、部位特異的変異導入法、Dieffenbachら(Cold Spring Harbar Laboratory Press,New York,581−621,1995)に記載の方法、などが挙げられる。部位特異的変異導入の手法としては、Splicing overlap extension(SOE)PCR(Horton et al.,Gene 77,61−68,1989)を利用した方法、ODA法(Hashimoto−Gotoh et al.,Gene,152,271−276,1995)、Kunkel法(Kunkel,T.A.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1985,82,488)等が挙げられる。あるいは、Site−Directed Mutagenesis System Mutan−SuperExpress Kmキット(タカラバイオ社)、TransformerTM Site−Directed Mutagenesisキット(Clonetech社)、KOD−Plus−Mutagenesis Kit(東洋紡社)等の市販の部位特異的変異導入用キットを利用することもできる。 Methods for introducing mutations such as amino acid deletion, substitution, addition, or insertion into the amino acid sequence include, for example, deletion, substitution, addition, or insertion of nucleotides into the nucleotide sequence encoding the amino acid sequence. And the like. As a method for introducing a mutation into a nucleotide sequence, for example, a chemical mutagen such as ethyl methanesulfonate, N-methyl-N-nitrosoguanidine, nitrous acid or a physical mutagen such as ultraviolet ray, X-ray, gamma ray, ion beam, etc. Mutagenesis, site-directed mutagenesis, and the method described in Dieffenbach et al. (Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 581-621, 1995). Methods for site-directed mutagenesis include a method using Splitting overwrap extension (SOE) PCR (Horton et al., Gene 77, 61-68, 1989) and an ODA method (Hashimoto-Gotoh et al., Gene, 152). , 271-276, 1995) and the Kunkel method (Kunkel, TA, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1985, 82, 488). Alternatively, a Site-Directed Mutagenesis System Mutan-SuperExpress Km kit (Takara Bio Inc.), a Transformer Site-Directed Mutagenesis kit (Clonetech Inc.), and a KOD-Pusite-specific mutagenesis-based mutagenesis of Transformer Site-Directed Mutagenesis kit Kits can also be used.

本発明の形質転換細胞に含まれる、本発明のポリペプチドをコードする外来ポリヌクレオチドとしては、配列番号1で示されるヌクレオチド配列又は当該配列と少なくとも80%の同一性を有するヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドが挙げられる。好ましい実施形態において、該ポリヌクレオチドは、配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は当該配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列からなる、8個の膜貫通へリックス構造を有する複数回膜貫通型ポリペプチドをコードする。より好ましい実施形態において、該ポリヌクレオチドは、配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は当該配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列の13位から32位領域、42位から64位領域、71位から93位領域、97位から119位領域、131位から153位領域、163位から182位領域、189位から206位領域、及び212位から234位領域のそれぞれに相当する領域に膜貫通へリックス構造を有する複数回膜貫通型ポリペプチドをコードする。   The foreign polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention contained in the transformed cell of the present invention includes a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 or a polynucleotide consisting of a nucleotide sequence having at least 80% identity to the sequence. Is mentioned. In a preferred embodiment, the polynucleotide has a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, or an eight transmembrane helix structure consisting of an amino acid sequence having at least 80% identity to the sequence. Encodes a multiple transmembrane polypeptide. In a more preferred embodiment, the polynucleotide comprises a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, or an amino acid sequence having at least 80% identity to the sequence, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. Regions 13 to 32, regions 42 to 64, regions 71 to 93, regions 97 to 119, regions 131 to 153, regions 163 to 182, regions 189 to 206, And a multiple transmembrane polypeptide having a transmembrane helix structure in regions corresponding to the regions 212 to 234.

配列番号1で示されるヌクレオチド配列と少なくとも80%の同一性を有するヌクレオチド配列の例としては、配列番号1で示されるヌクレオチド配列に対して1又は複数個のヌクレオチドが欠失、置換、付加、又は挿入されたヌクレオチド配列が挙げられる。ヌクレオチド配列にヌクレオチドの欠失、置換、付加、又は挿入等の変異を導入する方法は、上述したとおりである。本発明の形質転換細胞に含まれるポリヌクレオチドは、1本鎖若しくは2本鎖の形態であり得、又はDNAであってもRNAであってもよい。該DNAは、cDNA、化学合成DNA等の人工DNAであり得る。   Examples of nucleotide sequences having at least 80% identity to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 include deletion, substitution, addition, or deletion of one or more nucleotides from the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. Inserted nucleotide sequence. The method for introducing a mutation such as deletion, substitution, addition or insertion of a nucleotide into a nucleotide sequence is as described above. The polynucleotide contained in the transformed cell of the present invention may be in a single-stranded or double-stranded form, or may be DNA or RNA. The DNA may be an artificial DNA such as a cDNA or a chemically synthesized DNA.

本発明の形質転換細胞において、上記本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、ベクターに組み込まれていてもよい。好ましくは、上記ポリヌクレオチドを含有するベクターは、発現ベクターである。また好ましくは、該ベクターは、上記ポリヌクレオチドを宿主細胞に導入することができ、かつ宿主細胞内で該ポリヌクレオチドを発現することができる発現ベクターである。好ましくは、該ベクターは、上記本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、及びこれと作動可能に連結された制御領域を含む。該ベクターは、プラスミド等の染色体外で自立増殖及び複製可能なベクターであってもよく、又は染色体内に組み込まれるベクターであってもよい。   In the transformed cell of the present invention, the polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention may be incorporated into a vector. Preferably, the vector containing the polynucleotide is an expression vector. Also preferably, the vector is an expression vector capable of introducing the polynucleotide into a host cell and expressing the polynucleotide in the host cell. Preferably, the vector comprises a polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention and a control region operably linked thereto. The vector may be a vector such as a plasmid capable of autonomous propagation and replication outside a chromosome, or may be a vector integrated into a chromosome.

具体的なベクターの例としては、例えば、pBluescript II SK(−)(Stratagene)、pUC18等のpUC系ベクター(タカラバイオ)、pET系ベクター(タカラバイオ)、pGEX系ベクター(GEヘルスケア)、pCold系ベクター(タカラバイオ)、pHY300PLK(タカラバイオ)、pUB110(Mckenzie,T.et al.,1986,Plasmid 15(2):93−103)、pBR322(タカラバイオ)、pRS403(Stratagene)、pMW218/219(ニッポンジーン)、pRI系ベクター(タカラバイオ)、pBI系ベクター(クロンテック)、IN3系ベクター(インプランタイノベーションズ)などが挙げられる。   Examples of specific vectors include, for example, pBluescript II SK (-) (Stratagene), pUC-based vectors such as pUC18 (Takara Bio), pET-based vectors (Takara Bio), pGEX-based vectors (GE Healthcare), pCold System vector (Takara Bio), pHY300PLK (Takara Bio), pUB110 (Mckenzie, T. et al., 1986, Plasmid 15 (2): 93-103), pBR322 (Takara Bio), pRS403 (Stratagene), pMW218 / 219 (Nippon Gene), pRI vectors (Takara Bio), pBI vectors (Clontech), IN3 vectors (Implanta Innovations) and the like.

あるいは、本発明の形質転換細胞において、上記本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、ゲノムDNAに組み込まれたDNAであってもよい。この場合、上記本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含むDNA断片を構築し、これを宿主細胞に導入すればよい。該DNA断片としては、例えば、PCR増幅DNA断片及び制限酵素切断DNA断片が挙げられる。好ましくは、該DNA断片は、上記本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、及びこれと作動可能に連結された制御領域を含む発現カセットであり得る。   Alternatively, in the transformed cell of the present invention, the polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention may be DNA integrated into genomic DNA. In this case, a DNA fragment containing the polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention may be constructed and introduced into a host cell. Examples of the DNA fragment include a PCR amplified DNA fragment and a restriction enzyme digested DNA fragment. Preferably, the DNA fragment may be an expression cassette containing a polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention and a control region operably linked thereto.

上記ベクター又はDNA断片に含まれる制御領域は、該ベクター又はDNA断片が導入された宿主細胞内で本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現させるための配列であり、例えばプロモーターやターミネーター等の発現調節領域、複製開始点などが挙げられる。該制御領域の種類は、ベクター又はDNA断片を導入する宿主細胞の種類に応じて適宜選択することができる。必要に応じて、該ベクター又はDNA断片はさらに、抗生物質耐性遺伝子、アミノ酸合成関連遺伝子等の選択マーカーを有していてもよい。   The control region contained in the vector or the DNA fragment is a sequence for expressing a polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention in a host cell into which the vector or the DNA fragment has been introduced, such as a promoter or a terminator. Examples include an expression control region and a replication origin. The type of the control region can be appropriately selected according to the type of the host cell into which the vector or the DNA fragment is introduced. If necessary, the vector or the DNA fragment may further have a selection marker such as an antibiotic resistance gene and a gene related to amino acid synthesis.

上記本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するベクター又はDNA断片を、宿主細胞に導入することによって、本発明の形質転換細胞を得ることができる。該本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含むベクター又は外来DNA断片を含有する形質転換細胞においては、その宿主細胞(親細胞)と比較して、上記本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の転写量が向上している。遺伝子の転写量は、定量PCRによるmRNA量測定、次世代シーケンサーを用いたRNA−Seq解析、DNAマイクロアレイ解析等により測定することができる。   The transformed cell of the present invention can be obtained by introducing a vector or a DNA fragment containing the polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention into a host cell. In a transformed cell containing a vector or a foreign DNA fragment containing the polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention, the gene encoding the polypeptide of the present invention is compared with its host cell (parent cell). The transfer amount has been improved. The amount of gene transcription can be measured by measuring the amount of mRNA by quantitative PCR, RNA-Seq analysis using a next-generation sequencer, DNA microarray analysis, or the like.

上記形質転換細胞の宿主細胞としては、微生物細胞、植物細胞、及び動物細胞のいずれを用いてもよい。C4ジカルボン酸の製造効率の観点からは、宿主細胞は微生物細胞であることが好ましい。該微生物は、原核生物及び真核生物のいずれかであってもよい。このうち、C4ジカルボン酸生産性の観点からは、該微生物は、好ましくは糸状菌又は酵母であり、より好ましくは糸状菌である。該糸状菌としては、細区分真菌類(Eumycota)及び卵菌(Oomycota)に属する全ての糸状形の菌が包含される(Hawksworthなど.,In,Ainsworth and Bisby’s Dictionary of The Fungi,8th edition,1995,CAB International,bUniversity,Press,Cambridge,UKにより定義されるように)。糸状菌は、一般的に、キチン、セルロース、グルカン、キトサン、マンナン及び他の複合多糖類から構成される菌糸体壁により特徴づけられる。栄養成長は、菌糸拡張によってであり、そして炭素代謝は絶対好気性である。   Any of microbial cells, plant cells, and animal cells may be used as host cells for the transformed cells. From the viewpoint of the production efficiency of C4 dicarboxylic acid, the host cell is preferably a microbial cell. The microorganism may be either prokaryotic or eukaryotic. Among these, from the viewpoint of C4 dicarboxylic acid productivity, the microorganism is preferably a filamentous fungus or yeast, and more preferably a filamentous fungus. Examples of the filamentous fungi include all filamentous fungi belonging to the subdivision fungi (Eumycota) and the oomycetes (Oomycota) (Hawksworth et al., In, Ainsworth and Bisby's Dictionary of the Fungi, 8th Edition). , 1995, CAB International, bUniversity, Press, Cambridge, UK). Filamentous fungi are generally characterized by a mycelial wall composed of chitin, cellulose, glucan, chitosan, mannan and other complex polysaccharides. Vegetative growth is by hyphal expansion and carbon metabolism is obligately aerobic.

本発明の形質転換細胞の宿主細胞として使用される糸状菌の好ましい例としては、Acremonium属、Aspergillus属、Aureobasidium属、Bjerkandera属、Ceriporiopsis属、Chrysosporium属、Coprinus属、Coriolus属、Cryptococcus属、Filibasidium属、Fusarium属、Humicola属、Magnaporthe属、Mucor属、Myceliophthora属、Neocallimastix属、Neurospora属、Paecilomyces属、Parasitella属、Penicillium属、Phanerochaete属、Phlebia属、Piromyces属、Pleurotus属、Rhizopus属、Schizophyllum属、Talaromyces属、Thermoascus属、Thielavia属、Tolypocladium属、Trametes属、及びTrichoderma属の糸状菌が挙げられる。このうち、C4ジカルボン酸の生産性の観点からは、Rhizopus delemar、Rhizopus arrhizus、Rhizopus chinensis、Rhizopus nigricans、Rhizopus tonkinensis、Rhizopus tritici、Rhizopus oryzae等のRhizopus属菌が好ましく、Rhizopus delemar及びRhizopus oryzaeがより好ましく、Rhizopus delemarがさらに好ましい。   Preferred examples of the filamentous fungus used as the host cell of the transformed cell of the present invention include the genus Acremonium, the genus Aspergillus, the genus Aureobasidium, the genus Bjerkandera, the genus Ceriporiopsis, the genus Chrysosporium, the genus Copriolus, the genus Copriolus, and the genus Coriolius. Genus, Fusarium genus, Humicola genus, Magnaporthe genus, Mucor genus, Myceliophthora genus, Neocallimastix genus, Neurospora genus, Paecilomyces genus, Parasitella genus, Peacilium genus, Petaphilium, Phenicium genus us spp, Rhizopus spp, Schizophyllum sp, Talaromyces sp, Thermoascus sp., Thielavia genus Tolypocladium sp, Trametes sp, and include filamentous fungus Trichoderma sp. Of these, from the viewpoint of productivity of C4 dicarboxylic acids, Rhizopus delemar, Rhizopus arrhizus, Rhizopus chinensis, Rhizopus nigricans, Rhizopus tonkinensis, Rhizopus tritici, preferably Rhizopus genus, such as Rhizopus oryzae, Rhizopus delemar and Rhizopus oryzae more preferably , Rhizopus delemar are more preferred.

上記宿主細胞へのベクター又はDNA断片の導入には、一般的な形質転換法、例えばエレクトロポレーション法、トランスフォーメーション法、トランスフェクション法、接合法、プロトプラスト法、パーティクル・ガン法、アグロバクテリウム法等を用いることができる。   For the introduction of the vector or DNA fragment into the above host cells, general transformation methods such as electroporation, transformation, transfection, conjugation, protoplast, particle gun, and Agrobacterium are used. Etc. can be used.

目的のベクター又はDNA断片が導入された形質転換細胞は、選択マーカーを利用して選択することができる。例えば、選択マーカーが抗生物質耐性遺伝子である場合、該抗生物質添加培地で細胞を培養することで、目的のベクター又はDNA断片が導入された形質転換細胞を選択することができる。また例えば、選択マーカーがアミノ酸合成関連遺伝子である場合、該アミノ酸要求性の宿主細胞に遺伝子導入した後、該アミノ酸要求性の有無を指標に、目的のベクター又はDNA断片が導入された形質転換細胞を選択することができる。あるいは、PCR等によって形質転換細胞のDNA配列を調べることで目的のベクター又はDNA断片の導入を確認することもできる。   Transformed cells into which the desired vector or DNA fragment has been introduced can be selected using a selection marker. For example, when the selectable marker is an antibiotic resistance gene, transformed cells into which the target vector or DNA fragment has been introduced can be selected by culturing the cells in the antibiotic-added medium. Further, for example, when the selectable marker is an amino acid synthesis-related gene, a transformed cell into which a target vector or a DNA fragment has been introduced using the presence or absence of the amino acid requirement as an index after introducing the gene into the host cell requiring the amino acid. Can be selected. Alternatively, the introduction of the target vector or DNA fragment can be confirmed by examining the DNA sequence of the transformed cell by PCR or the like.

上記本発明の形質転換細胞は、上記本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの転写量が向上しており、本発明のポリペプチドの発現が強化されている。これにより、該形質転換細胞は、C4ジカルボン酸生産能が向上している。上記形質転換細胞は、その宿主細胞(親細胞)と比較して、C4ジカルボン酸生産能が好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上、さらに好ましくは20%以上向上している。   The above-mentioned transformed cell of the present invention has an improved transcription amount of a polynucleotide encoding the above-mentioned polypeptide of the present invention, and has enhanced expression of the polypeptide of the present invention. Thereby, the transformed cell has improved C4 dicarboxylic acid-producing ability. The transformed cells have improved C4 dicarboxylic acid-producing ability by preferably 10% or more, more preferably 15% or more, and still more preferably 20% or more, as compared with the host cells (parent cells).

(3.C4ジカルボン酸の製造)
本発明の形質転換細胞は、C4ジカルボン酸生産能が向上している。したがって、本発明はまた、上記本発明の形質転換細胞を培養することを含むC4ジカルボン酸の製造方法を提供する。該本発明の製造方法により製造されるC4ジカルボン酸としては、フマル酸、リンゴ酸、及びコハク酸が挙げられ、好ましくはフマル酸である。
(3. Production of C4 dicarboxylic acid)
The transformed cell of the present invention has an improved ability to produce C4 dicarboxylic acid. Therefore, the present invention also provides a method for producing C4 dicarboxylic acid, comprising culturing the above-described transformed cell of the present invention. The C4 dicarboxylic acid produced by the production method of the present invention includes fumaric acid, malic acid, and succinic acid, and is preferably fumaric acid.

本発明の製造方法における形質転換細胞の培養は、該形質転換細胞を含む微生物、植物体、動物体、又はそれらの細胞若しくは組織を培養することを包含する。該形質転換細胞を培養するための培地及び培養条件は、該形質転換細胞の宿主の種類に応じて適宜選択することができる。一般的には、該形質転換細胞の宿主に対して通常用いられる培地及び培養条件を採用することができる。   The culturing of the transformed cell in the production method of the present invention includes culturing a microorganism, a plant, an animal, or a cell or tissue containing the transformed cell. The medium and culture conditions for culturing the transformed cells can be appropriately selected depending on the type of host of the transformed cells. Generally, a medium and culture conditions usually used for the host of the transformed cell can be adopted.

例えば、形質転換細胞が糸状菌の場合、培養温度は、例えば10℃〜50℃、好ましくは25℃〜45℃であればよく、また培養期間は、目的のC4ジカルボン酸が充分に産生される期間であれば特に限定されないが、例えば1〜240時間、好ましくは12〜120時間、好ましくは24〜72時間であり得る。攪拌又は通気下で培養することが好ましい。   For example, when the transformed cells are filamentous fungi, the culture temperature may be, for example, 10 ° C. to 50 ° C., preferably 25 ° C. to 45 ° C., and the desired C4 dicarboxylic acid is sufficiently produced during the culture period. The period is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 240 hours, preferably 12 to 120 hours, and preferably 24 to 72 hours. It is preferable to culture under stirring or aeration.

糸状菌培養のための培地としては、通常用いられるものを使用すればよい。好ましくは、該培地は液体培地であり、また合成培地、天然培地、及び合成培地に天然成分を添加した半合成培地のいずれであってもよい。市販のPDB培地(ポテトデキストロース培地;ベクトン・ディッキンソン アンド カンパニー製等)、PDA培地(ベクトン・ディッキンソン アンド カンパニー製等)、LB培地(Luria−Bertani培地;日本製薬社製(商標名「ダイゴ」)等)、NB培地(Nutrient Broth;ベクトン・ディッキンソン アンド カンパニー製等)、SB培地(Sabouraud培地;OXOID社製等)、SD培地(Synthetic Dropout Broth;例えばClontech)なども使用可能である。当該培地には、炭素源、窒素源、無機塩等が含まれるのが一般的であるが、各成分組成は適宜選択可能である。   As a medium for culturing filamentous fungi, a commonly used medium may be used. Preferably, the medium is a liquid medium, and may be any of a synthetic medium, a natural medium, and a semi-synthetic medium obtained by adding a natural component to a synthetic medium. Commercially available PDB medium (potato dextrose medium; manufactured by Becton, Dickinson and Company, etc.), PDA medium (manufactured by Becton, Dickinson and Company, etc.), LB medium (Luria-Bertani medium; manufactured by Nippon Pharmaceutical Co., Ltd. (trade name: Daigo), etc.) ), NB medium (Nutrient Broth; manufactured by Becton Dickinson and Company, etc.), SB medium (Sabouraud medium; manufactured by OXOID, etc.), SD medium (Synthetic Dropout Broth; for example, Clontech) and the like can also be used. The medium generally contains a carbon source, a nitrogen source, an inorganic salt and the like, but the composition of each component can be appropriately selected.

以下に、糸状菌培養のための好ましい培地組成について詳述する。以下に記載する培地中の各成分の濃度は、初発(培地調製時又は培養開始時)の濃度を表す。   Hereinafter, preferred medium compositions for culturing filamentous fungi will be described in detail. The concentration of each component in the medium described below indicates the initial concentration (at the time of medium preparation or at the start of culture).

上記培地中の炭素源の例としては、グルコース、マルトース、でんぷん加水分解物、フルクトース、キシロース、スクロース等が挙げられ、このうち、グルコース及びフルクトースが好ましい。これらの糖類は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。該培地中の炭素源の濃度は、好ましくは1%(w/v)以上、より好ましくは5%(w/v)以上であって、かつ好ましくは40%(w/v)以下、より好ましくは30%(w/v)以下である。あるいは、上記培地中の炭素源の濃度は、好ましくは1〜40%(w/v)、より好ましくは5〜30%(w/v)である。   Examples of the carbon source in the medium include glucose, maltose, starch hydrolysate, fructose, xylose, and sucrose, among which glucose and fructose are preferred. These saccharides can be used alone or in combination of two or more. The concentration of the carbon source in the medium is preferably 1% (w / v) or more, more preferably 5% (w / v) or more, and preferably 40% (w / v) or less, more preferably Is not more than 30% (w / v). Alternatively, the concentration of the carbon source in the medium is preferably 1 to 40% (w / v), more preferably 5 to 30% (w / v).

上記培地中の窒素源の例としては、硫酸アンモニウム、尿素、硝酸アンモニウム、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム等の含窒素化合物が挙げられる。該培地中の窒素源の濃度は、好ましくは0.001〜0.5%(w/v)、より好ましくは0.001〜0.2%(w/v)である。   Examples of the nitrogen source in the medium include nitrogen-containing compounds such as ammonium sulfate, urea, ammonium nitrate, potassium nitrate, and sodium nitrate. The concentration of the nitrogen source in the medium is preferably 0.001 to 0.5% (w / v), more preferably 0.001 to 0.2% (w / v).

上記培地には、硫酸塩、マグネシウム塩、亜鉛塩などを含有することができる。硫酸塩の例としては、硫酸マグネシウム、硫酸亜鉛、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム等が挙げられる。マグネシウム塩の例としては、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム等が挙げられる。亜鉛塩の例としては、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛、塩化亜鉛等が挙げられる。該培地中の硫酸塩の濃度は、好ましくは0.01〜0.5%(w/v)、より好ましくは0.02〜0.2%(w/v)である。該培地中のマグネシウム塩の濃度は、好ましくは0.001〜0.5%(w/v)、より好ましくは0.01〜0.1%(w/v)である。該培地中の亜鉛塩の濃度は、好ましくは0.001〜0.05%(w/v)、より好ましくは0.005〜0.05%(w/v)である。   The medium can contain sulfate, magnesium salt, zinc salt and the like. Examples of the sulfate include magnesium sulfate, zinc sulfate, potassium sulfate, sodium sulfate, ammonium sulfate and the like. Examples of magnesium salts include magnesium sulfate, magnesium nitrate, magnesium chloride and the like. Examples of zinc salts include zinc sulfate, zinc nitrate, zinc chloride and the like. The concentration of sulfate in the medium is preferably 0.01 to 0.5% (w / v), more preferably 0.02 to 0.2% (w / v). The concentration of the magnesium salt in the medium is preferably 0.001 to 0.5% (w / v), more preferably 0.01 to 0.1% (w / v). The concentration of the zinc salt in the medium is preferably 0.001 to 0.05% (w / v), more preferably 0.005 to 0.05% (w / v).

上記培地のpH(25℃)は、好ましくは3〜7、より好ましくは3.5〜6である。培地のpHは、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸カルシウム、アンモニア等の塩基、又は硫酸、塩酸等の酸を用いて調整することができる。   The pH (25 ° C.) of the above medium is preferably 3 to 7, more preferably 3.5 to 6. The pH of the medium can be adjusted using a base such as calcium hydroxide, sodium hydroxide, calcium carbonate, ammonia or the like, or an acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid.

上記培地の好ましい例としては、7.5〜30%炭素源、0.001〜0.2%硫酸アンモニウム、0.01〜0.6%リン酸2水素カリウム、0.01〜0.1%硫酸マグネシウム・7水和物、0.005〜0.05%硫酸亜鉛・7水和物、及び3.75〜20%炭酸カルシウム(いずれも濃度は%(w/v))を含有する液体培地が挙げられる。   Preferred examples of the medium include 7.5 to 30% carbon source, 0.001 to 0.2% ammonium sulfate, 0.01 to 0.6% potassium dihydrogen phosphate, 0.01 to 0.1% sulfuric acid. A liquid medium containing magnesium heptahydrate, 0.005 to 0.05% zinc sulfate heptahydrate, and 3.75 to 20% calcium carbonate (all concentrations are% (w / v)) No.

糸状菌を宿主とした形質転換細胞を用いてより効率的にC4ジカルボン酸を生産するには、以下に示すような工程で生産を行ってもよい。すなわち、形質転換細胞の胞子懸濁液を調製し(工程A)、それを培養液で培養して胞子を発芽させ菌糸体を調製し(工程B1)、好適にはさらに当該菌糸体を増殖させ(工程B2)、次いで調製した菌糸体を培養してC4ジカルボン酸を生産させること(工程C)により、効率よくC4ジカルボン酸を製造することができる。ただし、本発明における形質転換細胞の培養工程は、以下の工程に限定されない。   In order to more efficiently produce C4 dicarboxylic acid using a transformed cell using a filamentous fungus as a host, production may be carried out in the following steps. That is, a spore suspension of a transformed cell is prepared (Step A), and the resulting suspension is cultured in a culture solution to germinate spores to prepare a mycelium (Step B1). (Step B2) Then, the prepared mycelium is cultured to produce C4 dicarboxylic acid (Step C), whereby C4 dicarboxylic acid can be efficiently produced. However, the step of culturing transformed cells in the present invention is not limited to the following steps.

<工程A:胞子懸濁液の調製>
形質転換した糸状菌の胞子を、例えば、無機寒天培地(組成例:2%グルコース、0.1%硫酸アンモニウム、0.06%リン酸2水素カリウム、0.025%硫酸マグネシウム・7水和物、0.009%硫酸亜鉛・7水和物、1.5%寒天、いずれも濃度は%(w/v))、PDA培地、等の培地に接種し、10〜40℃、好ましくは27〜30℃にて、7〜10日間静置培養を行なうことにより胞子を形成させ、次いで生理食塩水などに懸濁することで、胞子懸濁液を調製することができる。胞子懸濁液には菌糸体が含まれていても、含まれていなくてもよい。
<Step A: Preparation of spore suspension>
The transformed spores of the filamentous fungus are added to, for example, an inorganic agar medium (composition example: 2% glucose, 0.1% ammonium sulfate, 0.06% potassium dihydrogen phosphate, 0.025% magnesium sulfate heptahydrate, 0.009% zinc sulfate heptahydrate, 1.5% agar, each having a concentration of% (w / v), PDA medium, etc., and inoculated at 10 to 40 ° C, preferably 27 to 30 ° C. A spore suspension can be prepared by performing static culture at 7 ° C. for 7 to 10 days to form spores, and then suspending the spores in physiological saline or the like. The spore suspension may or may not contain mycelium.

<工程B1:菌糸体の調製>
工程Aで得られた胞子懸濁液を、培養液に接種して培養し、胞子を発芽させて菌糸体を得る。培養液に接種する糸状菌の胞子数は、1×102〜1×108個−胞子/mL−培養液、好ましくは1×102〜5×104個−胞子/mL−培養液、より好ましくは5×102〜1×104個−胞子/mL−培養液、さらに好ましくは1×103〜1×104個−胞子/mL−培養液である。培養液には、市販の培地、例えば、PDB培地、LB培地、NB培地、SB培地、SD培地等が利用できる。該培養液には、発芽率と菌体生育の観点から、炭素源としてグルコース、キシロースなどの単糖、シュークロース、ラクトース、マルトースなどのオリゴ糖、又はデンプン等の多糖;グリセリン、クエン酸などの生体成分;窒素源として硫酸アンモニウム、尿素、アミノ酸等;その他無機物としてナトリウム、カリウム、マグネシウム、亜鉛、鉄、リン酸等の各種塩類、を適宜添加することができる。単糖、オリゴ糖、多糖及びグリセリンの好ましい濃度は0.1〜30%(w/v)、クエン酸の好ましい濃度は0.01〜10%(w/v)、硫酸アンモニウム、尿素及びアミノ酸の好ましい濃度は0.01〜1%(w/v)、無機物の好ましい濃度は0.0001〜0.5%(w/v)である。上記培養液に胞子懸濁液を接種し、好ましくは80〜250rpm、より好ましくは100〜170rpmで攪拌しながら、25〜42.5℃の培養温度制御下で、好ましくは24〜120時間、より好ましくは48〜72時間培養する。培養に供する培養液の量は、培養容器にあわせて適宜調整すればよいが、例えば、200mL容バッフル付フラスコの場合は50〜100mL程度、500mL容バッフル付フラスコの場合は100〜300mL程度であればよい。この培養により、接種した胞子は発芽し、菌糸体へと成長する。
<Step B1: Preparation of mycelium>
The spore suspension obtained in the step A is inoculated into a culture solution and cultured, and spores are germinated to obtain mycelium. The number of spores of the filamentous fungus to be inoculated into the culture solution is 1 × 10 2 to 1 × 10 8 -spore / mL-culture solution, preferably 1 × 10 2 to 5 × 10 4 -spore / mL-culture solution, More preferably, it is 5 × 10 2 to 1 × 10 4 -spore / mL-culture solution, and still more preferably, 1 × 10 3 to 1 × 10 4 -spore / mL-culture solution. As the culture solution, a commercially available medium such as a PDB medium, an LB medium, an NB medium, an SB medium, and an SD medium can be used. From the viewpoints of germination rate and cell growth, the culture solution contains, as a carbon source, monosaccharides such as glucose and xylose; oligosaccharides such as sucrose, lactose and maltose; and polysaccharides such as starch; glycerin and citric acid. Biological components; ammonium sulfate, urea, amino acids, and the like as a nitrogen source; and various salts such as sodium, potassium, magnesium, zinc, iron, and phosphoric acid as other inorganic substances can be appropriately added. Preferred concentrations of monosaccharide, oligosaccharide, polysaccharide and glycerin are 0.1-30% (w / v), preferred concentration of citric acid is 0.01-10% (w / v), preferred of ammonium sulfate, urea and amino acids. The concentration is 0.01 to 1% (w / v), and the preferable concentration of the inorganic substance is 0.0001 to 0.5% (w / v). The culture is inoculated with a spore suspension, and the mixture is preferably stirred at 80 to 250 rpm, more preferably 100 to 170 rpm, under a culture temperature control of 25 to 42.5 ° C., preferably for 24 to 120 hours. Culture is preferably performed for 48 to 72 hours. The amount of the culture solution to be used for the culture may be appropriately adjusted according to the culture container.For example, the volume is about 50 to 100 mL for a 200 mL baffled flask, and about 100 to 300 mL for a 500 mL baffled flask. I just need. By this culture, the inoculated spores germinate and grow into mycelium.

<工程B2:菌糸体の増殖>
C4ジカルボン酸生産能向上の観点から、工程B1で得られた菌糸体をさらに培養して増殖させる工程(工程B2)を行うことが好ましい。工程B2で使用する増殖用の培養液は特に限定されないが、通常使用されるグルコースを含む無機培養液であればよく、例えば、7.5〜30%グルコース、0.05〜2%硫酸アンモニウム、0.03〜0.6%リン酸2水素カリウム、0.01〜0.1%硫酸マグネシウム・7水和物、0.005〜0.05%硫酸亜鉛・7水和物、及び3.75〜20%炭酸カルシウム(いずれも濃度は%(w/v))を含有する培養液等が挙げられる。当該培養液の量は、培養容器にあわせて適宜調整すればよいが、例えば、500mL容三角フラスコの場合は50〜300mL、好ましくは100〜200mLであればよい。この培養液に、工程B1で培養した菌体を、湿重量として1〜6g−菌体/100mL−培養液、好ましくは3〜4g−菌体/100mL−培養液となるよう接種し、100〜300rpm、好ましくは170〜230rpmで攪拌しながら、25〜42.5℃の培養温度制御下で、12〜120時間、好ましくは24〜72時間培養する。
<Step B2: Propagation of mycelium>
From the viewpoint of improving the C4 dicarboxylic acid-producing ability, it is preferable to perform a step of further culturing and growing the mycelium obtained in the step B1 (step B2). The culture medium for growth used in the step B2 is not particularly limited, but may be any commonly used inorganic culture medium containing glucose, for example, 7.5 to 30% glucose, 0.05 to 2% ammonium sulfate, 0 to 2%. 0.03 to 0.6% potassium dihydrogen phosphate, 0.01 to 0.1% magnesium sulfate heptahydrate, 0.005 to 0.05% zinc sulfate heptahydrate, and 3.75 to A culture solution containing 20% calcium carbonate (all concentrations are% (w / v)) is exemplified. The amount of the culture solution may be appropriately adjusted according to the culture vessel. For example, in the case of a 500 mL Erlenmeyer flask, the volume may be 50 to 300 mL, preferably 100 to 200 mL. The culture cultivated in the step B1 is inoculated into the culture solution so as to have a wet weight of 1 to 6 g-cells / 100 mL-culture solution, preferably 3 to 4 g-cells / 100 mL-culture solution. The culture is performed for 12 to 120 hours, preferably for 24 to 72 hours under a culture temperature control of 25 to 42.5 ° C. while stirring at 300 rpm, preferably 170 to 230 rpm.

<工程C:C4ジカルボン酸生産>
上記の手順(工程B1又はB2)で得られた糸状菌の菌糸体を培養して、当該菌にC4ジカルボン酸を生産させる。該培養の条件は、上述した通常の糸状菌の培養条件に従えばよい。培地の量は、200mL容三角フラスコの場合は20〜80mL程度、500mL容三角フラスコの場合は50〜200mL程度、30Lジャーファーメンターの場合は10L〜15L程度とすることができるが、培養容器にあわせて適宜調整すればよい。培地に対する工程B1又はB2で得られた菌体の接種量は、好ましくは湿重量として5g〜90g−菌体/100mL−培地、より好ましくは5g〜50g−菌体/100mL−培地であり得る。好適には、培養は、100〜300rpm、好ましくは150〜230rpmで攪拌しながら、25〜45℃の温度下で、2時間〜240時間、好ましくは12時間〜120時間行われる。ジャーファーメンターを用いる場合は、通気は好ましくは0.05〜2vvm、より好ましくは0.1〜1.5vvmにて行う。
<Step C: C4 dicarboxylic acid production>
The mycelium of the filamentous fungus obtained in the above procedure (step B1 or B2) is cultured to cause the fungus to produce C4 dicarboxylic acid. The culturing conditions may be in accordance with the usual culturing conditions for filamentous fungi described above. The amount of the medium can be about 20 to 80 mL for a 200 mL Erlenmeyer flask, about 50 to 200 mL for a 500 mL Erlenmeyer flask, and about 10 L to 15 L for a 30 L jar fermenter. What is necessary is just to adjust suitably also. The inoculum amount of the cells obtained in step B1 or B2 to the medium may be preferably 5 g to 90 g-cells / 100 mL-medium, more preferably 5 g to 50 g-cells / 100 mL-medium as wet weight. Suitably, the culturing is carried out at a temperature of 25 to 45 ° C. with stirring at 100 to 300 rpm, preferably 150 to 230 rpm for 2 to 240 hours, preferably 12 to 120 hours. When a jar fermenter is used, ventilation is preferably performed at 0.05 to 2 vvm, more preferably 0.1 to 1.5 vvm.

以上の手順で本発明の形質転換細胞を培養し、C4ジカルボン酸を生産させる。培養後、培養物からC4ジカルボン酸を回収する。必要に応じて、回収したC4ジカルボン酸をさらに精製してもよい。培養物からC4ジカルボン酸を回収又は精製する方法は、特に限定されず、公知の回収又は精製方法に従って行えばよい。例えば、傾斜法、ろ過、遠心分離などにより培養物から細胞等を除去し、残った培養物を、必要に応じて濃縮した後、晶析法、イオン交換法、溶剤抽出法等の方法、又はこれらの組み合わせにかけることで、該培養物中のC4ジカルボン酸を回収又は精製することができる。   The transformed cells of the present invention are cultured by the above procedure to produce C4 dicarboxylic acid. After culturing, the C4 dicarboxylic acid is recovered from the culture. If necessary, the recovered C4 dicarboxylic acid may be further purified. The method for recovering or purifying C4 dicarboxylic acid from the culture is not particularly limited, and may be performed according to a known recovery or purification method. For example, a gradient method, filtration, removing cells and the like from the culture by centrifugation, etc., after concentrating the remaining culture as necessary, crystallization method, ion exchange method, methods such as solvent extraction method, or By applying these combinations, C4 dicarboxylic acid in the culture can be recovered or purified.

培養物から分離された本発明の形質転換細胞は、C4ジカルボン酸生産に再利用することができる。例えば、培養物から分離した本発明の形質転換細胞に、上述した培地を新たに加え、再び上記条件で培養してC4ジカルボン酸を生産させ、次いで生産されたC4ジカルボン酸を培地から回収することができる。さらにこの過程を繰り返すことができる。本発明の製造方法において、形質転換細胞の培養及びC4ジカルボン酸の回収は、回分式、半回分式及び連続式のいずれの方法で行ってもよい。   The transformed cells of the present invention isolated from the culture can be reused for C4 dicarboxylic acid production. For example, newly adding the above-described medium to the transformed cells of the present invention separated from the culture, culturing again under the above conditions to produce C4 dicarboxylic acid, and then recovering the produced C4 dicarboxylic acid from the medium. Can be. This process can be further repeated. In the production method of the present invention, the culturing of the transformed cells and the recovery of C4 dicarboxylic acid may be performed by any of batch, semi-batch and continuous methods.

(4.例示的実施形態)
本発明の例示的実施形態として、以下の物質、製造方法、用途、あるいは方法をさらに本明細書に開示する。但し、本発明はこれらの実施形態に限定されない。
(4. Exemplary Embodiment)
The following materials, methods of manufacture, uses, or methods are further disclosed herein as exemplary embodiments of the invention. However, the present invention is not limited to these embodiments.

〔1〕配列番号2で示されるアミノ酸配列又は当該配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードする外来ポリヌクレオチドを含む、形質転換細胞。 [1] A transformed cell comprising a foreign polynucleotide encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or a polypeptide consisting of an amino acid sequence having at least 80% identity to the sequence.

〔2〕好ましくは、上記配列番号2で示されるアミノ酸配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列が、
配列番号2で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、さらにより好ましくは96%以上、なお好ましくは97%以上、なお好ましくは98%以上、なお好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列であるか;又は
配列番号2で示されるアミノ酸配列に対して1個以上10個以下、好ましくは1個以上8個以下、より好ましくは1個以上5個以下、さらに好ましくは1個以上3個以下のアミノ酸が欠失、置換、付加、又は挿入されたアミノ酸配列である、
〔1〕記載の形質転換細胞。
[2] Preferably, the amino acid sequence having at least 80% identity to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is
80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, still more preferably 96% or more, still more preferably 97% or more, still more preferably the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. Is an amino acid sequence having 98% or more, more preferably 99% or more identity; or 1 to 10 amino acids, preferably 1 to 8 amino acids to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, More preferably, the amino acid sequence has 1 to 5 amino acids, more preferably 1 to 3 amino acids deleted, substituted, added, or inserted.
[1] The transformed cell according to [1].

〔3〕上記配列番号2で示されるアミノ酸配列又は当該配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドが、
好ましくは、8個の膜貫通へリックス構造を有する複数回膜貫通型ポリペプチドであり、
より好ましくは、配列番号2で示されるアミノ酸配列の13位から32位領域、42位から64位領域、71位から93位領域、97位から119位領域、131位から153位領域、163位から182位領域、189位から206位領域、及び212位から234位領域のそれぞれに相当する領域に膜貫通へリックス構造を有する複数回膜貫通型ポリペプチドである、
〔1〕又は〔2〕記載の形質転換細胞。
[3] a polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 80% identity to the sequence,
Preferably, a multiple transmembrane polypeptide having eight transmembrane helix structures,
More preferably, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is in the region from position 13 to position 32, from position 42 to position 64, from position 71 to position 93, from position 97 to position 119, from position 131 to position 153, and position 163. To 182 to 182, 189 to 206, and 212 to 234 corresponding to the transmembrane helix structure.
The transformed cell according to [1] or [2].

〔4〕好ましくは、上記ポリヌクレオチドが、配列番号1で示されるヌクレオチド配列又は当該配列と少なくとも80%の同一性を有するヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドである、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項記載の形質転換細胞。 [4] Preferably, the polynucleotide is any one of [1] to [3], wherein the polynucleotide is a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or a nucleotide sequence having at least 80% identity to the sequence. The transformed cell according to claim 1.

〔5〕好ましくは、上記配列番号1で示されるヌクレオチド配列と少なくとも80%の同一性を有するヌクレオチド配列が、
配列番号1で示されるヌクレオチド配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、さらにより好ましくは96%以上、なお好ましくは97%以上、なお好ましくは98%以上、なお好ましくは99%以上の同一性を有するヌクレオチド配列であるか;又は
配列番号1で示されるヌクレオチド配列に対して1個以上30個以下、好ましくは1個以上24個以下、より好ましくは1個以上15個以下、さらに好ましくは1個以上9個以下のヌクレオチドが欠失、置換、付加、又は挿入されたヌクレオチド配列である、
〔4〕記載の形質転換細胞。
[5] Preferably, a nucleotide sequence having at least 80% identity to the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 is
80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, still more preferably 96% or more, still more preferably 97% or more, still more preferably 97% or more, of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. Is a nucleotide sequence having 98% or more, more preferably 99% or more identity; or 1 to 30 or less, preferably 1 or more to 24 or less with respect to the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, More preferably, it is a nucleotide sequence in which 1 to 15 nucleotides, more preferably 1 to 9 nucleotides are deleted, substituted, added, or inserted.
[4] The transformed cell according to [1].

〔6〕好ましくは、上記ポリヌクレオチドを含有するベクターを含むか、又は上記ポリヌクレオチドがゲノムDNAに組み込まれている、〔1〕〜〔5〕のいずれか1項記載の形質転換細胞。 [6] The transformed cell according to any one of [1] to [5], which preferably comprises a vector containing the polynucleotide, or the polynucleotide is integrated into genomic DNA.

〔7〕好ましくは、上記ベクターが上記ポリヌクレオチドと作動可能に連結された制御領域をさらに含有する、〔6〕記載の形質転換細胞。 [7] Preferably, the transformed cell of [6], wherein the vector further comprises a control region operably linked to the polynucleotide.

〔8〕好ましくは、上記ポリヌクレオチドが、該ポリヌクレオチドと作動可能に連結された制御領域とともにゲノムDNAに組み込まれている、〔6〕記載の形質転換細胞。 [8] Preferably, the transformed cell according to [6], wherein the polynucleotide is integrated into genomic DNA together with a control region operably linked to the polynucleotide.

〔9〕好ましくは上記細胞が微生物細胞である、〔1〕〜〔8〕のいずれか1項記載の形質転換細胞。 [9] The transformed cell according to any one of [1] to [8], wherein the cell is preferably a microbial cell.

〔10〕好ましくは上記微生物が糸状菌である、〔9〕記載の形質転換細胞。 [10] The transformed cell of [9], wherein the microorganism is preferably a filamentous fungus.

〔11〕好ましくは上記糸状菌がリゾプス属(Rhizopus)である、〔10〕記載の形質転換細胞。 [11] The transformed cell according to [10], wherein preferably the filamentous fungus is of the genus Rhizopus.

〔12〕上記リゾプス属が、
好ましくはリゾプス・デレマー(Rhizopus delemar)又はリゾプス・オリゼ(Rhizopus oryzae)であり、
より好ましくはリゾプス・デレマー(Rhizopus delemar)である、
〔11〕記載の形質転換細胞。
[12] the Rhizopus genus,
Preferable is Rhizopus delemar or Rhizopus oryzae,
More preferably Rhizopus delemar,
[11] The transformed cell according to [1].

〔13〕好ましくはC4ジカルボン酸生産能が向上している、〔1〕〜〔12〕のいずれか1項記載の形質転換細胞。 [13] The transformed cell according to any one of [1] to [12], which preferably has an improved ability to produce C4 dicarboxylic acid.

〔14〕上記C4ジカルボン酸生産能が、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上、さらに好ましくは20%以上向上している、〔13〕記載の形質転換細胞。 [14] The transformed cell according to [13], wherein the ability to produce C4 dicarboxylic acid is improved by preferably 10% or more, more preferably 15% or more, and still more preferably 20% or more.

〔15〕好ましくは、上記C4ジカルボン酸がフマル酸、リンゴ酸又はコハク酸である、〔13〕又は〔14〕記載の形質転換細胞。 [15] Preferably, the transformed cell according to [13] or [14], wherein the C4 dicarboxylic acid is fumaric acid, malic acid, or succinic acid.

〔16〕〔1〕〜〔15〕のいずれか1項記載の形質転換細胞を培養することを含む、C4ジカルボン酸の製造方法。 [16] A method for producing C4 dicarboxylic acid, comprising culturing the transformed cell according to any one of [1] to [15].

〔17〕上記培養物からC4ジカルボン酸を回収することをさらに含む、〔16〕記載の製造方法。 [17] The method of [16], further comprising recovering C4 dicarboxylic acid from the culture.

〔18〕上記C4ジカルボン酸がフマル酸、リンゴ酸又はコハク酸である、〔16〕又は〔17〕記載の製造方法。 [18] The method of [16] or [17], wherein the C4 dicarboxylic acid is fumaric acid, malic acid or succinic acid.

〔19〕形質転換細胞の製造方法であって、
配列番号2で示されるアミノ酸配列又は当該配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、又はそれを含有するベクターを宿主細胞に導入することを含む、
方法。
[19] A method for producing a transformed cell,
Introducing a polynucleotide encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 80% identity to the sequence, or a vector containing the same into a host cell,
Method.

〔20〕宿主細胞におけるC4ジカルボン酸生産能の向上方法であって、
配列番号2で示されるアミノ酸配列又は当該配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、又はそれを含有するベクターを宿主細胞に導入することを含む、
方法。
[20] A method for improving C4 dicarboxylic acid producing ability in a host cell,
Introducing a polynucleotide encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 80% identity to the sequence, or a vector containing the same into a host cell,
Method.

〔21〕上記宿主細胞におけるC4ジカルボン酸生産能が、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上、さらに好ましくは20%以上向上する、〔20〕記載の方法。 [21] The method according to [20], wherein the C4 dicarboxylic acid-producing ability in the host cell is improved by preferably 10% or more, more preferably 15% or more, and still more preferably 20% or more.

〔22〕好ましくは上記C4ジカルボン酸がフマル酸、リンゴ酸又はコハク酸である、〔20〕又は〔21〕記載の方法。 [22] The method according to [20] or [21], wherein the C4 dicarboxylic acid is preferably fumaric acid, malic acid or succinic acid.

〔23〕好ましくは、上記配列番号2で示されるアミノ酸配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列が、
配列番号2で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、さらにより好ましくは96%以上、なお好ましくは97%以上、なお好ましくは98%以上、なお好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列であるか;又は
配列番号2で示されるアミノ酸配列に対して1個以上10個以下、好ましくは1個以上8個以下、より好ましくは1個以上5個以下、さらに好ましくは1個以上3個以下のアミノ酸が欠失、置換、付加、又は挿入されたアミノ酸配列である、
〔19〕〜〔22〕のいずれか1項記載の方法。
[23] Preferably, the amino acid sequence having at least 80% identity to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is
80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, still more preferably 96% or more, still more preferably 97% or more, still more preferably the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. Is an amino acid sequence having 98% or more, more preferably 99% or more identity; or 1 to 10 amino acids, preferably 1 to 8 amino acids to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, More preferably, the amino acid sequence has 1 to 5 amino acids, more preferably 1 to 3 amino acids deleted, substituted, added, or inserted.
The method according to any one of [19] to [22].

〔24〕上記配列番号2で示されるアミノ酸配列又は当該配列と少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドが、
好ましくは、8個の膜貫通へリックス構造を有する複数回膜貫通型ポリペプチドであり、
より好ましくは、配列番号2で示されるアミノ酸配列の13位から32位領域、42位から64位領域、71位から93位領域、97位から119位領域、131位から153位領域、163位から182位領域、189位から206位領域、及び212位から234位領域のそれぞれに相当する領域に膜貫通へリックス構造を有する複数回膜貫通型ポリペプチドである、
〔19〕〜〔23〕のいずれか1項記載の方法。
[24] a polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 80% identity to the sequence,
Preferably, a multiple transmembrane polypeptide having eight transmembrane helix structures,
More preferably, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is in the region from position 13 to position 32, from position 42 to position 64, from position 71 to position 93, from position 97 to position 119, from position 131 to position 153, and position 163. To 182 to 182, 189 to 206, and 212 to 234 corresponding to the transmembrane helix structure.
The method according to any one of [19] to [23].

〔25〕好ましくは、上記ポリヌクレオチドが、配列番号1で示されるヌクレオチド配列又は当該配列と少なくとも80%の同一性を有するヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドである、〔19〕〜〔24〕のいずれか1項記載の方法。 [25] Preferably, any of [19] to [24], wherein the polynucleotide is a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or a nucleotide sequence having at least 80% identity to the sequence. The method of claim 1.

〔26〕好ましくは、上記配列番号1で示されるヌクレオチド配列と少なくとも80%の同一性を有するヌクレオチド配列が、
配列番号1で示されるヌクレオチド配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、さらにより好ましくは96%以上、なお好ましくは97%以上、なお好ましくは98%以上、なお好ましくは99%以上の同一性を有するヌクレオチド配列であるか;又は
配列番号1で示されるヌクレオチド配列に対して1個以上30個以下、好ましくは1個以上24個以下、より好ましくは1個以上15個以下、さらに好ましくは1個以上9個以下のヌクレオチドが欠失、置換、付加、又は挿入されたヌクレオチド配列である、
〔25〕記載の方法。
[26] Preferably, a nucleotide sequence having at least 80% identity to the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 is
80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, still more preferably 96% or more, still more preferably 97% or more, still more preferably 97% or more, of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. Is a nucleotide sequence having 98% or more, more preferably 99% or more identity; or 1 to 30 or less, preferably 1 or more to 24 or less with respect to the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, More preferably, it is a nucleotide sequence in which 1 to 15 nucleotides, more preferably 1 to 9 nucleotides are deleted, substituted, added, or inserted.
[25] The method according to the above.

〔27〕好ましくは上記宿主細胞が微生物細胞である、〔19〕〜〔26〕のいずれか1項記載の方法。 [27] The method of any one of [19] to [26], wherein the host cell is preferably a microbial cell.

〔28〕好ましくは上記微生物が糸状菌である、〔27〕記載の方法。 [28] The method of [27], wherein the microorganism is preferably a filamentous fungus.

〔29〕好ましくは上記糸状菌がリゾプス属(Rhizopus)である、〔28〕記載の方法。 [29] The method according to [28], wherein preferably the filamentous fungus is of the genus Rhizopus.

〔30〕上記リゾプス属が、
好ましくはリゾプス・デレマー(Rhizopus delemar)又はリゾプス・オリゼ(Rhizopus oryzae)であり、
より好ましくはリゾプス・デレマー(Rhizopus delemar)である、
〔29〕記載の方法。
[30] the Rhizopus genus,
Preferable is Rhizopus delemar or Rhizopus oryzae,
More preferably Rhizopus delemar,
[29] The method according to the above.

以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1 形質転換細胞の作製
(1)ゲノム抽出
PDA培地にRhizopus delemar JCM(Japan Collection of Microorganisms/理研)5557株(以降、5557株と表記)の胞子を植菌後、30℃で5日間培養を行った。培養後、菌体を3mL用メタルコーン(安井器械)とともに3mL破砕チューブに入れ、直ちに液体窒素中で10分間以上凍結させた。その後、マルチビーズショッカー(安井器械)を用いて1700rpmで10秒間菌体の破砕を行った。破砕後の容器にTE Buffer(pH8.0)(ニッポンジーン)を400μL加え転倒混和し、250μLを1.5mLチューブに移した。該菌体溶液から、“Genとるくん(酵母用)”(タカラバイオ)を用いて、プロトコールに従いゲノム抽出を行った。得られたゲノム溶液50μLに対し、RNaseA(ロシュ)を1μL添加し、37℃で1時間反応させた。反応後、等量のフェノールクロロホルムを加え、タッピングにより混和した後、4℃、14500rpmで5分間遠心し、上清を新しい1.5mLチューブに移した。再度フェノールクロロホルム処理を繰り返し、次いでエタノール沈殿を行い、5557株の精製ゲノム溶液を得た。
Example 1 Preparation of Transformed Cell (1) Genome Extraction Spores of Rhizopus delemar JCM (Japan Collection of Microorganisms / RIKEN) 5557 strain (hereinafter referred to as 5557 strain) were inoculated on a PDA medium and cultured at 30 ° C. for 5 days. Was done. After the culture, the cells were placed in a 3 mL crushing tube together with a 3 mL metal cone (Yasui Kikai), and immediately frozen in liquid nitrogen for 10 minutes or more. Thereafter, the cells were disrupted for 10 seconds at 1700 rpm using a multi-beads shocker (Yasui Kikai). 400 μL of TE Buffer (pH 8.0) (Nippon Gene) was added to the crushed vessel, mixed by inversion, and 250 μL was transferred to a 1.5 mL tube. Genome was extracted from the cell solution using "Gen Toru-kun (for yeast)" (Takara Bio) according to the protocol. 1 μL of RNase A (Roche) was added to 50 μL of the obtained genomic solution, and reacted at 37 ° C. for 1 hour. After the reaction, an equal amount of phenol-chloroform was added, mixed by tapping, and centrifuged at 4500C and 14,500 rpm for 5 minutes, and the supernatant was transferred to a new 1.5 mL tube. The phenol / chloroform treatment was repeated again, followed by ethanol precipitation to obtain a purified genomic solution of 5557 strain.

(2)cDNAの作製
(i)total RNA抽出
5557株の菌体6g−湿重量を、液体培地40mL(0.1g/L(NHSO、0.6g/L KHPO、0.25g/L MgSO・7HO、0.09g/L ZnSO・7HO、50g/L 炭酸カルシウム、100g/Lグルコース)に植菌し、35℃、170rpmで8時間培養した。培養液中から菌体をろ過、回収し、0.85%生理食塩水100mLで2回洗浄を行った。洗浄後、吸引濾過により余分な水分を取り除いた後、0.3gを量りとり3mL用メタルコーン(安井器械)とともに3mL破砕チューブに入れ、直ちに液体窒素に投入し、凍結させた。得られた凍結菌体をマルチビーズショッカー(安井器械)を用いて1700rpmで10秒間破砕した。破砕後の菌体にRLT bufferを500μL添加し、転倒混和後、450μLをRNeasy Plant Mini Kit(Qiagen)に供し、total RNA抽出を行った。得られたRNA溶液40μLに1μLのDNaseI(TaKaRa)及び5μLの10×DNaseI buffer(USB Corporation)を添加し、RNase free waterで50μLにフィルアップした後、37℃で30分以上反応させて溶液中の残存DNAを除去した。DNaseIをさらに1μL追加し、37℃で30分間反応させた後にフェノール/クロロホルム抽出を行い、次いでエタノール沈殿を行った。沈殿を50μLの滅菌水に溶解し、Qubit(Life Technologies)を用いてRNA溶液の濃度及び純度を測定した。また、該RNA溶液を適宜希釈し、Agilent 2100 Bioanalyzer(Agilent)及びRNA6000 Pico Kit(Agilent)を用いて抽出したRNAの検定を行った。RNAの分解度指標である「RNA Integrity Number(RIN値)」が6.0以上であることを確認し、得られたRNA溶液をtotal RNAとして取得した。
(2) Preparation of cDNA (i) Total RNA Extraction 6 g of the cells of 5557 strain-wet weight were added to 40 mL of liquid medium (0.1 g / L (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.6 g / L KH 2 PO 4 , 0.25 g / L MgSO 4 .7H 2 O, 0.09 g / L ZnSO 4 .7H 2 O, 50 g / L calcium carbonate, 100 g / L glucose) and cultured at 35 ° C. and 170 rpm for 8 hours. The cells were filtered and collected from the culture solution, and washed twice with 100 mL of 0.85% physiological saline. After washing, excess water was removed by suction filtration. Then, 0.3 g was weighed, placed in a 3 mL crushing tube together with a 3 mL metal cone (Yasui Kikai), immediately poured into liquid nitrogen, and frozen. The obtained frozen cells were disrupted for 10 seconds at 1700 rpm using a multi-beads shocker (Yasui Kikai). 500 μL of RLT buffer was added to the disrupted cells, and after inverting the mixture, 450 μL was subjected to RNeasy Plant Mini Kit (Qiagen) to extract total RNA. To 40 μL of the obtained RNA solution, 1 μL of DNaseI (TaKaRa) and 5 μL of 10 × DNaseI buffer (USB Corporation) were added, and after filling up to 50 μL with RNase free water, the reaction was allowed to proceed at 37 ° C. for 30 minutes or more to obtain a solution. Of residual DNA was removed. An additional 1 μL of DNase I was added, reacted at 37 ° C. for 30 minutes, extracted with phenol / chloroform, and then precipitated with ethanol. The precipitate was dissolved in 50 μL of sterilized water, and the concentration and purity of the RNA solution were measured using Qubit (Life Technologies). In addition, the RNA solution was appropriately diluted, and RNA extracted using an Agilent 2100 Bioanalyzer (Agilent) and RNA6000 Pico Kit (Agilent) was assayed. It was confirmed that “RNA Integrity Number (RIN value)”, which is an index of RNA degradation, was 6.0 or more, and the obtained RNA solution was obtained as total RNA.

(ii)cDNA合成
cDNA合成は、SuperScriptIII First−Strand Synthesis SuperMix for qRT−PCR(Invitrogen)を用いて行った。すなわち、(i)で得られたRNA溶液1μgをDEPC水で8μLにフィルアップした後、10μLの2×RT Reaxtion Mixと、2μLのRT Enzyme Mixを添加し、穏やかに混ぜ、25℃で10分間、50℃で30分間、85℃で5分間反応させた。反応後の溶液に1μLのRNaseHを加え37℃で20分間反応させ、これをcDNA溶液とした。
(Ii) cDNA synthesis cDNA synthesis was performed using SuperScript III First-Strand Synthesis SuperMix for qRT-PCR (Invitrogen). That is, 1 μg of the RNA solution obtained in (i) is filled up to 8 μL with DEPC water, and then 10 μL of 2 × RT Reaxion Mix and 2 μL of RT Enzyme Mix are added, gently mixed, and mixed at 25 ° C. for 10 minutes. At 50 ° C. for 30 minutes and at 85 ° C. for 5 minutes. 1 μL of RNase H was added to the solution after the reaction, and reacted at 37 ° C. for 20 minutes to obtain a cDNA solution.

(3)プラスミドベクターの作製
(i)pUC18へのtrpC遺伝子領域の導入
上記(1)で得られた5557株のゲノムDNAを鋳型に、trpC遺伝子(配列番号3)を含むDNA断片を、プライマーoJK162(配列番号4)及びoJK163(配列番号5)を用いたPCRにて合成した。次に、プラスミドpUC18を鋳型に、プライマーoJK164(配列番号6)及びoJK165(配列番号7)を用いたPCRにてDNA断片を増幅した。以上の2断片をIn−Fusion HD Cloning Kit(Clontech)を用いて連結しプラスミドpUC18−trpCを構築した。
(3) Preparation of plasmid vector (i) Introduction of trpC gene region into pUC18 Using the genomic DNA of the 5557 strain obtained in the above (1) as a template, a DNA fragment containing the trpC gene (SEQ ID NO: 3) was used as a primer oJK162. (SEQ ID NO: 4) and oJK163 (SEQ ID NO: 5). Next, a DNA fragment was amplified by PCR using the plasmid pUC18 as a template and primers oJK164 (SEQ ID NO: 6) and oJK165 (SEQ ID NO: 7). The above two fragments were ligated using an In-Fusion HD Cloning Kit (Clontech) to construct a plasmid pUC18-trpC.

(ii)ADH1プロモーター、ターミネーターのクローニング
上記(1)で得られた5557株のゲノムDNAを鋳型に、ADH1のプロモーター配列(配列番号8)を含むDNA断片とターミネーター配列(配列番号9)を含むDNA断片とを、それぞれプライマーoJK202(配列番号10)及びoJK204(配列番号11)、ならびにoJK205(配列番号12)及びoJK216(配列番号13)を用いたPCRにて増幅した。次に、(i)で得られたプラスミドpUC18−trpCを鋳型に、プライマーoJK210(配列番号14)及びoJK211(配列番号15)を用いたPCRにてDNA断片を増幅した。以上の3断片を(i)と同様の手順で連結してプラスミドpUC18−trpC−Padh−Tadhを構築した。得られたプラスミドには、trpC遺伝子領域の下流にADH1プロモーター及びターミネーターが順に配置されている。さらにADH1ターミネーターの下流にはNot I制限酵素認識配列が配置されている。
(Ii) Cloning of ADH1 promoter and terminator Using the genomic DNA of 5557 strain obtained in the above (1) as a template, a DNA fragment containing the ADH1 promoter sequence (SEQ ID NO: 8) and a DNA containing the terminator sequence (SEQ ID NO: 9) The fragments were amplified by PCR using primers oJK202 (SEQ ID NO: 10) and oJK204 (SEQ ID NO: 11), and oJK205 (SEQ ID NO: 12) and oJK216 (SEQ ID NO: 13), respectively. Next, using the plasmid pUC18-trpC obtained in (i) as a template, a DNA fragment was amplified by PCR using primers oJK210 (SEQ ID NO: 14) and oJK211 (SEQ ID NO: 15). The above three fragments were ligated in the same manner as in (i) to construct a plasmid pUC18-trpC-Padh-Tadh. In the obtained plasmid, an ADH1 promoter and a terminator are sequentially arranged downstream of the trpC gene region. Further, a Not I restriction enzyme recognition sequence is arranged downstream of the ADH1 terminator.

(iii)プラスミドベクター作製
上記(2)で得られた5557株のcDNAを鋳型に、配列番号1で示される遺伝子(以下、rdt6と称する)を含むDNA断片を、プライマーoJK515(配列番号16)及びoJK516(配列番号17)を用いたPCRにて増幅した。次に、(ii)で得られたプラスミドpUC18−trpC−Padh−Tadhを鋳型に、プライマーoJK204(配列番号11)及びoJK269−4(配列番号18)を用いたPCRにてDNA断片を増幅した。上記2断片を(i)と同様の手順で連結してプラスミドpUC18−trpC−Padh−rdt6−Tadhを構築した。得られたプラスミドには、ADHプロモーターとターミネーターの間に配列番号1で示されるrdt6遺伝子が挿入されている。
(Iii) Preparation of plasmid vector Using the cDNA of the 5557 strain obtained in the above (2) as a template, a DNA fragment containing the gene represented by SEQ ID NO: 1 (hereinafter, referred to as rdt6) was synthesized with primers oJK515 (SEQ ID NO: 16) and Amplification was performed by PCR using oJK516 (SEQ ID NO: 17). Next, a DNA fragment was amplified by PCR using primers oJK204 (SEQ ID NO: 11) and oJK269-4 (SEQ ID NO: 18) using the plasmid pUC18-trpC-Padh-Tadh obtained in (ii) as a template. The above two fragments were ligated in the same manner as in (i) to construct a plasmid pUC18-trpC-Padh-rdt6-Tadh. In the obtained plasmid, the rdt6 gene represented by SEQ ID NO: 1 was inserted between the ADH promoter and the terminator.

プラスミドベクターpUC18−trpC−Padh−rdt6−Tadhの作製に用いたPCRプライマーを表1に示す。   Table 1 shows the PCR primers used for construction of the plasmid vector pUC18-trpC-Padh-rdt6-Tadh.

Figure 0006671923
Figure 0006671923

(4)宿主細胞への遺伝子導入
(i)トリプトファン栄養要求性株の作製
遺伝子導入の宿主細胞として用いたトリプトファン栄養要求性株は、5557株へのイオンビーム照射による変異導入株の中から選抜し取得した。イオンビーム照射は、独立行政法人日本原子力研究開発機構・高崎量子応用研究所のイオン照射施設(TIARA)において行った。照射は、AVFサイクロトロンを用いて125+を加速し、220MeVのエネルギーで100〜1250Gray照射した。照射した菌体より胞子を回収し、その中から、トリプトファン栄養要求性を示すRhizopus delemar 02T6株(以降、02T6株と表記)を取得した。02T6株は、trpC遺伝子コーディング領域(配列番号3)全長2298bp中の2093番目が一塩基欠損している。
(4) Gene transfer into host cells (i) Preparation of tryptophan auxotroph strain The tryptophan auxotroph strain used as the host cell for gene transfer was selected from among the strains mutated by ion beam irradiation into 5557 strain. I got it. The ion beam irradiation was performed at the ion irradiation facility (TIARA) of the Takasaki Quantum Application Research Institute, Japan Atomic Energy Agency. The irradiation was performed by accelerating 12 C 5+ using an AVF cyclotron and irradiating 100 to 1250 Gray at an energy of 220 MeV. Spores were collected from the irradiated cells, and a Rhizopus delemar 02T6 strain exhibiting tryptophan auxotrophy (hereinafter referred to as 02T6 strain) was obtained from the spores. The 02T6 strain has a single nucleotide deletion at position 2093 in the total length of 2,298 bp of the trpC gene coding region (SEQ ID NO: 3).

(ii)プラスミドベクターの増幅
上記(3)で作製したプラスミドベクターpUC18−trpC−Padh−Tadh及びpUC18−trpC−Padh−rdt6−Tadhを用いて、大腸菌DH5α株(ニッポンジーン)をコンピテントセル形質転換法により形質転換した。得られた形質転換細胞を37℃で一晩静置し、得られたコロニーをLBamp液体培地(Bacto Trypton 1%、Yeast Extract 0.5%、NaCl 1%,アンピシリンナトリウム50μg/mL)2mLに接種し、37℃で一晩培養した。この培養液よりハイピュアプラスミドアイソレーションキット(ロシュライフサイエンス)を用いて各プラスミドベクターの精製を行った。
(Ii) Amplification of plasmid vector Competent cell transformation of Escherichia coli DH5α strain (Nippon Gene) using the plasmid vectors pUC18-trpC-Padh-Tadh and pUC18-trpC-Padh-rdt6-Tadh prepared in (3) above. For transformation. The obtained transformed cells are allowed to stand at 37 ° C. overnight, and the obtained colonies are inoculated into 2 mL of LBamp liquid medium (Bacto Trypton 1%, Yeast Extract 0.5%, NaCl 1%, Ampicillin sodium 50 μg / mL). And cultured overnight at 37 ° C. Each plasmid vector was purified from this culture using a High Pure Plasmid Isolation Kit (Roche Life Science).

(iii)プラスミドベクターの宿主細胞への導入
(ii)で得られたプラスミドベクターpUC18−trpC−Padh−Tadh及びpUC18−trpC−Padh−rdt6−Tadhの各DNA溶液(1μg/μL)10μLを金粒子溶液(60mg/mL)100μLに加え混合した後、0.1Mスペルミジンを40μL加え、ボルテックスでよく攪拌した。さらに2.5M CaClを100μL加え、ボルテックスで1分間攪拌し、次いで6000rpmで30秒間遠心し、上清を除いた。得られた沈殿に70%EtOHを200μL加え、30秒間ボルテックスで攪拌した後、6000rpmで30秒間遠心し、上清を除いた。得られた沈殿を100μLの100%EtOHで再懸濁した。
(Iii) Introduction of plasmid vector into host cells 10 μL of each DNA solution (1 μg / μL) of plasmid vector pUC18-trpC-Padh-Tadh and pUC18-trpC-Padh-rdt6-Tadh obtained in (ii) was used as gold particles. After 100 μL of the solution (60 mg / mL) was added and mixed, 40 μL of 0.1 M spermidine was added, and the mixture was vortexed well. Further, 100 μL of 2.5 M CaCl 2 was added, the mixture was vortexed for 1 minute, and then centrifuged at 6000 rpm for 30 seconds to remove the supernatant. 200 μL of 70% EtOH was added to the obtained precipitate, and the mixture was vortexed for 30 seconds, and then centrifuged at 6000 rpm for 30 seconds to remove the supernatant. The resulting precipitate was resuspended in 100 μL of 100% EtOH.

次に、(i)で作製した02T6株の胞子に対し、上記のDNA−金粒子溶液を用い、GDS−80(ネッパジーン)にて遺伝子導入を行った。遺伝子導入後の胞子は、無機寒天培地(20g/L グルコース、1g/L 硫酸アンモニウム、0.6g/L リン酸2水素カリウム、0.25g/L 硫酸マグネシウム・7水和物、0.09g/L 硫酸亜鉛・7水和物、15g/L 寒天)上で、30℃の条件で1週間程静置培養した。生育した菌体の一部を植菌耳で掻き取り、TE(pH8.0)(日本ジーン)に懸濁した。懸濁溶液を95℃で15分間処理し、形質転換株より核酸を抽出した。この核酸を鋳型に、プライマーoJK438(配列番号19)及びoJK439(配列番号20)を用いたPCR反応を行い、目的DNA断片の導入が確認された菌株を形質転換株として選抜した。PCRプライマーを表2に示す。ADH1プロモーター下流にrdt6遺伝子が連結したDNAを含むpUC18−trpC−Padh−rdt6−Tadhが導入された株をRDT6株とし、一方、rdt6遺伝子の挿入されていないDNAを含むプラスミドベクターpUC18−trpC−Padh−Tadhが導入された株をネガティブコントロール株(以下、NC株)として取得した。残りの菌体を植菌耳で掻き取り、胞子回収溶液(8.5g/L 塩化ナトリウム、0.5g/L ポリオキシエチレンソルビタンモノオレアート)中で激しく混和した。混和後の胞子懸濁液を3GP100円筒ロート型ガラスろ過器(柴田化学)にてろ過し、これを胞子液とした。胞子液中の胞子数は、ヘモサイトメーター(血球計算盤、D=1/50mm・1/400mm)を用いて測定した。 Next, the spores of the 02T6 strain prepared in (i) were transfected with GDS-80 (Nepagene) using the DNA-gold particle solution described above. The spores after the gene transfer were collected on an inorganic agar medium (20 g / L glucose, 1 g / L ammonium sulfate, 0.6 g / L potassium dihydrogen phosphate, 0.25 g / L magnesium sulfate · heptahydrate, 0.09 g / L) (Zinc sulfate heptahydrate, 15 g / L agar) at 30 ° C. for about one week. A portion of the grown cells was scraped off with an inoculated ear and suspended in TE (pH 8.0) (Nippon Gene). The suspension was treated at 95 ° C. for 15 minutes to extract nucleic acids from the transformed strain. Using this nucleic acid as a template, a PCR reaction was performed using primers oJK438 (SEQ ID NO: 19) and oJK439 (SEQ ID NO: 20), and a strain in which the introduction of the target DNA fragment was confirmed was selected as a transformant. The PCR primers are shown in Table 2. The strain into which pUC18-trpC-Padh-rdt6-Tadh containing DNA with the rdt6 gene linked downstream of the ADH1 promoter was introduced was designated as RDT6 strain, while the plasmid vector pUC18-trpC-Padh containing DNA without rdt6 gene inserted thereinto. -The strain into which Tadh was introduced was obtained as a negative control strain (hereinafter, NC strain). The remaining cells were scraped off with an inoculation ear and mixed vigorously in a spore recovery solution (8.5 g / L sodium chloride, 0.5 g / L polyoxyethylene sorbitan monooleate). The spore suspension after mixing was filtered with a 3GP100 cylindrical funnel type glass filter (Shibata Chemical) to obtain a spore solution. The number of spores in the spore fluid was measured using a hemocytometer (hemocytometer, D = 1/50 mm / 1/400 mm 2 ).

Figure 0006671923
Figure 0006671923

実施例2 RDT6株のC4ジカルボン酸生産能
(1)形質転換株の培養
(i)菌糸体の調製
500mL用バッフル付三角フラスコ(旭硝子)に、ソルビタンモノラウレート(レオドールSP−L10(花王))を最終濃度で0.5%(v/v)添加した200mLのSD/−Trp培地(Clontech)を供し、実施例1で調製したRDT6株及びNC株の胞子液を1×103個−胞子/mL−培地となるように接種後、27℃にて3日間、170rpmで攪拌培養した。得られた培養物を予め滅菌処理したメッシュ網目250μmのステンレスふるい(アズワン)を用いてろ過し、菌体をフィルター上に回収した。
Example 2 C4 dicarboxylic acid-producing ability of RDT6 strain (1) Culture of transformed strain (i) Preparation of mycelium In a 500 mL Erlenmeyer flask with baffle (Asahi Glass), sorbitan monolaurate (Reodol SP-L10 (Kao)) Was added to a final concentration of 0.5% (v / v) to provide 200 mL of an SD / -Trp medium (Clontech), and the spore solutions of the RDT6 strain and the NC strain prepared in Example 1 were 1 × 10 3 -spores. After inoculation so as to be / mL-medium, the mixture was cultured at 27 ° C. for 3 days with stirring at 170 rpm. The obtained culture was filtered using a 250-μm mesh stainless steel sieve (AS ONE) which had been sterilized in advance, and the cells were collected on the filter.

(ii)菌糸体の増殖
500mL容三角フラスコに供した無機培養液100mL(0.1g/L(NHSO、0.6g/L KHPO、0.25g/L MgSO・7HO、0.09g/L ZnSO・7HO、50g/L炭酸カルシウム、100g/Lグルコース)に、(i)で回収した湿菌体5.0〜8.0gを接種し、27℃で約40時間、220rpmにて攪拌培養した。得られた培養物を、予め滅菌処理したステンレススクリーンフィルターホルダー(MILLIPORE)を用いてろ過し、フィルター上に菌体を回収した。さらにこのフィルターホルダー上で、200mLの生理食塩水で菌体を洗浄した。洗浄に用いた生理食塩水は吸引ろ過して除去した。
(Ii) Propagation of mycelium 100 mL of inorganic culture solution (0.1 g / L (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.6 g / L KH 2 PO 4 , 0.25 g / L MgSO 4. 7H 2 O, 0.09g / L ZnSO 4 · 7H 2 O, 50g / L of calcium carbonate, to 100 g / L glucose) were inoculated with wet cells 5.0~8.0g recovered in (i), 27 Culturing was performed at 220 ° C. for about 40 hours at 220 ° C. with stirring. The obtained culture was filtered using a stainless steel screen filter holder (MILLIPORE) previously sterilized, and the cells were collected on the filter. Further, the cells were washed on the filter holder with 200 mL of physiological saline. The physiological saline used for washing was removed by suction filtration.

(2)形質転換株のC4ジカルボン酸生産性評価
上記(1)で得られたRDT6株及びNC株の湿菌体6.0gを、200mL容三角フラスコに供した生産性評価用無機培養液40mL(0.0175g/L(NHSO、0.06g/L KHPO、0.375g/L MgSO・7HO、0.135g/L ZnSO・7HO、50g/L炭酸カルシウム、100g/Lグルコース)に植菌し、35℃、170rpmで攪拌培養した。培養56時間後に、菌体を含まない培養上清を回収し、後述する参考例1に記載の手順にてフマル酸、リンゴ酸、コハク酸及びグルコースの定量を行い、グルコースからの各C4ジカルボン酸の変換率(収率)を算出した。求めたRDT6株及びNC株における変換率に基づいて、下記式に従いRDT6株における各C4ジカルボン酸の生産能向上率を算出した。
向上率(%)
=(RDT6株における変換率/NC株における変換率)×100−100
結果を表3に示す。rdt6遺伝子を導入されていないNC株と比較して、RDT6株では、リンゴ酸が49.5%、フマル酸が21.1%、コハク酸が28.6%、それぞれ生産能の向上が観察された。
(2) Evaluation of C4 dicarboxylic acid productivity of the transformed strain 6.0 g of wet cells of the RDT6 strain and the NC strain obtained in the above (1) were supplied to a 200 mL Erlenmeyer flask, and 40 mL of an inorganic culture solution for productivity evaluation was used. (0.0175g / L (NH 4) 2 SO 4, 0.06g / L KH 2 PO 4, 0.375g / L MgSO 4 · 7H 2 O, 0.135g / L ZnSO 4 · 7H 2 O, 50g / L calcium carbonate, 100 g / L glucose), and cultured with stirring at 35 ° C. and 170 rpm. After 56 hours of culture, the culture supernatant containing no cells was collected, and fumaric acid, malic acid, succinic acid, and glucose were quantified by the procedure described in Reference Example 1 described below, and each C4 dicarboxylic acid from glucose was determined. Was calculated. Based on the obtained conversion rates of the RDT6 strain and the NC strain, the rate of improvement in the productivity of each C4 dicarboxylic acid in the RDT6 strain was calculated according to the following formula.
Improvement rate (%)
= (Conversion rate in 6 strains of RDT / conversion rate in NC strain) × 100-100
Table 3 shows the results. Compared with the NC strain into which the rdt6 gene was not introduced, in the RDT6 strain, malic acid was 49.5%, fumaric acid was 21.1%, and succinic acid was 28.6%, and the productivity was improved. Was.

Figure 0006671923
Figure 0006671923

参考例1 C4ジカルボン酸及びグルコースの定量
培養上清中のC4ジカルボン酸(フマル酸、リンゴ酸及びコハク酸)ならびにグルコースの定量は、HPLCにより行った。
HPLC分析に供する培養上清は、予め37mM硫酸にて適宜希釈した後、DISMIC−13cp(0.20μmセルロースアセテート膜、ADVANTEC)又はアクロプレップ96フィルタープレート(0.2μmGHP膜、日本ポール)を用いて不溶物の除去を行なった。
HPLCの装置は、LaChrom Elite(日立ハイテクノロジーズ)を用いた。分析カラムには、ICSep ICE−ION−300 Guard Column Cartride(4.0mmI.D.×2.0cm、TRANSGENOMIC)を接続した有機酸分析用ポリマーカラムICSep ICE−ION−300(7.8mmI.D.×30cm、TRANSGENOMC)を用い、溶離液は10mM硫酸、流速0.5mL/分、カラム温度50℃の条件にて溶出を行なった。各C4ジカルボン酸及びグルコースの検出には、UV検出器(検出波長210nm)及び示唆屈折率検出器(RI検出器)を用いた。濃度検量線は、標準試料〔フマル酸(販売元コード063−00655、和光純薬工業)、リンゴ酸(販売元コード135−00562、和光純薬工業)、コハク酸(販売元コード194−04335、和光純薬工業)、グルコース(販売元コード045−31162、和光純薬工業)〕を用いて作成した。それぞれの濃度検量線に基づいて、各成分の定量を行なった。
Reference Example 1 Quantification of C4 dicarboxylic acid and glucose C4 dicarboxylic acid (fumaric acid, malic acid and succinic acid) and glucose in the culture supernatant were quantified by HPLC.
The culture supernatant to be subjected to HPLC analysis is appropriately diluted in advance with 37 mM sulfuric acid, and then, using DISMIC-13 cp (0.20 μm cellulose acetate membrane, ADVANTEC) or Acroprep 96 filter plate (0.2 μm GHP membrane, Nippon Pole). Insolubles were removed.
The HPLC apparatus used was LaChrom Elite (Hitachi High Technologies). The analysis column was connected to an IC Sep ICE-ION-300 Guard Column Cartridge (4.0 mm ID × 2.0 cm, TRANSGENOMIC), and a polymer column for organic acid analysis IC Sep ICE-ION-300 (7.8 mm ID. Elution was performed using 10 mM sulfuric acid, a flow rate of 0.5 mL / min, and a column temperature of 50 ° C. using × 30 cm (TRANSGENOMC). For the detection of each C4 dicarboxylic acid and glucose, a UV detector (detection wavelength 210 nm) and a suggestive refractive index detector (RI detector) were used. The concentration calibration curve was obtained from a standard sample [fumaric acid (sales source code: 063-00655, Wako Pure Chemical Industries), malic acid (sales source code: 135-00562, Wako Pure Chemical Industries), succinic acid (sales source code: 194-04335, (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and glucose (Seller code 045-31162, Wako Pure Chemical Industries)]. Each component was quantified based on each concentration calibration curve.

定量した培地中のグルコース量を、該培地の初発グルコース量から引いた値を、グルコース消費量とした。該グルコース消費量に対する定量した各C4ジカルボン酸量の割合(%)を、各C4ジカルボン酸の変換率(収率)として算出した。   The value obtained by subtracting the determined amount of glucose in the medium from the initial amount of glucose in the medium was defined as glucose consumption. The ratio (%) of the amount of each C4 dicarboxylic acid quantified to the glucose consumption was calculated as the conversion (yield) of each C4 dicarboxylic acid.

Claims (10)

配列番号2で示されるアミノ酸配列又は当該配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む形質転換細胞を培養することを含む、C4ジカルボン酸の製造方法。 A method for producing a C4 dicarboxylic acid, comprising culturing a transformed cell comprising a polynucleotide encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90 % identity to the sequence. 前記ポリヌクレオチドが、配列番号1で示されるヌクレオチド配列又は当該配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドである、請求項1記載の製造方法。 The method according to claim 1, wherein the polynucleotide is a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 or a nucleotide sequence having at least 90 % identity to the sequence. 前記形質転換細胞が前記ポリヌクレオチドを含有するベクターを含む、請求項1又は2記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the transformed cell contains a vector containing the polynucleotide. 前記細胞が微生物細胞である、請求項1〜3のいずれか1項記載の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the cells are microbial cells. 前記微生物が糸状菌である、請求項4記載の製造方法。   The method according to claim 4, wherein the microorganism is a filamentous fungus. 前記糸状菌がリゾプス属である、請求項5記載の製造方法。   The method according to claim 5, wherein the filamentous fungus is of the genus Rhizopus. 前記リゾプス属がリゾプス・デレマーである、請求項6記載の製造方法。   The method according to claim 6, wherein the genus Rhizopus is Rhizopus delemar. 培養物からC4ジカルボン酸を回収することをさらに含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 7, further comprising recovering C4 dicarboxylic acid from the culture. 前記C4ジカルボン酸がフマル酸、リンゴ酸又はコハク酸である、請求項1〜8のいずれか1項記載の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the C4 dicarboxylic acid is fumaric acid, malic acid or succinic acid. 前記ポリペプチドが細胞のC4ジカルボン酸生産能向上機能を有する、請求項1〜9のいずれか1項記載の製造方法。The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the polypeptide has a function of improving C4 dicarboxylic acid producing ability of a cell.
JP2015211885A 2015-10-28 2015-10-28 Method for producing C4 dicarboxylic acid Active JP6671923B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015211885A JP6671923B2 (en) 2015-10-28 2015-10-28 Method for producing C4 dicarboxylic acid
US15/767,808 US10787686B2 (en) 2015-10-28 2016-10-27 Method for producing C4-dicarboxylic acid
CN201680060732.7A CN108138174A (en) 2015-10-28 2016-10-27 The manufacturing method of C4 dicarboxylic acids
PCT/JP2016/081796 WO2017073640A1 (en) 2015-10-28 2016-10-27 Method for producing c4-dicarboxylic acid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015211885A JP6671923B2 (en) 2015-10-28 2015-10-28 Method for producing C4 dicarboxylic acid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017079645A JP2017079645A (en) 2017-05-18
JP6671923B2 true JP6671923B2 (en) 2020-03-25

Family

ID=58712292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015211885A Active JP6671923B2 (en) 2015-10-28 2015-10-28 Method for producing C4 dicarboxylic acid

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6671923B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017073640A1 (en) 2015-10-28 2017-05-04 花王株式会社 Method for producing c4-dicarboxylic acid

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017079645A (en) 2017-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI764088B (en) Novel promoter and method for producing purine nucleotide using the same
EP2468860B1 (en) Transformant and process for production thereof, and process for production of lactic acid
JP6637712B2 (en) Method for producing C4 dicarboxylic acid
US10787686B2 (en) Method for producing C4-dicarboxylic acid
JP6671923B2 (en) Method for producing C4 dicarboxylic acid
JP6671922B2 (en) Method for producing C4 dicarboxylic acid
JP6944748B2 (en) Method for producing C4 dicarboxylic acid
JP6859086B2 (en) Filamentous fungus mutant strain and method for producing C4 dicarboxylic acid using it
JP2017121184A (en) Mutant rhizopus bacteria
JP6970101B2 (en) Mutant filamentous fungus and a method for producing a C4 dicarboxylic acid using the mutant filamentous fungus.
JP6276479B2 (en) New promoter
US10947522B2 (en) Mutant of genus Rhizopus
JP2009254264A (en) Transformation system of microorganism belonging to issatchenkia orientalis

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181002

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190813

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190912

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191112

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191206

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200304

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6671923

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250