JP6742918B2 - ラムノ脂質の製造方法 - Google Patents

ラムノ脂質の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6742918B2
JP6742918B2 JP2016569762A JP2016569762A JP6742918B2 JP 6742918 B2 JP6742918 B2 JP 6742918B2 JP 2016569762 A JP2016569762 A JP 2016569762A JP 2016569762 A JP2016569762 A JP 2016569762A JP 6742918 B2 JP6742918 B2 JP 6742918B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
enzyme
seq
cell
cells
acid
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
JP2016569762A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017516478A (ja
Inventor
トゥム オリヴァー
トゥム オリヴァー
エンゲル フィリプ
エンゲル フィリプ
ゲーリング クリスティアン
ゲーリング クリスティアン
シャファー シュテフェン
シャファー シュテフェン
ヴェセル ミリヤ
ヴェセル ミリヤ
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.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Operations GmbH
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 Evonik Operations GmbH filed Critical Evonik Operations GmbH
Publication of JP2017516478A publication Critical patent/JP2017516478A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6742918B2 publication Critical patent/JP6742918B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/30Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests characterised by the surfactants
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N43/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/02Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • A01N43/04Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms with one hetero atom
    • A01N43/14Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms with one hetero atom six-membered rings
    • A01N43/16Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms with one hetero atom six-membered rings with oxygen as the ring hetero atom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/52Genes encoding for enzymes or proenzymes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10Transferases (2.)
    • C12N9/1048Glycosyltransferases (2.4)
    • C12N9/1051Hexosyltransferases (2.4.1)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/44Preparation of O-glycosides, e.g. glucosides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y204/00Glycosyltransferases (2.4)
    • C12Y204/01Hexosyltransferases (2.4.1)
    • C12Y204/01159Flavonol-3-O-glucoside L-rhamnosyltransferase (2.4.1.159)

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

本発明は、炭素源から少なくとも1つのラムノ脂質を製造するための方法および細胞に関する。
発明の背景
市場では、石油化学原料から得られる現在入手可能な界面活性剤に対する適切な代替物の一つとして、再生可能な原料から製造される生分解性界面活性剤に対する幅広い需要が存在する。こうした需要は特に、石油化学原料の予見可能な不足や界面活性剤に対する需要の増大に伴って高まっている。こうした界面活性剤の少なくとも一例が、ラムノ脂質である。ラムノ脂質は、石油やその製品から製造される従来の界面活性剤に潜在的に取って代わることができ、これによって結果として生じる配合物の環境性能が必ず向上されうることから、ラムノ脂質は経済的に重要なクラスの代表例の一つとなっている。
こうしたラムノ脂質は、少なくとも1つのモノラムノシル脂質または2つのラムノース基(ジラムノシル脂質)および1つもしくは2つの3−ヒドロキシ脂肪酸残基を含む(Handbook of Hydrocarbon and Lipid Microbiology, 2010)。ラムノ脂質は、界面活性特性を示す。この特性は、界面活性剤として使用するためのあらゆる種類の用途において必要とされる(Leitermann et al., 2009参照)。特にラムノ脂質は、家事、洗浄、化粧品、食品加工、製薬、植物保護および他の用途における界面活性剤として広範に使用されることができる。
こうしたラムノ脂質を製造するために現在用いられている方法では、様々なヒトおよび動物の病原性細菌の野生型の分離株が使用されており、特にシュードモナス(Pseudomonas)属およびバークホルデリア(Burkholderia)属の構成員が使用されている(Handbook of Hydrocarbon and Lipid Microbiology, 2010)。こうした病原性生物が消費者に対して疾患を引き起こしうるという事実によって、こうした従来通りに製造されたラムノ脂質に対する顧客の容認性は著しく低減する。さらに、より高い安全上の要求によっても、資本支出の増大とおそらくは追加の製造ステップに起因して製造コストが増大する。こうしたラムノ脂質を使用した製品は、大抵は極めて低コストでの製造が可能な高生産量化学物質であるため、ラムノ脂質には、可能な限り低コストで顧客に対する健康上のリスクを伴わずに、また定められた特性を可能な限り伴って製造できることも必要とされる。
ラムノ脂質の製造に利用することのできる現行の方法は、こうした病原性生物および植物油を単独の基質かまたは補助基質として使用することを含んでいる(Handbook of Hydrocarbon and Lipid Microbiology, 2010)。しかし、植物油は、他の炭素源、例えばグルコース、スクロースまたは多糖類、例えばデンプン、セルロースおよびヘミセルロース、グリセロール、CO、COまたはCHと比べて比較的高価な原料である。国際公開第2012013554号(WO 2012013554 A1)に教示されているように、ラムノ脂質は、炭素源、例えばグルコース、スクロースまたは多糖類を用いて非病原性生物によっても製造される。
しかしそれでもなお、非病原性生物と代替的な再生可能原料とを使用して、効率的に(すなわち、安価に、そして健康の観点から安全に)、そして充分な量で、ラムノ脂質(特に、モノラムノシル脂質および/またはジラムノシル脂質)を製造することが求められている。
発明の説明
一態様によれば、本発明は、従来技術において存在する問題を解決しうる方法に関する。特に本発明は、少なくとも1つの炭素源の存在で組換え細胞を培養することによる少なくとも1つのラムノ脂質を製造する方法に関し、その際、該炭素源は、ちょうど4個の炭素原子を有する少なくとも1つのC分子である。組換え細胞は、該細胞の野生型と比較して、酵素、すなわちα/βヒドロラーゼ、ラムノシルトランスフェラーゼIまたはラムノシルトランスフェラーゼIIのうちの少なくとも1つの増大された活性を含む。本方法によって製造される望ましくない副生成物および中間体の量の減少を伴うモノラムノシル脂質および/またはジラムノシル脂質の高選択的な製造が可能となるため、本方法は特に有利でありうる。例えば、本発明の任意の態様により形成される中間体、例えばβ−ヒドロキシ脂肪酸の二量体(脂肪酸二量体)が、少なくとも現在利用可能な方法と比較してより少量で存在することができる。
本発明の任意の態様による方法のさらなる利点としては、これに限定されるものではないが、培養が容易である非病原性生物を利用できるという事実が挙げられる。もう1つの利点としては、本発明の任意の態様による方法を用いた場合には、油および単純な炭水化物基質(例えば、グルコース、フルクトースまたはスクロース)が唯一の基質または補助基質であることが必要とされない、という事実を挙げることができる。本発明の任意の態様によれば、所定の調節可能な特性を示すラムノ脂質を製造できることを、その他の利点とすることができる。また具体的には、ジラムノシル脂質を製造することができる。活性が増強されていない細胞を用いた場合よりも高い炭素空時収率でラムノ脂質を製造できることを、もう1つの利点とすることができる。
本発明の任意の態様によれば、本発明の任意の態様を用いて製造することができるラムノ脂質および/またはそれらのラムノ脂質混合物も、同様に本発明の対象とすることができる。本発明の任意の態様により製造することができるラムノ脂質および混合物を、有利には、少なくとも洗浄剤またはケア剤において、化粧品、皮膚用製剤または医薬製剤において、および植物保護用配合物、界面活性剤濃縮物等において使用することができる。
「ケア剤」という用語は、本明細書においては、物品を、外部の影響(例えば、時間、光、温度、圧力、汚染、該物品と接触する他の反応性化合物との化学反応等)および老化、汚染、材料疲労の作用を低減または回避して該物品の元の形態で保持するという目的を満たし、かつ/または、さらには該物品の所望のプラスの特性を向上させるための配合物を意味するものと理解される。物品の所望のプラスの特性の一例としては、例えば毛髪の光沢の向上または該物品の弾性の増大等といった特徴が挙げられる。
「植物保護用配合物」とは、本明細書においては、その調製物の性質により植物保護に使用される配合物を意味するものと理解されるべきである。これは特に、除草剤、殺菌剤、殺虫剤、殺ダニ剤、殺線虫剤、鳥害に対する保護物質、植物栄養素および土壌構造改良剤からなる群からの少なくとも1つの化合物が配合物に含まれている場合に該当する。
本発明の任意の態様により製造されたラムノ脂質を、家事、工業において、特に硬質表面、皮革および/またはテキスタイル上で使用されるケア剤および洗浄剤の成分として使用することができる。
本発明の一態様によれば、以下:
− 組換え細胞と、炭素源を含む培地とを接触させること;および
− 該細胞により該炭素源からラムノ脂質を製造するのに適した条件下で該細胞を培養すること
を含む、少なくとも1つのラムノ脂質を製造する少なくとも1つの方法であって、
該組換え細胞には、該細胞の野生型と比較して該細胞が酵素E、EおよびEのうちの少なくとも1つの増大された活性を示すような遺伝子改変がなされており、ここで、該酵素Eはα/βヒドロラーゼであり、該酵素EはラムノシルトランスフェラーゼIであり、かつ該酵素EはラムノシルトランスフェラーゼIIであり、かつ該炭素源はC分子である該方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、C分子から少なくとも1つのラムノ脂質を形成しうる細胞であって、該細胞には、該細胞の野生型と比較して該細胞が酵素オキシドレダクターゼならびに酵素E、EおよびEのうちの少なくとも1つの増大された活性を示すような遺伝子改変がなされており、ここで、該酵素Eはα/βヒドロラーゼであり、該酵素EはラムノシルトランスフェラーゼIであり、かつ該酵素EはラムノシルトランスフェラーゼIIである該細胞が提供される。
より具体的には、本発明の任意の態様による細胞は、ラムノ脂質を形成しうるとともに、該細胞の野生型と比較して遺伝子産物rhIA、rhIBおよびrhICの少なくとも1つまたは該遺伝子産物のホモログの増大された活性を示す。少なくとも一例では、(国際公開第2012013554号(WO 2012013554 A1)に記載されているように)、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)由来の遺伝子rhIA、rhIBおよびrhICをGRAS生物(enerally egarded afe)に導入することにより、C分子からラムノ脂質を製造することができる。一具体例では、本発明の任意の態様による細胞は、P.プチダ(P.putida)KT2440株であることができる。
特に、本明細書において言及されるC分子は、C、Hおよび/またはOを含む構造であることができる。特に、C分子は、化合物の構造中にちょうど4個の炭素原子(すなわち、各単位中に4個を上回りも下回りもしない炭素原子)を含むあらゆる化合物であることができる。本発明の任意の態様による「C分子」とは、ちょうど4個のC原子と、4個の炭素原子を有する化合物の構造中に認められる他の原子に応じて可変の数のH原子とを含む有機化合物を指す。C分子は、O原子を含むこともできる。特に、本発明の任意の態様によるC分子は、ブタンおよびブタンの酸化生成物であることができる。ブタンの酸化生成物としては、少なくとも、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ブタナール、ブタノンおよび酪酸が挙げられる。特に、C分子を、ブタン、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ブタナール、ブタノン、酪酸(ブチレート)およびそれらの組み合わせからなる群から選択することができる。C分子は、テトロースであってもよい。
より具体的には、本発明の任意の態様により使用されるC分子は、1種類のC分子のみ(すなわち、ブタン、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ブタナール、ブタノンまたは酪酸のみ)であることができる。一例では、使用されるC分子は、ブタン、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ブタナール、ブタノンおよび酪酸からなる群から選択されるC分子のいずれかの組み合わせであることができる。例えば、本発明の任意の態様によるC分子は、ブタンと1−ブタノール、ブタンと2−ブタノール、ブタンと1−ブタナール、ブタンとブタノン、ブタンと酪酸等の組み合わせであることができる。一例では、本発明の任意の態様によれば、炭素源として使用される少なくとも3つ、4つ、5つまたは6つの異なるC分子が存在することができる。他の例では、本発明の任意の態様によれば、C分子として使用される、ブタンと1−ブタノールと酪酸との組み合わせが存在することができる。他の例では、本発明の任意の態様によれば、炭素源として、テトロースを、単独で使用することもできるし、ブタンおよびブタンの酸化生成物と組み合わせて使用することもできる。
本発明の任意の態様により使用される培地は、少なくとも1つの炭素源を含む。培地中の炭素源は、少なくともC分子であることができる。特に、培地中の炭素源は、ほぼC分子からなることもできるし、実質的にC分子を含むこともできる。特に、C分子の全量は、全培地におけるC分子炭素源の培地中の全炭素含分の少なくとも20質量%、少なくとも40質量%、少なくとも50質量%、少なくとも60質量%もしくは少なくとも70質量%であるか、または、全培地におけるC分子炭素源の培地中の全炭素含分の20質量%、40質量%、50質量%、60質量%もしくは70質量%に等しい。より具体的には、C分子の全量は、培地中の炭素源の少なくとも50質量%、少なくとも70質量%もしくは少なくとも80質量%であるか、または、培地中の炭素源の50質量%、70質量%もしくは80質量%に等しい。さらにより具体的には、C分子は、培地中の炭素源の少なくとも90質量%であってもよし、培地中の炭素源の90質量%に等しくてもよいし、培地中の炭素源の約100%であってもよい。
一例では、培地は第2の炭素源を含むことができる。特に、該炭素源は、炭水化物、例えばグルコース、スクロース、アラビノース、キシロース、ラクトース、フルクトース、マルトース、糖蜜、デンプン、セルロースおよびヘミセルロース、植物性および動物性の油および脂肪、例えば大豆油、ベニバナ油、ピーナッツ油、麻実油、ジャトロファ油、ヤシ脂肪、ヒョウタン油、アマニ油、コーン油、ケシ油、月見草油、オリーブ油、パーム核油、パーム油、菜種油、ゴマ油、ヒマワリ油、グレープシード油、クルミ油、麦芽油およびヤシ油、脂肪酸、例えばカプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、アラキドン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、γ−リノレン酸およびそのメチルエステルもしくはエチルエステル、ならびに脂肪酸混合物、上述のいずれかの脂肪酸を含有するモノグリセリド、ジグリセリドおよびトリグリセリド、アルコール、例えばグリセロール、エタノールおよびメタノール、炭化水素、例えばメタン、炭素を含有するガスおよびガス混合物、例えばCO、CO、合成ガスもしくは煙道ガス、アミノ酸、例えばL−グルタミン酸もしくはL−バリン、または有機酸、例えば酢酸であることができる。これらの物質を、個別に使用することもできるし、混合物として使用することもできる。米国特許第6,01,494号明細書(US 6,01,494)および米国特許第6,136,576号明細書(US 6,136,576)に記載されているように、炭素源として、炭水化物、特に単糖類、オリゴ糖類または多糖類、ならびに炭化水素、特にアルカン、アルケンおよびアルキン、ならびにそれらから誘導されるモノカルボン酸、およびこれらのモノカルボン酸から誘導されるモノグリセリド、ジグリセリドおよびトリグリセリド、ならびにグリセロールおよびアセテートを使用することができる。グリセロールと、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、アラキドン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸および/またはγ−リノレン酸とのエステル化生成物を含むモノグリセリド、ジグリセリドおよびトリグリセリドを使用することができる。
本発明の任意の態様による大きな利点の一つは、本細胞によって、例えばブタンのような極めて単純な炭素源からラムノ脂質を形成することができるため、本発明の任意の態様による培地において長鎖の炭素源を準備しなくてもよいという点にある。このことは特に、本発明の任意の態様による培地において、6個を上回る炭素原子の鎖長を有するカルボン酸またはこれらから誘導可能なエステルもしくはグリセリドの検出可能な量を利用することができない場合に有利であるとすることができる。
塩基性化合物、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアもしくはアンモニア水、または酸性化合物、例えばリン酸もしくは硫酸を、培地において、培養物のpH調整のために適切に使用することができる。泡の発生を抑制するために、消泡剤、例えば脂肪酸ポリグリコールエステルを使用することができる。プラスミドの安定性を維持するために、適切な選択的作用物質、例えば抗生物質を培地に添加することができる。好気的条件を維持するために、酸素または酸素含有ガス混合物、例えば空気を培養物に取り入れることができる。
培養温度は、通常は、20℃、25℃よりも高いかまたは20℃、25℃に等しく、40℃よりも高いかまたは40℃に等しくてもよく、その際、有利には、少なくとも95℃かまたは95℃に等しい培養温度を用いることができ、具体的には少なくとも90℃かまたは90℃に等しい培養温度を用いることができ、より具体的には少なくとも80℃かまたは80℃に等しい培養温度を用いることができる。
当業者であれば、少なくともC分子からラムノ脂質を製造するために、本発明の任意の態様による組換え細胞の培養に適した条件の構成要素となるものが何であるのかを理解するであろう。当業者であれば、当技術分野で知られている基本的な方法を用いて、本発明の任意の態様により使用される当該の細胞に適合するように培地内の条件を変更することができるであろう。
本発明の任意の態様による方法においては、該細胞により形成されるラムノ脂質を、場合により該細胞および/または培地から単離することができる。複合的な組成物から低分子物質を単離するための当技術分野で知られているあらゆる方法を適用することができる。生成物相において、例えば、ろ過、抽出、吸着(クロマトグラフィー)、結晶化等の方法を用いることができる。
生成物相における単離生成物は、他の不要なバイオマス残留物、ならびに種々の夾雑物、例えば油、脂肪酸および他の栄養培地成分をも含みうる。こうした夾雑物等の分離を無溶媒プロセスで行うことができる。したがって、例えば、単離生成物をまずpH調整を容易にするために水で希釈することができる。次いで、それぞれ酸またはアルカリでのpHの低下または上昇によりラムノ脂質を水溶性の形態へと転化させることによって、生成物相および水相を均質化することができる。反応混合物を比較的高温で、例えば60℃から90℃まででインキュベートすることにより、および/または一定の混合を行って、水相へのラムノ脂質の溶解を支援することができる。その後、これに続くアルカリまたは酸によるpHの上昇または低下によって、ラムノ脂質を再度非水溶性の形態へと転化させることができ、それにより、該ラムノ脂質を水相から容易に分離することができる。その後、この生成物相を水で1回または複数回洗浄することにより、水溶性の夾雑物を除去することができる。
例えば、適切な溶媒を用いた、好ましくは有機溶媒を用いた抽出によって、油残渣を分離除去することができる。アルカン、例えばn−ヘキサン等を溶媒として用いることができる。
上記の無溶媒プロセスに代えて、水相からの生成物の分離を、適切な溶媒、例えばエステル、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル等を用いて行うことができる。こうした抽出ステップを所望の順序で行うことができる。当業者であれば、ステップの順序および/または使用する溶媒を、抽出すべき細胞およびラムノ脂質に適するように容易に変更することができるであろう。
他の例では、本発明の任意の態様により製造されたラムノ脂質の抽出において、溶媒を使用することができる。特に、有機溶媒を使用することができる。より具体的には、n−ペンタノールを溶媒として用いることができる。溶媒を除去するために、例えば蒸留を行う。その後、凍結乾燥された生成物をさらに、例えばクロマトグラフィー法により精製することができる。例として、適切な溶媒による沈殿、適切な溶媒による抽出、例えばシクロデキストリンもしくはシクロデキストリン誘導体による錯体形成、クロマトグラフィー法による結晶化、精製もしくは単離、または容易に分離可能な誘導体へのラムノ脂質の転化を用いることができる。
本発明の任意の態様により使用される組換え細胞には、該細胞の野生型と比較して該細胞が酵素E、EおよびEのうちの少なくとも1つの増大された活性を示すような遺伝子改変がなされており、ここで、該酵素Eはα/βヒドロラーゼであり、該酵素EはラムノシルトランスフェラーゼIであり、かつ該酵素EはラムノシルトランスフェラーゼIIである。本発明の任意の態様により使用される組換え細胞は、国際公開第2012013554号(WO 2012013554 A1)に開示された方法により作出されることができる。
特に、本発明の任意の態様による細胞において、酵素Eは、3−ヒドロキシアルカノイル−ACPから3−ヒドロキシアルカノイル−3−ヒドロキシアルカン酸−ACPを経由してヒドロキシアルカノイル−3−ヒドロキシアルカン酸への転化を触媒することができ、酵素EはラムノシルトランスフェラーゼIであることができ、これは、dTDP−ラムノースおよび3−ヒドロキシアルカノイル−3−ヒドロキシアルカノエートからα−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシアルカノイル−3−ヒドロキシアルカノエートへの転化を触媒することができ、かつ酵素EはラムノシルトランスフェラーゼIIであることができ、これは、dTDP−ラムノースおよびα−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシアルカノイル−3−ヒドロキシアルカノエートからα−L−ラムノピラノシル−(1−2)−α−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシアルカノイル−3−ヒドロキシアルカノエートへの転化を触媒することができ、その際、これらの酵素E、EおよびEは、以下:
配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6およびそれらの断片からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、少なくとも1つの酵素E
配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11およびそれらの断片からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、少なくとも1つの酵素E;および
配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15およびそれらの断片からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、少なくとも1つの酵素E
からなる群から選択されることができる。酵素E、EおよびEのうちのいずれか1つに関する断片は、各酵素の配列と比較してアミノ酸残基の25%までが欠失、挿入、置換またはそれらの組み合わせにより改変されているポリペプチド配列を含むことができ、かつ該断片は各酵素の酵素活性の少なくとも10%を含む。
特に、本発明の任意の態様による細胞における酵素Eは、以下:
配列番号2のポリペプチド配列を含むか、または、配列番号2の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号2の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E1a、ここで、酵素E1aに関する酵素活性とは、3−ヒドロキシデカノイル−ACPを3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸−ACPを経由してヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる、
配列番号3のポリペプチド配列を含むか、または、配列番号3の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号3の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E1b、ここで、酵素E1bに関する酵素活性とは、3−ヒドロキシデカノイル−ACPを3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸−ACPを経由してヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる、
配列番号4のポリペプチド配列を含むか、または、配列番号4の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号4の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E1c、ここで、酵素E1cに関する酵素活性とは、3−ヒドロキシデカノイル−ACPを3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸−ACPを経由してヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる、
配列番号5のポリペプチド配列を含むか、または、配列番号5の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号5の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E1d、ここで、酵素E1dに関する酵素活性とは、3−ヒドロキシデカノイル−ACPを3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸−ACPを経由してヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる、および
配列番号6のポリペプチド配列を含むか、または、配列番号6の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号6の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E1e、ここで、酵素E1eに関する酵素活性とは、3−ヒドロキシデカノイル−ACPを3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸−ACPを経由してヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる、
からなる群から選択されることができる。
特に、本発明の任意の態様による細胞において使用される酵素Eは、以下:
配列番号7のポリペプチド配列を有するか、または、配列番号7の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号7の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E2a、ここで、酵素E2aに関する酵素活性とは、好ましくはdTDP−ラムノースおよび3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸をα−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる、
配列番号8のポリペプチド配列を有するか、または、配列番号8の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号8の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E2b、ここで、酵素E2bに関する酵素活性とは、好ましくはdTDP−ラムノースおよび3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸をα−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる、
配列番号9のポリペプチド配列を有するか、または、配列番号9の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号9の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E2c、ここで、酵素E2cに関する酵素活性とは、好ましくはdTDP−ラムノースおよび3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸をα−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる、
配列番号10のポリペプチド配列を有するか、または、配列番号10の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号10の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E2d、ここで、酵素E2dに関する酵素活性とは、好ましくはdTDP−ラムノースおよび3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸をα−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる、および
配列番号11のポリペプチド配列を有するか、または、配列番号11の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号11の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E2e、ここで、酵素E2eに関する酵素活性とは、好ましくはdTDP−ラムノースおよび3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸をα−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる、
からなる群から選択されることができる。
特に、本発明の任意の態様による細胞において使用される酵素Eは、以下:
配列番号12のポリペプチド配列を有するか、または、配列番号12の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号12の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E3a、ここで、酵素E3aに関する酵素活性とは、好ましくはdTDP−ラムノースおよびα−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸をα−L−ラムノピラノシル−(1−2)−α−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる、
配列番号13のポリペプチド配列を有するか、または、配列番号13の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号13の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E3b、ここで、酵素E3bに関する酵素活性とは、好ましくはdTDP−ラムノースおよびα−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸をα−L−ラムノピラノシル−(1−2)−α−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる、
配列番号14のポリペプチド配列を有するか、または、配列番号14の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号14の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E3c、ここで、酵素E3cに関する酵素活性とは、好ましくはdTDP−ラムノースおよびα−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸をα−L−ラムノピラノシル−(1−2)−α−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる、および
配列番号15のポリペプチド配列を有するか、または、配列番号15の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号15の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E3d、ここで、酵素E3dに関する酵素活性とは、好ましくはdTDP−ラムノースおよびα−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸をα−L−ラムノピラノシル−(1−2)−α−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる、
からなる群から選択されることができる。
当業者であれば、酵素E1aからE3bまでに関して上記で示した活性がこれらの酵素の広範な活性のうちの特定の例示的な選択にすぎないことを理解するであろう。前述の各活性は、このような活性に対して所与の酵素について信頼性の高い測定方法を用いることができる、という活性である。したがって、非分岐状の飽和C10アルキル基を有する基質を伴う酵素が、場合により分岐状であっても不飽和であってもよいCアルキル基またはC16アルキル基を含む基質をも転化しうることは明らかである。
本発明の任意の態様による組換え細胞には、該細胞の野生型と比較して該細胞が酵素オキシドレダクターゼの増大された活性を示すような遺伝子改変がなされていてもよい。特に該細胞には、該細胞がE、EもしくはEまたはこれらの組み合わせおよびオキシドレダクターゼの増大された活性を示すような遺伝子改変がなされていてもよい。より具体的には、該細胞は、E、E、Eおよびオキシドレダクターゼの増大された活性を示すことができる。一例では、該細胞は、EおよびEおよびオキシドレダクターゼの増大された活性を示すか、またはEおよびEおよびオキシドレダクターゼの増大された活性を示すか、またはEおよびEおよびオキシドレダクターゼの増大された活性を示す。
オキシドレダクターゼは、alkB型オキシドレダクターゼであってもよい。オキシドレダクターゼのこのalkBというクラスは、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)のAlkBGT系からのレドックスタンパク質であり、これは2つの補助ポリペプチドであるalkGおよびalkTに依存する。AlkTとは、電子をNADHからalkGへ移動するFAD依存型ルブレドキシンレダクターゼである。AlkGとは、alkBへの直接電子供与体として機能する鉄含有レドックスタンパク質であるルブレドキシンである。一具体例では、alkB型オキシドレダクターゼは、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)Gpo1由来のalkBである(アクセッション番号:CAB54050.1(バージョン1)、配列番号1、本願において使用されるすべてのアクセッション番号は、NCBIによって提供されるジェンバンク(Genbank)のデータベースからの各配列を指し、その際、言及されるリリースは、2014年4月4日付けでオンラインで入手可能なものである)。
酵素alkB型オキシドレダクターゼは、配列番号1のポリペプチド配列を有するか、または、配列番号1の参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号1の参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも80%、特に92%超を示すポリペプチド配列を有し、ここで、酵素alkB型オキシドレダクターゼに関する酵素活性とは、本発明の任意の態様により炭素源としてブタンを使用する場合に、すなわちC分子としてブタンを使用する場合に、好ましくはブタンを1−ブタノールおよび/または2−ブタノールへと転化させる能力を意味するものと理解されることができる。
オキシドレダクターゼは、モノオキシゲナーゼであることができる。特に、モノオキシゲナーゼはP450型モノオキシゲナーゼであることができ、例えばカンジダ・トロピカリス(Candida tropicalis)由来のシトクロムP450であるか、またはシサー・アリティナム(Cicer arietinum)由来のシトクロムP450であることができる。より具体的にはCYP153モノオキシゲナーゼであり、例えばアルカニボラックス・ボルクメンシス(Alcanivorax borkumensis)SK2由来のシトクロムP450モノオキシゲナーゼ(YP_691921)である。該モノオキシゲナーゼを、ブタンからアルコールへの最初の酸化において使用することができる。
他の例では、オキシドレダクターゼは、NAD(P)H依存性アルコールデヒドロゲナーゼ(ADH)であることができる。特に、ADHは、大腸菌(Escherichia coli)MS 187−1由来(ZP_07145023)であってもよいし、バチルス・ステアロサーモフィルス(Bacillus stearothermophilus)由来(P42328)であってもよいし、ラルストニア・ユートロファ(Ralstonia eutropha)由来(ACB78191.1)であってもよいし、ラクトバチルス・ブレビス(Lactobacillus brevis)由来(YP_795183.1)であってもよいし、ラクトバチルス・ケフィリ(Lactobacillus kefiri)由来(ACF95832.1)であってもよいし、馬の肝臓由来であってもよいし、パラコッカス・パントトロファス(Paracoccus pantotrophus)由来(ACB78182.1)であってもよいし、スフィンゴビウム・ヤノイクヤエ(Sphingobium yanoikuyae)由来(EU427523.1)であってもよい。一例では、ADHは、例えば、カンジダ・トロピカリス(Candida tropicalis)由来のフラビン依存型ADH(AAS46878.1)であることができる。本発明の任意の態様により炭素源としてブタノールを使用する場合には、すなわちC分子としてブタノールを使用する場合には、該ADHを直接使用することもできるし、該ADHを現場でブタンから製造することもできる。
一例では、オキシドレダクターゼは、グルコース−メタノール−コリン−オキシドレダクターゼファミリー由来であることができ、特にカウロバクターsp.K31(Caulobacter sp.K31)由来(ABZ74557.1)であることができる。本発明の任意の態様により炭素源としてブタノールを使用する場合には、すなわちC分子としてブタノールを使用する場合には、この特定のオキシドレダクターゼを直接使用することもできるし、この特定のオキシドレダクターゼを現場でブタンから製造することもできる。
「酵素の増大された活性」という用語は、増大された細胞内活性を意味するものと理解される。
細胞における酵素活性の増大に関連する以下の説明および定義は、酵素EからEまでおよびオキシドレダクターゼの活性の増大に関してだけではなく、本開示においてその後に言及される酵素であってその活性を任意に増大させることのできるあらゆる酵素の活性の増大に関しても該当する。特に、酵素E、EおよびEに関連して本明細書全体を通して記載される方法はいずれも、本発明の任意の態様による組換え細胞中に場合により存在しうる酵素オキシドレダクターゼへの適用が可能である。
原理的には、酵素活性の増大は、酵素をコードする1つもしくは複数の遺伝子配列のコピー数を増加させることにより、強力なプロモーターもしくは改良されたリボソーム結合部位を用いることにより、例えば転写調節因子により遺伝子発現の負の制御を低減するかもしくは遺伝子発現の正の制御を増幅することにより、遺伝子のコドン使用頻度を改変することにより、種々の方法でmRNAもしくは酵素の半減期を延長させることにより、遺伝子発現の制御を改変することにより、または増大された活性を示す適切な酵素をコードする遺伝子もしくは対立遺伝子を利用することにより、ならびに、場合によりこれらの手段を組み合わせることにより、達成可能である。本発明の任意の態様によれば、遺伝子改変細胞は、例えば、所望の遺伝子、該遺伝子の対立遺伝子またはその一部を含むとともに、該遺伝子の発現を可能にするプロモーターを場合により含むベクターを用いて、形質転換、形質導入、接合またはこれらの方法の組合せにより、製造される。異種発現は、特に、細胞の染色体かまたは染色体外で複製するベクターに遺伝子または対立遺伝子を組み込むことにより達成される。
独国特許出願公開第10031999号明細書(DE−A−10031999)には、ピルビン酸カルボキシラーゼにより例示されるような、細胞における酵素活性を増大させるための幾つかの例が示されている。当業者であれば、本発明の任意の態様により細胞において酵素活性を増大させるために、独国特許出願公開第10031999号明細書(DE−A−10031999)に開示された方法を容易に用いることができるであろう。
上記および下記すべてにおいて挙げられる酵素または遺伝子の発現は、1次元および/または2次元タンパク質ゲル分離と、それに続く適切な分析ソフトウェアを用いたゲル中タンパク質濃度の光学的同定とを用いて検出することができる。酵素活性の増大が対応する遺伝子の発現の増大にのみ基づく場合には、該酵素活性の増大の定量化を、野生型細胞と遺伝子改変細胞とで1次元または2次元タンパク質分離を比較することにより容易に求めることができる。コリネバクテリウム(corynebacterium)の場合のタンパク質ゲルの調製およびタンパク質の同定のための慣用的方法は、2001年にHermannらにより記載された手法である。タンパク質濃度を、検出すべきタンパク質に特異的な抗体を用いたウエスタンブロットハイブリダイゼーション(Sambrook et al., 1989)およびそれに続く濃度測定に適したソフトウェアを用いた光学的分析(Lohaus and Meyer, 1989)により分析することができる。DNA結合タンパク質の活性を、(ゲル遅延とも呼ばれる)DNAバンドシフトアッセイを用いて測定することができる(Wilson et al., 2001)。他の遺伝子の発現に及ぼすDNA結合タンパク質の作用を、様々な周知のレポーター遺伝子アッセイ法により検出することができる(Sambrook et al., 1989)。細胞内酵素活性は、種々の確立された方法によっても測定可能である(Donahue et al., 2000;Ray et al., 2000;Freedberg et al., 1973)。以下の例において正確な酵素の活性を測定するための特定の方法が示されていない場合には、酵素活性の増大の測定または酵素活性の低減の測定を、Hermann et al., 2001、Lohaus et al., 1998、Lottspeich,1999およびWilson et al., 2001に記載された方法を用いて行うことができる。
酵素活性の増大が内在性遺伝子の突然変異によって達成される場合には、そのような突然変異を、従来の方法、例えばUV照射または突然変異誘発性化学薬品のいずれかによってランダムに行うこともできるし、遺伝子工学的方法、例えば欠失、挿入および/またはヌクレオチド交換により選択的に行うこともできる。こうした突然変異によって改変細胞が得られる。特に、もはやフィードバック阻害性も生成物阻害性も基質阻害性も示さない酵素、またはそうした阻害性が少なくとも野生型酵素と比較して低減された程度である酵素も、酵素の突然変異体である。
酵素活性の増大を酵素合成の増大により達成する場合、対応する遺伝子のコピー数を増加させることもできるし、プロモーターおよび調節領域、または構造遺伝子の上流に位置するリボソーム結合部位を突然変異させることもできる。構造遺伝子の上流に組み込まれる発現カセットも、同様に機能する。また、少なくとも1つの誘導性プロモーターを利用して、任意の所望の時点で遺伝子発現を増大させることも可能である。RNAポリメラーゼとDNAとの間での改善された相互作用により同様に増大された遺伝子発現を引き起こす調節配列として重要である酵素遺伝子には、「エンハンサー」も属しうる。発現は、mRNAの寿命を延長させるための手段の結果としても同様に改善される。さらに、酵素タンパク質の分解を妨げることによっても同様に、酵素活性を増大させることができる。ここで、遺伝子または遺伝子構築物は、異なるコピー数を有するプラスミド中に存在するか、または染色体に組み込まれて増幅される。他の例では、培地組成および培養管理を変更することにより、当該遺伝子の過剰発現を達成することが可能である。当業者は、これに関する手引きを、特にMartin et al., 1987、Guerrero et al., 1994、Tsuchiya and Morinaga, 1988、Eikmanns et al., 1991、欧州特許出願公開第0472869号明細書(EP−A−0472869)、米国特許第4,601,893号明細書(US 4,601,893)、Schwarzer and Puehler, 1991、Reinscheid et al., 1994、LaBarre et al., 1993、国際公開第96/15246号(WO 96/15246 A)、Malumbres et al., 1993、特開平10−229891号公報(JP 10229891 A)、Jensen and Hammer, 1998、ならびに遺伝学および分子生物学の知られている教本において見出す。上述の手段によっても同様に、突然変異のように、本発明の任意の態様において使用することができる遺伝子改変細胞が生じる。
各遺伝子の発現を増大させるために、例えばエピソームプラスミドを使用する。適切なプラスミドまたはベクターは、原則として、当業者がこの目的のために理論的に利用することができるあらゆるものである。こうしたプラスミドおよびベクターは、例えばNovagen社、Promega社、New England Biolabs社、Clontech社またはGibco BRL社のパンフレットから得ることができる。特に、プラスミドおよびベクターを、Glover, D. M., 1985、Rodriguez, R.L. and Denhardt, D. T, 1988、Butterworth, Stoneham;Goeddel, D. V., 1990、Fritsch, E. F. and Maniatis, T., 1989において見出すことができる。
次いで、増幅すべき遺伝子を含むプラスミドベクターを、接合または形質転換によって所望の株に転化させる。接合方法は、例えばSchaefer et al., 1994に記載されている。形質転換方法は、例えば少なくとも、Thierbach et al., 1988、Dunican and Shivnan, 1989およびTauch et al., 1994に記載されている。「交叉」事象による相同組換えの後、得られた株は当該遺伝子の少なくとも2つのコピーを含む。この方法を用いて、少なくとも遺伝子のコピー数を株において所望の数へと増加させることができる。
上記でおよび以下の実施例において用いられる「その野生型と比較して増大された酵素(E)の活性」という表現は、常に、各酵素Eの、少なくとも2倍、特に少なくとも10倍、より具体的には少なくとも100倍、さらにより具体的には少なくとも1,000倍、最も具体的には少なくとも10,000倍に増大された活性を意味するものと理解されるべきである。「その野生型と比較して増大された酵素(E)の活性」を示す本発明による任意の態様による細胞には、特に、細胞であって、該細胞の野生型はこの酵素Eの活性を含まないかまたは少なくともこの酵素Eの検出可能な活性を含まず、例えば過剰発現により酵素活性を増大させた後にのみこの酵素Eの検出可能な活性を示す細胞も含まれる。これに関連して、「過剰発現」という用語、または以下の例において用いられる「発現を増大させる」という表現には、出発細胞、例えば野生型細胞が発現を示さないかまたは少なくとも検出可能な発現を示さず、かつ酵素Eの検出可能な合成が組換え法によってのみ誘導されるという場合も含まれる。Eは、オキシドレダクターゼを指すこともできる。
本明細書における細胞の「野生型」とは、細胞であって、該細胞のゲノムが進化によって自然に形成されたままの状態で存在する細胞を意味する。この用語は、細胞全体と個々の遺伝子との双方に関して用いられる。したがって、「野生型」という用語には特に、遺伝子配列が少なくとも部分的に人間によって組換え法により改変されている細胞または遺伝子は含まれない。
特に、野生型細胞と比較した酵素活性の増大を、当技術分野において知られている従来の方法を用いて測定することができる。例えば、E、EおよびEの活性の増大をBurger, M. M., 1963およびBurger, M. M., 1966に開示された方法を用いて測定することができる。所与のポリペプチドの性質および機能に有意な変化をもたらさない所与のポリペプチド配列のアミノ酸残基の変化は、当業者に知られている。したがって、例えば、「保存されたアミノ酸」は相互に交換可能である。このような好適なアミノ酸置換の例としては、これらに限定されるものではないが、以下のものが挙げられる:Alaに対してSer;Argに対してLys;Asnに対してGlnまたはHis;Aspに対してGlu;Cysに対してSer;Glnに対してAsn;Gluに対してAsp;Glyに対してPro;Hisに対してAsnまたはGln;Ileに対してLeuまたはVal;Leuに対してMetまたはVal;Lysに対してArgまたはGlnまたはGlu;Metに対してLeuまたはIle;Pheに対してMetまたはLeuまたはTyr;Serに対してThr;Thrに対してSer;Trpに対してTyr;Tyrに対してTrpまたはPhe;Valに対してIleまたはLeu。例えばアミノ酸の挿入または欠失という形態での、特にポリペプチドのN末端またはC末端での変化は、ポリペプチドの機能に有意な影響を及ぼさないことが多いことも同様に知られている。
酵素の活性の測定は、この活性を含む細胞を、当業者に知られている方法で、例えばボールミル、フレンチプレスまたは超音波破砕機を用いて破壊することによって行うことができる。続いて、細胞、細胞破片および破壊補助物、例えばガラスビーズの分離を、少なくとも、4℃で13,000rpmで10分間にわたる遠心分離により行うことができる。
その後、得られた無細胞粗抽出物を使用して、生成物の後続のLC−ESI−MS検出を伴う酵素アッセイを行うことができる。あるいは、所望の酵素を、当業者に知られている手段によって、例えばクロマトグラフィー法(例えば、ニッケル−ニトリロ三酢酸アフィニティクロマトグラフィー、ストレプトアビジンアフィニティークロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィーまたはイオン交換クロマトグラフィー)によって濃縮するか、あるいは精製して均質にすることができる。
上記の通りに得られた酵素サンプルを用いて、酵素Eの活性を以下のように測定することができる:標準的なアッセイは、100μΜ 大腸菌(E.coli)ACP、1mM β−メルカプトエタノール、200μΜ マロニル補酵素A、40μΜ オクタノイル補酵素A(E1aのため)またはドデカノイル補酵素A(E1bのため)、100μΜ NADPH、大腸菌(E.coli)FabD 2μg、結核菌(Mycobacterium tuberculosis)FabH 2μg、大腸菌(E.coli)FabG 1μg、0.1M リン酸ナトリウム緩衝液、pH7.0、および酵素E 5μgを、最終体積120μLで含むことができる。ACP、β−メルカプトエタノールおよびリン酸ナトリウム緩衝液を37℃で30分間インキュベートすることにより、ACPを完全に減少させる。次いで、酵素Eの添加により反応を開始させることができる。この反応を、HClで酸性化してpH2.0にしておいた水2mlを使用して停止させることができ、その後、クロロホルム/メタノール(2:1(v:v))2mlで2回抽出を行うことができる。その後、遠心分離(16,100g、5分間、RT)により相分離を行う。下方の有機相を除去して真空遠心分離機中で完全に蒸発させることができ、そして沈殿物をメタノール50μl中に取り込むことができる。未溶解成分を遠心分離(16,100g、5分間、RT)によって沈殿物として除去し、このサンプルをLC−ESI−MSを用いて分析する。生成物の同定を、相応する質量トレースおよびMSスペクトルの分析により行う。
上記の通りに得られた酵素サンプルを用いて、酵素Eの活性を以下のように測定することができる:標準的なアッセイは、10mM トリス−HCl(pH7.5)185μl、125mM dTDP−ラムノース 10μl、およびタンパク質粗抽出物50μl(総タンパク質約1mg)または溶解した精製タンパク質(精製タンパク質5μg)を含むことができる。3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸(E2aのため)または3−ヒドロキシテトラデカノイル−3−ヒドロキシテトラデカン酸(E2bのため)の10mM エタノール性溶液10μlを添加することにより反応を開始させ、振とう(600rpm)しながら30℃で1時間インキュベートする。その後、この反応をアセトン1mlで処理することができる。未溶解成分を遠心分離(16,100g、5分間、RT)によって沈殿物として除去し、このサンプルをLC−ESI−MSを用いて分析する。生成物の同定を、相応する質量トレースおよびMSスペクトルの分析により行う。
上記の通りに得られた酵素サンプルを用いて、酵素Eの活性を以下のように測定することができる:標準的なアッセイは、10mM トリス−HCl(pH7.5)185μl、125mM dTDP−ラムノース10μl、およびタンパク質粗抽出物50μl(総タンパク質約1mg)または溶解した精製タンパク質(精製タンパク質5μg)を含むことができる。α−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸(E3aのため)またはα−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシテトラデカノイル−3−ヒドロキシテトラデカン酸(E3bのため)の10mM エタノール性溶液10μlを添加することにより反応を開始させ、振とう(600rpm)しながら30℃で1時間インキュベートする。その後、この反応をアセトン1mlで処理することができる。未溶解成分を遠心分離(16,100g、5分間、RT)により沈殿させ、このサンプルをLC−ESI−MSを用いて分析する。生成物の同定を、相応する質量トレースおよびMSスペクトルの分析により行う。
本発明の任意の態様による組換え細胞は、少なくともE、Eおよび/またはEの増大された活性を示すことができる。特に、該細胞は、E、EもしくはEまたはそれらの組み合わせの増大された活性を示すことができる。より具体的には、該細胞は、E、EおよびEの増大された活性を示すことができる。一例では、該細胞は、EおよびEの増大された活性を示すか、またはEおよびEの増大された活性を示すか、またはEおよびEの増大された活性を示す。
酵素オキシドレダクターゼの活性の測定は、当技術分野において知られているいずれの方法によっても行うことができる。特に、alkB型オキシドレダクターゼの活性は、国際公開第2009/077461号(WO 2009/077461 A1)に開示された方法を用いて測定することができ、P450型モノオキシゲナーゼの活性は、Scheps, D et al., 2011において提供された方法を用いて測定することができ、ADHの活性は、Benson, S., Shapiro, J., J. Bacteriol. 1976, 126, 794−798において提供された方法により測定することができる。
本発明の任意の態様による遺伝子改変細胞を、上記生成物の製造を目的として、バッチプロセス(バッチ培養)で、または流加プロセス(フィードプロセス)で、または反復流加プロセス(繰返しフィードプロセス)で、培地と連続的または非連続的に接触させ、そのようにして培養することができる。英国特許出願公開第1009370号明細書(GB−A−1009370)に記載されているように、半連続法も考えられる。知られている培養法の概要は、Chmielの教本またはStorhasの教本に記載されている。使用すべき培地は、適切な様式でそれぞれの株の要求を満たさなければならない。例えばKlaus Wolf, 1996には、様々な酵母株の培地の説明が掲載されている。
本発明の任意の態様による細胞は、原核生物であっても真核生物であってもよい。これらは、哺乳類の細胞(例えばヒト由来の細胞)であってもよいし、植物細胞であってもよいし、微生物、例えば酵母、真菌または細菌であってもよく、ここで、微生物が特に好ましく、細菌および酵母が最も好ましい。
適切な細菌、酵母または真菌は、特に、ドイツ微生物細胞培養コレクション(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen、German Collection of Microorganisms and Cell Cultures)GmbH(DSMZ)、ブランズウィック、ドイツ連邦共和国において細菌、酵母または真菌の株として寄託されている細菌、酵母または真菌である。本発明により適した細菌は、以下:
− http://www.dsmz.de/species/bacteria.htm
に挙げられた属に属しており、本発明により適した酵母は、以下:
− http://www.dsmz.de/species/yeasts.htm
に挙げられた属に属しており、本発明により適した真菌は、以下:
− http://www.dsmz.de/species/fungi.htm
に挙げられたものである。
特に、細胞を、アスペルギルス(Aspergillus)属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属、バチルス(Bacillus)属、アシネトバクター(Acinetobacter)属、アルカリゲネス(Alcaligenes)属、ラクトバチルス(Lactobacillus)属、パラコッカス(Paracoccus)属、ラクトコッカス(Lactococcus)属、カンジダ(Candida)属、ピチア(Pichia)属、ハンセヌラ(Hansenula)属、クルイウェロマイセス(Kluyveromyces)属、サッカロマイセス(Saccharomyces)属、エシェリキア(Escherichia)属、ザイモモナス(Zymomonas)属、ヤロウィア(Yarrowia)属、メチロバクテリウム(Methylobacterium)属、ラルストニア(Ralstonia)属、シュードモナス(Pseudomonas)属、ロドスピリルム(Rhodospirillum)属、ロドバクター(Rhodobacter)属、バークホルデリア(Burkholderia)属、クロストリジウム(Clostridium)属およびカプリアビダス(Cupriavidus)属から選択することができる。より具体的には、細胞を、アスペルギルス・ニデュランス(Aspergillus nidulans)、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、アルカリゲネス・レータス(Alcaligenes latus)、バチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium)、バチルス・サブチリス(Bacillus subtilis)、ブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacterium flavum)、ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム(Brevibacterium lactofermentum)、バークホルデリア・アンドロポゴニス(Burkholderia andropogonis)、B.ブラシレンシス(B.brasilensis)、B.カレドニカ(B.caledonica)、B.カリベンシス(B.caribensis)、B.カリオフィリ(B.caryophylli)、B.フンゴラム(B.fungorum)、B.グラディオリ(B.gladioli)、B.グラセイ(B.glathei)、B.グルマエ(B.glumae)、B.グラミニス(B.graminis)、B.ホスピタ(B.hospita)、B.クルリエンシス(B.kururiensis)、B.フェナジニウム(B.phenazinium)、B.フィマタム(B.phymatum)、B.フィトファーマンス(B.phytofirmans)、B.プランタリ(B.plantarii)、B.サッカリ(B.sacchari)、B.シンガポレンシス(B.singaporensis)、B.ソルディデコーラ(B.sordidicola)、B.テリコーラ(B.terricola)、B.トロピカ(B.tropica)、B.チュベラム(B.tuberum)、B.ウボネンシス(B.ubonensis)、B.ウナマエ(B.unamae)、B.ゼノボランス(B.xenovorans)、B.アンチナ(B.anthina)、B.ピロシニア(B.pyrrocinia)、B.タイランデンシス(B.thailandensis)、カンジダ・ブランキィ(Candida blankii)、カンジダ・ルゴサ(Candida rugosa)、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、コリネバクテリウム・エフィシエンス(Corynebacterium efficiens)、大腸菌(Escherichia coli)、ハンセヌラ・ポリモルファ(Hansenula polymorpha)、クルイウェロマイセス・ラクティス(Kluveromyces lactis)、メチロバクテリウム・エキストロクエンス(Methylobacterium extorquens)、パラコッカス・ベルスタス(Paracoccus versutus)、シュードモナス・アルゼンチネンシス(Pseudomonas argentinensis)、P.ボルボリ(P.borbori)、P.シトロネロリス(P.citronellolis)、P.フラベセンス(P.flavescens)、P.メンドシナ(P.mendocina)、P.ニトロレデューセンス(P.nitroreducens)、P.オレオボランス(P.oleovorans)、P.シュードアルカリゲネス(P.pseudoalcaligenes)、P.レシノボランス(P.resinovorans)、P.ストラミネア(P.straminea)、P.オーランティアカ(P.aurantiaca)、P.オーレオファシエンス(P.aureofaciens)、P.クロロラフィス(P.chlororaphis)、P.フラジ(P.fragi)、P.ルンデンシス(P.lundensis)、P.タエトロレンス(P.taetrolens)、P.アンタルクチカ(P.antarctica)、P.アゾトホルマンス(P.azotoformans)、’P・ブラッチフォルダエ(’P.blatchfordae’)、P.ブラッシカセアルム(P.brassicacearum)、P.ブレンネリ(P.brenneri)、P.セドリナ(P.cedrina)、P.コルガタ(P.corrugata)、P.フルオレッセンス(P.fluorescens)、P.ゲッサルジイ(P.gessardii)、P.リバネンシス(P.libanensis)、P.マンデリイ(P.mandelii)、P.マルジナリス(P.marginalis)、P.メジテラネア(P.mediterranea)、P.メリジアナ(P.meridiana)、P.ミグラエ(P.migulae)、P.ムシドレンス(P.mucidolens)、P.オリエンタリス(P.orientalis)、P.パナシス(P.panacis)、P.プロテオリティカ(P.proteolytica)、P.ローデシエ(P.rhodesiae)、P.シンキサンタ(P.synxantha)、P.チベルバレンシス(P.thivervalensis)、P.トラシイ(P.tolaasii)、P.ベロニイ(P.veronii)、P.デニトリフィカンス(P.denitrificans)、P.ペルツシノゲナ(P.pertucinogena)、P.クレモリコロラタ(P.cremoricolorata)、P.フルバ(P.fulva)、P.モンテイリイ(P.monteilii)、P.モッセリイ(P.mosselii)、P.パラフルバ(P.parafulva)、P.プチダ(P.putida)、P.バレアリカ(P.balearica)、P.スツッツェリ(P.stutzeri)、P.アミグダリ(P.amygdali)、P.アベラナエ(P.avellanae)、P.カリカパパヤエ(P.caricapapayae)、P.チコリー(P.cichorii)、P.コロナファシエンス(P.coronafaciens)、P.フィクセレクタエ(P.ficuserectae)、’P.ヘリアンティ’(’P.helianthi’)、P.メリアエ(P.meliae)、P.サバスタノイ(P.savastanoi)、P.シリンガエ(P.syringae)、P.トマト(P.tomato)、P.ビリジフラバ(P.viridiflava)、P.アビエタニフィラ(P.abietaniphila)、P.アシドフィラ(P.acidophila)、P.アガリシ(P.agarici)、P.アルカリフィラ(P.alcaliphila)、P.アルカノリティカ(P.alkanolytica)、P.アミロデラモサ(P.amyloderamosa)、P.アスプレニイ(P.asplenii)、P.アゾチフィゲンス(P.azotifigens)、P.カンナビナ(P.cannabina)、P.コエノビオス(P.coenobios)、P.コンゲランス(P.congelans)、P.コスタンチニイ(P.costantinii)、P.クルシビアエ(P.cruciviae)、P.デルヒエンシス(P.delhiensis)、P.エクスシビス(P.excibis)、P.エクストレモリエンタリス(P.extremorientalis)、P.フレデリクスベルゲンシス(P.frederiksbergensis)、P.フスコバギナエ(P.fuscovaginae)、P.ゲリジコラ(P.gelidicola)、P.グリモンチイ(P.grimontii)、P.インジカ(P.indica)、P.ジェッセニイ(P.jessenii)、P.ジンジュエンシス(P.jinjuensis)、P.キロネンシス(P.kilonensis)、P.クナックムッシイ(P.knackmussii)、P.コーリエンシス(P.koreensis)、P.リニ(P.lini)、P.ルテア(P.lutea)、P.モラビエンシス(P.moraviensis)、P.オティティジス(P.otitidis)、P.パチャストレラエ(P.pachastrellae)、P.パレロニアナ(P.palleroniana)、P.パパベリス(P.papaveris)、P.ペリ(P.peli)、P.ペロレンス(P.perolens)、P.ポアエ(P.poae)、P.ポハンゲンシス(P.pohangensis)、P.サイクロフィラ(P.psychrophila)、P.サイクロトレランス(P.psychrotolerans)、P.ラトニス(P.rathonis)、P.レプチリボラ(P.reptilivora)、P.レシニフィラ(P.resiniphila)、P.リゾスファエラエ(P.rhizosphaerae)、P.ルベセンス(P.rubescens)、P.サロモニイ(P.salomonii)、P.セギティス(P.segitis)、P.セプティカ(P.septica)、P.シミアエ(P.simiae)、P.スイス(P.suis)、P.サーモトレランス(P.thermotolerans)、緑膿菌(P.aeruginosa)、P.トレマエ(P.tremae)、P.トリビアリス(P.trivialis)、P.ツルビネラエ(P.turbinellae)、P.ツティコリネンシス(P.tuticorinensis)、P.ウムソンゲンシス(P.umsongensis)、P.バンクーベレンシス(P.vancouverensis)、P.ブラノベンシス(P.vranovensis)、P.キサントマリナ(P.xanthomarina)、ラルストニア・ユートロファ(Ralstonia eutropha)、ロドスピリルム・ルブラム(Rhodospirillum rubrum)、ロドバクター・スフェロイデス(Rhodobacter sphaeroides)、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、ヤロウイア・リポリティカ(Yarrowia lipolytica)およびザイモモナス・モビル(Zymomonas mobile)からなる群から選択することができる。さらにより具体的には、細胞を、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)、大腸菌(Escherichia coli)およびバークホルデリア・タイランデンシス(Burkholderia thailandensis)からなる群から選択することができる。
本発明の任意の態様によれば、細胞は、その野生型では、検出可能な量のラムノ脂質を形成することができず、かつ/または、酵素E1、2、および/またはオキシドレダクターゼの活性を示さないかまたはそれらの検出可能な活性を示さない。
本発明の任意の態様によれば、細胞が、その野生型で、C〜C16のモノアルカノエート鎖長を有するポリヒドロキシアルカノエートを形成しうることが有利である。そのような細胞は、例えば、バークホルデリア属(Burkholderia)の種、バークホルデリア・タイランデンシス(Burkholderia thailandensis)、シュードモナス属(Pseudomonas)の種、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)、シュードモナス・オレオボランス(Pseudomonas oleovorans)、シュードモナス・スツッツェリ(Pseudomonas stutzeri)、シュードモナス・フルオレッセンス(Pseudomonas fluorescens)、シュードモナス・シトロネロリス(Pseudomonas citronellolis)、シュードモナス・レジノボランス(Pseudomonas resinovorans)、コマモナス・テストステロニ(Comamonas testosteroni)、エロモナス・ハイドロフィラ(Aeromonas hydrophila)、カプリアビダス・ネカトール(Cupriavidus necator)、アルカリゲネス・レータス(Alcaligenes latus)、およびラルストニア・ユートロファ(Ralstonia eutropha)である。これに関連して、本発明の任意の態様による細胞は、その野生型と比較して、該細胞がより少量のポリヒドロキシアルカノエートを形成しうるように遺伝子改変されることができる。そのような細胞は、例えば少なくとも、De Eugenio et al., 2010およびRehm et al., 2001に記載されている。その野生型と比較してより少量のポリヒドロキシアルカノエートを形成しうるそのような組換え細胞は特に、該細胞が、その野生型と比較して、少なくとも1つの酵素EまたはE10の低減された活性を示すことを特徴とする。
は、ポリヒドロキシアルカン酸シンターゼEC:2.3.1.であって、特に、配列番号20(E9a)もしくは配列番号21(E9b)のポリペプチド配列を有するか、または、配列番号20もしくは配列番号21の各参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号20もしくは配列番号21の各参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、特に少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有するものを表し、ここで、酵素E(E9aおよびE9b)に関する酵素活性とは、3−ヒドロキシアルカノイル−補酵素Aをポリ−3−ヒドロキシアルカン酸へと転化させる能力、特に3−ヒドロキシテトラデカノイル−補酵素Aをポリ−3−ヒドロキシテトラデカン酸へと転化させる能力を意味するものと理解されることができる。
10は、3−ヒドロキシアルカノイル−ACP:補酵素Aトランスフェラーゼであって、特に、配列番号22(E10a)もしくは配列番号23(E10b)のポリペプチド配列を有するか、または、配列番号22もしくは配列番号23の各参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、特に15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号22(E10a)もしくは配列番号23(E10b)の各参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも10%、少なくとも50%、特に少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有するものを表し、ここで、酵素E10(E10aおよびE10b)に関する酵素活性とは、3−ヒドロキシアルカノイル−ACPを3−ヒドロキシ−アルカノイル−補酵素Aへ転化する能力、特に3−ヒドロキシアルカノイル−ACPを3−ヒドロキシテトラデカノイル−補酵素Aへ転化する能力を意味するものと理解されることができる。
例えば酵素EからEまでに関して上記の通りに得られたサンプルを使用して、最初に、560μlの100mM トリス/HCl、pH7.5と、DMSO中の20μlの35mM DTNBと、20μlの41mM 3−ヒドロキシデカノイル−補酵素Aとを混合することにより、酵素E(E9aおよびE9b)の活性を測定することができる。続いて、100μlのトリス/HCl、pH7.5中の5μgの精製酵素Eを添加し、続いて、(5,5’−ジチオビス(2−ニトロベンゾエート)(DTNB)を添加してSH基を遊離させることにより引き起こされる)経時的な412nmでの吸光度の増大(ΔE/分)を分光光度計で連続的に1分間記録する。
例えば酵素EからEまでに関して上記の通りに得られたサンプルを用いて、酵素E10(E10aおよびE10b)の活性を測定することができる。標準的なアッセイは、50mm トリス−HCl、pH7.5中の、3mM MgCl、40μM ヒドロキシデカノイル−補酵素A、および20μM 大腸菌(E.coli)ACPを、200μlの全体積で含むことができる。50μlのトリス/HCl、pH7.5中の5μgの精製酵素E10の添加により反応を開始させ、30℃で1時間インキュベートする。50%(w/v)トリクロロ酢酸および10mg/ml BSA(30μl)の添加により反応を停止させる。5,5’−ジチオビス(2−ニトロベンゾエート)(DTNB)を添加してSH基を遊離させることにより引き起こされる412nmでの吸光度の増大を経時的に記録することにより、放出された補酵素Aを分光測光法により測定することができる。
本発明の任意の態様に関して用いられる「酵素Eの低減された活性」という表現は、少なくとも0.5倍、特に好ましくは少なくとも0.1倍、より具体的には少なくとも0.01倍、さらにより具体的には少なくとも0.001倍、最も具体的には少なくとも0.0001倍に低減された活性を意味するものと理解されることができる。「低減された活性」という表現には、検出可能な活性を示さないこと(「ゼロの活性」)も含まれる。特定の酵素の活性の低減は、例えば選択的な突然変異により行うこともできるし、特定の酵素の活性を低減させるための当業者に知られている他の手段により行うこともできる。
特に、当業者は、特定の遺伝子の中断による、特にシュードモナス属(Pseudomonas)およびバークホルデリア属(Burkholderia)に関するタンパク質発現の改変および低減ならびに酵素活性の付随的低減のための手引きを、例えば少なくともDubeau et al. 2009., Singh & Roehm. 2008., Lee et al., 2009等に見出す。
本発明の任意の態様による細胞は、酵素活性の低減が、核酸配列の1つを含む遺伝子の改変により達成されることを特徴としており、この改変は、遺伝子への外来DNAの挿入、該遺伝子の少なくとも一部の欠失、該遺伝子配列中の点突然変異、RNA干渉(siRNA)、アンチセンスRNA、または例えばプロモーターおよびターミネーターといった調節配列の改変(挿入、欠失もしくは点突然変異)、または該遺伝子にフランキングするリボソーム結合部位の改変(挿入、欠失もしくは点突然変異)を含む群、それらで構成される群から選択される。
外来DNAは、これに関連して、(生物に対してではなく)遺伝子に対して「外来性」であるあらゆるDNA配列を意味するものと理解されるべきであり、すなわち、内在性DNA配列もこれに関連して「外来DNA」として機能しうる。これに関連して、遺伝子は、選択マーカー遺伝子の挿入により中断されることが特に好ましく、したがって外来DNAは選択マーカー遺伝子であり、その際、好ましくは、挿入は、その遺伝子座での相同的組換えにより行われたものである。
特に、本発明の任意の態様により使用されうる細胞は、その野生型と比較して低減されたポリヒドロキシアルカノエート合成を示すシュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)細胞であることができる。そのような細胞は、例えば少なくとも、Ren et al.,1998、Huisman et al., 1991、De Eugenio et al., 2010およびOuyang et al. 2007においてKTOY01およびKTOY02として記載されている。
本発明の方法により形成されるラムノ脂質は、少なくとも、一般式(I):
Figure 0006742918
[式中、
mは、2、1または0であり、特に1または0であり、
nは、1または0であり、特に1であり、
およびRは、互いに独立して、2個から24個までの、好ましくは5個から13個までの炭素原子を有する同一のまたは異なる有機基であり、特に、場合により分岐鎖状の、場合により置換された、特にヒドロキシ置換された、場合により不飽和の、特に場合によりモノ不飽和、ジ不飽和またはトリ不飽和のアルキル基であって、ペンテニル、ヘプテニル、ノネニル、ウンデセニルおよびトリデセニル、ならびに(CH−CH〔ここで、oは、1から23までであり、好ましくは4から12までである〕からなる群から選択されることができるアルキル基である]
のものであるかまたはその塩であることができる。
本発明による任意の態様による細胞が、m=1を有するラムノ脂質を形成しうる場合には、RおよびRにより定義される基
Figure 0006742918
は、3−ヒドロキシオクタノイル−3−ヒドロキシオクタン酸、3−ヒドロキシオクタノイル−3−ヒドロキシデカン酸、3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシオクタン酸、3−ヒドロキシオクタノイル−3−ヒドロキシデセン酸、3−ヒドロキシデセノイル−3−ヒドロキシオクタン酸、3−ヒドロキシオクタノイル−3−ヒドロキシドデカン酸、3−ヒドロキシドデカノイル−3−ヒドロキシオクタン酸、3−ヒドロキシオクタノイル−3−ヒドロキシドデセン酸、3−ヒドロキシドデセノイル−3−ヒドロキシオクタン酸、3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸、3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシデセン酸、3−ヒドロキシデセノイル−3−ヒドロキシデカン酸、3−ヒドロキシデセノイル−3−ヒドロキシデセン酸、3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシドデカン酸、3−ヒドロキシドデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸、3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシドデセン酸、3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシテトラデセン酸、3−ヒドロキシテトラデカノイル−3−ヒドロキシデセン酸、3−ヒドロキシドデセノイル−3−ヒドロキシデカン酸、3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシテトラデカン酸、3−ヒドロキシテトラデカノイル−3−ヒドロキシデカン酸、3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシテトラデセン酸、3−ヒドロキシテトラデセノイル−3−ヒドロキシデカン酸、3−ヒドロキシドデカノイル−3−ヒドロキシドデカン酸、3−ヒドロキシドデセノイル−3−ヒドロキシドデカン酸、3−ヒドロキシドデカノイル−3−ヒドロキシドデセン酸、3−ヒドロキシドデカノイル−3−ヒドロキシテトラデカン酸、3−ヒドロキシテトラデカノイル−3−ヒドロキシドデカン酸、3−ヒドロキシテトラデカノイル−3−ヒドロキシテトラデカン酸、3−ヒドロキシヘキサデカノイル−3−ヒドロキシテトラデカン酸、3−ヒドロキシテトラデカノイル−3−ヒドロキシヘキサデカン酸、または3−ヒドロキシヘキサデカノイル−3−ヒドロキシヘキサデカン酸から誘導される。
本発明の任意の態様により、一般式(I)の異なるラムノ脂質の混合物が形成されうることは、当業者にとって自明である。
これに関連して、本発明の任意の態様による細胞は、一般式(I)のラムノ脂質の混合物を形成することができ、前記混合物は、形成されるラムノ脂質の80質量%超、90質量%超、特に95質量%超においてnが1であり、かつ、形成されるラムノ脂質の10質量%未満、5質量%未満、特に2質量%未満において、RおよびRにより定義される基が、3−ヒドロキシデカノイル−3−ヒドロキシオクタン酸または3−ヒドロキシオクタノイル−3−ヒドロキシデカン酸から誘導されることを特徴とし、ここで、示された質量%は、形成される一般式(I)のすべてのラムノ脂質の合計を基準とする。
本発明の任意の態様による細胞を有利にラムノ脂質の製造に使用することができるため、そして、これらの脂質をその後必要に応じて精製するため、本発明の任意の態様による細胞が、該細胞の野生型と比較して、該細胞から周囲の培地への一般式(I)のラムノ脂質の排出を触媒する少なくとも1つの酵素Eの増大された活性を示す場合に有利である。
これに関連して、タンパク質はEは、以下:
配列番号16(E8a)、配列番号17(E8b)、配列番号18(E8c)もしくは配列番号19(E8d)のポリペプチド配列を有するか、または、配列番号16(E8a)、配列番号17(E8b)、配列番号18(E8c)もしくは配列番号19(E8d)の各参照配列と比較してアミノ酸残基の25%まで、20%まで、特に15%までが、特に10%まで、9%まで、8%まで、7%まで、6%まで、5%まで、4%まで、3%まで、2%まで、1%までが欠失、挿入、置換もしくはそれらの組み合わせにより改変されているが、それでもなお、配列番号16(E8a)、配列番号17(E8b)、配列番号18(E8c)もしくは配列番号19(E8d)の各参照配列を有する酵素の酵素活性の少なくとも50%、少なくとも65%、特に少なくとも80%、特に90%超を示すポリペプチド配列を有する、酵素E、ここで、酵素E(E8a、E8b、E8cおよびE8d)に関する酵素活性とは、一般式(I)のラムノ脂質を細胞から周囲の培地へと排出する能力を意味するものと理解される
からなる群から選択される。
Figure 0006742918
Figure 0006742918
Figure 0006742918
Figure 0006742918
Figure 0006742918
図1は、異なる炭素源に応じて形成されたラムノ脂質生成物のパーセンテージによる組成を示すグラフである。

上記は好ましい実施形態を記載したものであり、当業者によって理解されるであろう通り、これに、特許請求の範囲から逸脱することなく設計、構成または操作の点で変更または修正を加えることができる。例えばこれらの変更は、特許請求の範囲に含まれることが意図される。
シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)によるラムノ脂質の製造において、様々な例において生成物濃度を測定する前に、反応サンプルを発酵直後にアセトンで1:1の体積比で希釈し、21,000gで4℃で2分間遠心分離した。その後、このサンプルの上清をHPLCによって測定した。
例1(比較例であって、本発明のものではない)
BS−PP−001を用いたグルコースからのラムノ脂質の製造
50mg/l カナマイシンを含むLB寒天プレート上で、株シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)KT2440 pBBR1MCS−2::ABC(BS−PP−001)のグリセロール凍結培養物の白金耳を画線した。ベクターpBBR1MCS−2::ABCの製造方法は、独国特許出願公開第102010032484号明細書(DE 102010032484 A1)の実施例2に提供されている。その後、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)をこのベクターを用いて形質転換し、かつ貯蔵する。この寒天プレートを30℃で24時間インキュベートした。カナマイシンを含有するLB培地25mlを含むバッフル付きの100mlフラスコに過成長寒天プレートの単一培養物を接種し、振とうインキュベーター中で30℃で200rpmで24時間インキュベートすることにより、予備培養物を生成した。この予備培養物を、5500gで室温で10分間遠心分離した。次いで、上清を廃棄した。このペレットを、M9培地(組成:6.8g/l NaPO・2HO、2.4g/l KHPO、0.4g/l NaCl、1.6g/l NHCl、0.5g/l MgSO・7HO、微量元素溶液US3 1ml、これは、36.5g/l 濃度37%の塩酸、1.91g/l MnCl・4HO、1.87g/l ZnSO・7HO、0.84g/l Na−EDTA・2HO、0.3g/l HBO、0.25g/l NaMoO・2HO、4.7g/l CaCl・2HO、17.3g/l FeSO・7HO、0.15g/l CuCl・2HOからなる)25ml中に再懸濁させた。その後、この洗浄ステップを繰り返した。
300mlの発酵槽中に、20g/l グルコースおよび50mg/l カナマイシンと共に、上記の通りのM9培地180mlを添加した。この発酵槽に大体積の予備培養物懸濁液を接種したところ、開始OD600が0.4に達した。発酵中に、以下のパラメータを設定した:空気2NL/hを用いたガス処理、撹拌機速度を調節することにより溶存酸素濃度を30%に調整。この測定を、標準的な酸素センサを用いて、30℃の温度で、7.4の初期pH値で(実験全体を通して調節せず)行う。40時間の発酵後、グルコース溶液(発酵槽中の濃度:15g/l)をシリンジを介して供給した。指定された時間に、この発酵槽からサンプルを採取して、生成されたラムノ脂質および脂肪酸二量体の濃度を測定した。
結果を、以下の表2および図1に示す。
例2
BS−PP−001を用いた酪酸からのラムノ脂質の製造
予備培養物を、グルコースを用いて例1と同様に作製した。
300mlの発酵槽中に、6.5g/l 酪酸ナトリウムおよび50mg/l カナマイシンと共に、例1に記載したM9培地180mlを添加した。この発酵槽に大体積の予備培養物懸濁液を接種したところ、開始OD600が0.4に達した。発酵中に、以下のパラメータを設定した:空気2NL/hを用いたガス処理、撹拌機速度を300rpmに設定、温度30℃、初期pH値7.4(実験全体を通して調節せず)。40時間の発酵後、酪酸ナトリウム溶液(発酵槽中の濃度:5g/l 酪酸)をシリンジを介して供給した。撹拌機速度を900rpmに上げた。
指定された時間に、この発酵槽からサンプルを採取して、生成されたラムノ脂質および脂肪酸二量体の濃度を測定した。
結果を、以下の表2および図1に示す。
例3
BS−PP−001+alkBを用いたn−ブタンからのラムノ脂質の製造
50mg/l カナマイシンを含むLB寒天プレート上で、株P.プチダ(P.putida)pBBR1MCS−2::ABC pBT10のグリセロール凍結培養物を満たした白金耳を画線した(BS−PP001+alkB)。この株は、国際公開第2009/077461号(WO 2009/077461 A1)の第36頁および第37頁に記載された遺伝子構築物pBT10(配列番号31)を例1の株に添加することにより製造したものである。この寒天プレートを、30℃で24時間インキュベートした。
バッフル付きの100mlフラスコ3つに、カナマイシンを含むLB培地25mlを充填し、それぞれに過成長寒天プレートの単一培養物を接種し、振とうインキュベーター中で30℃で200rpmで24時間インキュベートした。
バッフル付きの1リットルフラスコ3つをそれぞれ使用して、変更されたM9培地75ml(組成:15g/l グルコース、6.8g/l NaPO、3g/l KHPO、0.5g/l NaCl、2g/l NHCl、15g/l 酵母抽出物、0.49g/l MgSO・7HO、50mg/l 硫酸カナマイシン、15ml/l 微量元素溶液US3、これは、36.5g/l 濃度37%の塩酸、11.91g/l MnCl・4HO、1.87g/l ZnSO・7HO、0.84g/l Na−EDTA・2HO、0.3g/l HBO、0.25g/l NaMoO・2HO、4.7g/l CaCl・2HO、17.3g/l FeSO・7HO、0.15g/l CuCl・2HOからなる)と100mlフラスコからの予備培養物とを混合した。この培養物を、30℃で200rpmでインキュベートした。3時間インキュベートした後、0.4mM ジシクロプロピルケトンを添加することによってalkBGT遺伝子を活性化した。この培養物を、25℃、200rpmでさらに16時間インキュベートした。
これら3つのフラスコ中の培養物を合一し、5500gで室温で10分間遠心分離した。上清を廃棄した。このペレットを、M9培地(その組成は上記に提供されている)25mlに再懸濁させた。この洗浄ステップを繰り返すことにより、グルコースおよび他の存在しうる炭素源を除去した。
300mlの発酵槽中に、M9培地(その組成は、炭素源なしで上記に提供されている)180ml、50mg/l カナマイシンを添加した。この発酵槽に、これよりも前のステップからの大体積の予備培養物懸濁液を接種したところ、開始OD600が10に達した。発酵中に、以下のパラメータを設定した:ブタン/空気混合物(25%/75%)2NL/hを用いたガス処理、撹拌機速度を900rpmに設定、温度30℃、初期pH値7.4(実験全体を通して調節せず)。指定された時間に、この発酵槽からサンプルを採取して、生成されたラムノ脂質および脂肪酸二量体の濃度を測定した。
結果を、以下の表2および図1に示す。
Figure 0006742918
明らかであるように、表2は、基質としてグルコースを使用した場合には、緑膿菌(P.aeruginosa)由来の遺伝子rhIA、rhIBおよびrhICを備えた種P.プチダ(putida)KT2440の株(BS−PP−001)が、約1g/lの生成物(そのうち、約110mg/lがジラムノ脂質であり、81mg/lがモノラムノ脂質であった)およびほぼ800mgの不要な脂肪酸二量体を製造しえたことを示す。
ブチレートを唯一の炭素源として使用した場合には、ジラムノ脂質の量が有意に増加し、一方で不要な脂肪酸二量体が約三分の一しか形成されなかった。他の例では、ある株を、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)GPO1由来のオキシドレダクターゼAlkBを導入するように遺伝子改変し、かつ唯一の炭素源としてブタンを供給した。表2に提供される結果は、ジラムノ脂質が1000mg/l超まで形成されるとともに、測定可能な量の望ましくない脂肪酸二量体が生成されなかったことを示す。
さらに、図1の結果は、異なる炭素源に応じて形成された生成物のパーセンテージによる組成を示す。ブチレートを使用することによって、不要な脂肪酸二量体の量が81%から64%へと減少するとともに、ブタンおよびブタノールを用いた場合には、形成される脂肪酸二量体の量が測定不可能であることが分かる。
例4
BS−PP−001+alkBを用いた1−ブタノールからのラムノ脂質の製造
100mlのバッフル付きフラスコ3つに、カナマイシンおよびテトラサイクリンを含むLB培地25mlを充填し、それぞれに株P.プチダ(P.putida)pBBR1MCS−2::ABC pBT10(BS−PP001 +alkB)のグリセロール凍結培養物100μlを接種した。この株は、国際公開第2009/077461号(WO 2009/077461 A1)の第36頁および第37頁に記載された遺伝子構築物pBT10(配列番号31)を例1の株に添加することにより製造したものである。これらのフラスコを、振とうインキュベーター中で30℃で200rpmで24時間インキュベートした。
バッフル付きの1リットルフラスコ3つをそれぞれ使用して、変更されたM9培地75ml(組成:15g/l グルコース、6.8g/l NaPO、3g/l KHPO、0.5g/l NaCl、2g/l NHCl、15g/l 酵母抽出物、0.49g/l MgSO・7HO、50mg/l 硫酸カナマイシン、10mg/l テトラサイクリン、15ml/l 微量元素溶液US3、これは、36.5g/l 濃度37%の塩酸、11.91g/l MnCl・4HO、1.87g/l ZnSO・7HO、0.84g/l Na−EDTA・2HO、0.3g/l HBO、0.25g/l NaMoO・2HO、4.7g/l CaCl・2HO、17.3g/l FeSO・7HO、0.15g/l CuCl・2HOからなる)と100mlフラスコからの予備培養物とを混合した。この培養物を、30℃で200rpmでインキュベートした。3時間インキュベートした後、0.4mM ジシクロプロピルケトンを添加することによってalkBGT遺伝子を活性化した。この培養物を、30℃で200rpmでさらに4時間インキュベートした。
これら3つのフラスコ中の培養物を合一し、5500gで室温で10分間遠心分離した。上清を廃棄した。このペレットを、M9培地(その組成は上記に提供されている)25mlに再懸濁させた。この洗浄ステップを繰り返すことにより、グルコースおよび他の存在しうる炭素源を除去した。
300mlの発酵槽中に、M9培地(その組成は、炭素源なしで上記に提供されている)180ml、50mg/l カナマイシンを添加した。この発酵槽に、これよりも前のステップからの予備培養物懸濁液10mlを接種したところ、開始OD600が5に達した。発酵中に、以下のパラメータを設定した:空気3NL/hを用いたガス処理、撹拌機速度を700rpmに設定、温度30℃、pH値7.0(実験全体を通して5%アンモニア溶液で調節)。ブタノール溶液をシリンジを介して供給した(供給速度 0.2g/(lh))。指定された時間に、この発酵槽からサンプルを採取して、生成されたラムノ脂質および脂肪酸二量体の濃度を測定した。
結果を上記の表2に示す。
Figure 0006742918
Figure 0006742918

Claims (12)

  1. 以下:
    − 組換え細胞と、炭素源を含む培地とを接触させること;および
    − 前記細胞により前記炭素源からラムノ脂質を製造するのに適した条件下で前記細胞を培養すること
    を含む、少なくとも1つのラムノ脂質を製造する方法であって、
    前記組換え細胞には、前記細胞の野生型と比較して前記細胞が酵素E、EおよびEの増大された活性を示すような遺伝子改変がなされており、ここで、前記酵素Eはα/βヒドロラーゼであり、前記酵素EはラムノシルトランスフェラーゼIであり、かつ前記酵素EはラムノシルトランスフェラーゼIIであり、かつ、前記炭素源はブタン、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ブタナール、ブタノン、酪酸およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるC分子である、前記方法。
  2. 前記細胞には、前記細胞の野生型と比較して前記細胞が酵素オキシドレダクターゼの増大された活性を示すような遺伝子改変がなされている、請求項1に記載の方法。
  3. 前記オキシドレダクターゼが、alkB型オキシドレダクターゼ、モノオキシゲナーゼおよびNAD(P)H依存性アルコールデヒドロゲナーゼ(ADH)からなる群から選択される、請求項2に記載の方法。
  4. 前記組換え細胞が、前記細胞の野生型と比較して酵素E、E、Eおよびオキシドレダクターゼの増大された活性を示し、かつ前記C分子がブタンである、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記培地が、C分子の培地中の全炭素含分の少なくとも40質量%を含む、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
  6. − 前記酵素Eが、3−ヒドロキシアルカノイル−ACPから3−ヒドロキシアルカノイル−3−ヒドロキシアルカン酸−ACPを経由してヒドロキシアルカノイル−3−ヒドロキシアルカン酸への転化を触媒することができ、
    − 前記酵素Eが、dTDP−ラムノースおよび3−ヒドロキシアルカノイル−3−ヒドロキシアルカノエートからα−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシアルカノイル−3−ヒドロキシアルカノエートへの転化を触媒することができ、かつ
    − 前記酵素Eが、dTDP−ラムノースおよびα−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシアルカノイル−3−ヒドロキシアルカノエートからα−L−ラムノピラノシル−(1−2)−α−L−ラムノピラノシル−3−ヒドロキシアルカノイル−3−ヒドロキシアルカノエートへの転化を触媒することができる、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。
  7. − 前記酵素Eが、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6およびそれらの断片からなる群から選択されるアミノ酸配列を含み、
    − 前記酵素Eが、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11およびそれらの断片からなる群から選択され、かつ
    − 前記酵素Eが、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15およびそれらの断片からなる群から選択され、
    前記断片は、各酵素の配列と比較してアミノ酸残基の10%までが欠失、挿入、置換またはそれらの組み合わせにより改変されているポリペプチド配列を含み、かつ、前記断片は各酵素の酵素活性の少なくとも10%を含む、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記細胞が、アスペルギルス(Aspergillus)、コリネバクテリウム(Corynebacterium)、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)、バチルス(Bacillus)、アシネトバクター(Acinetobacter)、アルカリゲネス(Alcaligenes)、ラクトバチルス(Lactobacillus)、パラコッカス(Paracoccus)、ラクトコッカス(Lactococcus)、カンジダ(Candida)、ピチア(Pichia)、ハンセヌラ(Hansenula)、クルイウェロマイセス(Kluyveromyces)、サッカロマイセス(Saccharomyces)、エシェリキア(Escherichia)、ザイモモナス(Zymomonas)、ヤロウィア(Yarrowia)、メチロバクテリウム(Methylobacterium)、ラルストニア(Ralstonia)、シュードモナス(Pseudomonas)、ロドスピリルム(Rhodospirillum)、ロドバクター(Rhodobacter)、バークホルデリア(Burkholderia)、クロストリジウム(Clostridium)およびカプリアビダス(Cupriavidus)からなる群の属から選択される、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記細胞が、P.プチダ(P.putida)GPp121、P.プチダ(P.putida)GPp122、P.プチダ(P.putida)GPp123、P.プチダ(P.putida)GPp124およびP.プチダ(P.putida)GPp104、P.プチダ(P.putida)KT42C1、P.プチダ(P.putida)KTOY01またはP.プチダ(P.putida)KTOY02からなる群から選択される、請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記ラムノ脂質が、一般式(I)
    Figure 0006742918
    [式中、
    mは、2、1または0であり
    nは、1または0であり
    およびRは、互いに独立して、2個から24個までの炭素原子を有する同一のまたは異なる有機基である]
    を含む、請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。
  11. ブタン、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ブタナール、ブタノン、酪酸およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるC分子から少なくとも1つのラムノ脂質を形成しうる細胞であって、前記細胞には、前記細胞の野生型と比較して前記細胞が酵素オキシドレダクターゼならびに酵素E、EおよびEの増大された活性を示すような遺伝子改変がなされており、ここで、前記酵素Eはα/βヒドロラーゼであり、前記酵素EはラムノシルトランスフェラーゼIであり、かつ前記酵素EはラムノシルトランスフェラーゼIIであり、かつ
    − 前記オキシドレダクターゼが、alkB型オキシドレダクターゼ、モノオキシゲナーゼおよびNAD(P)H依存性アルコールデヒドロゲナーゼ(ADH)からなる群から選択され、
    − 前記酵素E が、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6およびそれらの断片からなる群から選択されるアミノ酸配列を含み、
    − 前記酵素E が、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11およびそれらの断片からなる群から選択され、かつ
    − 酵素E が、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15からなる群から選択され、
    前記断片は、各酵素の配列と比較してアミノ酸残基の10%までが欠失、挿入、置換またはそれらの組み合わせにより改変されているポリペプチド配列を含み、かつ、前記断片は各酵素の酵素活性の少なくとも10%を含む、前記細胞。
  12. 請求項11に記載の細胞であって、前記細胞が、アスペルギルス(Aspergillus)、コリネバクテリウム(Corynebacterium)、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)、バチルス(Bacillus)、アシネトバクター(Acinetobacter)、アルカリゲネス(Alcaligenes)、ラクトバチルス(Lactobacillus)、パラコッカス(Paracoccus)、ラクトコッカス(Lactococcus)、カンジダ(Candida)、ピチア(Pichia)、ハンセヌラ(Hansenula)、クルイウェロマイセス(Kluyveromyces)、サッカロマイセス(Saccharomyces)、エシェリキア(Escherichia)、ザイモモナス(Zymomonas)、ヤロウィア(Yarrowia)、メチロバクテリウム(Methylobacterium)、ラルストニア(Ralstonia)、シュードモナス(Pseudomonas)、ロドスピリルム(Rhodospirillum)、ロドバクター(Rhodobacter)、バークホルデリア(Burkholderia)、クロストリジウム(Clostridium)およびカプリアビダス(Cupriavidus)からなる群の属から選択される、前記細胞。
JP2016569762A 2014-05-26 2015-04-27 ラムノ脂質の製造方法 Active JP6742918B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14169799.5 2014-05-26
EP14169799.5A EP2949214A1 (en) 2014-05-26 2014-05-26 Methods of producing rhamnolipids
PCT/EP2015/059044 WO2015180907A1 (en) 2014-05-26 2015-04-27 Methods of producing rhamnolipids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017516478A JP2017516478A (ja) 2017-06-22
JP6742918B2 true JP6742918B2 (ja) 2020-08-19

Family

ID=50774715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016569762A Active JP6742918B2 (ja) 2014-05-26 2015-04-27 ラムノ脂質の製造方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10174353B2 (ja)
EP (2) EP2949214A1 (ja)
JP (1) JP6742918B2 (ja)
CN (1) CN106414758B (ja)
BR (1) BR112016027290B1 (ja)
CA (1) CA2948696C (ja)
RU (1) RU2694392C9 (ja)
WO (1) WO2015180907A1 (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010032484A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Evonik Goldschmidt Gmbh Zellen und Verfahren zur Herstellung von Rhamnolipiden
EP2949214A1 (en) 2014-05-26 2015-12-02 Evonik Degussa GmbH Methods of producing rhamnolipids
EP3336180A1 (en) * 2016-07-04 2018-06-20 Evonik Degussa GmbH Mutant alkb gene
CN109863166A (zh) 2016-10-24 2019-06-07 赢创德固赛有限公司 具有降低的葡萄糖脱氢酶活性的产生鼠李糖脂的细胞
CN107557324B (zh) * 2017-10-26 2019-09-03 南京工业大学 一株铜绿假单胞菌及其应用
WO2019154970A1 (en) 2018-02-09 2019-08-15 Evonik Degussa Gmbh Mixture composition comprising glucolipids
CN108753810B (zh) * 2018-05-22 2021-06-18 昆明理工大学 一种转录调节蛋白基因orf2的用途
CN108707562B (zh) * 2018-05-24 2022-05-10 江苏世邦生物工程科技有限公司 用于修复三氮污染土壤的微生物制剂及其制备方法和应用
CN112980911B (zh) * 2019-12-18 2022-09-20 万华化学集团股份有限公司 一种低残油发酵生产鼠李糖脂的方法
US11918670B2 (en) 2020-03-11 2024-03-05 Evonik Operations Gmbh Mixture composition comprising glycolipids and triethyl citrate
CN115802894A (zh) 2020-05-21 2023-03-14 美国艾华诺公司 生长介质组合物
CN114231545B (zh) * 2020-09-09 2023-06-20 中国中医科学院中药研究所 一种鼠李糖转移酶基因、制备方法及其表达和应用
CN114438000B (zh) * 2020-11-05 2024-02-27 万华化学(四川)有限公司 一株铜绿假单胞菌及其构建方法与应用
US20240117275A1 (en) 2021-01-29 2024-04-11 Danisco Us Inc. Compositions for cleaning and methods related thereto

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US601494A (en) 1898-03-29 Spar for vessels
NL301993A (ja) 1962-12-18
US4601893A (en) 1984-02-08 1986-07-22 Pfizer Inc. Laminate device for controlled and prolonged release of substances to an ambient environment and method of use
DE4027453A1 (de) 1990-08-30 1992-03-05 Degussa Neue plasmide aus corynebacterium glutamicum und davon abgeleitete plasmidvektoren
DE4440118C1 (de) 1994-11-11 1995-11-09 Forschungszentrum Juelich Gmbh Die Genexpression in coryneformen Bakterien regulierende DNA
JP4327909B2 (ja) 1996-11-13 2009-09-09 イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 組み換え生物による1,3―プロパンジオールの生産方法
CN1515538A (zh) 1997-02-20 2004-07-28 ������������ʽ���� 制备丙二酸衍生物的方法
JPH10229891A (ja) 1997-02-20 1998-09-02 Mitsubishi Rayon Co Ltd マロン酸誘導体の製造法
DE10031999A1 (de) 1999-09-09 2001-04-19 Degussa Verfahren zur fermentativen Herstellung von D-Pantothensäure unter Verwendung coryneformer Bakterien
DE102007031689A1 (de) 2007-07-06 2009-01-08 Evonik Goldschmidt Gmbh Enzympräparate
DE102007060705A1 (de) 2007-12-17 2009-06-18 Evonik Degussa Gmbh ω-Aminocarbonsäuren oder ihre Lactame, herstellende, rekombinante Zellen
DE102008002410A1 (de) 2008-06-13 2009-12-17 Evonik Goldschmidt Gmbh Enzymatische Synthese von Sphingolipiden
DE102008002409A1 (de) 2008-06-13 2009-12-17 Evonik Goldschmidt Gmbh Enzymatische Synthese von Sphingolipiden
DE102008041754A1 (de) 2008-09-02 2010-03-04 Evonik Goldschmidt Gmbh Enzympräparate
DE102009045077A1 (de) 2009-09-29 2011-03-31 Evonik Goldschmidt Gmbh Verwendung von Sophorolipiden und deren Derivaten in Kombination mit Pestiziden als Adjuvant/Additiv für den Pflanzenschutz und den industriellen non-crop Bereich
DE102009046623A1 (de) 2009-11-11 2011-05-12 Evonik Röhm Gmbh Verwendung eines zu einem MeaB-Protein homologen Proteins zur Erhöhung der enzymatischen Aktivität einer 3-Hydroxycarbonsäure-CoA-Mutase
DE102010014680A1 (de) 2009-11-18 2011-08-18 Evonik Degussa GmbH, 45128 Zellen, Nukleinsäuren, Enzyme und deren Verwendung sowie Verfahren zur Herstellung von Sophorolipiden
DE102010029973A1 (de) 2010-06-11 2011-12-15 Evonik Degussa Gmbh Mikrobiologische Herstellung von C4-Körpern aus Saccharose und Kohlendioxid
DE102010032484A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Evonik Goldschmidt Gmbh Zellen und Verfahren zur Herstellung von Rhamnolipiden
EP2573172A1 (en) 2011-09-21 2013-03-27 Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf Means and methods for rhamnolipid production
DE102011090030A1 (de) 2011-12-28 2013-07-04 Evonik Industries Ag Wässrige Haar- und Hautreinigungszusammensetzungen, enthaltend Biotenside
DE102012201360A1 (de) 2012-01-31 2013-08-01 Evonik Industries Ag Zellen und Verfahren zur Herstellung von Rhamnolipiden
DE102012007491A1 (de) 2012-04-11 2013-10-17 Evonik Industries Ag Neue Enzyme
DE102012212085A1 (de) 2012-07-11 2014-01-16 Evonik Industries Ag Lipase stabiler Verdicker
DE102012221519A1 (de) 2012-11-26 2014-05-28 Evonik Industries Ag Verfahren zur Isolierung von Rhamnolipiden
EP2746397A1 (de) 2012-12-21 2014-06-25 Evonik Industries AG Herstellung von Omega-Aminofettsäuren
DE102013205755A1 (de) 2013-04-02 2014-10-02 Evonik Industries Ag Waschmittelformulierung für Textilien enthaltend Rhamnolipide mit einem überwiegenden Gehalt an di-Rhamnolipiden
DE102013205756A1 (de) 2013-04-02 2014-10-02 Evonik Industries Ag Mischungszusammensetzung enthaltend Rhamnolipide
DE102013206314A1 (de) 2013-04-10 2014-10-16 Evonik Industries Ag Kosmetische Formulierung enthaltend Copolymer sowie Sulfosuccinat und/oder Biotensid
DE102014200497A1 (de) 2014-01-14 2015-07-16 Evonik Industries Ag Enzymatisches Verfahren
SG11201609757XA (en) 2014-05-23 2016-12-29 Evonik Degussa Gmbh Biosynthetic production of acyl amino acids
EP2949214A1 (en) 2014-05-26 2015-12-02 Evonik Degussa GmbH Methods of producing rhamnolipids
JP2018505690A (ja) 2015-02-19 2018-03-01 エボニック デグサ ゲーエムベーハーEvonik Degussa GmbH ラムノ脂質合成

Also Published As

Publication number Publication date
BR112016027290B1 (pt) 2022-07-12
CN106414758A (zh) 2017-02-15
BR112016027290A2 (pt) 2018-01-30
EP3148335A1 (en) 2017-04-05
CA2948696C (en) 2022-10-04
US10174353B2 (en) 2019-01-08
JP2017516478A (ja) 2017-06-22
RU2694392C2 (ru) 2019-07-12
RU2016149604A3 (ja) 2018-11-21
EP3148335B1 (en) 2020-01-01
RU2016149604A (ru) 2018-06-26
US20170096695A1 (en) 2017-04-06
CA2948696A1 (en) 2015-12-03
CN106414758B (zh) 2021-01-01
WO2015180907A1 (en) 2015-12-03
EP2949214A1 (en) 2015-12-02
RU2694392C9 (ru) 2019-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6742918B2 (ja) ラムノ脂質の製造方法
JP6461078B2 (ja) ラムノリピドを生産するための細胞および方法
JP2018505690A (ja) ラムノ脂質合成
US11236372B2 (en) Lipid production
US9909147B2 (en) Enzymatic hydroxylation of aliphatic hydrocarbon
US20120244588A1 (en) Method of producing 3-hydroxypropionic acid using malonic semialdehyde reducing pathway
DE102012201360A1 (de) Zellen und Verfahren zur Herstellung von Rhamnolipiden
Komati Reddy et al. Metabolic engineering of an ATP-neutral Embden-Meyerhof-Parnas pathway in Corynebacterium glutamicum: growth restoration by an adaptive point mutation in NADH dehydrogenase
JP2021530996A (ja) ガンマラクトンの生合成生産
JP7143292B2 (ja) 減少したグルコースデヒドロゲナーゼ活性を有するラムノリピド産生細胞
Wan et al. Characterization of three Δ9-fatty acid desaturases with distinct substrate specificity from an oleaginous fungus Cunninghamella echinulata
Reddy et al. Metabolic Engineering an ATP-neutral EMP pathway in Corynebacterium glutamicum: adaptive point mutation in NADH dehydrogenase restores growth

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180417

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190325

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190620

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200203

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: 20200708

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200729

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6742918

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250