JP7216396B2 - Non-archaeal organisms with a novel mevalonate pathway - Google Patents
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Description
本発明は、新規メバロン酸経路を有する非古細菌生物等に関する。 The present invention relates to non-archaeal organisms and the like having a novel mevalonate pathway.
イソプレノイドは自然界最大の天然有機化合物群であり、70,000種以上が存在するとされている。イソプレノイドは全ての生物ドメインで生理学的に重要な役割を担っている。例えば、呼吸鎖キノン、高等動物におけるビタミンAやビタミンKのような脂溶性ビタミン類、膜脂質の構成成分やホルモンのようなステロイド類、高等植物におけるカロテノイド、アブシシン酸やジベレリンのような植物ホルモンなどが代表例として挙げられる。またアーキアにおける全ての膜脂質はイソプレノイドによって炭化水素鎖が構成され、極限環境への適応に関与している。 Isoprenoids are the largest group of natural organic compounds in nature, with more than 70,000 species. Isoprenoids play important physiological roles in all biological domains. Examples include respiratory chain quinones, fat-soluble vitamins such as vitamin A and vitamin K in higher animals, steroids such as components of membrane lipids and hormones, carotenoids in higher plants, and plant hormones such as abscisic acid and gibberellin. is a typical example. All membrane lipids in archaea are composed of hydrocarbon chains by isoprenoids and are involved in adaptation to extreme environments.
イソプレノイドは、炭素数5の活性イソプレン単位であるイソペンテニル二リン酸(IPP)と、その構造異性体であるジメチルアリル二リン酸(DMAPP)を前駆体として合成される。これらの前駆体を合成する経路としては、メバロン酸(MVA)経路が知られている。MVA経路は、アセチルCoAを出発物質とし、MVAを経てIPPを合成する経路である。DMAPPはIPPの異性化により合成される。 Isoprenoids are synthesized from the precursors isopentenyl diphosphate (IPP), an active isoprene unit with 5 carbon atoms, and its structural isomer dimethylallyl diphosphate (DMAPP). The mevalonate (MVA) pathway is known as a pathway for synthesizing these precursors. The MVA pathway is a pathway that uses acetyl-CoA as a starting material and synthesizes IPP via MVA. DMAPP is synthesized by isomerization of IPP.
イソプレノイドは、医薬、ビタミン、テルペン、ゴム等の種々の物質そのものを構成する、或いはこれらの原料となる化合物であり、メバロン酸経路を利用したイソプレノイドの製造方法が各種知られている(特許文献1)。しかしながら、いずれの方法も、既存のメバロン酸経路(図1)を利用するものである。 Isoprenoids are compounds that constitute various substances such as pharmaceuticals, vitamins, terpenes, and gums, or are raw materials for these substances. Various methods for producing isoprenoids using the mevalonate pathway are known (Patent Document 1). ). However, both methods utilize the existing mevalonate pathway (Fig. 1).
本発明者は、新規メバロン酸経路を見出すことに着目した。本発明は、新規メバロン酸経路を見出し、これを利用したイソプレノイド化合物製造技術を提供することを課題とする。 The present inventor focused on finding a novel mevalonate pathway. An object of the present invention is to discover a novel mevalonate pathway and to provide a technology for producing isoprenoid compounds using this pathway.
本発明者は、鋭意研究を進めた結果、古細菌AcnXタンパク質のコード配列を含むポリヌクレオチド、及び古細菌UbiDタンパク質ホモログのコード配列を含むポリヌクレオチドを含む、非古細菌生物であれば、上記課題を解決できることを見出した。 As a result of intensive research, the present inventors have found that if a non-archaeal organism contains a polynucleotide containing the coding sequence of the archaeal AcnX protein and a polynucleotide containing the coding sequence of the archaeal UbiD protein homologue, the above problems can be solved.
即ち、本発明は、下記の態様を包含する。 That is, the present invention includes the following aspects.
項1.
古細菌AcnXタンパク質のコード配列を含むポリヌクレオチド、及び古細菌UbiDタンパク質ホモログのコード配列を含むポリヌクレオチドを含む、非古細菌生物。
A non-archaeal organism comprising a polynucleotide comprising a coding sequence for an archaeal AcnX protein and a polynucleotide comprising a coding sequence for an archaeal UbiD protein homologue.
項2.
さらに、フラビンプレニルトランスフェラーゼのコード配列を含むポリヌクレオチドを含む、項1に記載の非古細菌生物。
2. The non-archaeal organism of
項3.
前記古細菌AcnXタンパク質がクレンアーキオータ門又はユリアーキオータ門由来のタンパク質であり、且つ前記古細菌UbiDタンパク質ホモログがクレンアーキオータ門又はユリアーキオータ門由来のタンパク質である、項1又は2に記載の非古細菌生物。
項4.
前記古細菌AcnXタンパク質及び前記古細菌UbiDタンパク質ホモログが、共にクレンアーキオータ門由来のタンパク質である、項1~3のいずれかに記載の非古細菌生物。
Section 4.
Item 4. The non-archaeal organism according to any one of
項5.
前記古細菌AcnXタンパク質が下記(A)又は(B)に記載の複合体タンパク質:
(A)配列番号1~2のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるラージサブユニットと、配列番号3~4のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるスモールサブユニットとを含む複合体タンパク質、又は
(B)配列番号1~2のいずれかに示されるアミノ酸配列と70%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるラージサブユニットと、配列番号3~4のいずれかに示されるアミノ酸配列と70%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるスモールサブユニットとを含む複合体タンパク質であり、且つ5-ホスホメバロン酸(MVA5P)デヒドラターゼ活性を有する複合体タンパク質、
であり、且つ
前記古細菌UbiDタンパク質ホモログが下記(C)又は(D)に記載のタンパク質:
(C)配列番号5~6のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるタンパク質、又は
(D)配列番号5~6のいずれかに示されるアミノ酸配列と70%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つトランス アンヒドロ 5-ホスホメバロン酸(tAHMP)デカルボキシラーゼ活性を有するタンパク質、
である、項1~4のいずれかに記載の非古細菌生物。
Item 5.
The archaeal AcnX protein is a complex protein according to (A) or (B) below:
(A) a complex protein comprising a large subunit consisting of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 1-2 and a small subunit consisting of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 3-4, or ( B) A large subunit consisting of an amino acid sequence having 70% or more identity with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 1-2 and 70% or more with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 3-4 a complex protein comprising a small subunit consisting of an amino acid sequence having the identity of and having 5-phosphomevalonate (MVA5P) dehydratase activity,
and the archaeal UbiD protein homolog is a protein according to (C) or (D) below:
(C) a protein consisting of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 5-6, or (D) consisting of an amino acid sequence having 70% or more identity with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 5-6 and a protein having trans anhydro 5-phosphomevalonate (tAHMP) decarboxylase activity,
Item 5. The non-archaeal organism according to any one of
項6.
前記非古細菌生物が、腸内細菌科細菌、放線菌、乳酸菌、クロストリジア、シアノバクテリア、酵母、藻類、糸状菌、又は植物である、項1~5のいずれかに記載の非古細菌生物。
項7.
さらに、メバロン酸経路上の他の酵素のコード配列を含むポリヌクレオチドを含む、項1~6のいずれかに記載の非古細菌生物。
7. The non-archaeal organism of any of Items 1-6, further comprising a polynucleotide comprising coding sequences for other enzymes on the mevalonate pathway.
項8.
前記他の酵素が、アセトアセチルCoAチオラーゼ、HMG-CoAシンターゼ、HMG-CoAレダクターゼ、メバロン酸キナーゼ(MVK)、イソペンテニルリン酸キナーゼ(IPK)、及びイソペンテニル二リン酸イソメラーゼ(IDI)からなる群より選択される少なくとも1種である、項7に記載の非古細菌生物。
the other enzyme is the group consisting of acetoacetyl-CoA thiolase, HMG-CoA synthase, HMG-CoA reductase, mevalonate kinase (MVK), isopentenyl phosphate kinase (IPK), and isopentenyl diphosphate isomerase (IDI)
項9.
項1~8のいずれかに記載の非古細菌生物の培養物。
項10.
項9に記載の培養物から、一般式(1):
From the culture of
[式中、Xはリン酸基、又はヒドロキシ基又は水素を示す。]
で表される化合物、及び/又は一般式(2):
[In the formula, X represents a phosphate group, a hydroxy group, or hydrogen. ]
A compound represented by and / or general formula (2):
[式中、Yはメチル基、ビニル基、又はヒドロキシ基を示す。]
で表される化合物を得ることを含む、メバロン酸経路中間体又はその類縁体の製造方法。
[In the formula, Y represents a methyl group, a vinyl group, or a hydroxy group. ]
A method for producing a mevalonate pathway intermediate or an analog thereof comprising obtaining a compound represented by
項11.
一般式(1):
General formula (1):
[式中、Xはヒドロキシ基、リン酸基又は水素を示す。]
で表される化合物、及び/若しくは一般式(2):
[In the formula, X represents a hydroxy group, a phosphate group or hydrogen. ]
A compound represented by and / or general formula (2):
[式中、Yはメチル基、ビニル基、又はヒドロキシ基を示す。]
で表される化合物、それらの塩、又はそれらの溶媒和物。
[In the formula, Y represents a methyl group, a vinyl group, or a hydroxy group. ]
Compounds represented by, salts thereof, or solvates thereof.
項12.
項9に記載の培養物から、
(a)イソプレノイド化合物、並びに/又は
(b)一般式(1):
From the culture of
(a) an isoprenoid compound, and/or (b) general formula (1):
[式中、Xはヒドロキシ基、リン酸基又は水素を示す。]
で表される化合物の脱炭酸生成物、及び/若しくは一般式(2):
[In the formula, X represents a hydroxy group, a phosphate group or hydrogen. ]
and/or general formula (2):
[式中、Yはメチル基、ビニル基、又はヒドロキシ基を示す。]
で表される化合物の脱炭酸生成物、
を得ることを含む、化合物の製造方法。
[In the formula, Y represents a methyl group, a vinyl group, or a hydroxy group. ]
The decarboxylation product of the compound represented by
A method of making a compound, comprising obtaining
項13.
古細菌AcnXタンパク質のコード配列及び古細菌UbiDタンパク質ホモログのコード配列を含む、単離されたポリヌクレオチド。
An isolated polynucleotide comprising a coding sequence for an archaeal AcnX protein and a coding sequence for an archaeal UbiD protein homologue.
項14.
古細菌AcnXタンパク質を含有する、MVA5Pデヒドラターゼ酵素剤。
An MVA5P dehydratase enzymatic preparation containing an archaeal AcnX protein.
項15.
古細菌UbiDタンパク質ホモログを含有する、tAHMPデカルボキシラーゼ酵素剤。
A tAHMP decarboxylase enzyme preparation containing an archaeal UbiD protein homologue.
本発明によれば、新規メバロン酸経路を利用したイソプレノイド化合物製造技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the isoprenoid compound manufacturing technique using a novel mevalonate pathway can be provided.
本明細書中において、「含有」及び「含む」なる表現については、「含有」、「含む」、「実質的にからなる」及び「のみからなる」という概念を含む。 As used herein, the expressions "contain" and "include" include the concepts "contain", "include", "consist essentially of" and "consist only of".
本明細書において、アミノ酸配列の「同一性」とは、2以上の対比可能なアミノ酸配列の、お互いに対するアミノ酸配列の一致の程度をいう。従って、ある2つのアミノ酸配列の一致性が高いほど、それらの配列の同一性又は類似性は高い。アミノ酸配列の同一性のレベルは、例えば、配列分析用ツールであるFASTAを用い、デフォルトパラメータを用いて決定される。若しくは、Karlin及びAltschulによるアルゴリズムBLAST(Karlin S, Altschul SF.“Methods for assessing the statistical significance of molecular sequence features by using general scoring schemes” Proc. Natl. Acad. Sci. USA.87:2264-2268(1990)、KarlinS,Altschul SF.“Applications and statistics for multiple high-scoring segments in molecular sequences.”Proc. Natl. Acad. Sci. USA.90:5873-7(1993))を用いて決定できる。このようなBLASTのアルゴリズムに基づいたBLASTXと呼ばれるプログラムが開発されている。これらの解析方法の具体的な手法は公知であり、National Center of Biotechnology Information(NCBI)のウェブサイト(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)を参照すればよい。また、塩基配列の「同一性」も上記に準じて定義される。 本明細書中において、「保存的置換」とは、アミノ酸残基が類似の側鎖を有するアミノ酸残基に置換されることを意味する。例えば、リジン、アルギニン、ヒスチジンといった塩基性側鎖を有するアミノ酸残基同士で置換されることが、保存的な置換にあたる。その他、アスパラギン酸、グルタミン酸といった酸性側鎖を有するアミノ酸残基;グリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システインといった非帯電性極性側鎖を有するアミノ酸残基;アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファンといった非極性側鎖を有するアミノ酸残基;スレオニン、バリン、イソロイシンといったβ-分枝側鎖を有するアミノ酸残基;チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジンといった芳香族側鎖を有するアミノ酸残基同士での置換も同様に、保存的な置換にあたる。 As used herein, the term “identity” of amino acid sequences refers to the degree of amino acid sequence identity between two or more comparable amino acid sequences. Therefore, the higher the identity or similarity between two amino acid sequences, the higher the identity or similarity between those sequences. The level of amino acid sequence identity is determined, for example, using the sequence analysis tool FASTA, using default parameters. or Algorithm BLAST by Karlin and Altschul (Karlin S, Altschul SF. "Methods for assessing the statistical significance of molecular sequence features by using general scoring schemes" Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 87:2264-2268 (1990)). , Karlin S, Altschul SF."Applications and statistics for multiple high-scoring segments in molecular sequences."Proc. Natl. Acad. Sci. USA.90:5873-7 (1993)). A program called BLASTX based on such a BLAST algorithm has been developed. Specific methods of these analysis methods are known, and the website of the National Center of Biotechnology Information (NCBI) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/) can be referred to. The “identity” of base sequences is also defined according to the above. As used herein, "conservative substitution" means that an amino acid residue is replaced with an amino acid residue having a similar side chain. For example, substitutions between amino acid residues having basic side chains such as lysine, arginine, and histidine correspond to conservative substitutions. In addition, amino acid residues having acidic side chains such as aspartic acid and glutamic acid; amino acid residues having uncharged polar side chains such as glycine, asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine and cysteine; alanine, valine, leucine, isoleucine, amino acid residues with nonpolar side chains such as proline, phenylalanine, methionine, tryptophan; amino acid residues with β-branched side chains, such as threonine, valine, isoleucine; and aromatic side chains, such as tyrosine, phenylalanine, tryptophan, histidine. Substitutions between amino acid residues are also conservative substitutions.
本明細書において、DNA、RNAなどのポリヌクレオチドには、次に例示するように、公知の化学修飾が施されていてもよい。ヌクレアーゼなどの加水分解酵素による分解を防ぐために、各ヌクレオチドのリン酸残基(ホスフェート)を、例えば、ホスホロチオエート(PS)、メチルホスホネート、ホスホロジチオネート等の化学修飾リン酸残基に置換することができる。また、各リボヌクレオチドの糖(リボース)の2位の水酸基を、-OR(Rは、例えばCH3(2´-O-Me)、CH2CH2OCH3(2´-O-MOE)、CH2CH2NHC(NH)NH2、CH2CONHCH3、CH2CH2CN等を示す)に置換してもよい。さらに、塩基部分(ピリミジン、プリン)に化学修飾を施してもよく、例えば、ピリミジン塩基の5位へのメチル基やカチオン性官能基の導入、あるいは2位のカルボニル基のチオカルボニルへの置換などが挙げられる。さらには、リン酸部分やヒドロキシル部分が、例えば、ビオチン、アミノ基、低級アルキルアミン基、アセチル基等で修飾されたものなどを挙げることができるが、これに限定されない。また、ヌクレオチドの糖部の2´酸素と4´炭素を架橋することにより、糖部のコンフォーメーションをN型に固定したものであるBNA(LNA)等もまた、好ましく用いられ得る。 本明細書において、「古細菌」とは、特に制限されず、例えばクレンアーキオータ門、ユリアーキオータ門、タウムアーキオータ門、アイグアーキオータ門、コルアーキオータ門、バチアーキオータ門、ロキアーキオータ門等の古細菌が挙げられ、これらの中でも好ましくはクレンアーキオータ門、ユリアーキオータ門等の古細菌が挙げられる。クレンアーキオータ門の古細菌として、好ましくはデスルフロコックス科の古細菌、より好ましくはアエロピュルム属の古細菌、さらに好ましくはアエロピュルム・ペルニクス(Aeropyrum pernix)が挙げられる。ユリアーキオータ門の古細菌として、好ましくはメタノサルキナ科の古細菌、より好ましくはメタノサルキナ属の古細菌、さらに好ましくはメタノサルキナ・マゼイ(Methanosarcina mazei)が挙げられる。 As used herein, polynucleotides such as DNA and RNA may be subjected to known chemical modifications as exemplified below. Substitution of the phosphate residue of each nucleotide with a chemically modified phosphate residue such as phosphorothioate (PS), methylphosphonate, phosphorodithionate, etc. to prevent degradation by hydrolases such as nucleases can be done. In addition, the hydroxyl group at the 2nd position of the sugar (ribose) of each ribonucleotide is replaced by -OR (R is, for example, CH 3 (2'-O-Me), CH 2 CH 2 OCH 3 (2'-O-MOE), CH2CH2NHC ( NH ) NH2 , CH2CONHCH3 , CH2CH2CN , etc.). Furthermore, the base moiety (pyrimidine, purine) may be chemically modified, for example, introduction of a methyl group or cationic functional group to the 5-position of the pyrimidine base, or substitution of the carbonyl group at the 2-position with thiocarbonyl. is mentioned. Further examples include, but are not limited to, those in which the phosphate moiety or hydroxyl moiety has been modified with biotin, an amino group, a lower alkylamine group, an acetyl group, or the like. In addition, BNA (LNA), etc., in which the conformation of the sugar portion is fixed to the N-type by bridging the 2' oxygen and 4' carbon of the sugar portion of a nucleotide, can also be preferably used. As used herein, the term "archaea" is not particularly limited, and includes, for example, phylum Crenarchaeota, Euriachiota, Thaumarchaeota, Aiguachiota, Colarchaeota, Bachiarchaeota, Lochi Examples include archaea such as Archaeota, and among these, archaea such as Crenarchaeota and Euriachiota are preferable. The archaea of the Crenarchaeota phylum preferably include an archaea of the Desulphlococceae family, more preferably an archaea of the genus Aeropyrum, and still more preferably Aeropyrum pernix. The archaebacteria of the phylum Euryarchiota preferably include archaea of the family Methanosarcinae, more preferably archaea of the genus Methanosarcina, and still more preferably Methanosarcina mazei.
本明細書において、エステル(-COOR)におけるRとしては、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチルなどのC1-6アルキル基;例えば、シクロペンチル、シクロヘキシルなどのC3-8シクロアルキル基;例えば、フェニル、α-ナフチルなどのC6-12アリール基;例えば、ベンジル、フェネチルなどのフェニル-C1-2アルキル基;α-ナフチルメチルなどのα-ナフチル-C1-2アルキル基などのC7-14アラルキル基;ピバロイルオキシメチル基などが用いられる。 As used herein, R in the ester (-COOR) includes, for example, C1-6 alkyl groups such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl and n-butyl; C3-8 cycloalkyl groups such as cyclopentyl and cyclohexyl C6-12 aryl groups such as phenyl and α-naphthyl; phenyl-C1-2 alkyl groups such as benzyl and phenethyl; C7 such as α-naphthyl-C1-2 alkyl groups such as α-naphthylmethyl -14 aralkyl group; pivaloyloxymethyl group and the like are used.
1.非古細菌生物
本発明は、その一態様において、古細菌AcnXタンパク質のコード配列を含むポリヌクレオチド(本明細書において、「AcnXコードポリヌクレオチド」と示すこともある。)、及び古細菌UbiDタンパク質ホモログのコード配列を含むポリヌクレオチド(本明細書において、「UbiDホモログコードポリヌクレオチド」と示すこともある。)を含む、非古細菌生物(本明細書において、「本発明の生物」と示すこともある。)に関する。以下に、これについて説明する。
1. In one aspect of the non-archaeal organisms of the present invention, a polynucleotide comprising a coding sequence for an archaeal AcnX protein (herein sometimes referred to as an "AcnX-encoding polynucleotide"), and an archaeal UbiD protein homologue A non-archaeal organism (also referred to herein as the "organism of the invention") comprising a polynucleotide comprising the coding sequence of There is.) This will be explained below.
1-1.古細菌AcnXタンパク
古細菌AcnXタンパク質は、ラージサブユニット(AcnX L)とスモールサブユニット(AcnX S)とからなる複合体タンパク質であり、古細菌由来のAcnXタンパク質である限り特に制限されない。
1-1. Archaeal AcnX Protein The archaeal AcnX protein is a complex protein consisting of a large subunit (AcnX L) and a small subunit (AcnX S), and is not particularly limited as long as it is an archaeal AcnX protein.
古細菌AcnXタンパク質の具体例を以下の表1に示す。各IDについて、アンダーバー(_)を含むIDはMBGD (mgbd.genome.ad.jp)におけるIDである。表1に示す種以外の古細菌におけるAcnXタンパク質についても、同一性、相同性検索により、容易に決定することができる。 Specific examples of archaeal AcnX proteins are shown in Table 1 below. For each ID, the ID including an underscore (_) is the ID in MBGD (mgbd.genome.ad.jp). AcnX proteins in archaea other than the species shown in Table 1 can also be easily determined by identity and homology searches.
古細菌AcnXタンパク質は、5-ホスホメバロン酸(MVA5P)デヒドラターゼ活性を有する限りにおいて、内在性のタンパク質に対して、変異が導入されたものであってもよい。ここで、MVA5Pデヒドラターゼ活性は、MVA5Pを、式: The archaeal AcnX protein may be an endogenous protein into which a mutation has been introduced, as long as it has 5-phosphomevalonate (MVA5P) dehydratase activity. where MVA5P dehydratase activity is defined as MVA5P by the formula:
で表される化合物(トランス アンヒドロ 5-ホスホメバロン酸(tAHMP))に変換する活性である。 It is an activity to convert to a compound represented by (trans anhydro 5-phosphomevalonic acid (tAHMP)).
MVA5Pデヒドラターゼ活性の有無は、基質(MVA5P)と判定対象タンパク質とを反応させて、反応物を分析(例えば、クロマトグラフィーで分離)して、反応物中にtAHMPが含まれるか否かを調べることによって、判定することができる。具体的には、例えば実施例2に記載の方法によって、判定することができる。 The presence or absence of MVA5P dehydratase activity can be determined by reacting the substrate (MVA5P) with the protein to be determined, analyzing the reaction product (e.g., separation by chromatography), and examining whether tAHMP is contained in the reaction product. can be determined by Specifically, it can be determined by the method described in Example 2, for example.
変異タンパク質は、好ましくは内在性古細菌AcnXラージサブユニットのアミノ酸配列と70%以上(好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、よりさらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上)の同一性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質と、内在性古細菌AcnXスモールサブユニットのアミノ酸配列と70%以上(好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、よりさらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上)の同一性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質とを含む複合体タンパク質であり、且つMVA5Pデヒドラターゼ活性を有する複合体タンパク質である。変異としては、例えば置換、欠失、付加、挿入等が挙げられ、好ましくは置換が挙げられ、より好ましくは保存的置換が挙げられる。変異アミノ酸の数は、好ましくは1又は複数個、より好ましくは1~8個、さらに好ましくは1~4個、よりさらに好ましくは1個である。 The mutein is preferably 70% or more (preferably 80% or more, more preferably 90% or more, even more preferably 95% or more, even more preferably 97% or more, 70% or more (preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 90% or more, more preferably 90% or more, more preferably 90% or more, preferably 99% or more) with the amino acid sequence of the endogenous archaeal AcnX small subunit. is 95% or more, more preferably 97% or more, particularly preferably 99% or more), and has MVA5P dehydratase activity. . Mutations include, for example, substitutions, deletions, additions, insertions, etc., preferably substitutions, and more preferably conservative substitutions. The number of mutated amino acids is preferably 1 or more, more preferably 1-8, still more preferably 1-4, and even more preferably 1.
古細菌AcnXタンパク質の好ましい一態様は、下記(A)又は(B)に記載の複合体タンパク質:
(A)配列番号1~2のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるラージサブユニットと、配列番号3~4のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるスモールサブユニットとを含む複合体タンパク質、又は
(B)配列番号1~2のいずれかに示されるアミノ酸配列と70%以上(好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、よりさらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上)の同一性を有するアミノ酸配列からなるラージサブユニットと、配列番号3~4のいずれかに示されるアミノ酸配列と70%以上(好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、よりさらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上)の同一性を有するアミノ酸配列からなるスモールサブユニットとを含む複合体タンパク質であり、且つMVA5Pデヒドラターゼ活性を有する複合体タンパク質、
である。変異としては、例えば置換、欠失、付加、挿入等が挙げられ、好ましくは置換が挙げられ、より好ましくは保存的置換が挙げられる。変異アミノ酸の数は、好ましくは1又は複数個、より好ましくは1~8個、さらに好ましくは1~4個、よりさらに好ましくは1個である。
A preferred embodiment of the archaeal AcnX protein is a complex protein according to (A) or (B) below:
(A) a complex protein comprising a large subunit consisting of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 1-2 and a small subunit consisting of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 3-4, or ( B) 70% or more (preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, still more preferably 97% or more, particularly preferably 97% or more, and more preferably 70% or more of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOs: 1 and 2) is 99% or more), and 70% or more (preferably 80% or more, more preferably 90% or more, (more preferably 95% or more, still more preferably 97% or more, particularly preferably 99% or more) and a small subunit consisting of an amino acid sequence having an identity of 99% or more), and having MVA5P dehydratase activity body protein,
is. Mutations include, for example, substitutions, deletions, additions, insertions, etc., preferably substitutions, and more preferably conservative substitutions. The number of mutated amino acids is preferably 1 or more, more preferably 1-8, still more preferably 1-4, and even more preferably 1.
なお、配列番号1は、A. pernix由来のAcnX Lであり、KEGGデータベース上のID:APE_2087.1に示されるアミノ酸配列である。配列番号2は、M. mazei由来のAcnX Lであり、KEGGデータベース上のID:MM_1525に示されるアミノ酸配列である。配列番号3は、A. pernix由来のAcnX Sであり、KEGGデータベース上のID:APE_2089に示されるアミノ酸配列である。配列番号4は、M. mazei由来のAcnX Sであり、KEGGデータベース上のID:MM_1524に示されるアミノ酸配列である。 SEQ ID NO: 1 is AcnX L derived from A. pernix, and has an amino acid sequence of ID: APE_2087.1 on the KEGG database. SEQ ID NO: 2 is AcnX L derived from M. mazei, and is the amino acid sequence shown in ID: MM_1525 on the KEGG database. SEQ ID NO: 3 is AcnX S derived from A. pernix, and is the amino acid sequence shown in ID: APE_2089 on the KEGG database. SEQ ID NO: 4 is AcnX S derived from M. mazei, and its amino acid sequence is ID: MM_1524 on the KEGG database.
古細菌AcnXタンパク質は、上記「活性」を有する限りにおいて、化学修飾されたものであってもよい。 The archaeal AcnX protein may be chemically modified as long as it has the above-mentioned "activity".
古細菌AcnXタンパク質は、C末端がカルボキシル基(-COOH)、カルボキシレート(-COO-)、アミド(-CONH2)またはエステル(-COOR)の何れであってもよい。 Archaeal AcnX proteins may have either a carboxyl group (-COOH), carboxylate (-COO- ) , amide ( -CONH2 ) or ester (-COOR) at the C-terminus.
古細菌AcnXタンパク質は、C末端以外のカルボキシル基(またはカルボキシレート)が、アミド化またはエステル化されていてもよい。この場合のエステルとしては、例えば上記したC末端のエステルなどが用いられる。 Archaeal AcnX proteins may be amidated or esterified at carboxyl groups (or carboxylates) other than the C-terminus. As the ester in this case, for example, the above-described C-terminal ester or the like is used.
さらに、古細菌AcnXタンパク質には、N末端のアミノ酸残基のアミノ基が保護基(例えば、ホルミル基、アセチル基などのC1-6アルカノイルなどのC1-6アシル基など)で保護されているもの、生体内で切断されて生成し得るN末端のグルタミン残基がピログルタミン酸化したもの、分子内のアミノ酸の側鎖上の置換基(例えば-OH、-SH、アミノ基、イミダゾール基、インドール基、グアニジノ基など)が適当な保護基(例えば、ホルミル基、アセチル基などのC1-6アルカノイル基などのC1-6アシル基など)で保護されているもの、あるいは糖鎖が結合したいわゆる糖蛋白質などの複合蛋白質なども包含される。 Furthermore, in the archaeal AcnX protein, the amino group of the amino acid residue at the N-terminus is protected with a protecting group (for example, a formyl group, a C1-6 acyl group such as a C1-6 alkanoyl group such as an acetyl group, etc.). Pyroglutamic oxidation of the N-terminal glutamine residue that can be cleaved in vivo, Substituents on the side chain of amino acids in the molecule (e.g., -OH, -SH, amino group, imidazole group, indole group, guanidino group, etc.) is protected with an appropriate protective group (e.g., formyl group, C1-6 acyl group such as C1-6 alkanoyl group such as acetyl group, etc.), or a sugar chain is bound Also included are complex proteins such as so-called glycoproteins.
古細菌AcnXタンパク質は、上記「活性」を有する限りにおいて、公知のタンパク質タグ、シグナル配列等のタンパク質又はペプチドが付加されたものであってもよい。タンパク質タグとしては、例えばビオチン、Hisタグ、FLAGタグ、Haloタグ、MBPタグ、HAタグ、Mycタグ、V5タグ、PAタグ等が挙げられる。 The archaeal AcnX protein may be one to which a known protein tag, signal sequence, or other protein or peptide has been added, as long as it has the above-mentioned "activity". Examples of protein tags include biotin, His tag, FLAG tag, Halo tag, MBP tag, HA tag, Myc tag, V5 tag, PA tag and the like.
古細菌AcnXタンパク質は、酸または塩基との塩の形態であってもよい。塩は、特に限定されず、酸性塩、塩基性塩のいずれも採用することができる。例えば酸性塩の例としては、塩酸塩、臭化水素酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩等の無機酸塩; 酢酸塩、プロピオン酸塩、酒石酸塩、フマル酸塩、マレイン酸塩、リンゴ酸塩、クエン酸塩、メタンスルホン酸塩、パラトルエンスルホン酸塩等の有機酸塩; アスパラギン酸塩、グルタミン酸塩等のアミノ酸塩等が挙げられる。また、塩基性塩の例として、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩; カルシウム塩、マグネシウム塩等のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。 Archaeal AcnX proteins may be in the form of salts with acids or bases. Salts are not particularly limited, and both acid salts and basic salts can be employed. Examples of acid salts include mineral salts such as hydrochloride, hydrobromide, sulfate, nitrate, phosphate; acetate, propionate, tartrate, fumarate, maleate, apple organic acid salts such as acid salts, citrates, methanesulfonates, and paratoluenesulfonates; and amino acid salts such as aspartates and glutamates. Examples of basic salts include alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts; alkaline earth metal salts such as calcium salts and magnesium salts;
古細菌AcnXタンパク質は、溶媒和物の形態であってもよい。溶媒は、特に限定されず、例えば水、エタノール、グリセロール、酢酸等が挙げられる。 The archaeal AcnX protein may be in the form of a solvate. The solvent is not particularly limited, and examples thereof include water, ethanol, glycerol, acetic acid and the like.
1-2.古細菌UbiDタンパク質ホモログ
古細菌UbiDタンパク質ホモログは、古細菌由来のUbiDタンパク質ホモログである限り特に制限されない。
1-2. Archaeal UbiD protein homolog The archaeal UbiD protein homolog is not particularly limited as long as it is an archaeal UbiD protein homolog.
古細菌UbiDタンパク質ホモログの具体例を上記の表1に示す。表1に示す種以外の古細菌におけるUbiDタンパク質ホモログについても、同一性、相同性検索により、容易に決定することができる。 Specific examples of archaeal UbiD protein homologues are shown in Table 1 above. Archaea UbiD protein homologues other than the species shown in Table 1 can also be easily determined by identity and homology searches.
古細菌UbiDタンパク質ホモログは、tAHMPデカルボキシラーゼ活性を有する限りにおいて、内在性のタンパク質に対して、変異が導入されたものであってもよい。ここで、tAHMPデカルボキシラーゼ活性は、式: Archaeal UbiD protein homologues may be endogenous proteins into which mutations have been introduced, as long as they have tAHMP decarboxylase activity. where the tAHMP decarboxylase activity is expressed by the formula:
で表される化合物tAHMPを、イソペンテニルリン酸(IP)に変換する活性である。 The activity of converting the compound tAHMP represented by to isopentenyl phosphate (IP).
tAHMPデカルボキシラーゼ活性の有無は、基質(tAHMP)と判定対象タンパク質とを反応させて、反応物を分析(例えば、クロマトグラフィーで分離)して、反応物中にIPが含まれるか否かを調べることによって、判定することができる。具体的には、例えば実施例4に記載の方法によって、判定することができる。 The presence or absence of tAHMP decarboxylase activity is determined by reacting the substrate (tAHMP) with the protein to be determined, analyzing the reaction product (e.g., separating it by chromatography), and examining whether IP is contained in the reaction product. It can be determined by Specifically, it can be determined by the method described in Example 4, for example.
変異タンパク質は、好ましくは内在性古細菌UbiDタンパク質ホモログのアミノ酸配列と70%以上(好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、よりさらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上)の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つtAHMPデカルボキシラーゼ活性を有するタンパク質である。変異としては、例えば置換、欠失、付加、挿入等が挙げられ、好ましくは置換が挙げられ、より好ましくは保存的置換が挙げられる。変異アミノ酸の数は、好ましくは1又は複数個、より好ましくは1~8個、さらに好ましくは1~4個、よりさらに好ましくは1個である。 The mutein is preferably 70% or more (preferably 80% or more, more preferably 90% or more, even more preferably 95% or more, even more preferably 97% or more, especially (preferably 99% or more), and has tAHMP decarboxylase activity. Mutations include, for example, substitutions, deletions, additions, insertions, etc., preferably substitutions, and more preferably conservative substitutions. The number of mutated amino acids is preferably 1 or more, more preferably 1-8, still more preferably 1-4, and even more preferably 1.
古細菌UbiDタンパク質ホモログの好ましい一態様は、下記(C)又は(D)に記載の複合体タンパク質:
(C)配列番号5~6のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるタンパク質、又は
(D)配列番号5~6のいずれかに示されるアミノ酸配列と70%以上(好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、よりさらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上)の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つtAHMPデカルボキシラーゼ活性を有するタンパク質、
である。変異としては、例えば置換、欠失、付加、挿入等が挙げられ、好ましくは置換が挙げられ、より好ましくは保存的置換が挙げられる。変異アミノ酸の数は、好ましくは1又は複数個、より好ましくは1~8個、さらに好ましくは1~4個、よりさらに好ましくは1個である。
A preferred embodiment of an archaeal UbiD protein homologue is a complex protein according to (C) or (D) below:
(C) a protein consisting of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 5-6, or (D) 70% or more (preferably 80% or more, more preferably 80% or more) of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 5-6 is 90% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 97% or more, particularly preferably 99% or more), and has tAHMP decarboxylase activity,
is. Mutations include, for example, substitutions, deletions, additions, insertions, etc., preferably substitutions, and more preferably conservative substitutions. The number of mutated amino acids is preferably 1 or more, more preferably 1-8, still more preferably 1-4, and even more preferably 1.
なお、配列番号5は、A. pernix由来のUbiDタンパク質ホモログであり、KEGGデータベース上のID:APE_2078に示されるアミノ酸配列である。配列番号6は、M. mazei由来のUbiDタンパク質ホモログであり、KEGGデータベース上のID:MM_1526に示されるアミノ酸配列である。 SEQ ID NO: 5 is an A. pernix-derived UbiD protein homolog, and has an amino acid sequence of ID: APE_2078 on the KEGG database. SEQ ID NO: 6 is the UbiD protein homologue derived from M. mazei, and the amino acid sequence shown in ID: MM_1526 on the KEGG database.
古細菌UbiDタンパク質ホモログは、上記「活性」を有する限りにおいて、化学修飾されたものであってもよい。 The archaeal UbiD protein homolog may be chemically modified as long as it has the above-mentioned "activity".
古細菌UbiDタンパク質ホモログは、C末端がカルボキシル基(-COOH)、カルボキシレート(-COO-)、アミド(-CONH2)またはエステル(-COOR)の何れであってもよい。 Archaeal UbiD protein homologues may have either a carboxyl group (-COOH), carboxylate (-COO- ) , amide ( -CONH2 ) or ester (-COOR) at the C-terminus.
古細菌UbiDタンパク質ホモログは、C末端以外のカルボキシル基(またはカルボキシレート)が、アミド化またはエステル化されていてもよい。この場合のエステルとしては、例えば上記したC末端のエステルなどが用いられる。 Archaeal UbiD protein homologs may be amidated or esterified at carboxyl groups (or carboxylates) other than the C-terminus. As the ester in this case, for example, the above-described C-terminal ester or the like is used.
さらに、古細菌UbiDタンパク質ホモログには、N末端のアミノ酸残基のアミノ基が保護基(例えば、ホルミル基、アセチル基などのC1-6アルカノイルなどのC1-6アシル基など)で保護されているもの、生体内で切断されて生成し得るN末端のグルタミン残基がピログルタミン酸化したもの、分子内のアミノ酸の側鎖上の置換基(例えば-OH、-SH、アミノ基、イミダゾール基、インドール基、グアニジノ基など)が適当な保護基(例えば、ホルミル基、アセチル基などのC1-6アルカノイル基などのC1-6アシル基など)で保護されているもの、あるいは糖鎖が結合したいわゆる糖蛋白質などの複合蛋白質なども包含される。 Furthermore, archaeal UbiD protein homologues have the amino group of the N-terminal amino acid residue protected with a protecting group (e.g., formyl group, C1-6 acyl group such as C1-6 alkanoyl such as acetyl group, etc.). pyroglutamic oxidation of the N-terminal glutamine residue that can be cleaved in vivo, substituents on the side chains of amino acids in the molecule (e.g. -OH, -SH, amino group, imidazole group , indole group, guanidino group, etc.) is protected with an appropriate protecting group (e.g., C1-6 acyl group such as formyl group, C1-6 alkanoyl group such as acetyl group, etc.), or the sugar chain is Also included are conjugated proteins such as so-called glycoproteins.
古細菌UbiDタンパク質ホモログは、上記「活性」を有する限りにおいて、公知のタンパク質タグ、シグナル配列等のタンパク質又はペプチドが付加されたものであってもよい。タンパク質タグとしては、例えばビオチン、Hisタグ、FLAGタグ、Haloタグ、MBPタグ、HAタグ、Mycタグ、V5タグ、PAタグ等が挙げられる。 An archaea UbiD protein homolog may be one to which a known protein tag, signal sequence, or other protein or peptide has been added, as long as it has the above-mentioned "activity". Examples of protein tags include biotin, His tag, FLAG tag, Halo tag, MBP tag, HA tag, Myc tag, V5 tag, PA tag and the like.
古細菌UbiDタンパク質ホモログは、酸または塩基との塩の形態であってもよい。塩は、特に限定されず、酸性塩、塩基性塩のいずれも採用することができる。例えば酸性塩の例としては、塩酸塩、臭化水素酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩等の無機酸塩; 酢酸塩、プロピオン酸塩、酒石酸塩、フマル酸塩、マレイン酸塩、リンゴ酸塩、クエン酸塩、メタンスルホン酸塩、パラトルエンスルホン酸塩等の有機酸塩; アスパラギン酸塩、グルタミン酸塩等のアミノ酸塩等が挙げられる。また、塩基性塩の例として、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩; カルシウム塩、マグネシウム塩等のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。 Archaeal UbiD protein homologues may be in the form of salts with acids or bases. Salts are not particularly limited, and both acid salts and basic salts can be employed. Examples of acid salts include mineral salts such as hydrochloride, hydrobromide, sulfate, nitrate, phosphate; acetate, propionate, tartrate, fumarate, maleate, apple organic acid salts such as acid salts, citrates, methanesulfonates, and paratoluenesulfonates; and amino acid salts such as aspartates and glutamates. Examples of basic salts include alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts; alkaline earth metal salts such as calcium salts and magnesium salts;
古細菌UbiDタンパク質ホモログは、溶媒和物の形態であってもよい。溶媒は、特に限定されず、例えば水、エタノール、グリセロール、酢酸等が挙げられる。 An archaeal UbiD protein homologue may be in the form of a solvate. The solvent is not particularly limited, and examples thereof include water, ethanol, glycerol, acetic acid and the like.
1-3.AcnXコードポリヌクレオチド、UbiDホモログコードポリヌクレオチド
AcnXコードポリヌクレオチドは、古細菌AcnXタンパク質のコード配列を含む。UbiDホモログコードポリヌクレオチドは、古細菌UbiDタンパク質ホモログのコード配列を含む。
1-3. AcnX-encoding polynucleotide, UbiD homolog-encoding polynucleotide
An AcnX-encoding polynucleotide contains the coding sequence for an archaeal AcnX protein. A UbiD homolog-encoding polynucleotide comprises a coding sequence for an archaeal UbiD protein homolog.
古細菌AcnXタンパク質コード配列としては、古細菌AcnXタンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドである限り、特に制限されない。AcnX Lコード配列としては、例えば下記(PL)又は(QL)に記載の塩基配列:
(PL)配列番号39~40に示される塩基配列、又は
(QL)配列番号39~40に示される塩基配列と70%以上(好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、よりさらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上)の同一性を有する塩基配列
が挙げられ、AcnX Sコード配列としては、例えば下記(PS)又は(QS)に記載の塩基配列:
(PS)配列番号41~42に示される塩基配列、又は
(QS)配列番号41~42に示される塩基配列と70%以上(好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、よりさらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上)の同一性を有する塩基配列
が挙げられる。変異としては、例えば置換、欠失、付加、挿入等が挙げられ、好ましくは置換が挙げられる。変異塩基の数は、好ましくは1又は複数個、より好ましくは1~8個、さらに好ましくは1~4個、よりさらに好ましくは1個である。
The archaeal AcnX protein coding sequence is not particularly limited as long as it is a polynucleotide consisting of a base sequence encoding the archaeal AcnX protein. The AcnX L coding sequence includes, for example, the base sequences described in (PL) or (QL) below:
(PL) the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOS: 39-40, or (QL) the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOS: 39-40 and 70% or more (preferably 80% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95 % or more, more preferably 97% or more, and particularly preferably 99% or more). :
(PS) the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOS: 41-42, or (QS) the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOS: 41-42 and 70% or more (preferably 80% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95 % or more, more preferably 97% or more, particularly preferably 99% or more). Mutations include, for example, substitutions, deletions, additions, and insertions, preferably substitutions. The number of mutated bases is preferably 1 or more, more preferably 1 to 8, still more preferably 1 to 4, and even more preferably 1.
なお、配列番号39は、A. pernix由来のAcnX Lコード配列であり、KEGGデータベース上のID:APE_2087.1に示される塩基配列である。配列番号40は、M. mazei由来のAcnX Lコード配列であり、KEGGデータベース上のID:MM_1525に示される塩基配列である。配列番号41は、A. pernix由来のAcnX Sコード配列であり、KEGGデータベース上のID:APE_2089に示される塩基配列である。配列番号42は、M. mazei由来のAcnX Sコード配列であり、KEGGデータベース上のID:MM_1524に示される塩基配列である。 SEQ ID NO: 39 is the AcnX L coding sequence derived from A. pernix, and is the nucleotide sequence shown in ID: APE_2087.1 on the KEGG database. SEQ ID NO: 40 is an AcnX L coding sequence derived from M. mazei, and is the nucleotide sequence indicated by ID: MM_1525 on the KEGG database. SEQ ID NO: 41 is the AcnX S coding sequence derived from A. pernix, and is the nucleotide sequence indicated by ID: APE_2089 on the KEGG database. SEQ ID NO: 42 is an AcnX S coding sequence derived from M. mazei, and is the nucleotide sequence indicated by ID: MM_1524 on the KEGG database.
古細菌UbiDタンパク質ホモログコード配列としては、古細菌UbiDタンパク質ホモログをコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドである限り、特に制限されない。古細菌UbiDタンパク質ホモログコード配列としては、例えば下記(X)又は(Y)に記載の塩基配列:
(X)配列番号43~44に示される塩基配列、又は
(Y)配列番号43~44に示される塩基配列と70%以上(好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、よりさらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上)の同一性を有する塩基配列
が挙げられる。変異としては、例えば置換、欠失、付加、挿入等が挙げられ、好ましくは置換が挙げられる。変異塩基の数は、好ましくは1又は複数個、より好ましくは1~8個、さらに好ましくは1~4個、よりさらに好ましくは1個である。
The archaeal UbiD protein homolog coding sequence is not particularly limited as long as it is a polynucleotide consisting of a base sequence encoding an archaeal UbiD protein homolog. Archaea UbiD protein homolog coding sequences include, for example, the nucleotide sequences described in (X) or (Y) below:
(X) the base sequence shown in SEQ ID NOS: 43-44, or (Y) the base sequence shown in SEQ ID NOS: 43-44 and 70% or more (preferably 80% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95 % or more, more preferably 97% or more, particularly preferably 99% or more). Mutations include, for example, substitutions, deletions, additions, and insertions, preferably substitutions. The number of mutated bases is preferably 1 or more, more preferably 1 to 8, still more preferably 1 to 4, and even more preferably 1.
なお、配列番号43は、A. pernix由来のUbiDタンパク質ホモログコード配列であり、KEGGデータベース上のID:APE_2078に示される塩基配列である。配列番号44は、M. mazei由来のUbiDタンパク質ホモログコード配列であり、KEGGデータベース上のID:MM_1526に示される塩基配列である。 SEQ ID NO: 43 is an A. pernix-derived UbiD protein homolog coding sequence, and is the nucleotide sequence shown in ID: APE_2078 on the KEGG database. SEQ ID NO: 44 is a UbiD protein homolog coding sequence derived from M. mazei, and is the base sequence shown in ID: MM_1526 on the KEGG database.
ポリヌクレオチドは、その一態様において、コード配列の上流に、古細菌AcnXタンパク質、古細菌UbiDタンパク質ホモログを発現させるためのプロモーターを含む。プロモーターとしては、特に制限されず、宿主に応じて適宜選択することができる。プロモーターとしては、例えばtrcやtac等のトリプトファンプロモーター、lacプロモーター、T7プロモーター、T5プロモーター、T3プロモーター、SP6プロモーター、アラビノース誘導プロモーター、コールドショックプロモーター、テトラサイクリン誘導性プロモーター等が挙げられる。また、その他にも、TDH3プロモーター、GAL10プロモーター、CMVプロモーター、EF1プロモーター、SV40プロモーター、MSCVプロモーター、CAGプロモーター等が挙げられる。 The polynucleotide, in one aspect thereof, comprises, upstream of the coding sequence, a promoter for expressing the archaeal AcnX protein, the archaeal UbiD protein homologue. The promoter is not particularly limited and can be appropriately selected according to the host. Examples of promoters include tryptophan promoters such as trc and tac, lac promoters, T7 promoters, T5 promoters, T3 promoters, SP6 promoters, arabinose-inducible promoters, cold shock promoters, tetracycline-inducible promoters, and the like. Other examples include TDH3 promoter, GAL10 promoter, CMV promoter, EF1 promoter, SV40 promoter, MSCV promoter, CAG promoter and the like.
ポリヌクレオチドは、必要に応じて、他のエレメント(例えば、マルチクローニングサイト(MCS)、薬剤耐性遺伝子、複製起点など)を含んでいてもよい。例えば、ポリヌクレオチドにおいて、5´側から、プロモーター、古細菌AcnXタンパク質コード配列及び/又は古細菌UbiDタンパク質ホモログコード配列の順に配置されている場合であれば、プロモーターとコード配列の間に(好ましくはいずれか一方或いは両方に隣接して)、コード配列の3´側に(好ましくは隣接して)、MCSが配置されている態様が挙げられる。MCSは複数(例えば2~50、好ましくは2~20、より好ましくは2~10)個の制限酵素サイトを含むものであれば特に制限されない。 The polynucleotide may contain other elements (eg, multiple cloning site (MCS), drug resistance gene, origin of replication, etc.) as necessary. For example, in the polynucleotide, if the promoter, the archaeal AcnX protein coding sequence and/or the archaeal UbiD protein homolog coding sequence are arranged in this order from the 5′ side, between the promoter and the coding sequence (preferably one or both) and the MCS is arranged on the 3' side (preferably adjacent) of the coding sequence. MCS is not particularly limited as long as it contains multiple (eg, 2 to 50, preferably 2 to 20, more preferably 2 to 10) restriction enzyme sites.
ポリヌクレオチドは、ベクターを構成していてもよい。ベクターの種類は、特に制限されず、宿主に応じて適宜選択される。例えば、大腸菌においてはpBR322誘導体に代表されるColE1系プラスミド、p15Aオリジンを持つpACYC系プラスミド、pSC系プラスミド、Bac系等のF因子由来ミニFプラスミドが挙げられる。 The polynucleotide may constitute a vector. The type of vector is not particularly limited and is appropriately selected according to the host. Examples of E. coli include ColE1-based plasmids typified by pBR322 derivatives, pACYC-based plasmids having a p15A origin, pSC-based plasmids, and F factor-derived mini-F plasmids such as Bac-based plasmids.
AcnXコードポリヌクレオチド及びUbiDホモログコードポリヌクレオチドは、それぞれ別々のポリヌクレオチドであってもよいし、合わせて1つの(1分子)のポリヌクレオチドであってもよい。 The AcnX-encoding polynucleotide and the UbiD homolog-encoding polynucleotide may be separate polynucleotides, or may be combined into one (one molecule) polynucleotide.
AcnXコードポリヌクレオチド及びUbiDホモログコードポリヌクレオチドは、非古細菌生物のゲノムに組み込まれていてもよいし、ゲノム外に存在していてもよい。 The AcnX-encoding polynucleotides and UbiD homolog-encoding polynucleotides may be integrated into the genome of the non-archaeal organism, or may exist extragenomically.
AcnXコードポリヌクレオチド及びUbiDホモログコードポリヌクレオチドは、それぞれ、1種単独であってもよいし、2種以上の組合せであってもよい。 Each of the AcnX-encoding polynucleotide and the UbiD homolog-encoding polynucleotide may be used singly or in combination of two or more.
上記したポリヌクレオチドは、公知の遺伝子工学的手法に従って容易に作製することができる。例えば、PCR、制限酵素切断、DNA連結技術等を利用して作製することができる。 The polynucleotides described above can be easily produced according to known genetic engineering techniques. For example, it can be produced using PCR, restriction enzyme cleavage, DNA ligation technology, and the like.
1-4.フラビンプレニルトランスフェラーゼコードポリヌクレオチド
本発明の生物は、好ましくはフラビンプレニルトランスフェラーゼのコード配列を含むポリヌクレオチド(本明細書において、「フラビンプレニルトランスフェラーゼコードポリヌクレオチド」と示すこともある。)を含む。これにより、古細菌UbiDタンパク質ホモログの活性をより高めることができると考えられる。
1-4. Flavinprenyltransferase -Encoding Polynucleotides Organisms of the invention preferably comprise a polynucleotide comprising a flavinprenyltransferase-encoding sequence (also referred to herein as a "flavinprenyltransferase-encoding polynucleotide"). It is believed that this can further enhance the activity of the archaeal UbiD protein homologue.
フラビンプレニルトランスフェラーゼとしては、特に制限されず、古細菌由来UbiXタンパク質ホモログ、その他生物由来のフラビンプレニルトランスフェラーゼ(例えば、酵母YDR538W等)を採用することができる。 The flavinprenyltransferase is not particularly limited, and archaea-derived UbiX protein homologs and other organism-derived flavinprenyltransferases (eg, yeast YDR538W, etc.) can be employed.
古細菌UbiXタンパク質ホモログの具体例を以下の表1に示す。表1に示す種以外の古細菌におけるUbiXタンパク質ホモログについても、同一性、相同性検索により、容易に決定することができる。 Specific examples of archaeal UbiX protein homologues are shown in Table 1 below. UbiX protein homologs in archaea other than the species shown in Table 1 can also be easily determined by identity and homology searches.
フラビンプレニルトランスフェラーゼは、フラビンプレニルトランスフェラーゼ活性を有する限りにおいて、内在性のタンパク質に対して、変異が導入されたものであってもよい。変異タンパク質は、好ましくはフラビンプレニルトランスフェラーゼのアミノ酸配列と70%以上(好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、よりさらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上)の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つフラビンプレニルトランスフェラーゼ活性を有する複合体タンパク質である。変異としては、例えば置換、欠失、付加、挿入等が挙げられ、好ましくは置換が挙げられ、より好ましくは保存的置換が挙げられる。変異アミノ酸の数は、好ましくは1又は複数個、より好ましくは1~8個、さらに好ましくは1~4個、よりさらに好ましくは1個である。 The flavinprenyltransferase may be an endogenous protein into which a mutation has been introduced as long as it has flavinprenyltransferase activity. The mutant protein preferably has an amino acid sequence of 70% or more (preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, even more preferably 97% or more, particularly preferably 99% above) and has flavin prenyltransferase activity. Mutations include, for example, substitutions, deletions, additions, insertions, etc., preferably substitutions, and more preferably conservative substitutions. The number of mutated amino acids is preferably 1 or more, more preferably 1-8, still more preferably 1-4, and even more preferably 1.
フラビンプレニルトランスフェラーゼは、上記「活性」を有する限りにおいて、化学修飾された形態、公知のタンパク質タグ、シグナル配列等のタンパク質又はペプチドが付加された形態、塩の形態、溶媒和物の形態であってもよい。これらの形態については、上記「1-1」及び「1-2」と同様である。 As long as the flavin prenyltransferase has the above-mentioned "activity", it may be in a chemically modified form, a known protein tag, a form to which a protein or peptide such as a signal sequence is added, a salt form, or a solvate form. good too. These forms are the same as "1-1" and "1-2" above.
フラビンプレニルトランスフェラーゼコードポリヌクレオチドは、AcnXコードポリヌクレオチド及びUbiDホモログコードポリヌクレオチドと別々のポリヌクレオチドであってもよいし、これらのいずれか又は両方と合わせて1つの(1分子)のポリヌクレオチドであってもよい。また、フラビンプレニルトランスフェラーゼコードポリヌクレオチドは、非古細菌生物のゲノムに組み込まれていてもよいし、ゲノム外に存在していてもよい。その他、フラビンプレニルトランスフェラーゼコードポリヌクレオチドについては、上記「1-1」及び「1-2」と同様である。 The flavin prenyltransferase-encoding polynucleotide may be a separate polynucleotide from the AcnX-encoding polynucleotide and the UbiD homolog-encoding polynucleotide, or may be combined with either or both of these to form one (one molecule) polynucleotide. may Also, the flavinprenyltransferase-encoding polynucleotide may be integrated into the genome of the non-archaeal organism, or it may exist extragenomically. Other flavinprenyltransferase-encoding polynucleotides are the same as those in "1-1" and "1-2" above.
上記したポリヌクレオチドは、公知の遺伝子工学的手法に従って容易に作製することができる。例えば、PCR、制限酵素切断、DNA連結技術等を利用して作製することができる。 The polynucleotides described above can be easily produced according to known genetic engineering techniques. For example, it can be produced using PCR, restriction enzyme cleavage, DNA ligation technology, and the like.
1-5.他の酵素をコードするポリヌクレオチド
本発明の生物は、必要に応じて(例えば、生物を利用して製造する対象化合物に応じて)、他の酵素をコードするポリヌクレオチドを含む。
1-5. Polynucleotides Encoding Other Enzymes The organisms of the present invention optionally contain polynucleotides encoding other enzymes (eg, depending on the target compound to be produced using the organism).
他の酵素としては、例えば、アセトアセチルCoAチオラーゼ、HMG-CoAシンターゼ、HMG-CoAレダクターゼ、メバロン酸キナーゼ(MVK)、イソペンテニルリン酸キナーゼ(IPK)、及びイソペンテニル二リン酸イソメラーゼ(IDI)等のメバロン酸経路上の酵素が挙げられる。また、他にも、イソプレノイド化合物合成経路上の各種酵素が上げられる。 Other enzymes include, for example, acetoacetyl-CoA thiolase, HMG-CoA synthase, HMG-CoA reductase, mevalonate kinase (MVK), isopentenyl phosphate kinase (IPK), and isopentenyl diphosphate isomerase (IDI). enzymes on the mevalonate pathway of Other examples include various enzymes on the isoprenoid compound synthesis pathway.
他の酵素は、1種単独でもよいし、2種以上の組合せであってもよい。 Other enzymes may be used singly or in combination of two or more.
他の酵素をコードするポリヌクレオチドは、AcnXコードポリヌクレオチド及びUbiDホモログコードポリヌクレオチドと別々のポリヌクレオチドであってもよいし、これらのいずれか又は両方と合わせて1つの(1分子)のポリヌクレオチドであってもよい。また、他の酵素をコードするポリヌクレオチドは、非古細菌生物のゲノムに組み込まれていてもよいし、ゲノム外に存在していてもよい。その他、他の酵素をコードするポリヌクレオチドについては、上記「1-1」及び「1-2」と同様である。 The polynucleotides encoding other enzymes may be separate polynucleotides from the AcnX-encoding polynucleotides and UbiD homolog-encoding polynucleotides, or may be combined with either or both of these to form one (one molecule) polynucleotide. may be Polynucleotides encoding other enzymes may also be integrated into the genome of the non-archaeal organism, or may be present extragenome. Other polynucleotides encoding other enzymes are the same as above "1-1" and "1-2".
上記したポリヌクレオチドは、公知の遺伝子工学的手法に従って容易に作製することができる。例えば、PCR、制限酵素切断、DNA連結技術等を利用して作製することができる。 The polynucleotides described above can be easily produced according to known genetic engineering techniques. For example, it can be produced using PCR, restriction enzyme cleavage, DNA ligation technology, and the like.
1-6.生物
生物は、非古細菌生物、すなわち古細菌以外の種の生物である限り、特に制限されない。非古細菌生物としては、内在及び/又は外来の因子によりメバロン酸経路を駆動させ得る生物(細胞も含む)である限り、特に制限されない。該生物としては、例えば腸内細菌科細菌等の細菌、酵母等の真菌、昆虫細胞、動物細胞、植物細胞、藻類等の植物等が挙げられる。
1-6. Biological organisms are not particularly limited as long as they are non-archaeal organisms, that is, organisms of species other than archaea. Non-archaeal organisms are not particularly limited as long as they are organisms (including cells) capable of driving the mevalonate pathway by endogenous and/or exogenous factors. Examples of the organism include bacteria such as bacteria of the family Enterobacteriaceae, fungi such as yeast, insect cells, animal cells, plant cells, and plants such as algae.
細菌としては、例えばグラム陽性菌、グラム陰性菌等が挙げられる。 Bacteria include, for example, Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria, and the like.
グラム陽性細菌としては、バシラス(Bacillus)属細菌、リステリア(Listeria)属細菌、スタフィロコッカス(Staphylococcus)属細菌、ストレプトコッカス(Streptococcus)属細菌、エンテロコッカス(Enterococcus)属細菌、クロストリジウム(Clostridium)属細菌等のクロストリジア、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属細菌、ストレプトマイセス(Streptomyces)属細菌等が挙げられ、バシラス(Bacillus)属細菌、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属細菌、放線菌、乳酸菌等が好ましい。 Gram-positive bacteria include Bacillus bacteria, Listeria bacteria, Staphylococcus bacteria, Streptococcus bacteria, Enterococcus bacteria, Clostridium bacteria, etc. Clostridia, bacteria belonging to the genus Corynebacterium, bacteria belonging to the genus Streptomyces, etc., and bacteria belonging to the genus Bacillus, Corynebacterium, actinomycetes, lactic acid bacteria and the like are preferred.
バシラス(Bacillus)属細菌としては、枯草菌(Bacillus subtilis)、炭疽菌(Bacillus anthracis)、セレウス菌(Bacillus cereus)等が挙げられ、枯草菌(Bacillus subtilis)がより好ましい。 Bacillus genus bacteria include Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Bacillus cereus, etc. Bacillus subtilis is more preferable.
コリネバクテリウム(Corynebacterium)属細菌としては、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)、コリネバクテリウム・カルナエ(Corynebacterium callunae)等が挙げられ、コリネバクテリウム・グルタミカムがより好ましい。 Corynebacterium bacteria include Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium efficiens, Corynebacterium callunae, etc. Corynebacterium glutamicum is more preferred.
グラム陰性細菌としては、エシェリヒア(Escherichia)属細菌、パントエア(Pantoea)属細菌、サルモネラ(Salmonella)属細菌、ビブリオ(Vivrio)属細菌、セラチア(Serratia)属細菌、エンテロバクター(Enterobacter)属細菌等が挙げられ、エシェリヒア(Escherichia)属細菌、パントエア(Pantoea)属細菌、エンテロバクター(Enterobacter)属細菌、シアノバクテリア等が好ましい。 Examples of Gram-negative bacteria include Escherichia bacteria, Pantoea bacteria, Salmonella bacteria, Vibrio bacteria, Serratia bacteria, Enterobacter bacteria, and the like. Examples include bacteria of the genus Escherichia, bacteria of the genus Pantoea, bacteria of the genus Enterobacter, cyanobacteria, and the like.
エシェリヒア(Escherichia)属細菌としては、大腸菌(Escherichia coli)が好ましい。 As Escherichia (Escherichia) bacteria, Escherichia coli (Escherichia coli) is preferable.
パントエア(Pantoea)属細菌としては、パントエア・アナナティス(Pantoea ananatis)、パントエア・スチューアルティ(Pantoea stewartii)、パントエア・アグロメランス(Pantoea agglomerans)、パントエア・シトレア(Pantoea citrea)等が挙げられ、パントエア・アナナティス(Pantoea ananatis)、パントエア・シトレア(Pantoea citrea)が好ましい。 Pantoea bacteria include Pantoea ananatis, Pantoea stewartii, Pantoea agglomerans, and Pantoea citrea. Pantoea ananatis, Pantoea citrea are preferred.
エンテロバクター(Enterobacter)属細菌としては、エンテロバクター・アグロメランス(Enterobacter agglomerans)、エンテロバクター・アエロゲネス(Enterobacter aerogenes)等が挙げられ、エンテロバクター・アエロゲネス(Engerobacter aerogenes)が好ましい。 Examples of Enterobacter bacteria include Enterobacter agglomerans, Enterobacter aerogenes, etc., and Enerobacter aerogenes is preferred.
真菌としては、サッカロミセス(Saccharomyces)属、シゾサッカロミセス(Schizosaccharomyces)属、ヤロウイア(Yarrowia)属、トリコデルマ(Trichoderma)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、フザリウム(Fusarium)属、ムコール(Mucor)属の微生物等が挙げられ、サッカロミセス(Saccharomyces)属、シゾサッカロミセス(Schizosaccharomyces)属、ヤロウイア(Yarrowia)属、またはトリコデルマ(Trichoderma)属の微生物、糸状菌等が好ましい。 Examples of fungi include microorganisms of the genus Saccharomyces, the genus Schizosaccharomyces, the genus Yarrowia, the genus Trichoderma, the genus Aspergillus, the genus Fusarium, the genus Mucor. and preferably microorganisms, filamentous fungi, etc. of the genus Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Yarrowia, or Trichoderma.
サッカロミセス(Saccharomyces)属の微生物としては、サッカロミセス・カールスベルゲンシス(Saccharomyces carlsbergensis)、サッカロミセス・セレビシエー(Saccharomyces cerevisiae)、サッカロミセス・ディアスタティクス(Saccharomyces diastaticus)、サッカロミセス・ドウグラシー(Saccharomyces douglasii)、サッカロミセス・クルイベラ(Saccharomyces kluyveri)、サッカロミセス・ノルベンシス(Saccharomyces norbensis)、サッカロミセス・オビフォルミス(Saccharomyces oviformis)が挙げられ、サッカロミセス・セレビシエー(Saccharomyces cerevisiae)が好ましい。 Examples of microorganisms belonging to the genus Saccharomyces include Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces diastaticus, Saccharomyces douglasii, and Saccharomyces kruibella. kluyveri), Saccharomyces norbensis, Saccharomyces oviformis, and Saccharomyces cerevisiae is preferred.
シゾサッカロミセス(Schizosaccharomyces)属の微生物としては、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)が好ましい。 Schizosaccharomyces pombe is preferable as the microorganism belonging to the genus Schizosaccharomyces.
ヤロウイア(Yarrowia)属の微生物としては、ヤロウィア・リポリティカ(Yarrowia lipolytica)が好ましい。 Yarrowia lipolytica is preferable as the microorganism belonging to the genus Yarrowia.
トリコデルマ(Trichoderma)属の微生物としては、トリコデルマ・ハルジアヌム(Ttichoderma harzianum)、トリコデルマ・コニンギー(Trichoderma koningii)、トリコデルマ・ロンギブラキアム(Trichoderma longibrachiatum)、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)、トリコデルマ・ビリデ(Trichoderma viride)が挙げられ、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)が好ましい。 Examples of microorganisms belonging to the genus Trichoderma include Ttichoderma harzianum, Trichoderma koningii, Trichoderma longibrachiatum, Trichoderma reesei, and Trichoderma viride. and Trichoderma reesei is preferred.
本発明の生物は、公知の方法に従って又は準じて、例えば上記したポリヌクレオチドを生物に導入する操作、形質転換法等によって、作製することができる。 The organism of the present invention can be produced according to or according to a known method, for example, by an operation of introducing the above-described polynucleotide into an organism, a transformation method, or the like.
2.培養物、メバロン酸経路中間体又はその類縁体、イソプレノイド化合物又は脱炭酸生成物
本発明は、その一部の態様において、本発明の細胞の培養物、メバロン酸経路中間体又はその類縁体の製造方法、イソプレノイド化合物又は脱炭酸生成物の製造方法等に関する。以下に、これらについて説明する。
2. Cultures, mevalonate pathway intermediates or analogs thereof, isoprenoid compounds or decarboxylation products methods, methods for producing isoprenoid compounds or decarboxylation products, and the like. These are described below.
2-1.培養物
本発明の生物を培養することによって、その培養物を得ることができる。 本発明の生物が微生物である場合の培養方法の例を以下に説明する。本発明の生物が比較的大きな生物である場合も、以下の培養方法における栄養素を含む培地を用い、その種に応じた公知の培養方法を採用することができる。
2-1. Culture The culture can be obtained by culturing the organism of the present invention. Examples of culturing methods when the organism of the present invention is a microorganism are described below. Even when the organism of the present invention is a relatively large organism, it is possible to adopt a known culture method suitable for the species using a medium containing nutrients in the following culture methods.
本発明の生物を培養する培地としては、メバロン酸またはイソプレンに転換されるための炭素源を含むことが好ましい。炭素源としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類、多糖類等の炭水化物;ショ糖を加水分解した転化糖;グリセロール;メタノール、ホルムアルデヒド、ギ酸塩、一酸化炭素、二酸化炭素等の炭素数が1の化合物(以下、C1化合物という。);コーン油、パーム油、大豆油等のオイル;アセテート;動物油脂;動物オイル;飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸等の脂肪酸;脂質;リン脂質;グリセロ脂質;モノグリセライド、ジグリセライド、トリグリセライド等のグリセリン脂肪酸エステル;微生物性タンパク質、植物性タンパク質等のポリペプチド;加水分解されたバイオマス炭素源等の再生可能な炭素源;酵母エキス;又はこれらを組み合わせたものが挙げられる。窒素源としては、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機アンモニウム塩、大豆加水分解物などの有機窒素、アンモニアガス、アンモニア水等を用いることができる。有機微量栄養源としては、ビタミンB1、L-ホモセリンなどの要求物質または酵母エキス等を適量含有させることが望ましい。これらの他に、必要に応じて、リン酸カリウム、硫酸マグネシウム、鉄イオン、マンガンイオン等が少量添加されてもよい。なお、本発明で用いる培地は、炭素源、窒素源、無機イオン及び必要に応じてその他の有機微量成分を含む培地であれば、天然培地、合成培地のいずれでもよい。 A medium for culturing the organism of the present invention preferably contains a carbon source for conversion to mevalonic acid or isoprene. Carbon sources include carbohydrates such as monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides, and polysaccharides; invert sugar obtained by hydrolyzing sucrose; glycerol; methanol, formaldehyde, formate, carbon monoxide, carbon dioxide, etc. (hereinafter referred to as C1 compound); oils such as corn oil, palm oil, soybean oil; acetate; animal fats and oils; animal oils; fatty acids such as saturated fatty acids and unsaturated fatty acids; glycerin fatty acid esters such as , diglycerides and triglycerides; polypeptides such as microbial proteins and vegetable proteins; renewable carbon sources such as hydrolyzed biomass carbon sources; yeast extracts; or combinations thereof. As the nitrogen source, inorganic ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride and ammonium phosphate, organic nitrogen such as soybean hydrolysate, ammonia gas, aqueous ammonia, and the like can be used. As an organic trace nutrient source, it is desirable to contain required substances such as vitamin B1 and L-homoserine or yeast extract in an appropriate amount. In addition to these, small amounts of potassium phosphate, magnesium sulfate, iron ions, manganese ions, and the like may be added as necessary. The medium used in the present invention may be either a natural medium or a synthetic medium as long as it contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic ions and, if necessary, other organic trace components.
単糖類としては、ケトトリオース(ジヒドロキシアセトン)、アルドトリオース(グリセルアルデヒド)等のトリオース;ケトテトロース(エリトルロース)、アルドテトロース(エリトロース、トレオース)等のテトロース;ケトペントース(リブロース、キシルロース)、アルドペントース(リボース、アラビノース、キシロース、リキソース)、デオキシ糖(デオキシリボース)等のペントース;ケトヘキソース(プシコース、フルクトース、ソルボース、タガトース)、アルドヘキソース(アロース、アルトロース、グルコース、マンノース、グロース、イドース、ガラクトース、タロース)、デオキシ糖(フコース、フクロース、ラムノース)等のヘキソース;セドヘプツロース等のヘプトースが挙げられ、フルクトース、マンノース、ガラクトース、グルコース等のC6糖;キシロース、アラビノース等のC5糖の炭水化物が好ましい。 Examples of monosaccharides include trioses such as ketotriose (dihydroxyacetone) and aldotriose (glyceraldehyde); tetroses such as ketotetrose (erythrulose) and aldotetrose (erythrose, threose); ketohexose (psicose, fructose, sorbose, tagatose), aldohexose (allose, altrose, glucose, mannose, gulose, idose, galactose, talose) ), hexoses such as deoxy sugars (fucose, fucrose, rhamnose); heptoses such as sedoheptulose; C6 sugars such as fructose, mannose, galactose and glucose; and C5 sugars such as xylose and arabinose.
二糖類としては、スクロース、ラクトース、マルトース、トレハロース、ツラノース、セロビオース等が挙げられ、スクロース、ラクトースが好ましい。 Disaccharides include sucrose, lactose, maltose, trehalose, turanose, cellobiose and the like, with sucrose and lactose being preferred.
オリゴ糖類としては、ラフィノース、メレジトース、マルトトリオース等の三糖類;アカルボース、スタキオース等の四糖類;フラクトオリゴ糖(FOS)、ガラクトオリゴ糖(GOS)、マンナンオリゴ糖(MOS)等のその他のオリゴ糖類が挙げられる。 Oligosaccharides include trisaccharides such as raffinose, melezitose and maltotriose; tetrasaccharides such as acarbose and stachyose; mentioned.
多糖類としては、グリコーゲン、デンプン(アミロース、アミロペクチン)、セルロース、デキストリン、グルカン(β1,3-グルカン)が挙げられる。デンプン、セルロースが好ましい。 Polysaccharides include glycogen, starch (amylose, amylopectin), cellulose, dextrin, and glucan (β1,3-glucan). Starch and cellulose are preferred.
微生物性タンパク質としては、酵母または細菌から得ることができるポリペプチドが挙げられる。 Microbial proteins include polypeptides that can be obtained from yeast or bacteria.
植物性タンパク質としては、大豆、コーン、キャノーラ、ジャトロファ、パーム、ピーナッツ、ヒマワリ、ココナッツ、マスタード、綿実、パーム核油、オリーブ、紅花、ゴマ、亜麻仁から得ることができるポリペプチドが挙げられる。 Vegetable proteins include polypeptides obtainable from soy, corn, canola, jatropha, palm, peanut, sunflower, coconut, mustard, cottonseed, palm kernel oil, olive, safflower, sesame, flaxseed.
脂質としては、C4以上の飽和または不飽和脂肪酸を1以上含む物質が挙げられる。 Lipids include substances containing one or more C4 or higher saturated or unsaturated fatty acids.
オイルとしては、C4以上の飽和、不飽和脂肪酸が1以上含み、室温で液体の脂質が好ましく、大豆、コーン、キャノーラ、ジャトロファ、パーム、ピーナッツ、ヒマワリ、ココナッツ、マスタード、綿実、パーム核油、オリーブ、紅花、ゴマ、亜麻仁、油性微生物細胞、ナンキンハゼ、又はこれらの2以上の組み合わせから得ることができる脂質が挙げられる。 The oil preferably contains one or more C4 or higher saturated and unsaturated fatty acids and is liquid at room temperature, such as soybean, corn, canola, jatropha, palm, peanut, sunflower, coconut, mustard, cottonseed, palm kernel oil, Lipids obtainable from olives, safflowers, sesame seeds, flaxseeds, oleaginous microbial cells, bed gobies, or combinations of two or more thereof are included.
脂肪酸としては、式RCOOH(「R」は炭化水素基を表す。)で表される化合物が挙げられる。 Fatty acids include compounds represented by the formula RCOOH ("R" represents a hydrocarbon group).
不飽和脂肪酸は、「R」に少なくとも1の炭素-炭素二重結合を有する化合物であり、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、パルミテライジン酸、アラキドン酸等が挙げられる。 Unsaturated fatty acids are compounds having at least one carbon-carbon double bond at "R" and include oleic acid, vaccenic acid, linoleic acid, palmiteraidic acid, arachidonic acid, and the like.
飽和脂肪酸は、「R」が飽和脂肪族基である化合物であり、ドコサン酸、イコサン酸、オクタデカン酸、ヘキサデカン酸、テトラデカン酸、ドデカン酸等が挙げられる。 Saturated fatty acids are compounds in which "R" is a saturated aliphatic group, and include docosanoic acid, icosanoic acid, octadecanoic acid, hexadecanoic acid, tetradecanoic acid, dodecanoic acid and the like.
中でも、脂肪酸としては、1以上のC2からC22の脂肪酸が含まれるものが好ましく、C12脂肪酸、C14脂肪酸、C16脂肪酸、C18脂肪酸、C20脂肪酸、C22脂肪酸が含まれるものがより好ましい。 Among them, the fatty acid preferably contains one or more C2 to C22 fatty acids, more preferably C12 fatty acid, C14 fatty acid, C16 fatty acid, C18 fatty acid, C20 fatty acid, and C22 fatty acid.
また、炭素源としては、これら脂肪酸の塩、誘導体、誘導体の塩も挙げられる。塩としては、リチウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩等が挙げられる。 Carbon sources also include salts, derivatives, and salts of these fatty acids. Salts include lithium salts, potassium salts, sodium salts and the like.
また、炭素源としては、脂質、オイル、油脂、脂肪酸、グリセリン脂肪酸エステルとグルコース等の炭水化物との組み合わせが挙げられる。 Examples of carbon sources include combinations of lipids, oils, fats, fatty acids, glycerin fatty acid esters, and carbohydrates such as glucose.
再生可能な炭素源としては、加水分解されたバイオマス炭素源が挙げられる。 Renewable carbon sources include hydrolyzed biomass carbon sources.
バイオマス炭素源としては、木、紙、及びパルプの廃材、葉状植物、果肉等のセルロース系基質;柄、穀粒、根、塊茎等の植物の一部分が挙げられる。 Biomass carbon sources include cellulosic substrates such as wood, paper and pulp waste, foliage, pulp; plant parts such as stalks, grains, roots, tubers and the like.
バイオマス炭素源として用いられる植物としては、コーン、小麦、ライ麦、ソルガム、トリティケイト、コメ、アワ、大麦、キャッサバ、エンドウマメ等のマメ科植物、ジャガイモ、サツマイモ、バナナ、サトウキビ、タピオカ等が挙げられる。 Plants used as biomass carbon sources include corn, wheat, rye, sorghum, triticate, rice, millet, barley, cassava, legumes such as peas, potatoes, sweet potatoes, bananas, sugar cane, tapioca, and the like.
バイオマス等の再生可能な炭素源を培地に添加する際には、前処理することが好ましい。前処理としては、酵素的前処理、化学的前処理、酵素的前処理と化学的前処理の組み合わせが挙げられる。 When adding a renewable carbon source such as biomass to the medium, pretreatment is preferred. Pretreatments include enzymatic pretreatments, chemical pretreatments, and combinations of enzymatic and chemical pretreatments.
本発明に関する本発明の生物の例示的な培養方法としては、生物を生理食塩水と栄養源を含む標準的培地で培養することが好ましい。 As an exemplary method of culturing the organisms of the invention in connection with the present invention, the organisms are preferably cultured in standard media containing saline and nutrient sources.
培養培地としては、特に限定されず、Luria Bertani(LB)ブロス、Sabouraud Dextrose(SD)ブロス、Yeast medium(YM)ブロス等の一般的に市販されている既成の培地が挙げられる。特定の宿主の培養に適した培地を適宜選択して用いることができる。 The culture medium is not particularly limited, and includes commercially available ready-made media such as Luria Bertani (LB) broth, Sabouraud Dextrose (SD) broth, Yeast medium (YM) broth, and the like. A medium suitable for culturing a specific host can be appropriately selected and used.
細胞培地には適切な炭素源の他に、適切なミネラル、塩、補助因子、緩衝液、及び培養に適していること、またはイソプレン産出を促進することが当業者にとって公知の成分が含まれていることが望ましい。 In addition to a suitable carbon source, the cell culture medium contains suitable minerals, salts, cofactors, buffers, and ingredients known to those skilled in the art to be suitable for culturing or to promote isoprene production. It is desirable to be
本発明の生物において、目的タンパク質の発現を維持するために、糖、金属塩、抗菌物質等を培地に添加しておくことが好ましい。 In order to maintain the expression of the target protein in the organism of the present invention, it is preferable to add sugars, metal salts, antibacterial substances, etc. to the medium.
本発明の生物の培養条件としては、目的タンパク質の発現が可能な条件であれば、特に限定されず、標準的な培養条件を用いることができる。 Culture conditions for the organism of the present invention are not particularly limited as long as the target protein can be expressed, and standard culture conditions can be used.
培養温度としては、20℃~37℃が好ましく、ガス組成としては、CO2濃度が約6%~約84%であることが好ましく、pHが、約5~約9であることが好ましい。 The culture temperature is preferably 20°C to 37°C, the gas composition preferably has a CO 2 concentration of about 6% to about 84%, and the pH is preferably about 5 to about 9.
本発明の生物は、好ましくは、宿主の性質に応じて好気性、無酸素性、又は嫌気性条件下で培養される。 Organisms of the invention are preferably cultured under aerobic, anoxic or anaerobic conditions depending on the nature of the host.
本発明の生物の培養方法としては、例えば、バッチ培養法、流加培養法、連続培養法等の公知の発酵方法を用いて培養する方法が挙げられる。 Examples of methods for culturing the organism of the present invention include methods of culturing using known fermentation methods such as batch culture, fed-batch culture, and continuous culture.
2-2.メバロン酸経路中間体又はその類縁体の製造方法
本発明の生物を適切な条件で培養することにより、新規メバロン酸経路中間体又はその類縁体、具体的には一般式(1):
2-2. A method for producing a mevalonate pathway intermediate or an analogue thereof By culturing the organism of the present invention under appropriate conditions, a novel mevalonate pathway intermediate or an analogue thereof, specifically, the general formula (1):
[式中、Xはリン酸基、ヒドロキシ基又は水素を示す。]
で表される化合物、及び/又は一般式(2):
[In the formula, X represents a phosphate group, a hydroxy group, or hydrogen. ]
A compound represented by and / or general formula (2):
[式中、Yはメチル基、ビニル基、又はヒドロキシ基を示す。]
で表される化合物が生じる。
[In the formula, Y represents a methyl group, a vinyl group, or a hydroxy group. ]
A compound represented by is formed.
培養物から、上記一般式(1)で表される化合物及び/又は上記一般式(2)で表される化合物を、公知の方法に従って回収することにより、新規メバロン酸経路中間体又はその類縁体を得ることができる。 A novel mevalonate pathway intermediate or an analog thereof is obtained by recovering the compound represented by the general formula (1) and/or the compound represented by the general formula (2) from the culture according to a known method. can be obtained.
上記一般式(1)で表される化合物及び/又は上記一般式(2)で表される化合物は、酸または塩基との塩の形態であってもよい。塩は、特に限定されず、酸性塩、塩基性塩のいずれも採用することができる。例えば酸性塩の例としては、塩酸塩、臭化水素酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩等の無機酸塩; 酢酸塩、プロピオン酸塩、酒石酸塩、フマル酸塩、マレイン酸塩、リンゴ酸塩、クエン酸塩、メタンスルホン酸塩、パラトルエンスルホン酸塩等の有機酸塩; アスパラギン酸塩、グルタミン酸塩等のアミノ酸塩等が挙げられる。また、塩基性塩の例として、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩; カルシウム塩、マグネシウム塩等のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。 The compound represented by the general formula (1) and/or the compound represented by the general formula (2) may be in the form of salts with acids or bases. Salts are not particularly limited, and both acid salts and basic salts can be employed. Examples of acid salts include mineral salts such as hydrochloride, hydrobromide, sulfate, nitrate, phosphate; acetate, propionate, tartrate, fumarate, maleate, apple organic acid salts such as acid salts, citrates, methanesulfonates, and paratoluenesulfonates; and amino acid salts such as aspartates and glutamates. Examples of basic salts include alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts; alkaline earth metal salts such as calcium salts and magnesium salts;
上記一般式(1)で表される化合物及び/又は上記一般式(2)で表される化合物は、溶媒和物の形態であってもよい。溶媒は、特に限定されず、例えば水、エタノール、グリセロール、酢酸等が挙げられる。 The compound represented by the general formula (1) and/or the compound represented by the general formula (2) may be in the form of a solvate. The solvent is not particularly limited, and examples thereof include water, ethanol, glycerol, acetic acid and the like.
2-3.イソプレノイド化合物又は脱炭酸生成物の製造方法
本発明の生物を適切な条件で培養することにより、イソプレノイド化合物が生じる。また、本発明の生物を適切な条件で培養することにより、一般式(1)で表される化合物や一般式(2)で表される化合物の内、tAHMP以外の化合物の脱炭酸生成物を生じさせることも可能である。
2-3. Method for Producing Isoprenoid Compounds or Decarboxylation Products By culturing the organisms of the present invention under suitable conditions, isoprenoid compounds are produced. Further, by culturing the organism of the present invention under appropriate conditions, decarboxylation products of compounds other than tAHMP among the compounds represented by the general formula (1) and the compounds represented by the general formula (2) It is also possible to generate
イソプレノイド化合物は、分子式(C5H8)nを有する1以上のイソプレン単位からなる。イソプレン単位の前駆体は、イソペンテニルピロリン酸、またはジメチルアリルピロリン酸である。30,000種のイソプレノイド化合物が同定されており、新たな化合物が同定されている。イソプレノイドはまた、テルペノイドとしても知られている。テルペンとテルペノイドとの相違は、テルペンが炭化水素であるのに対し、テルペノイドはさらなる官能基を含む点にある。テルペンは、分子中のイソプレン単位数により分類される〔例えば、ヘミテルペン(C5)、モノテルペン(C10)、セスキテルペン(C15)、ジテルペン(C20)、セステルテルペン(C25)、トリテルペン(C30)、セスカルテルペン(C35)、テトラテルペン(C40)、ポリテルペン、ノルイソプレノイド〕。モノテルペンとしては、例えば、ピネン、ネロール、シトラール、カンファー、メントール、リモネン、およびリナロールが挙げられる。セスキテルペンとしては、例えば、ネロリドール、およびファルネソールが挙げられる。ジテルペンとしては、例えば、フィトール、およびビタミンA1が挙げられる。スクアレンはトリテルペンの例であり、カロテン(プロビタミンA1)はテトラテルペンである。イソプレノイド化合物は、医薬、ビタミン、テルペン、ゴム等の種々の物質そのものであってもよいし、或いはこれらの原料となる化合物であってもよい。 Isoprenoid compounds consist of one or more isoprene units having the molecular formula ( C5H8 ) n . Precursors of isoprene units are isopentenyl pyrophosphate or dimethylallyl pyrophosphate. 30,000 isoprenoid compounds have been identified and new compounds are being identified. Isoprenoids are also known as terpenoids. The difference between terpenes and terpenoids is that terpenes are hydrocarbons whereas terpenoids contain additional functional groups. Terpenes are classified according to the number of isoprene units in the molecule [e.g., hemiterpene (C5), monoterpene (C10), sesquiterpene (C15), diterpene (C20), sesterterpene (C25), triterpene (C30), sescalterpene (C35), tetraterpene (C40), polyterpene, norisoprenoid]. Monoterpenes include, for example, pinene, nerol, citral, camphor, menthol, limonene, and linalool. Sesquiterpenes include, for example, nerolidol and farnesol. Diterpenes include, for example, phytol and vitamin A1. Squalene is an example of a triterpene and carotene (provitamin A1) is a tetraterpene. The isoprenoid compound may be various substances such as medicines, vitamins, terpenes, and gums, or may be compounds that are raw materials thereof.
培養物から、イソプレノイド化合物並びに/又は脱炭酸生成物を、公知の方法に従って回収することにより、それらの化合物を得ることができる。 The compounds can be obtained by recovering the isoprenoid compounds and/or decarboxylation products from the culture according to known methods.
3.ポリヌクレオチド
本発明は、その一態様において、古細菌AcnXタンパク質のコード配列及び古細菌UbiDタンパク質ホモログのコード配列を含む、単離されたポリヌクレオチドに関する。
3. Polynucleotides The present invention, in one aspect thereof, relates to an isolated polynucleotide comprising a coding sequence for an archaeal AcnX protein and a coding sequence for an archaeal UbiD protein homologue.
「単離された」とは、例えばゲノムDNAそのものではない、という意味を示す。この観点から、ポリヌクレオチドの塩基長は、例えば50kb以下、20kb以下、10kb以下、6kb以下、3kb以下である。該塩基長の下限は、コード配列の塩基長である。 "Isolated" means, for example, not the genomic DNA itself. From this point of view, the base length of the polynucleotide is, for example, 50 kb or less, 20 kb or less, 10 kb or less, 6 kb or less, or 3 kb or less. The lower limit of the base length is the base length of the coding sequence.
その他、各用語の定義等については、上記「1-1」における説明と同様である。 Definitions of other terms are the same as described in "1-1" above.
4.酵素剤
本発明は、その一態様において、古細菌AcnXタンパク質を含有する、MVA5Pデヒドラターゼ酵素剤に関する。また、本発明は、その一態様において、古細菌UbiDタンパク質ホモログを含有する、tAHMPデカルボキシラーゼ酵素剤に関する。
Four. Enzyme agent In one aspect, the present invention relates to an MVA5P dehydratase enzyme agent containing an archaeal AcnX protein. In one aspect, the present invention also relates to a tAHMP decarboxylase enzymatic agent containing an archaeal UbiD protein homologue.
酵素剤は、古細菌AcnXタンパク質又は古細菌UbiDタンパク質ホモログのみからなるものであってもよいし、他の成分を含むものであってもよい。他の成分としては、例えば基剤、担体、溶媒、分散剤、乳化剤、緩衝剤、浸透圧調整剤、吸収促進剤、安定剤、賦形剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、増粘剤、保湿剤、着色料、香料、キレート剤等が挙げられる。 The enzymatic agent may consist solely of the archaeal AcnX protein or the archaeal UbiD protein homolog, or may contain other components. Other components include, for example, bases, carriers, solvents, dispersants, emulsifiers, buffers, osmotic pressure regulators, absorption enhancers, stabilizers, excipients, binders, disintegrants, lubricants, and thickeners. agents, moisturizing agents, coloring agents, fragrances, chelating agents, and the like.
その他、各用語の定義等については、上記「1-1」における説明と同様である。 Definitions of other terms are the same as described in "1-1" above.
以下に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below based on examples, but the present invention is not limited by these examples.
なお、以下、特に断りの無い限り、プラスミドベクターの表記は、「プラスミド名-導入されている遺伝子名」で示す。また、遺伝子名は、KEGGデータベース(https://www.genome.jp/kegg/kegg_ja.html)におけるIDで示す。例えば、「pET15b-APE_2087.1」なるプラスミドベクターは、pET15bに、KEGGデータベース上のAPE_2087.1遺伝子が導入されてなるベクターを示す。また、特に説明の無い限り、酵素、基質の略号の意味は、図1を参照する。 In addition, hereinafter, unless otherwise specified, the notation of the plasmid vector is indicated by "plasmid name-introduced gene name". Gene names are indicated by IDs in the KEGG database (https://www.genome.jp/kegg/kegg_ja.html). For example, a plasmid vector "pET15b-APE_2087.1" indicates a vector obtained by introducing the APE_2087.1 gene on the KEGG database into pET15b. For the meaning of abbreviations for enzymes and substrates, see FIG. 1 unless otherwise specified.
実施例1.新規メバロン酸経路の探索1
5-ジホスホメバロン酸デカルボキシラーゼ(DMD)ホモログの遺伝子を保有する/しない種に古細菌を分類し、保有種のゲノムには存在せず、非保有種に特異的に存在しているオルソログ遺伝子群を探索した。その結果、2つのサブユニットから成る機能未知タンパク質アコニターゼX(AcnX)をコードする遺伝子を見出した。
Example 1. Exploring a
We classified archaea into species that possess or do not possess genes for 5-diphosphomevalonate decarboxylase (DMD) homologues, and identified orthologous gene clusters that are absent in the genomes of reservoir species and specifically present in non-reservoir species. explored. As a result, we found a gene encoding a protein of unknown function, aconitase X (AcnX), which consists of two subunits.
実施例2.古細菌AcnXタンパク質の機能解析
古細菌AcnXタンパク質として、クレンアーキオータ門に属するA. pernix由来の古細菌AcnXタンパク質(ラージサブユニット:KEGGのAPE_2087.1、スモールサブユニット:KEGGのApe_2089)を用いて、その機能を解析した。
Example 2. Functional analysis of archaeal AcnX protein Archaeal AcnX protein derived from A. pernix belonging to the phylum Crenarchaeota (large subunit: APE_2087.1 of KEGG, small subunit: Ape_2089 of KEGG) was used as the archaeal AcnX protein. , analyzed its function.
<実施例2-1.組換え古細菌AcnXタンパク質の発現及び精製>
(1)pET15b-APE_2087.1、pET15b-Ape_2089をそれぞれE. coli Rosetta2(DE3)へ導入した。
<Example 2-1. Expression and Purification of Recombinant Archaeal AcnX Protein>
(1) pET15b-APE_2087.1 and pET15b-Ape_2089 were each introduced into E. coli Rosetta2 (DE3).
(2)得られた本発明の細胞をそれぞれAuto Induction培地(アンピシリン:100μg/mL、クロラムフェニコール:30 μg/mL)にて37℃、18時間培養した。Auto Induction培地(組成:Na2HPO4 6g、KH2PO4 3g、Tryptone 20g、Yeast extract 5g、NaCl 5g、Up to 950μL)は調製した後にオートクレーブで滅菌し、さらに植菌の直前に滅菌濾過した溶液A(組成:グルコース 0.5g、ラクトース 2g、Up to 50μL)を添加した。 (2) Each of the obtained cells of the present invention was cultured in Auto Induction medium (ampicillin: 100 µg/mL, chloramphenicol: 30 µg/mL) at 37°C for 18 hours. Auto Induction medium (Composition: Na 2 HPO 4 6 g, KH 2 PO 4 3 g, Tryptone 20 g, Yeast extract 5 g, NaCl 5 g, Up to 950 μL) was sterilized in an autoclave after preparation, and further sterile-filtered just before inoculation. Solution A (composition: 0.5 g glucose, 2 g lactose, Up to 50 μL) was added.
(3)2種の本発明の細胞をそれぞれ集菌した後、各菌体3 gを混合し、30 mlのHistrap binding buffer II(組成:Sodium phosphate (pH7.4) 20mM、NaCl 500mM、Imidazole 25mM)で懸濁した。 (3) After collecting each of the two types of cells of the present invention, 3 g of each cell was mixed and added to 30 ml of Histrap binding buffer II (Composition: Sodium phosphate (pH 7.4) 20 mM, NaCl 500 mM, Imidazole 25 mM ).
(4)超音波発生装置UP200S (Hielscher Ultrasonics)を用いて、Cycle 0.3、Amplitude 60の設定で菌体を破砕した。氷上にて2 min超音波破砕操作をし、この操作を3 回繰り返した。 (4) Using an ultrasonic generator UP200S (Hielscher Ultrasonics), the cells were disrupted at Cycle 0.3 and Amplitude 60. Ultrasonic crushing operation was performed on ice for 2 minutes, and this operation was repeated 3 times.
(5)菌体破砕液を15,000 rpm、30分、4℃で遠心分離した後、上清を回収した。得られた上清を孔径0.45μmのシリンジフィルターで濾過した。 (5) The cell lysate was centrifuged at 15,000 rpm for 30 minutes at 4°C, and the supernatant was recovered. The resulting supernatant was filtered through a syringe filter with a pore size of 0.45 μm.
(6)Ni2+を添加したHistrap FF カラム(GE Healthcare、カラム体積1 ml)をHistrap binding buffer II 10 mlで平衡化後、上清をカラムにアプライした。
(6) A Histrap FF column (GE Healthcare,
(7)Histrap binding buffer II 10 mlで洗浄した後、Histrap elute buffer III(組成:Sodium phosphate (pH8.0) 20mM、NaCl 500mM、Imidazole 500mM)で目的タンパク質を溶出した。この溶出液を以降の実験で古細菌AcnXタンパク質として使用した。 (7) After washing with 10 ml of Histrap binding buffer II, the target protein was eluted with Histrap elute buffer III (composition: sodium phosphate (pH 8.0) 20 mM, NaCl 500 mM, imidazole 500 mM). This eluate was used as the archaeal AcnX protein in subsequent experiments.
<実施例2-2.古細菌AcnXタンパク質の酵素活性の解析>
(1)反応液(組成:[2-14C]MVA5P 45.5nmol(5,550,000dpm)、古細菌AcnXタンパク質 0.5nmol、Sodium phosphate (pH8.0) 5μmol、Up to 50μL)を調製し、90℃で1時間反応させた。
<Example 2-2. Analysis of enzymatic activity of archaeal AcnX protein>
(1) Prepare a reaction solution (composition: [2- 14 C] MVA5P 45.5 nmol (5,550,000 dpm), Archaea AcnX protein 0.5 nmol, Sodium phosphate (pH8.0) 5 μmol, Up to 50 μL) reacted over time.
(2)順相TLCを用いて、MVA5PとApAcnX生成物を分離した。TLC条件:TLCプレートTLC silica gel 60、展開溶媒クロロホルム:ピリジン:ギ酸:水=12:28:6:4。 (2) MVA5P and ApAcnX products were separated using normal phase TLC. TLC conditions: TLC plate TLC silica gel 60, developing solvent chloroform:pyridine:formic acid:water=12:28:6:4.
(3)TLCプレートにイメージングプレート(BAS-IP)を密着露光させた。Typhoon FLA 9000でイメージングプレートを読み取った後、解析ソフトImage Quant TLを用いて画像解析を行った。 (3) The imaging plate (BAS-IP) was exposed in close contact with the TLC plate. After reading the imaging plate with Typhoon FLA 9000, image analysis was performed using analysis software Image Quant TL.
(4)画像解析の結果をもとにApAcnX生成物のRf値を求め、その値±0.05の領域のシリカをかきとった。 (4) Based on the results of image analysis, the Rf value of the ApAcnX product was determined, and silica was scraped off in the region of ±0.05 of that value.
(5)かきとったシリカに、1 M 酢酸アンモニウム緩衝液(pH 7.5)を300μL加え、ApAcnX生成物を抽出した。この作業を2回繰り返した。 (5) 300 µL of 1 M ammonium acetate buffer (pH 7.5) was added to the scraped silica to extract the ApAcnX product. This operation was repeated twice.
(6)遠心して抽出液のみを回収した後、100℃で加熱して、約100μLまで濃縮した。この溶液を放射標識ApAcnX生成物とした。 (6) After centrifuging to collect only the extract, it was heated at 100° C. and concentrated to about 100 μL. This solution was the radiolabeled ApAcnX product.
(7)反応液(組成:放射性標識ApAcnX生成物 54.6pmol(6,660dpm)、精製ApAcnX 0.3nmol、Sodium phosphate(pH8.0) 3μmol、Up to 30μL)を調製し、90℃で1時間反応させた。 (7) A reaction solution (composition: radioactively labeled ApAcnX product 54.6 pmol (6,660 dpm), purified ApAcnX 0.3 nmol, sodium phosphate (pH 8.0) 3 μmol, up to 30 μL) was prepared and reacted at 90°C for 1 hour. .
(8)順相TLC解析を上記(2)と同様にして行った。 (8) Normal-phase TLC analysis was performed in the same manner as in (2) above.
<実施例2-3.ApAcnX生成物のNMR解析>
(1)反応液(組成:[U-13C]5-ホスホメバロン酸(MVA5P) 3 μmol、古細菌AcnXタンパク質 2 μmol、Sodium phosphate(pH8.0) 20 μmol、Up to 200 μL with 10%D2O)を調製し、90℃で2時間反応させた。
<Example 2-3. NMR Analysis of ApAcnX Product>
(1) Reaction mixture (composition: [U- 13 C]5-phosphomevalonic acid (MVA5P) 3 µmol,
(2)限外濾過用遠心フィルターにより除タンパク処理を行ったのち、定法に従ってNMR解析した。 (2) Deproteinization was performed using a centrifugal filter for ultrafiltration, followed by NMR analysis according to a standard method.
<実施例2-4.結果>
実施例2-2の結果を図2に示す。古細菌AcnXタンパク質とMVA5Pと反応させることにより生成物が生じることが分かった(図2の左から1-2レーン)。また、この反応は可逆的であることも分かった(図2の左から3-4レーン)。
<Example 2-4. Results>
The results of Example 2-2 are shown in FIG. It was found that a product was produced by reacting the archaeal AcnX protein with MVA5P (1-2 lanes from the left in FIG. 2). It was also found that this reaction is reversible (lanes 3-4 from the left in Figure 2).
実施例2-3の結果は次の通りである:13C NMR (600 MHz, H2O/D2O) δ: 177.0, 122.8, 145.1, 40.1, 62.6, 17.8。この結果より、ApAcnX生成物が下記式: The results of Examples 2-3 are as follows:13C NMR (600 MHz, H.2O/D2O) δ: 177.0, 122.8, 145.1, 40.1, 62.6, 17.8. From this result, the ApAcnX product has the following formula:
で表される化合物tAHMPであることが分かった。 It was found to be the compound tAHMP represented by
以上より、古細菌AcnXタンパク質は、メバロン酸経路上のMVA5Pに対するデヒドラターゼ活性を有し、tAHMPを生成する酵素であることが分かった。 From the above, it was found that the archaeal AcnX protein has a dehydratase activity against MVA5P on the mevalonate pathway and is an enzyme that produces tAHMP.
実施例3.新規メバロン酸経路の探索2
tAHMPはメバロン酸経路上の新規中間体である。そこで、該中間体を経て既存中間体へ至る経路を担う酵素を探索した。具体的には、Microbial Genome Darabase for Comparateive Analysis(MBGD)(http:// mbgd.genome.ad.jp)が提供する機能を用いて、ゲノム上にAcnXのオルソログ遺伝子を保存している、つまり新奇MVA経路をもつとされるアーキアとそれ以外のアーキア種を選別し、前者に特異的に保存されているオルソログ遺伝子群を探索した。その結果、UbiDタンパク質ホモログをコードする遺伝子、及びUbiXタンパク質ホモログをコードする遺伝子を見出した。また、これまでの知見より、UbiXタンパク質ホモログは、補酵素の一種であるプレニル化フラビン(prFMN)を合成するフラビンプレニルトランスフェラーゼ活性を有していると考えられた。このため、メバロン酸経路上の活性の本体はUbiDタンパク質ホモログが担うと考えられた。
Example 3. Search for
tAHMP is a novel intermediate on the mevalonate pathway. Therefore, we searched for an enzyme responsible for the pathway leading to the existing intermediate via this intermediate. Specifically, the function provided by the Microbial Genome Darabase for Comparative Analysis (MBGD) (http://mbgd.genome.ad.jp) is used to preserve AcnX orthologous genes on the genome. We selected archaea with MVA pathways and other archaea species, and searched for orthologous gene clusters specifically conserved in the former. As a result, a gene encoding a UbiD protein homolog and a gene encoding a UbiX protein homolog were found. Based on the findings so far, UbiX protein homologs were considered to have flavin prenyltransferase activity to synthesize prenylated flavin (prFMN), which is a kind of coenzyme. Therefore, it was thought that the activity on the mevalonate pathway was borne by the UbiD protein homologue.
実施例4.古細菌UbiDタンパク質ホモログの機能解析
古細菌UbiDタンパク質ホモログとして、クレンアーキオータ門に属するA. pernix由来の古細菌UbiDタンパク質ホモログ(KEGGのApe_2078)を用いて、その機能を解析した。
Example 4. Functional Analysis of Archaeal UbiD Protein Homolog As an archaeal UbiD protein homolog, we used an archaeal UbiD protein homolog (KEGG Ape_2078) from A. pernix belonging to the phylum Crenarchaeota and analyzed its function.
<実施例4-1.組換え古細菌UbiDタンパク質ホモログの発現及び精製>
(1)UbiDタンパク質ホモログをコードする遺伝子Ape_2078と、UbiXタンパク質ホモログをコードする遺伝子Ape_1647を、以下に示すプライマーを用いて、それぞれPCRにより増幅した。この際、A. pernix(理研BRC微生物材料開発室(JCM))のゲノムを鋳型とし、KOD-Plus(TOYOBO)を使用してPCR反応を行った。
Ape_2078 Fw:GGGATTAGAAGGAGTTATATATGGAGGATGCGAGTCTAAAG(配列番号9)
Ape_2078Rv:GTGGTGGTGGTGGTGCTCGAGGTCTCCCGGCTGGTGGC(配列番号10)
Ape_1647 Fw:TTAAGAAGGAGATATACATATGTCCTGCAGACCTAGCTCG(配列番号11)
Ape_1647Rv:TCCTCCATATATAACTCCTTCTAATCCCCCTCCTCGGG(配列番号12)
<Example 4-1. Expression and Purification of Recombinant Archaeal UbiD Protein Homologs>
(1) The gene Ape_2078 encoding the UbiD protein homolog and the gene Ape_1647 encoding the UbiX protein homolog were amplified by PCR using the primers shown below. At this time, PCR reaction was performed using KOD-Plus (TOYOBO) using the genome of A. pernix (Riken BRC Microbial Materials Development Laboratory (JCM)) as a template.
Ape_2078 Fw: GGGATTAGAAGGAGTTATATATGGAGGATGCGAGTCTAAAG (SEQ ID NO: 9)
Ape_2078Rv: GTGGTGGTGGTGGTGCTCGAGGTCTCCCGGCTGGTGGC (SEQ ID NO: 10)
Ape_1647 Fw: TTAAGAAGGAGATATACATATGTCCTGCAGACCTAGCTCG (SEQ ID NO: 11)
Ape_1647Rv: TCCTCCATATATAACTCCTTCTAATCCCCCTCCTCGGG (SEQ ID NO: 12)
(2)pET22b(+)ベクターを制限酵素NdeIおよびXhoIで消化した後、In Fusion Cloning Kit(Takara)を使用して、ベクターの切断部位に増幅した2つのインサートDNAを
挿入した。発現されたApe_2078のC末端側にのみHis-tagが付くような設計をした。
(2) After digesting the pET22b(+) vector with restriction enzymes NdeI and XhoI, the two amplified insert DNAs were inserted into the cleavage site of the vector using the In Fusion Cloning Kit (Takara). A His-tag was designed to attach only to the C-terminal side of the expressed Ape_2078.
(3)構築したプラスミドpET22b(+)-Ape_1647-Ape_2078をE. coli Rosetta2(DE3)に導入した。 (3) The constructed plasmid pET22b(+)-Ape_1647-Ape_2078 was introduced into E. coli Rosetta2 (DE3).
(4)得られた本発明の細胞を得られた本発明の細胞をそれぞれAuto Induction培地(アンピシリン:100μg/mL、クロラムフェニコール:30μg/mL)にて37℃、24時間培養した。 (4) Obtained cells of the present invention Each of the obtained cells of the present invention was cultured in Auto Induction medium (ampicillin: 100 µg/mL, chloramphenicol: 30 µg/mL) at 37°C for 24 hours.
(5)集菌した菌体を20 mlのHistrap binding buffer Iで懸濁した。さらに、この懸濁液に10 mM DTTと2.5 mM MnCl2を添加した。 (5) The collected cells were suspended in 20 ml of Histrap binding buffer I. Additionally, 10 mM DTT and 2.5 mM MnCl 2 were added to this suspension.
(6)超音波発生装置UP200S (Hielscher Ultrasonics)を用いて、Cycle 0.3、Amplitude 60の設定で、菌体を破砕した。氷上にて2 min超音波破砕操作をし、この操作を3 回繰り返した。 (6) Using an ultrasonic generator UP200S (Hielscher Ultrasonics), the cells were disrupted at Cycle 0.3 and Amplitude 60. Ultrasonic crushing operation was performed on ice for 2 minutes, and this operation was repeated 3 times.
(7)菌体破砕液を15,000 rpm、30分、4℃で遠心分離した後、60℃、30分間熱処理をした。 (7) The cell lysate was centrifuged at 15,000 rpm for 30 minutes at 4°C and then heat-treated at 60°C for 30 minutes.
(8)再度15,000 rpm、30分、4℃で遠心分離した後、上清を回収した。得られた上清を孔径0.45μmのシリンジフィルターで濾過した。 (8) After centrifuging again at 15,000 rpm for 30 minutes at 4°C, the supernatant was recovered. The resulting supernatant was filtered through a syringe filter with a pore size of 0.45 μm.
(9)Ni2+を添加したHistrap FF カラム(GE Healthcare、カラム体積1 ml)をHistrap binding buffer I 10 mlで平衡化後、上清をカラムにアプライした。
(9) A Histrap FF column (GE Healthcare,
(10)Histrap binding buffer I 10 mlで洗浄した後、Histrap elute buffer Iで目的タンパク質を溶出した。この溶出液を以降の実験で古細菌UbiDタンパク質ホモログとして使用した。 (10) After washing with 10 ml of Histrap binding buffer I, the target protein was eluted with Histrap elute buffer I. This eluate was used as the archaeal UbiD protein homologue in subsequent experiments.
<実施例4-2.古細菌UbiDタンパク質ホモログの酵素活性の解析>
反応液(組成:放射性標識ApAcnX生成物(tAHMP) 54.6pmol、古細菌UbiDタンパク質ホモログ 6.2μg、Sodium phosphate(pH7.5) 3μmol、Up to 30μL)を調製し、60℃で1時間反応させた。反応物について、実施例2-2と同様にして順相TLC解析を行った。
<Example 4-2. Analysis of enzymatic activity of archaeal UbiD protein homologs>
A reaction solution (composition: radiolabeled ApAcnX product (tAHMP) 54.6 pmol, archaeal UbiD protein homolog 6.2 μg, sodium phosphate (pH 7.5) 3 μmol, up to 30 μL) was prepared and allowed to react at 60° C. for 1 hour. The reactants were subjected to normal phase TLC analysis in the same manner as in Example 2-2.
<実施例4-3.古細菌UbiDタンパク質ホモログ生成物の検証>
反応液(組成:各放射標識化合物([2-14C]MVA、[2-14C]MVA5P、[2-14C]MVA5PP、放射性標識ApAcxX生成物、[4-14C]IP、[1-14C]IPP) 0.1nmol(12,200dpm)、ATP 0.8μmol、MgCl2 1μmol、ジメチルアリル二リン酸(DMAPP) 3nmol、Sodium phosphate(pH7.5) 5μmol、古細菌UbiDタンパク質ホモログ 7.5μg、Thermoplasma acidophilum由来IPK 0.1 nmol、Sulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラニル二リン酸(GGPP)合成酵素 過剰量、Up to 100μL)を調製して、60℃で1時間反応させた。疎水性の反応物について、ブタノールで抽出後、酸性ホスファターゼ処理を37℃で1晩行った。ペンタン抽出の後に逆相TLC解析を行った。TLC条件:TLCプレートTLC silica gel 60 RP-18 F254S、展開溶媒アセトン:水=9:1。
<Example 4-3. Validation of Archaeal UbiD Protein Homolog Products>
Reaction mixture (composition: each radiolabeled compound ([2- 14 C] MVA, [2- 14 C] MVA5P, [2- 14 C] MVA5PP, radiolabeled ApAcxX product, [4- 14 C] IP, [1 - 14 C]IPP) 0.1 nmol (12,200 dpm), ATP 0.8 μmol,
<実施例4-4.結果>
実施例4-2の結果を図3に示す。古細菌UbiDタンパク質ホモログとApAcnX生成物(tAHMP)と反応させることにより、IPと同じ位置にスポットが確認される生成物が生じることが分かった。
<Example 4-4. Results>
The results of Example 4-2 are shown in FIG. We found that the reaction of the archaeal UbiD protein homologue with the ApAcnX product (tAHMP) yielded a product with a spot identified at the same position as the IP.
実施例4-3の結果を図4に示す。ApAcnX生成物(tAHMP)からGGPPへの効率的な変換を確認することができた。これは、古細菌UbiDタンパク質ホモログがApAcnX生成物(tAHMP)に対してデカルボキシラーゼ活性をもち、IPを生成したことを示している。 The results of Example 4-3 are shown in FIG. Efficient conversion of the ApAcnX product (tAHMP) to GGPP could be confirmed. This indicates that the archaeal UbiD protein homolog had decarboxylase activity on the ApAcnX product (tAHMP) to generate IP.
実施例5.リコペン生産と共役させたin vivoアッセイ
実施例1-4で見出された新規メバロン酸経路を担う酵素(古細菌AcnXタンパク質及び古細菌UbiDタンパク質ホモログ)それぞれのコード配列を含むポリヌクレオチドを大腸菌に導入し、基質の存在下で、テルペノイド化合物(リコペン)が産生されるか否かを調べた。リコペンは赤色を呈する化合物であり、リコペンが産生されれば、大腸菌ペレットは赤色を呈する。具体的には、以下のようにして行った。なお、プラスミド表記については、表1を参照する。
Example 5. In vivo assay coupled with lycopene production Polynucleotides containing the coding sequences of the enzymes responsible for the novel mevalonate pathway (archaeal AcnX protein and archaeal UbiD protein homolog) found in Examples 1-4 were introduced into E. coli. and examined whether a terpenoid compound (lycopene) is produced in the presence of the substrate. Lycopene is a red-colored compound, and if lycopene is produced, the E. coli pellet will appear red. Specifically, it was carried out as follows. See Table 1 for plasmid notation.
<実施例5-1.プラスミド構築>
M. mazei(理研BRC微生物材料開発室(JCM))、A. pernix(理研BRC微生物材料開発室(JCM))、S. cereviseaeの培養液よりDNA抽出キットGeno Plu(登録商標) Mini (VIOGENE, USA)を用いてゲノムDNAを抽出した。
<Example 5-1. Plasmid Construction>
DNA extraction kit Geno Plu (registered trademark) Mini (VIOGENE, USA) was used to extract genomic DNA.
抽出したM. mazeiのゲノムDNAを鋳型DNAとして、推定mevalonate kinase (MVK)遺伝子MM_1762をPCRにより増幅した。増幅したMM_1762をKpnI、XhoIで制限酵素処理し、同様の制限酵素で処理したpBAD18断片とライゲーションし、pBAD-MVKを作製した。pJBEI-2999 (Peralta-Yahya et al. Nature Communications, 2, 483, 2011)を鋳型DNAとしてisopentenyl diphosphate isomerase (IDI)遺伝子JW2857を増幅し、EcoRIで切断したpBAD-MVK断片とともに、大腸菌ME9783株 (Asai et al. The EMBO Journal, 12(8), 3287-3295, 1993)に導入した。大腸菌細胞内相同組み換え (Oliner et al. Nucleic Acids Research, 21(22), 5192-5197, 1993)によりJW2857が挿入されたプラスミドを抽出し、pBAD-mMP2とした。M. mazeiのゲノムDNAを鋳型DNAとして推定isopentenyl kinase (IPK)遺伝子MM_1763を増幅し、EcoRIで切断したpBAD-mMP2断片とともに大腸菌ME9783株に導入した。MM_1763が挿入されたプラスミドを抽出し、pBAD-mMP3とした。 The putative mevalonate kinase (MVK) gene MM_1762 was amplified by PCR using the extracted M. mazei genomic DNA as a template. The amplified MM_1762 was treated with KpnI and XhoI restriction enzymes and ligated with the pBAD18 fragment treated with the same restriction enzymes to prepare pBAD-MVK. The isopentenyl diphosphate isomerase (IDI) gene JW2857 was amplified using pJBEI-2999 (Peralta-Yahya et al. Nature Communications, 2, 483, 2011) as a template DNA, and the E.coli strain ME9783 (Asai et al. The EMBO Journal, 12(8), 3287-3295, 1993). A plasmid into which JW2857 was inserted was extracted by intracellular homologous recombination in Escherichia coli (Oliner et al. Nucleic Acids Research, 21(22), 5192-5197, 1993) and designated as pBAD-mMP2. The putative isopentenyl kinase (IPK) gene MM_1763 was amplified using the genomic DNA of M. mazei as a template, and introduced into Escherichia coli strain ME9783 together with the pBAD-mMP2 fragment cleaved with EcoRI. A plasmid into which MM_1763 was inserted was extracted and designated as pBAD-mMP3.
M. mazeiのゲノムDNAを鋳型DNAとして推定アコニターゼX-小サブユニット (AcnX-S)遺伝子MM_1524を増幅し、EcoRIで切断したpBAD18断片とともに大腸菌ME9783株に導入した。MM_1524が挿入されたプラスミドを抽出し、pBAD-mUA1とした。M. mazeiのゲノムDNAを鋳型DNAとして推定アコニターゼX-大サブユニット(AcnX-L)遺伝子MM_1525を増幅し、EcoRIで切断したpBAD-mUA1断片とともに大腸菌ME9783株に導入した。MM_1525が挿入されたプラスミドを抽出し、pBAD-mUA2とした。M. mazeiのゲノムDNAを鋳型DNAとして推定UbX遺伝子MM_1871を増幅し、EcoRIで切断したpBAD-mUA2断片とともに大腸菌ME9783株に導入した。MM_1871が挿入されたプラスミドを抽出し、pBAD-mUA3とした。M. mazeiのゲノムDNAを鋳型DNAとして推定UbiD遺伝子MM_1526を増幅し、EcoRIで切断したpBAD-mUA3断片とともに大腸菌ME9783株に導入した。MM_1526が挿入されたプラスミドを抽出し、pBAD-mUA4とした。pBAD-mUA4を鋳型DNAとしてMM_1526、MM_1871、MM_1525、MM_1524を含むDNA断片を増幅し、EcoRIで切断したpBAD-mMP3断片とともに大腸菌ME9783株に導入した。MM_1526、MM_1871、MM_1525、MM_1524が挿入されたプラスミドを抽出し、pBAD-mMP7とした(図5)。 The putative aconitase X-small subunit (AcnX-S) gene MM_1524 was amplified using the genomic DNA of M. mazei as a template, and introduced into Escherichia coli strain ME9783 together with the pBAD18 fragment cleaved with EcoRI. A plasmid into which MM_1524 was inserted was extracted and designated as pBAD-mUA1. The putative aconitase X-large subunit (AcnX-L) gene MM_1525 was amplified using the genomic DNA of M. mazei as a template and introduced into Escherichia coli strain ME9783 together with the EcoRI-cleaved pBAD-mUA1 fragment. A plasmid into which MM_1525 was inserted was extracted and designated as pBAD-mUA2. The putative UbX gene MM_1871 was amplified using the genomic DNA of M. mazei as a template, and introduced into Escherichia coli strain ME9783 together with the EcoRI-cleaved pBAD-mUA2 fragment. A plasmid into which MM_1871 was inserted was extracted and designated as pBAD-mUA3. The putative UbiD gene MM_1526 was amplified using the genomic DNA of M. mazei as a template, and introduced into Escherichia coli strain ME9783 together with the EcoRI-cleaved pBAD-mUA3 fragment. A plasmid into which MM_1526 was inserted was extracted and designated as pBAD-mUA4. DNA fragments containing MM_1526, MM_1871, MM_1525 and MM_1524 were amplified using pBAD-mUA4 as a template DNA, and introduced into Escherichia coli strain ME9783 together with EcoRI-cleaved pBAD-mMP3 fragment. A plasmid into which MM_1526, MM_1871, MM_1525 and MM_1524 were inserted was extracted and named pBAD-mMP7 (Fig. 5).
A. pernixのゲノムDNAを鋳型DNAとしてAcnX-S遺伝子APE_2089を増幅し、EcoRIで切断したpBAD18断片とともに大腸菌ME9783株に導入した。APE_2089が挿入されたプラスミドを抽出し、pBAD-asUA1とした。A. pernixのゲノムDNAを鋳型DNAとしAcnX-L遺伝子APE_2087.1を増幅し、EcoRIで切断したpBAD-asUA1断片とともに大腸菌ME9783株に導入した。APE_2087.1が挿入されたプラスミドを抽出し、pBAD-asUA2とした。S. cerevisaeのゲノムDNAを鋳型DNAとしてS. cerevisiaeにおけるUbiXのホモログであるprenyl-flavin合成酵素遺伝子YDR538W (Arunrattanamook et al. Biochemistry, 57(5), 696-700, 2017)を増幅し、EcoRIで切断したpBAD-asUA1断片とともに大腸菌ME9783株に導入した。YDR538Wが挿入されたプラスミドを抽出し、pBAD-asUA3とした。A. pernixのゲノムDNAを鋳型DNAとしてUbiD遺伝子APE_2078を増幅し、EcoRIで切断したpBAD-asUA3断片とともに大腸菌ME9783株に導入した。APE_2078が挿入されたプラスミドを抽出し、pBAD-asUA4とした。pBAD-asUA4を鋳型DNAとしてAPE_2078、YDR538W、APE_2087.1、APE_2089を含むDNA断片を増幅し、EcoRIで切断したpBAD-mMP3断片とともに大腸菌ME9783株に導入した。APE_2078、YDR538W、APE_2087.1、APE_2089が挿入されたプラスミドを抽出し、pBAD-asMP7とした(図5)。 The AcnX-S gene APE_2089 was amplified using A. pernix genomic DNA as template DNA, and introduced into Escherichia coli strain ME9783 together with the pBAD18 fragment cleaved with EcoRI. A plasmid into which APE_2089 was inserted was extracted and designated as pBAD-asUA1. Using A. pernix genomic DNA as a template, AcnX-L gene APE_2087.1 was amplified and introduced into Escherichia coli strain ME9783 together with EcoRI-cleaved pBAD-asUA1 fragment. A plasmid containing APE_2087.1 was extracted and named pBAD-asUA2. Prenyl-flavin synthase gene YDR538W (Arunrattanamook et al. Biochemistry, 57(5), 696-700, 2017), which is a homolog of UbiX in S. cerevisiae, was amplified using the genomic DNA of S. cerevisiae as a template DNA, and ligated with EcoRI. It was introduced into Escherichia coli strain ME9783 together with the cleaved pBAD-asUA1 fragment. A YDR538W-inserted plasmid was extracted and named pBAD-asUA3. The UbiD gene APE_2078 was amplified using A. pernix genomic DNA as template DNA, and introduced into E. coli strain ME9783 together with the pBAD-asUA3 fragment cleaved with EcoRI. A plasmid into which APE_2078 was inserted was extracted and designated as pBAD-asUA4. A DNA fragment containing APE_2078, YDR538W, APE_2087.1 and APE_2089 was amplified using pBAD-asUA4 as a template DNA, and introduced into Escherichia coli strain ME9783 together with EcoRI-cleaved pBAD-mMP3 fragment. A plasmid inserted with APE_2078, YDR538W, APE_2087.1 and APE_2089 was extracted and designated as pBAD-asMP7 (Fig. 5).
上記のPCR反応にはKOD plus polymerase (TOYOBO, Japan)と表2に示したプライマーを使用した。 KOD plus polymerase (TOYOBO, Japan) and the primers shown in Table 2 were used in the above PCR reaction.
<実施例5-2.リコペン産生>
大腸菌TOP10株をpACYC-CrtIBE (Hemmi et al. The Journal of Biochemistry, 123(6), 1088-1096, 1998)とpBAD-mMP7またはpBAD-asMP7で形質転換し、TOP10/pBAD-mMP7/pACYC-CrtIBE株、TOP10/pBAD-asMP7/pACYC-CrtIBE株を作製した。さらにコントロールとして、pACYC-CrtIBEとpBAD-18で大腸菌TOP10株を形質転換し、TOP10/pBAD18/pACYC-CrtIBE株を作製した。各株を5 mlのLB培地(アンピシリン100 mg、テトラサイクリン20 mgを含む)で、37℃で一晩振盪培養した。各株の培養液を5 mlのLB培地(アンピシリン100 mg、テトラサイクリン20 mg、L-アラビノース0.2 %、メバロノラクトン2.5 mgを含む)に植菌した後、37℃で48時間静置培養した。培養後、培養液を13000 rpm、1 minで遠心し、菌体を回収した。なお、試験は、トリプリケートで行った。各サンプルについて、導入したプラスミド及び基質(MVL)の有無を表3に示す。
<Example 5-2. Lycopene production>
E. coli TOP10 strain was transformed with pACYC-CrtIBE (Hemmi et al. The Journal of Biochemistry, 123(6), 1088-1096, 1998) and pBAD-mMP7 or pBAD-asMP7, and TOP10/pBAD-mMP7/pACYC-CrtIBE A strain TOP10/pBAD-asMP7/pACYC-CrtIBE strain was generated. As a control, TOP10 strain of E. coli was transformed with pACYC-CrtIBE and pBAD-18 to prepare TOP10/pBAD18/pACYC-CrtIBE strain. Each strain was shake-cultured in 5 ml of LB medium (containing 100 mg of ampicillin and 20 mg of tetracycline) at 37° C. overnight. A culture solution of each strain was inoculated into 5 ml of LB medium (containing 100 mg of ampicillin, 20 mg of tetracycline, 0.2% of L-arabinose, and 2.5 mg of mevalonolactone), followed by static culture at 37°C for 48 hours. After culturing, the culture solution was centrifuged at 13000 rpm for 1 min to collect the cells. In addition, the test was performed in triplicate. Table 3 shows the presence or absence of the introduced plasmid and substrate (MVL) for each sample.
結果を図6に示す。実施例1-4で見出された新規メバロン酸経路を担う酵素(古細菌AcnXタンパク質及び古細菌UbiDタンパク質ホモログ)それぞれのコード配列を含むポリヌクレオチドを大腸菌に導入し、且つ基質を添加したサンプル(No.10-12及び16-18)で特異的に、大腸菌ペレットが赤色を呈した。このことから、これらのサンプルで特異的にテルペノイド化合物(リコペン)が産生されたことが示された。 The results are shown in FIG. A sample ( In Nos. 10-12 and 16-18), the E. coli pellet was red in color. This indicated that a terpenoid compound (lycopene) was specifically produced in these samples.
Claims (13)
前記古細菌AcnXタンパク質が下記(A)又は(B)に記載の複合体タンパク質:
(A)配列番号1~2のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるラージサブユニットと、配列番号3~4のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるスモールサブユニットとを含む複合体タンパク質、又は
(B)配列番号1~2のいずれかに示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるラージサブユニットと、配列番号3~4のいずれかに示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるスモールサブユニットとを含む複合体タンパク質であり、且つ5-ホスホメバロン酸(MVA5P)デヒドラターゼ活性を有する複合体タンパク質、
であり、且つ
前記古細菌UbiDタンパク質ホモログが下記(C)又は(D)に記載のタンパク質:(C)配列番号5~6のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるタンパク質、又は
(D)配列番号5~6のいずれかに示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つトランス アンヒドロ 5-ホスホメバロン酸(tAHMP)デカルボキシラーゼ活性を有するタンパク質、
である、
非古細菌生物。 a polynucleotide comprising a coding sequence for an archaeal AcnX protein and a polynucleotide comprising a coding sequence for an archaeal UbiD protein homolog;
The archaeal AcnX protein is a complex protein according to (A) or (B) below:
(A) a complex protein comprising a large subunit consisting of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 1-2 and a small subunit consisting of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 3-4, or ( B) A large subunit consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 1-2 and 90% or more with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 3-4 a complex protein comprising a small subunit consisting of an amino acid sequence having the identity of and having 5-phosphomevalonate (MVA5P) dehydratase activity,
and the archaeal UbiD protein homolog is a protein according to (C) or (D) below: (C) a protein consisting of the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 5 to 6, or (D) SEQ ID NO: A protein consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in any one of 5 to 6 and having trans-anhydro-5-phosphomevalonate (tAHMP) decarboxylase activity,
is
non-archaeal organisms.
当該培養により得られた培養菌体又は培養上清から、一般式(1):
で表される化合物、及び/又は一般式(2):
で表される化合物を得ることを含む、メバロン酸経路中間体又はその類縁体の製造方法。 culturing a non-archaeal organism according to any one of claims 1 to 7, and
From the cultured cells or culture supernatant obtained by the culture, general formula (1):
A compound represented by and / or general formula (2):
A method for producing a mevalonate pathway intermediate or an analog thereof comprising obtaining a compound represented by
当該培養により得られた培養菌体又は培養上清から、
(a)イソプレノイド化合物、並びに/又は
(b)一般式(1):
で表される化合物の脱炭酸生成物、及び/若しくは一般式(2):
で表される化合物の脱炭酸生成物、
を得ることを含む、化合物の製造方法。 culturing a non-archaeal organism according to any one of claims 1 to 7, and
From the cultured cells or culture supernatant obtained by the culture,
(a) an isoprenoid compound, and/or (b) general formula (1):
and/or general formula (2):
The decarboxylation product of the compound represented by
A method of making a compound, comprising obtaining
前記古細菌AcnXタンパク質が下記(A)又は(B)に記載の複合体タンパク質:
(A)配列番号1~2のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるラージサブユニットと、配列番号3~4のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるスモールサブユニットとを含む複合体タンパク質、又は
(B)配列番号1~2のいずれかに示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるラージサブユニットと、配列番号3~4のいずれかに示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるスモールサブユニットとを含む複合体タンパク質であり、且つ5-ホスホメバロン酸(MVA5P)デヒドラターゼ活性を有する複合体タンパク質、
であり、且つ
前記古細菌UbiDタンパク質ホモログが下記(C)又は(D)に記載のタンパク質:(C)配列番号5~6のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるタンパク質、又は
(D)配列番号5~6のいずれかに示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つトランス アンヒドロ 5-ホスホメバロン酸(tAHMP)デカルボキシラーゼ活性を有するタンパク質、
である、
単離されたポリヌクレオチド。 comprising a coding sequence for an archaeal AcnX protein and a coding sequence for an archaeal UbiD protein homolog;
The archaeal AcnX protein is a complex protein according to (A) or (B) below:
(A) a complex protein comprising a large subunit consisting of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 1-2 and a small subunit consisting of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 3-4, or ( B) A large subunit consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 1-2 and 90% or more with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 3-4 a complex protein comprising a small subunit consisting of an amino acid sequence having the identity of and having 5-phosphomevalonate (MVA5P) dehydratase activity,
and the archaeal UbiD protein homolog is a protein according to (C) or (D) below: (C) a protein consisting of the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 5 to 6, or (D) SEQ ID NO: A protein consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in any one of 5 to 6 and having trans-anhydro-5-phosphomevalonate (tAHMP) decarboxylase activity,
is
an isolated polynucleotide.
前記古細菌AcnXタンパク質が下記(A)又は(B)に記載の複合体タンパク質:
(A)配列番号1~2のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるラージサブユニットと、配列番号3~4のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるスモールサブユニットとを含む複合体タンパク質、又は
(B)配列番号1~2のいずれかに示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるラージサブユニットと、配列番号3~4のいずれかに示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるスモールサブユニットとを含む複合体タンパク質であり、且つ5-ホスホメバロン酸(MVA5P)デヒドラターゼ活性を有する複合体タンパク質、
である、
MVA5Pデヒドラターゼ酵素剤。 Contains archaeal AcnX protein,
The archaeal AcnX protein is a complex protein according to (A) or (B) below:
(A) a complex protein comprising a large subunit consisting of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 1-2 and a small subunit consisting of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 3-4, or ( B) A large subunit consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 1-2 and 90% or more with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 3-4 a complex protein comprising a small subunit consisting of an amino acid sequence having the identity of and having 5-phosphomevalonate (MVA5P) dehydratase activity,
is
MVA5P dehydratase enzymatic agent.
前記古細菌UbiDタンパク質ホモログが下記(C)又は(D)に記載のタンパク質:(C)配列番号5~6のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるタンパク質、又は
(D)配列番号5~6のいずれかに示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つトランス アンヒドロ 5-ホスホメバロン酸(tAHMP)デカルボキシラーゼ活性を有するタンパク質、
である、
tAHMPデカルボキシラーゼ酵素剤。 contains archaeal UbiD protein homologs,
The archaeal UbiD protein homolog is a protein according to (C) or (D) below: (C) a protein consisting of the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 5-6, or (D) SEQ ID NOS: 5-6 A protein consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in any one and having trans anhydro 5-phosphomevalonate (tAHMP) decarboxylase activity,
is
tAHMP decarboxylase enzyme agent.
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|---|
| DNA Research, 1999, Vol.6, pp.83-101 |
| Helvetica Chemica Acta, 1965, Vol.48, No.7, pp.1669-1679 |
| ISME Journal, 2015, Vol.9, pp.2191-2205 |
| REGISTRY, [online], 1984.11.16, (検索日:令和4年5月30日), CAS: 73018-20-9 |
| REGISTRY, [online], 2015.12.08, (検索日:令和4年5月30日), CAS: 1824853-77-1 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2020028240A (en) | 2020-02-27 |
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