JP7370587B2 - Method for producing organic compounds and coryneform bacteria - Google Patents

Method for producing organic compounds and coryneform bacteria Download PDF

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啓介 山本
享成 土坂
修平 中根
徹 中屋敷
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本発明は、有機化合物の製造方法およびコリネ型細菌に関する。 The present invention relates to a method for producing an organic compound and a coryneform bacterium.

現在、地球温暖化の元凶と考えられている石油資源に代わり、再生可能資源である生物資源を原料として用いて化成品を生産することが強く望まれている。そのため、糖類などの生物由来原料から化成品を生産することを目的として、微生物およびその形質転換体を用いて、工業原料、燃料、飼料、食品添加物などに用いる化成品を生産するための研究が盛んに行われている。例えば、酵母や大腸菌の形質転換体を使用して、糖類からアルコールやアミノ酸などの有機化合物を製造することが報告されている(米国特許第9926577号、米国特許第8647847号を参照)。 Currently, there is a strong desire to produce chemical products using bioresources, which are renewable resources, as raw materials instead of petroleum resources, which are considered to be the cause of global warming. Therefore, with the aim of producing chemical products from biological raw materials such as sugars, research is being conducted to produce chemical products for use as industrial raw materials, fuel, feed, food additives, etc. using microorganisms and their transformants. is being actively carried out. For example, it has been reported that yeast or E. coli transformants are used to produce organic compounds such as alcohols and amino acids from sugars (see US Pat. No. 9,926,577 and US Pat. No. 8,647,847).

本発明は、有機化合物を製造する新規方法およびこの製造方法に利用できるコリネ型細菌を提供することを目的とする。
微生物を用いた化成品の生産は、その生産対象として微生物代謝物に限定されることが一般的である。また、微生物代謝物であっても、微生物代謝系中のエネルギー不足や酸化還元バランスの不均衡によって、生産が困難な微生物代謝物も多く存在する。このような課題を解決するための一つの有効なアプローチとして、形質転換体を作成することが挙げられる。しかし、本発明者らは、この手法のみによって課題解決しようとすると、対象化合物を生産できる菌体の開発に多くの時間がかかる場合があると考えている。一方、今後、微生物代謝物以外の多様な化合物も生物由来原料から生産することが求められてくると考えている。そこで本発明者らは、有用な物質の生産については微生物の形質転換体作成のみに依存しない、新規なプロセス開発を検討した。
An object of the present invention is to provide a new method for producing organic compounds and coryneform bacteria that can be used in this production method.
The production of chemical products using microorganisms is generally limited to microbial metabolites. Moreover, even among microbial metabolites, there are many microbial metabolites that are difficult to produce due to energy shortage or redox imbalance in the microbial metabolic system. One effective approach to solving such problems is to create transformants. However, the present inventors believe that if an attempt is made to solve the problem using only this method, it may take a lot of time to develop microbial cells that can produce the target compound. On the other hand, we believe that in the future there will be a need to produce a variety of compounds other than microbial metabolites from biological raw materials. Therefore, the present inventors investigated the development of a new process that does not rely solely on the creation of microbial transformants for the production of useful substances.

本発明者らが鋭意検討した結果、特定の遺伝子を有する微生物をカルボニル化合物の存在下で培養することにより、アミノ酸などの有用物質合成の鍵となる中間体が得られる生産プロセスを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the present inventors discovered a production process in which intermediates, which are key to the synthesis of useful substances such as amino acids, can be obtained by culturing microorganisms having specific genes in the presence of carbonyl compounds. I was able to complete it.

本発明の第1側面によると、
ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする遺伝子を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、
下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(2):
101C(R102)(OH)CH2COCOOH
(上記一般式(2)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表されるα-ケト酸を生産する工程を含む、α-ケト酸の製造方法が提供される。
According to the first aspect of the invention,
A microorganism containing a gene encoding an enzyme that catalyzes an aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound, and a pyruvate-supplying compound selected from pyruvate and sugars;
General formula (1) below:
R 101 C(O)R 102
(where R 101 and R 102 are independently of each other hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (2) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 COCOOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (2) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
Provided is a method for producing an α-keto acid, the method comprising the step of producing an α-keto acid represented by

本発明の第2側面によると、
以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、
(b)α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する酵素をコードする第2遺伝子、および
(c)アルデヒドの還元反応を触媒する酵素をコードする第3遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、
下記一般式(3):
103C(O)R104
(ここでR103およびR104は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である。ただし、R103が水素であるとき、R104は水素ではない。)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(4):
103C(R104)(OH)CH2CH2OH
(上記一般式(4)におけるR103およびR104は、それぞれ上記一般式(3)におけるR103およびR104と同じ基である)
により表される1,3-ジオールを生産する工程を含む、1,3-ジオールの製造方法が提供される。
According to the second aspect of the invention,
The following genes:
(a) a first gene encoding an enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
(b) a second gene encoding an enzyme that catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids; and (c) a third gene encoding an enzyme that catalyzes the reduction reaction of aldehydes. a selected pyruvate-providing compound;
General formula (3) below:
R 103 C(O)R 104
(Here, R 103 and R 104 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. However, when R 103 is hydrogen, R 104 is not hydrogen.)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (4) below:
R 103 C(R 104 )(OH)CH 2 CH 2 OH
(R 103 and R 104 in the above general formula (4) are the same groups as R 103 and R 104 in the above general formula (3), respectively)
Provided is a method for producing 1,3-diol, which includes the step of producing 1,3-diol represented by

本発明の第3側面によると、
以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、
(b)α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する酵素をコードする第2遺伝子、および
(c)アルデヒドの還元反応を触媒する酵素をコードする第3遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物の存在下で培養して、1,3-ブタンジオールを生産する工程を含む、1,3-ブタンジオールの製造方法が提供される。
According to a third aspect of the invention,
The following genes:
(a) a first gene encoding an enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound;
(b) a second gene encoding an enzyme that catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids; and (c) a third gene encoding an enzyme that catalyzes the reduction reaction of aldehydes. A method for producing 1,3-butanediol is provided, comprising culturing in the presence of a selected pyruvate-providing compound to produce 1,3-butanediol.

本発明の第4側面によると、
以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、および
(d)α-ケト酸の還元反応を触媒する酵素をコードする第4遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、
下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(5):
101C(R102)(OH)CH2CH(OH)COOH
(上記一般式(5)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2,4-ジヒドロキシカルボン酸を生産する工程を含む、2,4-ジヒドロキシカルボン酸の製造方法が提供される。
According to the fourth aspect of the invention,
The following genes:
A microorganism containing (a) a first gene encoding an enzyme that catalyzes an aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound, and (d) a fourth gene encoding an enzyme that catalyzes a reduction reaction of an α-keto acid was used to a pyruvate-providing compound selected from acids and sugars;
General formula (1) below:
R 101 C(O)R 102
(where R 101 and R 102 are independently of each other hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (5) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(OH)COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (5) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
Provided is a method for producing 2,4-dihydroxycarboxylic acid, which includes the step of producing 2,4-dihydroxycarboxylic acid represented by

本発明の第5側面によると、
下記一般式(2):
101C(R102)(OH)CH2COCOOH
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるα-ケト酸と窒素源と還元剤とを、
グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの存在下で反応させて、
下記一般式(6):
101C(R102)(OH)CH2CH(NH2)COOH
(上記一般式(6)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(2)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産する工程を含む、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の製造方法が提供される。
According to the fifth aspect of the invention,
General formula (2) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 COCOOH
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
α-keto acid, nitrogen source and reducing agent represented by
React in the presence of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase,
General formula (6) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(NH 2 )COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (6) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (2), respectively)
Provided is a method for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid, which includes the step of producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by

本発明の第6側面によると、
下記一般式(6):
101C(R102)(OH)CH2CH(NH2)COOH
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表される2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸と酸化剤とを、
グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの存在下で反応させて、
下記一般式(2):
101C(R102)(OH)CH2COCOOH
(上記一般式(2)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(6)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表されるα-ケト酸を生産する工程を含む、α-ケト酸の製造方法が提供される。
According to the sixth aspect of the invention,
General formula (6) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(NH 2 )COOH
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by and an oxidizing agent,
React in the presence of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase,
General formula (2) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 COCOOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (2) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (6), respectively)
Provided is a method for producing an α-keto acid, the method comprising the step of producing an α-keto acid represented by

本発明の第7側面によると、
以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、および
(e)α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素をコードする第5遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、
下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(6):
101C(R102)(OH)CH2CH(NH2)COOH
(上記一般式(6)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産する工程を含む、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の製造方法が提供される。
According to the seventh aspect of the invention,
The following genes:
(a) A microorganism comprising a first gene encoding an enzyme that catalyzes an aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound, and (e) a fifth gene encoding an enzyme that catalyzes a reductive amination reaction of an α-keto acid. a pyruvate-providing compound selected from pyruvate and sugars;
General formula (1) below:
R 101 C(O)R 102
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (6) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(NH 2 )COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (6) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
Provided is a method for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid, which includes the step of producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by

本発明の第8側面によると、
以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、および
(e)α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素をコードする第5遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物とホルムアルデヒドとの存在下で培養して、ホモセリン、スレオニンおよび2-アミノ酪酸のうち少なくとも1つを生産する工程を含む、ホモセリン、スレオニンおよび2-アミノ酪酸のうち少なくとも1つの製造方法が提供される。
According to the eighth aspect of the invention,
The following genes:
(a) A microorganism comprising a first gene encoding an enzyme that catalyzes an aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound, and (e) a fifth gene encoding an enzyme that catalyzes a reductive amination reaction of an α-keto acid. in the presence of formaldehyde and a pyruvate-providing compound selected from pyruvic acid and sugars to produce at least one of homoserine, threonine and 2-aminobutyric acid. A method for producing at least one aminobutyric acid is provided.

本発明の第9側面によると、
以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、
(e)α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素をコードする第5遺伝子、および
(f)2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する酵素をコードする第6遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、メチルメルカプタンと、
下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(7):
101C(R102)(SCH3)CH2CH(NH2)COOH
(上記一般式(7)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を生産する工程を含む、2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸の製造方法が提供される。
According to the ninth aspect of the invention,
The following genes:
(a) a first gene encoding an enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
(e) the fifth gene encoding an enzyme that catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, and (f) the methyl mercaptan that has the phosphate group that 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid has. A microorganism containing the sixth gene encoding an enzyme that catalyzes the reaction of substitution with a mercapto group is treated with a pyruvate-supplying compound selected from pyruvate and sugars, and methyl mercaptan.
General formula (1) below:
R 101 C(O)R 102
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (7) below:
R 101 C(R 102 )(SCH 3 )CH 2 CH(NH 2 )COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (7) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
Provided is a method for producing 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid, which includes the step of producing 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid represented by

本発明の第10側面によると、
以下からなる群より選択される第1遺伝子:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-6)配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
を含むコリネ型細菌が提供される。
According to the tenth aspect of the invention,
The first gene selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, and (1-6) 1 or 1 in SEQ ID NO: 6. A gene that encodes a protein that is composed of an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
A coryneform bacterium is provided.

本発明によると、有機化合物を製造する方法およびこの製造方法に利用できるコリネ型細菌が提供される。 According to the present invention, a method for producing an organic compound and a coryneform bacterium that can be used in this production method are provided.

微生物が4-ヒドロキシ-2-オキソ酪酸を生産するプロセスを示す模式図。Schematic diagram showing the process by which microorganisms produce 4-hydroxy-2-oxobutyric acid. 微生物が1,3-ブタンジオールを生産するプロセスを示す模式図。A schematic diagram showing a process in which microorganisms produce 1,3-butanediol. 微生物が2,4-ジヒドロキシ酪酸を生産するプロセスを示す模式図。Schematic diagram showing the process by which microorganisms produce 2,4-dihydroxybutyric acid. 微生物がホモセリンを生産するプロセスを示す模式図。Schematic diagram showing the process by which microorganisms produce homoserine. 微生物がメチオニンを生産するプロセスを示す模式図。Schematic diagram showing the process by which microorganisms produce methionine. ガスクロマトグラフ質量分析の結果を示す図。A diagram showing the results of gas chromatograph mass spectrometry. ガスクロマトグラフ質量分析の結果を示す図。A diagram showing the results of gas chromatograph mass spectrometry. ガスクロマトグラフ質量分析の結果を示す図。A diagram showing the results of gas chromatograph mass spectrometry. ガスクロマトグラフ質量分析の結果を示す図。A diagram showing the results of gas chromatograph mass spectrometry.

以下、本発明を詳細に説明するが、以下の説明は、本発明を詳説することを目的とし、本発明を限定することを意図しない。
(1.)α-ケト酸の製造方法
α-ケト酸の製造方法は、
ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする遺伝子を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、
下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(2):
101C(R102)(OH)CH2COCOOH
(上記一般式(2)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表されるα-ケト酸を生産する工程を含む。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail, but the following explanation is for the purpose of explaining the present invention in detail and is not intended to limit the present invention.
(1.) Method for producing α-keto acid The method for producing α-keto acid is as follows:
A microorganism containing a gene encoding an enzyme that catalyzes an aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound, and a pyruvate-supplying compound selected from pyruvate and sugars;
General formula (1) below:
R 101 C(O)R 102
(where R 101 and R 102 are independently of each other hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (2) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 COCOOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (2) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
The method includes a step of producing an α-keto acid represented by

以下の説明において、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする遺伝子(以下、第1遺伝子と呼ぶ)を含む上記微生物を、「α-ケト酸生産微生物」とも呼ぶ。α-ケト酸生産微生物は、第1遺伝子を生来的に有する微生物であってもよいし、宿主を第1遺伝子で形質転換することによって得られる微生物であってもよい。以下、α-ケト酸生産微生物が形質転換体である場合を例として説明する。 In the following description, the above microorganism containing a gene encoding an enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound (hereinafter referred to as the first gene) is also referred to as an "α-keto acid producing microorganism". The α-keto acid-producing microorganism may be a microorganism that naturally has the first gene, or may be a microorganism obtained by transforming a host with the first gene. The case where the α-keto acid producing microorganism is a transformant will be explained below as an example.

(1.1)形質転換体
(1.1.1)宿主
宿主としては、任意の微生物を使用することができる。宿主としては、例えば、酵母、細菌、より具体的には、好気性細菌、より具体的には、コリネ型細菌、大腸菌、またはビブリオ ナトリエゲンス(Vibrio natriegens)を使用することができる。好ましくは、宿主はコリネ型細菌である。
(1.1) Transformants (1.1.1) Host Any microorganism can be used as the host. As the host, for example, yeast, bacteria, more specifically aerobic bacteria, more specifically coryneform bacteria, Escherichia coli, or Vibrio natriegens can be used. Preferably, the host is a coryneform bacterium.

コリネ型細菌とは、バージーズ・マニュアル・デターミネイティブ・バクテリオロジー〔Bargeys Manual of Determinative Bacteriology、Vol. 8、599(1974)〕に定義されている一群の微生物であり、通常の好気的条件で増殖するものならば特に限定されるものではない。具体例を挙げれば、コリネバクテリウム属菌、ブレビバクテリウム属菌、アースロバクター属菌、マイコバクテリウム属菌、マイクロコッカス属菌等が挙げられる。コリネ型細菌の中ではコリネバクテリウム属菌が好ましい。 Coryneform bacteria are a group of microorganisms defined in Bargeys Manual of Determinative Bacteriology, Vol. 8, 599 (1974), and are There are no particular limitations as long as it proliferates. Specific examples include bacteria of the genus Corynebacterium, bacteria of the genus Brevibacterium, bacteria of the genus Arthrobacter, bacteria of the genus Mycobacterium, and bacteria of the genus Micrococcus. Among the coryneform bacteria, Corynebacterium genus bacteria are preferred.

コリネバクテリウム属菌としては、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 エフィシェンス(Corynebacterium efficiens)、コリネバクテリウム アンモニアゲネス(Corynebacterium ammoniagenes)、コリネバクテリウム ハロトレランス(Corynebacterium halotolerance)、コリネバクテリウム アルカノリティカム(Corynebacterium alkanolyticum)等が挙げられる。中でも、α-ケト酸の生産性が高い点で、コリネバクテリウム グルタミカムが好ましい。好適な菌株として、ATCC13032株、ATCC13869株、ATCC13058株、ATCC13059株、ATCC13060株、ATCC13232株、ATCC13286株、ATCC13287株、ATCC13655株、ATCC13745株、ATCC13746株、ATCC13761株、ATCC14020株、ATCC31831株、MJ-233(FERM BP-1497)、MJ-233AB-41(FERM BP-1498)等が挙げられる。中でも、ATCC13032株、ATCC13869株が好ましい。 Corynebacterium genus bacteria include Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium efficiens, Corynebacterium ammoniagenes, Corynebacterium halotolerance, and Corynebacterium alkano. Examples include Corynebacterium alkanolyticum. Among them, Corynebacterium glutamicum is preferred because of its high productivity of α-keto acids. Suitable strains include ATCC13032 strain, ATCC13869 strain, ATCC13058 strain, ATCC13059 strain, ATCC13060 strain, ATCC13232 strain, ATCC13286 strain, ATCC13287 strain, ATCC13655 strain, ATCC13745 strain, ATCC13746 strain, ATCC13761 strain, ATCC1402. 0 shares, ATCC31831 shares, MJ-233 (FERM BP-1497), MJ-233AB-41 (FERM BP-1498), etc. Among these, ATCC13032 strain and ATCC13869 strain are preferred.

なお、分子生物学的分類により、ブレビバクテリウム フラバム(Brevibacterium flavum)、ブレビバクテリウム ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)、ブレビバクテリウム ディバリカタム(Brevibacterium divaricatum)、コリネバクテリウム リリウム(Corynebacterium lilium)等のコリネ型細菌もコリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)に菌名が統一されている〔Liebl, W. et al., Transfer of Brevibacterium divaricatum DSM 20297T, "Brevibacterium flavum" DSM 20411, "Brevibacterium lactofermentum" DSM 20412 and DSM 1412, and Corynebacterium glutamicum and their distinction by rRNA gene restriction patterns. Int J Syst Bacteriol. 41:255-260. (1991)、駒形和男ら, コリネフォルム細菌の分類, 発酵と工業, 45:944-963 (1987)〕。 In addition, according to molecular biological classification, coryneforms such as Brevibacterium flavum, Brevibacterium lactofermentum, Brevibacterium divaricatum, and Corynebacterium lilium The bacterial name is also unified to Corynebacterium glutamicum [Liebl, W. et al., Transfer of Brevibacterium divaricatum DSM 20297T, "Brevibacterium flavum" DSM 20411, "Brevibacterium lactofermentum" DSM 20412 and DSM 1412] , and Corynebacterium glutamicum and their distinction by rRNA gene restriction patterns. Int J Syst Bacteriol. 41:255-260. (1991), Kazuo Komagata et al., Classification of Coryneform bacteria, Fermentation and Industry, 45:944-963 (1987) ].

旧分類のブレビバクテリウム ラクトファーメンタムATCC13869株、ブレビバクテリウム フラバムのMJ-233株(FERM BP-1497)、MJ-233AB-41株(FERM BP-1498)なども好適なコリネバクテリウム グルタミカムである。 Older classifications of Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 and Brevibacterium flavum MJ-233 (FERM BP-1497) and MJ-233AB-41 (FERM BP-1498) are also suitable Corynebacterium glutamicum. .

ブレビバクテリウム属菌としては、ブレビバクテリウム アンモニアゲネス(Brevibacterium ammoniagenes)(例えばATCC6872株)等が挙げられる。 Examples of the Brevibacterium genus include Brevibacterium ammoniagenes (for example, ATCC6872 strain).

アースロバクター属菌としては、アースロバクター グロビフォルミス(Arthrobacterglobiformis)(例えばATCC8010株、ATCC4336株、ATCC21056株、ATCC31250株、ATCC31738株、ATCC35698株)等が挙げられる。 Examples of the Arthrobacter genus include Arthrobacter globiformis (eg, ATCC8010 strain, ATCC4336 strain, ATCC21056 strain, ATCC31250 strain, ATCC31738 strain, ATCC35698 strain), and the like.

マイコバクテリウム属菌としては、マイコバクテリウム ボビス(Mycobacterium bovis)(例えばATCC19210株、ATCC27289株)等が挙げられる。 Examples of the Mycobacterium genus include Mycobacterium bovis (eg, ATCC19210 strain, ATCC27289 strain), and the like.

マイクロコッカス属菌としては、マイクロコッカス フロイデンライヒ(Micrococcusfreudenreichii)(例えばNo. 239株(FERM P-13221))、マイクロコッカス ルテウス(Micrococcus leuteus)(例えばNo. 240株(FERM P-13222))、マイクロコッカス ウレアエ(Micrococcus ureae)(例えばIAM1010株)、マイクロコッカス ロゼウス(Micrococcus roseus)(例えばIFO3764株)等が挙げられる。 Examples of Micrococcus include Micrococcus freudenreichii (e.g., strain No. 239 (FERM P-13221)), Micrococcus leuteus (e.g., strain No. 240 (FERM P-13222)), Examples include Micrococcus ureae (for example, IAM1010 strain), Micrococcus roseus (for example, IFO3764 strain), and the like.

次に、宿主に導入される第1遺伝子について説明する。 Next, the first gene introduced into the host will be explained.

(1.1.2)第1遺伝子
第1遺伝子は、「ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素」をコードする。「ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素」とは、後述の測定方法に従って、酵素反応液として、精製タンパク質、ピルビン酸(初期基質濃度 1mM)およびカルボニル化合物(初期基質濃度 1mM)を含む酵素反応液を使用して測定した場合に、10mU/mg protein以上の活性を有する酵素をいう。「ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素」におけるカルボニル化合物は、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、バレルアルデヒドまたはアセトンである。ブチルアルデヒドは、具体的には、ノルマルブチルアルデヒドまたはイソブチルアルデヒドである。バレルアルデヒドは、具体的には、ノルマルバレルアルデヒドである。「ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素」は、例えば、アルドラーゼである。
(1.1.2) First gene The first gene encodes "an enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound.""An enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound" means a purified protein, pyruvate (initial substrate concentration 1mM), and carbonyl compound (initial substrate concentration 1mM) as an enzyme reaction solution according to the measurement method described below. An enzyme having an activity of 10 mU/mg protein or more when measured using an enzyme reaction solution containing The carbonyl compound in the "enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound" is, for example, formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, isobutyraldehyde, valeraldehyde, or acetone. Butyraldehyde is specifically normal butyraldehyde or isobutyraldehyde. Valeraldehyde is specifically normal valeraldehyde. The "enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound" is, for example, aldolase.

第1遺伝子は、以下に例示するアルドラーゼをコードする遺伝子であってもよい。 The first gene may be a gene encoding an aldolase as exemplified below.

(a1)2-デヒドロ-3-デオキシ-ホスホグルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase、EC番号:4.1.2.14)、
(a2)2-デヒドロ-3-デオキシ-6-ホスホグルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase、EC番号4.1.2.55)、
(a3)4-ヒドロキシ-2-オキソグルタレートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase、EC番号:4.1.3.16)、
(a4)(4S)-4-ヒドロキシル-2-オキソグルタレートアルドラーゼ((4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase、EC番号4.1.3.42)、
(a5)2-デヒドロ-3-デオキシ-D-ペントネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase、EC番号4.1.2.28)、
(a6)2-デヒドロ-3-デオキシ-D-グルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate aldolase、EC番号4.1.2.51)、
(a7)3-デオキシ-D-マンノ-オクツロソネートアルドラーゼ(3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase、EC番号4.1.2.23)、
(a8)4-ヒドロキシル-2-オキソバレレートアルドラーゼ(4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase、EC番号4.1.3.39)、
(a9)4-(2-カルボキシフェニル)-2-オキソブ-3-エノエートアルドラーゼ(4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase、EC番号4.1.2.34)、
(a10)4-ヒドロキシ-2-オキソヘプタンジオエートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase、EC番号4.1.2.52)、
(a11)2-デヒドロ-3-デオキシグルカレートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase、EC番号4.1.2.20)、
(a12)2-ケト-3-デオキシ-L-ラムノネートアルドラーゼ(2-keto-3-deoxy-L-rhamnonate aldolase、EC番号4.1.2.53)、
(a13)4-ヒドロキシル-4-メチル-2-オキソグルタレートアルドラーゼ(4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase、EC番号4.1.3.17)、および
(a14)4-ヒドロキシ-2-オキソヘキサノネートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxohexanonate aldolase、EC番号4.1.3.43)。
(a1) 2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase, EC number: 4.1.2.14),
(a2) 2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase, EC number 4.1.2.55),
(a3) 4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase (4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase, EC number: 4.1.3.16),
(a4) (4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase ((4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase, EC number 4.1.3.42),
(a5) 2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase, EC number 4.1.2.28),
(a6) 2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate aldolase, EC number 4.1.2.51),
(a7) 3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase (3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase, EC number 4.1.2.23),
(a8) 4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase (4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase, EC number 4.1.3.39),
(a9) 4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase (4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase, EC number 4.1.2.34),
(a10) 4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase (4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase, EC number 4.1.2.52),
(a11) 2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase (2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase, EC number 4.1.2.20),
(a12) 2-keto-3-deoxy-L-rhamnonate aldolase (2-keto-3-deoxy-L-rhamnonate aldolase, EC number 4.1.2.53),
(a13) 4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase (EC number 4.1.3.17), and (a14) 4-hydroxy- 2-oxohexanonate aldolase (4-hydroxy-2-oxohexanonate aldolase, EC number 4.1.3.43).

(a1)、(a2)、(a3)および(a4)に含まれるアルドラーゼとしては、例えば、edaタンパク質が挙げられる。好ましくは、edaタンパク質は、大腸菌由来である。
(a2)に含まれるアルドラーゼとしては、例えば、dgoAタンパク質が挙げられる。好ましくは、dgoAタンパク質は、大腸菌由来である。
(a5)に含まれるアルドラーゼとしては、例えば、yjhHタンパク質が挙げられる。好ましくは、yjhHタンパク質は、大腸菌由来である。
(a6)に含まれるアルドラーゼとしては、例えば、yagEタンパク質が挙げられる。好ましくは、yagEタンパク質は、大腸菌由来である。
(a7)に含まれるアルドラーゼとしては、例えば、nanAタンパク質が挙げられる。好ましくは、nanAタンパク質は、大腸菌由来である。
(a8)に含まれるアルドラーゼとしては、例えば、mhpEタンパク質が挙げられる。好ましくは、mhpEタンパク質は、大腸菌由来である。なお、第1遺伝子がmhpE遺伝子である場合、mhpE遺伝子は、mhpF遺伝子と連結した状態で宿主に導入されてもよい。
(a8)および(a10)に含まれるアルドラーゼとしては、例えば、hpaIタンパク質が挙げられる。好ましくは、hpaIタンパク質は大腸菌由来である。
(a8)および(a14)に含まれるアルドラーゼとしては、例えば、bphIタンパク質が挙げられる。好ましくは、bphIタンパク質は、バークホルデリア ゼノボランス(Burkholderia xenovorans)由来である。なお、第1遺伝子がbphI遺伝子である場合、bphI遺伝子は、bphJ遺伝子と連結した状態で宿主に導入されてもよい。
(a9)に含まれるアルドラーゼとしては、例えば、phdJタンパク質が挙げられる。好ましくは、phdJタンパク質は、ノカルディオイデス属菌(Nocardioides sp.)由来である。
(a11)に含まれるアルドラーゼとしては、例えば、garLタンパク質が挙げられる。好ましくは、garLタンパク質は、大腸菌由来である。
(a12)に含まれるアルドラーゼとしては、例えば、rhmAタンパク質が挙げられる。好ましくは、rhmAタンパク質は、大腸菌由来である。
(a13)に含まれるアルドラーゼとしては、例えば、galCタンパク質が挙げられる。好ましくは、galCタンパク質は、シュードモナス プチダ(Pseudomonas putida)由来である。
Examples of aldolases included in (a1), (a2), (a3), and (a4) include eda protein. Preferably, the eda protein is derived from E. coli.
Examples of the aldolase included in (a2) include dgoA protein. Preferably, the dgoA protein is derived from E. coli.
Examples of the aldolase included in (a5) include yjhH protein. Preferably, the yjhH protein is derived from E. coli.
Examples of the aldolase contained in (a6) include yagE protein. Preferably, the yagE protein is derived from E. coli.
Examples of the aldolase included in (a7) include nanA protein. Preferably, the nanA protein is derived from E. coli.
An example of the aldolase contained in (a8) is mhpE protein. Preferably, the mhpE protein is derived from E. coli. In addition, when the first gene is the mhpE gene, the mhpE gene may be introduced into the host in a state linked to the mhpF gene.
Examples of aldolases included in (a8) and (a10) include hpaI protein. Preferably, the hpaI protein is derived from E. coli.
Examples of the aldolase included in (a8) and (a14) include bphI protein. Preferably, the bphI protein is derived from Burkholderia xenovorans. In addition, when the first gene is the bphI gene, the bphI gene may be introduced into the host in a state linked to the bphJ gene.
Examples of the aldolase included in (a9) include phdJ protein. Preferably, the phdJ protein is derived from Nocardioides sp.
Examples of the aldolase contained in (a11) include garL protein. Preferably, the garL protein is derived from E. coli.
Examples of the aldolase included in (a12) include rhmA protein. Preferably, the rhmA protein is derived from E. coli.
Examples of the aldolase included in (a13) include galC protein. Preferably, the galC protein is derived from Pseudomonas putida.

第1遺伝子は、クラスIのアルドラーゼをコードしてもよく、クラスIIのアルドラーゼをコードしてもよい。 The first gene may encode a class I aldolase or a class II aldolase.

クラスIのアルドラーゼとして、例えば、edaタンパク質、yjhHタンパク質、yagEタンパク質、dgoAタンパク質、nanAタンパク質、mphEタンパク質およびphdJタンパク質が挙げられる。 Class I aldolases include, for example, eda protein, yjhH protein, yagE protein, dgoA protein, nanA protein, mphE protein, and phdJ protein.

クラスIIのアルドラーゼとして、例えば、hpaIタンパク質、garLタンパク質、rhmAタンパク質、galCタンパク質およびbphIタンパク質が挙げられる。 Class II aldolases include, for example, hpaI protein, garL protein, rhmA protein, galC protein, and bphI protein.

好ましくは、第1遺伝子は以下からなる群より選択される:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、大腸菌由来のhpaIタンパク質)であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、大腸菌由来のrhmAタンパク質)であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、大腸菌由来のnanAタンパク質)であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-6)配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-7)配列番号8に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、大腸菌由来のedaタンパク質)であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-8)配列番号8において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-9)配列番号10に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、大腸菌由来のyjhHタンパク質)であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-10)配列番号10において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-11)配列番号12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、大腸菌由来のdgoAタンパク質)であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-12)配列番号12において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-13)配列番号14に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、大腸菌由来のmhpEタンパク質)であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-14)配列番号14において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-15)配列番号16に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、大腸菌由来のgarLタンパク質)であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-16)配列番号16において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-17)配列番号18に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、シュードモナス プチダ由来のgalCタンパク質)であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-18)配列番号18において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-19)配列番号20に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、ノカルディオイデス属菌由来のphdJタンパク質)であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-20)配列番号20において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-21)配列番号22に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、バークホルデリア ゼノボランス由来のbphIタンパク質)であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-22)配列番号22において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。
Preferably, the first gene is selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 (i.e., hpaI protein derived from Escherichia coli) that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 (i.e. rhmA protein derived from Escherichia coli), a gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6 (i.e., Escherichia coli-derived nanA protein), a gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
(1-6) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 6, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-7) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8 (i.e., eda protein derived from Escherichia coli) and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-8) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 8, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-9) a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 10 (i.e., yjhH protein derived from Escherichia coli), a gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
(1-10) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 10, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-11) a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12 (i.e., dgoA protein derived from Escherichia coli), a gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
(1-12) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 12, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-13) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 14 (i.e., mhpE protein derived from Escherichia coli),
(1-14) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 14, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-15) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 16 (i.e., garL protein derived from Escherichia coli),
(1-16) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 16, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-17) a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18 (i.e., galC protein derived from Pseudomonas putida), a gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound,
(1-18) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 18, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-19) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20 (i.e., phdJ protein derived from Nocardioides), which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound ,
(1-20) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 20, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-21) a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22 (i.e. bphI protein derived from Burkholderia xenovorans), a gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound; and (1-22) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 22, and has an activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. The gene that codes for.

本明細書において「1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、若しくは付加された」という表現における「1又は数個」は、アミノ酸残基のタンパク質の立体構造における位置やアミノ酸残基の種類によっても異なるが、より好ましくは1~30個、さらに好ましくは1~15個、さらに好ましくは1~10個、さらに好ましくは1~5個を意味する。 In this specification, "one or several amino acids" in the expression "one or several amino acids have been deleted, substituted, or added" may vary depending on the position of the amino acid residue in the three-dimensional structure of the protein or the type of amino acid residue. Although the number varies , it is more preferably 1 to 30 pieces, still more preferably 1 to 15 pieces, even more preferably 1 to 10 pieces, and even more preferably 1 to 5 pieces.

上記の1又は数個のアミノ酸の欠失、置換、若しくは付加は、例えば、タンパク質の機能が正常に維持される保存的変異である。保存的変異の代表的なものは、保存的置換である。保存的置換とは、置換部位が芳香族アミノ酸である場合には、Phe、Trp、Tyr間で、置換部位が疎水性アミノ酸である場合には、Leu、Ile、Val間で、極性アミノ酸である場合には、Gln、Asn間で、塩基性アミノ酸である場合には、Lys、Arg、His間で、酸性アミノ酸である場合には、Asp、Glu間で、ヒドロキシル基を持つアミノ酸である場合には、Ser、Thr間でお互いに置換する変異である。保存的置換とみなされる置換としては、具体的には、AlaからSer又はThrへの置換、ArgからGln、His又はLysへの置換、AsnからGlu、Gln、Lys、His又はAspへの置換、AspからAsn、Glu又はGlnへの置換、CysからSer又はAlaへの置換、GlnからAsn、Glu、Lys、His、Asp又はArgへの置換、GluからGly、Asn、Gln、Lys又はAspへの置換、GlyからProへの置換、HisからAsn、Lys、Gln、Arg又はTyrへの置換、IleからLeu、Met、Val又はPheへの置換、LeuからIle、Met、Val又はPheへの置換、LysからAsn、Glu、Gln、His又はArgへの置換、MetからIle、Leu、Val又はPheへの置換、PheからTrp、Tyr、Met、Ile又はLeuへの置換、SerからThr又はAlaへの置換、ThrからSer又はAlaへの置換、TrpからPhe又はTyrへの置換、TyrからHis、Phe又はTrpへの置換、及び、ValからMet、Ile又はLeuへの置換が挙げられる。また、アミノ酸の欠失、置換、若しくは付加には、遺伝子が由来する細菌の個体差、種の違いに基づく場合などの天然に生じる変異(mutant又はvariant)によって生じるものも含まれる。 The above deletion, substitution, or addition of one or several amino acids is, for example, a conservative mutation that maintains normal protein function. A typical conservative variation is a conservative substitution. Conservative substitutions are between Phe, Trp, and Tyr when the substitution site is an aromatic amino acid, and between Leu, Ile, and Val when the substitution site is a hydrophobic amino acid, and between polar amino acids. In the case of an amino acid with a hydroxyl group, between Gln and Asn; in the case of a basic amino acid, between Lys, Arg, and His; in the case of an acidic amino acid, between Asp and Glu; in the case of an amino acid with a hydroxyl group is a mutation in which Ser and Thr are substituted for each other. Specifically, substitutions that are considered conservative substitutions include Ala to Ser or Thr, Arg to Gln, His, or Lys, Asn to Glu, Gln, Lys, His, or Asp, Substitution of Asp with Asn, Glu or Gln, substitution of Cys with Ser or Ala, substitution of Gln with Asn, Glu, Lys, His, Asp or Arg, substitution of Glu with Gly, Asn, Gln, Lys or Asp. Substitution, Gly to Pro, His to Asn, Lys, Gln, Arg or Tyr, Ile to Leu, Met, Val or Phe, Leu to Ile, Met, Val or Phe, Substitution of Lys with Asn, Glu, Gln, His or Arg, Substitution of Met with Ile, Leu, Val or Phe, Substitution of Phe with Trp, Tyr, Met, Ile or Leu, Substitution of Ser with Thr or Ala substitutions, Thr to Ser or Ala, Trp to Phe or Tyr, Tyr to His, Phe or Trp, and Val to Met, He or Leu. Furthermore, deletions, substitutions, or additions of amino acids include those caused by naturally occurring mutations (mutants or variants) such as those based on individual differences in bacteria from which genes are derived or differences in species.

「配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号2に記載のアミノ酸配列に対して、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound" is " preferably 90% or more, more preferably 95% or more, even more preferably 97% or more, even more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more with respect to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2. A gene encoding a protein having an activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound may be used.

「配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、配列番号4に記載のアミノ酸配列に対して、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 4, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound." is preferably 90% or more, more preferably 95% or more, even more preferably 97% or more, even more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more, with respect to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4. It may also be a gene that encodes a protein consisting of a homologous amino acid sequence and having the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound.

「配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号6に記載のアミノ酸配列に対して、好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 6, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound.""An amino acid sequence having preferably 95% or more, more preferably 97% or more, still more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more homology to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6. It may also be a gene that encodes a protein that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound.

「配列番号8において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号8に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 8, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound." "has a homology of 80% or more, preferably 95% or more, more preferably 97% or more, still more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8. It may also be a gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence and having the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound.

「配列番号10において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号10に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 10, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound." "has a homology of 80% or more, preferably 95% or more, more preferably 97% or more, still more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 10. It may also be a gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence and having the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound.

「配列番号12において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号12に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 12, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound." "has a homology of 80% or more, preferably 95% or more, more preferably 97% or more, still more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12. It may also be a gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence and having the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound.

「配列番号14において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号14に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 14, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound." "has a homology of 80% or more, preferably 95% or more, more preferably 97% or more, still more preferably 98% or more, still more preferably 99% or more with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 14" It may also be a gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence and having the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound.

「配列番号16において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号16に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 16, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound." "has a homology of 80% or more, preferably 95% or more, more preferably 97% or more, still more preferably 98% or more, still more preferably 99% or more with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 16" It may also be a gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence and having the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound.

「配列番号18において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号18に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 18, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound." "has a homology of 80% or more, preferably 95% or more, more preferably 97% or more, even more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18. It may also be a gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence and having the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound.

「配列番号20において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号20に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 20, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound." "has a homology of 80% or more, preferably 95% or more, more preferably 97% or more, still more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20. It may also be a gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence and having the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound.

「配列番号22において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号22に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 22, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound." "has a homology of 80% or more, preferably 95% or more, more preferably 97% or more, still more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22. It may also be a gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence and having the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound.

大腸菌由来のhpaIタンパク質のUniprotKB accession numberは、例えばQ47098であり、大腸菌由来のrhmAタンパク質のUniprotKB accession numberは、例えばP76469であり、大腸菌由来のnanAタンパク質のUniprotKB accession numberは、例えばP0A6L4であり、大腸菌由来のedaタンパク質のUniprotKB accession numberは、例えばP0A955であり、大腸菌由来のyjhHタンパク質のUniprotKB accession numberは、例えばP39359であり、大腸菌由来のdgoAタンパク質のUniprotKB accession numberは、例えばQ6BF16であり、大腸菌由来のmhpEタンパク質のUniprotKB accession numberは、例えばP51020であり、大腸菌由来のgarLタンパク質のUniprotKB accession numberは、例えばP23522であり、シュードモナス プチダ由来のgalCタンパク質のUniprotKB accession numberは、例えばQ88JX9であり、ノカルディオイデス属菌由来のphdJタンパク質のUniprotKB accession numberは、例えばQ79EM8であり、バークホルデリア ゼノボランス由来のbphIタンパク質のUniprotKB accession numberは、例えばP51015である。 The UniprotKB accession number of the hpaI protein derived from E. coli is, for example, Q47098, the UniprotKB accession number of the rhmA protein derived from E. coli is, for example, P76469, and the UniprotKB accession number of the nanA protein derived from E. coli is, for example, Q47098. The ession number is, for example, P0A6L4, and is derived from E. coli. The UniprotKB accession number of the eda protein is, for example, P0A955, the UniprotKB accession number of the yjhH protein derived from E. coli is, for example, P39359, and the UniprotKB accession number of the dgoA protein derived from E. coli is, for example, P0A955. The sion number is, for example, Q6BF16, and mhpE derived from Escherichia coli The UniprotKB accession number of the protein is, for example, P51020, the UniprotKB accession number of the garL protein derived from E. coli is, for example, P23522, and the UniprotKB accession number of the galC protein derived from Pseudomonas putida. The ion number is, for example, Q88JX9, and Nocardioides spp. The UniprotKB accession number of the derived phdJ protein is, for example, Q79EM8, and the UniprotKB accession number of the bphI protein derived from Burkholderia xenovorans is, for example, P51015.

より好ましくは、第1遺伝子は、
配列番号1に記載の塩基配列からなる、大腸菌由来のhpaI遺伝子、
配列番号3に記載の塩基配列からなる、大腸菌由来のrhmA遺伝子、
配列番号5に記載の塩基配列からなる、大腸菌由来のnanA遺伝子、
配列番号7に記載の塩基配列からなる、大腸菌由来のeda遺伝子、
配列番号9に記載の塩基配列からなる、大腸菌由来のyjhH遺伝子、
配列番号11に記載の塩基配列からなる、大腸菌由来のdgoA遺伝子、
配列番号13に記載の塩基配列からなる、大腸菌由来のmhpE遺伝子、
配列番号15に記載の塩基配列からなる、大腸菌由来のgarL遺伝子、
配列番号17に記載の塩基配列からなる、シュードモナス プチダ由来由来のgalC遺伝子、
配列番号19に記載の塩基配列からなる、ノカルディオイデス属菌由来のphdJ遺伝子、または
配列番号21に記載の塩基配列からなる、バークホルデリア ゼノボランス由来のbphI遺伝子である。
More preferably, the first gene is
hpaI gene derived from Escherichia coli, consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1;
rhmA gene derived from E. coli, consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3;
an E. coli-derived nanA gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 5;
an E. coli-derived eda gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 7;
yjhH gene derived from E. coli, consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 9;
dgoA gene derived from E. coli, consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 11;
mhpE gene derived from Escherichia coli, consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 13;
garL gene derived from E. coli, consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 15;
galC gene derived from Pseudomonas putida, consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 17;
The phdJ gene is derived from Nocardioides and consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 19, or the bphI gene is derived from Burkholderia xenovorans and consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 21.

配列番号1、3、5、7、9、11、13、15、17、19および21に記載の塩基配列と配列番号2、4、6、8、10、12、14、16、18、20および22に記載のアミノ酸配列は、以下の通りである。 Base sequences set forth in SEQ ID NO: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19 and 21 and SEQ ID NO: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 The amino acid sequences described in and 22 are as follows.

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アミノ酸配列の相同性は、Karlin and AltschulによるアルゴリズムBLAST[Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873(1993)]やFASTA[Methods Enzymol.,183, 63 (1990)]を用いて決定することができる。このアルゴリズムBLASTに基づいて、BLASTNやBLASTXとよばれるプログラムが開発されている[J. Mol. Biol., 215, 403(1990)]。また、BLASTに基づいてBLASTXによってアミノ酸配列を解析する場合には、パラメータは例えばscore=50、wordlength=3とする。gapped alignmentを得るために、Altschulら(1997, Nucleic Acids Res. 25:3389-3402)に記載されるようにGapped BLASTを利用することができる。あるいは、PSI-BlastまたはPHI-Blastを用いて、分子間の位置関係(Id.)および共通パターンを共有する分子間の関係を検出する繰返し検索を行うことができる。BLAST、Gapped BLAST、PSI-Blast、およびPHI-Blastプログラムを利用する場合、それぞれのプログラムのデフォルトパラメータを用いることができる。http://www.ncbi.nlm.nih.gov.を参照されたい。 Amino acid sequence homology is determined using the algorithms BLAST by Karlin and Altschul [Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873 (1993)] and FASTA [Methods Enzymol., 183, 63 (1990)]. be able to. Based on this algorithm BLAST, programs called BLASTN and BLASTX have been developed [J. Mol. Biol., 215, 403 (1990)]. Furthermore, when an amino acid sequence is analyzed by BLASTX based on BLAST, the parameters are, for example, score=50 and wordlength=3. To obtain gapped alignments, Gapped BLAST can be utilized as described in Altschul et al. (1997, Nucleic Acids Res. 25:3389-3402). Alternatively, PSI-Blast or PHI-Blast can be used to perform repeated searches that detect positional relationships (Id.) between molecules and relationships between molecules that share a common pattern. When using the BLAST, Gapped BLAST, PSI-Blast, and PHI-Blast programs, the default parameters for each program can be used. Please see http://www.ncbi.nlm.nih.gov.

ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性は、例えば、当該酵素反応を2mMの塩化マグネシウムを含有する100mM HEPES-NaOHバッファー(pH8.0)中で25℃にて行い、原料のピルビン酸とカルボニル化合物から生成するアルドール化合物の初期生成速度を測定することで算出できる。アルドール化合物の生成速度は、例えば、アルドール化合物自体の濃度の時間変化から算出できる。アルドール化合物の濃度の測定は、例えば、酵素反応液と130mMのO-ベンジルヒドロキシアミン塩酸塩溶液(ピリジン:メタノール:水=33:15:2)の溶液を1:5で混和することで反応を止め、その際アルドール化合物から生成するO-ベンジルオキシム誘導体を高速液体クロマトグラフィーを用いて検出し、濃度が既知の標品と比較することで可能である。ここでは、25℃で1分間に1μmolのアルドール化合物が形成される活性を1ユニットとする。 The activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound can be determined, for example, by performing the enzymatic reaction at 25°C in a 100mM HEPES-NaOH buffer (pH 8.0) containing 2mM magnesium chloride. It can be calculated by measuring the initial production rate of the aldol compound produced from the carbonyl compound and the carbonyl compound. The production rate of the aldol compound can be calculated, for example, from the time change in the concentration of the aldol compound itself. The concentration of the aldol compound can be measured, for example, by mixing the enzyme reaction solution and a 130 mM O-benzylhydroxyamine hydrochloride solution (pyridine:methanol:water=33:15:2) at a ratio of 1:5. This can be done by detecting the O-benzyloxime derivative produced from the aldol compound using high performance liquid chromatography and comparing it with a standard product whose concentration is known. Here, the activity in which 1 μmol of aldol compound is formed per minute at 25° C. is defined as 1 unit.

「配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(以下、hpaI遺伝子変異体という)」は、例えば、配列番号2の塩基配列に基づく情報に従い設計したプライマーまたはプローブを用いたPCRまたはハイブリダイゼーションにより、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。このように選択した遺伝子は、高確率でピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードしている。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound ( hpaI gene variant) can be selected from DNA libraries of other species by, for example, PCR or hybridization using primers or probes designed according to the information based on the base sequence of SEQ ID NO: 2. . The genes selected in this way encode proteins that have a high probability of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound.

「配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(rhmA遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 4, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound ( rhmA gene mutant)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

「配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(nanA遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 6, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound ( nanA gene mutant)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

「配列番号8において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(eda遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 8, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound ( eda gene mutant)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

「配列番号10において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(yjhH遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 10, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound ( yjhH gene mutant)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

「配列番号12において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(dgoA遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 12, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound ( dgoA gene mutant)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

「配列番号14において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(mhpE遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 14, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound ( mhpE gene mutant)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

「配列番号16において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(garL遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 16, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound ( garL gene mutant)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

「配列番号18において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(galC遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 18, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound ( galC gene mutant)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

「配列番号20において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(phdJ遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 20, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound ( phdJ gene mutant)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

「配列番号22において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(bphI遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 22, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound ( bphI gene mutant)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

(1.1.3)形質転換のための組換えベクターの構築
第1遺伝子は、形質転換のために適切なプラスミドベクターに組み込むことができる。
(1.1.3) Construction of recombinant vector for transformation The first gene can be integrated into a suitable plasmid vector for transformation.

プラスミドベクターとしては、宿主に応じて、公知のプラスミドベクターを使用することができる。プラスミドベクターとしては、宿主内で自律複製機能を司る遺伝子を含むものであってもよいし、宿主の染色体への組み込みに必要な塩基配列を含むものであってもよい。
得られた組換えベクターを用いて形質転換体を作製することができる。
As the plasmid vector, known plasmid vectors can be used depending on the host. The plasmid vector may contain a gene that controls an autonomous replication function within the host, or may contain a base sequence necessary for integration into the chromosome of the host.
Transformants can be produced using the obtained recombinant vector.

(1.1.4)形質転換
形質転換方法は、公知の方法を制限無く使用できる。このような公知の方法として、例えば塩化カルシウム/塩化ルビジウム法、リン酸カルシウム法、DEAE-デキストラン介在トランスフェクション、電気パルス法などが挙げられる。
(1.1.4) Transformation As a transformation method, any known method can be used without restriction. Such known methods include, for example, the calcium chloride/rubidium chloride method, the calcium phosphate method, the DEAE-dextran mediated transfection, the electrical pulse method, and the like.

得られた形質転換体は、形質転換後速やかに、形質転換体の培養に通常使用される培地を用いて培養してもよい。
培養温度は、形質転換体の増殖に適した温度であれば、任意の温度であってもよい。培地のpHは、形質転換体の増殖に適したpHであれば、任意のpHであってもよい。培地のpHの調整は、公知の方法によって行うことができる。培養時間は、形質転換体が増殖するのに十分な時間であれば、任意の時間であってもよい。
The obtained transformant may be cultured immediately after transformation using a medium commonly used for culturing transformants.
The culture temperature may be any temperature as long as it is suitable for growth of the transformant. The pH of the medium may be any pH suitable for growth of the transformant. Adjustment of the pH of the medium can be performed by known methods. The culture time may be any time as long as it is sufficient for the transformants to proliferate.

なお、上述のとおりに組換えベクターを用いて形質転換体を作製した場合、第1遺伝子のは、宿主の染色体に組み込まれてもよいし、あるいは、組換えベクターの形態で宿主の細胞質内に存在していてもよい。 In addition, when a transformant is produced using a recombinant vector as described above, the first gene may be integrated into the chromosome of the host, or it may be inserted into the cytoplasm of the host in the form of a recombinant vector. May exist.

(1.1.5)宿主染色体遺伝子の破壊または欠失
宿主は、野生株の他に、その変異株や人為的な遺伝子組換え体であってもよい。宿主がコリネ型細菌である場合、宿主は、野生株のコリネ型細菌が本来有する下記遺伝子の少なくとも一つを破壊または欠失させることにより得られた遺伝子破壊株または遺伝子欠失株であってもよい:ラクテート(乳酸)デヒドロゲナーゼ(lactate dehydrogenase、例えばldhA)遺伝子、フォスフォエノールピルベートカルボキシラーゼ(phosphoenolpyrvate carboxylase、例えばppc)遺伝子、ピルビン酸カルボキシラーゼ(pyruvate carboxylase、例えばpyc)遺伝子、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ(pyruvate dehydrogenase、 例えばpoxB)遺伝子、グルタミン酸-ピルビン酸アミノトランスフェラーゼ(glutamate-pyruvate aminotransferase、例えばalaA)遺伝子、アセトラクテートシンターゼ(acetolactate synthase、例えばilvB)遺伝子、N-スクシニルジアミノピメレート(N-succinyldiaminopimelate aminotransferase、例えばcg0931)遺伝子、S-(ヒドロキシメチル)ミコチオールデヒドロゲナーゼ(S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase、例えばadhE)遺伝子、およびアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ(acetaldehyde dehydrogenase、例えばald)遺伝子。このような遺伝子破壊株または遺伝子欠失株を宿主として用いることにより、α-ケト酸の生産性を向上させたり、副生成物の生成を抑制したりすることができる。
(1.1.5) Disruption or deletion of host chromosomal genes The host may be a wild strain, a mutant strain thereof, or an artificially genetically modified strain. When the host is a coryneform bacterium, the host may be a gene-disrupted strain or a gene-deleted strain obtained by disrupting or deleting at least one of the following genes originally possessed by a wild-type coryneform bacterium. Good: lactate dehydrogenase (ldhA) gene, phosphoenolpyrvate carboxylase (ppc) gene, pyruvate carboxylase (pyc) gene, pyruvate dehydrogenase, poxB) gene, glutamate-pyruvate aminotransferase (eg alaA) gene, acetolactate synthase (eg ilvB) gene, N-succinyldiaminopimelate aminotransferase (eg cg0931) genes, the S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase (eg, adhE) gene, and the acetaldehyde dehydrogenase (eg, ald) gene. By using such a gene-disrupted strain or gene-deleted strain as a host, it is possible to improve the productivity of α-keto acids and suppress the production of by-products.

遺伝子破壊株または遺伝子欠損株の構築は、公知の方法によって行うことができる。 Construction of gene-disrupted strains or gene-deficient strains can be performed by known methods.

(1.1.6)α-ケト酸生産微生物の具体例
具体的には、α-ケト酸生産微生物としては、
以下からなる群より選択される第1遺伝子:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-6)配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
を含むコリネ型細菌を使用することができる。
(1.1.6) Specific examples of α-keto acid producing microorganisms Specifically, α-keto acid producing microorganisms include:
The first gene selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, and (1-6) 1 or 1 in SEQ ID NO: 6. A gene that encodes a protein that is composed of an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
Corynebacteria containing coryneform bacteria can be used.

(1.2)培養工程
α-ケト酸生産微生物(例えば、上述した形質転換体)を、ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下で培養して、α-ケト酸を生産することができる。「ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下で培養すること」は、ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で培養することにより行うことができる。好ましくは、「ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下で培養すること」は、ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を添加した培養液中で培養することにより行うことができる。
(1.2) Cultivation process α-keto acid can be produced by culturing an α-keto acid producing microorganism (for example, the transformant described above) in the presence of a pyruvate supplying compound and a carbonyl compound. "Cultivating in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound" can be performed by culturing in a culture medium containing a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound. Preferably, "culturing in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound" can be carried out by culturing in a culture medium to which the pyruvate-supplying compound and carbonyl compound are added.

ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下での培養に先立ち、上述した形質転換体を好気的条件下で培養して増殖させることが好ましい。この好気的条件下での培養を、以下増殖培養と呼び、ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下での培養を、以下生産培養と呼ぶ。具体的には、例えば、好気的条件下での培養とは、培養期間中に酸素が形質転換体の増殖に十分な量で培養液に供給されている条件下で培養することである。好気的条件下での培養は、公知の方法によって行うことができる。好気的条件下での培養は、例えば、通気、攪拌、振とう、またはこれらの組み合わせにより、培養液に酸素を供給することで実現できる。より具体的には、好気的条件下での培養は、振とう培養、深部通気撹拌培養によって実現できる。 Prior to culturing in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound, it is preferable to culture and propagate the transformant described above under aerobic conditions. Culture under this aerobic condition is hereinafter referred to as growth culture, and culture in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound is hereinafter referred to as production culture. Specifically, for example, culturing under aerobic conditions means culturing under conditions in which oxygen is supplied to the culture solution in an amount sufficient for the growth of the transformant during the culturing period. Cultivation under aerobic conditions can be performed by a known method. Cultivation under aerobic conditions can be achieved by supplying oxygen to the culture solution, for example, by aeration, stirring, shaking, or a combination thereof. More specifically, culture under aerobic conditions can be achieved by shaking culture or deep aeration agitation culture.

生産培養に先立って増殖培養を行う場合、増殖培養とその後の生産培養は、例えば、以下のとおり行うことができる。増殖培養の後、先ず、増殖培養で使用した培養液(以下、増殖用培養液と呼ぶ)と増殖用培養液中に懸濁された形質転換体とを含む容器を遠心分離機にかけて、形質転換体を沈殿させることができる。その後、増殖用培養液を容器から除去し、分離された形質転換体を、生産培養で使用する培養液(以下、生産用培養液と呼ぶ)に懸濁し、生産培養を行うことができる。 When propagation culture is performed prior to production culture, the propagation culture and subsequent production culture can be performed, for example, as follows. After propagation culture, first, a container containing the culture solution used in the propagation culture (hereinafter referred to as the propagation culture solution) and the transformant suspended in the propagation culture solution is centrifuged to perform transformation. body can be precipitated. Thereafter, the growth culture solution is removed from the container, and the isolated transformants are suspended in the culture solution used for production culture (hereinafter referred to as production culture solution) to perform production culture.

あるいは、増殖培養とその後の生産培養は、増殖培養の後、形質転換体を含有する増殖用培養液にピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を添加し、好気的条件を嫌気的条件または微好気的条件に変更することにより、培養液の交換を行うことなく生産培養を行うことができる。このように、増殖培養と生産培養とを連続的に行うこともできる。 Alternatively, the propagation culture and subsequent production culture can be carried out by adding a pyruvate-providing compound and a carbonyl compound to the propagation medium containing the transformants after the propagation culture, changing the aerobic conditions to anaerobic conditions or microaerophilic conditions. By changing the conditions to the same conditions, production culture can be performed without replacing the culture medium. In this way, proliferation culture and production culture can also be performed continuously.

本明細書において、「培養」の用語は、形質転換体を、形質転換体の生育に適した特定の管理された条件の下で維持することを意味する。培養期間中に、形質転換体は増殖してもよいし、増殖しなくてもよい。したがって、「培養」の用語は、「インキュベーション」と言い換えることもできる。 As used herein, the term "culture" means maintaining a transformant under specific controlled conditions suitable for growth of the transformant. During the culture period, the transformant may or may not proliferate. Therefore, the term "culture" can also be translated as "incubation."

(1.2.1)増殖用培養液
増殖用培養液は、形質転換体の培養に通常使用される培地、例えば、炭素源、窒素源および無機塩類等を含有する公知の培地を用いることができる。
増殖培養における培養温度は、形質転換体の増殖に適した温度であれば、任意の温度であってもよい。増殖用培養液のpHは、形質転換体の増殖に適したpHであれば、任意のpHであってもよい。増殖用培養液のpHの調整は、公知の方法によって行うことができる。増殖培養における培養時間は、形質転換体が増殖するのに十分な時間であれば、任意の時間であってもよい。
(1.2.1) Culture medium for growth As the culture medium for growth, a medium commonly used for culturing transformants, such as a known medium containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, etc., may be used. can.
The culture temperature in propagation culture may be any temperature as long as it is suitable for propagation of the transformant. The pH of the growth culture solution may be any pH suitable for growth of the transformant. The pH of the growth culture solution can be adjusted by a known method. The culture time in proliferation culture may be any time as long as it is sufficient for the transformant to proliferate.

(1.2.2)生産用培養液
生産用培養液としては、ピルビン酸供給化合物、カルボニル化合物、及びその他必要な成分を含有する培養液を用いることができる。その他必要な成分として、例えば、無機塩類、糖類以外の炭素源、又は窒素源を用いることができる。本明細書に記載される、培養液中の各成分の濃度は、各成分が添加された時点における培養液中の最終濃度を指す。
(1.2.2) Culture solution for production As the culture solution for production, a culture solution containing a pyruvic acid supplying compound, a carbonyl compound, and other necessary components can be used. As other necessary components, for example, inorganic salts, carbon sources other than sugars, or nitrogen sources can be used. The concentration of each component in the culture solution described herein refers to the final concentration in the culture solution at the time each component is added.

ピルビン酸供給化合物としては、ピルビン酸および糖類から選ばれる化合物を使用することができる。ピルビン酸供給化合物は、ピルビン酸それ自体であってもよいし、微生物の生体内でピルビン酸に変換される糖類であってもよい。ピルビン酸供給化合物としては、ピルビン酸、糖類、またはこれらの組み合わせを使用することができる。 As the pyruvate-supplying compound, a compound selected from pyruvate and saccharides can be used. The pyruvate-supplying compound may be pyruvate itself or may be a saccharide that is converted to pyruvate in vivo by a microorganism. The pyruvate-providing compound can be pyruvate, a sugar, or a combination thereof.

糖類としては、形質転換体が、生体内に取り込むことができ、かつピルビン酸へと変換することができる糖類であれば任意の糖類を使用することができる。具体的には、糖類としては、グルコース、フルクトース、マンノース、キシロース、アラビノース、ガラクトースのような単糖;スクロース、マルトース、ラクトース、セロビオース、キシロビオース、トレハロースのような二糖;澱粉のような多糖;糖蜜等が挙げられる。中でも、単糖が好ましく、フルクトースおよびグルコースがより好ましい。また、構成単糖としてグルコースを含む糖類、具体的には、スクロース等の二糖、構成単糖としてグルコースを含むオリゴ糖、構成単糖としてグルコースを含む多糖も好ましい。糖類は、1種を使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。また、糖類は、稲わら、バガス、コーンストーバー等の非可食農産廃棄物や、スイッチグラス、ネピアグラス、ミスキャンサス等のエネルギー作物を糖化酵素などで糖化することにより得られた糖化液(これは、グルコースや、キシロース等の複数の糖類を含む)の形で添加することもできる。 As the saccharide, any saccharide can be used as long as it can be taken into the body by the transformant and can be converted into pyruvate. Specifically, sugars include monosaccharides such as glucose, fructose, mannose, xylose, arabinose, and galactose; disaccharides such as sucrose, maltose, lactose, cellobiose, xylobiose, and trehalose; polysaccharides such as starch; and molasses. etc. Among these, monosaccharides are preferred, and fructose and glucose are more preferred. Also preferred are saccharides containing glucose as a constituent monosaccharide, specifically disaccharides such as sucrose, oligosaccharides containing glucose as a constituent monosaccharide, and polysaccharides containing glucose as a constituent monosaccharide. One type of saccharide may be used or a mixture of two or more types may be used. In addition, sugars can be obtained from saccharified liquid obtained by saccharifying inedible agricultural waste such as rice straw, bagasse, and corn stover, and energy crops such as switch grass, napier grass, and miscanthus using saccharifying enzymes. can also be added in the form of sugars (including glucose, xylose, etc.).

生産用培養液におけるピルビン酸供給化合物の濃度は、α-ケト酸の生産を阻害しない範囲で可能な限り高くすることができる。生産用培養液におけるピルビン酸供給化合物の濃度は、0.1~40(w/v)%の範囲内にあることが好ましく、1~20(w/v)%の範囲内にあることがより好ましい。また、α-ケト酸の生産に伴うピルビン酸供給化合物の減少に応じて、ピルビン酸供給化合物の追加添加を行うことができる。 The concentration of the pyruvate-supplying compound in the production culture solution can be made as high as possible without inhibiting the production of α-keto acid. The concentration of the pyruvate-supplying compound in the production culture solution is preferably within the range of 0.1 to 40 (w/v)%, more preferably within the range of 1 to 20 (w/v)%. preferable. Further, in accordance with the decrease in the pyruvate-supplying compound due to the production of α-keto acid, additional addition of the pyruvate-supplying compound can be carried out.

カルボニル化合物としては、下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物を使用することができる。
一例によれば、カルボニル化合物としては、上記一般式(1)において、R101は水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基であり、かつ、R102は水素であるカルボニル化合物を使用することができる。
別の例によると、カルボニル化合物は、上記一般式(1)において、R101はメチル基であり、かつ、R102は1~5個の炭素原子を有するアルキル基であるカルボニル化合物を使用することができる。
As the carbonyl compound, the following general formula (1):
R 101 C(O)R 102
(where R 101 and R 102 are independently of each other hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
Carbonyl compounds represented by can be used.
According to one example, the carbonyl compound used is a carbonyl compound in which, in the above general formula (1), R 101 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 102 is hydrogen. can do.
According to another example, the carbonyl compound is a carbonyl compound in which R 101 is a methyl group and R 102 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in the above general formula (1). Can be done.

具体的には、カルボニル化合物としては、上記一般式(1)中、
101が水素であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物(すなわち、ホルムアルデヒド);
101がメチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物(すなわち、アセトアルデヒド);
101がエチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物(すなわち、プロピオンアルデヒド);
101がプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物(すなわち、ブチルアルデヒド)、具体的には、R101がノルマルプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物(すなわち、ノルマルブチルアルデヒド)、または、R101がイソプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物(すなわち、イソブチルアルデヒド);または
101がペンチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物(すなわち、バレルアルデヒド)、具体的には、R101がノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物(すなわち、ノルマルバレルアルデヒド);
を使用することができる。
また、カルボニル化合物としては、上記一般式(1)中、R101およびR102がいずれもメチル基であるカルボニル化合物(すなわち、アセトン)を使用することもできる。
カルボニル化合物は、1種を使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
Specifically, as the carbonyl compound, in the above general formula (1),
A carbonyl compound in which R 101 is hydrogen and R 102 is hydrogen (i.e., formaldehyde);
A carbonyl compound in which R 101 is a methyl group and R 102 is hydrogen (i.e., acetaldehyde);
A carbonyl compound in which R 101 is an ethyl group and R 102 is hydrogen (i.e., propionaldehyde);
A carbonyl compound in which R 101 is a propyl group and R 102 is hydrogen (i.e., butyraldehyde), specifically a carbonyl compound in which R 101 is a normal propyl group and R 102 is hydrogen ( or a carbonyl compound in which R 101 is an isopropyl group and R 102 is hydrogen (i.e., isobutyraldehyde); or a carbonyl compound in which R 101 is a pentyl group and R 102 is hydrogen; A certain carbonyl compound (i.e., valeraldehyde), specifically a carbonyl compound in which R 101 is a normal pentyl group and R 102 is hydrogen (i.e., normal valeraldehyde);
can be used.
Further, as the carbonyl compound, a carbonyl compound (ie, acetone) in which R 101 and R 102 in the above general formula (1) are both methyl groups can also be used.
One type of carbonyl compound may be used or a mixture of two or more types may be used.

生産用培養液におけるカルボニル化合物の濃度は、0.001~10(w/v)%の範囲内にあることが好ましく、0.01~1(w/v)%の範囲内にあることがより好ましい。また、α-ケト酸の生産に伴うカルボニル化合物の減少に応じて、カルボニル化合物の追加添加を行うことができる。 The concentration of carbonyl compound in the production culture solution is preferably within the range of 0.001 to 10 (w/v)%, more preferably within the range of 0.01 to 1 (w/v)%. preferable. Furthermore, additional carbonyl compounds can be added in accordance with the decrease in carbonyl compounds accompanying the production of α-keto acids.

なお、1種類のカルボニル化合物を生産用培養液中に使用した場合、後述する「(1.2.4)α-ケト酸の回収」の欄に記載した分離精製を容易に行うことが可能である。 In addition, when one type of carbonyl compound is used in the production culture solution, it is possible to easily perform the separation and purification described in the section "(1.2.4) Recovery of α-keto acid" described below. be.

さらに、必要に応じて、無機塩類を添加することもできる。無機塩類としては、リン酸塩、硫酸塩、マグネシウム、カリウム、マンガン、鉄、亜鉛等の金属塩を用いることができる。具体的には、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硝酸第一鉄、硫酸鉄(II)、硫酸マンガン、硫酸亜鉛、硫酸コバルト、炭酸カルシウム等を用いることができる。無機塩は、1種を使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。生産用培養液中の無機塩類の濃度は、使用する無機塩によっても異なるが、通常、約0.01~1(w/v)%とすることができる。 Furthermore, inorganic salts can be added as necessary. As the inorganic salts, metal salts such as phosphates, sulfates, magnesium, potassium, manganese, iron, and zinc can be used. Specifically, potassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous nitrate, iron (II) sulfate, manganese sulfate, zinc sulfate, cobalt sulfate, calcium carbonate, etc. can be used. can. One kind of inorganic salt may be used or a mixture of two or more kinds may be used. The concentration of inorganic salts in the production culture solution varies depending on the inorganic salt used, but can usually be about 0.01 to 1 (w/v)%.

さらに、必要に応じて、糖類以外の炭素源を添加することもできる。糖類以外の炭素源としては、マンニトール、ソルビトール、キシリトール、グリセロール、グリセリンのような糖アルコール;酢酸、クエン酵、乳酸、フマル酸、マレイン酸、グルコン酸のような有機酸;ノルマルパラフィンのような炭化水素等を用いることができる。 Furthermore, if necessary, carbon sources other than sugars can also be added. Carbon sources other than sugars include sugar alcohols such as mannitol, sorbitol, xylitol, glycerol, and glycerin; organic acids such as acetic acid, citric acid, lactic acid, fumaric acid, maleic acid, and gluconic acid; and carbonization such as normal paraffin. Hydrogen etc. can be used.

さらに、必要に応じて、窒素源を添加することもできる。窒素源としては、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、酢酸アンモニウムのような無機又は有機のアンモニウム塩;尿素;アンモニア水;硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等の硝酸塩等を使用できる。また、コーンスティープリカー;肉エキス;酵母エキス;大豆加水分解物;ペプトン、NZ-アミンまたはカゼイン分解物等の蛋白質加水分解物;アミノ酸等の含窒素有機化合物等も使用できる。窒素源は、1種を使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。生産用培養液中の窒素源の濃度は、使用する窒素化合物によっても異なるが、通常、約0.1~10(w/v)%とすることができる。 Furthermore, a nitrogen source can be added if necessary. As the nitrogen source, inorganic or organic ammonium salts such as ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium nitrate, ammonium acetate; urea; aqueous ammonia; nitrates such as sodium nitrate, potassium nitrate, etc. can be used. Also usable are corn steep liquor; meat extract; yeast extract; soybean hydrolyzate; protein hydrolyzate such as peptone, NZ-amine or casein decomposition product; nitrogen-containing organic compounds such as amino acids. One type of nitrogen source may be used or a mixture of two or more types may be used. The concentration of the nitrogen source in the production culture solution varies depending on the nitrogen compound used, but can usually be about 0.1 to 10 (w/v)%.

さらに、必要に応じて、ビタミン類を添加することもできる。ビタミン類としては、ビオチン、チアミン(ビタミンB1)、ピリドキシン(ビタミンB6)、パントテン酸、イノシトール、ニコチン酸等が挙げられる。 Furthermore, vitamins can be added if necessary. Examples of vitamins include biotin, thiamine (vitamin B1), pyridoxine (vitamin B6), pantothenic acid, inositol, and nicotinic acid.

具体的な生産用培養液としては、グルコース、ホルムアルデヒド、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸鉄(II)および硫酸マンガン(II)を含み、6.0のpHを有する培地を用いることができる。 A specific production culture solution contains glucose, formaldehyde, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, magnesium sulfate, iron (II) sulfate, and manganese (II) sulfate, and has a pH of 6.0. A culture medium can be used.

具体的な生産用培養液としては、ピルビン酸、ホルムアルデヒド、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸鉄(II)、硫酸マンガン(II)および4-モルホリノプロパンスルホン酸を含む培地も用いることができる。 Specific production culture fluids include pyruvic acid, formaldehyde, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, magnesium sulfate, iron (II) sulfate, manganese (II) sulfate, and 4-morpholinopropanesulfonic acid. A culture medium can also be used.

また、生産用培養液としては、増殖培養で用いた増殖用培養液と同じ組成のベース培養液に、ピルビン酸供給化合物とカルボニル化合物とを添加して得られる培養液を用いることもできる。なお、上述のベース培養液中に十分な量でピルビン酸供給化合物が存在する場合、ピルビン酸供給化合物を添加しなくてもよい。 Furthermore, as the production culture solution, a culture solution obtained by adding a pyruvic acid supplying compound and a carbonyl compound to a base culture solution having the same composition as the proliferation culture solution used in the proliferation culture can also be used. Note that if the pyruvic acid-supplying compound is present in a sufficient amount in the above-mentioned base culture solution, it is not necessary to add the pyruvic acid-supplying compound.

(1.2.3)生産培養の条件
生産培養における培養温度は、α-ケト酸の生産に適した温度であれば、任意の温度であってもよい。生産培養における培養温度は、約20~50℃が好ましく、約25~47℃がより好ましい。上記温度範囲であれば、効率良くα-ケト酸を製造できる。生産用培養液のpHは、α-ケト酸の生産に適したpHであれば、任意のpHであってもよい。生産用培養液のpHは、約6~8の範囲内に維持することが好ましい。生産用培養液のpHの調整は、無機あるいは有機の酸;水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液;尿素;炭酸カルシウム;アンモニア;4-モルホリノプロパンスルホン酸等を含むpH緩衝液等を用いて行うことができる。生産培養中も必要に応じて生産用培養液のpHは、適宜調整することができる。生産培養における培養時間は、形質転換体がα-ケト酸を生産するのに十分な時間であれば、任意の時間であってもよい。生産培養における培養時間は、約3時間~7日間が好ましく、約1~3日間がより好ましい。
生産培養は、好気的条件の下で行われてもよく、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われてもよい。これは、上述した形質転換体が、好気的条件の下でも嫌気的条件または微好気的条件の下でも働く、α-ケト酸を生産する経路を有しているためである。α-ケト酸を生産する経路は、後述の「(1.3)作用および効果」の欄で述べる。
(1.2.3) Conditions for production culture The culture temperature for production culture may be any temperature as long as it is suitable for producing α-keto acids. The culture temperature in production culture is preferably about 20 to 50°C, more preferably about 25 to 47°C. Within the above temperature range, α-keto acids can be produced efficiently. The pH of the production culture solution may be any pH suitable for producing α-keto acids. The pH of the production culture solution is preferably maintained within the range of about 6-8. The pH of the production culture solution should be adjusted using a pH buffer solution containing an inorganic or organic acid; an alkaline solution such as an aqueous potassium hydroxide solution; urea; calcium carbonate; ammonia; 4-morpholinopropanesulfonic acid, etc. Can be done. Even during production culture, the pH of the production culture solution can be adjusted as necessary. The culture time in production culture may be any time as long as it is sufficient for the transformant to produce α-keto acid. The culture time in production culture is preferably about 3 hours to 7 days, more preferably about 1 to 3 days.
Production culture may be carried out under aerobic conditions, anaerobic conditions or microaerobic conditions. This is because the transformant described above has a pathway for producing α-keto acids that works under both aerobic, anaerobic, or microaerobic conditions. The pathway for producing α-keto acids will be described in the section “(1.3) Actions and Effects” below.

<嫌気的条件または微好気的条件>
生産培養は、好ましくは、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われる。
<Anaerobic conditions or microaerobic conditions>
Production culture is preferably carried out under anaerobic or microaerobic conditions.

形質転換体を嫌気的条件下または微好気的条件下で培養すると、形質転換体は実質的に増殖せず、一層効率的にα-ケト酸を生産することができる。 When the transformant is cultured under anaerobic or microaerobic conditions, the transformant does not substantially proliferate and can produce α-keto acids more efficiently.

「嫌気的条件または微好気的条件」は、例えば、生産用培養液中の溶存酸素濃度が0~2ppmの範囲内にある条件を指す。「嫌気的条件または微好気的条件」は、好ましくは、生産用培養液中の溶存酸素濃度が0~1ppmの範囲内にある条件を指し、より好ましくは、生産用培養液中の溶存酸素濃度が0~0.5ppmの範囲内にある条件を指す。培養液中の溶存酸素濃度は、例えば、溶存酸素計を用いて測定することができる。 "Anaerobic conditions or microaerobic conditions" refer to, for example, conditions in which the concentration of dissolved oxygen in the production culture solution is within the range of 0 to 2 ppm. "Anaerobic conditions or microaerobic conditions" preferably refer to conditions in which the concentration of dissolved oxygen in the production culture solution is within the range of 0 to 1 ppm, and more preferably, dissolved oxygen in the production culture solution. Refers to conditions where the concentration is within the range of 0 to 0.5 ppm. The dissolved oxygen concentration in the culture solution can be measured using, for example, a dissolved oxygen meter.

「嫌気的条件」は、厳密にいうと、溶存酸素、および、硝酸などの酸化物といった電子受容体が存在しない条件を指す技術用語である。一方、生産培養の好ましい条件としては、これら電子受容体が十分でない、もしくはその電子受容体の性質上、形質転換体が増殖せず、その分供給される炭素源がα-ケト酸の生産に利用され、その生産効率を高めることができれば、上記の厳密な条件を採用する必要はない。すなわち、生産培養の好ましい条件としては、形質転換体の増殖を抑制し、α-ケト酸の生産効率を高めることができれば、生産用培養液中に、溶存酸素、および、硝酸などの酸化物といった電子受容体が存在していてもよい。したがって、本明細書で使用される「嫌気的条件または微好気的条件」という表現は、このような状態も含む。 Strictly speaking, "anaerobic conditions" is a technical term that refers to conditions in the absence of dissolved oxygen and electron acceptors such as oxides such as nitric acid. On the other hand, the preferable conditions for production culture are such that there are not enough electron acceptors or the transformants do not grow due to the nature of the electron acceptors, and the supplied carbon source is insufficient for the production of α-keto acids. The above strict conditions do not need to be adopted as long as the production efficiency can be increased. In other words, the preferable conditions for production culture are to suppress the growth of transformants and increase the production efficiency of α-keto acids. Electron acceptors may also be present. Accordingly, the expression "anaerobic or microaerobic conditions" as used herein also includes such conditions.

嫌気的条件および微好気的条件は、例えば、酸素を含む気体を通気しないことによって、気液の界面から供給される酸素が形質転換体の増殖には不十分となり、実現することができる。または、生産用培養液中に不活性ガス、具体的には窒素ガスを通気することにより実現することができる。または、生産培養に用いられる容器を密閉することにより実現することができる。 Anaerobic and microaerobic conditions can be achieved, for example, by not aerating oxygen-containing gas, so that the oxygen supplied from the gas-liquid interface is insufficient for the growth of the transformants. Alternatively, this can be achieved by aerating an inert gas, specifically nitrogen gas, into the production culture solution. Alternatively, this can be achieved by sealing the container used for production culture.

<高密度条件>
生産培養は、好ましくは、形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われる。このような状態で形質転換体を培養すると、一層効率的にα-ケト酸を生産することができる。
<High density conditions>
Production culture is preferably carried out with the transformant suspended in a production culture solution at high density. By culturing the transformant under such conditions, α-keto acids can be produced more efficiently.

「形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態」は、例えば、形質転換体を生産用培養液中に、形質転換体の湿菌体重量%が1~50(w/v)%の範囲内になるように懸濁させた状態を指す。「形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態」は、好ましくは、形質転換体を生産用培養液中に、形質転換体の湿菌体重量%が3~30(w/v)%の範囲内になるように懸濁させた状態を指す。 "A state in which the transformant is suspended in a production culture solution at high density" means, for example, that the transformant is suspended in a production culture solution so that the wet bacterial weight% of the transformant is 1 to 50 (w). /v)%. "The state in which the transformant is suspended in a production culture solution at high density" is preferably a state in which the transformant is suspended in a production culture solution so that the wet bacterial weight% of the transformant is 3 to 30 ( w/v)% range.

生産培養は、嫌気的条件または微好気的条件の下で、形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われることがより好ましい。 Production culture is more preferably carried out under anaerobic or microaerobic conditions with the transformant suspended in a production culture solution at high density.

(1.2.4)α-ケト酸の回収
上述のとおり、第1遺伝子を含む形質転換体を生産用培養液中で培養すると、生産用培養液中にα-ケト酸が生産される。
(1.2.4) Recovery of α-keto acid As described above, when a transformant containing the first gene is cultured in a production culture solution, α-keto acid is produced in the production culture solution.

具体的には、生産用培養液中に下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物を使用した場合、下記一般式(2):
101C(R102)(OH)CH2COCOOH
(上記一般式(2)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表されるα-ケト酸を生産することができる。
Specifically, the following general formula (1) is added to the production culture solution:
R 101 C(O)R 102
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
When using a carbonyl compound represented by the following general formula (2):
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 COCOOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (2) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
α-keto acids represented by can be produced.

より具体的には、上記一般式(1)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(2)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソ酪酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がメチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(2)中、R101がメチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソ吉草酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がエチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(2)中、R101がエチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソカプロン酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(2)中、R101がプロピル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソエナント酸)を生産することができる。具体的には、上記一般式(1)中、R101がノルマルプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(2)中、R101がノルマルプロピル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソノルマルヘプタン酸)を生産することができる。また、具体的には、上記一般式(1)中、R101がイソプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(2)中、R101がイソプロピル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソイソエナント酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がペンチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(2)中、R101がペンチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソカプリル酸)を生産することができる。具体的には、上記一般式(1)中、R101がノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(2)中、R101がノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソノルマルカプリル酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101およびR102がいずれもメチル基であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(2)中、R101およびR102がいずれもメチル基であるα-ケト酸(すなわち、4-メチル-4-ヒドロキシ-2-オキソ吉草酸)を生産することができる。
More specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is hydrogen and R 102 is hydrogen in the above general formula (1), when R 101 is hydrogen in the above general formula (2), , and R 102 is hydrogen (ie, 4-hydroxy-2-oxobutyric acid).
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is a methyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (2), R 101 is a methyl group, and R An α-keto acid in which 102 is hydrogen (ie, 4-hydroxy-2-oxovaleric acid) can be produced.
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is an ethyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (2), R 101 is an ethyl group, and R An α-keto acid (ie, 4-hydroxy-2-oxocaproic acid) in which 102 is hydrogen can be produced.
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is a propyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (2), R 101 is a propyl group, and R α-keto acids (ie, 4-hydroxy-2-oxoenanto acids) in which 102 is hydrogen can be produced. Specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is a normal propyl group and R 102 is hydrogen in the above general formula (1), in the above general formula (2), R 101 is a normal propyl group. and R 102 is hydrogen (ie, 4-hydroxy-2-oxonormalheptanoic acid) can be produced. Further, specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is an isopropyl group and R 102 is hydrogen in the above general formula (1), in the above general formula (2), R 101 is isopropyl and R 102 is hydrogen (ie, 4-hydroxy-2-oxoisoenanto acid) can be produced.
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is a pentyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (2), R 101 is a pentyl group, and R An α-keto acid in which 102 is hydrogen (ie, 4-hydroxy-2-oxocaprylic acid) can be produced. Specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is a normal pentyl group in the above general formula (1) and R 102 is hydrogen, in the above general formula (2), R 101 is a normal pentyl group. and R 102 is hydrogen (ie, 4-hydroxy-2-oxonormal caprylic acid) can be produced.
When a carbonyl compound in which R 101 and R 102 in the above general formula (1) are both methyl groups is used, an α-keto compound in which R 101 and R 102 in the above general formula (2) are both methyl groups is used. acid (ie, 4-methyl-4-hydroxy-2-oxovaleric acid).

生産用培養液を回収することにより上記のα-ケト酸を回収できるが、さらに、公知の方法でα-ケト酸を生産用培養液から分離精製することもできる。そのような公知の方法として、晶析法、クロマトグラフィー法、イオン交換樹脂法、活性炭吸着溶離法、溶媒抽出法等が挙げられる。 The above α-keto acid can be recovered by recovering the production culture solution, but it is also possible to separate and purify the α-keto acid from the production culture solution using a known method. Such known methods include a crystallization method, a chromatography method, an ion exchange resin method, an activated carbon adsorption/elution method, a solvent extraction method, and the like.

また、複数種類のカルボニル化合物を使用した場合、培養液中に複数種類のα-ケト酸が生産される。複数種類のα-ケト酸は、晶析やクロマトグラフィーによって、互いに分離することができる。 Furthermore, when multiple types of carbonyl compounds are used, multiple types of α-keto acids are produced in the culture solution. Multiple types of α-keto acids can be separated from each other by crystallization or chromatography.

(1.3)作用および効果
α-ケト酸生産微生物がα-ケト酸を生産するプロセスを模式的に図1に示す。図1に示すプロセスにおいては、ピルビン酸供給化合物がグルコースであり、カルボニル化合物がホルムアルデヒドであり、α-ケト酸が4-ヒドロキシ-2-オキソ酪酸である場合を例として説明する。
(1.3) Actions and Effects The process by which α-keto acid-producing microorganisms produce α-keto acids is schematically shown in Figure 1. In the process shown in FIG. 1, an example will be described in which the pyruvate-supplying compound is glucose, the carbonyl compound is formaldehyde, and the α-keto acid is 4-hydroxy-2-oxobutyric acid.

図1に示すように、先ず、α-ケト酸生産微生物1は、グルコース2及びホルムアルデヒド3を取り込む。次に、グルコース2は、解糖系を通じてピルビン酸4に変換される。次に、ピルビン酸4とホルムアルデヒド3とは、第1遺伝子がコードする「ピルビン酸とアルデヒドとのアルドール反応を触媒する酵素」によって4-ヒドロキシ-2-オキソ酪酸5に変換される。以上のようにして、4-ヒドロキシ-2-オキソ酪酸が生産される。 As shown in FIG. 1, first, the α-keto acid producing microorganism 1 takes in glucose 2 and formaldehyde 3. Glucose 2 is then converted to pyruvate 4 through glycolysis. Next, pyruvate 4 and formaldehyde 3 are converted to 4-hydroxy-2-oxobutyric acid 5 by the "enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvate and aldehyde" encoded by the first gene. In the manner described above, 4-hydroxy-2-oxobutyric acid is produced.

図1では、カルボニル化合物としてアルデヒドを使用した場合について説明したが、カルボニル化合物としてケトンを使用した場合であっても、「ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素」によってケトンとピルビン酸とをα-ケト酸に変換する反応は進行する。これは、アルデヒドとケトンとがいずれも同一種類の化合物(すなわち、カルボニル化合物)に属するため、酵素反応などの有機化学反応において、アルデヒドとケトンとはいずれも同一の反応の基質となりうるからである。 In Figure 1, we explained the case where an aldehyde is used as a carbonyl compound, but even when a ketone is used as a carbonyl compound, the ketone and pyruvate are The reaction of converting the and into an α-keto acid proceeds. This is because aldehydes and ketones both belong to the same type of compound (i.e., carbonyl compound), so both aldehydes and ketones can serve as substrates for the same reaction in organic chemical reactions such as enzymatic reactions. .

上記で説明した製法は、上述のとおり、特定の遺伝子を有する微生物をカルボニル化合物の存在下で培養することにより、アミノ酸などの有用物質合成の鍵となる中間体が得られる生産プロセスを見出し、完成させたものである。一般的に、カルボニル化合物は微生物の生育にとって有害であるので、これが存在する下で有用な化合物が得られたことは驚きであった。また、この際に、該カルボニル化合物が微生物代謝系に取り込まれるため、通常の微生物代謝系では生産されない中間体が得られたことは、多様な化合物を生物由来原料から作るという将来的なニーズを満たす手法として期待できる。実際、本明細書に後述する通り、この中間体を経て様々な有用物質の生産へと展開できたことは、本発明技術により多様な化合物を生産できることの可能性の一部を示している。 The manufacturing method explained above was developed by cultivating microorganisms with specific genes in the presence of carbonyl compounds, and developed a production process in which intermediates, which are key to the synthesis of useful substances such as amino acids, can be obtained. This is what I did. Since carbonyl compounds are generally harmful to the growth of microorganisms, it was surprising that useful compounds were obtained in their presence. In addition, because the carbonyl compound is taken into the microbial metabolic system, an intermediate that is not produced in the normal microbial metabolic system is obtained, which will support future needs for producing a variety of compounds from biological raw materials. This can be expected as a method that satisfies the above requirements. In fact, as described later in this specification, the fact that we were able to develop the production of various useful substances through this intermediate shows some of the possibilities of producing a variety of compounds using the technology of the present invention.

(2.)1,3-ジオールの製造方法
1,3-ジオールの製造方法は、
以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、
(b)α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する酵素をコードする第2遺伝子、および
(c)アルデヒドの還元反応を触媒する酵素をコードする第3遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、
下記一般式(3):
103C(O)R104
(ここでR103およびR104は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である。ただし、R103が水素であるとき、R104は水素ではない。)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(4):
103C(R104)(OH)CH2CH2OH
(上記一般式(4)におけるR103およびR104は、それぞれ上記一般式(3)におけるR103およびR104と同じ基である)
により表される1,3-ジオールを生産する工程を含む。
(2.) Method for producing 1,3-diol The method for producing 1,3-diol is as follows:
The following genes:
(a) a first gene encoding an enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
(b) a second gene encoding an enzyme that catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids; and (c) a third gene encoding an enzyme that catalyzes the reduction reaction of aldehydes. a selected pyruvate-providing compound;
General formula (3) below:
R 103 C(O)R 104
(Here, R 103 and R 104 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. However, when R 103 is hydrogen, R 104 is not hydrogen.)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (4) below:
R 103 C(R 104 )(OH)CH 2 CH 2 OH
(R 103 and R 104 in the above general formula (4) are the same groups as R 103 and R 104 in the above general formula (3), respectively)
The method includes a step of producing a 1,3-diol represented by

以下の説明において、第1、第2および第3遺伝子を含む上記微生物を、「1,3-ジオール生産微生物」とも呼ぶ。1,3-ジオール生産微生物は、第1、第2および第3遺伝子を生来的に有する微生物であってもよいし、宿主を第1、第2および第3遺伝子で形質転換することによって得られる微生物であってもよい。以下、1,3-ジオール生産微生物が形質転換体である場合を例として説明する。 In the following description, the above-mentioned microorganism containing the first, second, and third genes is also referred to as a "1,3-diol-producing microorganism." The 1,3-diol-producing microorganism may be a microorganism that naturally has the first, second, and third genes, or it may be obtained by transforming a host with the first, second, and third genes. It may also be a microorganism. Hereinafter, the case where the 1,3-diol-producing microorganism is a transformant will be explained as an example.

(2.1)形質転換体
(2.1.1)宿主
宿主としては、「(1.1.1)宿主」の欄に記載した宿主と同様の宿主を使用することができる。
次に、宿主に導入される第1、第2および第3遺伝子について説明する。
(2.1) Transformants (2.1.1) Host As the host, the same hosts as those described in the column "(1.1.1) Host" can be used.
Next, the first, second and third genes introduced into the host will be explained.

(2.1.2)第1遺伝子
第1遺伝子としては、「(1.1.2)第1遺伝子」の欄に記載した第1遺伝子と同様の遺伝子を使用することができる。。
(2.1.2) First gene As the first gene, a gene similar to the first gene described in the column "(1.1.2) First gene" can be used. .

(2.1.3)第2遺伝子
第2遺伝子は、「α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する酵素」をコードする。「α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する酵素」とは、後述の測定方法に従って、酵素反応液として、精製タンパク質およびα-ケト酸(初期基質濃度 1mM)を含む酵素反応液を使用して測定した場合に、1mU/mg protein以上の活性を有する酵素をいう。第2遺伝子は、例えば、第1遺伝子がコードするタンパク質が触媒するアルドール反応により得られたα-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する酵素をコードする。「α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する酵素」におけるα-ケト酸は、例えば、「(1.)α-ケト酸の製造方法」の欄に記載した、一般式(2)により表されるα-ケト酸である。「α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する酵素」は、例えば、脱炭酸酵素である。
(2.1.3) Second gene The second gene encodes "an enzyme that catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids.""An enzyme that catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids" is an enzyme that catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids using an enzyme reaction solution containing purified protein and α-keto acids (initial substrate concentration 1mM) according to the measurement method described below. An enzyme that has an activity of 1 mU/mg protein or more when measured. The second gene encodes, for example, an enzyme that catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids obtained by the aldol reaction catalyzed by the protein encoded by the first gene. The α-keto acid in the “enzyme that catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acid” is, for example, represented by the general formula (2) described in the column “(1.) Method for producing α-keto acid”. It is an α-keto acid. The "enzyme that catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids" is, for example, decarboxylase.

第2遺伝子は、以下に例示する脱炭酸酵素をコードする遺伝子であってもよい。 The second gene may be a gene encoding a decarboxylase as exemplified below.

(b1)ピルベートデカルボキシラーゼ(pyruvate decarboxylase、EC番号4.1.1.1)、
(b2)ベンゾイルフォルメートデカルボキシラーゼ(benzoylformate decarboxylase、EC番号4.1.1.7)、および
(b3)インドールピルベートデカルボキシラーゼ(indolepyruvate decarboxylase、EC番号4.1.1.74)。
(b1) pyruvate decarboxylase (EC number 4.1.1.1),
(b2) benzoylformate decarboxylase (EC number 4.1.1.7), and (b3) indolepyruvate decarboxylase (EC number 4.1.1.74).

(b1)に含まれる脱炭酸酵素としては、例えば、pdcタンパク質が挙げられる。好ましくは、pdcタンパク質は、ザイモモナス モビリス(Zymomonas mobilis)由来である。
(b2)に含まれる脱炭酸酵素としては、例えば、mdlCタンパク質が挙げられる。好ましくは、mdlCタンパク質は、シュードモナス プチダ(Pseudomonas putida)由来である。
(b3)に含まれる脱炭酸酵素としては、例えば、kivDタンパク質が挙げられる。好ましくは、kivDタンパク質は、ラクトコッカス ラクティス(Lactococcus lactis)由来である。
Examples of the decarboxylase included in (b1) include pdc protein. Preferably, the pdc protein is derived from Zymomonas mobilis.
Examples of the decarboxylase included in (b2) include mdlC protein. Preferably, the mdlC protein is derived from Pseudomonas putida.
Examples of the decarboxylase included in (b3) include kivD protein. Preferably, the kivD protein is derived from Lactococcus lactis.

好ましくは、第2遺伝子は以下からなる群より選択される:
(2-1)配列番号24に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、シュードモナス プチダ由来のmdlCタンパク質)であって、α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(2-2)配列番号24において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。
Preferably, the second gene is selected from the group consisting of:
(2-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 24 (i.e., mdlC protein derived from Pseudomonas putida) that catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids, and (2 -2) A gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 24, and which has an activity of catalyzing the decarboxylation reaction of α-keto acids. .

「配列番号24において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号24に記載のアミノ酸配列に対して、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 24, and that has the activity of catalyzing the decarboxylation reaction of α-keto acids" , " Preferably 90% or more, more preferably 95% or more, even more preferably 97% or more, even more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 24. It may also be a gene encoding a protein consisting of a homologous amino acid sequence and having the activity of catalyzing the decarboxylation reaction of α-keto acids.

シュードモナス プチダ由来のmdlCタンパク質のUniprotKB accession numberは、例えばP20906である。 The UniprotKB accession number of the mdlC protein derived from Pseudomonas putida is, for example, P20906.

より好ましくは、第2遺伝子は、配列番号23に記載の塩基配列からなる、シュードモナス プチダ由来のmdlC遺伝子である。 More preferably, the second gene is the mdlC gene derived from Pseudomonas putida and has the base sequence set forth in SEQ ID NO: 23.

配列番号23に記載の塩基配列と配列番号24に記載のアミノ酸配列は、以下の通りである。 The base sequence set forth in SEQ ID NO: 23 and the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 24 are as follows.

Figure 0007370587000023
Figure 0007370587000023

Figure 0007370587000024
Figure 0007370587000024

α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する活性は、例えば、当該酵素反応を0.5mMチアミンピロリン酸、1mM 塩化マグネシウム、10mM NADH、過剰量のアルコールデヒドロゲナーゼを含有する100mMリン酸カリウムバッファー(pH6.0)中で30℃にて行い、原料のα-ケト酸から生成するアルデヒド化合物が逐次的に還元されて生じるアルコール化合物の初期生成速度を測定することで算出できる。アルコール化合物の生成速度は、例えば、アルコール化合物自体の濃度の時間変化から算出できる。アルコール化合物の濃度の測定は、例えば、当該アルコール化合物を高速液体クロマトグラフィーを用いて検出し、濃度が既知の標品とそれを比較することで可能である。ここでは、30℃で1分間に1μmolのα-ケト酸が脱炭酸される活性を1ユニットとする。 The activity of catalyzing the decarboxylation reaction of α-keto acids can be determined, for example, by catalyzing the enzymatic reaction in a 100 mM potassium phosphate buffer (pH 6.0) containing 0.5 mM thiamine pyrophosphate, 1 mM magnesium chloride, 10 mM NADH, and an excess amount of alcohol dehydrogenase. It can be calculated by measuring the initial production rate of the alcohol compound produced by successive reduction of the aldehyde compound produced from the raw material α-keto acid. The production rate of the alcohol compound can be calculated, for example, from the time change in the concentration of the alcohol compound itself. The concentration of an alcohol compound can be measured, for example, by detecting the alcohol compound using high performance liquid chromatography and comparing it with a standard sample whose concentration is known. Here, the activity of decarboxylating 1 μmol of α-keto acid per minute at 30° C. is defined as 1 unit.

「配列番号24において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(mdlC遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 "A gene (mdlC Gene mutants)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

(2.1.4)第3遺伝子
第3遺伝子は、「アルデヒドの還元反応を触媒する酵素」をコードする。「アルデヒドの還元反応を触媒する酵素」とは、後述の測定方法に従って、酵素反応液として、精製タンパク質およびアルデヒド(初期基質濃度 1mM)を含む酵素反応液を使用して測定した場合に、10mU/mg protein以上の活性を有する酵素をいう。第3遺伝子は、例えば、第2遺伝子がコードするタンパク質が触媒する脱炭酸反応により得られたアルデヒドの還元反応を触媒する酵素をコードする。「アルデヒドの還元反応を触媒する酵素」におけるアルデヒドは、例えば、3-ヒドロキシブチルアルデヒド、3-ヒドロキシバレルアルデヒド、3-ヒドロキシヘキシルアルデヒド、3-ヒドロキシイソヘキシルアルデヒド、3-ヒドロキシヘプチルアルデヒドまたは3-メチル-3-ヒドロキシブチルアルデヒドである。「アルデヒドの還元反応を触媒する酵素」は、例えば、アルコールデヒドロゲナーゼである。
(2.1.4) Third gene The third gene encodes "an enzyme that catalyzes the reduction reaction of aldehyde.""Enzyme that catalyzes the reduction reaction of aldehyde" means 10 mU/ An enzyme with an activity greater than mg protein. The third gene encodes, for example, an enzyme that catalyzes a reduction reaction of an aldehyde obtained by a decarboxylation reaction catalyzed by a protein encoded by the second gene. The aldehyde in the "enzyme that catalyzes the reduction reaction of aldehyde" is, for example, 3-hydroxybutyraldehyde, 3-hydroxyvaleraldehyde, 3-hydroxyhexylaldehyde, 3-hydroxyisohexylaldehyde, 3-hydroxyheptyraldehyde, or 3-methyl -3-hydroxybutyraldehyde. The "enzyme that catalyzes the reduction reaction of aldehyde" is, for example, alcohol dehydrogenase.

第3遺伝子は、例えば、1,3-プロパンジオールデヒドロゲナーゼ(1,3-propanediol dehydrogenase、EC番号1.1.1.202)をコードする遺伝子であってもよい。 The third gene may be, for example, a gene encoding 1,3-propanediol dehydrogenase (EC number 1.1.1.202).

1,3-プロパンジオールデヒドロゲナーゼとしては、例えば、dhaTタンパク質またはlpoタンパク質が挙げられる。好ましくは、dhaTタンパク質は、クレブシエラ ニューモニエ(Klebsiella pneumoniae)由来である。また、好ましくは、lpoタンパク質は、ラクトバチルス ロイテリ(Lactobacillus reuteri)由来である。 Examples of 1,3-propanediol dehydrogenase include dhaT protein or lpo protein. Preferably, the dhaT protein is derived from Klebsiella pneumoniae. Also preferably, the lpo protein is derived from Lactobacillus reuteri.

好ましくは、第3遺伝子は以下からなる群より選択される:
(3-1)配列番号26に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、クレブシエラ ニューモニエ由来のdhaTタンパク質)であって、アルデヒドの還元反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(3-2)配列番号26において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、アルデヒドの還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。
Preferably, the third gene is selected from the group consisting of:
(3-1) a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 26 (i.e., dhaT protein derived from Klebsiella pneumoniae), a gene encoding a protein that catalyzes the reduction reaction of aldehyde, and (3-2) the sequence A gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in number 26, and which has an activity of catalyzing an aldehyde reduction reaction.

「配列番号26において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、アルデヒドの還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号26に記載のアミノ酸配列に対して、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、アルデヒドの還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。
"A gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 26, and which has the activity of catalyzing an aldehyde reduction reaction" Preferably 90% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 97% or more, even more preferably 98% or more, still more preferably 99% or more homology to the amino acid sequence described in 26. It may also be a gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence and having an activity of catalyzing an aldehyde reduction reaction.

クレブシエラ ニューモニエ由来のdhaTタンパク質のUniprotKB accession numberは、例えばQ59477である。 The UniprotKB accession number of the dhaT protein derived from Klebsiella pneumoniae is, for example, Q59477.

より好ましくは、第3遺伝子は、配列番号25に記載の塩基配列からなる、クレブシエラ ニューモニエ由来のdhaT遺伝子である。 More preferably, the third gene is a dhaT gene derived from Klebsiella pneumoniae and consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 25.

配列番号25に記載の塩基配列と配列番号26に記載のアミノ酸配列は、以下の通りである。 The base sequence set forth in SEQ ID NO: 25 and the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 26 are as follows.

Figure 0007370587000025
Figure 0007370587000025

Figure 0007370587000026
Figure 0007370587000026

アルデヒドの還元反応を触媒する活性は、例えば、当該酵素反応を0.2mM NADHを含有する50mM MES-NaOHバッファー(pH6.5)中で30℃にて行い、原料のアルデヒドがアルコール化合物へ還元される際に消費されるNADHの初期消費速度を測定することで算出できる。NADHの初期消費速度は、例えば、酵素反応液中のNADHに由来する340nmにおける吸光度の減少速度を測定することで算出できる。ここでは、30℃で1分間に1μmolのアルデヒドが還元される活性を1ユニットとする。 The activity of catalyzing the reduction reaction of aldehyde can be determined by, for example, performing the enzymatic reaction at 30°C in a 50mM MES-NaOH buffer (pH 6.5) containing 0.2mM NADH, and reducing the raw material aldehyde to an alcohol compound. It can be calculated by measuring the initial consumption rate of NADH consumed when The initial consumption rate of NADH can be calculated, for example, by measuring the rate of decrease in absorbance at 340 nm derived from NADH in the enzyme reaction solution. Here, the activity of reducing 1 μmol of aldehyde per minute at 30° C. is defined as 1 unit.

「配列番号26において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、アルデヒドの還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(dhaT遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 "A gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 26, and which has the activity of catalyzing an aldehyde reduction reaction (dhaT gene variant) can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

(2.1.5)形質転換のための組換えベクターの構築
第1、第2、および第3遺伝子は、形質転換のために適切なプラスミドベクターに組み込むことができる。
(2.1.5) Construction of recombinant vectors for transformation The first, second, and third genes can be incorporated into a suitable plasmid vector for transformation.

プラスミドベクターとしては、「(1.1.3)形質転換のための組換えベクターの構築」の欄に記載したプラスミドベクターと同様のプラスミドベクターを使用することができる。 As the plasmid vector, a plasmid vector similar to the plasmid vector described in "(1.1.3) Construction of recombinant vector for transformation" can be used.

第1、第2および第3遺伝子は、各々個別のプラスミドベクターに組み込んでもよいし、あるいは同一のプラスミドベクターに組み込んでもよい。得られた組換えベクターを用いて形質転換体を作製することができる。 The first, second and third genes may be incorporated into separate plasmid vectors, or may be integrated into the same plasmid vector. Transformants can be produced using the obtained recombinant vector.

(2.1.6)形質転換
形質転換方法は、公知の方法を制限無く使用できる。このような公知の方法としては、「(1.1.4)形質転換」の欄に記載した方法と同様の方法を使用することができる。
(2.1.6) Transformation Any known transformation method can be used without restriction. As such a known method, the same method as described in the column "(1.1.4) Transformation" can be used.

なお、上述のとおりに組換えベクターを用いて形質転換体を作製した場合、第1、第2、および第3遺伝子の各々は、宿主の染色体に組み込まれてもよいし、あるいは、組換えベクターの形態で宿主の細胞質内に存在していてもよい。 In addition, when a transformant is produced using a recombinant vector as described above, each of the first, second, and third genes may be integrated into the chromosome of the host, or the recombinant vector It may exist in the cytoplasm of the host in the form of

(2.1.7)宿主染色体遺伝子の破壊または欠失
宿主は、野生株の他に、その変異株や人為的な遺伝子組換え体であってもよい。宿主がコリネ型細菌である場合、宿主は、「(1.1.5)宿主染色体遺伝子の破壊または欠失」の欄に記載した遺伝子破壊株または遺伝子欠失株と同様の遺伝子破壊株または遺伝子欠失株を使用することができる。また、遺伝子破壊株または遺伝子欠失株を作製する方法としては、「(1.1.5)宿主染色体遺伝子の破壊または欠失」の欄に記載した方法と同様の方法を使用することができる。このような遺伝子破壊株または遺伝子欠失株を宿主として用いることにより、1,3-ジオールの生産性を向上させたり、副生成物の生成を抑制したりすることができる。
(2.1.7) Disruption or deletion of host chromosomal genes The host may be a wild strain, a mutant strain thereof, or an artificially genetically modified strain. When the host is a coryneform bacterium, the host must be a gene-disrupted strain or a gene-deleted strain similar to the gene-disrupted strain or gene-deleted strain described in “(1.1.5) Disruption or deletion of host chromosomal genes.” Deletion strains can be used. In addition, as a method for producing gene-disrupted strains or gene-deleted strains, methods similar to those described in the column "(1.1.5) Disruption or deletion of host chromosomal genes" can be used. . By using such a gene-disrupted strain or gene-deleted strain as a host, it is possible to improve the productivity of 1,3-diol and to suppress the production of by-products.

(2.1.8)1,3-ジオール生産微生物の具体例
具体的には、1,3-ジオール生産微生物としては、
以下からなる群より選択される第1遺伝子:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-6)配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
以下からなる群より選択される第2遺伝子:
(2-1)配列番号24に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(2-2)配列番号24において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;および
以下からなる群より選択される第3遺伝子:
(3-1)配列番号26に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、アルデヒドの還元反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(3-2)配列番号26において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、アルデヒドの還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子
を含むコリネ型細菌を使用することができる。
(2.1.8) Specific examples of 1,3-diol-producing microorganisms Specifically, 1,3-diol-producing microorganisms include:
The first gene selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, and (1-6) 1 or 1 in SEQ ID NO: 6. A gene that encodes a protein that is a protein consisting of an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
A second gene selected from the group consisting of:
(2-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 24, which catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids; and (2-2) 1 or several genes in SEQ ID NO: 24. A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which five amino acids are deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the decarboxylation reaction of α-keto acids; and a gene selected from the group consisting of: Third gene:
(3-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 26, which catalyzes the reduction reaction of aldehyde, and (3-2) A gene in which one or several amino acids in SEQ ID NO: 26 A coryneform bacterium containing a gene encoding a protein consisting of a deleted, substituted, or added amino acid sequence and having an activity of catalyzing an aldehyde reduction reaction can be used.

(2.2)培養工程
1,3-ジオール生産微生物(例えば、上述した形質転換体)を、ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下で培養して、1,3-ジオールを生産することができる。「ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下で培養すること」は、ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で培養することにより行うことができる。好ましくは、「ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下で培養すること」は、ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を添加した培養液中で培養することにより行うことができる。
(2.2) Cultivation process 1,3-diol can be produced by culturing a 1,3-diol-producing microorganism (for example, the transformant described above) in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound. can. "Cultivating in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound" can be performed by culturing in a culture medium containing a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound. Preferably, "culturing in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound" can be carried out by culturing in a culture medium to which the pyruvate-supplying compound and carbonyl compound are added.

ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下での培養に先立ち、「(1.2)培養工程」の欄に記載した増殖培養を行うことが好ましい。 Prior to culturing in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound, it is preferable to carry out the proliferation culture described in the column "(1.2) Cultivation step".

生産培養に先立って増殖培養を行う場合、増殖培養とその後の生産培養は、例えば、「(1.2)培養工程」の欄に記載したとおり行うことができる。 When propagation culture is performed prior to production culture, the propagation culture and subsequent production culture can be performed, for example, as described in the column "(1.2) Cultivation step".

(2.2.1)増殖用培養液
増殖用培養液としては、「(1.2.1)増殖用培養液」の欄に記載した増殖用培養液と同様の培養液を使用することができる。
(2.2.1) Culture solution for proliferation As the culture solution for proliferation, the same culture solution as the culture solution for proliferation described in the column "(1.2.1) Culture solution for proliferation" can be used. can.

(2.2.2)生産用培養液
生産用培養液としては、ピルビン酸供給化合物、カルボニル化合物、及びその他必要な成分を含有する培養液を用いることができる。その他必要な成分として、例えば、無機塩類、糖類以外の炭素源又は窒素源を用いることができる。
(2.2.2) Culture solution for production As the culture solution for production, a culture solution containing a pyruvic acid supplying compound, a carbonyl compound, and other necessary components can be used. As other necessary components, for example, inorganic salts, carbon sources other than sugars, or nitrogen sources can be used.

ピルビン酸供給化合物としては、「(1.2.2)生産用培養液」の欄に記載したピルビン酸供給化合物を使用することができる。 As the pyruvic acid supplying compound, the pyruvic acid supplying compound described in the column of "(1.2.2) Production culture solution" can be used.

カルボニル化合物としては、下記一般式(3):
103C(O)R104
(ここでR103およびR104は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である。ただし、R103が水素であるとき、R104は水素ではない。)
により表されるカルボニル化合物を使用することができる。
一例によれば、カルボニル化合物としては、上記一般式(3)において、R103は水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基であり、かつ、R104は水素であるカルボニル化合物を使用することができる。
別の例によると、カルボニル化合物は、上記一般式(3)において、R103はメチル基であり、かつ、R104は1~5個の炭素原子を有するアルキル基であるカルボニル化合物を使用することができる。
As the carbonyl compound, the following general formula (3):
R 103 C(O)R 104
(Here, R 103 and R 104 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. However, when R 103 is hydrogen, R 104 is not hydrogen.)
Carbonyl compounds represented by can be used.
According to one example, the carbonyl compound used is a carbonyl compound in which, in the above general formula (3), R 103 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 104 is hydrogen. can do.
According to another example, the carbonyl compound is a carbonyl compound in the general formula (3) above, in which R 103 is a methyl group and R 104 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. I can do it.

具体的には、カルボニル化合物としては、上記一般式(1)中、
103がメチル基であり、かつ、R104が水素であるカルボニル化合物(すなわち、アセトアルデヒド);
103がエチル基であり、かつ、R104が水素であるカルボニル化合物(すなわち、プロピオンアルデヒド);
103がプロピル基であり、かつ、R104が水素であるカルボニル化合物(すなわち、ブチルアルデヒド)、具体的には、R103がノルマルプロピル基であり、かつ、R104が水素であるカルボニル化合物(すなわち、ノルマルブチルアルデヒド)、または、R103がイソプロピル基であり、かつ、R104が水素であるカルボニル化合物(すなわち、イソブチルアルデヒド);または
103がペンチル基であり、かつ、R104が水素であるカルボニル化合物(すなわち、バレルアルデヒド)、具体的には、R103がノルマルペンチル基であり、かつ、R104が水素であるカルボニル化合物(すなわち、ノルマルバレルアルデヒド);
を使用することができる。
また、カルボニル化合物としては、上記一般式(3)中、R103およびR104がいずれもメチル基であるケトン(すなわち、アセトン)を使用することができる。
カルボニル化合物は、1種を使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
Specifically, as the carbonyl compound, in the above general formula (1),
A carbonyl compound in which R 103 is a methyl group and R 104 is hydrogen (i.e., acetaldehyde);
A carbonyl compound in which R 103 is an ethyl group and R 104 is hydrogen (i.e., propionaldehyde);
A carbonyl compound in which R 103 is a propyl group and R 104 is hydrogen (i.e., butyraldehyde), specifically a carbonyl compound in which R 103 is a normal propyl group and R 104 is hydrogen ( or a carbonyl compound in which R 103 is an isopropyl group and R 104 is hydrogen (i.e., isobutyraldehyde); or a carbonyl compound in which R 103 is a pentyl group and R 104 is hydrogen; A certain carbonyl compound (i.e., valeraldehyde), specifically a carbonyl compound in which R 103 is a normal pentyl group and R 104 is hydrogen (i.e., normal valeraldehyde);
can be used.
Further, as the carbonyl compound, a ketone (ie, acetone) in which R 103 and R 104 in the above general formula (3) are both methyl groups can be used.
One type of carbonyl compound may be used or a mixture of two or more types may be used.

生産用培養液におけるカルボニル化合物の濃度は、0.001~10(w/v)%の範囲内にあることが好ましく、0.01~1(w/v)%の範囲内にあることがより好ましい。また、1,3-ジオールの生産に伴うカルボニル化合物の減少に応じて、カルボニル化合物の追加添加を行うことができる。 The concentration of carbonyl compound in the production culture solution is preferably within the range of 0.001 to 10 (w/v)%, more preferably within the range of 0.01 to 1 (w/v)%. preferable. Furthermore, additional carbonyl compounds can be added in accordance with the decrease in carbonyl compounds accompanying the production of 1,3-diol.

なお、1種類のカルボニル化合物を生産用培養液中に使用した場合、後述する「(2.2.4)1,3-ジオールの回収」で述べる分離精製を容易に行うことが可能である。 Note that when one type of carbonyl compound is used in the production culture solution, it is possible to easily perform the separation and purification described in "(2.2.4) Recovery of 1,3-diol" below.

その他必要な成分としては、「(1.2.2)生産用培養液」の欄に記載したその他必要な成分と同様の成分を使用することができる。 As other necessary components, the same components as those described in the column of "(1.2.2) Production culture solution" can be used.

具体的な生産用培養液としては、グルコース、アセトアルデヒド、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸鉄(II)および硫酸マンガン(II)を含み、6.0のpHを有する培地を用いることができる。
また、生産用培養液としては、増殖培養で用いた増殖用培養液と同じ組成のベース培養液に、ピルビン酸供給化合物とカルボニル化合物とを添加して得られる培養液を用いることもできる。なお、上述のベース培養液中に十分な量でピルビン酸供給化合物が存在する場合、ピルビン酸供給化合物を添加しなくてもよい。
A specific production culture solution contains glucose, acetaldehyde, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, magnesium sulfate, iron (II) sulfate, and manganese (II) sulfate, and has a pH of 6.0. A culture medium can be used.
Furthermore, as the production culture solution, a culture solution obtained by adding a pyruvic acid supplying compound and a carbonyl compound to a base culture solution having the same composition as the proliferation culture solution used in the proliferation culture can also be used. Note that if the pyruvic acid-supplying compound is present in a sufficient amount in the above-mentioned base culture solution, it is not necessary to add the pyruvic acid-supplying compound.

(2.2.3)生産培養の条件
生産培養における培養温度は、1,3-ジオールの生産に適した温度であれば、任意の温度であってもよい。生産培養における培養温度は、約20~50℃が好ましく、約25~47℃がより好ましい。上記温度範囲であれば、効率良く1,3-ジオールを製造できる。生産用培養液のpHは、1,3-ジオールの生産に適したpHであれば、任意のpHであってもよい。生産用培養液のpHは、約6~8の範囲内に維持することが好ましい。生産用培養液のpHの調整は、無機あるいは有機の酸;水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液;尿素;炭酸カルシウム;アンモニア;4-モルホリノプロパンスルホン酸等を含むpH緩衝液等を用いて行うことができる。生産培養中も必要に応じて生産用培養液のpHは、適宜調整することができる。生産培養における培養時間は、形質転換体が1,3-ジオールを生産するのに十分な時間であれば、任意の時間であってもよい。生産培養における培養時間は、約3時間~7日間が好ましく、約1~3日間がより好ましい。
生産培養は、好気的条件の下で行われてもよく、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われてもよい。これは、上述した形質転換体が、好気的条件の下でも嫌気的条件または微好気的条件の下でも働く、1,3-ジオールを生産する経路を有しているためである。1,3-ジオールを生産する経路は、後述の「(2.3)作用および効果」の欄で述べる。
(2.2.3) Conditions for production culture The culture temperature for production culture may be any temperature as long as it is suitable for producing 1,3-diol. The culture temperature in production culture is preferably about 20 to 50°C, more preferably about 25 to 47°C. Within the above temperature range, 1,3-diol can be produced efficiently. The pH of the production culture solution may be any pH as long as it is suitable for producing 1,3-diol. The pH of the production culture solution is preferably maintained within the range of about 6-8. The pH of the production culture solution should be adjusted using a pH buffer solution containing an inorganic or organic acid; an alkaline solution such as an aqueous potassium hydroxide solution; urea; calcium carbonate; ammonia; 4-morpholinopropanesulfonic acid, etc. Can be done. Even during production culture, the pH of the production culture solution can be adjusted as necessary. The culture time in production culture may be any time as long as it is sufficient for the transformant to produce 1,3-diol. The culture time in production culture is preferably about 3 hours to 7 days, more preferably about 1 to 3 days.
Production culture may be carried out under aerobic conditions, anaerobic conditions or microaerobic conditions. This is because the transformant described above has a pathway for producing 1,3-diol that works under both aerobic, anaerobic, or microaerobic conditions. The route for producing 1,3-diol will be described in the "(2.3) Actions and Effects" section below.

<嫌気的条件または微好気的条件>
生産培養は、好ましくは、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われる。
<Anaerobic conditions or microaerobic conditions>
Production culture is preferably carried out under anaerobic or microaerobic conditions.

形質転換体を嫌気的条件下または微好気的条件下で培養すると、形質転換体は実質的に増殖せず、一層効率的に1,3-ジオールを生産することができる。 When the transformant is cultured under anaerobic or microaerobic conditions, the transformant does not substantially proliferate and can produce 1,3-diol more efficiently.

「嫌気的条件または微好気的条件」は、「(1.2.3)生産培養の条件」の欄に記載した「嫌気的条件または微好気的条件」と同様の条件とすることができる。 “Anaerobic conditions or microaerobic conditions” can be the same conditions as “anaerobic conditions or microaerobic conditions” described in “(1.2.3) Production culture conditions”. can.

<高密度条件>
生産培養は、好ましくは、形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われる。このような状態で形質転換体を培養すると、一層効率的に1,3-ジオールを生産することができる。
<High density conditions>
Production culture is preferably carried out with the transformant suspended in a production culture solution at high density. By culturing the transformant under such conditions, 1,3-diol can be produced more efficiently.

「形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態」は、「(1.2.3)生産培養の条件」の欄に記載した「形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態」と同様の状態とすることができる。 "A state in which the transformant is suspended in a production culture solution at high density" means "a state in which the transformant is suspended in a production culture solution" as described in the column of "(1.2.3) Production culture conditions". It can be in a state similar to "a state in which it is suspended at a high density in".

生産培養は、嫌気的条件または微好気的条件の下で、形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われることがより好ましい。 Production culture is more preferably carried out under anaerobic or microaerobic conditions with the transformant suspended in a production culture solution at high density.

(2.2.4)1,3-ジオールの回収
上述のとおり、第1、第2および第3遺伝子を含む形質転換体を生産用培養液中で培養すると、生産用培養液中に1,3-ジオールが生産される。
(2.2.4) Recovery of 1,3-diol As mentioned above, when the transformant containing the first, second, and third genes is cultured in the production culture solution, 1,3-diol is added to the production culture solution. 3-diol is produced.

具体的には、生産用培養液中に下記一般式(3):
下記一般式(3):
103C(O)R104
(ここでR103およびR104は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である。ただし、R103およびR104は、何れも水素ではない。)
により表されるカルボニル化合物を使用した場合、下記一般式(4):
103C(R104)(OH) CH2CH2OH
(上記一般式(4)におけるR103およびR104は、それぞれ上記一般式(3)におけるR103およびR104と同じ基である)
により表される1,3-ジオールを生産することができる。
Specifically, the following general formula (3) is contained in the production culture solution:
General formula (3) below:
R 103 C(O)R 104
(Here, R 103 and R 104 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. However, neither R 103 nor R 104 is hydrogen.)
When using a carbonyl compound represented by the following general formula (4):
R 103 C(R 104 )(OH) CH 2 CH 2 OH
(R 103 and R 104 in the above general formula (4) are the same groups as R 103 and R 104 in the above general formula (3), respectively)
A 1,3-diol represented by can be produced.

より具体的には、上記一般式(3)中、R103がメチル基であり、かつ、R104が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(4)中、R103がメチル基であり、かつ、R104が水素である1,3-ジオール(すなわち、1,3-ブタンジオール)を生産することができる。
上記一般式(3)中、R103がエチル基であり、かつ、R104が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(4)中、R103がエチル基であり、かつ、R104が水素である1,3-ジオール(すなわち、1,3-ペンタンジオール)を生産することができる。
上記一般式(3)中、R103がプロピル基であり、かつ、R104が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(4)中、R103がプロピル基であり、かつ、R104が水素である1,3-ジオール(すなわち、1,3-ヘキサンジオール)を生産することができる。具体的には、上記一般式(3)中、R103がノルマルプロピル基であり、かつ、R104が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(4)中、R103がノルマルプロピル基であり、かつ、R104が水素である1,3-ジオール(すなわち、1,3-ノルマルヘキサンジオール)を生産することができる。また、具体的には、上記一般式(3)中、R103がイソプロピル基であり、かつ、R103が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(4)中、R103がイソプロピル基であり、かつ、R104が水素である1,3-ジオール(すなわち、4-メチル-1,3-ペンタンジオール)を生産することができる。
上記一般式(3)中、R103がペンチル基であり、かつ、R104が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(4)中、R103がペンチル基であり、かつ、R104が水素である1,3-ジオール(すなわち、1,3-ヘプタンジオール)を生産することができる。具体的には、上記一般式(3)中、R103がノルマルペンチル基であり、かつ、R104が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(4)中、R103がノルマルペンチル基であり、かつ、R104が水素である1,3-ジオール(すなわち、1,3-ノルマルヘプタンジオール)を生産することができる。
上記一般式(3)中、R103およびR104がいずれもメチル基であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(4)中、R103およびR104がいずれもメチル基である1,3-ジオール(すなわち、3-メチル-1,3-ブタンジオール)を生産することができる。
More specifically, when using a carbonyl compound in which R 103 in the above general formula (3) is a methyl group and R 104 is hydrogen, in the above general formula (4), R 103 is a methyl group. and R 104 is hydrogen (ie, 1,3-butanediol) can be produced.
In the above general formula (3), when using a carbonyl compound in which R 103 is an ethyl group and R 104 is hydrogen, in the above general formula (4), R 103 is an ethyl group, and R A 1,3-diol in which 104 is hydrogen (ie, 1,3-pentanediol) can be produced.
In the above general formula (3), when using a carbonyl compound in which R 103 is a propyl group and R 104 is hydrogen, in the above general formula (4), R 103 is a propyl group, and R A 1,3-diol in which 104 is hydrogen (ie, 1,3-hexanediol) can be produced. Specifically, when using a carbonyl compound in which R 103 is a normal propyl group and R 104 is hydrogen in the above general formula (3), in the above general formula (4), R 103 is a normal propyl group. and R 104 is hydrogen (ie, 1,3-n-hexanediol) can be produced. Further, specifically, when using a carbonyl compound in which R 103 is an isopropyl group in the above general formula (3) and R 103 is hydrogen, in the above general formula (4), R 103 is an isopropyl group. and R 104 is hydrogen (ie, 4-methyl-1,3-pentanediol).
In the above general formula (3), when using a carbonyl compound in which R 103 is a pentyl group and R 104 is hydrogen, in the above general formula (4), R 103 is a pentyl group, and R A 1,3-diol in which 104 is hydrogen (ie, 1,3-heptanediol) can be produced. Specifically, when using a carbonyl compound in which R 103 in the above general formula (3) is a normal pentyl group and R 104 is hydrogen, in the above general formula (4), R 103 is a normal pentyl group. and R 104 is hydrogen (ie, 1,3-n-heptanediol) can be produced.
When using a carbonyl compound in which R 103 and R 104 in the above general formula (3) are both methyl groups, 1,3 in which R 103 and R 104 in the above general formula (4) are both methyl groups is used. -diol (ie, 3-methyl-1,3-butanediol).

生産用培養液を回収することにより上記の1,3-ジオールを回収できるが、さらに、公知の方法で1,3-ジオールを生産用培養液から分離精製することもできる。そのような公知の方法として、蒸留法、濃縮法、イオン交換樹脂法、活性炭吸着溶離法、溶媒抽出法、晶析法等が挙げられる。
なお、生産用培養液からは、第1遺伝子がコードする酵素が触媒するアルドール反応によって生じたα-ケト酸等の物質を回収することもできる。
Although the above-mentioned 1,3-diol can be recovered by collecting the production culture solution, 1,3-diol can also be separated and purified from the production culture solution using a known method. Such known methods include a distillation method, a concentration method, an ion exchange resin method, an activated carbon adsorption/elution method, a solvent extraction method, a crystallization method, and the like.
Note that substances such as α-keto acids produced by the aldol reaction catalyzed by the enzyme encoded by the first gene can also be recovered from the production culture solution.

また、複数種類のカルボニル化合物を使用した場合、培養液中に複数種類の1,3-ジオールが生産される。複数種類の1,3-ジオールは、蒸留やクロマトグラフィーによって、互いに分離することができる。 Furthermore, when multiple types of carbonyl compounds are used, multiple types of 1,3-diols are produced in the culture solution. Multiple types of 1,3-diols can be separated from each other by distillation or chromatography.

(2.3)作用および効果
1,3-ジオール生産微生物が1,3-ジオールを生産するプロセスを模式的に図2に示す。図2に示すプロセスにおいては、ピルビン酸供給化合物がグルコースであり、カルボニル化合物がアセトアルデヒドであり、1,3-ジオールが1,3-ブタンジオールである場合を例として説明する。
(2.3) Actions and Effects The process by which 1,3-diol-producing microorganisms produce 1,3-diol is schematically shown in FIG. 2. In the process shown in FIG. 2, an example will be described in which the pyruvic acid supplying compound is glucose, the carbonyl compound is acetaldehyde, and the 1,3-diol is 1,3-butanediol.

図2に示すように、先ず、1,3-ジオール生産微生物6は、グルコース2及びアセトアルデヒド7を取り込む。次に、グルコース2は、解糖系を通じてピルビン酸4に変換される。次に、ピルビン酸4とアセトアルデヒド7とは、第1遺伝子がコードする「ピルビン酸とアルデヒドとのアルドール反応を触媒する酵素」によって4-ヒドロキシ-2-オキソ吉草酸8に変換される。次に、4-ヒドロキシ-2-オキソ吉草酸8は、第2遺伝子がコードする「α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する酵素」によって3-ヒドロキシブチルアルデヒド9に変換される。次に、3-ヒドロキシブチルアルデヒド9は、第3遺伝子がコードする「アルデヒドの還元反応を触媒する酵素」によって1,3-ブタンジオール10に変換される。以上のようにして、1,3-ブタンジオールが生産される。 As shown in FIG. 2, first, the 1,3-diol-producing microorganism 6 takes in glucose 2 and acetaldehyde 7. Glucose 2 is then converted to pyruvate 4 through glycolysis. Next, pyruvic acid 4 and acetaldehyde 7 are converted to 4-hydroxy-2-oxovaleric acid 8 by the "enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and aldehyde" encoded by the first gene. Next, 4-hydroxy-2-oxovaleric acid 8 is converted to 3-hydroxybutyraldehyde 9 by the "enzyme that catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acid" encoded by the second gene. Next, 3-hydroxybutyraldehyde 9 is converted to 1,3-butanediol 10 by the "enzyme that catalyzes the reduction reaction of aldehyde" encoded by the third gene. In the above manner, 1,3-butanediol is produced.

あるいは、別の実施形態として、「(2.)1,3-ジオールの製造方法」の欄で説明した1,3-ジオールの製造方法において、1,3-ブタンジオールを生産する場合に限り、生産用培養液はアセトアルデヒドを含んでいなくてもよい。
すなわち、この実施形態に係る1,3-ブタンジオールの製造方法は、1,3-ジオール生産微生物を、ピルビン酸供給化合物の存在下で培養して、1,3-ブタンジオールを生産する工程を含む。
この実施形態は、アセトアルデヒドを生産用培養液に添加しないことを除いて、上述の「1,3-ジオールの製造方法」と同様の手順に従って実施することができる。
Alternatively, as another embodiment, in the method for producing 1,3-diol described in the section "(2.) Method for producing 1,3-diol," only when producing 1,3-butanediol, The production culture solution does not need to contain acetaldehyde.
That is, the method for producing 1,3-butanediol according to this embodiment includes a step of culturing a 1,3-diol-producing microorganism in the presence of a pyruvate-supplying compound to produce 1,3-butanediol. include.
This embodiment can be carried out according to the same procedure as the above-mentioned "method for producing 1,3-diol" except that acetaldehyde is not added to the production culture medium.

生産用培養液がアセトアルデヒドを含んでいなくても、1,3-ブタンジオールを生産できる理由を、本発明者らは以下のように考えている。先ず、1,3-ジオール生産微生物が生産用培養液中のピルビン酸供給化合物を生体内に取り込む。次に、ピルビン酸供給化合物がピルビン酸である場合、第2遺伝子にコードされる酵素によって、ピルビン酸の一部はアセトアルデヒドに変換される。ピルビン酸供給化合物が糖類である場合、糖類はピルビン酸に変換され、その後、第2遺伝子にコードされる酵素によって、ピルビン酸の一部はアセトアルデヒドに変換される。その次に、アセトアルデヒドとピルビン酸とが、第1遺伝子にコードされる酵素によって4-ヒドロキシ-2-オキソ吉草酸に変換される。その次に、4-ヒドロキシ-2-オキソ吉草酸が、第2遺伝子にコードされる酵素によって3-ヒドロキシブチルアルデヒドに変換される。その次に、3-ヒドロキシブチルアルデヒドが1,3-ブタンジオールに変換される。このように、1,3-ジオール生産微生物は生体内でアセトアルデヒドを生産できる。したがって、生産用培養液がアセトアルデヒドを含んでいなくても、1,3-ブタンジオールは生産される。なお、1,3-ジオール生産微生物が生産したアセトアルデヒドは、1,3-ジオール生産微生物から培養液中に分泌されていてもよい。 The present inventors believe that the reason why 1,3-butanediol can be produced even if the production culture solution does not contain acetaldehyde is as follows. First, a 1,3-diol-producing microorganism takes into the body a pyruvate-supplying compound in a production culture solution. Next, when the pyruvate-supplying compound is pyruvate, part of the pyruvate is converted to acetaldehyde by the enzyme encoded by the second gene. When the pyruvate-supplying compound is a saccharide, the saccharide is converted to pyruvate, and then a portion of the pyruvate is converted to acetaldehyde by an enzyme encoded by the second gene. Next, acetaldehyde and pyruvate are converted to 4-hydroxy-2-oxovaleric acid by the enzyme encoded by the first gene. 4-hydroxy-2-oxovaleric acid is then converted to 3-hydroxybutyraldehyde by an enzyme encoded by the second gene. 3-hydroxybutyraldehyde is then converted to 1,3-butanediol. In this way, 1,3-diol-producing microorganisms can produce acetaldehyde in vivo. Therefore, 1,3-butanediol is produced even if the production culture solution does not contain acetaldehyde. Note that acetaldehyde produced by the 1,3-diol-producing microorganism may be secreted into the culture solution from the 1,3-diol-producing microorganism.

(3.)2,4-ジヒドロキシカルボン酸の製造方法
2,4-ジヒドロキシカルボン酸の製造方法は、
以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、および
(d)α-ケト酸の還元反応を触媒する酵素をコードする第4遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、
下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(5):
101C(R102)(OH)CH2CH(OH)COOH
(上記一般式(5)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2,4-ジヒドロキシカルボン酸を生産する工程を含む。
(3.) Method for producing 2,4-dihydroxycarboxylic acid The method for producing 2,4-dihydroxycarboxylic acid is as follows:
The following genes:
(a) A microorganism containing a first gene encoding an enzyme that catalyzes an aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound, and (d) a fourth gene encoding an enzyme that catalyzes a reduction reaction of an α-keto acid. a pyruvate-providing compound selected from acids and sugars;
General formula (1) below:
R 101 C(O)R 102
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (5) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(OH)COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (5) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
The method includes a step of producing a 2,4-dihydroxycarboxylic acid represented by

以下の説明において、第1および第4遺伝子を含む上記微生物を、「2,4-ジヒドロキシカルボン酸生産微生物」とも呼ぶ。2,4-ジヒドロキシカルボン酸生産微生物は、第1および第4遺伝子を生来的に有する微生物であってもよいし、宿主を第1および第4遺伝子で形質転換することによって得られる微生物であってもよい。以下、2,4-ジヒドロキシカルボン酸生産微生物が形質転換体である場合を例として説明する。 In the following description, the microorganism containing the first and fourth genes is also referred to as a "2,4-dihydroxycarboxylic acid producing microorganism." The 2,4-dihydroxycarboxylic acid-producing microorganism may be a microorganism that naturally has the first and fourth genes, or a microorganism obtained by transforming a host with the first and fourth genes. Good too. The case where the 2,4-dihydroxycarboxylic acid-producing microorganism is a transformant will be explained below as an example.

(3.1)形質転換体
(3.1.1)宿主
宿主としては、「(1.1.1)宿主」の欄に記載した宿主と同様の宿主を使用することができる。
次に、宿主に導入される第1および第4遺伝子について説明する。
(3.1) Transformants (3.1.1) Host As the host, the same hosts as those described in the column "(1.1.1) Host" can be used.
Next, the first and fourth genes introduced into the host will be explained.

(3.1.2)第1遺伝子
第1遺伝子としては、「(1.1.2)第1遺伝子」の欄に記載した第1遺伝子と同様の遺伝子を使用することができる。
(3.1.2) First gene As the first gene, a gene similar to the first gene described in the column "(1.1.2) First gene" can be used.

(3.1.3)第4遺伝子
第4遺伝子は、「α-ケト酸の還元反応を触媒する酵素」をコードする。「α-ケト酸の還元反応を触媒する酵素」とは、後述の測定方法に従って、酵素反応液として、精製タンパク質およびα-ケト酸(初期基質濃度 1mM)を含む酵素反応液を使用して測定した場合に、10mU/mg protein以上の活性を有する酵素をいう。第4遺伝子は、例えば、第1遺伝子がコードするタンパク質が触媒するアルドール反応により得られたα-ケト酸の還元反応を触媒する酵素をコードする。「α-ケト酸の還元反応を触媒する酵素」におけるα-ケト酸は、例えば、「(1.)α-ケト酸の製造方法」の欄に記載した、一般式(2)により表されるα-ケト酸である。「α-ケト酸の還元反応を触媒する酵素」は、例えば、デヒドロゲナーゼである。
(3.1.3) Fourth gene The fourth gene encodes "an enzyme that catalyzes the reduction reaction of α-keto acid.""Enzyme that catalyzes the reduction reaction of α-keto acid" is measured using an enzyme reaction solution containing purified protein and α-keto acid (initial substrate concentration 1mM) according to the measurement method described below. An enzyme with an activity of 10 mU/mg protein or more. The fourth gene encodes, for example, an enzyme that catalyzes the reduction reaction of α-keto acid obtained by the aldol reaction catalyzed by the protein encoded by the first gene. The α-keto acid in the “enzyme that catalyzes the reduction reaction of α-keto acid” is, for example, represented by the general formula (2) described in the column “(1.) Method for producing α-keto acid” It is an α-keto acid. The "enzyme that catalyzes the reduction reaction of α-keto acid" is, for example, dehydrogenase.

第4遺伝子は、例えば、乳酸デヒドロゲナーゼ(lactate dehydrogenase、EC番号1.1.1.27)をコードする遺伝子であってもよい。 The fourth gene may be, for example, a gene encoding lactate dehydrogenase (EC number 1.1.1.27).

乳酸デヒドロゲナーゼとしては、例えば、ldhAタンパク質が挙げられる。好ましくは、ldhAタンパク質は、ラクトコッカス ラクティス(Lactococcus lactis)由来のタンパク質である。なお、「ラクトコッカス ラクティス由来のタンパク質」とは、ラクトコッカス ラクティスから単離されたタンパク質であってもよいし、当該タンパク質の活性を維持していれば、単離されたタンパク質の変異体であってもよい。より好ましくは、ldhAタンパク質は、ラクトコッカス ラクティスNBRC100676株由来のタンパク質である。さらに好ましくは、ラクトコッカス ラクティスNBRC100676株由来のldhAタンパク質であって、N末端から85番目のグルタミン残基がシステイン残基に置換されているタンパク質である。 Examples of lactate dehydrogenase include ldhA protein. Preferably, the ldhA protein is a protein derived from Lactococcus lactis. In addition, "protein derived from Lactococcus lactis" may be a protein isolated from Lactococcus lactis, or may be a variant of the isolated protein as long as the activity of the protein is maintained. It's okay. More preferably, the ldhA protein is a protein derived from Lactococcus lactis NBRC100676 strain. More preferably, it is ldhA protein derived from Lactococcus lactis NBRC100676 strain, in which the 85th glutamine residue from the N-terminus is replaced with a cysteine residue.

好ましくは、第4遺伝子は以下からなる群より選択される:
(4-1)配列番号28に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、ラクトコッカス ラクティスNBRC100676株由来のldhAタンパク質であって、N末端から85番目のグルタミン残基がシステイン残基に置換されているタンパク質)であって、α-ケト酸の還元反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(4-2)配列番号28において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。
Preferably, the fourth gene is selected from the group consisting of:
(4-1) A protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 28 (i.e., ldhA protein derived from Lactococcus lactis NBRC100676 strain, in which the 85th glutamine residue from the N-terminus is substituted with a cysteine residue) (4-2) A gene encoding a protein that catalyzes the reduction reaction of α-keto acids, and (4-2) an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 28. A gene encoding a protein that has the activity of catalyzing the reduction reaction of α-keto acids.

「配列番号28において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号28に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 28, and that has the activity of catalyzing the reduction reaction of α-keto acid" "80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, even more preferably 97% or more, even more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 28. It may also be a gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence having homology to , and having the activity of catalyzing the reduction reaction of α-keto acids.

「配列番号28において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、N末端から85番目の残基にシステイン残基を維持しているタンパク質をコードしていることが好ましい。 "A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 28, and that has the activity of catalyzing the reduction reaction of α-keto acid" Preferably, the protein encodes a protein that maintains a cysteine residue at the 85th residue from the N-terminus.

より好ましくは、第4遺伝子は、配列番号27に記載の塩基配列からなる、ラクトコッカス ラクティスNBRC100676株由来のldhA遺伝子である。なお、配列番号27に記載の塩基配列は、N末端から85番目の残基にシステイン残基を有しているタンパク質をコードしている。 More preferably, the fourth gene is the ldhA gene derived from Lactococcus lactis NBRC100676 strain, which has the base sequence set forth in SEQ ID NO: 27. The base sequence set forth in SEQ ID NO: 27 encodes a protein having a cysteine residue at the 85th residue from the N-terminus.

配列番号27に記載の塩基配列と配列番号28に記載のアミノ酸配列は、以下の通りである。 The base sequence set forth in SEQ ID NO: 27 and the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 28 are as follows.

Figure 0007370587000027
Figure 0007370587000027

Figure 0007370587000028
Figure 0007370587000028

α-ケト酸の還元反応を触媒する活性は、例えば、当該酵素反応を0.25mM NADH、50mM 塩化カリウム、5mM 塩化マグネシウム、 5mM 塩化マグネシウム、5mM D-フルクトース 1,6-ビスリン酸を含有する60mM HEPES-NaOHバッファー(pH7.0)中で30℃にて行い、原料のα-ケト酸が還元される際に消費されるNADHの初期消費速度を測定することで算出できる。NADHの初期消費速度は、例えば、酵素反応液中のNADHに由来する340nmにおける吸光度の減少速度を測定することで算出できる。ここでは、30℃で1分間に1μmolのα-ケト酸が還元される活性を1ユニットとする。 The activity of catalyzing the reduction reaction of α-keto acids can be determined, for example, by catalyzing the enzyme reaction with 60mM containing 0.25mM NADH, 50mM potassium chloride, 5mM magnesium chloride, 5mM magnesium chloride, 5mM D-fructose and 1,6-bisphosphate. It can be calculated by measuring the initial consumption rate of NADH, which is consumed when the raw material α-keto acid is reduced, in a HEPES-NaOH buffer (pH 7.0) at 30°C. The initial consumption rate of NADH can be calculated, for example, by measuring the rate of decrease in absorbance at 340 nm derived from NADH in the enzyme reaction solution. Here, the activity of reducing 1 μmol of α-keto acid per minute at 30° C. is defined as 1 unit.

「配列番号28において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(ldhA遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 ``A gene (ldhA gene) that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 28, and has the activity of catalyzing the reduction reaction of α-keto acids. mutant)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

(3.1.4)形質転換のための組換えベクターの構築
第1および第4遺伝子は、形質転換のために適切なプラスミドベクターに組み込むことができる。
(3.1.4) Construction of recombinant vector for transformation The first and fourth genes can be integrated into a suitable plasmid vector for transformation.

プラスミドベクターとしては、「(1.1.3)形質転換のための組換えベクターの構築」の欄に記載したプラスミドベクターと同様のプラスミドベクターを使用することができる。 As the plasmid vector, a plasmid vector similar to the plasmid vector described in "(1.1.3) Construction of recombinant vector for transformation" can be used.

第1および第4遺伝子は、各々個別のプラスミドベクターに組み込んでもよいし、あるいは同一のプラスミドベクターに組み込んでもよい。得られた組換えベクターを用いて形質転換体を作製することができる。 The first and fourth genes may be integrated into separate plasmid vectors, or may be integrated into the same plasmid vector. Transformants can be produced using the obtained recombinant vector.

(3.1.5)形質転換
形質転換方法は、公知の方法を制限無く使用できる。このような公知の方法としては、「(1.1.4)形質転換」の欄に記載した方法と同様の方法を使用することができる。
(3.1.5) Transformation Any known transformation method can be used without restriction. As such a known method, the same method as described in the column "(1.1.4) Transformation" can be used.

なお、上述のとおりに組換えベクターを用いて形質転換体を作製した場合、第1および第4遺伝子の各々は、宿主の染色体に組み込まれてもよいし、あるいは、組換えベクターの形態で宿主の細胞質内に存在していてもよい。 In addition, when a transformant is produced using a recombinant vector as described above, each of the first and fourth genes may be integrated into the chromosome of the host, or alternatively, the first and fourth genes may be integrated into the host chromosome in the form of a recombinant vector. may be present in the cytoplasm of

(3.1.6)宿主染色体遺伝子の破壊または欠失
宿主は、野生株の他に、その変異株や人為的な遺伝子組換え体であってもよい。宿主がコリネ型細菌である場合、宿主は、「(1.1.5)宿主染色体遺伝子の破壊または欠失」の欄に記載した遺伝子破壊株または遺伝子欠失株と同様の遺伝子破壊株または遺伝子欠失株を使用することができる。また、遺伝子破壊株または遺伝子欠失株を作製する方法としては、「(1.1.5)宿主染色体遺伝子の破壊または欠失」の欄に記載した方法と同様の方法を使用することができる。このような遺伝子破壊株または遺伝子欠失株を宿主として用いることにより2,4-ジヒドロキシカルボン酸の生産性を向上させたり、副生成物の生成を抑制したりすることができる。
(3.1.6) Disruption or deletion of host chromosomal genes The host may be a wild strain, a mutant strain thereof, or an artificially genetically modified strain. When the host is a coryneform bacterium, the host must be a gene-disrupted strain or a gene-deleted strain similar to the gene-disrupted strain or gene-deleted strain described in “(1.1.5) Disruption or deletion of host chromosomal genes.” Deletion strains can be used. In addition, as a method for producing gene-disrupted strains or gene-deleted strains, methods similar to those described in the column "(1.1.5) Disruption or deletion of host chromosomal genes" can be used. . By using such a gene-disrupted strain or gene-deleted strain as a host, it is possible to improve the productivity of 2,4-dihydroxycarboxylic acid and to suppress the production of by-products.

(3.1.7)2,4-ジヒドロキシカルボン酸生産微生物の具体例
具体的には、2,4-ジヒドロキシカルボン酸生産微生物としては、
以下からなる群より選択される第1遺伝子:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-6)配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;および
以下からなる群より選択される第4遺伝子:
(4-1)配列番号28に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(4-2)配列番号28において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子
を含むコリネ型細菌を使用することができる。
(3.1.7) Specific examples of 2,4-dihydroxycarboxylic acid-producing microorganisms Specifically, 2,4-dihydroxycarboxylic acid-producing microorganisms include:
The first gene selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, and (1-6) 1 or 1 in SEQ ID NO: 6. A gene that is a protein consisting of an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, or added, and that encodes a protein that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound; and a gene selected from the group consisting of: The fourth gene to be:
(4-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 28, which catalyzes the reduction reaction of α-keto acid; and (4-2) one or several genes in SEQ ID NO: 28. A coryneform bacterium can be used that contains a gene encoding a protein having an amino acid sequence in which the following amino acids have been deleted, substituted, or added, and which has an activity of catalyzing the reduction reaction of α-keto acids.

(3.2)培養工程
2,4-ジヒドロキシカルボン酸生産微生物(例えば、上述した形質転換体)を、ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下で培養して、2,4-ジヒドロキシカルボン酸を生産することができる。「ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下で培養すること」は、ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で培養することにより行うことができる。好ましくは、「ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下で培養すること」は、ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を添加した培養液中で培養することにより行うことができる。
(3.2) Cultivation step A 2,4-dihydroxycarboxylic acid-producing microorganism (for example, the transformant described above) is cultured in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound to produce 2,4-dihydroxycarboxylic acid. can be produced. "Cultivating in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound" can be performed by culturing in a culture medium containing a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound. Preferably, "culturing in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound" can be carried out by culturing in a culture medium to which the pyruvate-supplying compound and carbonyl compound are added.

ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下での培養に先立ち、「(1.2)培養工程」の欄に記載した増殖培養を行うことが好ましい。 Prior to culturing in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound, it is preferable to carry out the proliferation culture described in the column "(1.2) Cultivation step".

生産培養に先立って増殖培養を行う場合、増殖培養とその後の生産培養は、例えば、「(1.2)培養工程」の欄に記載したとおり行うことができる。 When propagation culture is performed prior to production culture, the propagation culture and subsequent production culture can be performed, for example, as described in the column "(1.2) Cultivation step".

(3.2.1)増殖用培養液
増殖用培養液としては、「(1.2.1)増殖用培養液」の欄に記載した増殖用培養液と同様の培養液を使用することができる。
(3.2.1) Culture solution for proliferation As the culture solution for proliferation, the same culture solution as the culture solution for proliferation described in the column "(1.2.1) Culture solution for proliferation" can be used. can.

(3.2.2)生産用培養液
生産用培養液としては、「(1.2.2)生産用培養液」の欄に記載した生産用培養液と同様の培養液を使用することができる。
(3.2.2) Culture solution for production As the culture solution for production, the same culture solution as the production culture solution described in the column "(1.2.2) Culture solution for production" can be used. can.

具体的な生産用培養液としては、グルコース、ホルムアルデヒド、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸鉄(II)および硫酸マンガン(II)を含み、7.0のpHを有する培地を用いることができる。 A specific production culture solution contains glucose, formaldehyde, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, magnesium sulfate, iron (II) sulfate and manganese (II) sulfate, and has a pH of 7.0. A culture medium can be used.

なお、1種類のカルボニル化合物を生産用培養液中に使用した場合、後述する「(3.2.4)2,4-ジヒドロキシカルボン酸の回収」の欄に記載した分離精製を容易に行うことが可能である。 In addition, when one type of carbonyl compound is used in the production culture solution, the separation and purification described in the section "(3.2.4) Recovery of 2,4-dihydroxycarboxylic acid" described below must be easily performed. is possible.

(3.2.3)生産培養の条件
生産培養における培養温度は、2,4-ジヒドロキシカルボン酸の生産に適した温度であれば、任意の温度であってもよい。生産培養における培養温度は、約20~50℃が好ましく、約25~47℃がより好ましい。上記温度範囲であれば、効率良く2,4-ジヒドロキシカルボン酸を製造できる。生産用培養液のpHは、2,4-ジヒドロキシカルボン酸の生産に適したpHであれば、任意のpHであってもよい。生産用培養液のpHは、約6~8の範囲内に維持することが好ましい。生産用培養液のpHの調整は、無機あるいは有機の酸;水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液;尿素;炭酸カルシウム;アンモニア;4-モルホリノプロパンスルホン酸等を含むpH緩衝液等を用いて行うことができる。生産培養中も必要に応じて生産用培養液のpHは、適宜調整することができる。生産培養における培養時間は、形質転換体が2,4-ジヒドロキシカルボン酸を生産するのに十分な時間であれば、任意の時間であってもよい。生産培養における培養時間は、約3時間~7日間が好ましく、約1~3日間がより好ましい。
生産培養は、好気的条件の下で行われてもよく、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われてもよい。これは、上述した形質転換体が、好気的条件の下でも嫌気的条件または微好気的条件の下でも働く、2,4-ジヒドロキシカルボン酸を生産する経路を有しているためである。2,4-ジヒドロキシカルボン酸を生産する経路は、後述の「(3.3)作用および効果」の欄で述べる。
(3.2.3) Conditions for production culture The culture temperature for production culture may be any temperature as long as it is suitable for producing 2,4-dihydroxycarboxylic acid. The culture temperature in production culture is preferably about 20 to 50°C, more preferably about 25 to 47°C. Within the above temperature range, 2,4-dihydroxycarboxylic acid can be efficiently produced. The pH of the production culture solution may be any pH suitable for producing 2,4-dihydroxycarboxylic acid. The pH of the production culture solution is preferably maintained within the range of about 6-8. The pH of the production culture solution should be adjusted using a pH buffer solution containing an inorganic or organic acid; an alkaline solution such as an aqueous potassium hydroxide solution; urea; calcium carbonate; ammonia; 4-morpholinopropanesulfonic acid, etc. I can do it. Even during production culture, the pH of the production culture solution can be adjusted as necessary. The culture time in production culture may be any time as long as it is sufficient for the transformant to produce 2,4-dihydroxycarboxylic acid. The culture time in production culture is preferably about 3 hours to 7 days, more preferably about 1 to 3 days.
Production culture may be carried out under aerobic conditions, anaerobic conditions or microaerobic conditions. This is because the above-mentioned transformant has a pathway for producing 2,4-dihydroxycarboxylic acid that works under both aerobic, anaerobic, or microaerobic conditions. . The route for producing 2,4-dihydroxycarboxylic acid will be described in the "(3.3) Actions and Effects" section below.

<嫌気的条件または微好気的条件>
生産培養は、好ましくは、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われる。
<Anaerobic conditions or microaerobic conditions>
Production culture is preferably carried out under anaerobic or microaerobic conditions.

形質転換体を嫌気的条件下または微好気的条件下で培養すると、形質転換体は実質的に増殖せず、一層効率的に2,4-ジヒドロキシカルボン酸を生産することができる。 When the transformant is cultured under anaerobic or microaerobic conditions, the transformant does not substantially proliferate and can produce 2,4-dihydroxycarboxylic acid more efficiently.

「嫌気的条件または微好気的条件」は、「(1.2.3)生産培養の条件」の欄に記載した「嫌気的条件または微好気的条件」と同様の条件とすることができる。 “Anaerobic conditions or microaerobic conditions” can be the same conditions as “anaerobic conditions or microaerobic conditions” described in “(1.2.3) Production culture conditions”. can.

<高密度条件>
生産培養は、好ましくは、形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われる。このような状態で形質転換体を培養すると、一層効率的に2,4-ジヒドロキシカルボン酸を生産することができる。
<High density conditions>
Production culture is preferably carried out with the transformant suspended in a production culture solution at high density. By culturing the transformant under such conditions, 2,4-dihydroxycarboxylic acid can be produced more efficiently.

「形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態」は、「(1.2.3)生産培養の条件」の欄に記載した「形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態」と同様の状態とすることができる。 "A state in which the transformant is suspended in a production culture solution at high density" means "a state in which the transformant is suspended in a production culture solution" as described in the column of "(1.2.3) Production culture conditions". It can be in a state similar to "a state in which it is suspended at a high density in".

生産培養は、嫌気的条件または微好気的条件の下で、形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われることがより好ましい。 Production culture is more preferably carried out under anaerobic or microaerobic conditions with the transformant suspended in a production culture solution at high density.

(3.2.4)2,4-ジヒドロキシカルボン酸の回収
上述のとおり、第1および第4遺伝子を含む形質転換体を生産用培養液中で培養すると、生産用培養液中に2,4-ジヒドロキシカルボン酸が生産される。
(3.2.4) Recovery of 2,4-dihydroxycarboxylic acid As mentioned above, when the transformant containing the first and fourth genes is cultured in the production culture solution, 2,4-dihydroxycarboxylic acid is added to the production culture solution. -Dihydroxycarboxylic acids are produced.

具体的には、生産用培養液中に下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物を使用した場合、下記一般式(5):
101C(R102)(OH)CH2CH(OH)COOH
(上記一般式(5)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2,4-ジヒドロキシカルボン酸を生産することができる。
Specifically, the following general formula (1) is added to the production culture solution:
R 101 C(O)R 102
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
When using a carbonyl compound represented by the following general formula (5):
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(OH)COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (5) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
A 2,4-dihydroxycarboxylic acid represented by can be produced.

より具体的には、上記一般式(1)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(5)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素である2,4-ジヒドロキシカルボン酸(すなわち、2,4-ジヒドロキシ酪酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がメチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(5)中、R101がメチル基であり、かつ、R102が水素である2,4-ジヒドロキシカルボン酸(すなわち、2,4-ジヒドロキシ吉草酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がエチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(5)中、R101がエチル基であり、かつ、R102が水素である2,4-ジヒドロキシカルボン酸(すなわち、2,4-ジヒドロキシカプロン酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(5)中、R101がプロピル基であり、かつ、R102が水素である2,4-ジヒドロキシカルボン酸(すなわち、2,4-ジヒドロキシエナント酸)を生産することができる。具体的には、上記一般式(1)中、R101がノルマルプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(5)中、R101がノルマルプロピル基であり、かつ、R102が水素である2,4-ジヒドロキシカルボン酸(すなわち、2,4-ジヒドロキシノルマルヘプタン酸)を生産することができる。また、具体的には、上記一般式(1)中、R101がイソプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(5)中、R101がノイソプロピル基であり、かつ、R102が水素である2,4-ジヒドロキシカルボン酸(すなわち、2,4-ジヒドロキシイソエナント酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がペンチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(5)中、R101がペンチル基であり、かつ、R102が水素である2,4-ジヒドロキシカルボン酸(すなわち、2,4-ジヒドロキシカプリル酸)を生産することができる。具体的には、上記一般式(1)中、R101がノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(5)中、R101がノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素である2,4-ジヒドロキシカルボン酸(すなわち、2,4-ジヒドロキシノルマルカプリル酸)を生産することができる。
より具体的には、上記一般式(1)中、R101およびR102がいずれもメチル基であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(5)中、R101およびR102がいずれもメチル基である2,4-ジヒドロキシカルボン酸(すなわち、4-メチル-2,4-ジヒドロキシ吉草酸)を生産することができる。
More specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is hydrogen and R 102 is hydrogen in the above general formula (1), when R 101 is hydrogen in the above general formula (5), , and R 102 is hydrogen (ie, 2,4-dihydroxybutyric acid) can be produced.
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is a methyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (5), R 101 is a methyl group, and R A 2,4-dihydroxycarboxylic acid in which 102 is hydrogen (ie, 2,4-dihydroxyvaleric acid) can be produced.
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is an ethyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (5), R 101 is an ethyl group, and R A 2,4-dihydroxycarboxylic acid in which 102 is hydrogen (ie, 2,4-dihydroxycaproic acid) can be produced.
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is a propyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (5), R 101 is a propyl group, and R A 2,4-dihydroxycarboxylic acid in which 102 is hydrogen (ie, 2,4-dihydroxyenantoic acid) can be produced. Specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is a normal propyl group and R 102 is hydrogen in the above general formula (1), in the above general formula (5), R 101 is a normal propyl group. and R 102 is hydrogen (ie, 2,4-dihydroxynormalheptanoic acid) can be produced. Specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is an isopropyl group and R 102 is hydrogen in the general formula (1), R 101 in the general formula (5) is hydrogen. A 2,4-dihydroxycarboxylic acid that is an isopropyl group and R 102 is hydrogen (ie, 2,4-dihydroxyisoenanto acid) can be produced.
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is a pentyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (5), R 101 is a pentyl group, and R A 2,4-dihydroxycarboxylic acid in which 102 is hydrogen (ie, 2,4-dihydroxycaprylic acid) can be produced. Specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is a normal pentyl group in the above general formula (1) and R 102 is hydrogen, in the above general formula (5), R 101 is a normal pentyl group. and R 102 is hydrogen (ie, 2,4-dihydroxyn-caprylic acid) can be produced.
More specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 and R 102 in the above general formula (1) are both methyl groups, in the above general formula (5), both R 101 and R 102 are methyl groups. The radical 2,4-dihydroxycarboxylic acid (ie, 4-methyl-2,4-dihydroxyvaleric acid) can be produced.

生産用培養液を回収することにより上記の2,4-ジヒドロキシカルボン酸を回収できるが、さらに、公知の方法で2,4-ジヒドロキシカルボン酸を生産用培養液から分離精製することもできる。そのような公知の方法として、晶析法、クロマトグラフィー法、イオン交換樹脂法、活性炭吸着溶離法、溶媒抽出法等が挙げられる。 The above-mentioned 2,4-dihydroxycarboxylic acid can be recovered by recovering the production culture solution, but 2,4-dihydroxycarboxylic acid can also be separated and purified from the production culture solution by a known method. Such known methods include a crystallization method, a chromatography method, an ion exchange resin method, an activated carbon adsorption/elution method, a solvent extraction method, and the like.

なお、生産用培養液からは、第1遺伝子がコードする酵素が触媒するアルドール反応によって生じたα-ケト酸等の物質を回収することもできる。 Note that substances such as α-keto acids produced by the aldol reaction catalyzed by the enzyme encoded by the first gene can also be recovered from the production culture solution.

また、複数種類のカルボニル化合物を使用した場合、培養液中に複数種類の2,4-ジヒドロキシカルボン酸が生産される。複数種類の2,4-ジヒドロキシカルボン酸は、晶析やクロマトグラフィーによって、互いに分離することができる。 Furthermore, when multiple types of carbonyl compounds are used, multiple types of 2,4-dihydroxycarboxylic acids are produced in the culture solution. Multiple types of 2,4-dihydroxycarboxylic acids can be separated from each other by crystallization or chromatography.

(3.3)作用および効果
2,4-ジヒドロキシカルボン酸生産微生物が2,4-ジヒドロキシカルボン酸を生産するプロセスを模式的に図3に示す。図3に示すプロセスにおいては、ピルビン酸供給化合物がグルコースであり、カルボニル化合物がホルムアルデヒドであり、2,4-ジヒドロキシカルボン酸が2,4-ジヒドロキシ酪酸である場合を例として説明する。
(3.3) Actions and Effects The process by which 2,4-dihydroxycarboxylic acid-producing microorganisms produce 2,4-dihydroxycarboxylic acid is schematically shown in FIG. In the process shown in FIG. 3, an example will be explained in which the pyruvate supplying compound is glucose, the carbonyl compound is formaldehyde, and the 2,4-dihydroxycarboxylic acid is 2,4-dihydroxybutyric acid.

図3に示すように、先ず、2,4-ジヒドロキシカルボン酸生産微生物11は、グルコース2及びホルムアルデヒド3を取り込む。次に、グルコース2は、解糖系を通じてピルビン酸4に変換される。次に、ピルビン酸4とホルムアルデヒド3とは、第1遺伝子がコードする「ピルビン酸とアルデヒドとのアルドール反応を触媒する酵素」によって4-ヒドロキシ-2-オキソ酪酸5に変換される。次に、4-ヒドロキシ-2-オキソ酪酸5は、第4遺伝子がコードする「α-ケト酸の還元反応を触媒する酵素」によって2,4-ジヒドロキシ酪酸12に変換される。以上のようにして、2,4-ジヒドロキシ酪酸が生産される。 As shown in FIG. 3, first, the 2,4-dihydroxycarboxylic acid producing microorganism 11 takes in glucose 2 and formaldehyde 3. Glucose 2 is then converted to pyruvate 4 through glycolysis. Next, pyruvate 4 and formaldehyde 3 are converted to 4-hydroxy-2-oxobutyric acid 5 by the "enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvate and aldehyde" encoded by the first gene. Next, 4-hydroxy-2-oxobutyric acid 5 is converted to 2,4-dihydroxybutyric acid 12 by the "enzyme that catalyzes the reduction reaction of α-keto acid" encoded by the fourth gene. In the manner described above, 2,4-dihydroxybutyric acid is produced.

(4.)2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の製造方法(生物学的方法)
2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の製造方法は、
以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、および
(e)α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素をコードする第5遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、
下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(6):
101C(R102)(OH)CH2CH(NH2)COOH
(上記一般式(6)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産する工程を含む。
(4.) Method for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid (biological method)
The method for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid is as follows:
The following genes:
(a) A microorganism comprising a first gene encoding an enzyme that catalyzes an aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound, and (e) a fifth gene encoding an enzyme that catalyzes a reductive amination reaction of an α-keto acid. a pyruvate-providing compound selected from pyruvate and sugars;
General formula (1) below:
R 101 C(O)R 102
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (6) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(NH 2 )COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (6) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
The method includes a step of producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by

以下の説明において、第1および第5遺伝子を含む上記微生物を、「2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸生産微生物」とも呼ぶ。2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸生産微生物は、第1および第5遺伝子を生来的に有する微生物であってもよいし、宿主を第1および第5遺伝子で形質転換することによって得られる微生物であってもよい。以下、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸生産微生物が形質転換体である場合を例として説明する。 In the following description, the microorganism containing the first and fifth genes is also referred to as a "2-amino-4-hydroxycarboxylic acid producing microorganism." The 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid-producing microorganism may be a microorganism that naturally has the first and fifth genes, or a microorganism obtained by transforming a host with the first and fifth genes. There may be. Hereinafter, the case where the 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid-producing microorganism is a transformant will be explained as an example.

(4.1)形質転換体
(4.1.1)宿主
宿主としては、「(1.1.1)宿主」の欄に記載した宿主と同様の宿主を使用することができる。
次に、宿主に導入される第1および第5遺伝子について説明する。
(4.1) Transformants (4.1.1) Host As the host, the same hosts as those described in the column "(1.1.1) Host" can be used.
Next, the first and fifth genes introduced into the host will be explained.

(4.1.2)第1遺伝子
第1遺伝子としては、「(1.1.2)第1遺伝子」の欄に記載した第1遺伝子と同様の遺伝子を使用することができる。
(4.1.2) First gene As the first gene, a gene similar to the first gene described in the column "(1.1.2) First gene" can be used.

(4.1.3)第5遺伝子
第5遺伝子は、「α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素」をコードする。「α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素」とは、後述の測定方法に従って、酵素反応液として、精製タンパク質およびα-ケト酸(初期基質濃度 1mM)を含む酵素反応液を使用して測定した場合に、10mU/mg protein以上の活性を有する酵素をいう。第5遺伝子は、例えば、第1遺伝子がコードするタンパク質が触媒するアルドール反応により得られたα-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素をコードする。「α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素」におけるα-ケト酸は、例えば、「(1.)α-ケト酸の製造方法」の欄に記載した、一般式(2)により表されるα-ケト酸である。「α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素」は、例えば、グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼ[Glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase, (IPR006095)]である。「グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼ」は、当該技術分野において、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ、ロイシンデヒドロゲナーゼおよびバリンデヒドロゲナーゼを包含するデヒドロゲナーゼファミリーを意味する用語として使用されている。一例によると、「グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼ」は、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ、ロイシンデヒドロゲナーゼおよびバリンデヒドロゲナーゼからなる群より選択される少なくとも一つのデヒドロゲナーゼである。
(4.1.3) Fifth gene The fifth gene encodes "an enzyme that catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids.""Enzyme that catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acid" means using an enzyme reaction solution containing purified protein and α-keto acid (initial substrate concentration 1mM) according to the measurement method described below. An enzyme that has an activity of 10 mU/mg protein or more when measured as follows. The fifth gene encodes, for example, an enzyme that catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids obtained by the aldol reaction catalyzed by the protein encoded by the first gene. The α-keto acid in the “enzyme that catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acid” is, for example, expressed by the general formula (2) described in the column “(1.) Method for producing α-keto acid”. It is an α-keto acid represented by The "enzyme that catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids" is, for example, glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase (IPR006095). "Glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase" is a term used in the art to refer to a family of dehydrogenases that includes glutamate dehydrogenase, phenylalanine dehydrogenase, leucine dehydrogenase, and valine dehydrogenase. According to one example, "glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase" is at least one dehydrogenase selected from the group consisting of glutamate dehydrogenase, phenylalanine dehydrogenase, leucine dehydrogenase and valine dehydrogenase.

第5遺伝子は、以下に例示するグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子であってもよい。 The fifth gene may be a gene encoding glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase as exemplified below.

(d1)ロイシンデヒドロゲナーゼ(leucine dehydrogenase、EC番号1.4.1.9)、
(d2)フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ(phenylalanine dehydrogenase、EC番号1.4.1.20)、および
(d3)バリンデヒドロゲナーゼ(valine dehydrogenase、EC番号1.4.1.8および1.4.1.23)。
(d1) leucine dehydrogenase (EC number 1.4.1.9),
(d2) phenylalanine dehydrogenase (EC number 1.4.1.20), and (d3) valine dehydrogenase (EC number 1.4.1.8 and 1.4.1.23).

(d1)に含まれるデヒドロゲナーゼとしては、例えば、leuDHタンパク質が挙げられる。好ましくは、leuDHタンパク質は、リシニバシラス スフェリカス(Lysinibacillus sphaericus)、バシラス セレウス(Bacillus cereus)またはジオバシラス ステアロサーモフィラス(Geobacillus stearothermophillus)由来である。
(d2)に含まれるデヒドロゲナーゼとしては、例えば、phedhタンパク質が挙げられる。好ましくは、phedhタンパク質は、バシラス バディウス(Bacillus badius)由来である。
(d3)に含まれるデヒドロゲナーゼとしては、例えば、valdhタンパク質が挙げられる。好ましくは、valdhタンパク質は、ストレプトミセス フラジエ(streptomyces fradiae)由来である。
Examples of the dehydrogenase included in (d1) include leuDH protein. Preferably, the leuDH protein is derived from Lysinibacillus sphaericus, Bacillus cereus or Geobacillus stearothermophillus.
Examples of the dehydrogenase included in (d2) include phedh protein. Preferably, the phedh protein is derived from Bacillus badius.
Examples of the dehydrogenase included in (d3) include valdh protein. Preferably, the valdh protein is from Streptomyces fradiae.

好ましくは、第5遺伝子は以下からなる群より選択される:
(5-1)配列番号30に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、リシニバシラス スフェリカス由来のleuDHタンパク質)であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-2)配列番号30において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-3)配列番号32に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、バシラス バディウス由来のphedhタンパク質)であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-4)配列番号32において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-5)配列番号34に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、ストレプトミセス フラジエ由来のvaldhタンパク質)であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(5-6)配列番号34において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。
Preferably, the fifth gene is selected from the group consisting of:
(5-1) a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30 (i.e., leuDH protein derived from Ricinibacillus sphaericus), a gene encoding a protein that catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 30, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. the gene encoding the
(5-3) a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32 (i.e., phedh protein derived from Bacillus badius), which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 32, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. the gene encoding the
(5-5) a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34 (i.e., valdh protein derived from Streptomyces Fraziae), a gene encoding a protein that catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids; and (5-6) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 34, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. Genes that code for proteins.

「配列番号30において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号30に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 ``A gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 30, and which has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. ” means “at least 80%, preferably at least 90%, more preferably at least 95%, even more preferably at least 97%, even more preferably at least 98%, even more preferably at least 98%, with respect to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30.” It may also be a gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence having 99% or more homology and having the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids.

「配列番号32において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号32に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 ``A gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 32, and which has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. ” means “at least 80%, preferably at least 90%, more preferably at least 95%, even more preferably at least 97%, even more preferably at least 98%, even more preferably at least 98%, with respect to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32.” It may also be a gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence having 99% or more homology and having the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids.

「配列番号34において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号34に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 ``A gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 34, and which has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. ” means “at least 80%, preferably at least 90%, more preferably at least 95%, even more preferably at least 97%, even more preferably at least 98%, even more preferably at least 98%, with respect to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34.” It may also be a gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence having 99% or more homology and having the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids.

より好ましくは、第5遺伝子は、
配列番号30に記載の塩基配列からなる、リシニバシラス スフェリカス由来のleuDH遺伝子、
配列番号32に記載の塩基配列からなる、バシラス バディウス由来のphedh遺伝子、または
配列番号34に記載の塩基配列からなる、ストレプトミセス フラジエ由来のvaldh遺伝子である。
More preferably, the fifth gene is
leuDH gene derived from Ricinibacillus sphaericus, consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 30,
The phedh gene derived from Bacillus badius consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 32, or the valdh gene derived from Streptomyces frasiae consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 34.

配列番号29に記載の塩基配列と配列番号30に記載のアミノ酸配列は、以下の通りである。 The base sequence set forth in SEQ ID NO: 29 and the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30 are as follows.

Figure 0007370587000029
Figure 0007370587000029

Figure 0007370587000030
Figure 0007370587000030

配列番号31に記載の塩基配列と配列番号32に記載のアミノ酸配列は、以下の通りである。 The base sequence set forth in SEQ ID NO: 31 and the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32 are as follows.

Figure 0007370587000031
Figure 0007370587000031

Figure 0007370587000032
Figure 0007370587000032

配列番号33に記載の塩基配列と配列番号34に記載のアミノ酸配列は、以下の通りである。 The base sequence set forth in SEQ ID NO: 33 and the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34 are as follows.

Figure 0007370587000033
Figure 0007370587000033

Figure 0007370587000034
α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性は、例えば、当該酵素反応を0.2mM NADH、200mM 塩化アンモニウムを含有する100mM HEPES-KOHバッファー(pH7.5)中で25℃にて行い、原料のα-ケト酸がα-アミノ酸に還元される際に消費されるNADHの初期消費速度を測定することで算出できる。NADHの初期消費速度は、例えば、酵素反応液中のNADHに由来する340nmにおける吸光度の減少速度を測定することで算出できる。ここでは、25℃で1分間に1μmolのα-ケト酸がα-アミノ酸に還元される活性を1ユニットとする。
Figure 0007370587000034
The activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids can be determined, for example, by performing the enzyme reaction at 25°C in 100mM HEPES-KOH buffer (pH 7.5) containing 0.2mM NADH and 200mM ammonium chloride. can be calculated by measuring the initial consumption rate of NADH consumed when the raw material α-keto acid is reduced to α-amino acid. The initial consumption rate of NADH can be calculated, for example, by measuring the rate of decrease in absorbance at 340 nm derived from NADH in the enzyme reaction solution. Here, 1 unit is defined as the activity of reducing 1 μmol of α-keto acid to α-amino acid in 1 minute at 25°C.

「配列番号30において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(leuDH遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 ``A gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 30, and which has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. (leuDH gene mutant)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

「配列番号32において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(phedh遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 ``A gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 32, and which has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. (phedh gene mutant)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

「配列番号34において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(valdh遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 ``A gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 34, and which has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. (valdh gene mutant)" can be selected from DNA libraries of other species by a method similar to the above method for selecting hpaI gene mutants.

(4.1.4)形質転換のための組換えベクターの構築
第1および第5遺伝子は、形質転換のために適切なプラスミドベクターに組み込むことができる。
(4.1.4) Construction of recombinant vector for transformation The first and fifth genes can be integrated into a suitable plasmid vector for transformation.

プラスミドベクターとしては、「(1.1.3)形質転換のための組換えベクターの構築」の欄に記載したプラスミドベクターと同様のプラスミドベクターを使用することができる。 As the plasmid vector, a plasmid vector similar to the plasmid vector described in "(1.1.3) Construction of recombinant vector for transformation" can be used.

第1および第5遺伝子は、各々個別のプラスミドベクターに組み込んでもよいし、あるいは同一のプラスミドベクターに組み込んでもよい。得られた組換えベクターを用いて形質転換体を作製することができる。 The first and fifth genes may be integrated into separate plasmid vectors, or may be integrated into the same plasmid vector. Transformants can be produced using the obtained recombinant vector.

(4.1.5)形質転換
形質転換方法は、公知の方法を制限無く使用できる。このような公知の方法としては、「(1.1.4)形質転換」の欄に記載した方法と同様の方法を使用することができる。
(4.1.5) Transformation Any known transformation method can be used without restriction. As such a known method, the same method as described in the column "(1.1.4) Transformation" can be used.

なお、上述のとおりに組換えベクターを用いて形質転換体を作製した場合、第1および第5遺伝子の各々は、宿主の染色体に組み込まれてもよいし、あるいは、組換えベクターの形態で宿主の細胞質内に存在していてもよい。 In addition, when a transformant is produced using a recombinant vector as described above, each of the first and fifth genes may be integrated into the chromosome of the host, or may be inserted into the host in the form of a recombinant vector. may be present in the cytoplasm of

(4.1.6)宿主染色体遺伝子の破壊または欠失
宿主は、野生株の他に、その変異株や人為的な遺伝子組換え体であってもよい。宿主がコリネ型細菌である場合、宿主は、「(1.1.5)宿主染色体遺伝子の破壊または欠失」の欄に記載した遺伝子破壊株または遺伝子欠失株と同様の遺伝子破壊株または遺伝子欠失株を使用することができる。また、遺伝子破壊株または遺伝子欠失株を作製する方法としては、「(1.1.5)宿主染色体遺伝子の破壊または欠失」の欄に記載した方法と同様の方法を使用することができる。このような遺伝子破壊株または遺伝子欠失株を宿主として用いることにより2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の生産性を向上させたり、副生成物の生成を抑制したりすることができる。
(4.1.6) Disruption or deletion of host chromosomal genes The host may be a wild strain, a mutant strain thereof, or an artificially genetically modified strain. When the host is a coryneform bacterium, the host must be a gene-disrupted strain or a gene-deleted strain similar to the gene-disrupted strain or gene-deleted strain described in “(1.1.5) Disruption or deletion of host chromosomal genes.” Deletion strains can be used. In addition, as a method for producing gene-disrupted strains or gene-deleted strains, methods similar to those described in the column "(1.1.5) Disruption or deletion of host chromosomal genes" can be used. . By using such a gene-disrupted strain or gene-deleted strain as a host, it is possible to improve the productivity of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid and to suppress the production of by-products.

(4.1.7)2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸生産微生物の具体例
具体的には、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸生産微生物としては、
以下からなる群より選択される第1遺伝子:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-6)配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;および
以下からなる群より選択される第5遺伝子:
(5-1)配列番号30に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-2)配列番号30において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-3)配列番号32に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-4)配列番号32において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-5)配列番号34に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(5-6)配列番号34において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子
を含むコリネ型細菌を使用することができる。
(4.1.7) Specific examples of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid-producing microorganisms Specifically, 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid-producing microorganisms include:
The first gene selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, and (1-6) 1 or 1 in SEQ ID NO: 6. A gene that is a protein consisting of an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, or added, and that encodes a protein that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound; and a gene selected from the group consisting of: The fifth gene to be:
(5-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 30, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. the gene encoding the
(5-3) a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 32, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. the gene encoding the
(5-5) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, and (5-6) 1 in SEQ ID NO: 34. or a coryneform bacterium that contains a gene encoding a protein that is a protein consisting of an amino acid sequence in which several amino acids have been deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. can be used.

(4.2)培養工程
2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸生産微生物(例えば、上述した形質転換体)を、ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下で培養して、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産することができる。「ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下で培養すること」は、ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で培養することにより行うことができる。好ましくは、「ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下で培養すること」は、ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を添加した培養液中で培養することにより行うことができる。
(4.2) Cultivation step A 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid-producing microorganism (for example, the above-mentioned transformant) is cultured in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound to Hydroxycarboxylic acids can be produced. "Cultivating in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound" can be performed by culturing in a culture medium containing a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound. Preferably, "culturing in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound" can be carried out by culturing in a culture medium to which the pyruvate-supplying compound and carbonyl compound are added.

ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物の存在下での培養に先立ち、「(1.2)培養工程」の欄に記載した増殖培養を行うことが好ましい。 Prior to culturing in the presence of a pyruvate-supplying compound and a carbonyl compound, it is preferable to carry out the proliferation culture described in the column "(1.2) Cultivation step".

生産培養に先立って増殖培養を行う場合、増殖培養とその後の生産培養は、例えば、「(1.2)培養工程」の欄に記載したとおり行うことができる。 When propagation culture is performed prior to production culture, the propagation culture and subsequent production culture can be performed, for example, as described in the column "(1.2) Cultivation step".

(4.2.1)増殖用培養液
増殖用培養液としては、「(1.2.1)増殖用培養液」の欄に記載した増殖用培養液と同様の培養液を使用することができる。
(4.2.1) Culture solution for proliferation As the culture solution for proliferation, the same culture solution as the culture solution for proliferation described in the column "(1.2.1) Culture solution for proliferation" can be used. can.

(4.2.2)生産用培養液
生産用培養液としては、「(1.2.2)生産用培養液」の欄に記載した生産用培養液と同様の培養液を使用することができる。
(4.2.2) Culture solution for production As the culture solution for production, the same culture solution as the production culture solution described in the column "(1.2.2) Culture solution for production" can be used. can.

具体的な生産用培養液としては、グルコース、ホルムアルデヒド、硫酸アンモニウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸鉄(II)および硫酸マンガン(II)を含み、7.0のpHを有する培地を用いることができる。 The specific production culture medium contains glucose, formaldehyde, ammonium sulfate, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, magnesium sulfate, iron (II) sulfate, and manganese (II) sulfate, and has a pH of 7.0. A medium having the following can be used.

なお、1種類のカルボニル化合物を生産用培養液中に使用した場合、後述する「(4.2.4)2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の回収」の欄に記載した分離精製を容易に行うことが可能である。 In addition, when one type of carbonyl compound is used in the production culture solution, the separation and purification described in "(4.2.4) Recovery of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid" described below can be easily carried out. It is possible to do so.

(4.2.3)生産培養の条件
生産培養における培養温度は、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の生産に適した温度であれば、任意の温度であってもよい。生産培養における培養温度は、約20~50℃が好ましく、約25~47℃がより好ましい。上記温度範囲であれば、効率良く2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を製造できる。生産用培養液のpHは、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の生産に適したpHであれば、任意のpHであってもよい。生産用培養液のpHは、約6~8の範囲内に維持することが好ましい。生産用培養液のpHの調整は、無機あるいは有機の酸;水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液;尿素;炭酸カルシウム;アンモニア;4-モルホリノプロパンスルホン酸等を含むpH緩衝液等を用いて行うことができる。生産培養中も必要に応じて生産用培養液のpHは、適宜調整することができる。生産培養における培養時間は、形質転換体が2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産するのに十分な時間であれば、任意の時間であってもよい。生産培養における培養時間は、約3時間~7日間が好ましく、約1~3日間がより好ましい。
生産培養は、好気的条件の下で行われてもよく、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われてもよい。これは、上述した形質転換体が、好気的条件の下でも嫌気的条件または微好気的条件の下でも働く、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産する経路を有しているためである。2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産する経路は、後述の「(4.3)作用および効果」の欄で述べる。
(4.2.3) Conditions for production culture The culture temperature for production culture may be any temperature as long as it is suitable for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid. The culture temperature in production culture is preferably about 20 to 50°C, more preferably about 25 to 47°C. Within the above temperature range, 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid can be produced efficiently. The pH of the production culture solution may be any pH suitable for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid. The pH of the production culture solution is preferably maintained within the range of about 6-8. The pH of the production culture solution should be adjusted using a pH buffer solution containing an inorganic or organic acid; an alkaline solution such as an aqueous potassium hydroxide solution; urea; calcium carbonate; ammonia; 4-morpholinopropanesulfonic acid, etc. Can be done. Even during production culture, the pH of the production culture solution can be adjusted as necessary. The culture time in production culture may be any time as long as it is sufficient for the transformant to produce 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid. The culture time in production culture is preferably about 3 hours to 7 days, more preferably about 1 to 3 days.
Production culture may be carried out under aerobic conditions, anaerobic conditions or microaerobic conditions. This is because the above-mentioned transformants have a pathway for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid that works under both aerobic, anaerobic, or microaerobic conditions. It is. The route for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid will be described in the "(4.3) Actions and Effects" section below.

<嫌気的条件または微好気的条件>
生産培養は、好ましくは、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われる。
<Anaerobic conditions or microaerobic conditions>
Production culture is preferably carried out under anaerobic or microaerobic conditions.

形質転換体を嫌気的条件下または微好気的条件下で培養すると、形質転換体は実質的に増殖せず、一層効率的に2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産することができる。 When the transformant is cultured under anaerobic or microaerobic conditions, the transformant does not substantially proliferate and can produce 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid more efficiently.

「嫌気的条件または微好気的条件」は、「(1.2.3)生産培養の条件」の欄に記載した「嫌気的条件または微好気的条件」と同様の条件とすることができる。 “Anaerobic conditions or microaerobic conditions” can be the same conditions as “anaerobic conditions or microaerobic conditions” described in “(1.2.3) Production culture conditions”. can.

<高密度条件>
生産培養は、好ましくは、形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われる。このような状態で形質転換体を培養すると、一層効率的に2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産することができる。
<High density conditions>
Production culture is preferably carried out with the transformant suspended in a production culture solution at high density. By culturing the transformant under such conditions, 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid can be produced more efficiently.

「形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態」は、「(1.2.3)生産培養の条件」の欄に記載した「形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態」と同様の状態とすることができる。 "A state in which the transformant is suspended in a production culture solution at high density" means "a state in which the transformant is suspended in a production culture solution" as described in the column of "(1.2.3) Production culture conditions". It can be in a state similar to "a state in which it is suspended at a high density in".

生産培養は、嫌気的条件または微好気的条件の下で、形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われることがより好ましい。 Production culture is more preferably carried out under anaerobic or microaerobic conditions with the transformant suspended in a production culture solution at high density.

(4.2.4)2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の回収
上述のとおり、第1および第5遺伝子を含む形質転換体を生産用培養液中で培養すると、生産用培養液中に2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸が生産される。
(4.2.4) Recovery of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid As mentioned above, when a transformant containing the first and fifth genes is cultured in a production culture solution, 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid is -amino-4-hydroxycarboxylic acid is produced.

具体的には、生産用培養液中に下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物を使用した場合、下記一般式(6):
101C(R102)(OH)CH2CH(NH2)COOH
(上記一般式(6)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産することができる。
Specifically, the following general formula (1) is contained in the production culture solution:
R 101 C(O)R 102
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
When using a carbonyl compound represented by the following general formula (6):
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(NH 2 )COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (6) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
A 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by can be produced.

より具体的には、上記一般式(1)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(6)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシ酪酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がメチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(6)中、R101がメチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシ吉草酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がエチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(6)中、R101がエチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシカプロン酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(6)中、R101がプロピル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソエナント酸)を生産することができる。具体的には、上記一般式(1)中、R101がノルマルプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(6)中、R101がノルマルプロピル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシノルマルヘプタン酸)を生産することができる。また、具体的には、上記一般式(1)中、R101がイソプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(6)中、R101がイソプロピル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシイソエナント酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がペンチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(6)中、R101がペンチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシカプリル酸)を生産することができる。具体的には、上記一般式(1)中、R101がノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(6)中、R101がノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシノルマルカプリル酸)を生産することができる。
より具体的には、上記一般式(1)中、R101およびR102がいずれもメチル基であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(6)中、R101およびR102がいずれもメチル基である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、4-メチル-2-アミノ-4-ヒドロキシ吉草酸)を生産することができる。
More specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is hydrogen and R 102 is hydrogen in the above general formula (1), when R 101 is hydrogen in the above general formula (6), , and R 102 is hydrogen (ie, 2-amino-4-hydroxybutyric acid).
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is a methyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (6), R 101 is a methyl group, and R A 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid in which 102 is hydrogen (ie, 2-amino-4-hydroxyvaleric acid) can be produced.
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is an ethyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (6), R 101 is an ethyl group, and R A 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid in which 102 is hydrogen (ie, 2-amino-4-hydroxycaproic acid) can be produced.
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is a propyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (6), R 101 is a propyl group, and R A 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid (ie, 4-hydroxy-2-oxoenantoic acid) in which 102 is hydrogen can be produced. Specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is a normal propyl group and R 102 is hydrogen in the above general formula (1), in the above general formula (6), R 101 is a normal propyl group. and R 102 is hydrogen (ie, 2-amino-4-hydroxynormalheptanoic acid) can be produced. Further, specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is an isopropyl group and R 102 is hydrogen in the above general formula (1), in the above general formula (6), R 101 is an isopropyl group. and R 102 is hydrogen (ie, 2-amino-4-hydroxyisoenanto acid) can be produced.
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is a pentyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (6), R 101 is a pentyl group, and R A 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid in which 102 is hydrogen (ie, 2-amino-4-hydroxycaprylic acid) can be produced. Specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is a normal pentyl group in the above general formula (1) and R 102 is hydrogen, in the above general formula (6), R 101 is a normal pentyl group. and R 102 is hydrogen (ie, 2-amino-4-hydroxyn-caprylic acid) can be produced.
More specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 and R 102 in the above general formula (1) are both methyl groups, in the above general formula (6), R 101 and R 102 are both methyl groups. The group 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid (ie, 4-methyl-2-amino-4-hydroxyvaleric acid) can be produced.

上記一般式(1)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合に得られる2-アミノ-4-ヒドロキシ酪酸は、ホモセリンとも呼ばれる。ホモセリンは、例えば、L-ホモセリンである。上記一般式(1)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、生産用培養液中に、ホモセリンに加えて、ホモセリン誘導体が生産される。ホモセリン誘導体としては、スレオニンおよび2-アミノ酪酸が挙げられる。 In the above general formula (1), 2-amino-4-hydroxybutyric acid obtained when a carbonyl compound in which R 101 is hydrogen and R 102 is hydrogen is also called homoserine. Homoserine is, for example, L-homoserine. When a carbonyl compound in which R 101 is hydrogen and R 102 is hydrogen in the above general formula (1) is used, a homoserine derivative is produced in addition to homoserine in the production culture solution. Homoserine derivatives include threonine and 2-aminobutyric acid.

スレオニンは、例えば、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸生産微生物が保持する、ホモセリンをスレオニンに変換する酵素(例えば、ホモセリンキナーゼおよびスレオニンシンターゼ)によってホモセリンから生産される。スレオニンは、例えば、L-スレオニンである。 Threonine is produced from homoserine, for example, by enzymes (eg, homoserine kinase and threonine synthase) that convert homoserine to threonine, which are carried by 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid-producing microorganisms. Threonine is, for example, L-threonine.

2-アミノ酪酸は、例えば、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸生産微生物が保持する、スレオニンを2-アミノ酪酸に変換する酵素(例えば、スレオニンデアミナーゼと、アミノ酸デヒドロゲナーゼまたはアミノ基転移酵素の何れかとの組合せ)によってスレオニンから生産される。アミノ酸デヒドロゲナーゼは、例えば、グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼである。グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼは、具体的には、ロイシンデヒドロゲナーゼである。 2-Aminobutyric acid is produced by, for example, an enzyme that converts threonine into 2-aminobutyric acid (for example, threonine deaminase, amino acid dehydrogenase, or aminotransferase), which is held by a 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid-producing microorganism. is produced from threonine by a combination of Amino acid dehydrogenase is, for example, glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase. Glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase is specifically leucine dehydrogenase.

生産用培養液を回収することにより上記の2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸やホモセリン誘導体を回収できるが、さらに、公知の方法で2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産用培養液から分離精製することもできる。そのような公知の方法として、晶析法、クロマトグラフィー法、イオン交換樹脂法、活性炭吸着溶離法、溶媒抽出法等が挙げられる。 The above-mentioned 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid and homoserine derivatives can be recovered by collecting the production culture solution, but 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid can also be separated from the production culture solution using a known method. It can also be purified. Such known methods include a crystallization method, a chromatography method, an ion exchange resin method, an activated carbon adsorption/elution method, a solvent extraction method, and the like.

なお、生産用培養液からは、第1遺伝子がコードする酵素が触媒するアルドール反応によって生じたα-ケト酸等の物質を回収することもできる。 Note that substances such as α-keto acids produced by the aldol reaction catalyzed by the enzyme encoded by the first gene can also be recovered from the production culture solution.

上述したとおり、上記一般式(1)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、培養液中にホモセリン、スレオニンおよび2-アミノ酪酸が生産される。ホモセリン、スレオニンおよび2-アミノ酪酸は、晶析やクロマトグラフィーによって、互いに分離することができる。
また、複数種類のカルボニル化合物を使用した場合、培養液中に複数種類の2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸が生産される。複数種類の2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸は、晶析やクロマトグラフィーによって、互いに分離することができる。
As mentioned above, when using a carbonyl compound in which R 101 is hydrogen and R 102 is hydrogen in the general formula (1), homoserine, threonine and 2-aminobutyric acid are produced in the culture solution. . Homoserine, threonine and 2-aminobutyric acid can be separated from each other by crystallization or chromatography.
Furthermore, when multiple types of carbonyl compounds are used, multiple types of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acids are produced in the culture solution. Multiple types of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acids can be separated from each other by crystallization or chromatography.

(4.3)作用および効果
2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸生産微生物が2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産するプロセスを模式的に図4に示す。図4に示すプロセスにおいては、ピルビン酸供給化合物がグルコースであり、カルボニル化合物がホルムアルデヒドであり、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸がホモセリンである場合を例として説明する。
(4.3) Action and Effect The process by which 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid-producing microorganisms produce 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid is schematically shown in FIG. The process shown in FIG. 4 will be explained using an example in which the pyruvic acid supplying compound is glucose, the carbonyl compound is formaldehyde, and the 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid is homoserine.

図4に示すように、先ず、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸生産微生物13は、グルコース2及びホルムアルデヒド3を取り込む。次に、グルコース2は、解糖系を通じてピルビン酸4に変換される。次に、ピルビン酸4とホルムアルデヒド3とは、第1遺伝子がコードする「ピルビン酸とアルデヒドとのアルドール反応を触媒する酵素」によって4-ヒドロキシ-2-オキソ酪酸5に変換される。次に、4-ヒドロキシ-2-オキソ酪酸5は、第5遺伝子がコードする「α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素」によってホモセリン14に変換される。以上のようにして、ホモセリンが生産される。 As shown in FIG. 4, first, the 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid producing microorganism 13 takes in glucose 2 and formaldehyde 3. Glucose 2 is then converted to pyruvate 4 through glycolysis. Next, pyruvate 4 and formaldehyde 3 are converted to 4-hydroxy-2-oxobutyric acid 5 by the "enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvate and aldehyde" encoded by the first gene. Next, 4-hydroxy-2-oxobutyric acid 5 is converted to homoserine 14 by the "enzyme that catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids" encoded by the fifth gene. Homoserine is produced in the above manner.

(5.)2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の製造方法(化学的方法)
「(4.)2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の製造方法」の欄では、微生物を使用した生物学的方法により2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を製造する方法について説明したが、この方法は微生物を使用することなく、化学的方法により実施することもできる。
すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の製造方法は、
下記一般式(2):
101C(R102)(OH)CH2COCOOH
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるα-ケト酸と窒素源と還元剤とを、
グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの存在下で反応させて、
下記一般式(6):
101C(R102)(OH)CH2CH(NH2)COOH
(上記一般式(6)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(2)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産する工程を含む。
(5.) Method for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid (chemical method)
In the column "(4.) Method for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid," we explained a method for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid by a biological method using microorganisms. The method can also be carried out by chemical methods without the use of microorganisms.
That is, the method for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid is as follows:
General formula (2) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 COCOOH
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
α-keto acid, nitrogen source and reducing agent represented by
React in the presence of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase,
General formula (6) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(NH 2 )COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (6) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (2), respectively)
The method includes a step of producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by

α-ケト酸と窒素源と還元剤とをグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの存在下で反応させることは、例えば、α-ケト酸と窒素源と還元剤とグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼとバッファーとを含む反応液中で行うことができる。以下、α-ケト酸と窒素源と還元剤とをグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの存在下で反応させることは、反応液中で行われる場合を例として説明する。 Reacting an α-keto acid, a nitrogen source, and a reducing agent in the presence of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase can be performed, for example, by reacting an α-keto acid, a nitrogen source, a reducing agent, and glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase. and a buffer. Hereinafter, a case where the reaction of an α-keto acid, a nitrogen source, and a reducing agent in the presence of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase is performed in a reaction solution will be described as an example.

(5.1)反応液
反応液に含まれる各成分について以下で説明する。本明細書に記載される、反応液中の各成分の濃度は、各成分が添加された時点における反応液中の最終濃度を指す。
(5.1.1)α-ケト酸
α-ケト酸は、下記一般式(2):
101C(R102)(OH)CH2COCOOH
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表される。
一例によれば、α-ケト酸は、上記一般式(2)において、R101は水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基であり、かつ、R102は水素であるα-ケト酸を使用することができる。
別の例によると、α-ケト酸は、上記一般式(2)において、R101はメチル基であり、かつ、R102は1~5個の炭素原子を有するアルキル基であるα-ケト酸を使用することができる。
(5.1) Reaction liquid Each component contained in the reaction liquid will be explained below. The concentration of each component in the reaction solution described herein refers to the final concentration in the reaction solution at the time each component is added.
(5.1.1) α-keto acid α-keto acid has the following general formula (2):
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 COCOOH
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
Represented by
According to one example, an α-keto acid is an α-keto acid in which R 101 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 102 is hydrogen in the above general formula (2). Acids can be used.
According to another example, an α-keto acid is an α-keto acid in the general formula (2) above, in which R 101 is a methyl group and R 102 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. can be used.

具体的には、上記一般式(2)により表されるα-ケト酸として、上記一般式(2)中、
101が水素であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソ酪酸);
101がメチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソ吉草酸);
101がエチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソカプロン酸);
101がプロピル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソエナント酸)、具体的には、R101がノルマルプロピル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソノルマルヘプタン酸)、または、R101がイソプロピル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソイソエナント酸);または
101がペンチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソカプリル酸)、具体的には、R101がノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソノルマルカプリル酸);
を使用することができる。
また、上記一般式(2)により表されるα-ケト酸としては、上記一般式(2)中、R101およびR102がいずれもメチル基であるα-ケト酸(すなわち、4-メチル-4-ヒドロキシ-2-オキソ吉草酸)を使用することもできる。
α-ケト酸は、1種を使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
Specifically, as the α-keto acid represented by the above general formula (2), in the above general formula (2),
an α-keto acid in which R 101 is hydrogen and R 102 is hydrogen (i.e., 4-hydroxy-2-oxobutyric acid);
an α-keto acid in which R 101 is a methyl group and R 102 is hydrogen (i.e., 4-hydroxy-2-oxovaleric acid);
an α-keto acid in which R 101 is an ethyl group and R 102 is hydrogen (i.e., 4-hydroxy-2-oxocaproic acid);
α-keto acid (i.e., 4-hydroxy-2-oxoenanto acid) in which R 101 is a propyl group and R 102 is hydrogen, specifically, R 101 is a normal propyl group, and R an α-keto acid in which 102 is hydrogen (i.e., 4-hydroxy-2-oxonormalheptanoic acid), or an α-keto acid in which R 101 is an isopropyl group and R 102 is hydrogen (i.e., 4-hydroxy-2-oxonalheptanoic acid); or α-keto acids (i.e., 4-hydroxy-2-oxocaprylic acid) in which R 101 is a pentyl group and R 102 is hydrogen, specifically , an α-keto acid in which R 101 is a normal pentyl group and R 102 is hydrogen (i.e., 4-hydroxy-2-oxonormal caprylic acid);
can be used.
Further, as the α-keto acid represented by the above general formula (2), in the above general formula (2), R 101 and R 102 are both methyl groups (i.e., 4-methyl- 4-hydroxy-2-oxovaleric acid) can also be used.
One type of α-keto acid may be used, or two or more types may be used in combination.

反応液におけるα-ケト酸の濃度は、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の生産を阻害しない範囲で可能な限り高くすることができる。反応液におけるα-ケト酸の濃度は、0.1mM~1Mの範囲内にあることが好ましく、1mM~300mMの範囲内にあることがより好ましい。また、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の生産に伴うα-ケト酸の減少に応じて、α-ケト酸の追加添加を行うことができる。 The concentration of α-keto acid in the reaction solution can be made as high as possible without inhibiting the production of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid. The concentration of α-keto acid in the reaction solution is preferably within the range of 0.1 mM to 1M, more preferably within the range of 1 mM to 300 mM. Additionally, α-keto acid can be additionally added in accordance with the decrease in α-keto acid accompanying the production of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid.

なお、1種類のα-ケト酸を反応液中に使用した場合、後述する「(5.3)2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の回収」の欄に記載した分離精製を容易に行うことが可能である。 In addition, when one type of α-keto acid is used in the reaction solution, the separation and purification described in the section "(5.3) Recovery of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid" described below should be easily performed. is possible.

(5.1.2)窒素源
窒素源としては、グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼが触媒する還元的アミノ化反応においてアミノ基を供給する任意の化合物を使用することができる。窒素源としては、具体的には、反応液中で解離してアンモニウムイオンを生じるアンモニウム塩、例えば、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウムを使用することができる。
(5.1.2) Nitrogen Source As the nitrogen source, any compound that provides an amino group in the reductive amination reaction catalyzed by glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase can be used. As the nitrogen source, specifically, ammonium salts that dissociate in the reaction solution to produce ammonium ions, such as ammonium chloride, ammonium sulfate, and ammonium carbonate, can be used.

反応液における窒素源の濃度は、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の生産を阻害しない範囲で可能な限り高くすることができる。反応液における窒素源の濃度は、0.1mM~1Mの範囲内にあることが好ましく、1mM~300mMの範囲内にあることがより好ましい。また、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の生産に伴う窒素源の減少に応じて、窒素源の追加添加を行うことができる。 The concentration of the nitrogen source in the reaction solution can be made as high as possible without inhibiting the production of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid. The concentration of the nitrogen source in the reaction solution is preferably within the range of 0.1mM to 1M, more preferably within the range of 1mM to 300mM. Additionally, a nitrogen source can be added in response to a decrease in the nitrogen source accompanying the production of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid.

(5.1.3)還元剤
還元剤としては、グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼが利用できる任意の電子供与体を使用することができる。例えば、NADH、NADPHを使用することができる。
(5.1.3) Reducing Agent As the reducing agent, any electron donor that can be used by glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase can be used. For example, NADH, NADPH can be used.

反応液における還元剤の濃度は、0.01mM~100mMの範囲内にあることが好ましく、0.1mM~10mMの範囲内にあることがより好ましい。また、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の生産に伴い減少する還元剤は、適切な化合物と酵素を用いて再生することができる。適切な化合物と酵素は、例えば、エタノールとアルコールデヒドロゲナーゼである。 The concentration of the reducing agent in the reaction solution is preferably within the range of 0.01mM to 100mM, more preferably within the range of 0.1mM to 10mM. Furthermore, the reducing agent that decreases with the production of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid can be regenerated using an appropriate compound and enzyme. Suitable compounds and enzymes are, for example, ethanol and alcohol dehydrogenase.

(5.1.4)グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼ
グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼとしては、グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼに包含される任意の酵素を使用することができる。一例によると、「グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼ」は、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ、ロイシンデヒドロゲナーゼおよびバリンデヒドロゲナーゼからなる群より選択される少なくとも一つのデヒドロゲナーゼである。
(5.1.4) Glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase As the glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase, any enzyme included in glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase can be used. According to one example, "glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase" is at least one dehydrogenase selected from the group consisting of glutamate dehydrogenase, phenylalanine dehydrogenase, leucine dehydrogenase and valine dehydrogenase.

グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼとしては、以下に例示するデヒドロゲナーゼを使用することができる。 As the glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase, the following dehydrogenases can be used.

(d1)ロイシンデヒドロゲナーゼ(leucine dehydrogenase、EC番号1.4.1.9)、
(d2)フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ(phenylalanine dehydrogenase、EC番号1.4.1.20)、および
(d3)バリンデヒドロゲナーゼ(valine dehydrogenase、EC番号1.4.1.8および1.4.1.23)。
(d1) leucine dehydrogenase (EC number 1.4.1.9),
(d2) phenylalanine dehydrogenase (EC number 1.4.1.20), and (d3) valine dehydrogenase (EC number 1.4.1.8 and 1.4.1.23).

(d1)に含まれるデヒドロゲナーゼとしては、例えば、leuDHタンパク質が挙げられる。好ましくは、leuDHタンパク質は、リシニバシラス スフェリカス(Lysinibacillus sphaericus)、バシラス セレウス(Bacillus cereus)またはジオバシラス ステアロサーモフィラス(Geobacillus stearothermophillus)由来である。
(d2)に含まれるデヒドロゲナーゼとしては、例えば、phedhタンパク質が挙げられる。好ましくは、phedhタンパク質は、バシラス バディウス(Bacillus badius)由来である。
(d3)に含まれるデヒドロゲナーゼとしては、例えば、valdhタンパク質が挙げられる。好ましくは、valdhタンパク質は、ストレプトミセス フラジエ(streptomyces fradiae)由来である。
Examples of the dehydrogenase included in (d1) include leuDH protein. Preferably, the leuDH protein is derived from Lysinibacillus sphaericus, Bacillus cereus or Geobacillus stearothermophillus.
Examples of the dehydrogenase included in (d2) include phedh protein. Preferably, the phedh protein is derived from Bacillus badius.
Examples of the dehydrogenase included in (d3) include valdh protein. Preferably, the valdh protein is from Streptomyces fradiae.

好ましくは、グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼは以下からなる群より選択される:
(5’-1) 配列番号30に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質、
(5’-2) 配列番号30において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質、
(5’-3) 配列番号32に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質、
(5’-4) 配列番号32において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質、
(5’-5) 配列番号34に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質、および
(5’-6) 配列番号34において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質。
Preferably, the glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase is selected from the group consisting of:
(5'-1) A protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5'-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 30, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. protein,
(5'-3) A protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5'-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 32, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. protein,
(5'-5) A protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34, which catalyzes a reductive amination reaction of α-keto acid, and (5'-6) 1 or a number in SEQ ID NO: 34. A protein consisting of an amino acid sequence in which six amino acids have been deleted, substituted, or added, and has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids.

「配列番号30において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質」は、「配列番号30に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質」であってもよい。 "A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 30, and which has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids" is defined as " 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, even more preferably 97% or more, even more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30. It may also be a protein consisting of a homologous amino acid sequence and having an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids.

「配列番号32において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質」は、「配列番号32に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質」であってもよい。 "A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 32, and which has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids" is defined as " 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, even more preferably 97% or more, even more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32. It may also be a protein consisting of a homologous amino acid sequence and having an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids.

「配列番号34において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質」は、「配列番号34に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質」であってもよい。 "A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 34, and which has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids" 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, even more preferably 97% or more, still more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34. It may also be a protein consisting of a homologous amino acid sequence and having an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids.

α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性は、「(4.1.3)第5遺伝子」の欄に記載した、活性を測定する方法と同様の方法によって測定することができる。 The activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids can be measured by a method similar to the method for measuring activity described in the column of “(4.1.3) Fifth gene”.

グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼは、例えば、市販される酵素を使用してもよいし、グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を大腸菌やコリネ型細菌などの宿主で発現させることにより得られた酵素を使用してもよい。後者の場合、当該酵素を発現する微生物の細胞破砕液を酵素として使用することもできるし、当該細胞破砕液を精製して得られる酵素含有液を酵素として使用することもできる。 Glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase may be produced by, for example, using a commercially available enzyme, or by expressing a gene encoding glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase in a host such as Escherichia coli or coryneform bacteria. The obtained enzyme may be used. In the latter case, a cell lysate of a microorganism expressing the enzyme can be used as the enzyme, or an enzyme-containing liquid obtained by purifying the cell lysate can also be used as the enzyme.

反応液におけるグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの濃度は、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の生産を阻害しない範囲で可能な限り高くすることができる。反応液におけるグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの濃度は、0.01ug/mL~1mg/mLの範囲内にあることが好ましく、0.1~100ug/mLの範囲内にあることがより好ましい。 The concentration of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase in the reaction solution can be made as high as possible without inhibiting the production of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid. The concentration of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase in the reaction solution is preferably within the range of 0.01 ug/mL to 1 mg/mL, more preferably within the range of 0.1 to 100 ug/mL.

(5.1.5)バッファー
バッファーは、例えば、緩衝剤およびその他必要な成分を含有する。
(5.1.5) Buffer A buffer contains, for example, a buffer and other necessary components.

緩衝剤としては、任意の緩衝剤を使用することができる。緩衝剤としては、例えば、HEPESまたはグリシンを使用することができる。反応液における緩衝剤の濃度は、1mM~1Mの範囲内とすることができる。 Any buffer can be used as the buffer. As a buffer, for example HEPES or glycine can be used. The concentration of the buffer in the reaction solution can be in the range of 1mM to 1M.

さらに、必要に応じて、無機塩などを添加することもできる。 Furthermore, an inorganic salt or the like may be added as necessary.

(5.2)反応条件
反応温度は、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の生産に適した温度であれば、任意の温度であってもよい。反応温度は、約4~80℃が好ましく、約20~60℃がより好ましい。上記温度範囲であれば、効率良く2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を製造できる。反応液のpHは、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の生産に適したpHであれば、任意のpHであってもよい。反応液のpHは、約5~11の範囲内に維持することが好ましい。反応液のpHの調整は、塩酸や水酸化カリウム水溶液等を用いて行うことができる。反応中も必要に応じて反応液のpHは、適宜調整することができる。反応時間は、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸が生産されるのに十分な時間であれば、任意の時間であってもよい。反応時間は、約1分~10日間時間が好ましく、約1時間~3日間がより好ましい。
(5.2) Reaction conditions The reaction temperature may be any temperature as long as it is suitable for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid. The reaction temperature is preferably about 4 to 80°C, more preferably about 20 to 60°C. Within the above temperature range, 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid can be produced efficiently. The pH of the reaction solution may be any pH suitable for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid. The pH of the reaction solution is preferably maintained within the range of about 5-11. The pH of the reaction solution can be adjusted using hydrochloric acid, an aqueous potassium hydroxide solution, or the like. During the reaction, the pH of the reaction solution can be adjusted as necessary. The reaction time may be any time that is sufficient to produce 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid. The reaction time is preferably about 1 minute to 10 days, more preferably about 1 hour to 3 days.

(5.3)2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の回収
上述したとおり、α-ケト酸と窒素源と還元剤とをグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの存在下で反応させると、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸が生産される。
(5.3) Recovery of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid As mentioned above, when α-keto acid, nitrogen source, and reducing agent are reacted in the presence of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase, 2- Amino-4-hydroxycarboxylic acid is produced.

具体的には、下記一般式(2):
101C(R102)(OH)CH2COCOOH
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるα-ケト酸を使用した場合、下記一般式(6):
101C(R102)(OH)CH2CH(NH2)COOH
(上記一般式(6)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(2)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産することができる。
Specifically, the following general formula (2):
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 COCOOH
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
When using an α-keto acid represented by the following general formula (6):
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(NH 2 )COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (6) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (2), respectively)
A 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by can be produced.

より具体的には、上記一般式(2)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸を使用した場合、上記一般式(6)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシ酪酸)を生産することができる。
上記一般式(2)中、R101がメチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸を使用した場合、上記一般式(6)中、R101がメチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシ吉草酸)を生産することができる。
上記一般式(2)中、R101がエチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸を使用した場合、上記一般式(6)中、R101がエチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシカプロン酸)を生産することができる。
上記一般式(2)中、R101がプロピル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸を使用した場合、上記一般式(6)中、R101がプロピル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシエナント酸)を生産することができる。具体的には、上記一般式(2)中、R101がノルマルプロピル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸を使用した場合、上記一般式(6)中、R101がノルマルプロピル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシノルマルヘプタン酸)を生産することができる。また、具体的には、上記一般式(2)中、R101がイソプロピル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸を使用した場合、上記一般式(6)中、R101がイソプロピル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシイソエナント酸)を生産することができる。
上記一般式(2)中、R101がペンチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸を使用した場合、上記一般式(6)中、R101がイソペンチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシカプリル酸)を生産することができる。具体的には、上記一般式(2)中、R101がノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸を使用した場合、上記一般式(6)中、R101がノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-ヒドロキシノルマルカプリル酸)を生産することができる。
上記一般式(2)中、R101およびR102がいずれもメチル基であるα-ケト酸を使用した場合、上記一般式(6)中、R101およびR102がいずれもメチル基である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸(すなわち、4-メチル-2-アミノ-4-ヒドロキシ吉草酸)を生産することができる。
More specifically, when using an α-keto acid in which R 101 is hydrogen and R 102 is hydrogen in the above general formula (2), in the above general formula (6), R 101 is hydrogen. and R 102 is hydrogen (ie, 2-amino-4-hydroxybutyric acid) can be produced.
In the above general formula (2), when using an α-keto acid in which R 101 is a methyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (6), R 101 is a methyl group, and , 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid (ie, 2-amino-4-hydroxyvaleric acid) in which R 102 is hydrogen can be produced.
In the above general formula (2), when using an α-keto acid in which R 101 is an ethyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (6), R 101 is an ethyl group, and , 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid (ie, 2-amino-4-hydroxycaproic acid) in which R 102 is hydrogen can be produced.
In the above general formula (2), when using an α-keto acid in which R 101 is a propyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (6), R 101 is a propyl group, and , 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid (ie, 2-amino-4-hydroxyenantoic acid) in which R 102 is hydrogen can be produced. Specifically, when using an α-keto acid in which R 101 is a normal propyl group and R 102 is hydrogen in the above general formula (2), in the above general formula (6), R 101 is A 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid (ie, 2-amino-4-hydroxynormalheptanoic acid) which is a normal propyl group and R 102 is hydrogen can be produced. Further, specifically, when using an α-keto acid in which R 101 in the above general formula (2) is an isopropyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (6), R 101 is an isopropyl group and R 102 is hydrogen (ie, 2-amino-4-hydroxyisoenanto acid) can be produced.
In the above general formula (2), when using an α-keto acid in which R 101 is a pentyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (6), R 101 is an isopentyl group, and , 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid (ie, 2-amino-4-hydroxycaprylic acid) in which R 102 is hydrogen can be produced. Specifically, when using an α-keto acid in which R 101 is a normal pentyl group and R 102 is hydrogen in the above general formula (2), in the above general formula (6), R 101 is A 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid (ie, 2-amino-4-hydroxynormal caprylic acid) which is a normal pentyl group and R 102 is hydrogen can be produced.
When using an α-keto acid in which R 101 and R 102 in the above general formula (2) are both methyl groups, 2 in the above general formula (6) in which R 101 and R 102 are both methyl groups. -amino-4-hydroxycarboxylic acid (ie, 4-methyl-2-amino-4-hydroxyvaleric acid).

反応液を回収することにより2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を回収できるが、さらに、公知の方法で2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を反応液から分離精製することもできる。そのような公知の方法として、晶析法、クロマトグラフィー法、イオン交換樹脂法、活性炭吸着溶離法、溶媒抽出法等が挙げられる。 Although 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid can be recovered by recovering the reaction solution, 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid can also be separated and purified from the reaction solution using a known method. Such known methods include a crystallization method, a chromatography method, an ion exchange resin method, an activated carbon adsorption/elution method, a solvent extraction method, and the like.

また、複数種類のα-ケト酸を使用した場合、反応液中に複数種類の2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸が生産される。複数種類の2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸は、晶析やクロマトグラフィー方法によって、互いに分離することができる。 Furthermore, when multiple types of α-keto acids are used, multiple types of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acids are produced in the reaction solution. Multiple types of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acids can be separated from each other by crystallization or chromatography.

(5.4)グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの酸化的脱アミノ化反応を利用したα-ケト酸の製造方法
上述の2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の製造方法は、グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの還元的アミノ化反応を利用する。
一般的に、グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼ等のアミノ酸デヒドロゲナーゼは、還元的アミノ化反応およびその逆反応、すなわち、酸化的脱アミノ化反応のいずれの反応も触媒し、また、これらデヒドロゲナーゼの活性強度には相関がある(例えば、Biochim. Biophys. Acta 96, 248-262 (1965)、J. Biol. Chem. 253, 5719-5725 (1978)、Eur. J. Biochem. 100, 29-39 (1979))。したがって、グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの酸化的脱アミノ化を利用して、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸からα-ケト酸を生産することができる。
よって、別の実施形態によれば、グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの酸化的脱アミノ化反応を利用したα-ケト酸の製造方法が提供される。すなわち、この実施形態にかかるα-ケト酸の製造方法は、
下記一般式(6):
101C(R102)(OH)CH2CH(NH2)COOH
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表される2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸から選ばれる2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸と酸化剤とを、
グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの存在下で反応させて、
下記一般式(2):
101C(R102)(OH)CH2COCOOH
(上記一般式(2)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(6)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表されるα-ケト酸を生産する工程を含む。
(5.4) Method for producing α-keto acid using oxidative deamination reaction of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase The method for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid described above is based on glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase. Utilizes the reductive amination reaction of leucine/valine dehydrogenase.
Generally, amino acid dehydrogenases such as glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase catalyze both reductive amination reactions and their reverse reactions, that is, oxidative deamination reactions, and the activity of these dehydrogenases. There is a correlation between the strengths (for example, Biochim. Biophys. Acta 96, 248-262 (1965), J. Biol. Chem. 253, 5719-5725 (1978), Eur. J. Biochem. 100, 29-39 ( 1979)). Therefore, oxidative deamination of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase can be used to produce α-keto acids from 2-amino-4-hydroxycarboxylic acids.
Therefore, according to another embodiment, a method for producing an α-keto acid using the oxidative deamination reaction of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase is provided. That is, the method for producing an α-keto acid according to this embodiment,
General formula (6) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(NH 2 )COOH
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
2-amino-4-hydroxycarboxylic acid selected from 2-amino-4-hydroxycarboxylic acids represented by and an oxidizing agent,
React in the presence of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase,
General formula (2) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 COCOOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (2) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (6), respectively)
The method includes a step of producing an α-keto acid represented by

2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸をグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの存在下で反応させることは、例えば、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸と酸化剤とグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼとバッファーとを含む反応液中で行うことができる。 Reacting 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid in the presence of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase can be performed, for example, by reacting 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid with an oxidizing agent and glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase. and a buffer.

上記一般式(6)により表される2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸としては、「(5.3)2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の回収」の欄に記載した一般式(6)により表される2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を使用することができる。
2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸は、1種を使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
なお、1種類の2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を反応液中に使用した場合、後述する、α-ケト酸の分離精製を容易に行うことが可能である。
As the 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by the above general formula (6), the general formula (6) described in the column "(5.3) Recovery of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid" A 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by can be used.
One type of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid may be used, or two or more types may be used in combination.
Note that when one type of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid is used in the reaction solution, it is possible to easily separate and purify the α-keto acid, which will be described later.

グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼとしては、「(5.1.4)グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼ」の欄に記載したグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼを使用することができる。 As the glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase, the glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase described in the column "(5.1.4) Glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase" can be used.

酸化剤としては、グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼが利用できる任意の電子受容体を使用することができる。例えば、NAD、NADPを使用することができる。 As the oxidizing agent, any electron acceptor that can be used by glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase can be used. For example, NAD + , NADP + can be used.

反応液における酸化剤の濃度は、0.01mM~100mMの範囲内にあることが好ましく、0.1mM~10mMの範囲内にあることがより好ましい。また、α-ケト酸の生産に伴い減少する酸化剤は、適切な化合物と酵素を用いて再生することができる。適切な化合物と酵素は、例えば、ピルビン酸と乳酸デヒドロゲナーゼである。 The concentration of the oxidizing agent in the reaction solution is preferably within the range of 0.01mM to 100mM, more preferably within the range of 0.1mM to 10mM. In addition, the oxidizing agent that decreases with the production of α-keto acids can be regenerated using appropriate compounds and enzymes. Suitable compounds and enzymes are, for example, pyruvate and lactate dehydrogenase.

バッファーとしては、「(5.1.5)バッファー」の欄に記載したバッファーを使用することができる。 As the buffer, the buffer described in the column "(5.1.5) Buffer" can be used.

反応温度は、α-ケト酸の生産に適した温度であれば、任意の温度であってもよい。反応温度は、約4~80℃が好ましく、約20~60℃がより好ましい。上記温度範囲であれば、効率良くα-ケト酸を製造できる。反応液のpHは、α-ケト酸の生産に適したpHであれば、任意のpHであってもよい。反応液のpHは、約5~11の範囲内に維持することが好ましい。反応液のpHの調整は、塩酸や水酸化カリウム水溶液等を用いて行うことができる。反応中も必要に応じて反応液のpHは、適宜調整することができる。反応時間は、α-ケト酸が生産されるのに十分な時間であれば、任意の時間であってもよい。反応時間は、約1分~10日間時間が好ましく、約1時間~3日間がより好ましい。 The reaction temperature may be any temperature suitable for producing an α-keto acid. The reaction temperature is preferably about 4 to 80°C, more preferably about 20 to 60°C. Within the above temperature range, α-keto acids can be produced efficiently. The pH of the reaction solution may be any pH suitable for producing an α-keto acid. The pH of the reaction solution is preferably maintained within the range of about 5-11. The pH of the reaction solution can be adjusted using hydrochloric acid, an aqueous potassium hydroxide solution, or the like. During the reaction, the pH of the reaction solution can be adjusted as necessary. The reaction time may be any time that is sufficient to produce the α-keto acid. The reaction time is preferably about 1 minute to 10 days, more preferably about 1 hour to 3 days.

上述したとおり、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸と酸化剤とをグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの存在下で反応させると、α-ケト酸が生産される。 As mentioned above, when 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid and an oxidizing agent are reacted in the presence of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase, an α-keto acid is produced.

具体的には、下記一般式(6):
101C(R102)(OH)CH2CH(NH2)COOH
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表される2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を使用した場合、
下記一般式(2):
101C(R102)(OH)CH2COCOOH
(上記一般式(2)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(6)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表されるα-ケト酸を生産することができる。
Specifically, the following general formula (6):
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(NH 2 )COOH
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
When using 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by
General formula (2) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 COCOOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (2) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (6), respectively)
α-keto acids represented by can be produced.

より具体的には、上記一般式(6)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を使用した場合、上記一般式(2)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソ酪酸)を生産することができる。
上記一般式(6)中、R101がメチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を使用した場合、上記一般式(2)中、R101がメチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソ吉草酸)を生産することができる。
上記一般式(6)中、R101がエチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を使用した場合、上記一般式(2)中、R101がエチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソカプロン酸)を生産することができる。
上記一般式(6)中、R101がプロピル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を使用した場合、上記一般式(2)中、R101がプロピル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソエナント酸)を生産することができる。具体的には、上記一般式(6)中、R101がノルマルプロピル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を使用した場合、上記一般式(2)中、R101がノルマルプロピル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソノルマルヘプタン酸)を生産することができる。また、具体的には、上記一般式(6)中、R101がイソプロピル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を使用した場合、上記一般式(2)中、R101がイソプロピル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソイソエナント酸)を生産することができる。
上記一般式(6)中、R101がペンチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を使用した場合、上記一般式(2)中、R101がペンチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソカプリル酸)を生産することができる。具体的には、上記一般式(6)中、R101がノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を使用した場合、上記一般式(2)中、R101がノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素であるα-ケト酸(すなわち、4-ヒドロキシ-2-オキソノルマルカプリル酸)を生産することができる。
上記一般式(6)中、R101およびR102がいずれもメチル基である2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を使用した場合、上記一般式(2)中、R101およびR102がいずれもメチル基であるα-ケト酸(すなわち、4-メチル-4-ヒドロキシ-2-オキソ吉草酸)を生産することができる。
More specifically, when using 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid in which R 101 is hydrogen and R 102 is hydrogen in the above general formula (6), in the above general formula (2), , R 101 is hydrogen and R 102 is hydrogen (ie, 4-hydroxy-2-oxobutyric acid).
When using a 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid in which R 101 is a methyl group and R 102 is hydrogen in the above general formula (6), in the above general formula (2), R 101 is a methyl group. and R 102 is hydrogen (ie, 4-hydroxy-2-oxovaleric acid) can be produced.
When using 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid in which R 101 is an ethyl group and R 102 is hydrogen in the above general formula (6), in the above general formula (2), R 101 is an ethyl group. and R 102 is hydrogen (ie, 4-hydroxy-2-oxocaproic acid) can be produced.
When using a 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid in which R 101 is a propyl group and R 102 is hydrogen in the above general formula (6), in the above general formula (2), R 101 is a propyl group. and R 102 is hydrogen (ie, 4-hydroxy-2-oxoenanto acid) can be produced. Specifically, when using 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid in which R 101 is a normal propyl group and R 102 is hydrogen in the above general formula (6), the above general formula (2) Among them, an α-keto acid (ie, 4-hydroxy-2-oxonormalheptanoic acid) in which R 101 is a normal propyl group and R 102 is hydrogen can be produced. Specifically, when using 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid in which R 101 is an isopropyl group and R 102 is hydrogen in the general formula (6), ) in which R 101 is an isopropyl group and R 102 is hydrogen (ie, 4-hydroxy-2-oxoisoenanto acid) can be produced.
When using 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid in which R 101 is a pentyl group and R 102 is hydrogen in the above general formula (6), in the above general formula (2), R 101 is a pentyl group. and R 102 is hydrogen (ie, 4-hydroxy-2-oxocaprylic acid) can be produced. Specifically, when using 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid in which R 101 is a normal pentyl group and R 102 is hydrogen in the above general formula (6), the above general formula (2) Among them, an α-keto acid (ie, 4-hydroxy-2-oxonormal caprylic acid) in which R 101 is a normal pentyl group and R 102 is hydrogen can be produced.
When using 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid in which R 101 and R 102 in the above general formula (6) are both methyl groups, in the above general formula (2), both R 101 and R 102 are An α-keto acid that is a methyl group (ie, 4-methyl-4-hydroxy-2-oxovaleric acid) can be produced.

反応液を回収することにより上記のα-ケト酸を回収できるが、さらに、公知の方法でα-ケト酸を反応液から分離精製することもできる。そのような公知の方法として、晶析法、クロマトグラフィー法、イオン交換樹脂法、活性炭吸着溶離法、溶媒抽出法等が挙げられる。 The above α-keto acid can be recovered by recovering the reaction solution, but it is also possible to separate and purify the α-keto acid from the reaction solution using a known method. Such known methods include a crystallization method, a chromatography method, an ion exchange resin method, an activated carbon adsorption/elution method, a solvent extraction method, and the like.

また、複数種類の2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を使用した場合、反応液中に複数種類のα-ケト酸が生産される。複数種類のα-ケト酸は、晶析やクロマトグラフィーによって、互いに分離することができる。 Furthermore, when multiple types of 2-amino-4-hydroxycarboxylic acids are used, multiple types of α-keto acids are produced in the reaction solution. Multiple types of α-keto acids can be separated from each other by crystallization or chromatography.

(6.)2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸の製造方法
2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸の製造方法は、
以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、
(e)α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素をコードする第5遺伝子、および
(f)2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する酵素をコードする第6遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、メチルメルカプタンと、
下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(7):
101C(R102)(SCH3)CH2CH(NH2)COOH
(上記一般式(7)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を生産する工程を含む。
(6.) Method for producing 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid The method for producing 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid is as follows:
The following genes:
(a) a first gene encoding an enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
(e) the fifth gene encoding an enzyme that catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, and (f) the methyl mercaptan that has the phosphate group that 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid has. A microorganism containing the sixth gene encoding an enzyme that catalyzes the reaction of substitution with a mercapto group is treated with a pyruvate-supplying compound selected from pyruvate and sugars, and methyl mercaptan.
General formula (1) below:
R 101 C(O)R 102
(where R 101 and R 102 are independently of each other hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (7) below:
R 101 C(R 102 )(SCH 3 )CH 2 CH(NH 2 )COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (7) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
The method includes a step of producing 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid represented by

以下の説明において、第1、第5および第6遺伝子を含む上記微生物を、「2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸生産微生物」とも呼ぶ。2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸生産微生物は、第1、第5および第6遺伝子を生来的に有する微生物であってもよいし、宿主を第1、第5および第6遺伝子で形質転換することによって得られる微生物であってもよい。以下、2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸生産微生物が形質転換体である場合を例として説明する。 In the following description, the above-mentioned microorganism containing the first, fifth, and sixth genes is also referred to as a "2-amino-4-methylthiocarboxylic acid-producing microorganism." The 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid-producing microorganism may be a microorganism that naturally has the first, fifth, and sixth genes, or the host may be transformed with the first, fifth, and sixth genes. Microorganisms obtained by Hereinafter, the case where the 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid-producing microorganism is a transformant will be explained as an example.

(6.1)形質転換体
(6.1.1)宿主
宿主としては、「(1.1.1)宿主」の欄に記載した宿主と同様の宿主を使用することができる。
次に、宿主に導入される第1、第5および第6遺伝子について説明する。
(6.1) Transformants (6.1.1) Host As the host, the same hosts as those described in the column "(1.1.1) Host" can be used.
Next, the first, fifth and sixth genes introduced into the host will be explained.

(6.1.2)第1遺伝子
第1遺伝子としては、「(1.1.2)第1遺伝子」の欄に記載した第1遺伝子と同様の遺伝子を使用することができる。
(6.1.2) First gene As the first gene, a gene similar to the first gene described in the column "(1.1.2) First gene" can be used.

(6.1.3)第5遺伝子
第5遺伝子としては、「(4.1.3)第5遺伝子」の欄に記載した第1遺伝子と同様の遺伝子を使用することができる。
(6.1.3) Fifth gene As the fifth gene, a gene similar to the first gene described in the column "(4.1.3) Fifth gene" can be used.

(6.1.4)第6遺伝子
第6遺伝子は、「2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する酵素」をコードする。「2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する酵素」とは、後述の測定方法に従って、酵素反応液として、精製タンパク質、2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸(初期基質濃度 1mM)およびメチルメルカプタン(初期基質濃度 5mM)を含む酵素反応液を使用して測定した場合に、0.1mU/mg protein以上の活性を有する酵素をいう。第6遺伝子は、例えば、第5遺伝子がコードするタンパク質が触媒する還元的アミノ化反応を経由して得られる2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する酵素をコードする。「2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する酵素」は、例えば、トランススルフレーション酵素である。
(6.1.4) Sixth gene The sixth gene is an enzyme that catalyzes the reaction of substituting the phosphate group of 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid with the methylmercapto group of methylmercaptan. Code. "An enzyme that catalyzes the reaction of substituting the phosphoric acid group of 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid with the methyl mercapto group of methyl mercaptan" means that purified protein is , an activity of 0.1 mU/mg protein or more when measured using an enzyme reaction solution containing 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid (initial substrate concentration 1mM) and methyl mercaptan (initial substrate concentration 5mM). An enzyme that has The 6th gene, for example, converts the phosphate group of 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid obtained through a reductive amination reaction catalyzed by the protein encoded by the 5th gene into the methyl mercaptan. Encodes an enzyme that catalyzes the substitution reaction with mercapto groups. The "enzyme that catalyzes the reaction of substituting the phosphate group of 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid with the methylmercapto group of methylmercaptan" is, for example, a transsulfuration enzyme.

なお、第5遺伝子がコードするタンパク質が触媒する反応と第6遺伝子がコードするタンパク質が触媒する反応との間には、更なる反応が存在する(図5参照)。具体的には、第5遺伝子がコードするタンパク質が触媒する反応により得られた2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸が、2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸生産微生物が保持する2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸をリン酸化する酵素(例えば、ホモセリンキナーゼ)によって、2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸に変換される反応が存在する。2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸は、第6遺伝子がコードするタンパク質が触媒する反応の基質として使用される。 Note that there is an additional reaction between the reaction catalyzed by the protein encoded by the fifth gene and the reaction catalyzed by the protein encoded by the sixth gene (see FIG. 5). Specifically, 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid obtained by a reaction catalyzed by the protein encoded by the fifth gene is converted into 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid held by a 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid-producing microorganism. -There is a reaction in which hydroxycarboxylic acid is converted to 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid by an enzyme (eg, homoserine kinase) that phosphorylates it. 2-Amino-4-phosphonooxycarboxylic acid is used as a substrate for the reaction catalyzed by the protein encoded by the sixth gene.

第6遺伝子は、例えば、シスタチオニンγ-シンターゼ(Cystathionine γ-synthase、EC番号2.5.1.48)をコードする遺伝子であってもよい。 The sixth gene may be, for example, a gene encoding cystathionine γ-synthase (EC number 2.5.1.48).

シスタチオニンγ-シンターゼとしては、例えば、CGS1タンパク質が挙げられる。好ましくは、CGS1タンパク質は、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)由来である。より好ましくは、CGS1タンパク質は、シロイヌナズナ由来のCGS1成熟タンパク質である。シロイヌナズナ由来のCGS1成熟タンパク質は、シロイヌナズナ由来の野生型CGS1タンパク質において、N末端から2~68番目のアミノ酸残基が欠失したタンパク質である。 Examples of cystathionine γ-synthase include CGS1 protein. Preferably, the CGS1 protein is derived from Arabidopsis thaliana. More preferably, the CGS1 protein is a CGS1 mature protein derived from Arabidopsis. The Arabidopsis-derived CGS1 mature protein is a protein in which the 2nd to 68th amino acid residues from the N-terminus are deleted from the Arabidopsis-derived wild-type CGS1 protein.

好ましくは、第6遺伝子は以下からなる群より選択される:
(6-1)配列番号36に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質(すなわち、シロイヌナズナ由来のCGS1成熟タンパク質)であって、2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(6-2)配列番号36において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。
Preferably, the sixth gene is selected from the group consisting of:
(6-1) A protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 36 (i.e. CGS1 mature protein derived from Arabidopsis), in which the phosphate group of 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid is replaced by methyl mercaptan. and (6-2) a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 36. , a gene encoding a protein having the activity of catalyzing a reaction in which the phosphoric acid group of 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid is replaced with the methyl mercapto group of methyl mercaptan.

「配列番号36において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」は、「配列番号36に記載のアミノ酸配列に対して、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子」であってもよい。 "A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 36, in which methyl mercaptan has the phosphate group that 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid has. A gene encoding a protein having the activity of catalyzing the reaction of substitution with a methyl mercapto group is defined as a gene encoding a protein having an activity of 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 36. , more preferably 97% or more, still more preferably 98% or more, and even more preferably 99% or more, a protein consisting of an amino acid sequence having a homology of 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid. It may also be a gene encoding a protein having an activity of catalyzing the reaction of substituting a group with a methyl mercapto group of methyl mercaptan.

シロイヌナズナ由来のCGS1タンパク質のUniprotKB accession numberは、P55217である。 The UniprotKB accession number of CGS1 protein derived from Arabidopsis is P55217.

より好ましくは、第6遺伝子は、配列番号35に記載の塩基配列からなる、シロイヌナズナ由来のCGS1遺伝子の内、成熟タンパク質となる箇所をコリネ型細菌での発現が最適になるように合成された遺伝子である。 More preferably, the sixth gene is a gene synthesized so that the portion of the Arabidopsis-derived CGS1 gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 35 is optimally expressed in coryneform bacteria. It is.

配列番号35に記載の塩基配列と配列番号36に記載のアミノ酸配列は、以下の通りである。 The base sequence set forth in SEQ ID NO: 35 and the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 36 are as follows.

Figure 0007370587000035
Figure 0007370587000035

Figure 0007370587000036
Figure 0007370587000036

2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する活性は、例えば、当該酵素反応を1mM ジチオスレイトールを含有する100mM HEPES-KOHバッファー(pH7.5)中で25℃にて行い、反応に伴い遊離する無機リン酸イオンの初期生成速度を測定することで算出できる。必要であれば、微量のピリドキサールリン酸を加えても良い。無機リン酸イオンの生成速度は、例えば、無機リン酸イオンの濃度の時間変化から算出できる。無機リン酸イオンの濃度の測定は、例えば、酵素反応液と20%(w/v)トリクロロ酢酸を1:2の比率で混合し反応を止めた後、マラカイトグリーン法により可能である。ここでは、25℃で1分間に1μmolのスルフィド化合物が形成される活性を1ユニットとする。 The activity of catalyzing the reaction of substituting the phosphoric acid group of 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid with the methyl mercapto group of methyl mercaptan can be determined by, for example, catalyzing the enzyme reaction with 100 mM HEPES containing 1 mM dithiothreitol. It can be calculated by performing the reaction in a KOH buffer (pH 7.5) at 25° C. and measuring the initial production rate of inorganic phosphate ions liberated during the reaction. If necessary, a small amount of pyridoxal phosphate may be added. The production rate of inorganic phosphate ions can be calculated, for example, from the time change in the concentration of inorganic phosphate ions. The concentration of inorganic phosphate ions can be measured, for example, by mixing the enzyme reaction solution and 20% (w/v) trichloroacetic acid at a ratio of 1:2, stopping the reaction, and then using the malachite green method. Here, the activity in which 1 μmol of a sulfide compound is formed per minute at 25° C. is defined as 1 unit.

「配列番号36において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(CGS1遺伝子変異体)」は、hpaI遺伝子変異体を選択する上記方法と同様の方法により、他生物種のDNAライブラリーから選択することができる。 "A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 36, in which methyl mercaptan has the phosphate group that 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid has. A gene encoding a protein having the activity of catalyzing the reaction of substitution with a methyl mercapto group (CGS1 gene variant) was obtained from a DNA library of other species by a method similar to the above method for selecting the hpaI gene variant. You can choose.

(6.1.5)形質転換のための組換えベクターの構築
第1、第5および第6遺伝子は、形質転換のために適切なプラスミドベクターに組み込むことができる。
(6.1.5) Construction of recombinant vector for transformation The first, fifth and sixth genes can be incorporated into a suitable plasmid vector for transformation.

プラスミドベクターとしては、「(1.1.3)形質転換のための組換えベクターの構築」の欄に記載したプラスミドベクターと同様のプラスミドベクターを使用することができる。 As the plasmid vector, a plasmid vector similar to the plasmid vector described in "(1.1.3) Construction of recombinant vector for transformation" can be used.

第1、第5および第6遺伝子は、各々個別のプラスミドベクターに組み込んでもよいし、あるいは同一のプラスミドベクターに組み込んでもよい。得られた組換えベクターを用いて形質転換体を作製することができる。 The first, fifth and sixth genes may be incorporated into separate plasmid vectors, or may be integrated into the same plasmid vector. Transformants can be produced using the obtained recombinant vector.

(6.1.6)形質転換
形質転換方法は、公知の方法を制限無く使用できる。このような公知の方法としては、「(1.1.4)形質転換」の欄に記載した方法と同様の方法を使用することができる。
(6.1.6) Transformation Any known transformation method can be used without restriction. As such a known method, the same method as described in the column "(1.1.4) Transformation" can be used.

なお、上述のとおりに組換えベクターを用いて形質転換体を作製した場合、第1、第5および第6遺伝子の各々は、宿主の染色体に組み込まれてもよいし、あるいは、組換えベクターの形態で宿主の細胞質内に存在していてもよい。 In addition, when a transformant is produced using a recombinant vector as described above, each of the first, fifth, and sixth genes may be integrated into the chromosome of the host, or may be integrated into the host chromosome. It may exist in the cytoplasm of the host in the form of

(6.1.7)宿主染色体遺伝子の破壊または欠失
宿主は、野生株の他に、その変異株や人為的な遺伝子組換え体であってもよい。宿主がコリネ型細菌である場合、宿主は、「(1.1.5)宿主染色体遺伝子の破壊または欠失」の欄に記載した遺伝子破壊株または遺伝子欠失株と同様の遺伝子破壊株または遺伝子欠失株を使用することができる。また、遺伝子破壊株または遺伝子欠失株を作製する方法としては、「(1.1.5)宿主染色体遺伝子の破壊または欠失」の欄に記載した方法と同様の方法を使用することができる。このような遺伝子破壊株または遺伝子欠失株を宿主として用いることにより2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸の生産性を向上させたり、副生成物の生成を抑制したりすることができる。
(6.1.7) Disruption or deletion of host chromosomal genes The host may be a wild strain, a mutant strain thereof, or an artificially genetically modified strain. When the host is a coryneform bacterium, the host must be a gene-disrupted strain or a gene-deleted strain similar to the gene-disrupted strain or gene-deleted strain described in “(1.1.5) Disruption or deletion of host chromosomal genes.” Deletion strains can be used. In addition, as a method for producing gene-disrupted strains or gene-deleted strains, methods similar to those described in the column "(1.1.5) Disruption or deletion of host chromosomal genes" can be used. . By using such gene-disrupted or gene-deleted strains as hosts, it is possible to improve the productivity of 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid and to suppress the production of by-products.

(6.1.8)2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸生産微生物の具体例
具体的には、2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸生産微生物としては、
以下からなる群より選択される第1遺伝子:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-6)配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
以下からなる群より選択される第5遺伝子:
(5-1)配列番号30に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-2)配列番号30において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-3)配列番号32に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-4)配列番号32において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-5)配列番号34に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(5-6)配列番号34において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;および
以下からなる群より選択される第6遺伝子:
(6-1)配列番号36に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(6-2)配列番号36において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子
を含むコリネ型細菌を使用することができる。
(6.1.8) Specific examples of 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid producing microorganisms Specifically, 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid producing microorganisms include:
The first gene selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, and (1-6) 1 or 1 in SEQ ID NO: 6. A gene that encodes a protein that is composed of an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
A fifth gene selected from the group consisting of:
(5-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 30, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. the gene encoding the
(5-3) a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 32, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. the gene encoding the
(5-5) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, and (5-6) 1 in SEQ ID NO: 34. or a gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which several amino acids have been deleted, substituted, or added, and which has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids; and a group consisting of the following: The 6th gene selected from:
(6-1) A protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 36, which catalyzes the reaction of replacing the phosphate group of 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid with the methylmercapto group of methylmercaptan. (6-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 36, which is 2-amino-4-phosphonooxy A coryneform bacterium containing a gene encoding a protein having the activity of catalyzing the reaction of replacing the phosphate group of carboxylic acid with the methyl mercapto group of methyl mercaptan can be used.

(6.2)培養工程
2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸生産微生物(例えば、上述した形質転換体)を、ピルビン酸供給化合物とカルボニル化合物とメチルメルカプタンとの存在下で培養して、2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を生産することができる。「ピルビン酸供給化合物とカルボニル化合物とメチルメルカプタンとの存在下で培養すること」は、ピルビン酸供給化合物とカルボニル化合物とメチルメルカプタンとを含む培養液中で培養することにより行うことができる。好ましくは、「ピルビン酸供給化合物とカルボニル化合物とメチルメルカプタンとの存在下で培養すること」は、ピルビン酸供給化合物とカルボニル化合物とメチルメルカプタンとを添加した培養液中で培養することにより行うことができる。
(6.2) Cultivation step A 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid-producing microorganism (for example, the above-mentioned transformant) is cultured in the presence of a pyruvic acid supplying compound, a carbonyl compound, and methyl mercaptan. Amino-4-methylthiocarboxylic acid can be produced. "Cultivating in the presence of a pyruvic acid supplying compound, a carbonyl compound, and methyl mercaptan" can be carried out by culturing in a culture solution containing a pyruvic acid supplying compound, a carbonyl compound, and methyl mercaptan. Preferably, "cultivating in the presence of a pyruvate-supplying compound, a carbonyl compound, and methyl mercaptan" can be carried out by culturing in a culture medium to which a pyruvate-supplying compound, a carbonyl compound, and methyl mercaptan are added. can.

ピルビン酸供給化合物とカルボニル化合物とメチルメルカプタンとの存在下での培養に先立ち、「(1.2)培養工程」の欄に記載した増殖培養を行うことが好ましい。 Prior to culturing in the presence of the pyruvic acid-supplying compound, the carbonyl compound, and methyl mercaptan, it is preferable to perform the proliferation culture described in the column of "(1.2) Cultivation step".

生産培養に先立って増殖培養を行う場合、増殖培養とその後の生産培養は、例えば、以下のとおり行うことができる。増殖培養の後、先ず、増殖培養で使用した培養液(以下、増殖用培養液と呼ぶ)と増殖用培養液中に懸濁された形質転換体とを含む容器を遠心分離機にかけて、形質転換体を沈殿させることができる。その後、増殖用培養液を容器から除去し、分離された形質転換体を、生産培養で使用する培養液(以下、生産用培養液と呼ぶ)に懸濁し、生産培養を行うことができる。 When propagation culture is performed prior to production culture, the propagation culture and subsequent production culture can be performed, for example, as follows. After propagation culture, first, a container containing the culture solution used in the propagation culture (hereinafter referred to as the propagation culture solution) and the transformant suspended in the propagation culture solution is centrifuged to perform transformation. body can be precipitated. Thereafter, the growth culture solution is removed from the container, and the isolated transformants are suspended in the culture solution used for production culture (hereinafter referred to as production culture solution) to perform production culture.

あるいは、増殖培養とその後の生産培養は、増殖培養の後、形質転換体を含有する増殖用培養液にピルビン酸供給化合物、カルボニル化合物およびメチルメルカプタンを添加し、好気的条件を嫌気的条件または微好気的条件に変更することにより、培養液の交換を行うことなく生産培養を行うことができる。このように、増殖培養と生産培養とを連続的に行うこともできる。 Alternatively, the propagation culture and subsequent production culture can be carried out by adding pyruvate-providing compounds, carbonyl compounds, and methyl mercaptan to the propagation medium containing the transformants after propagation culture, changing the aerobic conditions to anaerobic conditions or By changing to microaerobic conditions, production culture can be performed without replacing the culture medium. In this way, proliferation culture and production culture can also be performed continuously.

(6.2.1)増殖用培養液
増殖用培養液としては、「(1.2.1)増殖用培養液」の欄に記載した増殖用培養液と同様の培養液を使用することができる。
(6.2.1) Culture solution for proliferation As the culture solution for proliferation, the same culture solution as the culture solution for proliferation described in the column "(1.2.1) Culture solution for proliferation" can be used. can.

(6.2.2)生産用培養液
生産用培養液としては、ピルビン酸供給化合物、カルボニル化合物、メチルメルカプタン及びその他必要な成分を含有する培養液を用いることができる。その他必要な成分として、例えば、無機塩類、糖類以外の炭素源又は窒素源を用いることができる。
(6.2.2) Culture solution for production As the culture solution for production, a culture solution containing a pyruvic acid supplying compound, a carbonyl compound, methyl mercaptan, and other necessary components can be used. As other necessary components, for example, inorganic salts, carbon sources other than sugars, or nitrogen sources can be used.

ピルビン酸供給化合物としては、「(1.2.2)生産用培養液」の欄に記載したピルビン酸供給化合物を使用することができる。 As the pyruvic acid supplying compound, the pyruvic acid supplying compound described in the column of "(1.2.2) Production culture solution" can be used.

カルボニル化合物としては、「(1.2.2)生産用培養液」の欄に記載したカルボニル化合物を使用することができる。 As the carbonyl compound, the carbonyl compounds described in the column of "(1.2.2) Production culture solution" can be used.

なお、1種類のカルボニル化合物を生産用培養液中に使用した場合、後述する「(6.2.4)2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸の回収」で述べる分離精製を容易に行うことが可能である。 In addition, when one type of carbonyl compound is used in the production culture solution, the separation and purification described in "(6.2.4) Recovery of 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid" described later can be easily performed. It is possible.

生産用培養液におけるメチルメルカプタンの濃度は、1mM~1Mの範囲内にあることが好ましく、10mM~300mMの範囲内にあることがより好ましい。また、2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸の生産に伴うメチルメルカプタンの減少に応じて、メチルメルカプタンの追加添加を行うことができる。 The concentration of methyl mercaptan in the production culture solution is preferably in the range of 1mM to 1M, more preferably in the range of 10mM to 300mM. Additionally, methyl mercaptan can be additionally added in accordance with the decrease in methyl mercaptan accompanying the production of 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid.

その他必要な成分としては、「(1.2.2)生産用培養液」の欄に記載したその他必要な成分と同様の成分を使用することができる。 As other necessary components, the same components as those described in the column of "(1.2.2) Production culture solution" can be used.

具体的な生産用培養液としては、グルコース、ホルムアルデヒド、メチルメルカプタン、硫酸アンモニウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸鉄(II)および硫酸マンガン(II)を含み、7.0のpHを有する培地を用いることができる。 Specific production culture fluids include glucose, formaldehyde, methyl mercaptan, ammonium sulfate, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, magnesium sulfate, iron (II) sulfate, and manganese (II) sulfate; 7. A medium with a pH of 0 can be used.

また、生産用培養液としては、増殖培養で用いた増殖用培養液と同じ組成のベース培養液に、ピルビン酸供給化合物とカルボニル化合物とメチルメルカプタンとを添加して得られる培養液を用いることもできる。なお、上述のベース培養液中に十分な量でピルビン酸供給化合物が存在する場合、ピルビン酸供給化合物を添加しなくてもよい。 In addition, as the production culture solution, a culture solution obtained by adding a pyruvate-supplying compound, a carbonyl compound, and methyl mercaptan to a base culture solution with the same composition as the growth culture solution used in the proliferation culture can also be used. can. Note that if the pyruvic acid-supplying compound is present in a sufficient amount in the above-mentioned base culture solution, it is not necessary to add the pyruvic acid-supplying compound.

(6.2.3)生産培養の条件
生産培養における培養温度は、2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸の生産に適した温度であれば、任意の温度であってもよい。生産培養における培養温度は、約20~50℃が好ましく、約25~47℃がより好ましい。上記温度範囲であれば、効率良く2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を製造できる。生産用培養液のpHは、2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸の生産に適したpHであれば、任意のpHであってもよい。生産用培養液のpHは、約6~8の範囲内に維持することが好ましい。生産用培養液のpHの調整は、無機あるいは有機の酸;水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液;尿素;炭酸カルシウム;アンモニア;4-モルホリノプロパンスルホン酸等を含むpH緩衝液等を用いて行うことができる。生産培養中も必要に応じて生産用培養液のpHは、適宜調整することができる。生産培養における培養時間は、形質転換体が2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を生産するのに十分な時間であれば、任意の時間であってもよい。生産培養における培養時間は、約3時間~7日間が好ましく、約1~3日間がより好ましい。
生産培養は、好気的条件の下で行われてもよく、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われてもよい。これは、上述した形質転換体が、好気的条件の下でも嫌気的条件または微好気的条件の下でも働く、2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を生産する経路を有しているためである。2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を生産する経路は、後述の「(6.3)作用および効果」の欄で述べる。
(6.2.3) Conditions for production culture The culture temperature for production culture may be any temperature as long as it is suitable for producing 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid. The culture temperature in production culture is preferably about 20 to 50°C, more preferably about 25 to 47°C. Within the above temperature range, 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid can be produced efficiently. The pH of the production culture solution may be any pH suitable for producing 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid. The pH of the production culture solution is preferably maintained within the range of about 6-8. The pH of the production culture solution should be adjusted using a pH buffer solution containing an inorganic or organic acid; an alkaline solution such as an aqueous potassium hydroxide solution; urea; calcium carbonate; ammonia; 4-morpholinopropanesulfonic acid, etc. Can be done. Even during production culture, the pH of the production culture solution can be adjusted as necessary. The culture time in production culture may be any time as long as it is sufficient for the transformant to produce 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid. The culture time in production culture is preferably about 3 hours to 7 days, more preferably about 1 to 3 days.
Production culture may be carried out under aerobic conditions, anaerobic conditions or microaerobic conditions. This is because the above-mentioned transformants have a pathway for producing 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid that works under both aerobic, anaerobic, or microaerobic conditions. It is. The route for producing 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid will be described in the "(6.3) Actions and Effects" section below.

<嫌気的条件または微好気的条件>
生産培養は、好ましくは、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われる。
<Anaerobic conditions or microaerobic conditions>
Production culture is preferably carried out under anaerobic or microaerobic conditions.

形質転換体を嫌気的条件下または微好気的条件下で培養すると、形質転換体は実質的に増殖せず、一層効率的に2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を生産することができる。 When the transformant is cultured under anaerobic or microaerobic conditions, the transformant does not substantially proliferate and can produce 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid more efficiently.

「嫌気的条件または微好気的条件」は、の欄に記載した「(1.2.3)生産培養の条件」の欄に記載した「嫌気的条件または微好気的条件」と同様の条件とすることができる。 "Anaerobic conditions or microaerobic conditions" are the same as "anaerobic conditions or microaerobic conditions" described in the "(1.2.3) Production culture conditions" column. It can be a condition.

<高密度条件>
生産培養は、好ましくは、形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われる。このような状態で形質転換体を培養すると、一層効率的に2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を生産することができる。
<High density conditions>
Production culture is preferably carried out with the transformant suspended in a production culture solution at high density. By culturing the transformant under such conditions, 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid can be produced more efficiently.

「形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態」は、「(1.2.3)生産培養の条件」の欄に記載した「形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態」と同様の状態とすることができる。 "A state in which the transformant is suspended in a production culture solution at high density" means "a state in which the transformant is suspended in a production culture solution" as described in the column of "(1.2.3) Production culture conditions". It can be in a state similar to "a state in which it is suspended at a high density in".

生産培養は、嫌気的条件または微好気的条件の下で、形質転換体を生産用培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われることがより好ましい。 Production culture is more preferably carried out under anaerobic or microaerobic conditions with the transformant suspended in a production culture solution at high density.

(6.2.4)2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸の回収
上述のとおり、第1、第5および第6遺伝子を含む形質転換体を生産用培養液中で培養すると、生産用培養液中に2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸が生産される。
(6.2.4) Recovery of 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid As mentioned above, when the transformant containing the first, fifth, and sixth genes is cultured in the production culture medium, In the process, 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid is produced.

具体的には、生産用培養液中に下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物を使用した場合、下記一般式(7):
101C(R102)(SCH3)CH2CH(NH2)COOH
(上記一般式(7)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を生産することができる。
Specifically, the following general formula (1) is contained in the production culture solution:
R 101 C(O)R 102
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
When using a carbonyl compound represented by the following general formula (7):
R 101 C(R 102 )(SCH 3 )CH 2 CH(NH 2 )COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (7) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
2-amino-4-methylthiocarboxylic acid represented by can be produced.

より具体的には、上記一般式(1)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(7)中、R101が水素であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-メチルチオ酪酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がメチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(7)中、R101がメチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-メチルチオ吉草酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がエチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(7)中、R101がエチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-メチルチオカプロン酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(7)中、R101がプロピル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-メチルチオエナント酸)を生産することができる。具体的には、上記一般式(1)中、R101がノルマルプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(7)中、R101がノルマルプロピル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-メチルチオノルマルヘプタン酸)を生産することができる。また、具体的には、上記一般式(1)中、R101がイソプロピル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(7)中、R101がイソプロピル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-メチルチオイソエナント酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101がペンチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(7)中、R101がペンチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-メチルチオカプリル酸)を生産することができる。具体的には、上記一般式(1)中、R101がノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(7)中、R101がノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素である2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸(すなわち、2-アミノ-4-メチルチオノルマルカプリル酸)を生産することができる。
上記一般式(1)中、R101およびR102がいずれもメチル基であるカルボニル化合物を使用した場合、上記一般式(7)中、R101およびR102がいずれもメチル基である2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸(すなわち、4-メチル-2-アミノ-4-メチルチオ吉草酸)を生産することができる。
なお、2-アミノ-4-メチルチオ酪酸はメチオニンとも呼ばれる。メチオニンは、例えば、L-メチオニンである。
More specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is hydrogen and R 102 is hydrogen in the above general formula (1), when R 101 is hydrogen in the above general formula (7), , and R 102 is hydrogen (ie, 2-amino-4-methylthiobutyric acid).
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is a methyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (7), R 101 is a methyl group, and R 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid in which 102 is hydrogen (ie, 2-amino-4-methylthiovaleric acid) can be produced.
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is an ethyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (7), R 101 is an ethyl group, and R 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid (ie, 2-amino-4-methylthiocaproic acid) in which 102 is hydrogen can be produced.
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is a propyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (7), R 101 is a propyl group, and R 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid (ie, 2-amino-4-methylthioenantoic acid) in which 102 is hydrogen can be produced. Specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is a normal propyl group and R 102 is hydrogen in the above general formula (1), in the above general formula (7), R 101 is a normal propyl group. and R 102 is hydrogen (ie, 2-amino-4-methylthionormalheptanoic acid) can be produced. Specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is an isopropyl group and R 102 is hydrogen in the general formula (7), R 101 is isopropyl in the general formula (7). and R 102 is hydrogen (ie, 2-amino-4-methylthioisoenantoic acid) can be produced.
In the above general formula (1), when using a carbonyl compound in which R 101 is a pentyl group and R 102 is hydrogen, in the above general formula (7), R 101 is a pentyl group, and R 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid (ie, 2-amino-4-methylthiocaprylic acid) in which 102 is hydrogen can be produced. Specifically, when using a carbonyl compound in which R 101 is a normal pentyl group in the above general formula (1) and R 102 is hydrogen, in the above general formula (7), R 101 is a normal pentyl group. and R 102 is hydrogen (ie, 2-amino-4-methylthionormalcaprylic acid) can be produced.
When a carbonyl compound in which R 101 and R 102 in the above general formula (1) are both methyl groups is used, in the above general formula (7), a 2-amino compound in which R 101 and R 102 are both methyl groups is used. -4-methylthiocarboxylic acid (ie, 4-methyl-2-amino-4-methylthiovaleric acid) can be produced.
Note that 2-amino-4-methylthiobutyric acid is also called methionine. Methionine is, for example, L-methionine.

生産用培養液を回収することにより上記の2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を回収できるが、さらに、公知の方法で2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を生産用培養液から分離精製することもできる。そのような公知の方法として、晶析法、クロマトグラフィー法、イオン交換樹脂法、活性炭吸着溶離法、溶媒抽出法等が挙げられる。 Although the above-mentioned 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid can be recovered by collecting the production culture solution, 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid can be further separated and purified from the production culture solution by a known method. You can also do it. Such known methods include a crystallization method, a chromatography method, an ion exchange resin method, an activated carbon adsorption/elution method, a solvent extraction method, and the like.

なお、生産用培養液からは、第1遺伝子がコードする酵素が触媒するアルドール反応によって生じたα-ケト酸等の物質を回収することもできる。 Note that substances such as α-keto acids produced by the aldol reaction catalyzed by the enzyme encoded by the first gene can also be recovered from the production culture solution.

また、複数種類のカルボニル化合物を使用した場合、培養液中に複数種類の2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸が生産される。複数種類の2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸は、晶析やクロマトグラフィーによって、互いに分離することができる。 Furthermore, when multiple types of carbonyl compounds are used, multiple types of 2-amino-4-methylthiocarboxylic acids are produced in the culture solution. Multiple types of 2-amino-4-methylthiocarboxylic acids can be separated from each other by crystallization or chromatography.

(6.3)作用および効果
2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸生産微生物が2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を生産するプロセスを模式的に図5に示す。図5に示すプロセスにおいては、ピルビン酸供給化合物がグルコースであり、カルボニル化合物がホルムアルデヒドであり、2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸がメチオニンである場合を例として説明する。
(6.3) Actions and Effects The process by which 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid-producing microorganisms produce 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid is schematically shown in FIG. In the process shown in FIG. 5, an example will be explained in which the pyruvic acid supplying compound is glucose, the carbonyl compound is formaldehyde, and the 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid is methionine.

図5に示すように、先ず、2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸生産微生物15は、グルコース2、ホルムアルデヒド3及びメチルメルカプタン16を取り込む。次に、グルコース2は、解糖系を通じてピルビン酸4に変換される。次に、ピルビン酸4とホルムアルデヒド3とは、第1遺伝子がコードする「ピルビン酸とアルデヒドとのアルドール反応を触媒する酵素」によって4-ヒドロキシ-2-オキソ酪酸5に変換される。次に、4-ヒドロキシ-2-オキソ酪酸5は、第5遺伝子がコードする「α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素」によってホモセリン14に変換される。次に、ホモセリン14は、2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸生産微生物が生来的に有するホモセリンキナーゼによってО-ホスホホモセリン17に変換される。メチルメルカプタン16とО-ホスホホモセリン17とは、第6遺伝子がコードする「О-ホスホホモセリンをメチオニンに変換する酵素」によってメチオニン18に変換される。以上のようにして、メチオニンが生産される。 As shown in FIG. 5, first, the 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid producing microorganism 15 takes in glucose 2, formaldehyde 3 and methyl mercaptan 16. Glucose 2 is then converted to pyruvate 4 through glycolysis. Next, pyruvate 4 and formaldehyde 3 are converted to 4-hydroxy-2-oxobutyric acid 5 by the "enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvate and aldehyde" encoded by the first gene. Next, 4-hydroxy-2-oxobutyric acid 5 is converted to homoserine 14 by the "enzyme that catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids" encoded by the fifth gene. Next, homoserine 14 is converted to O-phosphohomoserine 17 by homoserine kinase, which is naturally present in the 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid producing microorganism. Methyl mercaptan 16 and O-phosphohomoserine 17 are converted to methionine 18 by the "enzyme that converts O-phosphohomoserine to methionine" encoded by the sixth gene. Methionine is produced in the above manner.

(7.)好ましい実施形態
以下に、本発明の好ましい実施形態をまとめて示す。
[A1] ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする遺伝子を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、
下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(2):
101C(R102)(OH)CH2COCOOH
(上記一般式(2)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表されるα-ケト酸を生産する工程を含む、α-ケト酸の製造方法。
[A2] 前記一般式(1)及び(2)中、R102が水素である[A1]に記載の方法。
[A3] 前記一般式(1)及び(2)中、R101が、水素、メチル基、エチル基、プロピル基またはペンチル基であり、かつ、R102が水素である[A1]または[A2]に記載の方法。
[A4] 前記一般式(1)及び(2)中、R101が、水素、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基またはノルマルペンチル基であり、かつ、R102が水素である[A1]~[A3]の何れか1に記載の方法。
[A5] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[A1]~[A4]の何れか1に記載の方法。
[A6] 前記培養液は、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を添加した培養液である[A5]に記載の方法。
[A7] 前記ピルビン酸供給化合物は、前記培養液中で0.1~40(w/v)%、好ましくは、1~20(w/v)%の濃度になるように添加される[A6]に記載の方法。
[A8] カルボニル化合物は、前記培養液中で0.001~10(w/v)%、好ましくは、0.01~1(w/v)%の濃度になるように添加される[A6]または[A7]に記載の方法。
[A9] 前記ピルビン酸供給化合物は、糖類である[A1]~[A8]の何れか1に記載の方法。
[A10] 前記糖類は、単糖、例えばフルクトースもしくはグルコース;二糖、例えばスクロース;多糖、例えば構成単糖としてグルコースを含む多糖;または植物(例えば非可食農産廃棄物またはエネルギー作物)を糖化酵素で処理することにより得られた糖化液である[A1]~[A9]の何れか1に記載の方法。
[A11] 前記糖類は、グルコースである[A1]~[A10]の何れか1に記載の方法。
[A12] 前記ピルビン酸供給化合物は、ピルビン酸である[A1]~[A8]の何れか1に記載の方法。
[A13] 前記培養が、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われる[A1]~[A12]の何れか1に記載の方法。
[A14] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[A13]に記載の方法。
[A15] 前記嫌気的条件または前記微好気的条件は、前記培養液中の溶存酸素濃度が0~2ppmの範囲内にあり、好ましくは0~1ppmの範囲内にあり、より好ましくは0~0.5ppmの範囲内にある条件である[A14]に記載の方法。
[A16] 前記培養が、前記微生物を培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われる[A1]~[A15]の何れか1に記載の方法。
[A17] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[A16]に記載の方法。
[A18] 前記微生物を前記培養液中に高密度に懸濁させた前記状態は、前記微生物を前記培養液中に、前記微生物の湿菌体重量%が1~50(w/v)%の範囲内になるように懸濁させた状態、好ましくは、前記微生物を前記培養液中に、前記微生物の湿菌体重量%が3~30(w/v)%の範囲内になるように懸濁させた状態である[A17]に記載の方法。
[A19] 前記遺伝子は、アルドラーゼをコードする[A1]~[A18]の何れか1に記載の方法。
[A20] 前記遺伝子は、タイプIのアルドラーゼをコードする[A1]~[A19]の何れか1に記載の方法。
[A21] 前記遺伝子は、タイプIIのアルドラーゼをコードする[A1]~[A19]の何れか1に記載の方法。
[A22] 前記遺伝子は、以下からなる群より選択されるアルドラーゼをコードする:
(a1)2-デヒドロ-3-デオキシ-ホスホグルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase)、
(a2)2-デヒドロ-3-デオキシ-6-ホスホグルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase)、
(a3)4-ヒドロキシ-2-オキソグルタレートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase)、
(a4)(4S)-4-ヒドロキシル-2-オキソグルタレートアルドラーゼ((4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase)、
(a5)2-デヒドロ-3-デオキシ-D-ペントネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase)、
(a6)2-デヒドロ-3-デオキシ-D-グルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate aldolase)、
(a7)3-デオキシ-D-マンノ-オクツロソネートアルドラーゼ(3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase)、
(a8)4-ヒドロキシル-2-オキソバレレートアルドラーゼ(4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase)、
(a9)4-(2-カルボキシフェニル)-2-オキソブ-3-エノエートアルドラーゼ(4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase)、
(a10)4-ヒドロキシ-2-オキソヘプタンジオエートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase)、
(a11)2-デヒドロ-3-デオキシグルカレートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase)、
(a12)2-ケト-3-デオキシ-L-ラムノネートアルドラーゼ(2-keto-3-deoxy-L-rhamnonate aldolase)、
(a13)4-ヒドロキシル-4-メチル-2-オキソグルタレートアルドラーゼ(4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase)、および
(a14)4-ヒドロキシ-2-オキソヘキサノネートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxohexanonate aldolase);
[A1]~[A21]の何れか1に記載の方法。
[A23] 前記遺伝子は、edaタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のedaタンパク質;dgoAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のdgoAタンパク質;yjhHタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のyjhHタンパク質;yagEタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のyagEタンパク質;nanAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のnanAタンパク質;mhpEタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のmhpEタンパク質;hpaIタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のhpaIタンパク質;bphIタンパク質、好ましくは、バークホルデリア ゼノボランス由来のbphIタンパク質;phdJタンパク質、好ましくは、ノカルディオイデス属菌由来のphdJタンパク質;garLタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のgarLタンパク質;rhmAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のrhmAタンパク質;およびgalCタンパク質、好ましくは、シュードモナス プチダ由来のgalCタンパク質;からなる群より選択されるアルドラーゼをコードする[A1]~[A22]の何れか1に記載の方法。
[A24] 前記遺伝子は以下からなる群より選択される:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-6)配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-7)配列番号8に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-8)配列番号8において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-9)配列番号10に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-10)配列番号10において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-11)配列番号12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-12)配列番号12において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-13)配列番号14に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-14)配列番号14において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-15)配列番号16に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-16)配列番号16において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-17)配列番号18に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-18)配列番号18において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-19)配列番号20に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-20)配列番号20において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-21)配列番号22に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-22)配列番号22において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
[A1]~[A23]の何れか1に記載の方法。
[A25] 前記遺伝子は以下からなる群より選択される:
配列番号1に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号3に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号5に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号7に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号9に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号11に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号13に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号15に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号17に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号19に記載の塩基配列からなる遺伝子、および
配列番号21に記載の塩基配列からなる遺伝子;
[A1]~[A24]の何れか1に記載の方法。
[A26] 前記微生物は、好気性細菌、好ましくは、コリネ型細菌、より好ましくは、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)菌、より好ましくは、コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)である[A1]~[A25]の何れか1に記載の方法。
[A27] 前記微生物は、前記遺伝子によって形質転換された微生物である[A1]~[A26]の何れか1に記載の方法。
[A28] 前記微生物は、ラクテート(乳酸)デヒドロゲナーゼ(lactate dehydrogenase)遺伝子、フォスフォエノールピルベートカルボキシラーゼ(phosphoenolpyrvate carboxylase)遺伝子、ピルビン酸カルボキシラーゼ(pyruvate carboxylase)遺伝子、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ(pyruvate dehydrogenase)遺伝子、グルタミン酸-ピルビン酸アミノトランスフェラーゼ(glutamate-pyruvate aminotransferase)遺伝子、アセトラクテートシンターゼ(acetolactate synthase)遺伝子、N-スクシニルジアミノピメレート(N-succinyldiaminopimelate aminotransferase)遺伝子、S-(ヒドロキシメチル)ミコチオールデヒドロゲナーゼ(S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase)遺伝子、およびアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ(acetaldehyde dehydrogenase)遺伝子からなる群より選択される少なくとも一つの遺伝子の欠損株である[A1]~[A27]の何れか1に記載の方法。
[A29] 前記培養の前に、前記微生物を好気的条件下で培養することを更に含む[A1]~[A28]の何れか1に記載の方法。
[A30] 生産されたα-ケト酸を回収することを更に含む[A1]~[A29]の何れか1に記載の方法。
(7.) Preferred Embodiments Preferred embodiments of the present invention are summarized below.
[A1] A microorganism containing a gene encoding an enzyme that catalyzes an aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, and a pyruvic acid-supplying compound selected from pyruvic acid and saccharides;
General formula (1) below:
R 101 C(O)R 102
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (2) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 COCOOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (2) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
A method for producing an α-keto acid, the method comprising the step of producing an α-keto acid represented by:
[A2] The method according to [A1], wherein in the general formulas (1) and (2), R 102 is hydrogen.
[A3] In the general formulas (1) and (2), R 101 is hydrogen, methyl group, ethyl group, propyl group or pentyl group, and R 102 is hydrogen [A1] or [A2] The method described in.
[A4] In the general formulas (1) and (2), R 101 is hydrogen, a methyl group, an ethyl group, a normal propyl group, an isopropyl group, or a normal pentyl group, and R 102 is hydrogen [A1 ] to [A3].
[A5] The method according to any one of [A1] to [A4], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound and the carbonyl compound.
[A6] The method according to [A5], wherein the culture solution is a culture solution to which the pyruvic acid supplying compound and carbonyl compound are added.
[A7] The pyruvate-supplying compound is added to the culture medium at a concentration of 0.1 to 40 (w/v)%, preferably 1 to 20 (w/v)% [A6 The method described in ].
[A8] The carbonyl compound is added to the culture solution at a concentration of 0.001 to 10 (w/v)%, preferably 0.01 to 1 (w/v)% [A6] Or the method described in [A7].
[A9] The method according to any one of [A1] to [A8], wherein the pyruvic acid supplying compound is a saccharide.
[A10] The saccharide may be a monosaccharide, such as fructose or glucose; a disaccharide, such as sucrose; a polysaccharide, such as a polysaccharide containing glucose as a constituent monosaccharide; The method according to any one of [A1] to [A9], which is a saccharified liquid obtained by processing.
[A11] The method according to any one of [A1] to [A10], wherein the saccharide is glucose.
[A12] The method according to any one of [A1] to [A8], wherein the pyruvic acid supplying compound is pyruvic acid.
[A13] The method according to any one of [A1] to [A12], wherein the culturing is performed under anaerobic conditions or microaerobic conditions.
[A14] The method according to [A13], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound and the carbonyl compound.
[A15] The anaerobic condition or the microaerobic condition is such that the dissolved oxygen concentration in the culture solution is within the range of 0 to 2 ppm, preferably within the range of 0 to 1 ppm, and more preferably 0 to 1 ppm. The method according to [A14], wherein the condition is within the range of 0.5 ppm.
[A16] The method according to any one of [A1] to [A15], wherein the culturing is performed with the microorganism suspended in a culture solution at high density.
[A17] The method according to [A16], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound and the carbonyl compound.
[A18] The state in which the microorganism is suspended in the culture solution at a high density is the state in which the microorganism is suspended in the culture solution in such a manner that the wet bacterial weight% of the microorganism is 1 to 50 (w/v)%. Preferably, the microorganism is suspended in the culture medium so that the wet weight percentage of the microorganism is within the range of 3 to 30 (w/v)%. The method according to [A17], which is in a cloudy state.
[A19] The method according to any one of [A1] to [A18], wherein the gene encodes aldolase.
[A20] The method according to any one of [A1] to [A19], wherein the gene encodes type I aldolase.
[A21] The method according to any one of [A1] to [A19], wherein the gene encodes type II aldolase.
[A22] The gene encodes an aldolase selected from the group consisting of:
(a1) 2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase),
(a2) 2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase),
(a3) 4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase,
(a4) (4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase (4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase,
(a5) 2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase),
(a6) 2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate aldolase,
(a7) 3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase (3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase),
(a8) 4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase (4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase),
(a9) 4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase (4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase),
(a10) 4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase (4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase),
(a11) 2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase (2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase),
(a12) 2-keto-3-deoxy-L-rhamnonate aldolase,
(a13) 4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase, and (a14) 4-hydroxyl-2-oxohexanonate aldolase (4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase). hydroxy-2-oxohexanonate aldolase);
The method according to any one of [A1] to [A21].
[A23] The gene includes eda protein, preferably E. coli-derived eda protein; dgoA protein, preferably E. coli-derived dgoA protein; yjhH protein, preferably E. coli-derived yjhH protein; yagE protein, preferably E. coli-derived dgoA protein, preferably E. coli-derived dgoA protein; yagE protein derived from E. coli; nanA protein, preferably nanA protein derived from E. coli; mhpE protein, preferably mhpE protein derived from E. coli; hpaI protein, preferably hpaI protein derived from E. coli; bphI protein, preferably Burkholderia bphI protein derived from Xenovorans; phdJ protein, preferably phdJ protein derived from Nocardioides; garL protein, preferably garL protein derived from Escherichia coli; rhmA protein, preferably rhmA protein derived from Escherichia coli; and galC protein, Preferably, the method according to any one of [A1] to [A22], which encodes an aldolase selected from the group consisting of galC protein derived from Pseudomonas putida.
[A24] The gene is selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6,
(1-6) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 6, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-7) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8,
(1-8) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 8, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-9) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 10,
(1-10) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 10, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-11) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12,
(1-12) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 12, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-13) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 14,
(1-14) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 14, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-15) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 16,
(1-16) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 16, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-17) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18,
(1-18) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 18, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-19) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20,
(1-20) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 20, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-21) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, and (1-22) 1 or 1 in SEQ ID NO: 22. A gene that encodes a protein that is composed of an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
The method according to any one of [A1] to [A23].
[A25] The gene is selected from the group consisting of:
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 5,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 7,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 9,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 11,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 13,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 15,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 17,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 19, and a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 21;
The method according to any one of [A1] to [A24].
[A26] The microorganism is an aerobic bacterium, preferably a coryneform bacterium, more preferably a Corynebacterium genus, more preferably a Corynebacterium glutamicum [A1] to [ A25].
[A27] The method according to any one of [A1] to [A26], wherein the microorganism is a microorganism transformed by the gene.
[A28] The microorganism has a lactate dehydrogenase gene, a phosphoenolpyrvate carboxylase gene, a pyruvate carboxylase gene, a pyruvate dehydrogenase gene, and a glutamate dehydrogenase gene. pyruvate aminotransferase gene, acetolactate synthase gene, N-succinyldiaminopimelate aminotransferase gene, S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase (S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase ) mycothiol dehydrogenase gene, and the acetaldehyde dehydrogenase (acetaldehyde dehydrogenase) gene.
[A29] The method according to any one of [A1] to [A28], further comprising culturing the microorganism under aerobic conditions before the culturing.
[A30] The method according to any one of [A1] to [A29], further comprising recovering the produced α-keto acid.

[B1] 以下の遺伝子:
以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、
(b)α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する酵素をコードする第2遺伝子、および
(c)アルデヒドの還元反応を触媒する酵素をコードする第3遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、
下記一般式(3):
103C(O)R104
(ここでR103およびR104は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である。ただし、R103が水素であるとき、R104は水素ではない。)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(4):
103C(R104)(OH)CH2CH2OH
(上記一般式(4)におけるR103およびR104は、それぞれ上記一般式(3)におけるR103およびR104と同じ基である)
により表される1,3-ジオールを生産する工程を含む、1,3-ジオールの製造方法。
[B2] 前記一般式(3)及び(4)中、R104が水素である[B1]に記載の方法。
[B3] 前記一般式(3)及び(4)中、R103が、水素、メチル基、エチル基、プロピル基またはペンチル基であり、かつ、R104が水素である[B1]または[B2]に記載の方法。
[B4] 前記一般式(3)及び(4)中、R103が、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基またはノルマルペンチル基であり、かつ、R104が水素である[B1]~[B3]の何れか1に記載の方法。
[B5] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[B1]~[B4]の何れか1に記載の方法。
[B6] 前記培養液は、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を添加した培養液である[B5]に記載の方法。
[B7] 前記ピルビン酸供給化合物は、前記培養液中で0.1~40(w/v)%、好ましくは、1~20(w/v)%の濃度になるように添加される[B6]に記載の方法。
[B8] カルボニル化合物は、前記培養液中で0.001~10(w/v)%、好ましくは、0.01~1(w/v)%の濃度になるように添加される[B6]または[B7]に記載の方法。
[B9] 前記ピルビン酸供給化合物は、糖類である[B1]~[B8]の何れか1に記載の方法。
[B10] 前記糖類は、単糖、例えばフルクトースもしくはグルコース;二糖、例えばスクロース;多糖、例えば構成単糖としてグルコースを含む多糖;または植物(例えば非可食農産廃棄物またはエネルギー作物)を糖化酵素で処理することにより得られた糖化液である[B1]~[B9]の何れか1に記載の方法。
[B11] 前記糖類は、グルコースである[B1]~[B10]の何れか1に記載の方法。
[B12] 前記ピルビン酸供給化合物は、ピルビン酸である[B1]~[B8]の何れか1に記載の方法。
[B13] 前記培養が、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われる[B1]~[B12]の何れか1に記載の方法。
[B14] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[B13]に記載の方法。
[B15] 前記嫌気的条件または前記微好気的条件は、前記培養液中の溶存酸素濃度が0~2ppmの範囲内にあり、好ましくは0~1ppmの範囲内にあり、より好ましくは0~0.5ppmの範囲内にある条件である[B14]に記載の方法。
[B16] 前記培養が、前記微生物を培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われる[B1]~[B15]の何れか1に記載の方法。
[B17] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[B16]に記載の方法。
[B18] 前記微生物を前記培養液中に高密度に懸濁させた前記状態は、前記微生物を前記培養液中に、前記微生物の湿菌体重量%が1~50(w/v)%の範囲内になるように懸濁させた状態、好ましくは、前記微生物を前記培養液中に、前記微生物の湿菌体重量%が3~30(w/v)%の範囲内になるように懸濁させた状態である[B17]に記載の方法。
[B19] 生産された1,3-ジオールを回収することを更に含む[B1]~[B18]の何れか1に記載の方法。
[B20] 以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、
(b)α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する酵素をコードする第2遺伝子、および
(c)アルデヒドの還元反応を触媒する酵素をコードする第3遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物の存在下で培養して、1,3-ブタンジオールを生産する工程を含む、1,3-ブタンジオールの製造方法。
[B21] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[B20]に記載の方法。
[B22] 前記培養液は、前記ピルビン酸供給化合物を添加した培養液である[B21]に記載の方法。
[B23] 前記ピルビン酸供給化合物は、前記培養液中で0.1~40(w/v)%、好ましくは、1~20(w/v)%の濃度になるように添加される[B22]に記載の方法。
[B24] 前記ピルビン酸供給化合物は、糖類である[B20]~[B23]の何れか1に記載の方法。
[B25] 前記糖類は、単糖、例えばフルクトースもしくはグルコース;二糖、例えばスクロース;多糖、例えば構成単糖としてグルコースを含む多糖;または植物(例えば非可食農産廃棄物またはエネルギー作物)を糖化酵素で処理することにより得られた糖化液である[B20]~[B24]の何れか1に記載の方法。
[B26] 前記糖類は、グルコースである[B20]~[B25]の何れか1に記載の方法。
[B27] 前記培養が、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われる[B20]~[B26]の何れか1に記載の方法。
[B28] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[B27]に記載の方法。
[B29] 前記嫌気的条件または前記微好気的条件は、前記培養液中の溶存酸素濃度が0~2ppmの範囲内にあり、好ましくは0~1ppmの範囲内にあり、より好ましくは0~0.5ppmの範囲内にある条件である[B28]に記載の方法。
[B30] 前記培養が、前記微生物を培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われる[B20]~[B29]の何れか1に記載の方法。
[B31] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[B30]に記載の方法。
[B32] 前記微生物を前記培養液中に高密度に懸濁させた前記状態は、前記微生物を前記培養液中に、前記微生物の湿菌体重量%が1~50(w/v)%の範囲内になるように懸濁させた状態、好ましくは、前記微生物を前記培養液中に、前記微生物の湿菌体重量%が3~30(w/v)%の範囲内になるように懸濁させた状態である[B31]に記載の方法。
[B33] 生産された1,3-ブタンジオールを回収することを更に含む[B20]~[B32]の何れか1に記載の方法。
[B34] 前記第1遺伝子は、アルドラーゼをコードする[B1]~[B33]の何れか1に記載の方法。
[B35] 前記第1遺伝子は、タイプIのアルドラーゼをコードする[B1]~[B34]の何れか1に記載の方法。
[B36] 前記第1遺伝子は、タイプIIのアルドラーゼをコードする[B1]~[B34]の何れか1に記載の方法。
[B37] 前記第1遺伝子は、以下からなる群より選択されるアルドラーゼをコードする:
(a1)2-デヒドロ-3-デオキシ-ホスホグルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase)、
(a2)2-デヒドロ-3-デオキシ-6-ホスホグルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase)、
(a3)4-ヒドロキシ-2-オキソグルタレートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase)、
(a4)(4S)-4-ヒドロキシル-2-オキソグルタレートアルドラーゼ((4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase)、
(a5)2-デヒドロ-3-デオキシ-D-ペントネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase)、
(a6)2-デヒドロ-3-デオキシ-D-グルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate aldolase)、
(a7)3-デオキシ-D-マンノ-オクツロソネートアルドラーゼ(3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase)、
(a8)4-ヒドロキシル-2-オキソバレレートアルドラーゼ(4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase)、
(a9)4-(2-カルボキシフェニル)-2-オキソブ-3-エノエートアルドラーゼ(4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase)、
(a10)4-ヒドロキシ-2-オキソヘプタンジオエートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase)、
(a11)2-デヒドロ-3-デオキシグルカレートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase)、
(a12)2-ケト-3-デオキシ-L-ラムノネートアルドラーゼ(2-keto-3-deoxy-L-rhamnonate aldolase)、
(a13)4-ヒドロキシル-4-メチル-2-オキソグルタレートアルドラーゼ(4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase)、および
(a14)4-ヒドロキシ-2-オキソヘキサノネートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxohexanonate aldolase);
[B1]~[B36]の何れか1に記載の方法。
[B38] 前記第1遺伝子は、edaタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のedaタンパク質;dgoAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のdgoAタンパク質;yjhHタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のyjhHタンパク質;yagEタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のyagEタンパク質;nanAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のnanAタンパク質;mhpEタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のmhpEタンパク質;hpaIタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のhpaIタンパク質;bphIタンパク質、好ましくは、バークホルデリア ゼノボランス由来のbphIタンパク質;phdJタンパク質、好ましくは、ノカルディオイデス属菌由来のphdJタンパク質;garLタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のgarLタンパク質;rhmAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のrhmAタンパク質;およびgalCタンパク質、好ましくは、シュードモナス プチダ由来のgalCタンパク質;からなる群より選択されるアルドラーゼをコードする[B1]~[B37]の何れか1に記載の方法。
[B39] 前記第1遺伝子は以下からなる群より選択される:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-6)配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-7)配列番号8に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-8)配列番号8において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-9)配列番号10に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-10)配列番号10において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-11)配列番号12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-12)配列番号12において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-13)配列番号14に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-14)配列番号14において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-15)配列番号16に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-16)配列番号16において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-17)配列番号18に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-18)配列番号18において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-19)配列番号20に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-20)配列番号20において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-21)配列番号22に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-22)配列番号22において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
[B1]~[B38]の何れか1に記載の方法。
[B40] 前記第1遺伝子は以下からなる群より選択される:
配列番号1に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号3に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号5に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号7に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号9に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号11に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号13に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号15に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号17に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号19に記載の塩基配列からなる遺伝子、および
配列番号21に記載の塩基配列からなる遺伝子;
[B1]~[B39]の何れか1に記載の方法。
[B41] 前記第2遺伝子は、前記アルドール反応により得られたα-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する前記酵素をコードする[B1]~[B40]の何れか1に記載の方法。
[B42] 前記第2遺伝子は、脱炭酸酵素をコードする[B1]~[B41]の何れか1に記載の方法。
[B43] 前記第2遺伝子は、以下からなる群より選択される脱炭酸酵素をコードする:
(b1)ピルベートデカルボキシラーゼ(pyruvate decarboxylase)、
(b2)ベンゾイルフォルメートデカルボキシラーゼ(benzoylformate decarboxylase)、および
(b3)インドールピルベートデカルボキシラーゼ(indolepyruvate decarboxylase);
[B1]~[B42]の何れか1に記載の方法。
[B44] 前記第2遺伝子は、pdcタンパク質、好ましくは、ザイモモナス モビリス由来のpdcタンパク質;mdlCタンパク質、好ましくは、シュードモナス プチダ由来のmdlCタンパク質;kivDタンパク質、好ましくは、ラクトコッカス ラクティス由来のkivDタンパク質;からなる群より選択される脱炭酸酵素をコードする[B1]~[B43]の何れか1に記載の方法。
[B45] 前記第2遺伝子は、mdlCタンパク質、好ましくは、シュードモナス プチダ由来のmdlCタンパク質をコードする[B1]~[B44]の何れか1に記載の方法。
[B46] 前記第2遺伝子は以下からなる群より選択される:
(2-1)配列番号24に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(2-2)配列番号24において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
[B1]~[B45]の何れか1に記載の方法。
[B47] 前記第2遺伝子は、配列番号23に記載の塩基配列からなる遺伝子である[B1]~[B46]の何れか1に記載の方法。
[B48] 前記第3遺伝子は、前記第1遺伝子がコードする前記酵素が触媒する前記アルドール反応の基質であるアルデヒドとは種類が異なるアルデヒドの還元反応を触媒する前記酵素をコードする[B1]~[B47]の何れか1に記載の方法。
[B49] 前記第3遺伝子は、前記脱炭酸反応により得られたアルデヒドの還元反応を触媒する前記酵素をコードする[B1]~[B48]の何れか1に記載の方法。
[B50] 前記第3遺伝子は、アルコールデヒドロゲナーゼをコードする[B1]~[B49]の何れか1に記載の方法。
[B51] 前記第3遺伝子は、1,3-プロパンジオールデヒドロゲナーゼ(1,3-propanediol dehydrogenase)をコードする[B1]~[B50]の何れか1に記載の方法。
[B52] 前記第3遺伝子は、dhaTタンパク質、好ましくは、クレブシエラ ニューモニエ由来のdhaTタンパク質;およびlpoタンパク質、好ましくは、ラクトバチルス ロイテリ由来のlpoタンパク質;からなる群より選択される1,3-プロパンジオールデヒドロゲナーゼをコードする[B1]~[B51]の何れか1に記載の方法。
[B53] 前記第3遺伝子は以下からなる群より選択される:
(3-1)配列番号26に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、アルデヒドの還元反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(3-2)配列番号26において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、アルデヒドの還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
[B1]~[B52]の何れか1に記載の方法。
[B54] 前記第3遺伝子は、配列番号25に記載の塩基配列からなる遺伝子である[B1]~[B53]の何れか1に記載の方法。
[B55] 前記微生物は、好気性細菌、好ましくは、コリネ型細菌、より好ましくは、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)菌、より好ましくは、コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)である[B1]~[B54]の何れか1に記載の方法。
[B56] 前記微生物は、前記第1、前記第2および前記第3遺伝子によって形質転換された微生物である[B1]~[B55]の何れか1に記載の方法。
[B57] 前記微生物は、ラクテート(乳酸)デヒドロゲナーゼ(lactate dehydrogenase)遺伝子、フォスフォエノールピルベートカルボキシラーゼ(phosphoenolpyrvate carboxylase)遺伝子、ピルビン酸カルボキシラーゼ(pyruvate carboxylase)遺伝子、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ(pyruvate dehydrogenase)遺伝子、グルタミン酸-ピルビン酸アミノトランスフェラーゼ(glutamate-pyruvate aminotransferase)遺伝子、アセトラクテートシンターゼ(acetolactate synthase)遺伝子、N-スクシニルジアミノピメレート(N-succinyldiaminopimelate aminotransferase)遺伝子、S-(ヒドロキシメチル)ミコチオールデヒドロゲナーゼ(S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase)遺伝子、およびアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ(acetaldehyde dehydrogenase)遺伝子からなる群より選択される少なくとも一つの遺伝子の欠損株である[B1]~[B56]の何れか1に記載の方法。
[B58] 前記培養の前に、前記微生物を好気的条件下で培養することを更に含む[B1]~[B57]の何れか1に記載の方法。
[B1] The following genes:
The following genes:
(a) a first gene encoding an enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
(b) a second gene encoding an enzyme that catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids; and (c) a third gene encoding an enzyme that catalyzes the reduction reaction of aldehydes. a selected pyruvate-providing compound;
General formula (3) below:
R 103 C(O)R 104
(Here, R 103 and R 104 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. However, when R 103 is hydrogen, R 104 is not hydrogen.)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (4) below:
R 103 C(R 104 )(OH)CH 2 CH 2 OH
(R 103 and R 104 in the above general formula (4) are the same groups as R 103 and R 104 in the above general formula (3), respectively)
A method for producing 1,3-diol, comprising the step of producing 1,3-diol represented by
[B2] The method according to [B1], wherein R 104 in the general formulas (3) and (4) is hydrogen.
[B3] In the general formulas (3) and (4), R 103 is hydrogen, methyl group, ethyl group, propyl group or pentyl group, and R 104 is hydrogen [B1] or [B2] The method described in.
[B4] In the general formulas (3) and (4), R 103 is a methyl group, ethyl group, normal propyl group, isopropyl group, or normal pentyl group, and R 104 is hydrogen [B1] ~ The method according to any one of [B3].
[B5] The method according to any one of [B1] to [B4], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound and the carbonyl compound.
[B6] The method according to [B5], wherein the culture solution is a culture solution to which the pyruvic acid supplying compound and carbonyl compound are added.
[B7] The pyruvate-supplying compound is added to the culture solution at a concentration of 0.1 to 40 (w/v)%, preferably 1 to 20 (w/v)% [B6 The method described in ].
[B8] The carbonyl compound is added to the culture solution at a concentration of 0.001 to 10 (w/v)%, preferably 0.01 to 1 (w/v)% [B6] Or the method described in [B7].
[B9] The method according to any one of [B1] to [B8], wherein the pyruvic acid supplying compound is a saccharide.
[B10] The saccharide may be a monosaccharide, such as fructose or glucose; a disaccharide, such as sucrose; a polysaccharide, such as a polysaccharide containing glucose as a constituent monosaccharide; The method according to any one of [B1] to [B9], which is a saccharified liquid obtained by processing.
[B11] The method according to any one of [B1] to [B10], wherein the saccharide is glucose.
[B12] The method according to any one of [B1] to [B8], wherein the pyruvic acid supplying compound is pyruvic acid.
[B13] The method according to any one of [B1] to [B12], wherein the culturing is performed under anaerobic conditions or microaerobic conditions.
[B14] The method according to [B13], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound and the carbonyl compound.
[B15] The anaerobic condition or the microaerobic condition is such that the dissolved oxygen concentration in the culture solution is within the range of 0 to 2 ppm, preferably within the range of 0 to 1 ppm, and more preferably 0 to 1 ppm. The method according to [B14], wherein the conditions are within the range of 0.5 ppm.
[B16] The method according to any one of [B1] to [B15], wherein the culturing is performed with the microorganism suspended in a culture solution at high density.
[B17] The method according to [B16], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound and the carbonyl compound.
[B18] The state in which the microorganism is suspended in the culture solution at a high density is the state in which the microorganism is suspended in the culture solution so that the wet weight percentage of the microorganism is 1 to 50 (w/v)%. Preferably, the microorganism is suspended in the culture medium so that the wet weight percentage of the microorganism is within the range of 3 to 30 (w/v)%. The method according to [B17], which is in a cloudy state.
[B19] The method according to any one of [B1] to [B18], further comprising recovering the produced 1,3-diol.
[B20] The following genes:
(a) a first gene encoding an enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
(b) a second gene encoding an enzyme that catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids; and (c) a third gene encoding an enzyme that catalyzes the reduction reaction of aldehydes. A method for producing 1,3-butanediol, comprising the step of culturing in the presence of a selected pyruvate-supplying compound to produce 1,3-butanediol.
[B21] The method according to [B20], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound.
[B22] The method according to [B21], wherein the culture solution is a culture solution to which the pyruvate-supplying compound is added.
[B23] The pyruvate-supplying compound is added to the culture solution at a concentration of 0.1 to 40 (w/v)%, preferably 1 to 20 (w/v)% [B22 The method described in ].
[B24] The method according to any one of [B20] to [B23], wherein the pyruvic acid supplying compound is a saccharide.
[B25] The saccharide may be a monosaccharide, such as fructose or glucose; a disaccharide, such as sucrose; a polysaccharide, such as a polysaccharide containing glucose as a constituent monosaccharide; The method according to any one of [B20] to [B24], which is a saccharified liquid obtained by processing.
[B26] The method according to any one of [B20] to [B25], wherein the saccharide is glucose.
[B27] The method according to any one of [B20] to [B26], wherein the culturing is performed under anaerobic conditions or microaerobic conditions.
[B28] The method according to [B27], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound.
[B29] The anaerobic condition or the microaerobic condition is such that the dissolved oxygen concentration in the culture solution is within the range of 0 to 2 ppm, preferably 0 to 1 ppm, and more preferably 0 to 1 ppm. The method according to [B28], wherein the conditions are within the range of 0.5 ppm.
[B30] The method according to any one of [B20] to [B29], wherein the culturing is performed with the microorganism suspended in a culture solution at high density.
[B31] The method according to [B30], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound.
[B32] The state in which the microorganism is suspended in the culture solution at a high density is the state in which the microorganism is suspended in the culture solution so that the wet weight percentage of the microorganism is 1 to 50 (w/v)%. Preferably, the microorganism is suspended in the culture medium so that the wet weight percentage of the microorganism is within the range of 3 to 30 (w/v)%. The method according to [B31], which is in a cloudy state.
[B33] The method according to any one of [B20] to [B32], further comprising recovering the produced 1,3-butanediol.
[B34] The method according to any one of [B1] to [B33], wherein the first gene encodes aldolase.
[B35] The method according to any one of [B1] to [B34], wherein the first gene encodes type I aldolase.
[B36] The method according to any one of [B1] to [B34], wherein the first gene encodes type II aldolase.
[B37] The first gene encodes an aldolase selected from the group consisting of:
(a1) 2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase),
(a2) 2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase),
(a3) 4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase,
(a4) (4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase (4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase,
(a5) 2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase),
(a6) 2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate aldolase,
(a7) 3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase (3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase),
(a8) 4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase (4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase),
(a9) 4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase (4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase),
(a10) 4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase (4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase),
(a11) 2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase (2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase),
(a12) 2-keto-3-deoxy-L-rhamnonate aldolase,
(a13) 4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase, and (a14) 4-hydroxyl-2-oxohexanonate aldolase (4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase). hydroxy-2-oxohexanonate aldolase);
The method according to any one of [B1] to [B36].
[B38] The first gene is an eda protein, preferably an E. coli-derived eda protein; a dgoA protein, preferably an E. coli-derived dgoA protein; a yjhH protein, preferably an E. coli-derived yjhH protein; a yagE protein, preferably , yagE protein from E. coli; nanA protein, preferably nanA protein from E. coli; mhpE protein, preferably mhpE protein from E. coli; hpaI protein, preferably hpaI protein from E. coli; bphI protein, preferably Burke bphI protein from Holderia xenovorans; phdJ protein, preferably phdJ protein from Nocardioides; garL protein, preferably garL protein from E. coli; rhmA protein, preferably rhmA protein from E. coli; and galC The method according to any one of [B1] to [B37], which encodes an aldolase selected from the group consisting of a protein, preferably galC protein derived from Pseudomonas putida.
[B39] The first gene is selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6,
(1-6) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 6, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-7) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8,
(1-8) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 8, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-9) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 10,
(1-10) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 10, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-11) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12,
(1-12) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 12, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-13) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 14,
(1-14) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 14, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-15) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 16,
(1-16) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 16, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-17) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18,
(1-18) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 18, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-19) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20,
(1-20) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 20, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-21) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, and (1-22) 1 or 1 in SEQ ID NO: 22. A gene that encodes a protein that is composed of an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
The method according to any one of [B1] to [B38].
[B40] The first gene is selected from the group consisting of:
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 5,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 7,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 9,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 11,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 13,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 15,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 17,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 19, and a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 21;
The method according to any one of [B1] to [B39].
[B41] The method according to any one of [B1] to [B40], wherein the second gene encodes the enzyme that catalyzes the decarboxylation reaction of the α-keto acid obtained by the aldol reaction.
[B42] The method according to any one of [B1] to [B41], wherein the second gene encodes a decarboxylase.
[B43] The second gene encodes a decarboxylase selected from the group consisting of:
(b1) pyruvate decarboxylase,
(b2) benzoylformate decarboxylase, and (b3) indolepyruvate decarboxylase;
The method according to any one of [B1] to [B42].
[B44] The second gene is a pdc protein, preferably a pdc protein derived from Zymomonas mobilis; an mdlC protein, preferably an mdlC protein derived from Pseudomonas putida; a kivD protein, preferably a kivD protein derived from Lactococcus lactis; The method according to any one of [B1] to [B43], which encodes a decarboxylase selected from the group consisting of:
[B45] The method according to any one of [B1] to [B44], wherein the second gene encodes the mdlC protein, preferably the mdlC protein derived from Pseudomonas putida.
[B46] The second gene is selected from the group consisting of:
(2-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 24, which catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids; and (2-2) 1 or several genes in SEQ ID NO: 24. A gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence with deletion, substitution, or addition of amino acids, which has the activity of catalyzing the decarboxylation reaction of α-keto acids;
The method according to any one of [B1] to [B45].
[B47] The method according to any one of [B1] to [B46], wherein the second gene is a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 23.
[B48] The third gene encodes the enzyme that catalyzes the reduction reaction of an aldehyde that is different in type from the aldehyde that is the substrate of the aldol reaction catalyzed by the enzyme encoded by the first gene [B1] The method according to any one of [B47].
[B49] The method according to any one of [B1] to [B48], wherein the third gene encodes the enzyme that catalyzes the reduction reaction of the aldehyde obtained by the decarboxylation reaction.
[B50] The method according to any one of [B1] to [B49], wherein the third gene encodes alcohol dehydrogenase.
[B51] The method according to any one of [B1] to [B50], wherein the third gene encodes 1,3-propanediol dehydrogenase.
[B52] The third gene is a 1,3-propanediol selected from the group consisting of dhaT protein, preferably dhaT protein derived from Klebsiella pneumoniae; and lpo protein, preferably lpo protein derived from Lactobacillus reuteri. The method according to any one of [B1] to [B51], which encodes a dehydrogenase.
[B53] The third gene is selected from the group consisting of:
(3-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 26, which catalyzes the reduction reaction of aldehyde, and (3-2) A gene in which one or several amino acids in SEQ ID NO: 26 A gene encoding a protein consisting of a deleted, substituted, or added amino acid sequence and having an activity of catalyzing an aldehyde reduction reaction;
The method according to any one of [B1] to [B52].
[B54] The method according to any one of [B1] to [B53], wherein the third gene is a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 25.
[B55] The microorganism is an aerobic bacterium, preferably a coryneform bacterium, more preferably a Corynebacterium genus, more preferably a Corynebacterium glutamicum [B1] to [ B54].
[B56] The method according to any one of [B1] to [B55], wherein the microorganism is a microorganism transformed by the first, second, and third genes.
[B57] The microorganism has a lactate dehydrogenase gene, a phosphoenolpyrvate carboxylase gene, a pyruvate carboxylase gene, a pyruvate dehydrogenase gene, and a glutamate dehydrogenase gene. pyruvate aminotransferase gene, acetolactate synthase gene, N-succinyldiaminopimelate aminotransferase gene, S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase (S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase ) mycothiol dehydrogenase) gene, and the acetaldehyde dehydrogenase (acetaldehyde dehydrogenase) gene.
[B58] The method according to any one of [B1] to [B57], further comprising culturing the microorganism under aerobic conditions before the culturing.

[C1] 以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、および
(d)α-ケト酸の還元反応を触媒する酵素をコードする第4遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、
下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(5):
101C(R102)(OH)CH2CH(OH)COOH
(上記一般式(5)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2,4-ジヒドロキシカルボン酸を生産する工程を含む、2,4-ジヒドロキシカルボン酸の製造方法。
[C2] 前記一般式(1)及び(5)中、R102が水素である[C1]に記載の方法。
[C3] 前記一般式(1)及び(5)中、R101が、水素、メチル基、エチル基、プロピル基またはペンチル基であり、かつ、R102が水素である[C1]または[C2]の何れか1に記載の方法。
[C4] 前記一般式(1)及び(5)中、R101およびR102が、水素である[C1]~[C3]の何れか1に記載の方法。
[C5] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[C1]~[C4]の何れか1に記載の方法。
[C6] 前記培養液は、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を添加した培養液である[C5]に記載の方法。
[C7] 前記ピルビン酸供給化合物は、前記培養液中で0.1~40(w/v)%、好ましくは、1~20(w/v)%の濃度になるように添加される[C6]に記載の方法。
[C8] カルボニル化合物は、前記培養液中で0.001~10(w/v)%、好ましくは、0.01~1(w/v)%の濃度になるように添加される[C6]または[C7]に記載の方法。
[C9] 前記ピルビン酸供給化合物は、糖類である[C1]~[C8]の何れか1に記載の方法。
[C10] 前記糖類は、単糖、例えばフルクトースもしくはグルコース;二糖、例えばスクロース;多糖、例えば構成単糖としてグルコースを含む多糖;または植物(例えば非可食農産廃棄物またはエネルギー作物)を糖化酵素で処理することにより得られた糖化液である[C1]~[C9]の何れか1に記載の方法。
[C11] 前記糖類は、グルコースである[C1]~[C10]の何れか1に記載の方法。
[C12] 前記ピルビン酸供給化合物は、ピルビン酸である[C1]~[C11]の何れか1に記載の方法。
[C13] 前記培養が、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われる[C1]~[C12]の何れか1に記載の方法。
[C14] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[C13]に記載の方法。
[C15] 前記嫌気的条件または前記微好気的条件は、前記培養液中の溶存酸素濃度が0~2ppmの範囲内にあり、好ましくは0~1ppmの範囲内にあり、より好ましくは0~0.5ppmの範囲内にある条件である[C14]に記載の方法。
[C16] 前記培養が、前記微生物を培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われる[C1]~[C15]の何れか1に記載の方法。
[C17] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[C16]に記載の方法。
[C18] 前記微生物を前記培養液中に高密度に懸濁させた前記状態は、前記微生物を前記培養液中に、前記微生物の湿菌体重量%が1~50(w/v)%の範囲内になるように懸濁させた状態、好ましくは、前記微生物を前記培養液中に、前記微生物の湿菌体重量%が3~30(w/v)%の範囲内になるように懸濁させた状態である[C17]に記載の方法。
[C19] 前記第1遺伝子は、アルドラーゼをコードする[C1]~[C18]の何れか1に記載の方法。
[C20] 前記第1遺伝子は、タイプIのアルドラーゼをコードする[C1]~[C19]の何れか1に記載の方法。
[C21] 前記第1遺伝子は、タイプIIのアルドラーゼをコードする[C1]~[C29]の何れか1に記載の方法。
[C22] 前記第1遺伝子は、以下からなる群より選択されるアルドラーゼをコードする:
(a1)2-デヒドロ-3-デオキシ-ホスホグルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase)、
(a2)2-デヒドロ-3-デオキシ-6-ホスホグルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase)、
(a3)4-ヒドロキシ-2-オキソグルタレートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase)、
(a4)(4S)-4-ヒドロキシル-2-オキソグルタレートアルドラーゼ((4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase)、
(a5)2-デヒドロ-3-デオキシ-D-ペントネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase)、
(a6)2-デヒドロ-3-デオキシ-D-グルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate aldolase)、
(a7)3-デオキシ-D-マンノ-オクツロソネートアルドラーゼ(3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase)、
(a8)4-ヒドロキシル-2-オキソバレレートアルドラーゼ(4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase)、
(a9)4-(2-カルボキシフェニル)-2-オキソブ-3-エノエートアルドラーゼ(4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase)、
(a10)4-ヒドロキシ-2-オキソヘプタンジオエートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase)、
(a11)2-デヒドロ-3-デオキシグルカレートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase)、
(a12)2-ケト-3-デオキシ-L-ラムノネートアルドラーゼ(2-keto-3-deoxy-L-rhamnonate aldolase)、
(a13)4-ヒドロキシル-4-メチル-2-オキソグルタレートアルドラーゼ(4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase)、および
(a14)4-ヒドロキシ-2-オキソヘキサノネートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxohexanonate aldolase);
[C1]~[C21]の何れか1に記載の方法。
[C23] 前記第1遺伝子は、edaタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のedaタンパク質;dgoAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のdgoAタンパク質;yjhHタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のyjhHタンパク質;yagEタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のyagEタンパク質;nanAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のnanAタンパク質;mhpEタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のmhpEタンパク質;hpaIタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のhpaIタンパク質;bphIタンパク質、好ましくは、バークホルデリア ゼノボランス由来のbphIタンパク質;phdJタンパク質、好ましくは、ノカルディオイデス属菌由来のphdJタンパク質;garLタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のgarLタンパク質;rhmAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のrhmAタンパク質;およびgalCタンパク質、好ましくは、シュードモナス プチダ由来のgalCタンパク質;からなる群より選択されるアルドラーゼをコードする[C1]~[C22]の何れか1に記載の方法。
[C24] 前記第1遺伝子は以下からなる群より選択される:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-6)配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-7)配列番号8に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-8)配列番号8において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-9)配列番号10に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-10)配列番号10において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-11)配列番号12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-12)配列番号12において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-13)配列番号14に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-14)配列番号14において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-15)配列番号16に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-16)配列番号16において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-17)配列番号18に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-18)配列番号18において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-19)配列番号20に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-20)配列番号20において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-21)配列番号22に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-22)配列番号22において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
[C1]~[C23]の何れか1に記載の方法。
[C25] 前記第1遺伝子は以下からなる群より選択される:
配列番号1に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号3に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号5に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号7に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号9に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号11に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号13に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号15に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号17に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号19に記載の塩基配列からなる遺伝子、および
配列番号21に記載の塩基配列からなる遺伝子;
[C1]~[C24]の何れか1に記載の方法。
[C26] 前記第4遺伝子は、前記アルドール反応により得られたα-ケト酸のα-ケト酸の還元反応を触媒する前記酵素をコードする[C1]~[C23]の何れか1に記載の方法。
[C27] 前記第4遺伝子は、デヒドロゲナーゼをコードする[C1]~[C26]の何れか1に記載の方法。
[C28] 前記第4遺伝子は、乳酸デヒドロゲナーゼをコードする[C1]~[C27]の何れか1に記載の方法。
[C29] 前記第4遺伝子は、ldhAタンパク質、好ましくは、ラクトコッカス ラクティス由来のldhAタンパク質、より好ましくは、ラクトコッカス ラクティスNBRC100676株由来のldhAタンパク質、さらに好ましくは、ラクトコッカス ラクティスNBRC100676株由来のldhAタンパク質であって、N末端から85番目のグルタミン残基がシステイン残基に置換されているタンパク質をコードする[C1]~[C28]の何れか1に記載の方法。
[C30] 前記第4遺伝子は以下からなる群より選択される:
(4-1)配列番号28に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(4-2)配列番号28において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
[C1]~[C29]の何れか1に記載の方法。
[C31] 配列番号28において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、α-ケト酸の還元反応を触媒する活性を有する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、N末端から85番目の残基にシステイン残基を維持しているタンパク質をコードしている[C1]~[C30]の何れか1に記載の方法。
[C32] 前記第4遺伝子は、配列番号27に記載の塩基配列からなる遺伝子である[C1]~[C31]の何れか1に記載の方法。
[C33] 前記微生物は、好気性細菌、好ましくは、コリネ型細菌、より好ましくは、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)菌、より好ましくは、コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)である[C1]~[C32]の何れか1に記載の方法。
[C34] 前記微生物は、前記第1および前記第4遺伝子によって形質転換された微生物である[C1]~[C33]の何れか1に記載の方法。
[C35] 前記微生物は、ラクテート(乳酸)デヒドロゲナーゼ(lactate dehydrogenase)遺伝子、フォスフォエノールピルベートカルボキシラーゼ(phosphoenolpyrvate carboxylase)遺伝子、ピルビン酸カルボキシラーゼ(pyruvate carboxylase)遺伝子、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ(pyruvate dehydrogenase)遺伝子、グルタミン酸-ピルビン酸アミノトランスフェラーゼ(glutamate-pyruvate aminotransferase)遺伝子、アセトラクテートシンターゼ(acetolactate synthase)遺伝子、N-スクシニルジアミノピメレート(N-succinyldiaminopimelate aminotransferase)遺伝子、S-(ヒドロキシメチル)ミコチオールデヒドロゲナーゼ(S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase)遺伝子、およびアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ(acetaldehyde dehydrogenase)遺伝子からなる群より選択される少なくとも一つの遺伝子の欠損株である[C1]~[C34]の何れか1に記載の方法。
[C36] 前記培養の前に、前記微生物を好気的条件下で培養することを更に含む[C1]~[C35]の何れか1に記載の方法。
[C37] 生産された2,4-ジヒドロキシカルボン酸を回収することを更に含む[C1]~[C36]の何れか1に記載の方法。
[C1] The following genes:
(a) A microorganism containing a first gene encoding an enzyme that catalyzes an aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound, and (d) a fourth gene encoding an enzyme that catalyzes a reduction reaction of an α-keto acid. a pyruvate-providing compound selected from acids and sugars;
General formula (1) below:
R 101 C(O)R 102
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (5) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(OH)COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (5) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
A method for producing 2,4-dihydroxycarboxylic acid, comprising the step of producing 2,4-dihydroxycarboxylic acid represented by
[C2] The method according to [C1], wherein in the general formulas (1) and (5), R 102 is hydrogen.
[C3] In the general formulas (1) and (5), R 101 is hydrogen, methyl group, ethyl group, propyl group or pentyl group, and R 102 is hydrogen [C1] or [C2] The method described in any one of .
[C4] The method according to any one of [C1] to [C3], wherein R 101 and R 102 in the general formulas (1) and (5) are hydrogen.
[C5] The method according to any one of [C1] to [C4], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound and the carbonyl compound.
[C6] The method according to [C5], wherein the culture solution is a culture solution to which the pyruvic acid supplying compound and carbonyl compound are added.
[C7] The pyruvate-supplying compound is added to the culture solution at a concentration of 0.1 to 40 (w/v)%, preferably 1 to 20 (w/v)% [C6 The method described in ].
[C8] The carbonyl compound is added to the culture solution at a concentration of 0.001 to 10 (w/v)%, preferably 0.01 to 1 (w/v)% [C6] Or the method described in [C7].
[C9] The method according to any one of [C1] to [C8], wherein the pyruvate-supplying compound is a saccharide.
[C10] The saccharide may be a monosaccharide such as fructose or glucose; a disaccharide such as sucrose; a polysaccharide such as a polysaccharide containing glucose as a constituent monosaccharide; The method according to any one of [C1] to [C9], which is a saccharified liquid obtained by processing.
[C11] The method according to any one of [C1] to [C10], wherein the saccharide is glucose.
[C12] The method according to any one of [C1] to [C11], wherein the pyruvic acid supplying compound is pyruvic acid.
[C13] The method according to any one of [C1] to [C12], wherein the culturing is performed under anaerobic conditions or microaerobic conditions.
[C14] The method according to [C13], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound and the carbonyl compound.
[C15] The anaerobic condition or the microaerobic condition is such that the dissolved oxygen concentration in the culture solution is within the range of 0 to 2 ppm, preferably within the range of 0 to 1 ppm, and more preferably 0 to 1 ppm. The method according to [C14], wherein the conditions are within the range of 0.5 ppm.
[C16] The method according to any one of [C1] to [C15], wherein the culturing is performed with the microorganism suspended in a culture solution at high density.
[C17] The method according to [C16], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound and the carbonyl compound.
[C18] The state in which the microorganism is suspended in the culture solution at a high density is the state in which the microorganism is suspended in the culture solution so that the wet weight percentage of the microorganism is 1 to 50 (w/v)%. Preferably, the microorganism is suspended in the culture medium so that the wet weight percentage of the microorganism is within the range of 3 to 30 (w/v)%. The method according to [C17], which is in a cloudy state.
[C19] The method according to any one of [C1] to [C18], wherein the first gene encodes aldolase.
[C20] The method according to any one of [C1] to [C19], wherein the first gene encodes type I aldolase.
[C21] The method according to any one of [C1] to [C29], wherein the first gene encodes type II aldolase.
[C22] The first gene encodes an aldolase selected from the group consisting of:
(a1) 2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase),
(a2) 2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase),
(a3) 4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase,
(a4) (4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase (4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase,
(a5) 2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase),
(a6) 2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate aldolase,
(a7) 3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase (3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase),
(a8) 4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase (4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase),
(a9) 4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase (4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase),
(a10) 4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase (4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase),
(a11) 2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase (2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase),
(a12) 2-keto-3-deoxy-L-rhamnonate aldolase,
(a13) 4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase, and (a14) 4-hydroxyl-2-oxohexanonate aldolase (4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase). hydroxy-2-oxohexanonate aldolase);
The method according to any one of [C1] to [C21].
[C23] The first gene is an eda protein, preferably an E. coli-derived eda protein; a dgoA protein, preferably an E. coli-derived dgoA protein; a yjhH protein, preferably an E. coli-derived yjhH protein; a yagE protein, preferably , yagE protein from E. coli; nanA protein, preferably nanA protein from E. coli; mhpE protein, preferably mhpE protein from E. coli; hpaI protein, preferably hpaI protein from E. coli; bphI protein, preferably Burke bphI protein from Holderia xenovorans; phdJ protein, preferably phdJ protein from Nocardioides; garL protein, preferably garL protein from E. coli; rhmA protein, preferably rhmA protein from E. coli; and galC The method according to any one of [C1] to [C22], which encodes an aldolase selected from the group consisting of a protein, preferably galC protein derived from Pseudomonas putida.
[C24] The first gene is selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6,
(1-6) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 6, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-7) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8,
(1-8) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 8, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-9) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 10,
(1-10) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 10, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-11) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12,
(1-12) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 12, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-13) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 14,
(1-14) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 14, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-15) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 16,
(1-16) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 16, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-17) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18,
(1-18) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 18, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-19) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20,
(1-20) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 20, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-21) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, and (1-22) 1 or 1 in SEQ ID NO: 22. A gene that encodes a protein that is composed of an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
The method according to any one of [C1] to [C23].
[C25] The first gene is selected from the group consisting of:
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 5,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 7,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 9,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 11,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 13,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 15,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 17,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 19, and a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 21;
The method according to any one of [C1] to [C24].
[C26] The fourth gene encodes the enzyme according to any one of [C1] to [C23], which encodes the enzyme that catalyzes the reduction reaction of α-keto acid obtained by the aldol reaction. Method.
[C27] The method according to any one of [C1] to [C26], wherein the fourth gene encodes dehydrogenase.
[C28] The method according to any one of [C1] to [C27], wherein the fourth gene encodes lactate dehydrogenase.
[C29] The fourth gene is ldhA protein, preferably ldhA protein derived from Lactococcus lactis, more preferably ldhA protein derived from Lactococcus lactis NBRC100676 strain, and even more preferably ldhA protein derived from Lactococcus lactis NBRC100676 strain. The method according to any one of [C1] to [C28], which encodes a protein in which the 85th glutamine residue from the N-terminus is replaced with a cysteine residue.
[C30] The fourth gene is selected from the group consisting of:
(4-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 28, which catalyzes the reduction reaction of α-keto acid; and (4-2) one or several genes in SEQ ID NO: 28. A gene encoding a protein that is a protein consisting of an amino acid sequence in which an amino acid is deleted, substituted, or added, and has the activity of catalyzing the reduction reaction of α-keto acid;
The method according to any one of [C1] to [C29].
[C31] The protein consists of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 28, and encodes the protein that has the activity of catalyzing the reduction reaction of α-keto acid. The method according to any one of [C1] to [C30], wherein the gene encodes a protein that maintains a cysteine residue at the 85th residue from the N-terminus.
[C32] The method according to any one of [C1] to [C31], wherein the fourth gene is a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 27.
[C33] The microorganism is an aerobic bacterium, preferably a coryneform bacterium, more preferably a Corynebacterium genus, more preferably a Corynebacterium glutamicum [C1] to [ C32].
[C34] The method according to any one of [C1] to [C33], wherein the microorganism is a microorganism transformed by the first and fourth genes.
[C35] The microorganism has a lactate dehydrogenase gene, a phosphoenolpyrvate carboxylase gene, a pyruvate carboxylase gene, a pyruvate dehydrogenase gene, and a glutamate dehydrogenase gene. pyruvate aminotransferase gene, acetolactate synthase gene, N-succinyldiaminopimelate aminotransferase gene, S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase (S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase ) mycothiol dehydrogenase) gene, and the acetaldehyde dehydrogenase (acetaldehyde dehydrogenase) gene.
[C36] The method according to any one of [C1] to [C35], further comprising culturing the microorganism under aerobic conditions before the culturing.
[C37] The method according to any one of [C1] to [C36], further comprising recovering the produced 2,4-dihydroxycarboxylic acid.

[D1] 以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、および
(e)α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素をコードする第5遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、
下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(6):
101C(R102)(OH)CH2CH(NH2)COOH
(上記一般式(6)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産する工程を含む、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の製造方法。
[D2] 前記一般式(1)及び(6)中、R102が水素である[D1]に記載の方法。
[D3] 前記一般式(1)及び(6)中、R101が、水素、メチル基、エチル基、プロピル基またはペンチル基であり、かつ、R102が水素である[D1]または[D2]に記載の方法。
[D4] 前記一般式(1)及び(6)中、R101およびR102が、水素である[D1]~[D3]の何れか1に記載の方法。
[D5] 生産された2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を回収することを更に含む[D1]~[D4]の何れか1に記載の方法。
[D6] 以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、および
(e)α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素をコードする第5遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物とホルムアルデヒド(これは、カルボニル化合物である)との存在下で培養して、ホモセリン、スレオニンおよび2-アミノ酪酸のうち少なくとも1つを生産する工程を含む、ホモセリン、スレオニンおよび2-アミノ酪酸のうち少なくとも1つの製造方法。
[D7] 生産されたホモセリン、スレオニンおよび2-アミノ酪酸のうち少なくとも1つを回収することを更に含む[D6]に記載の方法。
[D8] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[D1]~[D7]の何れか1に記載の方法。
[D9] 前記培養液は、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を添加した培養液である[D8]に記載の方法。
[D10] 前記ピルビン酸供給化合物は、前記培養液中で0.1~40(w/v)%、好ましくは、1~20(w/v)%の濃度になるように添加される[D9]に記載の方法。
[D11] カルボニル化合物は、前記培養液中で0.001~10(w/v)%、好ましくは、0.01~1(w/v)%の濃度になるように添加される[D9]または[D10]に記載の方法。
[D12] 前記ピルビン酸供給化合物は、糖類である[D1]~[D11]の何れか1に記載の方法。
[D13] 前記糖類は、単糖、例えばフルクトースもしくはグルコース;二糖、例えばスクロース;多糖、例えば構成単糖としてグルコースを含む多糖;または植物(例えば非可食農産廃棄物またはエネルギー作物)を糖化酵素で処理することにより得られた糖化液である[D1]~[D12]の何れか1に記載の方法。
[D14] 前記糖類は、グルコースである[D1]~[D13]の何れか1に記載の方法。
[D15] 前記ピルビン酸供給化合物は、ピルビン酸である[D1]~[D14]の何れか1に記載の方法。
[D16] 前記培養が、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われる[D1]~[D15]の何れか1に記載の方法。
[D17] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[D16]に記載の方法。
[D18] 前記嫌気的条件または前記微好気的条件は、前記培養液中の溶存酸素濃度が0~2ppmの範囲内にあり、好ましくは0~1ppmの範囲内にあり、より好ましくは0~0.5ppmの範囲内にある条件である[D17]に記載の方法。
[D19] 前記培養が、前記微生物を培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われる[D1]~[D18]の何れか1に記載の方法。
[D20] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物およびカルボニル化合物を含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[D19]に記載の方法。
[D21] 前記微生物を前記培養液中に高密度に懸濁させた前記状態は、前記微生物を前記培養液中に、前記微生物の湿菌体重量%が1~50(w/v)%の範囲内になるように懸濁させた状態、好ましくは、前記微生物を前記培養液中に、前記微生物の湿菌体重量%が3~30(w/v)%の範囲内になるように懸濁させた状態である[D20]に記載の方法。
[D22] 前記第1遺伝子は、アルドラーゼをコードする[D1]~[D21]の何れか1に記載の方法。
[D23] 前記第1遺伝子は、タイプIのアルドラーゼをコードする[D1]~[D22]の何れか1に記載の方法。
[D24] 前記第1遺伝子は、タイプIIのアルドラーゼをコードする[D1]~[D22]の何れか1に記載の方法。
[D25] 前記第1遺伝子は、以下からなる群より選択されるアルドラーゼをコードする:
(a1)2-デヒドロ-3-デオキシ-ホスホグルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase)、
(a2)2-デヒドロ-3-デオキシ-6-ホスホグルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase)、
(a3)4-ヒドロキシ-2-オキソグルタレートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase)、
(a4)(4S)-4-ヒドロキシル-2-オキソグルタレートアルドラーゼ((4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase)、
(a5)2-デヒドロ-3-デオキシ-D-ペントネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase)、
(a6)2-デヒドロ-3-デオキシ-D-グルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate aldolase)、
(a7)3-デオキシ-D-マンノ-オクツロソネートアルドラーゼ(3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase)、
(a8)4-ヒドロキシル-2-オキソバレレートアルドラーゼ(4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase)、
(a9)4-(2-カルボキシフェニル)-2-オキソブ-3-エノエートアルドラーゼ(4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase)、
(a10)4-ヒドロキシ-2-オキソヘプタンジオエートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase)、
(a11)2-デヒドロ-3-デオキシグルカレートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase)、
(a12)2-ケト-3-デオキシ-L-ラムノネートアルドラーゼ(2-keto-3-deoxy-L-rhamnonate aldolase)、
(a13)4-ヒドロキシル-4-メチル-2-オキソグルタレートアルドラーゼ(4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase)、および
(a14)4-ヒドロキシ-2-オキソヘキサノネートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxohexanonate aldolase);
[D1]~[D24]の何れか1に記載の方法。
[D26] 前記第1遺伝子は、edaタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のedaタンパク質;dgoAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のdgoAタンパク質;yjhHタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のyjhHタンパク質;yagEタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のyagEタンパク質;nanAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のnanAタンパク質;mhpEタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のmhpEタンパク質;hpaIタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のhpaIタンパク質;bphIタンパク質、好ましくは、バークホルデリア ゼノボランス由来のbphIタンパク質;phdJタンパク質、好ましくは、ノカルディオイデス属菌由来のphdJタンパク質;garLタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のgarLタンパク質;rhmAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のrhmAタンパク質;およびgalCタンパク質、好ましくは、シュードモナス プチダ由来のgalCタンパク質;からなる群より選択されるアルドラーゼをコードする[D1]~[D25]の何れか1に記載の方法。
[D27] 前記第1遺伝子は以下からなる群より選択される:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-6)配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-7)配列番号8に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-8)配列番号8において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-9)配列番号10に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-10)配列番号10において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-11)配列番号12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-12)配列番号12において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-13)配列番号14に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-14)配列番号14において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-15)配列番号16に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-16)配列番号16において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-17)配列番号18に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-18)配列番号18において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-19)配列番号20に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-20)配列番号20において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-21)配列番号22に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-22)配列番号22において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
[D1]~[D26]の何れか1に記載の方法。
[D28] 前記第1遺伝子は以下からなる群より選択される:
配列番号1に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号3に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号5に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号7に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号9に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号11に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号13に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号15に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号17に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号19に記載の塩基配列からなる遺伝子、および
配列番号21に記載の塩基配列からなる遺伝子;
[D1]~[D27]の何れか1に記載の方法。
[D29] 前記第5遺伝子は、前記アルドール反応により得られたα-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する前記酵素をコードする[D1]~[D28]の何れか1に記載の方法。
[D30] 前記第5遺伝子は、グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼをコードする[D1]~[D29]の何れか1に記載の方法。
[D31] 前記第5遺伝子は、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ、ロイシンデヒドロゲナーゼおよびバリンデヒドロゲナーゼからなる群より選択される少なくとも一つのデヒドロゲナーゼをコードする[D1]~[D30]の何れか1に記載の方法。
[D32] 前記第5遺伝子は、以下からなる群より選択されるグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼをコードする:
(d1)ロイシンデヒドロゲナーゼ(leucine dehydrogenase、EC番号1.4.1.9)、
(d2)フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ(phenylalanine dehydrogenase、EC番号1.4.1.20)、および
(d3)バリンデヒドロゲナーゼ(valine dehydrogenase、EC番号1.4.1.8および1.4.1.23);
[D1]~[D31]の何れか1に記載の方法。
[D33] 前記第5遺伝子は、leuDHタンパク質、好ましくは、リシニバシラス スフェリカス由来のleuDHタンパク質、バシラス セレウス由来のleuDHタンパク質、またはジオバシラス ステアロサーモフィラス由来のleuDHタンパク質;phedhタンパク質、好ましくは、バシラス バディウス由来のphedhタンパク質;およびvaldhタンパク質、好ましくは、ストレプトミセス フラジエ由来のvaldhタンパク質;からなる群より選択されるアルドラーゼをコードする[D1]~[D32]の何れか1に記載の方法。
[D34] 前記第5遺伝子は以下からなる群より選択される:
(5-1)配列番号30に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-2)配列番号30において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-3)配列番号32に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-4)配列番号32において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-5)配列番号34に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(5-6)配列番号34において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
[D1]~[D33]の何れか1に記載の方法。
[D35] 前記第5遺伝子は以下からなる群より選択される:
配列番号29に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号31に記載の塩基配列からなる遺伝子、および
配列番号33に記載の塩基配列からなるvaldh遺伝子;
[D1]~[D34]の何れか1に記載の方法。
[D36] 前記微生物は、好気性細菌、好ましくは、コリネ型細菌、より好ましくは、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)菌、より好ましくは、コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)である[D1]~[D35]の何れか1に記載の方法。
[D37] 前記微生物は、前記第1および前記第5遺伝子によって形質転換された微生物である[D1]~[D36]の何れか1に記載の方法。
[D38] 前記微生物は、ラクテート(乳酸)デヒドロゲナーゼ(lactate dehydrogenase)遺伝子、フォスフォエノールピルベートカルボキシラーゼ(phosphoenolpyrvate carboxylase)遺伝子、ピルビン酸カルボキシラーゼ(pyruvate carboxylase)遺伝子、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ(pyruvate dehydrogenase)遺伝子、グルタミン酸-ピルビン酸アミノトランスフェラーゼ(glutamate-pyruvate aminotransferase)遺伝子、アセトラクテートシンターゼ(acetolactate synthase)遺伝子、N-スクシニルジアミノピメレート(N-succinyldiaminopimelate aminotransferase)遺伝子、S-(ヒドロキシメチル)ミコチオールデヒドロゲナーゼ(S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase)遺伝子、およびアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ(acetaldehyde dehydrogenase)遺伝子からなる群より選択される少なくとも一つの遺伝子の欠損株である[D1]~[D37]の何れか1に記載の方法。
[D39] 前記培養の前に、前記微生物を好気的条件下で培養することを更に含む[D1]~[D38]の何れか1に記載の方法。
[D1] The following genes:
(a) A microorganism comprising a first gene encoding an enzyme that catalyzes an aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound, and (e) a fifth gene encoding an enzyme that catalyzes a reductive amination reaction of an α-keto acid. a pyruvate-providing compound selected from pyruvate and sugars;
General formula (1) below:
R 101 C(O)R 102
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (6) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(NH 2 )COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (6) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
A method for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid, comprising the step of producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by
[D2] The method according to [D1], wherein R 102 in the general formulas (1) and (6) is hydrogen.
[D3] In the general formulas (1) and (6), R 101 is hydrogen, methyl group, ethyl group, propyl group or pentyl group, and R 102 is hydrogen [D1] or [D2] The method described in.
[D4] The method according to any one of [D1] to [D3], wherein R 101 and R 102 in the general formulas (1) and (6) are hydrogen.
[D5] The method according to any one of [D1] to [D4], further comprising recovering the produced 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid.
[D6] The following genes:
(a) A microorganism comprising a first gene encoding an enzyme that catalyzes an aldol reaction between pyruvate and a carbonyl compound, and (e) a fifth gene encoding an enzyme that catalyzes a reductive amination reaction of an α-keto acid. in the presence of pyruvate and a pyruvate-providing compound selected from saccharides and formaldehyde (which is a carbonyl compound) to produce at least one of homoserine, threonine and 2-aminobutyric acid. A method for producing at least one of homoserine, threonine and 2-aminobutyric acid, comprising:
[D7] The method according to [D6], further comprising recovering at least one of produced homoserine, threonine, and 2-aminobutyric acid.
[D8] The method according to any one of [D1] to [D7], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound and the carbonyl compound.
[D9] The method according to [D8], wherein the culture solution is a culture solution to which the pyruvate-supplying compound and carbonyl compound are added.
[D10] The pyruvate-supplying compound is added to the culture medium at a concentration of 0.1 to 40 (w/v)%, preferably 1 to 20 (w/v)% [D9 The method described in ].
[D11] The carbonyl compound is added to the culture solution at a concentration of 0.001 to 10 (w/v)%, preferably 0.01 to 1 (w/v)% [D9] Or the method described in [D10].
[D12] The method according to any one of [D1] to [D11], wherein the pyruvic acid supplying compound is a saccharide.
[D13] The saccharide may be a monosaccharide, such as fructose or glucose; a disaccharide, such as sucrose; a polysaccharide, such as a polysaccharide containing glucose as a constituent monosaccharide; The method according to any one of [D1] to [D12], which is a saccharified liquid obtained by processing.
[D14] The method according to any one of [D1] to [D13], wherein the saccharide is glucose.
[D15] The method according to any one of [D1] to [D14], wherein the pyruvic acid supplying compound is pyruvic acid.
[D16] The method according to any one of [D1] to [D15], wherein the culturing is performed under anaerobic conditions or microaerobic conditions.
[D17] The method according to [D16], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound and the carbonyl compound.
[D18] The anaerobic condition or the microaerobic condition is such that the dissolved oxygen concentration in the culture solution is within the range of 0 to 2 ppm, preferably within the range of 0 to 1 ppm, and more preferably 0 to 1 ppm. The method according to [D17], wherein the condition is within the range of 0.5 ppm.
[D19] The method according to any one of [D1] to [D18], wherein the culturing is performed with the microorganism suspended in a culture solution at high density.
[D20] The method according to [D19], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound and the carbonyl compound.
[D21] The state in which the microorganism is suspended in the culture solution at a high density is the state in which the microorganism is suspended in the culture solution so that the wet weight percentage of the microorganism is 1 to 50 (w/v)%. Preferably, the microorganism is suspended in the culture medium so that the wet weight percentage of the microorganism is within the range of 3 to 30 (w/v)%. The method according to [D20], which is in a cloudy state.
[D22] The method according to any one of [D1] to [D21], wherein the first gene encodes aldolase.
[D23] The method according to any one of [D1] to [D22], wherein the first gene encodes type I aldolase.
[D24] The method according to any one of [D1] to [D22], wherein the first gene encodes type II aldolase.
[D25] The first gene encodes an aldolase selected from the group consisting of:
(a1) 2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase),
(a2) 2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase),
(a3) 4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase,
(a4) (4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase (4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase,
(a5) 2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase),
(a6) 2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate aldolase,
(a7) 3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase (3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase),
(a8) 4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase (4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase),
(a9) 4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase (4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase),
(a10) 4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase (4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase),
(a11) 2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase (2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase),
(a12) 2-keto-3-deoxy-L-rhamnonate aldolase,
(a13) 4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase, and (a14) 4-hydroxyl-2-oxohexanonate aldolase (4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase). hydroxy-2-oxohexanonate aldolase);
The method according to any one of [D1] to [D24].
[D26] The first gene is an eda protein, preferably an E. coli-derived eda protein; a dgoA protein, preferably an E. coli-derived dgoA protein; a yjhH protein, preferably an E. coli-derived yjhH protein; a yagE protein, preferably , yagE protein from E. coli; nanA protein, preferably nanA protein from E. coli; mhpE protein, preferably mhpE protein from E. coli; hpaI protein, preferably hpaI protein from E. coli; bphI protein, preferably Burke bphI protein from Holderia xenovorans; phdJ protein, preferably phdJ protein from Nocardioides; garL protein, preferably garL protein from E. coli; rhmA protein, preferably rhmA protein from E. coli; and galC The method according to any one of [D1] to [D25], which encodes an aldolase selected from the group consisting of a protein, preferably galC protein derived from Pseudomonas putida.
[D27] The first gene is selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6,
(1-6) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 6, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-7) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8,
(1-8) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 8, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-9) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 10,
(1-10) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 10, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-11) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12,
(1-12) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 12, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-13) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 14,
(1-14) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 14, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-15) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 16,
(1-16) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 16, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-17) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18,
(1-18) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 18, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-19) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20,
(1-20) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 20, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-21) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, and (1-22) 1 or 1 in SEQ ID NO: 22. A gene that encodes a protein that is composed of an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
The method according to any one of [D1] to [D26].
[D28] The first gene is selected from the group consisting of:
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 5,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 7,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 9,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 11,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 13,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 15,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 17,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 19, and a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 21;
The method according to any one of [D1] to [D27].
[D29] The method according to any one of [D1] to [D28], wherein the fifth gene encodes the enzyme that catalyzes the reductive amination reaction of the α-keto acid obtained by the aldol reaction.
[D30] The method according to any one of [D1] to [D29], wherein the fifth gene encodes glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase.
[D31] The method according to any one of [D1] to [D30], wherein the fifth gene encodes at least one dehydrogenase selected from the group consisting of glutamate dehydrogenase, phenylalanine dehydrogenase, leucine dehydrogenase, and valine dehydrogenase.
[D32] The fifth gene encodes a glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase selected from the group consisting of:
(d1) leucine dehydrogenase (EC number 1.4.1.9),
(d2) phenylalanine dehydrogenase (EC number 1.4.1.20), and (d3) valine dehydrogenase (EC number 1.4.1.8 and 1.4.1.23);
The method according to any one of [D1] to [D31].
[D33] The fifth gene is a leuDH protein, preferably a leuDH protein derived from Ricinibacillus sphaericus, a leuDH protein derived from Bacillus cereus, or a leuDH protein derived from Geobacillus stearothermophilus; a phedh protein, preferably derived from Bacillus badius The method according to any one of [D1] to [D32], which encodes an aldolase selected from the group consisting of: a phedh protein derived from Streptomyces frasiae;
[D34] The fifth gene is selected from the group consisting of:
(5-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 30, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. the gene encoding the
(5-3) a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 32, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. the gene encoding the
(5-5) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, and (5-6) 1 in SEQ ID NO: 34. or a gene encoding a protein that is a protein consisting of an amino acid sequence in which several amino acids have been deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids;
The method according to any one of [D1] to [D33].
[D35] The fifth gene is selected from the group consisting of:
A gene consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 29,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 31, and a valdh gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 33;
The method according to any one of [D1] to [D34].
[D36] The microorganism is an aerobic bacterium, preferably a coryneform bacterium, more preferably a Corynebacterium genus, more preferably a Corynebacterium glutamicum [D1] to [ D35].
[D37] The method according to any one of [D1] to [D36], wherein the microorganism is a microorganism transformed by the first and fifth genes.
[D38] The microorganism has a lactate dehydrogenase gene, a phosphoenolpyrvate carboxylase gene, a pyruvate carboxylase gene, a pyruvate dehydrogenase gene, and a glutamic acid- pyruvate aminotransferase gene, acetolactate synthase gene, N-succinyldiaminopimelate aminotransferase gene, S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase (S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase ) mycothiol dehydrogenase) gene, and the acetaldehyde dehydrogenase (acetaldehyde dehydrogenase) gene.
[D39] The method according to any one of [D1] to [D38], further comprising culturing the microorganism under aerobic conditions before the culturing.

[E1] 以下の遺伝子:
(a)ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する酵素をコードする第1遺伝子、
(e)α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する酵素をコードする第5遺伝子、および
(f)2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する酵素をコードする第6遺伝子
を含む微生物を、ピルビン酸および糖類から選ばれるピルビン酸供給化合物と、メチルメルカプタンと、
下記一般式(1):
101C(O)R102
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるカルボニル化合物と
の存在下で培養して、
下記一般式(7):
101C(R102)(SCH3)CH2CH(NH2)COOH
(上記一般式(7)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(1)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を生産する工程を含む、2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸の製造方法。
[E2] 前記一般式(1)及び(7)中、R102が水素である[E1]に記載の方法。
[E3] 前記一般式(1)及び(7)中、R101が、水素、メチル基、エチル基、プロピル基またはペンチル基であり、かつ、R102が水素である[E1]または[E2]に記載の方法。
[E4] 前記一般式(1)及び(7)中、R101およびR102が、水素である[E1]~[E3]の何れか1に記載の方法。
[E5] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物と前記カルボニル化合物とメチルメルカプタンとを含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[E1]~[E4]の何れか1に記載の方法。
[E6] 前記培養液は、前記ピルビン酸供給化合物と前記カルボニル化合物とメチルメルカプタンとを添加した培養液である[E5]に記載の方法。
[E7] 前記ピルビン酸供給化合物は、前記培養液中で0.1~40(w/v)%、好ましくは、1~20(w/v)%の濃度になるように添加される[E6]に記載の方法。
[E8] カルボニル化合物は、前記培養液中で0.001~10(w/v)%、好ましくは、0.01~1(w/v)%の濃度になるように添加される[E6]または[E7]に記載の方法。
[E9] メチルメルカプタンは、前記培養液中で1mM~1M、好ましくは、10mM~300mMの濃度になるように添加される[E6]~[E8]の何れか1に記載の方法。
[E10] 前記ピルビン酸供給化合物は、糖類である[E1]~[E9]の何れか1に記載の方法。
[E11] 前記糖類は、単糖、例えばフルクトースもしくはグルコース;二糖、例えばスクロース;多糖、例えば構成単糖としてグルコースを含む多糖;または植物(例えば非可食農産廃棄物またはエネルギー作物)を糖化酵素で処理することにより得られた糖化液である[E1]~[E10]の何れか1に記載の方法。
[E12] 前記糖類は、グルコースである[E1]~[E11]の何れか1に記載の方法。
[E13] 前記ピルビン酸供給化合物は、ピルビン酸である[E1]~[E9]の何れか1に記載の方法。
[E14] 前記培養が、嫌気的条件または微好気的条件の下で行われる[E1]~[E13]の何れか1に記載の方法。
[E15] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物と前記カルボニル化合物とメチルメルカプタンとを含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[E17]に記載の方法。
[E16] 前記嫌気的条件または前記微好気的条件は、前記培養液中の溶存酸素濃度が0~2ppmの範囲内にあり、好ましくは0~1ppmの範囲内にあり、より好ましくは0~0.5ppmの範囲内にある条件である[E15]に記載の方法。
[E17] 前記培養が、前記微生物を培養液中に高密度に懸濁させた状態で行われる[E1]~[E16]の何れか1に記載の方法。
[E18] 前記培養が、前記ピルビン酸供給化合物と前記カルボニル化合物とメチルメルカプタンとを含む培養液中で前記微生物を培養することにより行われる[E17]に記載の方法。
[E19] 前記微生物を前記培養液中に高密度に懸濁させた前記状態は、前記微生物を前記培養液中に、前記微生物の湿菌体重量%が1~50(w/v)%の範囲内になるように懸濁させた状態、好ましくは、前記微生物を前記培養液中に、前記微生物の湿菌体重量%が3~30(w/v)%の範囲内になるように懸濁させた状態である[E18]に記載の方法。
[E20] 前記第1遺伝子は、アルドラーゼをコードする[E1]~[E19]の何れか1に記載の方法。
[E21] 前記第1遺伝子は、タイプIのアルドラーゼをコードする[E1]~[E20]の何れか1に記載の方法。
[E22] 前記第1遺伝子は、タイプIIのアルドラーゼをコードする[E1]~[E20]の何れか1に記載の方法。
[E23] 前記第1遺伝子は、以下からなる群より選択されるアルドラーゼをコードする:
(a1)2-デヒドロ-3-デオキシ-ホスホグルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase)、
(a2)2-デヒドロ-3-デオキシ-6-ホスホグルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase)、
(a3)4-ヒドロキシ-2-オキソグルタレートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase)、
(a4)(4S)-4-ヒドロキシル-2-オキソグルタレートアルドラーゼ((4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase)、
(a5)2-デヒドロ-3-デオキシ-D-ペントネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase)、
(a6)2-デヒドロ-3-デオキシ-D-グルコネートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate aldolase)、
(a7)3-デオキシ-D-マンノ-オクツロソネートアルドラーゼ(3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase)、
(a8)4-ヒドロキシル-2-オキソバレレートアルドラーゼ(4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase)、
(a9)4-(2-カルボキシフェニル)-2-オキソブ-3-エノエートアルドラーゼ(4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase)、
(a10)4-ヒドロキシ-2-オキソヘプタンジオエートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase)、
(a11)2-デヒドロ-3-デオキシグルカレートアルドラーゼ(2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase)、
(a12)2-ケト-3-デオキシ-L-ラムノネートアルドラーゼ(2-keto-3-deoxy-L-rhamnonate aldolase)、
(a13)4-ヒドロキシル-4-メチル-2-オキソグルタレートアルドラーゼ(4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase)、および
(a14)4-ヒドロキシ-2-オキソヘキサノネートアルドラーゼ(4-hydroxy-2-oxohexanonate aldolase);
[E1]~[E22]の何れか1に記載の方法。
[E24] 前記第1遺伝子は、edaタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のedaタンパク質;dgoAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のdgoAタンパク質;yjhHタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のyjhHタンパク質;yagEタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のyagEタンパク質;nanAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のnanAタンパク質;mhpEタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のmhpEタンパク質;hpaIタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のhpaIタンパク質;bphIタンパク質、好ましくは、バークホルデリア ゼノボランス由来のbphIタンパク質;phdJタンパク質、好ましくは、ノカルディオイデス属菌由来のphdJタンパク質;garLタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のgarLタンパク質;rhmAタンパク質、好ましくは、大腸菌由来のrhmAタンパク質;およびgalCタンパク質、好ましくは、シュードモナス プチダ由来のgalCタンパク質;からなる群より選択されるアルドラーゼをコードする[E1]~[E23]の何れか1に記載の方法。
[E25] 前記第1遺伝子は以下からなる群より選択される:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-6)配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-7)配列番号8に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-8)配列番号8において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-9)配列番号10に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-10)配列番号10において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-11)配列番号12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-12)配列番号12において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-13)配列番号14に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-14)配列番号14において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-15)配列番号16に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-16)配列番号16において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-17)配列番号18に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-18)配列番号18において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-19)配列番号20に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-20)配列番号20において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-21)配列番号22に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-22)配列番号22において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
[E1]~[E24]の何れか1に記載の方法。
[E26] 前記第1遺伝子は以下からなる群より選択される:
配列番号1に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号3に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号5に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号7に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号9に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号11に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号13に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号15に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号17に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号19に記載の塩基配列からなる遺伝子、および
配列番号21に記載の塩基配列からなる遺伝子;
[E1]~[E25]の何れか1に記載の方法。
[E27] 前記第5遺伝子は、前記アルドール反応により得られたα-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する前記酵素をコードする[E1]~[E26]の何れか1に記載の方法。
[E28] 前記第5遺伝子は、グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼをコードする[E1]~[E27]の何れか1に記載の方法。
[E29] 前記第5遺伝子は、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ、ロイシンデヒドロゲナーゼおよびバリンデヒドロゲナーゼからなる群より選択される少なくとも一つのデヒドロゲナーゼをコードする[E1]~[E28]の何れか1に記載の方法。
[E30] 前記第5遺伝子は、以下からなる群より選択されるグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼをコードする:
(d1)ロイシンデヒドロゲナーゼ(leucine dehydrogenase、EC番号1.4.1.9)、
(d2)フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ(phenylalanine dehydrogenase、EC番号1.4.1.20)、および
(d3)バリンデヒドロゲナーゼ(valine dehydrogenase、EC番号1.4.1.8および1.4.1.23);
[E1]~[E29]の何れか1に記載の方法。
[E31] 前記第5遺伝子は、leuDHタンパク質、好ましくは、リシニバシラス スフェリカス由来のleuDHタンパク質、バシラス セレウス由来のleuDHタンパク質、またはジオバシラス ステアロサーモフィラス由来のleuDHタンパク質;phedhタンパク質、好ましくは、バシラス バディウス由来のphedhタンパク質;およびvaldhタンパク質、好ましくは、ストレプトミセス フラジエ由来のvaldhタンパク質;からなる群より選択されるアルドラーゼをコードする[E1]~[E30]の何れか1に記載の方法。
[E32] 前記第5遺伝子は以下からなる群より選択される:
(5-1)配列番号30に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-2)配列番号30において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-3)配列番号32に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-4)配列番号32において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-5)配列番号34に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(5-6)配列番号34において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
[E1]~[E31]の何れか1に記載の方法。
[E33] 前記第5遺伝子は以下からなる群より選択される:
配列番号30に記載の塩基配列からなる遺伝子、
配列番号32に記載の塩基配列からなる遺伝子、および
配列番号34に記載の塩基配列からなる遺伝子;
[E1]~[E32]の何れか1に記載の方法。
[E34] 前記第6遺伝子は、トランススルフレーション酵素をコードする[B1]~[B33]の何れか1に記載の方法。
[E35] 前記第6遺伝子はシスタチオニンγ-シンターゼ(Cystathionine γ-synthase)をコードする[E1]~[E34]の何れか1に記載の方法。
[E36] 前記第6遺伝子は、CGS1タンパク質、好ましくは、シロイヌナズナ由来のCGS1タンパク質、より好ましくは、シロイヌナズナ由来のCGS1成熟タンパク質をコードする[E1]~[E35]の何れか1に記載の方法。
[E37] 前記第6遺伝子は以下からなる群より選択される:
(6-1)配列番号36に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(6-2)配列番号36において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
[E1]~[E36]の何れか1に記載の方法。
[E38] 第6遺伝子は、配列番号35に記載の塩基配列からなる遺伝子である[E1]~[E37]の何れか1に記載の方法。
[E39] 前記微生物は、好気性細菌、好ましくは、コリネ型細菌、より好ましくは、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)菌、より好ましくは、コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)である[E1]~[E38]の何れか1に記載の方法。
[E40] 前記微生物は、前記第1、前記第5および前記第6遺伝子によって形質転換された微生物である[E1]~[E39]の何れか1に記載の方法。
[E41] 前記微生物は、ラクテート(乳酸)デヒドロゲナーゼ(lactate dehydrogenase)遺伝子、フォスフォエノールピルベートカルボキシラーゼ(phosphoenolpyrvate carboxylase)遺伝子、ピルビン酸カルボキシラーゼ(pyruvate carboxylase)遺伝子、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ(pyruvate dehydrogenase)遺伝子、グルタミン酸-ピルビン酸アミノトランスフェラーゼ(glutamate-pyruvate aminotransferase)遺伝子、アセトラクテートシンターゼ(acetolactate synthase)遺伝子、N-スクシニルジアミノピメレート(N-succinyldiaminopimelate aminotransferase)遺伝子、S-(ヒドロキシメチル)ミコチオールデヒドロゲナーゼ(S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase)遺伝子、およびアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ(acetaldehyde dehydrogenase)遺伝子からなる群より選択される少なくとも一つの遺伝子の欠損株である[E1]~[E43]の何れか1に記載の方法。
[E42] 前記培養の前に、前記微生物を好気的条件下で培養することを更に含む[E1]~[E41]の何れか1に記載の方法。
[E43] 生産された2-アミノ-4-メチルチオカルボン酸を回収することを更に含む[E1]~[E42]の何れか1に記載の方法。
[E1] The following genes:
(a) a first gene encoding an enzyme that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
(e) the fifth gene encoding an enzyme that catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, and (f) the methyl mercaptan that has the phosphate group that 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid has. A microorganism containing the sixth gene encoding an enzyme that catalyzes the reaction of substitution with a mercapto group is treated with a pyruvate-supplying compound selected from pyruvate and sugars, and methyl mercaptan.
General formula (1) below:
R 101 C(O)R 102
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
by culturing in the presence of a carbonyl compound represented by
General formula (7) below:
R 101 C(R 102 )(SCH 3 )CH 2 CH(NH 2 )COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (7) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (1), respectively)
A method for producing 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid, comprising the step of producing 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid represented by
[E2] The method according to [E1], wherein R 102 in the general formulas (1) and (7) is hydrogen.
[E3] In the general formulas (1) and (7), R 101 is hydrogen, methyl group, ethyl group, propyl group or pentyl group, and R 102 is hydrogen [E1] or [E2] The method described in.
[E4] The method according to any one of [E1] to [E3], wherein R 101 and R 102 in the general formulas (1) and (7) are hydrogen.
[E5] The method according to any one of [E1] to [E4], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvate-supplying compound, the carbonyl compound, and methyl mercaptan. .
[E6] The method according to [E5], wherein the culture solution is a culture solution to which the pyruvic acid supplying compound, the carbonyl compound, and methyl mercaptan are added.
[E7] The pyruvate-supplying compound is added to the culture medium at a concentration of 0.1 to 40 (w/v)%, preferably 1 to 20 (w/v)% [E6 The method described in ].
[E8] The carbonyl compound is added to the culture medium at a concentration of 0.001 to 10 (w/v)%, preferably 0.01 to 1 (w/v)% [E6] Or the method described in [E7].
[E9] The method according to any one of [E6] to [E8], wherein methyl mercaptan is added to the culture medium at a concentration of 1mM to 1M, preferably 10mM to 300mM.
[E10] The method according to any one of [E1] to [E9], wherein the pyruvic acid supplying compound is a saccharide.
[E11] The saccharide may be a monosaccharide, such as fructose or glucose; a disaccharide, such as sucrose; a polysaccharide, such as a polysaccharide containing glucose as a constituent monosaccharide; The method according to any one of [E1] to [E10], which is a saccharified liquid obtained by processing.
[E12] The method according to any one of [E1] to [E11], wherein the saccharide is glucose.
[E13] The method according to any one of [E1] to [E9], wherein the pyruvic acid supplying compound is pyruvic acid.
[E14] The method according to any one of [E1] to [E13], wherein the culturing is performed under anaerobic conditions or microaerobic conditions.
[E15] The method according to [E17], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvic acid supplying compound, the carbonyl compound, and methyl mercaptan.
[E16] The anaerobic condition or the microaerobic condition is such that the dissolved oxygen concentration in the culture solution is within the range of 0 to 2 ppm, preferably 0 to 1 ppm, and more preferably 0 to 1 ppm. The method according to [E15], wherein the condition is within the range of 0.5 ppm.
[E17] The method according to any one of [E1] to [E16], wherein the culturing is performed with the microorganism suspended in a culture solution at high density.
[E18] The method according to [E17], wherein the culturing is performed by culturing the microorganism in a culture solution containing the pyruvic acid supplying compound, the carbonyl compound, and methyl mercaptan.
[E19] The state in which the microorganism is suspended in the culture solution at a high density is the state in which the microorganism is suspended in the culture solution so that the wet bacterial weight% of the microorganism is 1 to 50 (w/v)%. Preferably, the microorganism is suspended in the culture medium so that the wet weight percentage of the microorganism is within the range of 3 to 30 (w/v)%. The method according to [E18], which is in a cloudy state.
[E20] The method according to any one of [E1] to [E19], wherein the first gene encodes aldolase.
[E21] The method according to any one of [E1] to [E20], wherein the first gene encodes type I aldolase.
[E22] The method according to any one of [E1] to [E20], wherein the first gene encodes type II aldolase.
[E23] The first gene encodes an aldolase selected from the group consisting of:
(a1) 2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-phosphogluconate aldolase),
(a2) 2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase),
(a3) 4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase,
(a4) (4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase (4S)-4-hydroxyl-2-oxoglutarate aldolase,
(a5) 2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase (2-dehydro-3-deoxy-D-pentonate aldolase),
(a6) 2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate aldolase,
(a7) 3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase (3-deoxy-D-manno-octulosonate aldolase),
(a8) 4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase (4-hydroxyl-2-oxovalerate aldolase),
(a9) 4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase (4-(2-carboxyphenyl)-2-oxobut-3-enoate aldolase),
(a10) 4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase (4-hydroxy-2-oxoheptanedioate aldolase),
(a11) 2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase (2-dehydro-3-deoxyglucarate aldolase),
(a12) 2-keto-3-deoxy-L-rhamnonate aldolase,
(a13) 4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase, and (a14) 4-hydroxyl-2-oxohexanonate aldolase (4-hydroxyl-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase). hydroxy-2-oxohexanonate aldolase);
The method according to any one of [E1] to [E22].
[E24] The first gene is an eda protein, preferably an E. coli-derived eda protein; a dgoA protein, preferably an E. coli-derived dgoA protein; a yjhH protein, preferably an E. coli-derived yjhH protein; a yagE protein, preferably , yagE protein from E. coli; nanA protein, preferably nanA protein from E. coli; mhpE protein, preferably mhpE protein from E. coli; hpaI protein, preferably hpaI protein from E. coli; bphI protein, preferably Burke bphI protein from Holderia xenovorans; phdJ protein, preferably phdJ protein from Nocardioides; garL protein, preferably garL protein from E. coli; rhmA protein, preferably rhmA protein from E. coli; and galC The method according to any one of [E1] to [E23], which encodes an aldolase selected from the group consisting of a protein, preferably galC protein derived from Pseudomonas putida.
[E25] The first gene is selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6,
(1-6) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 6, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-7) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8,
(1-8) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 8, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-9) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 10,
(1-10) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 10, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-11) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12,
(1-12) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 12, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-13) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 14,
(1-14) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 14, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-15) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 16,
(1-16) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 16, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-17) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18,
(1-18) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 18, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-19) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20,
(1-20) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 20, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-21) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, and (1-22) 1 or 1 in SEQ ID NO: 22. A gene that encodes a protein that is composed of an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
The method according to any one of [E1] to [E24].
[E26] The first gene is selected from the group consisting of:
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 5,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 7,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 9,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 11,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 13,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 15,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 17,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 19, and a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 21;
The method according to any one of [E1] to [E25].
[E27] The method according to any one of [E1] to [E26], wherein the fifth gene encodes the enzyme that catalyzes the reductive amination reaction of the α-keto acid obtained by the aldol reaction.
[E28] The method according to any one of [E1] to [E27], wherein the fifth gene encodes glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase.
[E29] The method according to any one of [E1] to [E28], wherein the fifth gene encodes at least one dehydrogenase selected from the group consisting of glutamate dehydrogenase, phenylalanine dehydrogenase, leucine dehydrogenase, and valine dehydrogenase.
[E30] The fifth gene encodes a glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase selected from the group consisting of:
(d1) leucine dehydrogenase (EC number 1.4.1.9),
(d2) phenylalanine dehydrogenase (EC number 1.4.1.20), and (d3) valine dehydrogenase (EC number 1.4.1.8 and 1.4.1.23);
The method according to any one of [E1] to [E29].
[E31] The fifth gene is a leuDH protein, preferably a leuDH protein derived from Ricinibacillus sphaericus, a leuDH protein derived from Bacillus cereus, or a leuDH protein derived from Geobacillus stearothermophilus; a phedh protein, preferably derived from Bacillus badius. The method according to any one of [E1] to [E30], which encodes an aldolase selected from the group consisting of: phedh protein derived from Streptomyces frasiae;
[E32] The fifth gene is selected from the group consisting of:
(5-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 30, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. the gene encoding the
(5-3) a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 32, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. the gene encoding the
(5-5) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, and (5-6) 1 in SEQ ID NO: 34. or a gene encoding a protein that is a protein consisting of an amino acid sequence in which several amino acids have been deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids;
The method according to any one of [E1] to [E31].
[E33] The fifth gene is selected from the group consisting of:
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 30,
A gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 32, and a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 34;
The method according to any one of [E1] to [E32].
[E34] The method according to any one of [B1] to [B33], wherein the sixth gene encodes a transsulfuration enzyme.
[E35] The method according to any one of [E1] to [E34], wherein the sixth gene encodes cystathionine γ-synthase.
[E36] The method according to any one of [E1] to [E35], wherein the sixth gene encodes a CGS1 protein, preferably an Arabidopsis-derived CGS1 protein, more preferably an Arabidopsis-derived CGS1 mature protein.
[E37] The sixth gene is selected from the group consisting of:
(6-1) A protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 36, which catalyzes the reaction of replacing the phosphate group of 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid with the methylmercapto group of methylmercaptan. (6-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 36, which is 2-amino-4-phosphonooxy A gene encoding a protein having an activity of catalyzing a reaction that replaces the phosphate group of carboxylic acid with the methyl mercapto group of methyl mercaptan;
The method according to any one of [E1] to [E36].
[E38] The method according to any one of [E1] to [E37], wherein the sixth gene is a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 35.
[E39] The microorganism is an aerobic bacterium, preferably a coryneform bacterium, more preferably a Corynebacterium genus, more preferably a Corynebacterium glutamicum [E1] to [ E38].
[E40] The method according to any one of [E1] to [E39], wherein the microorganism is a microorganism transformed by the first, fifth, and sixth genes.
[E41] The microorganism has a lactate dehydrogenase gene, a phosphoenolpyrvate carboxylase gene, a pyruvate carboxylase gene, a pyruvate dehydrogenase gene, and a glutamate dehydrogenase gene. pyruvate aminotransferase gene, acetolactate synthase gene, N-succinyldiaminopimelate aminotransferase gene, S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase (S-(hydroxymethyl)mycothiol dehydrogenase ) mycothiol dehydrogenase) gene, and the acetaldehyde dehydrogenase (acetaldehyde dehydrogenase) gene.
[E42] The method according to any one of [E1] to [E41], further comprising culturing the microorganism under aerobic conditions before the culturing.
[E43] The method according to any one of [E1] to [E42], further comprising recovering the produced 2-amino-4-methylthiocarboxylic acid.

[F1] 下記一般式(2):
101C(R102)(OH)CH2COCOOH
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表されるα-ケト酸と窒素源と還元剤とを、
グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの存在下で反応させて、
下記一般式(6):
101C(R102)(OH)CH2CH(NH2)COOH
(上記一般式(6)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(2)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表される2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸を生産する工程を含む、2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸の製造方法。
[F2] 前記一般式(2)及び(6)中、R102が水素である[F1]に記載の方法。
[F3] 前記一般式(2)及び(6)中、R101およびR102が水素である[F1]または[F2]に記載の方法。
[F4] 前記反応が、前記一般式(2)により表される前記α-ケト酸と前記窒素源と前記還元剤とグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼとを含む反応液中で行われる[F1]~[F3]の何れか1に記載の方法。
[F5] 前記反応液は、前記一般式(2)により表される前記α-ケト酸と前記窒素源と前記還元剤とグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼとを添加した反応液である[F4]に記載の方法。
[F6] 前記一般式(2)により表される前記α-ケト酸は、前記反応液中で0.1mM~1M、好ましくは、1mM~300mMの濃度になるように添加される[F5]に記載の方法。
[F7] 前記窒素源は、前記反応液中で0.1mM~1M、好ましくは、1mM~300mMの濃度になるように添加される[F5]または[F6]に記載の方法。
[F8] 前記還元剤は、前記反応液中で0.01mM~100mM、好ましくは、0.1mM~10mMの濃度になるように添加される[F5]~[F7]の何れか1に記載の方法。
[F9] グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼは、前記反応液中で0.01ug/mL~1mg/mL、好ましくは、0.1~100ug/mLの濃度になるように添加される[F5]~[F8]の何れか1に記載の方法。
[F10] 前記窒素源は、アンモニウム塩である[F1]~[F19]の何れか1に記載の方法。
[F11] 前記窒素源は、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウムからなる群より選択される少なくとも1つのアンモニウム塩である[F1]~[F10]の何れか1に記載の方法。
[F12] 前記還元剤は、NADHおよびNADPHからなる群より選択される少なくとも1つである[F1]~[F11]の何れか1に記載の方法。
[F13] グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼは、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ、ロイシンデヒドロゲナーゼおよびバリンデヒドロゲナーゼからなる群より選択される少なくとも一つのデヒドロゲナーゼである[F1]~[F12]の何れか1に記載の方法。
[F14] グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼは以下からなる群より選択される:、
(d1)ロイシンデヒドロゲナーゼ(leucine dehydrogenase)、
(d2)フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ(phenylalanine dehydrogenase)、および
(d3)バリンデヒドロゲナーゼ(valine dehydrogenase);
[F1]~[F13]の何れか1に記載の方法。
[F15] グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼは、leuDHタンパク質、好ましくは、リシニバシラス スフェリカス由来のleuDHタンパク質、バシラス セレウス由来のleuDHタンパク質またはジオバシラス ステアロサーモフィラス由来のleuDHタンパク質;phedhタンパク質、好ましくは、バシラス バディウス由来のphedhタンパク質;およびvaldhタンパク質、好ましくは、ストレプトミセス フラジエ由来のvaldhタンパク質;からなる群より選択されるデヒドロゲナーゼである[F1]~[F14]の何れか1に記載の方法。
[F16] グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼは以下からなる群より選択される:
(5’-1) 配列番号30に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質、
(5’-2) 配列番号30において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質、
(5’-3) 配列番号32に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質、
(5’-4) 配列番号32において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質、
(5’-5) 配列番号34に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質、および
(5’-6) 配列番号34において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質;
[F1]~[F15]の何れか1に記載の方法。
[F1] General formula (2) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 COCOOH
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
α-keto acid, nitrogen source and reducing agent represented by
React in the presence of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase,
General formula (6) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(NH 2 )COOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (6) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (2), respectively)
A method for producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid, comprising the step of producing 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by
[F2] The method according to [F1], wherein R 102 in the general formulas (2) and (6) is hydrogen.
[F3] The method according to [F1] or [F2], wherein R 101 and R 102 in the general formulas (2) and (6) are hydrogen.
[F4] The reaction is carried out in a reaction solution containing the α-keto acid represented by the general formula (2), the nitrogen source, the reducing agent, and glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase [F1 ] to [F3].
[F5] The reaction solution is a reaction solution to which the α-keto acid represented by the general formula (2), the nitrogen source, the reducing agent, and glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase are added [F4 The method described in ].
[F6] The α-keto acid represented by the general formula (2) is added to [F5] at a concentration of 0.1mM to 1M, preferably 1mM to 300mM in the reaction solution. Method described.
[F7] The method according to [F5] or [F6], wherein the nitrogen source is added to the reaction solution at a concentration of 0.1mM to 1M, preferably 1mM to 300mM.
[F8] The reducing agent according to any one of [F5] to [F7], wherein the reducing agent is added to the reaction solution at a concentration of 0.01 mM to 100 mM, preferably 0.1 mM to 10 mM. Method.
[F9] Glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase is added to the reaction solution at a concentration of 0.01 ug/mL to 1 mg/mL, preferably 0.1 to 100 ug/mL [F5] to [F8] ] The method described in any one of the above.
[F10] The method according to any one of [F1] to [F19], wherein the nitrogen source is an ammonium salt.
[F11] The method according to any one of [F1] to [F10], wherein the nitrogen source is at least one ammonium salt selected from the group consisting of ammonium chloride, ammonium sulfate, and ammonium carbonate.
[F12] The method according to any one of [F1] to [F11], wherein the reducing agent is at least one selected from the group consisting of NADH and NADPH.
[F13] Glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase is at least one dehydrogenase selected from the group consisting of glutamate dehydrogenase, phenylalanine dehydrogenase, leucine dehydrogenase, and valine dehydrogenase according to any one of [F1] to [F12]. the method of.
[F14] Glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase is selected from the group consisting of:
(d1) leucine dehydrogenase,
(d2) phenylalanine dehydrogenase, and (d3) valine dehydrogenase;
The method according to any one of [F1] to [F13].
[F15] Glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase is a leuDH protein, preferably a leuDH protein derived from Lysinibacillus sphaericus, a leuDH protein derived from Bacillus cereus, or a leuDH protein derived from Geobacillus stearothermophilus; a phedh protein, preferably, The method according to any one of [F1] to [F14], wherein the dehydrogenase is selected from the group consisting of phedh protein derived from Bacillus badius; and valdh protein, preferably valdh protein derived from Streptomyces Frazie.
[F16] Glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase is selected from the group consisting of:
(5'-1) A protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5'-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 30, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. protein,
(5'-3) A protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5'-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 32, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. protein,
(5'-5) A protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34, which catalyzes a reductive amination reaction of α-keto acid, and (5'-6) 1 or a number in SEQ ID NO: 34. A protein consisting of an amino acid sequence in which 5 amino acids are deleted, substituted, or added, and has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids;
The method according to any one of [F1] to [F15].

[G1] 下記一般式(6):
101C(R102)(OH)CH2CH(NH2)COOH
(ここでR101およびR102は、互いに独立に、水素、または1~5個の炭素原子を有するアルキル基である)
により表される2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸と酸化剤とを、
グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼの存在下で反応させて、
下記一般式(2):
101C(R102)(OH)CH2COCOOH
(上記一般式(2)におけるR101およびR102は、それぞれ上記一般式(6)におけるR101およびR102と同じ基である)
により表されるα-ケト酸を生産する工程を含む、α-ケト酸の製造方法。
[G2] 前記一般式(6)及び(2)中、R102が水素である[G1]に記載の方法。
[G3] 前記一般式(6)及び(2)中、R101およびR102が水素である[G1]または[G2]に記載の方法。
[G4] 前記反応が、前記一般式(6)により表される前記2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸と前記酸化剤とグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼとを含む反応液中で行われる[G1]~[G3]の何れか1に記載の方法。
[G5] 前記反応液は、前記一般式(6)により表される前記2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸と前記酸化剤とグルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼとを添加した反応液である[G4]に記載の方法。
[G6] 前記一般式(6)により表される前記2-アミノ-4-ヒドロキシカルボン酸は、前記反応液中で0.1mM~1M、好ましくは、1mM~300mMの濃度になるように添加される[G5]に記載の方法。
[G7] 前記酸化剤は、前記反応液中で0.01mM~100mM、好ましくは、0.1mM~10mMの濃度になるように添加される[G5]または[G6]に記載の方法。
[G8] グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼは、前記反応液中で0.01ug/mL~1mg/mL、好ましくは、0.1~100ug/mLの濃度になるように添加される[G5]~[G7]の何れか1に記載の方法。
[G9] 前記酸化剤は、NADおよびNADPからなる群より選択される少なくとも1つである[G1]~[G8]の何れか1に記載の方法。
[G10] グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼは、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ、ロイシンデヒドロゲナーゼおよびバリンデヒドロゲナーゼからなる群より選択される少なくとも一つのデヒドロゲナーゼである[G1]~[G9]の何れか1に記載の方法。
[G11] グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼは以下からなる群より選択される:、
(d1)ロイシンデヒドロゲナーゼ(leucine dehydrogenase)、
(d2)フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ(phenylalanine dehydrogenase)、および
(d3)バリンデヒドロゲナーゼ(valine dehydrogenase);
[G1]~[G10]の何れか1に記載の方法。
[G12] グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼは、leuDHタンパク質、好ましくは、リシニバシラス スフェリカス由来のleuDHタンパク質、バシラス セレウス由来のleuDHタンパク質またはジオバシラス ステアロサーモフィラス由来のleuDHタンパク質;phedhタンパク質、好ましくは、バシラス バディウス由来のphedhタンパク質;およびvaldhタンパク質、好ましくは、ストレプトミセス フラジエ由来のvaldhタンパク質;からなる群より選択されるデヒドロゲナーゼである[G1]~[G11]の何れか1に記載の方法。
[G13] グルタミン酸/フェニルアラニン/ロイシン/バリンデヒドロゲナーゼは以下からなる群より選択される:
(5’-1) 配列番号30に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質、
(5’-2) 配列番号30において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質、
(5’-3) 配列番号32に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質、
(5’-4) 配列番号32において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質、
(5’-5) 配列番号34に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質、および
(5’-6) 配列番号34において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質;
[G1]~[G12]の何れか1に記載の方法。
[G1] The following general formula (6):
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 CH(NH 2 )COOH
(wherein R 101 and R 102 are independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by and an oxidizing agent,
React in the presence of glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase,
General formula (2) below:
R 101 C(R 102 )(OH)CH 2 COCOOH
(R 101 and R 102 in the above general formula (2) are the same groups as R 101 and R 102 in the above general formula (6), respectively)
A method for producing an α-keto acid, the method comprising the step of producing an α-keto acid represented by:
[G2] The method according to [G1], wherein in the general formulas (6) and (2), R 102 is hydrogen.
[G3] The method according to [G1] or [G2], wherein R 101 and R 102 in the general formulas (6) and (2) are hydrogen.
[G4] The reaction is carried out in a reaction solution containing the 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by the general formula (6), the oxidizing agent, and glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase [ G1] to [G3].
[G5] The reaction solution is a reaction solution containing the 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by the general formula (6), the oxidizing agent, and glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase [ G4].
[G6] The 2-amino-4-hydroxycarboxylic acid represented by the general formula (6) is added to the reaction solution at a concentration of 0.1mM to 1M, preferably 1mM to 300mM. The method described in [G5].
[G7] The method according to [G5] or [G6], wherein the oxidizing agent is added to the reaction solution at a concentration of 0.01mM to 100mM, preferably 0.1mM to 10mM.
[G8] Glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase is added to the reaction solution at a concentration of 0.01 ug/mL to 1 mg/mL, preferably 0.1 to 100 ug/mL [G5] to [G7] ] The method described in any one of .
[G9] The method according to any one of [G1] to [G8], wherein the oxidizing agent is at least one selected from the group consisting of NAD + and NADP + .
[G10] Glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase is at least one dehydrogenase selected from the group consisting of glutamate dehydrogenase, phenylalanine dehydrogenase, leucine dehydrogenase, and valine dehydrogenase, according to any one of [G1] to [G9]. the method of.
[G11] Glutamic acid/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase is selected from the group consisting of:
(d1) leucine dehydrogenase,
(d2) phenylalanine dehydrogenase, and (d3) valine dehydrogenase;
The method according to any one of [G1] to [G10].
[G12] Glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase is a leuDH protein, preferably a leuDH protein derived from Lysinibacillus sphaericus, a leuDH protein derived from Bacillus cereus, or a leuDH protein derived from Geobacillus stearothermophilus; a phedh protein, preferably, The method according to any one of [G1] to [G11], wherein the dehydrogenase is selected from the group consisting of phedh protein derived from Bacillus badius; and valdh protein, preferably valdh protein derived from Streptomyces frasiae.
[G13] The glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase is selected from the group consisting of:
(5'-1) A protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5'-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 30, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. protein,
(5'-3) A protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5'-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 32, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. protein,
(5'-5) A protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34, which catalyzes a reductive amination reaction of α-keto acid, and (5'-6) 1 or a number in SEQ ID NO: 34. A protein consisting of an amino acid sequence in which 5 amino acids are deleted, substituted, or added, and has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids;
The method according to any one of [G1] to [G12].

[H1] 以下からなる群より選択される第1遺伝子:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-6)配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
を含むコリネ型細菌。
[H2] 以下からなる群より選択される第1遺伝子:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-6)配列番号6において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
(1-7)配列番号8に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-8)配列番号8において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-9)配列番号10に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-10)配列番号10において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-11)配列番号12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-12)配列番号12において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-13)配列番号14に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-14)配列番号14において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-15)配列番号16に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-16)配列番号16において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-17)配列番号18に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-18)配列番号18において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-19)配列番号20に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-20)配列番号20において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-21)配列番号22に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-22)配列番号22において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
を含むコリネ型細菌。
[H3] 配列番号2に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号1に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H1]または[H2]に記載のコリネ型細菌。
[H4] 配列番号4に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号3に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H1]~[H3]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H5] 配列番号6に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号5に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H1]~[H4]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H6] 配列番号8に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号7に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H1]~[H5]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H7] 配列番号10に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号9に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H1]~[H6]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H8] 配列番号12に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号11に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H1]~[H7]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H9] 配列番号14に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号13に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H1]~[H8]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H10] 配列番号16に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号15に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H1]~[H9]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H11] 配列番号18に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号17に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H1]~[H10]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H12] 配列番号20に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号19に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H1]~[H11]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H13] 配列番号22に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号21に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H1]~[H12]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H14] 前記コリネ型細菌は、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)菌、好ましくは、コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、より好ましくは、受託番号がNITE BP-02780、NITE BP-02781、NITE BP-02782、NITE BP-02783またはNITE BP-02784であるコリネ型細菌である[H1]~[H13]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H15] 前記コリネ型細菌は、前記第1遺伝子によって形質転換されたコリネ型細菌である[H1]~[H14]の何れか1に記載の方法。
[H16] 以下からなる群より選択される第2遺伝子:
(2-1)配列番号24に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(2-2)配列番号24において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;および
以下からなる群より選択される第3遺伝子:
(3-1)配列番号26に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、アルデヒドの還元反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(3-2)配列番号26において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、アルデヒドの還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子
を更に含む[H1]~[H15]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H17] 配列番号24に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号23に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H16]に記載のコリネ型細菌。
[H18] 配列番号26に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、アルデヒドの還元反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号25に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H16]または[H17]に記載のコリネ型細菌。
[H19] 前記コリネ型細菌は、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)菌、好ましくは、コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、より好ましくは、受託番号がNITE BP-02780またはNITE BP-02781であるコリネ型細菌である[H16]~[H18]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H20] 前記コリネ型細菌は、前記第1、前記第2および前記第3遺伝子によって形質転換されたコリネ型細菌である[H16]~[H19]の何れか1に記載の方法。
[H21] 以下からなる群より選択される第4遺伝子:
(4-1)配列番号28に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(4-2)配列番号28において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子
を更に含む[H1]~[H20]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H21] 配列番号28に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、α-ケト酸の還元反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号27に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H20]に記載のコリネ型細菌。
[H22] 前記コリネ型細菌は、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)菌、好ましくは、コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、より好ましくは、受託番号がNITE BP-02782であるコリネ型細菌である[H20]または[H21]に記載のコリネ型細菌。
[H23] 前記コリネ型細菌は、前記第1および前記第4遺伝子によって形質転換されたコリネ型細菌である[H20]~[H22]の何れか1に記載の方法。
[H24] 以下からなる群より選択される第5遺伝子:
(5-1)配列番号30に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-2)配列番号30において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-3)配列番号32に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-4)配列番号32において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-5)配列番号34に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(5-6)配列番号34において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子
を更に含む[H1]~[H23]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H25] 配列番号30に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号29に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H24]に記載のコリネ型細菌。
[H26] 配列番号32に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号31に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H24]または[H25]に記載のコリネ型細菌。
[H27] 配列番号34に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号33に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H24]~[H26]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H28] 前記コリネ型細菌は、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)菌、好ましくは、コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、より好ましくは、受託番号がNITE BP-02783であるコリネ型細菌である[H24]~[H27]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H29] 前記コリネ型細菌は、前記第1および前記第5遺伝子によって形質転換されたコリネ型細菌である[H24]~[H28]の何れか1に記載の方法。
[H30] 以下からなる群より選択される第5遺伝子:
(5-1)配列番号30に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-2)配列番号30において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-3)配列番号32に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-4)配列番号32において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(5-5)配列番号34に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(5-6)配列番号34において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;および
以下からなる群より選択される第6遺伝子:
(6-1)配列番号36に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(6-2)配列番号36において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子
を更に含む[H1]~[H29]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H31] 配列番号30に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号29に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H30]に記載のコリネ型細菌。
[H32] 配列番号32に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号31に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H30]または[H31]に記載のコリネ型細菌。
[H33] 配列番号34に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、α-ケト酸の還元的アミノ化反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号33に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H30]~[H32]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H34] 配列番号36に記載のアミノ酸配列からなる前記タンパク質であって、2-アミノ-4-ホスホノオキシカルボン酸が有するリン酸基をメチルメルカプタンが有するメチルメルカプト基で置換する反応を触媒する前記タンパク質をコードする前記遺伝子は、配列番号35に記載の塩基配列からなる遺伝子である[H30]~[H33]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H35] 前記コリネ型細菌は、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)菌、好ましくは、コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、より好ましくは、受託番号がNITE BP-02784であるコリネ型細菌である[H30]~[H34]の何れか1に記載のコリネ型細菌。
[H36] 前記コリネ型細菌は、前記第1および前記第5遺伝子によって形質転換されたコリネ型細菌である[H30]~[H35]の何れか1に記載の方法。
[H1] First gene selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, and (1-6) 1 or 1 in SEQ ID NO: 6. A gene that encodes a protein that is composed of an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
coryneform bacteria, including
[H2] The first gene selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6,
(1-6) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 6, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. Genes that encode;
(1-7) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8,
(1-8) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 8, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-9) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 10,
(1-10) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 10, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-11) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12,
(1-12) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 12, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-13) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 14,
(1-14) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 14, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-15) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 16,
(1-16) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 16, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-17) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18,
(1-18) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 18, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-19) A gene encoding a protein that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, which is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20,
(1-20) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 20, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-21) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, and (1-22) 1 or 1 in SEQ ID NO: 22. A gene that encodes a protein that is composed of an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
coryneform bacteria, including
[H3] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1. The coryneform bacterium according to gene [H1] or [H2].
[H4] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3. The coryneform bacterium according to any one of genes [H1] to [H3].
[H5] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 5. The coryneform bacterium according to any one of genes [H1] to [H4].
[H6] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 7. The coryneform bacterium according to any one of genes [H1] to [H5].
[H7] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 10, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 9. The coryneform bacterium according to any one of genes [H1] to [H6].
[H8] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 11. The coryneform bacterium according to any one of genes [H1] to [H7].
[H9] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 14, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 13. The coryneform bacterium according to any one of genes [H1] to [H8].
[H10] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 16, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 15. The coryneform bacterium according to any one of genes [H1] to [H9].
[H11] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 17. The coryneform bacterium according to any one of genes [H1] to [H10].
[H12] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 19. The coryneform bacterium according to any one of genes [H1] to [H11].
[H13] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound, consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 21. The coryneform bacterium according to any one of genes [H1] to [H12].
[H14] The coryneform bacterium is a Corynebacterium genus, preferably Corynebacterium glutamicum, and more preferably a Corynebacterium glutamicum with accession number NITE BP-02780, NITE BP-02781, NITE BP- The coryneform bacterium according to any one of [H1] to [H13], which is NITE BP-02782, NITE BP-02783, or NITE BP-02784.
[H15] The method according to any one of [H1] to [H14], wherein the coryneform bacterium is a coryneform bacterium transformed by the first gene.
[H16] Second gene selected from the group consisting of:
(2-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 24, which catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids; and (2-2) 1 or several genes in SEQ ID NO: 24. A gene that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which five amino acids are deleted, substituted, or added, and that has the activity of catalyzing the decarboxylation reaction of α-keto acids; and a gene selected from the group consisting of: Third gene:
(3-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 26, which catalyzes the reduction reaction of aldehyde, and (3-2) A gene in which one or several amino acids in SEQ ID NO: 26 The coryneform protein according to any one of [H1] to [H15], which is a protein consisting of a deleted, substituted, or added amino acid sequence, and further comprises a gene encoding a protein having an activity of catalyzing an aldehyde reduction reaction. type bacteria.
[H17] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 24, which catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids, is a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 23. The coryneform bacterium according to [H16].
[H18] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 26, which catalyzes the reduction reaction of aldehyde, is a gene consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 25.[H16] ] or the coryneform bacterium according to [H17].
[H19] The coryneform bacterium is a Corynebacterium bacterium, preferably Corynebacterium glutamicum, more preferably a Coryneform bacterium whose accession number is NITE BP-02780 or NITE BP-02781. The coryneform bacterium according to any one of [H16] to [H18], which is a bacterium.
[H20] The method according to any one of [H16] to [H19], wherein the coryneform bacterium is a coryneform bacterium transformed by the first, second, and third genes.
[H21] Fourth gene selected from the group consisting of:
(4-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 28, which catalyzes the reduction reaction of α-keto acid; and (4-2) one or several genes in SEQ ID NO: 28. Any of [H1] to [H20], which further comprises a gene encoding a protein having the activity of catalyzing the reduction reaction of α-keto acids, which is a protein consisting of an amino acid sequence in which an amino acid is deleted, substituted, or added. The coryneform bacterium according to (1).
[H21] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 28, which catalyzes the reduction reaction of α-keto acid, is a gene consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 27. The coryneform bacterium according to [H20].
[H22] The coryneform bacterium is a Corynebacterium genus, preferably Corynebacterium glutamicum, more preferably a coryneform bacterium whose accession number is NITE BP-02782 [H20 ] or the coryneform bacterium according to [H21].
[H23] The method according to any one of [H20] to [H22], wherein the coryneform bacterium is a coryneform bacterium transformed by the first and fourth genes.
[H24] Fifth gene selected from the group consisting of:
(5-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 30, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. the gene encoding the
(5-3) a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 32, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. the gene encoding the
(5-5) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, and (5-6) 1 in SEQ ID NO: 34. or a protein consisting of an amino acid sequence in which several amino acids have been deleted, substituted, or added, further comprising a gene encoding a protein having the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids [H1] - The coryneform bacterium according to any one of [H23].
[H25] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, is composed of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 29. The coryneform bacterium according to [H24], which is a gene.
[H26] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, is composed of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 31. The coryneform bacterium according to [H24] or [H25], which is a gene.
[H27] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, is composed of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 33. The coryneform bacterium according to any one of [H24] to [H26], which is a gene.
[H28] The coryneform bacterium is a Corynebacterium genus, preferably Corynebacterium glutamicum, more preferably a coryneform bacterium whose accession number is NITE BP-02783 [H24 The coryneform bacterium according to any one of ] to [H27].
[H29] The method according to any one of [H24] to [H28], wherein the coryneform bacterium is a coryneform bacterium transformed by the first and fifth genes.
[H30] The fifth gene selected from the group consisting of:
(5-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 30, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. the gene encoding the
(5-3) a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids;
(5-4) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 32, and has an activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids. the gene encoding the
(5-5) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, and (5-6) 1 in SEQ ID NO: 34. or a gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which several amino acids have been deleted, substituted, or added, and which has the activity of catalyzing the reductive amination reaction of α-keto acids; and a group consisting of the following: The 6th gene selected from:
(6-1) A protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 36, which catalyzes the reaction of replacing the phosphate group of 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid with the methylmercapto group of methylmercaptan. (6-2) A protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, or added to SEQ ID NO: 36, which is 2-amino-4-phosphonooxy The coryneform bacterium according to any one of [H1] to [H29], further comprising a gene encoding a protein having an activity of catalyzing a reaction in which a phosphate group of a carboxylic acid is replaced with a methyl mercapto group of a methyl mercaptan. .
[H31] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, is composed of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 29. The coryneform bacterium according to [H30], which is a gene.
[H32] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 32, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, is composed of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 31. The coryneform bacterium according to [H30] or [H31], which is a gene.
[H33] The gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 34, which catalyzes the reductive amination reaction of α-keto acids, is composed of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 33. The coryneform bacterium according to any one of [H30] to [H32], which is a gene.
[H34] The protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 36, which catalyzes the reaction of substituting the phosphoric acid group of 2-amino-4-phosphonooxycarboxylic acid with the methylmercapto group of methylmercaptan. The coryneform bacterium according to any one of [H30] to [H33], wherein the gene encoding the protein is a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 35.
[H35] The coryneform bacterium is a Corynebacterium genus, preferably Corynebacterium glutamicum, more preferably a coryneform bacterium whose accession number is NITE BP-02784 [H30 The coryneform bacterium according to any one of ] to [H34].
[H36] The method according to any one of [H30] to [H35], wherein the coryneform bacterium is a coryneform bacterium transformed by the first and fifth genes.

1.材料および方法
(1-1)培地
試薬は特に指示がなければ富士フィルム和光純薬株式会社より購入した。
1. Materials and Methods (1-1) Culture reagents were purchased from Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd. unless otherwise specified.

(A培地)
尿素2.0g、硫酸アンモニウム7.0g、リン酸二水素カリウム0.50g、リン酸水素二カリウム0.50g、硫酸マグネシウム七水和物0.50g、酵母エキス(ディフコ社製)2.0g、カサミノ酸 ビタミンアッセイ(ディフコ社製)7.0g、硫酸鉄(II)七水和物6.0mg、硫酸マンガン(II)一水和物4.2mg、D(+)-ビオチン0.20mg、塩酸チアミン0.20mgを0.92Lの水に溶解し、pHを5M水酸化カリウム水溶液を用いて7.0に調整した。これを121℃にて20分間オートクレーブ滅菌し、室温まで冷却した後に、オートクレーブ滅菌済みの50%(w/v)のグルコース水溶液80mLを加えることにより調製された液体培地。
(A medium)
2.0 g of urea, 7.0 g of ammonium sulfate, 0.50 g of potassium dihydrogen phosphate, 0.50 g of dipotassium hydrogen phosphate, 0.50 g of magnesium sulfate heptahydrate, 2.0 g of yeast extract (manufactured by Difco), Casamino Acid Vitamin Assay (Difco) 7.0g, iron(II) sulfate heptahydrate 6.0mg, manganese(II) sulfate monohydrate 4.2mg, D(+)-biotin 0.20mg, thiamine hydrochloride 0.20 mg was dissolved in 0.92 L of water, and the pH was adjusted to 7.0 using a 5M aqueous potassium hydroxide solution. A liquid medium was prepared by autoclaving this at 121° C. for 20 minutes, cooling it to room temperature, and then adding 80 mL of an autoclaved 50% (w/v) glucose aqueous solution.

(A寒天培地)
尿素2.0g、硫酸アンモニウム7.0g、リン酸二水素カリウム0.50g、リン酸水素二カリウム0.50g、硫酸マグネシウム七水和物0.50g、酵母エキス(ディフコ社製)2.0g、カサミノ酸 ビタミンアッセイ(ディフコ社製)7.0g、硫酸鉄(II)七水和物6.0mg、硫酸マンガン(II)一水和物4.2mg、D(+)-ビオチン0.20mg、塩酸チアミン0.20mg、寒天15gを0.92Lの水に溶解、懸濁し、pHを5M水酸化カリウム水溶液を用いて7.0に調整調製した。これを121℃にて20分間オートクレーブ滅菌し、50℃まで冷却した後に、オートクレーブ滅菌済みの50%(w/v)のグルコース水溶液80mLを加え、ペトリ皿に分注後、冷却固化することで調製された固体培地。
(A agar medium)
2.0 g of urea, 7.0 g of ammonium sulfate, 0.50 g of potassium dihydrogen phosphate, 0.50 g of dipotassium hydrogen phosphate, 0.50 g of magnesium sulfate heptahydrate, 2.0 g of yeast extract (manufactured by Difco), Casamino Acid Vitamin Assay (Difco) 7.0g, iron(II) sulfate heptahydrate 6.0mg, manganese(II) sulfate monohydrate 4.2mg, D(+)-biotin 0.20mg, thiamine hydrochloride 0.20 mg and 15 g of agar were dissolved and suspended in 0.92 L of water, and the pH was adjusted to 7.0 using a 5M aqueous potassium hydroxide solution. After sterilizing this in an autoclave at 121°C for 20 minutes and cooling it to 50°C, add 80 mL of an autoclaved 50% (w/v) glucose aqueous solution, dispense it into a Petri dish, and cool and solidify. solid medium.

(BA培地)
尿素2.0g、硫酸アンモニウム7.0g、リン酸二水素カリウム0.50g、リン酸水素二カリウム0.50g、硫酸マグネシウム七水和物0.50g、酵母エキス(ディフコ社製)2.0g、カサミノ酸 ビタミンアッセイ(ディフコ社製)7.0g、硫酸鉄(II)七水和物6.0mg、硫酸マンガン(II)一水和物4.2mg、D(+)-ビオチン0.20mg、塩酸チアミン0.20mg、4-モルホリノプロパンスルホン酸21gを0.92Lの水に溶解し、pHを5M水酸化カリウム水溶液を用いて7.0に調整した。これを121℃にて20分間オートクレーブ滅菌し、室温まで冷却した後に、オートクレーブ滅菌済みの50%(w/v)のグルコース水溶液80mLを加えることにより調製された液体培地。
(BA medium)
2.0 g of urea, 7.0 g of ammonium sulfate, 0.50 g of potassium dihydrogen phosphate, 0.50 g of dipotassium hydrogen phosphate, 0.50 g of magnesium sulfate heptahydrate, 2.0 g of yeast extract (manufactured by Difco), Casamino Acid Vitamin Assay (Difco) 7.0g, iron(II) sulfate heptahydrate 6.0mg, manganese(II) sulfate monohydrate 4.2mg, D(+)-biotin 0.20mg, thiamine hydrochloride 0.20 mg, 21 g of 4-morpholinopropanesulfonic acid was dissolved in 0.92 L of water, and the pH was adjusted to 7.0 using a 5M aqueous potassium hydroxide solution. A liquid medium was prepared by autoclaving this at 121° C. for 20 minutes, cooling it to room temperature, and then adding 80 mL of an autoclaved 50% (w/v) glucose aqueous solution.

(LB培地)
バクトトリプトン(ディフコ社製)10g、酵母エキス(ディフコ社製)5.0g、塩化ナトリウム10gを1Lの水に溶解し、pHを5M水酸化ナトリウム水溶液を用いて7.0に調整した後、121℃にて20分間オートクレーブ滅菌することで調製された液体培地。
(LB medium)
After dissolving 10 g of Bactotryptone (manufactured by Difco), 5.0 g of yeast extract (manufactured by Difco), and 10 g of sodium chloride in 1 L of water, and adjusting the pH to 7.0 using a 5M aqueous sodium hydroxide solution, Liquid medium prepared by autoclaving at 121°C for 20 minutes.

(LB寒天培地)
バクトトリプトン(ディフコ社製)10g、酵母エキス(ディフコ社製)5.0g、塩化ナトリウム10g、寒天15gを1Lの水に溶解、懸濁し、pHを5M水酸化ナトリウム水溶液を用いて7.0に調整した後、121℃にて20分間オートクレーブ滅菌し、50℃まで冷却した後に、ペトリ皿に分注し、冷却固化することで調製された固体培地。
(LB agar medium)
10 g of Bactotryptone (manufactured by Difco), 5.0 g of yeast extract (manufactured by Difco), 10 g of sodium chloride, and 15 g of agar were dissolved and suspended in 1 L of water, and the pH was adjusted to 7.0 using a 5M aqueous sodium hydroxide solution. A solid medium prepared by adjusting the medium to 121°C, sterilizing it in an autoclave at 121°C for 20 minutes, cooling it to 50°C, dispensing it into a Petri dish, and solidifying it by cooling.

(Suc寒天培地)
バクトトリプトン(ディフコ社製)10g、酵母エキス(ディフコ社製)5.0g、塩化ナトリウム10g、寒天15gを0.5Lの水に溶解、懸濁し、pHを5M水酸化ナトリウム水溶液を用いて7.0に調整した。これを121℃にて20分間オートクレーブ滅菌し、50℃まで冷却した後に、オートクレーブ滅菌済みの20%(w/v)のスクロース水溶液0.5Lを加え、ペトリ皿に分注後、冷却固化することで調製された固体培地。
(Suc agar medium)
10 g of Bactotryptone (manufactured by Difco), 5.0 g of yeast extract (manufactured by Difco), 10 g of sodium chloride, and 15 g of agar were dissolved and suspended in 0.5 L of water, and the pH was adjusted to 7 using a 5M aqueous sodium hydroxide solution. Adjusted to .0. After sterilizing this in an autoclave at 121°C for 20 minutes and cooling it to 50°C, add 0.5 L of an autoclaved 20% (w/v) sucrose aqueous solution, dispense it into a Petri dish, and cool and solidify. A solid medium prepared in

(BHIS培地)
ブレインハートインフュージョン(ディフコ社製)36g、ソルビトール91gを1Lの水に溶解し、pHを5M水酸化ナトリウム水溶液を用いて7.0に調整した後、121℃にて20分間オートクレーブ滅菌することで調製された液体培地。
(BHIS medium)
By dissolving 36g of Brain Heart Infusion (manufactured by Difco) and 91g of sorbitol in 1L of water, adjusting the pH to 7.0 using a 5M aqueous sodium hydroxide solution, and sterilizing it in an autoclave at 121°C for 20 minutes. Prepared liquid medium.

(BHIS-GIT培地)
ブレインハートインフュージョン(ディフコ社製)36g、グリシン8.0g、イソニアジド1.3g、Tween80 3mL、ソルビトール91gを1Lの水に溶解し、pHを5M水酸化ナトリウム水溶液を用いて7.0に調整した後、121℃にて20分間オートクレーブ滅菌することで調製された液体培地。
(BHIS-GIT medium)
36 g of Brain Heart Infusion (manufactured by Difco), 8.0 g of glycine, 1.3 g of isoniazid, 3 mL of Tween 80, and 91 g of sorbitol were dissolved in 1 L of water, and the pH was adjusted to 7.0 using a 5M aqueous sodium hydroxide solution. Then, the liquid medium was prepared by autoclaving at 121°C for 20 minutes.

(1-2)バッファーおよび試薬
(TEバッファー)
トリスヒドロキシメチルアミノメタン1.2g、エチレンジアミン-N,N,N’,N’-四酢酸二ナトリウム塩二水和物0.37gを1Lの水に溶解し、pHを6M塩酸を用いて8.0に調整した後、121℃にて20分間オートクレーブ滅菌することで調製された緩衝液。
(1-2) Buffer and reagent (TE buffer)
1.2 g of trishydroxymethylaminomethane and 0.37 g of ethylenediamine-N,N,N',N'-tetraacetic acid disodium salt dihydrate were dissolved in 1 L of water, and the pH was adjusted to 8.0 using 6M hydrochloric acid. Buffer solution prepared by autoclaving at 121°C for 20 minutes after adjusting to 0.

(TGバッファー)
トリスヒドロキシメチルアミノメタン0.12g、グリセロール10gを1Lの水に溶解し、pHを6M塩酸を用いて7.5に調整した後、121℃にて20分間オートクレーブ滅菌することで調製された緩衝液。
(TG buffer)
A buffer solution prepared by dissolving 0.12 g of trishydroxymethylaminomethane and 10 g of glycerol in 1 L of water, adjusting the pH to 7.5 using 6M hydrochloric acid, and then autoclaving at 121°C for 20 minutes. .

(10%グリセロール水溶液)
グリセロール100gを1Lの水に溶解した後、121℃にて20分間オートクレーブ滅菌することで調整された水溶液。
(10% glycerol aqueous solution)
An aqueous solution prepared by dissolving 100 g of glycerol in 1 L of water and sterilizing it in an autoclave at 121° C. for 20 minutes.

(BRバッファー)
リン酸二水素カリウム0.50g、リン酸水素二カリウム0.50g、硫酸マグネシウム七水和物0.50g、硫酸鉄(II)七水和物6.0mg、硫酸マンガン(II)一水和物4.2mgを1.0Lの水に溶解し、pHを5M水酸化カリウム水溶液を用いて7.0に調整することでえられた緩衝液。
(BR buffer)
Potassium dihydrogen phosphate 0.50 g, dipotassium hydrogen phosphate 0.50 g, magnesium sulfate heptahydrate 0.50 g, iron (II) sulfate heptahydrate 6.0 mg, manganese (II) sulfate monohydrate A buffer solution obtained by dissolving 4.2 mg in 1.0 L of water and adjusting the pH to 7.0 using a 5M aqueous potassium hydroxide solution.

(BSバッファー)
リン酸二水素カリウム0.50g、リン酸水素二カリウム0.50g、硫酸マグネシウム七水和物0.50g、硫酸鉄(II)七水和物6.0mg、硫酸マンガン(II)一水和物4.2mg、4-モルホリノプロパンスルホン酸21gを1.0Lの水に溶解し、pHを5M水酸化カリウム水溶液を用いて7.0に調整することでえられた緩衝液。
(BS buffer)
Potassium dihydrogen phosphate 0.50 g, dipotassium hydrogen phosphate 0.50 g, magnesium sulfate heptahydrate 0.50 g, iron (II) sulfate heptahydrate 6.0 mg, manganese (II) sulfate monohydrate A buffer solution obtained by dissolving 4.2 mg of 4-morpholinopropanesulfonic acid and 21 g of 4-morpholinopropanesulfonic acid in 1.0 L of water and adjusting the pH to 7.0 using a 5M aqueous potassium hydroxide solution.

(BTバッファー)
硫酸アンモニウム7.0g、リン酸二水素カリウム0.50g、リン酸水素二カリウム0.50g、硫酸マグネシウム七水和物0.50g、硫酸鉄(II)七水和物6.0mg、硫酸マンガン(II)一水和物4.2mgを1.0Lの水に溶解し、pHを5M水酸化カリウム水溶液を用いて7.0に調整することでえられた緩衝液。
(BT buffer)
Ammonium sulfate 7.0g, potassium dihydrogen phosphate 0.50g, dipotassium hydrogen phosphate 0.50g, magnesium sulfate heptahydrate 0.50g, iron(II) sulfate heptahydrate 6.0mg, manganese(II) sulfate ) A buffer solution obtained by dissolving 4.2 mg of monohydrate in 1.0 L of water and adjusting the pH to 7.0 using a 5 M aqueous potassium hydroxide solution.

(1-3)分析条件の定義および実験方法
(アガロース・ゲル電気泳動後のDNA断片の抽出、精製)
NucleoSpin(登録商標) Gel and PCR Clean-up(マッハライ・ナーゲル社製)をその指示書通りに用いてDNA断片の抽出、精製を行った。
(1-3) Definition of analytical conditions and experimental method (extraction and purification of DNA fragments after agarose gel electrophoresis)
DNA fragments were extracted and purified using NucleoSpin (registered trademark) Gel and PCR Clean-up (manufactured by Machleri-Nagel) according to its instructions.

(プラスミド抽出)
NucleoSpin(登録商標) Plasmid EasyPure(マッハライ・ナーゲル社製)をその指示書通りに用いてプラスミドの抽出、精製を行った。
(Plasmid extraction)
Plasmids were extracted and purified using NucleoSpin (registered trademark) Plasmid EasyPure (manufactured by Machleri-Nagel) according to its instructions.

(PCR法)
以下のいずれかのDNAポリメラーゼおよびそれに付属する試薬を用いて、その指示書に従いPCRを行った:PrimeSTAR(登録商標) HS DNA Polymerase(タカラバイオ社製)、PrimeSTAR(登録商標) Max DNA Polymerase(タカラバイオ社製)、Tks GflexTM DNA Polymerase(タカラバイオ社製)。
(PCR method)
PCR was performed using any of the following DNA polymerases and their associated reagents according to their instructions: PrimeSTAR (registered trademark) HS DNA Polymerase (Takara Bio Inc.), PrimeSTAR (registered trademark) Max DNA Polymerase (Takara Bio Inc.). Tks Gflex TM DNA Polymerase (manufactured by Takara Bio).

(有機酸分析用液体クロマトグラフィー)
島津製作所製の以下の機器より構成される有機酸分析システムを用いた。システムコントローラ:CBM-20A、送液ユニット:LC-20AB、オンライン脱気ユニット:DGU-20A3R、オートインジェクタ:SIL-20AC、カラムオーブン:CTO-20AC、フォトダイオードアレイ検出器:SPD-M20A。
(Liquid chromatography for organic acid analysis)
An organic acid analysis system made by Shimadzu Corporation and consisting of the following equipment was used. System controller: CBM-20A, liquid feeding unit: LC-20AB, online degassing unit: DGU-20A3R, autoinjector: SIL-20AC, column oven: CTO-20AC, photodiode array detector: SPD-M20A.

分析条件は以下の通りである。
ガードカラム:TSKgel OApak-P(東ソー社製)
分析カラム:TSKgel OApak-A(東ソー社製)
カラムオーブン温度:40℃
移動相:0.75mM硫酸
流速:1.0mL/min。
The analysis conditions are as follows.
Guard column: TSKgel OApak-P (manufactured by Tosoh Corporation)
Analytical column: TSKgel OApak-A (manufactured by Tosoh Corporation)
Column oven temperature: 40℃
Mobile phase: 0.75mM sulfuric acid Flow rate: 1.0mL/min.

(糖分析用液体クロマトグラフィー)
島津製作所製の以下の機器より構成される糖分析システムを用いた。システムコントローラ:CBM-20A、送液ユニット:LC-20AB、オンライン脱気ユニット:DGU-20A3R、オートインジェクタ:SIL-20AC、カラムオーブン:CTO-20AC、屈折率検出器:RID-10A。
(Liquid chromatography for sugar analysis)
A sugar analysis system made by Shimadzu Corporation and consisting of the following equipment was used. System controller: CBM-20A, liquid feeding unit: LC-20AB, online degassing unit: DGU-20A3R, autoinjector: SIL-20AC, column oven: CTO-20AC, refractive index detector: RID-10A.

分析条件は以下の通りである。
前処理:脱塩カートリッジ(バイオラッド社製)
分析カラム:アミネックス HPX-87P(バイオラッド社製)
カラムオーブン温度:85℃
移動相:水
流速:0.6mL/min。
The analysis conditions are as follows.
Pretreatment: Desalination cartridge (manufactured by Bio-Rad)
Analytical column: Aminex HPX-87P (manufactured by Bio-Rad)
Column oven temperature: 85℃
Mobile phase: water flow rate: 0.6 mL/min.

(アミノ酸分析用液体クロマトグラフィー)
島津製作所製の以下の機器より構成されるアミノ酸分析システムを用いた。システムコントローラ:CBM-20A、送液ユニット:LC-20AB1台、LC-20AD2台、流路切り替えバルブ:FCV-11AL、オンライン脱気ユニット:DGU-20A3R、オートインジェクタ:SIL-20AC、カラムオーブン:CTO-20AC、蛍光検出器:RF-20AXs。
(Liquid chromatography for amino acid analysis)
An amino acid analysis system made by Shimadzu Corporation and consisting of the following equipment was used. System controller: CBM-20A, Liquid feeding unit: 1 LC-20AB, 2 LC-20AD, Flow path switching valve: FCV-11AL, Online degassing unit: DGU-20A3R, Autoinjector: SIL-20AC, Column oven: CTO -20AC, fluorescence detector: RF-20AXs.

分析条件は島津高速液体クロマトグラフProminenceアミノ酸分析システム取扱説明書に示されているNa型迅速条件に従い、アンモニアトラップカラムISC-30/S 0504 NA(島津製作所製)および分析カラムShim-pack AMINO-NA(島津製作所製)を用いて分析を行った。 The analysis conditions were in accordance with the Na-type rapid conditions shown in the Shimadzu high-performance liquid chromatograph Prominence amino acid analysis system instruction manual, using an ammonia trap column ISC-30/S 0504 NA (manufactured by Shimadzu Corporation) and an analytical column Shim-pack AMINO-NA. (manufactured by Shimadzu Corporation) was used for analysis.

(ガスクロマトグラフ質量分析(Gas Chromatography Mass Spectrometry, GCMS))
GCMSはガスクロマトグラム四重極型質量分析計(7890B GC/5977A MSD, アジレントテクノロジー社製)および多機能オートサンプラー(MPS2-xt, ゲステル社製)を用い、以下の条件で行った。
<加熱脱着サンプリング条件>
加熱条件:50 ℃(0.5min)→ 50 ℃ / min → 300 ℃(10 min)
トラップ温度:-100℃ → 12 ℃ / s → 300 ℃
<ガスクロマトグラフ条件>
分離カラム:DB-5ht[30 m × 0.25 mmID , 0.10μm, アジレントテクノロジー社製]
昇温条件度:40 ℃(5 min)→ 10 ℃ / min → 320 ℃(12 min)
<質量分析条件>
イオン化法:電子イオン化(EI) 測定質量範囲:m/z = 29-550
(Gas Chromatography Mass Spectrometry, GCMS)
GCMS was performed using a gas chromatogram quadrupole mass spectrometer (7890B GC/5977A MSD, manufactured by Agilent Technologies) and a multifunctional autosampler (MPS2-xt, manufactured by Gestel) under the following conditions.
<Thermal desorption sampling conditions>
Heating conditions: 50 ℃ (0.5 min) → 50 ℃ / min → 300 ℃ (10 min)
Trap temperature: -100℃ → 12℃/s → 300℃
<Gas chromatograph conditions>
Separation column: DB-5ht [30 m × 0.25 mm ID, 0.10 μm, manufactured by Agilent Technologies]
Temperature increase condition: 40 ℃ (5 min) → 10 ℃ / min → 320 ℃ (12 min)
<Mass spectrometry conditions>
Ionization method: Electron ionization (EI) Measurement mass range: m/z = 29-550

(ゲノムDNA抽出)
入手元の指示書通りに液体培養した微生物を遠心分離により回収し、-80℃で凍結した。菌体ペレットを室温で解凍し、10mg/mLリゾチーム水溶液537μLを加えて37℃で1時間振盪した。次に0.5M EDTA水溶液30μL、10%SDS水溶液30μL、20mg/mLプロテイナーゼK水溶液3μLを加えて、37℃で1時間振盪した。その後さらに5M塩化ナトリウム水溶液100μLと10%臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム水溶液(0.7M塩化ナトリウム中)80μLを加えて、65℃で10分間加熱した。室温まで冷却した後、クロロホルム-イソアミルアルコール(24:1)780μL加えて、穏やかに混和した。15000xg、4℃にて5分間遠心分離して、水層を600μL回収した。これにフェノール-クロロホルム-イソアミルアルコール(25:24:1)600μLを加えて、穏やかに混和した。15000xg、4℃にて5分間遠心分離して、水層を500μL回収した。これにイソプロパノール300μLを加えて、15000xg、4℃にて5分間遠心分離した後、上清を取り除いた。沈殿物として得られたゲノムDNAを70%エタノール500μLを加えて洗浄し、15000xg、4℃にて5分間遠心分離した。この洗浄を2度繰り返し、室温にて乾燥させた後、得られたゲノムDNAをTEバッファー100μLに溶解した。
(Genomic DNA extraction)
Microorganisms cultured in liquid according to the manufacturer's instructions were collected by centrifugation and frozen at -80°C. The bacterial cell pellet was thawed at room temperature, 537 μL of a 10 mg/mL lysozyme aqueous solution was added, and the mixture was shaken at 37° C. for 1 hour. Next, 30 μL of 0.5M EDTA aqueous solution, 30 μL of 10% SDS aqueous solution, and 3 μL of 20 mg/mL proteinase K aqueous solution were added, and the mixture was shaken at 37° C. for 1 hour. Thereafter, 100 μL of a 5M aqueous sodium chloride solution and 80 μL of a 10% aqueous hexadecyltrimethylammonium bromide solution (in 0.7M sodium chloride) were added, and the mixture was heated at 65° C. for 10 minutes. After cooling to room temperature, 780 μL of chloroform-isoamyl alcohol (24:1) was added and mixed gently. Centrifugation was performed at 15,000×g and 4° C. for 5 minutes, and 600 μL of the aqueous layer was collected. To this was added 600 μL of phenol-chloroform-isoamyl alcohol (25:24:1) and mixed gently. Centrifugation was performed at 15,000×g and 4° C. for 5 minutes, and 500 μL of the aqueous layer was collected. After adding 300 μL of isopropanol to this and centrifuging at 15,000×g and 4° C. for 5 minutes, the supernatant was removed. The genomic DNA obtained as a precipitate was washed with 500 μL of 70% ethanol, and centrifuged at 15,000×g and 4° C. for 5 minutes. After repeating this washing twice and drying at room temperature, the obtained genomic DNA was dissolved in 100 μL of TE buffer.

(コリネバクテリウム グルタミカムATCC13032由来株を形質転換するための電気穿孔法)
形質転換を行うコリネバクテリウム グルタミカムATCC13032由来株のグリセロールストックをA寒天培地に無菌条件下で接種し、33℃にて培養した。寒天培地上に生育した菌体を10mLのA培地に接種し、33℃にて振盪培養を行い種培養液とした。この種培養液を濁度が0.2となるように500mLフラスコ中に用意された100mLのBHIS培地に接種した。33℃にて振盪を行い濁度が0.5-0.7になるまで培養した。この培養液を4℃、5500xgにて20分間遠心分離を行い、上澄み液を除去した。回収した菌体を10mLのTGバッファーで洗浄し、4℃、5500xgにて5分間遠心分離を行い、上澄み液を除去した。この洗浄を2度行った後、10mLの10%グリセロール水溶液で洗浄し、4℃、5500xgにて5分間遠心分離を行い、上澄み液を除去した。得られた菌体ペレットを1mLの10%グリセロール水溶液に懸濁させ、150μLずつ滅菌済みの1.5mLチューブに分注後、液体窒素を用いて凍結し、コンピテントセルとして-80℃で保存した。
(Electroporation method for transforming Corynebacterium glutamicum ATCC13032-derived strain)
A glycerol stock of a strain derived from Corynebacterium glutamicum ATCC13032 to be transformed was inoculated onto an A agar medium under aseptic conditions and cultured at 33°C. The bacterial cells grown on the agar medium were inoculated into 10 mL of medium A, and cultured with shaking at 33°C to obtain a seed culture solution. This seed culture was inoculated into 100 mL of BHIS medium prepared in a 500 mL flask so that the turbidity was 0.2. The mixture was shaken at 33°C and cultured until the turbidity reached 0.5-0.7. This culture solution was centrifuged at 4° C. and 5500×g for 20 minutes, and the supernatant was removed. The collected cells were washed with 10 mL of TG buffer, centrifuged at 5,500×g at 4° C. for 5 minutes, and the supernatant was removed. After performing this washing twice, it was washed with 10 mL of a 10% glycerol aqueous solution, centrifuged at 4° C. and 5500×g for 5 minutes, and the supernatant liquid was removed. The obtained bacterial cell pellet was suspended in 1 mL of 10% glycerol aqueous solution, dispensed into 150 μL portions into sterilized 1.5 mL tubes, frozen using liquid nitrogen, and stored at -80°C as competent cells. .

ゲノムDNA上の遺伝子欠失および遺伝子置換の場合:150μLのコンピテントセルを氷上にて融解し、500ngのプラスミドを加えた。これを滅菌済み0.2cmギャップ エレクトロポレーションキュベット(バイオラッド社製)に移し、Gene Pulser XcellTM エレクトロポレーションシステム(バイオラッド社製)を用いて、25μF、200Ω、2500Vにて電気穿孔を行った。菌体懸濁液を1mLのBHIS培地で希釈し、46℃で6分間インキュベーションした後、33℃にて1時間インキュベーションを行った。この菌体懸濁液を適切な抗生物質を含むA寒天培地に接種し、目的の形質転換体を選択した。 For gene deletion and gene replacement on genomic DNA: 150 μL of competent cells were thawed on ice, and 500 ng of plasmid was added. This was transferred to a sterilized 0.2 cm gap electroporation cuvette (manufactured by Bio-Rad), and electroporation was performed at 25 μF, 200 Ω, and 2500 V using a Gene Pulser Xcell TM electroporation system (manufactured by Bio-Rad). Ta. The bacterial cell suspension was diluted with 1 mL of BHIS medium, incubated at 46°C for 6 minutes, and then incubated at 33°C for 1 hour. This cell suspension was inoculated onto an A agar medium containing an appropriate antibiotic, and the desired transformants were selected.

遺伝子過剰発現用プラスミドを導入する場合:50μLのコンピテントセルを氷上にて融解し、200ngのプラスミドを加えた。これを滅菌済み0.2cmギャップ エレクトロポレーションキュベット(バイオラッド社製)に移し、Gene Pulser XcellTM エレクトロポレーションシステム(バイオラッド社製)を用いて、25μF、200Ω、2500Vにて電気穿孔を行った。菌体懸濁液を1mLのBHIS培地で希釈し、46℃で6分間インキュベーションした後、33℃にて1時間インキュベーションを行った。この菌体懸濁液を適切な抗生物質を含むA寒天培地に接種し、目的の形質転換体を選択した。 When introducing a plasmid for gene overexpression: 50 μL of competent cells were thawed on ice, and 200 ng of plasmid was added. This was transferred to a sterilized 0.2 cm gap electroporation cuvette (manufactured by Bio-Rad), and electroporation was performed at 25 μF, 200 Ω, and 2500 V using a Gene Pulser Xcell TM electroporation system (manufactured by Bio-Rad). Ta. The bacterial cell suspension was diluted with 1 mL of BHIS medium, incubated at 46°C for 6 minutes, and then incubated at 33°C for 1 hour. This cell suspension was inoculated onto an A agar medium containing an appropriate antibiotic, and the desired transformants were selected.

(コロニーPCR)
目的のDNA配列を増幅できるプライマーの組み合わせを用いてTaKaRa Ex Taq(登録商標)(タカラバイオ社製)の指示書通りに鋳型DNA以外の試薬を混合した。これに寒天培地に生じた菌株のコロニーを少量懸濁させ、これに内在するDNAを鋳型とし、指示書通りにPCRを行った。PCR産物をアガロース・ゲル電気泳動により分析し、目的のプラスミドを保持しいていること、または、ゲノム上の該当するDNA配列が欠失または置換していることを確認した。
(Colony PCR)
Using a combination of primers capable of amplifying the desired DNA sequence, reagents other than the template DNA were mixed according to the instructions for TaKaRa Ex Taq (registered trademark) (manufactured by Takara Bio Inc.). A small amount of colonies of the bacterial strain that had formed on the agar medium were suspended in this, and the DNA contained therein was used as a template, and PCR was performed according to the instructions. The PCR product was analyzed by agarose gel electrophoresis, and it was confirmed that the target plasmid was retained or that the corresponding DNA sequence on the genome was deleted or replaced.

(濁度測定)
大腸菌およびコリネバクテリウム グルタミカムの培養液の濁度は、Ultrospec 8000(GEヘルスケア社製)を用いて610nmの波長で測定を行った。
(Turbidity measurement)
The turbidity of the culture solution of E. coli and Corynebacterium glutamicum was measured at a wavelength of 610 nm using Ultraspec 8000 (manufactured by GE Healthcare).

(1-4)プライマーDNA、菌体およびプラスミドの詳細
プライマーDNA、菌体およびプラスミドの詳細は、以下の表37~表67に記載した。
(1-4) Details of primer DNA, bacterial cells, and plasmids Details of primer DNA, bacterial cells, and plasmids are listed in Tables 37 to 67 below.

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2.プラスミド構築
(2-1)遺伝子欠失編
2-1-(1)遺伝子破壊用プラスミドの構築
pNIC28-Bsa4(Source BioScience社製)を鋳型とし、GEP007(配列番号37)とGEP008(配列番号38)で示される塩基配列のDNAを用いて、Bacillus subtilis由来sacB遺伝子を含むDNA断片〔Mol.Microbiol., 6, 1195(1992)〕をPCR法により増幅した。このPCR産物をBamHIおよびPstIで処理し、アガロース・ゲル電気泳動後に、DNA断片の抽出、精製を行った。また、カナマイシンに対する耐性を付与する遺伝子を有するプラスミドpHSG299(タカラバイオ社製)をBamHIおよびPstIで処理し、アガロース・ゲル電気泳動後に、DNA断片の抽出、精製を行った。これら2つのDNA断片をDNA Ligation Kit< Mighty Mix >(タカラバイオ社製)をその指示書通りに用いて連結し、プラスミドpGE015を得た。
2. Plasmid construction (2-1) Gene deletion version 2-1-(1) Construction of plasmid for gene disruption Using pNIC28-Bsa4 (manufactured by Source BioScience) as a template, GEP007 (SEQ ID NO: 37) and GEP008 (SEQ ID NO: 38) A DNA fragment containing the sacB gene derived from Bacillus subtilis [Mol. Microbiol. , 6, 1195 (1992)] was amplified by PCR method. This PCR product was treated with BamHI and PstI, and after agarose gel electrophoresis, the DNA fragment was extracted and purified. In addition, plasmid pHSG299 (manufactured by Takara Bio Inc.) containing a gene conferring resistance to kanamycin was treated with BamHI and PstI, and after agarose gel electrophoresis, DNA fragments were extracted and purified. These two DNA fragments were ligated using DNA Ligation Kit <Mighty Mix> (manufactured by Takara Bio Inc.) according to its instructions to obtain plasmid pGE015.

pGE015がsacB上に有するKpnI認識部位を削除することを目的として、pGE015を鋳型としてGEP808(配列番号39)およびGEP809(配列番号40)で示される塩基配列のDNAを用いて、PrimeSTAR(登録商標) Mutagenesis Basal Kit(タカラバイオ社製)をその指示書通りに用いて、変異導入およびプラスミドの増幅を行い、pGE209を得た。 For the purpose of deleting the KpnI recognition site that pGE015 has on sacB, PrimeSTAR (registered trademark) was prepared using pGE015 as a template and DNA with the base sequences shown by GEP808 (SEQ ID NO: 39) and GEP809 (SEQ ID NO: 40). Mutagenesis and plasmid amplification were performed using Mutagenesis Basal Kit (manufactured by Takara Bio Inc.) according to its instructions to obtain pGE209.

2-1-(2)ppc遺伝子破壊株作成用プラスミドの構築
コリネバクテリウム グルタミカムATCC13032株は独立行政法人製品評価技術基盤機構バイオテクノロジーセンターからNBRC12168株として入手し、添付の指示書通りに培養を行った後に、ゲノムDNA抽出を行った。
2-1-(2) Construction of plasmid for creating ppc gene disrupted strain Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain was obtained as NBRC12168 strain from the Biotechnology Center of the National Institute of Technology and Evaluation, and was cultured according to the attached instructions. After that, genomic DNA was extracted.

ATCC13032株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP132(配列番号41)とGEP133(配列番号42)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、およびGEP134(配列番号43)とGEP135(配列番号44)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法により2種類のPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE015をEcoRIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの3つのDNA断片を混和し、In-Fusion(登録商標) HD Cloning Kitをその指示書通りに用いてDNA断片の結合反応を行った。反応産物を用い、E.coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)をその指示書通りに形質転換した。目的の形質転換株は、50μg/mlのカナマイシンを含むLB寒天培地上で培養することで選択した。この形質転換株を50μg/mlのカナマイシンを含むLB培地で培養し、得られた培養懸濁液を用いてプラスミド抽出を行った。こうして得られたプラスミドをpGE020とした。 Using the genomic DNA of ATCC13032 strain as a template, a combination of DNA with the base sequences shown by GEP132 (SEQ ID NO: 41) and GEP133 (SEQ ID NO: 42), and the bases shown by GEP134 (SEQ ID NO: 43) and GEP135 (SEQ ID NO: 44) Two types of PCR products were obtained by PCR using the combination of DNA sequences, and these were extracted and purified after agarose gel electrophoresis. Furthermore, pGE015 was treated with EcoRI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These three DNA fragments were mixed and a DNA fragment binding reaction was performed using In-Fusion (registered trademark) HD Cloning Kit according to its instructions. Using the reaction product, E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio) were transformed according to the instructions. The desired transformed strain was selected by culturing on an LB agar medium containing 50 μg/ml kanamycin. This transformed strain was cultured in LB medium containing 50 μg/ml kanamycin, and plasmid extraction was performed using the resulting culture suspension. The plasmid thus obtained was named pGE020.

2-1-(3)ppc遺伝子欠失株の作成
pGE020を用い、電気穿孔法によりコリネバクテリウム グルタミカムATCC13032株を形質転換し、33℃にて25μg/mlのカナマイシンを含むA培地上でカナマイシン耐性株を選択した。次に、得られたカナマイシン耐性株をSuc寒天培地上に塗布し、33℃で培養した。生育したコロニーをさらにA培地で培養し、コロニーPCRによりppc遺伝子が欠失している株を選択した。これをGES007と命名した。
2-1-(3) Creation of ppc gene deletion strain Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain was transformed by electroporation using pGE020, and kanamycin-resistant was transformed on A medium containing 25 μg/ml kanamycin at 33°C. Selected stocks. Next, the obtained kanamycin-resistant strain was spread on a Suc agar medium and cultured at 33°C. The grown colonies were further cultured in medium A, and strains lacking the ppc gene were selected by colony PCR. This was named GES007.

2-1-(4)ldhA遺伝子破壊株作成用プラスミドの構築
ATCC13032株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP169(配列番号45)とGEP170(配列番号46)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、およびGEP215(配列番号47)とGEP216(配列番号48)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法により2種類のPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE015をEcoRIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの3つのDNA断片を混和し、pGE020作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE033とした。
2-1-(4) Construction of plasmid for creating ldhA gene-disrupted strain Using the genomic DNA of ATCC13032 strain as a template, a combination of DNA with the base sequences shown by GEP169 (SEQ ID NO: 45) and GEP170 (SEQ ID NO: 46), and GEP215 (SEQ ID NO: 47) and GEP216 (SEQ ID NO: 48), two types of PCR products were obtained by PCR method, and these were extracted and purified after agarose gel electrophoresis. went. Furthermore, pGE015 was treated with EcoRI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These three DNA fragments were mixed and a plasmid obtained by the same operation as in the construction of pGE020 was designated as pGE033.

2-1-(5)ldhA遺伝子欠失株の作成
pGE033を用い、電気穿孔法によりGES007を形質転換し、GES007作成時と同様な操作により選択した株をGES048と命名した。
2-1-(5) Creation of ldhA gene deletion strain GES007 was transformed by electroporation using pGE033, and the selected strain was named GES048 by the same operation as in the generation of GES007.

2-1-(6)pyc遺伝子破壊株作成用プラスミドの構築
ATCC13032株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP615(配列番号49)とGEP616(配列番号50)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、およびGEP617(配列番号51)とGEP618(配列番号52)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法により2種類のPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE015をEcoRIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの3つのDNA断片を混和し、pGE020作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE177とした。
2-1-(6) Construction of a plasmid for creating a pyc gene-disrupted strain Using the genomic DNA of the ATCC13032 strain as a template, a combination of DNA with the base sequences shown by GEP615 (SEQ ID NO: 49) and GEP616 (SEQ ID NO: 50), and GEP617 (SEQ ID NO: 51) and GEP618 (SEQ ID NO: 52), two types of PCR products were obtained by PCR method, and these were extracted and purified after agarose gel electrophoresis. went. Furthermore, pGE015 was treated with EcoRI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These three DNA fragments were mixed and a plasmid obtained by the same operation as in the construction of pGE020 was designated as pGE177.

2-1-(7)pyc遺伝子欠失株の作成
pGE177を用い、電気穿孔法によりGES048を形質転換し、GES007作成時と同様な操作により選択した株をGES385と命名した。
2-1-(7) Creation of pyc gene deletion strain GES048 was transformed by electroporation using pGE177, and the selected strain was named GES385 using the same procedure as in the generation of GES007.

2-1-(8)poxB遺伝子破壊株作成用プラスミドの構築
ATCC13032株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP406(配列番号53)とGEP407(配列番号54)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、およびGEP698(配列番号55)とGEP409(配列番号56)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法により2種類のPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE015をEcoRIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの3つのDNA断片を混和し、pGE020作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE191とした。
2-1-(8) Construction of a plasmid for creating a poxB gene-disrupted strain Using the genomic DNA of the ATCC13032 strain as a template, a combination of DNA with the nucleotide sequences shown by GEP406 (SEQ ID NO: 53) and GEP407 (SEQ ID NO: 54), and GEP698 (SEQ ID NO: 55) and GEP409 (SEQ ID NO: 56), two types of PCR products were obtained by the PCR method, and after agarose gel electrophoresis, they were extracted and purified. went. Furthermore, pGE015 was treated with EcoRI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These three DNA fragments were mixed, and a plasmid obtained by the same operation as in the construction of pGE020 was designated as pGE191.

2-1-(9)poxB遺伝子欠失株の作成
pGE191を用い、電気穿孔法によりGES385を形質転換し、GES007作成時と同様な操作により選択した株をGES388と命名した。
2-1-(9) Creation of poxB gene deletion strain GES385 was transformed by electroporation using pGE191, and the selected strain was named GES388 using the same procedure as in the generation of GES007.

2-1-(10)alaA遺伝子破壊株作成用プラスミドの構築
ATCC13032株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP810(配列番号57)とGEP811(配列番号58)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、およびGEP812(配列番号59)とGEP813(配列番号60)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法により2種類のPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE015をEcoRIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの3つのDNA断片を混和し、pGE020作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE210とした。
2-1-(10) Construction of a plasmid for creating an alaA gene-disrupted strain Using the genomic DNA of the ATCC13032 strain as a template, a combination of DNA with the nucleotide sequences shown by GEP810 (SEQ ID NO: 57) and GEP811 (SEQ ID NO: 58), and GEP812 (SEQ ID NO: 59) and GEP813 (SEQ ID NO: 60), two types of PCR products were obtained by the PCR method, and after agarose gel electrophoresis, they were extracted and purified. went. Furthermore, pGE015 was treated with EcoRI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These three DNA fragments were mixed and the resulting plasmid was designated as pGE210 in the same manner as in the construction of pGE020.

2-1-(11)alaA遺伝子欠失株の作成
pGE210を用い、電気穿孔法によりGES388を形質転換し、GES007作成時と同様な操作により選択した株をGES393と命名した。
2-1-(11) Creation of alaA gene deletion strain GES388 was transformed by electroporation using pGE210, and the selected strain was named GES393 using the same procedure as in the generation of GES007.

2-1-(12)ilvB遺伝子破壊株作成用プラスミドの構築
ATCC13032株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP956(配列番号61)とGEP957(配列番号62)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、およびGEP958(配列番号63)とGEP959(配列番号64)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法により2種類のPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE015をEcoRIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの3つのDNA断片を混和し、pGE020作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE228とした。
2-1-(12) Construction of plasmid for creating ilvB gene-disrupted strain Using the genomic DNA of ATCC13032 strain as a template, a combination of DNA with the base sequences shown by GEP956 (SEQ ID NO: 61) and GEP957 (SEQ ID NO: 62), and GEP958 (SEQ ID NO: 63) and GEP959 (SEQ ID NO: 64), two types of PCR products were obtained by PCR method, and these were extracted and purified after agarose gel electrophoresis. went. Furthermore, pGE015 was treated with EcoRI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These three DNA fragments were mixed and the resulting plasmid was named pGE228 in the same manner as in the preparation of pGE020.

2-1-(13)ilvB遺伝子欠失株の作成
pGE228を用い、電気穿孔法によりGES393を形質転換し、GES007作成時と同様な操作により選択した株をGES405と命名した。
2-1-(13) Creation of ilvB gene deletion strain GES393 was transformed by electroporation using pGE228, and the selected strain was named GES405 using the same procedure as in the generation of GES007.

2-1-(14)cg0931遺伝子破壊株作成用プラスミドの構築
ATCC13032株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP1132(配列番号65)とGEP1133(配列番号66)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、およびGEP1134(配列番号67)とGEP1135(配列番号68)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法により2種類のPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE015をEcoRIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの3つのDNA断片を混和し、pGE020作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE253とした。
2-1-(14) Construction of a plasmid for creating a cg0931 gene-disrupted strain Using the genomic DNA of the ATCC13032 strain as a template, a combination of DNA with the base sequences shown by GEP1132 (SEQ ID NO: 65) and GEP1133 (SEQ ID NO: 66), and GEP1134 (SEQ ID NO: 67) and GEP1135 (SEQ ID NO: 68), two types of PCR products were obtained by PCR method, and these were extracted and purified after agarose gel electrophoresis. went. Furthermore, pGE015 was treated with EcoRI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These three DNA fragments were mixed and a plasmid obtained by the same operation as in the construction of pGE020 was designated as pGE253.

2-1-(15)cg0931遺伝子欠失株の作成
pGE253を用い、電気穿孔法によりGES405を形質転換し、GES007作成時と同様な操作により選択した株をGES435と命名した。
2-1-(15) Creation of cg0931 gene deletion strain GES405 was transformed by electroporation using pGE253, and the strain selected by the same operation as in the generation of GES007 was named GES435.

2-1-(16)adhE遺伝子破壊株作成用プラスミドの構築
ATCC13032株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2606(配列番号69)とGEP2607(配列番号70)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、およびGEP2608(配列番号71)とGEP2609(配列番号72)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法により2種類のPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE209をKpnIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの3つのDNA断片を混和し、pGE020作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE1171とした。
2-1-(16) Construction of plasmid for creating adhE gene-disrupted strain Using the genomic DNA of ATCC13032 strain as a template, a combination of DNA with the nucleotide sequences shown by GEP2606 (SEQ ID NO: 69) and GEP2607 (SEQ ID NO: 70), and GEP2608 (SEQ ID NO: 71) and GEP2609 (SEQ ID NO: 72), two types of PCR products were obtained by PCR method, and these were extracted and purified after agarose gel electrophoresis. went. Furthermore, pGE209 was treated with KpnI and BamHI, and subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These three DNA fragments were mixed and the resulting plasmid was designated pGE1171 in the same manner as in the preparation of pGE020.

ATCC13032株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2688(配列番号73)とGEP2607(配列番号70)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、およびGEP2608(配列番号71)とGEP2689(配列番号74)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法により2種類のPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE209をKpnIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの3つのDNA断片を混和し、pGE020作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE1218とした。 Using the genomic DNA of ATCC13032 strain as a template, a combination of DNA with the base sequences shown by GEP2688 (SEQ ID NO: 73) and GEP2607 (SEQ ID NO: 70), and the bases shown by GEP2608 (SEQ ID NO: 71) and GEP2689 (SEQ ID NO: 74) Two types of PCR products were obtained by PCR using the combination of DNA sequences, and these were extracted and purified after agarose gel electrophoresis. Furthermore, pGE209 was treated with KpnI and BamHI, and subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These three DNA fragments were mixed and a plasmid obtained by the same operation as in the construction of pGE020 was designated as pGE1218.

2-1-(17)adhE遺伝子欠失株の作成
pGE1171を用い、電気穿孔法によりGES048を形質転換し、GES007作成時と同様な操作により選択した株をGES1041と命名した。
2-1-(17) Creation of adhE gene deletion strain GES048 was transformed by electroporation using pGE1171, and the selected strain was named GES1041 using the same procedure as in the generation of GES007.

pGE1171を用い、電気穿孔法によりGES435を形質転換し、GES007作成時と同様な操作により選択した株をGES1042と命名した。 GES435 was transformed using pGE1171 by electroporation, and the selected strain was named GES1042 using the same procedure as when creating GES007.

2-1-(18)ald遺伝子破壊株作成用プラスミドの構築
ATCC13032株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2610(配列番号75)とGEP2611(配列番号76)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、およびGEP2612(配列番号77)とGEP2613(配列番号78)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法により2種類のPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE209をKpnIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの3つのDNA断片を混和し、pGE020作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE1172とした。
2-1-(18) Construction of a plasmid for creating an ald gene-disrupted strain Using the genomic DNA of the ATCC13032 strain as a template, a combination of DNA with the nucleotide sequences shown by GEP2610 (SEQ ID NO: 75) and GEP2611 (SEQ ID NO: 76), and GEP2612 (SEQ ID NO: 77) and GEP2613 (SEQ ID NO: 78), two types of PCR products were obtained by PCR method, and these were extracted and purified after agarose gel electrophoresis. went. Furthermore, pGE209 was treated with KpnI and BamHI, and subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These three DNA fragments were mixed and a plasmid obtained by the same operation as in the construction of pGE020 was designated as pGE1172.

ATCC13032株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2692(配列番号79)とGEP2611(配列番号76)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、およびGEP2612(配列番号77)とGEP2693(配列番号80)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法により2種類のPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE209をKpnIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの3つのDNA断片を混和し、pGE020作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE1221とした。 Using the genomic DNA of ATCC13032 strain as a template, a combination of DNA with the base sequences shown by GEP2692 (SEQ ID NO: 79) and GEP2611 (SEQ ID NO: 76), and the bases shown by GEP2612 (SEQ ID NO: 77) and GEP2693 (SEQ ID NO: 80) Two types of PCR products were obtained by PCR using the combination of DNA sequences, and these were extracted and purified after agarose gel electrophoresis. Furthermore, pGE209 was treated with KpnI and BamHI, and subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These three DNA fragments were mixed and a plasmid obtained by the same operation as in the construction of pGE020 was designated as pGE1221.

2-1-(19)ald遺伝子欠失株の作成
pGE1172を用い、電気穿孔法によりGES1041を形質転換し、GES007作成時と同様な操作により選択した株をGES1070と命名した。
2-1-(19) Creation of ald gene deletion strain GES1041 was transformed by electroporation using pGE1172, and the selected strain was named GES1070 using the same procedure as in the generation of GES007.

pGE1172を用い、電気穿孔法によりGES1042を形質転換し、GES007作成時と同様な操作により選択した株をGES1211と命名した。 GES1042 was transformed using pGE1172 by electroporation, and the selected strain was named GES1211 using the same procedure as in the production of GES007.

(2-2)遺伝子置換編
2-2-(1)pGE409の構築
pHSG298(タカラバイオ社製)を鋳型とし、GEP433(配列番号81)とGEP434(配列番号82)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、およびGEP437(配列番号83)とGEP438(配列番号84)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらはそれぞれカナマイシン耐性遺伝子および大腸菌用複製起点pUCoriを含むDNA断片である。
(2-2) Gene replacement version 2-2-(1) Construction of pGE409 Using pHSG298 (manufactured by Takara Bio Inc.) as a template, construct the DNA with the base sequences shown by GEP433 (SEQ ID NO: 81) and GEP434 (SEQ ID NO: 82). PCR products were obtained using the PCR method using the combination of the combination and the DNA with the base sequences shown by GEP437 (SEQ ID NO: 83) and GEP438 (SEQ ID NO: 84), and these were extracted and purified after agarose gel electrophoresis. I did it. These are DNA fragments containing the kanamycin resistance gene and the replication origin pUCori for E. coli, respectively.

コリネバクテリウム グルタミカムNBRC12169株を独立行政法人製品評価技術基盤機構バイオテクノロジーセンターから入手し、添付の指示書通りに培養を行い、遠心分離により菌体を回収した。菌体ペレットを1mLの10mM Cyclohexylenedinitrilotetraacetic acid、25mM Tris-HCl (pH 8.0)緩衝液で洗浄し、6,000xg、4℃にて5分間遠心分離して、再度回収した。菌体ペレットを15mg/mLリゾチームを含む300 μLのBuffer A1(マッハライ・ナーゲル社製のNucleoSpin(登録商標) Plasmid EasyPureに付属)に懸濁させ、37℃にて2時間振盪させた。その後、NucleoSpin(登録商標) Plasmid EasyPureの指示書に従って、pCG1プラスミドの抽出および精製を行った。これを鋳型とし、GEP445(配列番号85)とGEP446(配列番号86)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはコリネバクテリウム用複製起点pCG1oriを含むDNA断片である。 Corynebacterium glutamicum NBRC12169 strain was obtained from the Biotechnology Center of the National Institute of Technology and Evaluation, an independent administrative agency, and cultured according to the attached instructions, and the bacterial cells were collected by centrifugation. The bacterial pellet was washed with 1 mL of 10 mM Cyclohexylenedinitrilotetraacetic acid, 25 mM Tris-HCl (pH 8.0) buffer, centrifuged at 6,000×g for 5 minutes at 4° C., and collected again. The bacterial cell pellet was suspended in 300 μL of Buffer A1 (supplied with NucleoSpin (registered trademark) Plasmid EasyPure manufactured by Machleri-Nagel) containing 15 mg/mL lysozyme, and shaken at 37° C. for 2 hours. Thereafter, the pCG1 plasmid was extracted and purified according to the NucleoSpin (registered trademark) Plasmid EasyPure instructions. Using this as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequence shown by GEP445 (SEQ ID NO: 85) and GEP446 (SEQ ID NO: 86), and this was extracted after agarose gel electrophoresis. , purification was performed. This is a DNA fragment containing the Corynebacterium replication origin pCG1ori.

以上の3つのDNA断片を混和し、In-Fusion(登録商標) HD Cloning Kitをその指示書通りに用いてDNA断片の結合反応を行った。反応産物を用い、E.coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)をその指示書通りに形質転換した。目的の形質転換株は、50μg/mlのカナマイシンを含むLB寒天培地上で培養することで選択した。この形質転換株を50μg/mlのカナマイシンを含むLB培地で培養し、得られた培養懸濁液を用いてプラスミド抽出を行った。こうして得られたプラスミドをpGE403とした。 The above three DNA fragments were mixed and a DNA fragment binding reaction was performed using In-Fusion (registered trademark) HD Cloning Kit according to its instructions. Using the reaction product, E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio) were transformed according to the instructions. The desired transformed strain was selected by culturing on an LB agar medium containing 50 μg/ml kanamycin. This transformed strain was cultured in LB medium containing 50 μg/ml kanamycin, and plasmid extraction was performed using the resulting culture suspension. The plasmid thus obtained was named pGE403.

ATCC13032株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP472(配列番号87)とGEP478(配列番号88)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。また、pFLAG-CTC(シグマ・アルドリッチ社製)を鋳型とし、GEP467(配列番号89)とGEP468(配列番号90)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらはそれぞれATCC13032株のgapAプロモーター(PgapA)および大腸菌リボソームRNA転写ターミネーター(TrrnB)を含むDNA断片である。さらに、pGE403をBamHIとEcoRVで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの3つのDNA断片を混和し、In-Fusion(登録商標) HD Cloning Kitをその指示書通りに用いてDNA断片の結合反応を行った。反応産物を用い、E.coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)をその指示書通りに形質転換した。目的の形質転換株は、50μg/mlのカナマイシンを含むLB寒天培地上で培養することで選択した。この形質転換株を50μg/mlのカナマイシンを含むLB培地で培養し、得られた培養懸濁液を用いてプラスミド抽出を行った。こうして得られたプラスミドをpGE409とした。 Using the genomic DNA of ATCC13032 strain as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequence shown by GEP472 (SEQ ID NO: 87) and GEP478 (SEQ ID NO: 88), and these were subjected to agarose gel electrophoresis. After that, extraction and purification were performed. In addition, a PCR product was obtained by PCR using pFLAG-CTC (manufactured by Sigma-Aldrich) as a template and a combination of DNA having the base sequence shown by GEP467 (SEQ ID NO: 89) and GEP468 (SEQ ID NO: 90). These were subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These are DNA fragments containing the gapA promoter (PgapA) and E. coli ribosomal RNA transcription terminator (TrrnB) of ATCC13032 strain, respectively. Further, pGE403 was treated with BamHI and EcoRV, and subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These three DNA fragments were mixed and a DNA fragment binding reaction was performed using In-Fusion (registered trademark) HD Cloning Kit according to its instructions. Using the reaction product, E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio) were transformed according to the instructions. The desired transformed strain was selected by culturing on an LB agar medium containing 50 μg/ml kanamycin. This transformed strain was cultured in LB medium containing 50 μg/ml kanamycin, and plasmid extraction was performed using the resulting culture suspension. The plasmid thus obtained was named pGE409.

2-2-(2)pGE1185(ΔadhE::hpaI置換株作成用プラスミド)の構築
ECOSTM Competent E. coli BL21(DE3)(ニッポンジーン社製)を購入し、これをLB寒天培地に無菌条件下で接種し、37℃にて培養した。寒天培地上に生育した菌体を10mLのLB培地に接種して生育した菌体を回収し、ゲノムDNA抽出を行った。BL21(DE3)株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2268(配列番号91)とGEP2269(配列番号92)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これは大腸菌BL21(DE3)株hpaI遺伝子(Ec_hpaI)を含むDNA断片である。さらに、pET-15b(ノバジェン社製)をNdeIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、In-Fusion(登録商標) HD Cloning Kitをその指示書通りに用いてDNA断片の結合反応を行った。反応産物を用い、E.coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)をその指示書通りに形質転換した。目的の形質転換株は、100μg/mlのアンピシリンを含むLB寒天培地上で培養することで選択した。この形質転換株を100μg/mlのアンピシリンを含むLB培地で培養し、得られた培養懸濁液を用いてプラスミド抽出を行った。こうしてEc_hpaIがpET-15bへとクローニングされたプラスミドpGE1031を得た。
2-2-(2) Construction of pGE1185 (plasmid for creating ΔadhE::hpaI replacement strain) ECOS TM Competent E. E. coli BL21 (DE3) (manufactured by Nippon Gene) was purchased, inoculated onto an LB agar medium under aseptic conditions, and cultured at 37°C. The bacterial cells grown on the agar medium were inoculated into 10 mL of LB medium, the grown bacterial cells were collected, and the genomic DNA was extracted. Using the genomic DNA of the BL21 (DE3) strain as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequences shown by GEP2268 (SEQ ID NO: 91) and GEP2269 (SEQ ID NO: 92), and these were mixed with agarose. After gel electrophoresis, extraction and purification were performed. This is a DNA fragment containing the E. coli BL21 (DE3) strain hpaI gene (Ec_hpaI). Furthermore, pET-15b (manufactured by Novagen) was treated with NdeI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed, and a DNA fragment binding reaction was performed using In-Fusion (registered trademark) HD Cloning Kit according to its instructions. Using the reaction product, E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio) were transformed according to the instructions. The desired transformed strain was selected by culturing on an LB agar medium containing 100 μg/ml ampicillin. This transformed strain was cultured in LB medium containing 100 μg/ml ampicillin, and plasmid extraction was performed using the resulting culture suspension. Plasmid pGE1031 in which Ec_hpaI was cloned into pET-15b was thus obtained.

pGE1031を鋳型とし、GEP2519(配列番号93)とGEP2518(配列番号94)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE409をNdeIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、In-Fusion(登録商標) HD Cloning Kitをその指示書通りに用いてDNA断片の結合反応を行った。反応産物を用い、E.coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)をその指示書通りに形質転換した。目的の形質転換株は、50μg/mlのカナマイシンを含むLB寒天培地上で培養することで選択した。この形質転換株を50μg/mlのカナマイシンを含むLB培地で培養し、得られた培養懸濁液を用いてプラスミド抽出を行った。こうしてEc_hpaIがpGE409へとサブクローニングされたプラスミドpGE1143を得た。 A PCR product was obtained by PCR using pGE1031 as a template and a combination of DNA with the base sequence shown by GEP2519 (SEQ ID NO: 93) and GEP2518 (SEQ ID NO: 94), which was extracted after agarose gel electrophoresis. , purification was performed. Furthermore, pGE409 was treated with NdeI and BamHI, and subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These two DNA fragments were mixed, and a DNA fragment binding reaction was performed using In-Fusion (registered trademark) HD Cloning Kit according to its instructions. Using the reaction product, E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio) were transformed according to the instructions. The desired transformed strain was selected by culturing on an LB agar medium containing 50 μg/ml kanamycin. This transformed strain was cultured in LB medium containing 50 μg/ml kanamycin, and plasmid extraction was performed using the resulting culture suspension. In this way, plasmid pGE1143 in which Ec_hpaI was subcloned into pGE409 was obtained.

pGE1143を鋳型とし、GEP2637(配列番号95)とGEP2638(配列番号96)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはPgapA-hpaI-TrrnBを含むDNA断片である。さらに、pGE1171をXhoIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、In-Fusion(登録商標) HD Cloning Kitをその指示書通りに用いてDNA断片の結合反応を行った。反応産物を用い、E.coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)をその指示書通りに形質転換した。目的の形質転換株は、50μg/mlのカナマイシンを含むLB寒天培地上で培養することで選択した。この形質転換株を50μg/mlのカナマイシンを含むLB培地で培養し、得られた培養懸濁液を用いてプラスミド抽出を行った。こうして得られたプラスミドをpGE1185とした。 PCR products were obtained by PCR using pGE1143 as a template and a combination of DNA with the base sequences shown by GEP2637 (SEQ ID NO: 95) and GEP2638 (SEQ ID NO: 96), and these were extracted after agarose gel electrophoresis. , purification was performed. This is a DNA fragment containing PgapA-hpaI-TrrnB. Furthermore, pGE1171 was treated with XhoI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed, and a DNA fragment binding reaction was performed using In-Fusion (registered trademark) HD Cloning Kit according to its instructions. Using the reaction product, E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio) were transformed according to the instructions. The desired transformed strain was selected by culturing on an LB agar medium containing 50 μg/ml kanamycin. This transformed strain was cultured in LB medium containing 50 μg/ml kanamycin, and plasmid extraction was performed using the resulting culture suspension. The plasmid thus obtained was named pGE1185.

2-2-(3)pGE1186(Δald::hpaI置換株作成用プラスミド)の構築
pGE1143を鋳型とし、GEP2639(配列番号97)とGEP2640(配列番号98)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはPgapA-hpaI-TrrnBを含むDNA断片である。さらに、pGE1172をXhoIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1185作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE1186とした。
2-2-(3) Construction of pGE1186 (plasmid for creating a Δald::hpaI replacement strain) Using pGE1143 as a template, use the combination of DNA with the base sequence shown by GEP2639 (SEQ ID NO: 97) and GEP2640 (SEQ ID NO: 98). Then, PCR products were obtained by PCR method, and these were subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. This is a DNA fragment containing PgapA-hpaI-TrrnB. Furthermore, pGE1172 was treated with XhoI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed and a plasmid obtained by the same operation as in the construction of pGE1185 was designated as pGE1186.

2-2-(4)ΔadhE::hpaI Δald::hpaI置換株の作成
pGE1186を用い、電気穿孔法によりGES1041を形質転換し、33℃にて25μg/mlのカナマイシンを含むA培地上でカナマイシン耐性株を選択した。次に、得られたカナマイシン耐性株をSuc寒天培地上に塗布し、33℃で培養した。生育したコロニーをさらにA培地で培養し、コロニーPCRによりald遺伝子がPgapA-hpaI-TrrnBに置換している株を選択した。これをGES1052と命名した。さらに、pGE1185を用い、電気穿孔法によりGES1052を形質転換し、GES1052作成時と同様な操作によりadhE遺伝子の位置にPgapA-hpaI-TrrnBが挿入した株を選択した。これをGES1063と命名した。
2-2-(4) Creation of ΔadhE::hpaI Δald::hpaI replacement strain GES1041 was transformed by electroporation using pGE1186, and kanamycin-resistant was transformed on A medium containing 25 μg/ml kanamycin at 33°C. Selected stocks. Next, the obtained kanamycin-resistant strain was spread on a Suc agar medium and cultured at 33°C. The grown colonies were further cultured in medium A, and strains in which the ald gene was replaced with PgapA-hpaI-TrrnB were selected by colony PCR. This was named GES1052. Furthermore, GES1052 was transformed by electroporation using pGE1185, and a strain in which PgapA-hpaI-TrrnB was inserted at the adhE gene position was selected by the same operation as when creating GES1052. This was named GES1063.

pGE1186を用い、電気穿孔法によりGES1042を形質転換し、GES1052作成時と同様な操作によりald遺伝子がPgapA-hpaI-TrrnBに置換している株を選択した。これをGES1053と命名した。pGE1185を用い、電気穿孔法によりGES1053を形質転換し、GES1052作成時と同様な操作によりadhE遺伝子の位置にPgapA-hpaI-TrrnBが挿入した株を選択した。これをGES1064と命名した。 GES1042 was transformed using pGE1186 by electroporation, and a strain in which the ald gene was replaced with PgapA-hpaI-TrrnB was selected by the same operation as in the production of GES1052. This was named GES1053. GES1053 was transformed using pGE1185 by electroporation, and a strain in which PgapA-hpaI-TrrnB was inserted at the adhE gene position was selected by the same operation as when creating GES1052. This was named GES1064.

2-2-(5)pGE1304(ΔadhE::rhmA置換株作成用プラスミド)の構築
E. coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)を購入し、これをLB寒天培地に無菌条件下で接種し、37℃にて培養した。寒天培地上に生育した菌体を10mLのLB培地に接種して生育した菌体を回収し、ゲノムDNA抽出を行った。DH5α株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2765(配列番号99)とGEP2766(配列番号100)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これは大腸菌DH5α株rhmA遺伝子(Ec_rhmA)を含むDNA断片である。さらに、pGE409をNdeIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、GE1143作成時と同様な操作によりEc_rhmAがpGE409へとクローニングされたプラスミドpGE1258を得た。
2-2-(5) Construction of pGE1304 (plasmid for creating ΔadhE::rhmA replacement strain) E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio Inc.) were purchased, inoculated onto an LB agar medium under aseptic conditions, and cultured at 37°C. The bacterial cells grown on the agar medium were inoculated into 10 mL of LB medium, the grown bacterial cells were collected, and the genomic DNA was extracted. Using the genomic DNA of the DH5α strain as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequence shown by GEP2765 (SEQ ID NO: 99) and GEP2766 (SEQ ID NO: 100), and these were subjected to agarose gel electrophoresis. After that, extraction and purification were performed. This is a DNA fragment containing the E. coli DH5α strain rhmA gene (Ec_rhmA). Furthermore, pGE409 was treated with NdeI and BamHI, and subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These two DNA fragments were mixed and a plasmid pGE1258 in which Ec_rhmA was cloned into pGE409 was obtained by the same operation as in the production of GE1143.

pGE1258を鋳型とし、GEP2637(配列番号95)とGEP2638(配列番号96)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはPgapA-rhmA-TrrnBを含むDNA断片である。さらに、pGE1218をXhoIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1185作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE1304とした。 PCR products were obtained by PCR using pGE1258 as a template and a combination of DNA with the base sequences shown by GEP2637 (SEQ ID NO: 95) and GEP2638 (SEQ ID NO: 96), and these were extracted after agarose gel electrophoresis. , purification was performed. This is a DNA fragment containing PgapA-rhmA-TrrnB. Furthermore, pGE1218 was treated with XhoI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed and a plasmid obtained by the same operation as in the construction of pGE1185 was designated as pGE1304.

2-2-(6)pGE1302(Δald::rhmA置換株作成用プラスミド)の構築
pGE1258を鋳型とし、GEP2639(配列番号97)とGEP2640(配列番号98)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE1221をXhoIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはPgapA-rhmA-TrrnBを含むDNA断片である。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1185作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE1302とした。
2-2-(6) Construction of pGE1302 (plasmid for creating a Δald::rhmA replacement strain) Using pGE1258 as a template, use the combination of DNA with the base sequence shown by GEP2639 (SEQ ID NO: 97) and GEP2640 (SEQ ID NO: 98). Then, PCR products were obtained by PCR method, and these were subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. Furthermore, pGE1221 was treated with XhoI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. This is a DNA fragment containing PgapA-rhmA-TrrnB. These two DNA fragments were mixed and a plasmid obtained by the same operation as in the construction of pGE1185 was designated as pGE1302.

2-2-(7)ΔadhE::rhmA Δald::rhmA置換株の作成
pGE1302を用い、電気穿孔法によりGES1041を形質転換し、GES1052作成時と同様な操作によりald遺伝子がPgapA-rhmA-TrrnBに置換している株を選択した。これをGES1215と命名した。さらに、pGE1304を用い、電気穿孔法によりGES1215を形質転換し、GES1052作成時と同様な操作によりadhE遺伝子の位置にPgapA-rhmA-TrrnBが挿入した株を選択した。これをGES1242と命名した。
2-2-(7) Creation of ΔadhE::rhmA Δald::rhmA replacement strain GES1041 was transformed by electroporation using pGE1302, and the ald gene was transformed into PgapA-rhmA-TrrnB by the same operation as when creating GES1052. The strain being replaced was selected. This was named GES1215. Furthermore, GES1215 was transformed by electroporation using pGE1304, and a strain in which PgapA-rhmA-TrrnB was inserted at the adhE gene position was selected by the same operation as in the generation of GES1052. This was named GES1242.

2-2-(8)pGE1272(ΔadhE::nanA置換株作成用プラスミド)の構築
E. coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)を購入し、これをLB寒天培地に無菌条件下で接種し、37℃にて培養した。寒天培地上に生育した菌体を10mLのLB培地に接種して生育した菌体を回収し、ゲノムDNA抽出を行った。DH5α株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2722(配列番号101)とGEP2723(配列番号102)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これは大腸菌DH5α株nanA遺伝子(Ec_nanA)を含むDNA断片である。さらに、pGE409をNdeIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1143作成時と同様な操作によりEc_nanAがpGE409へとクローニングされたプラスミドpGE1226を得た。
2-2-(8) Construction of pGE1272 (plasmid for creating ΔadhE::nanA replacement strain) E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio Inc.) were purchased, inoculated onto an LB agar medium under aseptic conditions, and cultured at 37°C. The bacterial cells grown on the agar medium were inoculated into 10 mL of LB medium, the grown bacterial cells were collected, and the genomic DNA was extracted. Using the genomic DNA of the DH5α strain as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequences shown by GEP2722 (SEQ ID NO: 101) and GEP2723 (SEQ ID NO: 102), and these were subjected to agarose gel electrophoresis. After that, extraction and purification were performed. This is a DNA fragment containing the Escherichia coli DH5α strain nanA gene (Ec_nanA). Furthermore, pGE409 was treated with NdeI and BamHI, and subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These two DNA fragments were mixed and a plasmid pGE1226 in which Ec_nanA was cloned into pGE409 was obtained by the same operation as in the construction of pGE1143.

pGE1226を鋳型とし、GEP2637(配列番号95)とGEP2638(配列番号96)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはPgapA-nanA-TrrnBを含むDNA断片である。さらに、pGE1218をXhoIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1185作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE1272とした。 PCR products were obtained by PCR using pGE1226 as a template and a combination of DNA with the base sequences shown by GEP2637 (SEQ ID NO: 95) and GEP2638 (SEQ ID NO: 96), and these were extracted after agarose gel electrophoresis. , purification was performed. This is a DNA fragment containing PgapA-nanA-TrrnB. Furthermore, pGE1218 was treated with XhoI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed and a plasmid obtained by the same operation as in the construction of pGE1185 was designated as pGE1272.

2-2-(9)pGE1273(Δald::nanA置換株作成用プラスミド)の構築
pGE1226を鋳型とし、GEP2639(配列番号97)とGEP2640(配列番号98)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE1221をXhoIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはPgapA-nanA-TrrnBを含むDNA断片である。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1185作成時と同様な操作により得られたプラスミドをpGE1273とした。
2-2-(9) Construction of pGE1273 (plasmid for creating a Δald::nanA replacement strain) Using pGE1226 as a template, use the combination of DNA with the base sequence shown by GEP2639 (SEQ ID NO: 97) and GEP2640 (SEQ ID NO: 98). Then, PCR products were obtained by PCR method, and these were subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. Furthermore, pGE1221 was treated with XhoI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. This is a DNA fragment containing PgapA-nanA-TrrnB. These two DNA fragments were mixed and the resulting plasmid was named pGE1273 in the same manner as in the preparation of pGE1185.

2-2-(10)ΔadhE::nanA Δald::nanA置換株の作成
pGE1273を用い、電気穿孔法によりGES1041を形質転換し、GES1052作成時と同様な操作によりald遺伝子がPgapA-nanA-TrrnBに置換している株を選択した。これをGES1188と命名した。さらに、pGE1272を用い、電気穿孔法によりGES1188を形質転換し、GES1052作成時と同様な操作によりadhE遺伝子の位置にPgapA-nanA-TrrnBが挿入した株を選択した。これをGES1223と命名した。
2-2-(10) Creation of ΔadhE::nanA Δald::nanA replacement strain GES1041 was transformed by electroporation using pGE1273, and the ald gene was transformed into PgapA-nanA-TrrnB by the same operation as when creating GES1052. The strain being replaced was selected. This was named GES1188. Furthermore, GES1188 was transformed by electroporation using pGE1272, and a strain in which PgapA-nanA-TrrnB was inserted at the adhE gene position was selected by the same operation as in the generation of GES1052. This was named GES1223.

pGE1273を用い、電気穿孔法によりGES1042を形質転換し、GES1052作成時と同様な操作によりald遺伝子がPgapA-nanA-TrrnBに置換している株を選択した。これをGES1189と命名した。さらに、pGE1272を用い、電気穿孔法によりGES1189を形質転換し、GES1052作成時と同様な操作によりadhE遺伝子の位置にPgapA-nanA-TrrnBが挿入した株を選択した。これをGES1233と命名した。 GES1042 was transformed using pGE1273 by electroporation, and a strain in which the ald gene was replaced with PgapA-nanA-TrrnB was selected by the same operation as in the production of GES1052. This was named GES1189. Furthermore, pGE1272 was used to transform GES1189 by electroporation, and a strain in which PgapA-nanA-TrrnB was inserted at the adhE gene position was selected by the same operation as in the production of GES1052. This was named GES1233.

2-2-(11)ΔadhE Δald株の作成
pGE1273を用い、電気穿孔法によりGES1041を形質転換し、GES1052作成時と同様な操作によりald遺伝子がPgapA-nanA-TrrnBに置換している株を選択した。これをGES1188と命名した。さらに、pGE1272を用い、電気穿孔法によりGES1188を形質転換し、GES1052作成時と同様な操作によりadhE遺伝子の位置にPgapA-nanA-TrrnBが挿入した株を選択した。これをGES1223と命名した。
2-2-(11) Creation of ΔadhE Δald strain Transform GES1041 by electroporation using pGE1273, and select a strain in which the ald gene has been replaced with PgapA-nanA-TrrnB by the same operation as in the creation of GES1052. did. This was named GES1188. Furthermore, GES1188 was transformed by electroporation using pGE1272, and a strain in which PgapA-nanA-TrrnB was inserted at the adhE gene position was selected by the same operation as in the generation of GES1052. This was named GES1223.

pGE1273を用い、電気穿孔法によりGES1042を形質転換し、GES1052作成時と同様な操作によりald遺伝子がPgapA-nanA-TrrnBに置換している株を選択した。これをGES1189と命名した。さらに、pGE1272を用い、電気穿孔法によりGES1189を形質転換し、GES1052作成時と同様な操作によりadhE遺伝子の位置にPgapA-nanA-TrrnBが挿入した株を選択した。これをGES1233と命名した。 GES1042 was transformed using pGE1273 by electroporation, and a strain in which the ald gene was replaced with PgapA-nanA-TrrnB was selected by the same operation as in the production of GES1052. This was named GES1189. Furthermore, pGE1272 was used to transform GES1189 by electroporation, and a strain in which PgapA-nanA-TrrnB was inserted at the adhE gene position was selected by the same operation as in the production of GES1052. This was named GES1233.

(2-3)過剰発現用プラスミド編
2-3-(1)pGE411の構築
pHSG298(タカラバイオ社製)を鋳型とし、GEP433(配列番号81)とGEP434(配列番号82)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、およびGEP437(配列番号83)とGEP438(配列番号84)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらはそれぞれカナマイシン耐性遺伝子および大腸菌用複製起点pUCoriを含むDNA断片である。
(2-3) Plasmid for overexpression 2-3-(1) Construction of pGE411 Using pHSG298 (manufactured by Takara Bio Inc.) as a template, the nucleotide sequences shown by GEP433 (SEQ ID NO: 81) and GEP434 (SEQ ID NO: 82) were PCR products were obtained by the PCR method using the combination of DNA and the DNA combination of the base sequences shown by GEP437 (SEQ ID NO: 83) and GEP438 (SEQ ID NO: 84), and these were extracted after agarose gel electrophoresis. , purification was performed. These are DNA fragments containing the kanamycin resistance gene and the replication origin pUCori for E. coli, respectively.

コリネバクテリウム カゼイJCM12072株を理化学研究所バイオリソース研究センターから入手し、添付の指示書通りに培養を行い、遠心分離により菌体を回収した。菌体ペレットを1mLの10mM Cyclohexylenedinitrilotetraacetic acid、25mM Tris-HCl (pH 8.0)緩衝液に懸濁させ、6,000xg、4℃にて5分間遠心分離して、再度回収した。菌体ペレットを15mg/mLリゾチームを含む300 μLのBuffer A1(マッハライ・ナーゲル社製のNucleoSpin(登録商標) Plasmid EasyPureに付属する)に懸濁させ、37℃にて2時間振盪させた。その後、NucleoSpin(登録商標) Plasmid EasyPureの指示書に従って、pCASE1プラスミドの抽出および精製を行った。これを鋳型とし、GEP443(配列番号103)とGEP444(配列番号104)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはコリネバクテリウム用複製起点pCASE1oriを含むDNA断片である。 Corynebacterium casei strain JCM12072 was obtained from the RIKEN BioResource Research Center, cultured according to the attached instructions, and the bacterial cells were collected by centrifugation. The bacterial cell pellet was suspended in 1 mL of 10 mM Cyclohexylenedinitrilotetraacetic acid, 25 mM Tris-HCl (pH 8.0) buffer, centrifuged at 6,000×g for 5 minutes at 4° C., and collected again. The bacterial pellet was suspended in 300 μL of Buffer A1 (attached to NucleoSpin (registered trademark) Plasmid EasyPure manufactured by Machleri-Nagel) containing 15 mg/mL lysozyme, and shaken at 37° C. for 2 hours. Thereafter, the pCASE1 plasmid was extracted and purified according to the NucleoSpin (registered trademark) Plasmid EasyPure instructions. Using this as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequence shown by GEP443 (SEQ ID NO: 103) and GEP444 (SEQ ID NO: 104), and this was extracted after agarose gel electrophoresis. , purification was performed. This is a DNA fragment containing the Corynebacterium replication origin pCASE1ori.

以上の3つのDNA断片を混和し、In-Fusion(登録商標) HD Cloning Kitをその指示書通りに用いてDNA断片の結合反応を行った。反応産物を用い、E.coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)をその指示書通りに形質転換した。目的の形質転換株は、50μg/mlのカナマイシンを含むLB寒天培地上で培養することで選択した。この形質転換株を50μg/mlのカナマイシンを含むLB培地で培養し、得られた培養懸濁液を用いてプラスミド抽出を行った。こうして得られたプラスミドをpGE402とした。 The above three DNA fragments were mixed and a DNA fragment binding reaction was performed using In-Fusion (registered trademark) HD Cloning Kit according to its instructions. Using the reaction product, E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio) were transformed according to the instructions. The desired transformed strain was selected by culturing on an LB agar medium containing 50 μg/ml kanamycin. This transformed strain was cultured in LB medium containing 50 μg/ml kanamycin, and plasmid extraction was performed using the resulting culture suspension. The plasmid thus obtained was named pGE402.

ATCC13032株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP474(配列番号105)とGEP477(配列番号106)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。また、pFLAG-CTC(シグマ・アルドリッチ社製)を鋳型とし、GEP467(配列番号89)とGEP468(配列番号90)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらはそれぞれATCC13032株のldhAプロモーター(PldhA)および大腸菌リボソームRNA転写ターミネーター(TrrnB)を含むDNA断片である。さらに、pGE402をBamHIとEcoRVで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの3つのDNA断片を混和し、In-Fusion(登録商標) HD Cloning Kitをその指示書通りに用いてDNA断片の結合反応を行った。反応産物を用い、E.coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)をその指示書通りに形質転換した。目的の形質転換株は、50μg/mlのカナマイシンを含むLB寒天培地上で培養することで選択した。この形質転換株を50μg/mlのカナマイシンを含むLB培地で培養し、得られた培養懸濁液を用いてプラスミド抽出を行った。こうして得られたプラスミドをpGE411とした。 Using the genomic DNA of ATCC13032 strain as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequence shown by GEP474 (SEQ ID NO: 105) and GEP477 (SEQ ID NO: 106), and this was subjected to agarose gel electrophoresis. After that, extraction and purification were performed. In addition, a PCR product was obtained by PCR using pFLAG-CTC (manufactured by Sigma-Aldrich) as a template and a combination of DNA having the base sequence shown by GEP467 (SEQ ID NO: 89) and GEP468 (SEQ ID NO: 90). This was subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These are DNA fragments containing the ldhA promoter (PldhA) and E. coli ribosomal RNA transcription terminator (TrrnB) of ATCC13032 strain, respectively. Further, pGE402 was treated with BamHI and EcoRV, and subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These three DNA fragments were mixed and a DNA fragment binding reaction was performed using In-Fusion (registered trademark) HD Cloning Kit according to its instructions. Using the reaction product, E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio) were transformed according to the instructions. The desired transformed strain was selected by culturing on an LB agar medium containing 50 μg/ml kanamycin. This transformed strain was cultured in LB medium containing 50 μg/ml kanamycin, and plasmid extraction was performed using the resulting culture suspension. The plasmid thus obtained was named pGE411.

2-3-(2)pGE945-2の構築
pCR8/GW/TOPO(インビトロジェン社製)を鋳型とし、GEP435(配列番号107)とGEP436(配列番号108)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。また、pHSG298(タカラバイオ社製)を鋳型とし、GEP437(配列番号83)とGEP438(配列番号84)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらはそれぞれスペクチノマイシン耐性遺伝子および大腸菌用複製起点pUCoriを含むDNA断片である。
2-3-(2) Construction of pGE945-2 Using pCR8/GW/TOPO (manufactured by Invitrogen) as a template, a combination of DNA with the base sequence shown by GEP435 (SEQ ID NO: 107) and GEP436 (SEQ ID NO: 108) was used. A PCR product was obtained using the PCR method, which was subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. In addition, a PCR product was obtained by PCR using pHSG298 (manufactured by Takara Bio) as a template and a combination of DNA having the base sequences shown by GEP437 (SEQ ID NO: 83) and GEP438 (SEQ ID NO: 84), and this was transferred to agarose.・After gel electrophoresis, extraction and purification were performed. These are DNA fragments containing the spectinomycin resistance gene and the replication origin pUCori for E. coli, respectively.

以上の2つのDNA断片、および、pGE402の作成時に得たpCASE1oriを含むDNA断片を混和し、In-Fusion(登録商標) HD Cloning Kitをその指示書通りに用いてDNA断片の結合反応を行った。反応産物を用い、E.coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)をその指示書通りに形質転換した。目的の形質転換株は、100μg/mlのスペクチノマイシンを含むLB寒天培地上で培養することで選択した。この形質転換株を100μg/mlのスペクチノマイシンを含むLB培地で培養し、得られた培養懸濁液を用いてプラスミド抽出を行った。こうして得られたプラスミドをpGE619とした。 The above two DNA fragments and the DNA fragment containing pCASE1ori obtained during the creation of pGE402 were mixed, and a binding reaction of the DNA fragments was performed using In-Fusion (registered trademark) HD Cloning Kit according to its instructions. . Using the reaction product, E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio) were transformed according to the instructions. The desired transformant strain was selected by culturing on an LB agar medium containing 100 μg/ml spectinomycin. This transformed strain was cultured in LB medium containing 100 μg/ml spectinomycin, and plasmid extraction was performed using the resulting culture suspension. The plasmid thus obtained was named pGE619.

ATCC13032株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP474(配列番号105)とGEP477(配列番号106)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。また、pFLAG-CTC(シグマ・アルドリッチ社製)を鋳型とし、GEP467(配列番号89)とGEP2897(配列番号109)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらはそれぞれATCC13032株のldhAプロモーター(PldhA)および大腸菌リボソームRNA転写ターミネーター(TrrnB)を含むDNA断片である。さらに、pGE619をBamHIとEcoRVで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの3つのDNA断片を混和し、In-Fusion(登録商標) HD Cloning Kitをその指示書通りに用いてDNA断片の結合反応を行った。反応産物を用い、E.coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)をその指示書通りに形質転換した。目的の形質転換株は、100μg/mlのスペクチノマイシンを含むLB寒天培地上で培養することで選択した。この形質転換株を100μg/mlのスペクチノマイシンを含むLB培地で培養し、得られた培養懸濁液を用いてプラスミド抽出を行った。こうして得られたプラスミドをpGE945-2とした。 Using the genomic DNA of ATCC13032 strain as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequence shown by GEP474 (SEQ ID NO: 105) and GEP477 (SEQ ID NO: 106), and this was subjected to agarose gel electrophoresis. After that, extraction and purification were performed. In addition, a PCR product was obtained by PCR using pFLAG-CTC (manufactured by Sigma-Aldrich) as a template and a combination of DNA having the base sequence shown by GEP467 (SEQ ID NO: 89) and GEP2897 (SEQ ID NO: 109). This was subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These are DNA fragments containing the ldhA promoter (PldhA) and E. coli ribosomal RNA transcription terminator (TrrnB) of ATCC13032 strain, respectively. Furthermore, pGE619 was treated with BamHI and EcoRV, and extracted and purified after agarose gel electrophoresis. These three DNA fragments were mixed and a DNA fragment binding reaction was performed using In-Fusion (registered trademark) HD Cloning Kit according to its instructions. Using the reaction product, E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio) were transformed according to the instructions. The desired transformant strain was selected by culturing on an LB agar medium containing 100 μg/ml spectinomycin. This transformed strain was cultured in LB medium containing 100 μg/ml spectinomycin, and plasmid extraction was performed using the resulting culture suspension. The plasmid thus obtained was named pGE945-2.

2-3-(3)Pp_mdlC過剰発現用プラスミドの構築
シュードモナス プチダNBRC14164株は独立行政法人製品評価技術基盤機構バイオテクノロジーセンターから入手し、添付の指示書通りに培養を行った後に、ゲノムDNA抽出を行った。NBRC14164株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2550(配列番号110)とGEP2551(配列番号111)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはシュードモナス プチダNBRC14164株mdlC遺伝子(Pp_mdlC)を含むDNA断片である。さらに、pET-15b(ノバジェン社製)をNdeIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1031作成時と同様な操作によりPp_mdlCがpET-15bへとクローニングされたプラスミドpGE1161を得た。
2-3-(3) Construction of plasmid for Pp_mdlC overexpression Pseudomonas putida NBRC14164 strain was obtained from the Biotechnology Center of the National Institute of Technology and Evaluation, an independent administrative agency, and after culturing according to the attached instructions, genomic DNA was extracted. went. Using the genomic DNA of the NBRC14164 strain as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequences shown by GEP2550 (SEQ ID NO: 110) and GEP2551 (SEQ ID NO: 111), and this was subjected to agarose gel electrophoresis. After that, extraction and purification were performed. This is a DNA fragment containing the mdlC gene (Pp_mdlC) of Pseudomonas putida NBRC14164 strain. Furthermore, pET-15b (manufactured by Novagen) was treated with NdeI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed and a plasmid pGE1161 in which Pp_mdlC was cloned into pET-15b was obtained by the same operation as in the construction of pGE1031.

pGE1161を鋳型とし、GEP2653(配列番号112)とGEP2654(配列番号113)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE409をNdeIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1185作成時と同様な操作によりPp_mdlCがpGE409へとサブクローニングされたプラスミドpGE1197を得た。 A PCR product was obtained by PCR using pGE1161 as a template and a combination of DNA with the base sequence shown by GEP2653 (SEQ ID NO: 112) and GEP2654 (SEQ ID NO: 113), which was extracted after agarose gel electrophoresis. , purification was performed. Furthermore, pGE409 was treated with NdeI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed and a plasmid pGE1197 in which Pp_mdlC was subcloned into pGE409 was obtained by the same operation as in the construction of pGE1185.

2-3-(4)Kp_dhaT過剰発現用プラスミドの構築
クレブシエラ ニューモニエ由来の遺伝子(DDBJアクセッション番号:LC412902)を含むプラスミドpHA12-dhaBTを広島大学田島誉久博士より供与を頂いた。これを鋳型とし、GEP2529(配列番号114)とGEP2530(配列番号115)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはクレブシエラ ニューモニエdhaT遺伝子(Kp_dhaT)を含むDNA断片である。さらに、pET-15b(ノバジェン社製)をNdeIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1161作成時と同様な操作によりKp_dhaTがpET-15bへとクローニングされたプラスミドpGE1150を得た。
2-3-(4) Construction of Kp_dhaT overexpression plasmid The plasmid pHA12-dhaBT containing the gene derived from Klebsiella pneumoniae (DDBJ accession number: LC412902) was kindly provided by Dr. Takahisa Tajima of Hiroshima University. Using this as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequence shown by GEP2529 (SEQ ID NO: 114) and GEP2530 (SEQ ID NO: 115), and this was extracted after agarose gel electrophoresis. , purification was performed. This is a DNA fragment containing the Klebsiella pneumoniae dhaT gene (Kp_dhaT). Furthermore, pET-15b (manufactured by Novagen) was treated with NdeI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed and a plasmid pGE1150 in which Kp_dhaT was cloned into pET-15b was obtained by the same operation as in the construction of pGE1161.

pGE1150をNdeIとBamHIで処理し、1.2kbのDNA断片をアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE945-2をNdeIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、Ligation high Ver.2(東洋紡社製)をその指示書通りに用いてDNA断片の結合反応を行った。反応産物を用い、E.coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)をその指示書通りに形質転換した。目的の形質転換株は、100μg/mlのスペクチノマイシンを含むLB寒天培地上で培養することで選択した。この形質転換株を100μg/mlのスペクチノマイシンを含むLB培地で培養し、得られた培養懸濁液を用いてプラスミド抽出を行った。こうしてKp_dhaTがpGE945-2へとサブクローニングされたプラスミドpGE1190を得た。 pGE1150 was treated with NdeI and BamHI, and a 1.2 kb DNA fragment was extracted and purified after agarose gel electrophoresis. Further, pGE945-2 was treated with NdeI and BamHI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed and Ligation high Ver. 2 (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) according to the instructions to perform a binding reaction of DNA fragments. Using the reaction product, E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio) were transformed according to the instructions. The desired transformant strain was selected by culturing on an LB agar medium containing 100 μg/ml spectinomycin. This transformed strain was cultured in LB medium containing 100 μg/ml spectinomycin, and plasmid extraction was performed using the resulting culture suspension. In this way, plasmid pGE1190 in which Kp_dhaT was subcloned into pGE945-2 was obtained.

2-3-(5)Ll_ldhA Q85C過剰発現用プラスミドの構築
ラクトコッカス ラクティスNBRC100676株は独立行政法人製品評価技術基盤機構バイオテクノロジーセンターから入手し、添付の指示書通りに培養を行った後に、ゲノムDNA抽出を行った。NBRC100676株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2799(配列番号116)とGEP2800(配列番号117)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはラクトコッカス ラクティスNBRC100676株ldhA遺伝子(Ll_ldhA)を含むDNA断片である。さらに、pET-15b(ノバジェン社製)をNdeIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1031作成時と同様な操作によりLl_ldhAがpET-15bへとクローニングされたプラスミドpGE1274を得た。
2-3-(5) Construction of plasmid for overexpression of Ll_ldhA Q85C Lactococcus lactis NBRC100676 strain was obtained from the Biotechnology Center of the National Institute of Technology and Evaluation, an independent administrative agency, and after culturing according to the attached instructions, the genomic DNA was Extraction was performed. Using the genomic DNA of the NBRC100676 strain as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequence shown by GEP2799 (SEQ ID NO: 116) and GEP2800 (SEQ ID NO: 117), and this was subjected to agarose gel electrophoresis. After that, extraction and purification were performed. This is a DNA fragment containing the ldhA gene (Ll_ldhA) of Lactococcus lactis NBRC100676 strain. Furthermore, pET-15b (manufactured by Novagen) was treated with NdeI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed and a plasmid pGE1274 in which Ll_ldhA was cloned into pET-15b was obtained by the same operation as in the construction of pGE1031.

ラクトコッカス ラクティスNBRC100676株由来の乳酸デヒドロゲナーゼへの変異導入を目的とし、pGE1274を鋳型としてGEP2803(配列番号118)およびGEP2804(配列番号119)で示される塩基配列のDNAを用いて、PrimeSTAR(登録商標) Mutagenesis Basal Kit(タカラバイオ社製)をその指示書通りに用いて、変異導入およびプラスミドの増幅を行い、Ll_ldhAの変異遺伝子Ll_ldhA Q85Cの配列を有するプラスミドpGE1275を得た。 For the purpose of introducing mutations into lactate dehydrogenase derived from Lactococcus lactis strain NBRC100676, PrimeSTAR (registered trademark) Mutagenesis and plasmid amplification were performed using the Mutagenesis Basal Kit (manufactured by Takara Bio Inc.) according to its instructions, and plasmid pGE1275 having the sequence of the Ll_ldhA mutant gene Ll_ldhA Q85C was obtained.

pGE1275を鋳型とし、GEP2801(配列番号120)とGEP2802(配列番号121)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE945-2をNdeIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、In-Fusion(登録商標) HD Cloning Kitをその指示書通りに用いてDNA断片の結合反応を行った。反応産物を用い、E.coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)をその指示書通りに形質転換した。目的の形質転換株は、100μg/mlのスペクチノマイシンを含むLB寒天培地上で培養することで選択した。この形質転換株を100μg/mlのスペクチノマイシンを含むLB培地で培養し、得られた培養懸濁液を用いてプラスミド抽出を行った。こうしてLl_ldhA Q85CがpGE945-2へとサブクローニングされたプラスミドpGE1286を得た。 Using pGE1275 as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequence shown by GEP2801 (SEQ ID NO: 120) and GEP2802 (SEQ ID NO: 121), and this was extracted after agarose gel electrophoresis. , purification was performed. Further, pGE945-2 was treated with NdeI and BamHI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed, and a DNA fragment binding reaction was performed using In-Fusion (registered trademark) HD Cloning Kit according to its instructions. Using the reaction product, E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio) were transformed according to the instructions. The desired transformant strain was selected by culturing on an LB agar medium containing 100 μg/ml spectinomycin. This transformed strain was cultured in LB medium containing 100 μg/ml spectinomycin, and plasmid extraction was performed using the resulting culture suspension. In this way, plasmid pGE1286 in which Ll_ldhA Q85C was subcloned into pGE945-2 was obtained.

2-3-(6)Ls_leudh過剰発現用プラスミドの構築
リシニバシラス スフェリカスNBRC3525株は独立行政法人製品評価技術基盤機構バイオテクノロジーセンターから入手し、添付の指示書通りに培養を行った後に、ゲノムDNA抽出を行った。NBRC3525株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2525(配列番号122)とGEP2526(配列番号123)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはリシニバシラス スフェリカスNBRC3525株leudh遺伝子(Ls_leudh)を含むDNA断片である。さらに、pET-15b(ノバジェン社製)をNdeIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1031作成時と同様な操作によりLs_leudhがpET-15bへとクローニングされたプラスミドpGE1148を得た。
2-3-(6) Construction of plasmid for Ls_leudh overexpression Ricinibacillus sphaericus NBRC3525 strain was obtained from the Biotechnology Center of the National Institute of Technology and Evaluation, and was cultured according to the attached instructions, followed by genomic DNA extraction. went. Using the genomic DNA of the NBRC3525 strain as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequence shown by GEP2525 (SEQ ID NO: 122) and GEP2526 (SEQ ID NO: 123), and this was subjected to agarose gel electrophoresis. After that, extraction and purification were performed. This is a DNA fragment containing the leudh gene (Ls_leudh) of Lysinibacillus sphaericus NBRC3525 strain. Furthermore, pET-15b (manufactured by Novagen) was treated with NdeI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed and a plasmid pGE1148 in which Ls_leudh was cloned into pET-15b was obtained by the same operation as in the construction of pGE1031.

pGE1148を鋳型とし、GEP2655(配列番号124)とGEP2650(配列番号125)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE945-2をNdeIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1286作成時と同様な操作によりLs_leudhがpGE945-2へとサブクローニングされたプラスミドpGE1203を得た。 A PCR product was obtained by PCR using pGE1148 as a template and a combination of DNA with the base sequence shown by GEP2655 (SEQ ID NO: 124) and GEP2650 (SEQ ID NO: 125), which was extracted after agarose gel electrophoresis. , purification was performed. Further, pGE945-2 was treated with NdeI and BamHI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed and a plasmid pGE1203 in which Ls_leudh was subcloned into pGE945-2 was obtained by the same operation as in the construction of pGE1286.

2-3-(7)Sf_valdh過剰発現用プラスミドの構築
ストレプトミセス フラジエATCC19609株はAmerican Type Culture Collectionから入手し、添付の指示書通りに培養を行った後に、ゲノムDNA抽出を行った。ATCC19609株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2600(配列番号126)とGEP2601(配列番号127)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはストレプトミセス フラジエATCC19609株valdh遺伝子(Sf_valdh)を含むDNA断片である。さらに、pET-15b(ノバジェン社製)をNdeIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1031作成時と同様な操作によりSf_valdhがpET-15bへとクローニングされたプラスミドpGE1175を得た。
2-3-(7) Construction of plasmid for overexpression of Sf_valdh Streptomyces Frazie ATCC19609 strain was obtained from American Type Culture Collection, and after culturing according to the attached instructions, genomic DNA was extracted. Using the genomic DNA of ATCC19609 strain as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequence shown by GEP2600 (SEQ ID NO: 126) and GEP2601 (SEQ ID NO: 127), and this was subjected to agarose gel electrophoresis. After that, extraction and purification were performed. This is a DNA fragment containing the Streptomyces Frazie ATCC19609 valdh gene (Sf_valdh). Furthermore, pET-15b (manufactured by Novagen) was treated with NdeI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed, and plasmid pGE1175 in which Sf_valdh was cloned into pET-15b was obtained by the same operation as in the construction of pGE1031.

2-3-(8)Bb_phedh過剰発現用プラスミドの構築
バシラス バディウスNBRC15713株は独立行政法人製品評価技術基盤機構バイオテクノロジーセンターから入手し、添付の指示書通りに培養を行った後に、ゲノムDNA抽出を行った。NBRC15713株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2678(配列番号128)とGEP2679(配列番号129)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはバシラス バディウスNBRC15713株phedh遺伝子(Bb_phedh)を含むDNA断片である。さらに、pET-15b(ノバジェン社製)をNdeIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1031作成時と同様な操作によりBb_phedhがpET-15bへとクローニングされたプラスミドpGE1237を得た。
2-3-(8) Construction of plasmid for Bb_phedh overexpression Bacillus badius strain NBRC15713 was obtained from the National Institute of Technology and Evaluation (NIT) Biotechnology Center, and after culturing according to the attached instructions, genomic DNA was extracted. went. Using the genomic DNA of strain NBRC15713 as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequences shown by GEP2678 (SEQ ID NO: 128) and GEP2679 (SEQ ID NO: 129), and this was subjected to agarose gel electrophoresis. After that, extraction and purification were performed. This is a DNA fragment containing the phedh gene (Bb_phedh) of Bacillus badius strain NBRC15713. Furthermore, pET-15b (manufactured by Novagen) was treated with NdeI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed and a plasmid pGE1237 in which Bb_phedh was cloned into pET-15b was obtained by the same operation as in the construction of pGE1031.

2-3-(9)AtCGS1過剰発現用プラスミドの構築
pMK-AtCGSはサーモ・フィッシャー社より購入した。pMK-AtCGSはシロイヌナズナのCGS1遺伝子(Biochem.J.331,639-648(1998)、DDBJアクセッション番号:U43709)がコードするアミノ酸配列のうち、69番目のアミノ酸以降の配列についてコリネバクテリウム グルタミカムでの発現が最適化された合成DNAを含むプラスミドである。これを鋳型とし、GEP1053(配列番号130)とGEP1054(配列番号131)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはコリネバクテリウム グルタミカムでの発現が最適化されたシロイヌナズナCGS1遺伝子(AtCGS1)を含むDNA断片である。さらに、pGE411をNdeIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1185作成時と同様な操作によりAtCGS1がpGE411へとサブクローニングされたプラスミドpGE479を得た。
2-3-(9) Construction of AtCGS1 overexpression plasmid pMK-AtCGS was purchased from Thermo Fisher. pMK-AtCGS is an amino acid sequence encoded by the Arabidopsis CGS1 gene (Biochem. J. 331, 639-648 (1998), DDBJ accession number: U43709), and the sequence starting from the 69th amino acid in Corynebacterium glutamicum. This is a plasmid containing synthetic DNA optimized for expression. Using this as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequence shown by GEP1053 (SEQ ID NO: 130) and GEP1054 (SEQ ID NO: 131), and this was extracted after agarose gel electrophoresis. , purification was performed. This is a DNA fragment containing the Arabidopsis CGS1 gene (AtCGS1) that has been optimized for expression in Corynebacterium glutamicum. Furthermore, pGE411 was treated with NdeI, subjected to agarose gel electrophoresis, and then extracted and purified. These two DNA fragments were mixed and a plasmid pGE479 in which AtCGS1 was subcloned into pGE411 was obtained by the same operation as in the construction of pGE1185.

pGE479をNdeIとBamHIで処理し、1.5kbのDNA断片をアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。さらに、pGE409をNdeIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、Ligation high Ver.2(東洋紡社製)をその指示書通りに用いてDNA断片の結合反応を行った。反応産物を用い、E.coli DH5α Competent Cells(タカラバイオ社製)をその指示書通りに形質転換した。目的の形質転換株は、50μg/mlのカナマイシンを含むLB寒天培地上で培養することで選択した。この形質転換株を50μg/mlのカナマイシンを含むLB培地で培養し、得られた培養懸濁液を用いてプラスミド抽出を行った。こうしてAtCGS1がpGE409へとサブクローニングされたプラスミドpGE513を得た。 pGE479 was treated with NdeI and BamHI, and a 1.5 kb DNA fragment was extracted and purified after agarose gel electrophoresis. Furthermore, pGE409 was treated with NdeI and BamHI, and subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These two DNA fragments were mixed and Ligation high Ver. 2 (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) according to the instructions to perform a binding reaction of DNA fragments. Using the reaction product, E. E. coli DH5α Competent Cells (manufactured by Takara Bio) were transformed according to the instructions. The desired transformed strain was selected by culturing on an LB agar medium containing 50 μg/ml kanamycin. This transformed strain was cultured in LB medium containing 50 μg/ml kanamycin, and plasmid extraction was performed using the resulting culture suspension. In this way, plasmid pGE513 in which AtCGS1 was subcloned into pGE409 was obtained.

2-3-(10)各種アルドラーゼ酵素過剰発現用プラスミドの構築
DH5α株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2712(配列番号132)とGEP2713(配列番号133)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、GEP2714(配列番号134)とGEP2715(配列番号135)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、GEP2720(配列番号136)とGEP2721(配列番号137)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、GEP2726(配列番号138)とGEP2727(配列番号139)で示される塩基配列のDNAの組み合わせ、GEP2767(配列番号140)とGEP2768(配列番号141)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはそれぞれ大腸菌DH5α株eda遺伝子(Ec_eda)、yjjJ遺伝子(Ec_yjhH)、dgoA遺伝子(Ec_dgoA)、mhpFE遺伝子(Ec_mhpFE)、garL遺伝子(Ec_garL)を含むDNA断片である。さらに、pGE409をNdeIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。各種遺伝子を有するDNA断片、およびpGE409由来のDNA断片を混和し、pGE1185作成時と同様な操作によりEc_eda、Ec_yjhH、Ec_dgoA、Ec_mhpFE、Ec_garLがpGE409へとクローニングされたプラスミドpGE1223、pGE1224、pGE1225、pGE1227、pGE1259を得た。
2-3-(10) Construction of plasmids for overexpressing various aldolase enzymes Using the genomic DNA of the DH5α strain as a template, the DNA combination of the base sequences shown by GEP2712 (SEQ ID NO: 132) and GEP2713 (SEQ ID NO: 133), GEP2714 ( A combination of DNA with the nucleotide sequence shown by SEQ ID NO: 134) and GEP2715 (SEQ ID NO: 135), a combination of DNA with the nucleotide sequence shown by GEP2720 (SEQ ID NO: 136) and GEP2721 (SEQ ID NO: 137), GEP2726 (SEQ ID NO: 138) A PCR product was obtained by the PCR method using a combination of DNA with the base sequence shown as These were extracted and purified after agarose gel electrophoresis. These are DNA fragments containing the E. coli DH5α strain eda gene (Ec_eda), yjjJ gene (Ec_yjhH), dgoA gene (Ec_dgoA), mhpFE gene (Ec_mhpFE), and garL gene (Ec_garL), respectively. Furthermore, pGE409 was treated with NdeI and BamHI, and subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. Plasmids pGE1223, pGE1224, pGE1225, pGE409 in which Ec_eda, Ec_yjhH, Ec_dgoA, Ec_mhpFE, and Ec_garL were cloned into pGE409 by mixing DNA fragments having various genes and a DNA fragment derived from pGE409 and performing the same operations as when creating pGE1185. GE1227, pGE1259 was obtained.

シュードモナス プチダNBRC14164株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2769(配列番号142)とGEP2770(配列番号143)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これらをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはシュードモナス プチダNBRC14164株galC遺伝子(Pp_galC)を含むDNA断片である。さらに、pGE409をNdeIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1185作成時と同様な操作によりPp_galCがpGE409へとクローニングされたプラスミドpGE1260を得た。 Using the genomic DNA of Pseudomonas putida strain NBRC14164 as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequence shown by GEP2769 (SEQ ID NO: 142) and GEP2770 (SEQ ID NO: 143), and these were transferred to an agarose gel. After electrophoresis, extraction and purification were performed. This is a DNA fragment containing the galC gene (Pp_galC) of Pseudomonas putida NBRC14164 strain. Furthermore, pGE409 was treated with NdeI and BamHI, and subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These two DNA fragments were mixed and a plasmid pGE1260 in which Pp_galC was cloned into pGE409 was obtained by the same operation as in the production of pGE1185.

ノカルディオイデス属NBRC109351株は独立行政法人製品評価技術基盤機構バイオテクノロジーセンターから入手し、添付の指示書通りに培養を行った後に、ゲノムDNA抽出を行った。NBRC109351株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2716(配列番号144)とGEP2717(配列番号145)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはノカルディオイデス属NBRC109351株phdJ遺伝子(Ns_phdJ)を含むDNA断片である。さらに、pGE409をNdeIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1185作成時と同様な操作によりNs_phdJがpGE409へとクローニングされたプラスミドpGE1239を得た。 Nocardioides NBRC109351 strain was obtained from the Biotechnology Center of the National Institute of Technology and Evaluation, an independent administrative institution, and after culturing according to the attached instructions, genomic DNA was extracted. Using the genomic DNA of the NBRC109351 strain as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequences shown by GEP2716 (SEQ ID NO: 144) and GEP2717 (SEQ ID NO: 145), and this was subjected to agarose gel electrophoresis. After that, extraction and purification were performed. This is a DNA fragment containing the phdJ gene (Ns_phdJ) of Nocardioides NBRC109351 strain. Furthermore, pGE409 was treated with NdeI and BamHI, and subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These two DNA fragments were mixed and a plasmid pGE1239 in which Ns_phdJ was cloned into pGE409 was obtained by the same operation as in the construction of pGE1185.

バークホルデリア ゼノボランスDSMZ17367株はDeutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbHから入手し、添付の指示書通りに培養を行った後に、ゲノムDNA抽出を行った。DSMZ17367株のゲノムDNAを鋳型とし、GEP2771(配列番号146)とGEP2772(配列番号147)で示される塩基配列のDNAの組み合わせを用いて、PCR法によりPCR産物を得、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これはバークホルデリア ゼノボランスDSMZ17367株bphJI遺伝子(Bx_bphJI)を含むDNA断片である。さらに、pGE409をNdeIとBamHIで処理し、これをアガロース・ゲル電気泳動の後、抽出、精製を行った。これらの2つのDNA断片を混和し、pGE1185作成時と同様な操作によりBx_bphJIがpGE409へとクローニングされたプラスミドpGE1262を得た。 Burkholderia xenovorans strain DSMZ17367 was obtained from Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, and after culturing according to the attached instructions, genomic DNA was extracted. Using the genomic DNA of strain DSMZ17367 as a template, a PCR product was obtained by PCR using a combination of DNA with the base sequence shown by GEP2771 (SEQ ID NO: 146) and GEP2772 (SEQ ID NO: 147), and this was subjected to agarose gel electrophoresis. After that, extraction and purification were performed. This is a DNA fragment containing the Burkholderia xenovorans strain DSMZ17367 bphJI gene (Bx_bphJI). Furthermore, pGE409 was treated with NdeI and BamHI, and subjected to agarose gel electrophoresis, followed by extraction and purification. These two DNA fragments were mixed and a plasmid pGE1262 in which Bx_bphJI was cloned into pGE409 was obtained by the same operation as in the construction of pGE1185.

3.菌体構築
(3-1)Pp_mdlCおよびKp_dhaT過剰発現プラスミド導入株の作成
pGE1197とpGE1190を用い、電気穿孔法によりGES1070を形質転換し、33℃にて25μg/mlのカナマイシンと100μg/mlのスペクチノマイシを含むA寒天培地上でカナマイシン・スペクチノマイシ耐性株を選択した。これをGES1206と命名した。
3. Bacterial cell construction (3-1) Creation of strain introduced with Pp_mdlC and Kp_dhaT overexpression plasmids GES1070 was transformed by electroporation using pGE1197 and pGE1190, and 25 μg/ml kanamycin and 100 μg/ml spectinomycin were added at 33°C. Kanamycin spectinomycin resistant strains were selected on agar medium containing Kanamycin spectinomycin. This was named GES1206.

pGE1197とpGE1190を用い、電気穿孔法によりGES1063を形質転換し、33℃にて25μg/mlのカナマイシンと100μg/mlのスペクチノマイシを含むA寒天培地上でカナマイシン・スペクチノマイシ耐性株を選択した。これをGES1077と命名した。 GES1063 was transformed by electroporation using pGE1197 and pGE1190, and Kanamycin spectinomycin resistant strains were selected on A agar medium containing 25 μg/ml kanamycin and 100 μg/ml spectinomycin at 33°C. This was named GES1077.

pGE1197とpGE1190を用い、電気穿孔法によりGES1064を形質転換し、33℃にて25μg/mlのカナマイシンと100μg/mlのスペクチノマイシを含むA寒天培地上でカナマイシン・スペクチノマイシ耐性株を選択した。これをGES1068と命名した。 GES1064 was transformed by electroporation using pGE1197 and pGE1190, and Kanamycin spectinomycin resistant strains were selected on A agar medium containing 25 μg/ml kanamycin and 100 μg/ml spectinomycin at 33°C. This was named GES1068.

コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum) GES1068は、日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8(郵便番号292-0818)の独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託した(寄託日:2018年9月13日、受託番号:NITE BP-02780)
pGE1197とpGE1190を用い、電気穿孔法によりGES1223を形質転換し、33℃にて25μg/mlのカナマイシンと100μg/mlのスペクチノマイシを含むA寒天培地上でカナマイシン・スペクチノマイシ耐性株を選択した。これをGES1253と命名した。
Corynebacterium glutamicum GES1068 was deposited at the Patent Microorganism Depositary, National Institute of Technology and Evaluation, 2-5-8 Kazusa Kamatari, Kisarazu City, Chiba Prefecture, Japan (zip code 292-0818). Date: September 13, 2018, Accession number: NITE BP-02780)
GES1223 was transformed by electroporation using pGE1197 and pGE1190, and Kanamycin spectinomycin resistant strains were selected on A agar medium containing 25 μg/ml kanamycin and 100 μg/ml spectinomycin at 33°C. This was named GES1253.

pGE1197とpGE1190を用い、電気穿孔法によりGES1233を形質転換し、33℃にて25μg/mlのカナマイシンと100μg/mlのスペクチノマイシを含むA寒天培地上でカナマイシン・スペクチノマイシ耐性株を選択した。これをGES1254と命名した。 GES1233 was transformed by electroporation using pGE1197 and pGE1190, and kanamycin spectinomycin resistant strains were selected on A agar medium containing 25 μg/ml kanamycin and 100 μg/ml spectinomycin at 33°C. This was named GES1254.

コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum) GES1254は、日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8(郵便番号292-0818)の独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託した(寄託日:2018年9月13日、受託番号:NITE BP-02781)
pGE1197とpGE1190を用い、電気穿孔法によりGES1242を形質転換し、33℃にて25μg/mlのカナマイシンと100μg/mlのスペクチノマイシを含むA寒天培地上でカナマイシン・スペクチノマイシ耐性株を選択した。これをGES1282と命名した。
Corynebacterium glutamicum GES1254 was deposited at the Patent Microorganism Depositary, National Institute of Technology and Evaluation, 2-5-8 Kazusa Kamatari, Kisarazu City, Chiba Prefecture, Japan (zip code 292-0818). Date: September 13, 2018, Accession number: NITE BP-02781)
GES1242 was transformed by electroporation using pGE1197 and pGE1190, and Kanamycin spectinomycin resistant strains were selected on A agar medium containing 25 μg/ml kanamycin and 100 μg/ml spectinomycin at 33°C. This was named GES1282.

(3-2)Ll_ldhA Q85C過剰発現プラスミド導入株の作成
pGE1286を用い、電気穿孔法によりGES1064を形質転換し、33℃にて100μg/mlのスペクチノマイシを含むA寒天培地上でスペクチノマイシ耐性株を選択した。これをGES1232と命名した。
(3-2) Creation of strain introduced with Ll_ldhA Q85C overexpression plasmid GES1064 was transformed by electroporation using pGE1286, and spectinomycete-resistant strains were selected on A agar medium containing 100 μg/ml spectinomycetes at 33°C. . This was named GES1232.

コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum) GES1232は、日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8(郵便番号292-0818)の独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託した(寄託日:2018年9月13日、受託番号:NITE BP-02782)
pGE1286を用い、電気穿孔法によりGES1211を形質転換し、33℃にて100μg/mlのスペクチノマイシを含むA寒天培地上でスペクチノマイシ耐性株を選択した。これをGES1294と命名した。
Corynebacterium glutamicum GES1232 was deposited at the Patent Microorganism Depositary, National Institute of Technology and Evaluation, 2-5-8 Kazusa Kamatari, Kisarazu City, Chiba Prefecture, Japan (zip code 292-0818). Date: September 13, 2018, Accession number: NITE BP-02782)
GES1211 was transformed using pGE1286 by electroporation, and spectinomycin-resistant strains were selected on A agar medium containing 100 μg/ml spectinomycin at 33°C. This was named GES1294.

(3-3)Ls_leudh過剰発現プラスミド導入株の作成
pGE1203を用い、電気穿孔法によりGES1064を形質転換し、33℃にて100μg/mlのスペクチノマイシを含むA培地上でスペクチノマイシ耐性株を選択した。これをGES1073と命名した。
(3-3) Creation of strain introduced with Ls_leudh overexpression plasmid GES1064 was transformed by electroporation using pGE1203, and a spectinomycete-resistant strain was selected on medium A containing 100 μg/ml spectinomycetes at 33°C. This was named GES1073.

コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum) GES1073は、日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8(郵便番号292-0818)の独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託した(寄託日:2018年9月13日、受託番号:NITE BP-02783)
pGE1203を用い、電気穿孔法によりGES1211を形質転換し、33℃にて100μg/mlのスペクチノマイシを含むA培地上でスペクチノマイシ耐性株を選択した。これをGES1295と命名した。
Corynebacterium glutamicum GES1073 was deposited at the Patent Microorganism Depositary, National Institute of Technology and Evaluation, 2-5-8 Kazusa Kamatari, Kisarazu City, Chiba Prefecture, Japan (zip code 292-0818). Date: September 13, 2018, Accession number: NITE BP-02783)
pGE1203 was used to transform GES1211 by electroporation, and spectinomycin-resistant strains were selected on A medium containing 100 μg/ml spectinomycin at 33°C. This was named GES1295.

(3-4)Ls_leudhおよびAtCGS1発現プラスミド導入株の作成
pGE1203とpGE513を用い、電気穿孔法によりGES1064を形質転換し、33℃にて25μg/mlのカナマイシンと100μg/mlのスペクチノマイシを含むA寒天培地上でカナマイシン・スペクチノマイシ耐性株を選択した。これをGES1097と命名した。
(3-4) Creation of Ls_leudh and AtCGS1 expression plasmid-introduced strain GES1064 was transformed by electroporation using pGE1203 and pGE513, and A agar medium containing 25 μg/ml kanamycin and 100 μg/ml spectinomycin was incubated at 33°C. Kanamycin spectinomycin resistant strains were selected above. This was named GES1097.

コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum) GES1097は、日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8(郵便番号292-0818)の独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託した(寄託日:2018年9月13日、受託番号:NITE BP-02784) Corynebacterium glutamicum GES1097 was deposited at the Patent Microorganism Depositary, National Institute of Technology and Evaluation, 2-5-8 Kazusa Kamatari, Kisarazu City, Chiba Prefecture, Japan (zip code 292-0818). Date: September 13, 2018, Accession number: NITE BP-02784)

(3-5)各種アルドラーゼ発現プラスミド導入株の作成
pGE1143、pGE1223、pGE1224、pGE1225、pGE1226、pGE1227、pGE1239、pGE1258、pGE1259、pGE1260、pGE1262をそれぞれ用い、電気穿孔法によりGES435を形質転換し、33℃にて25μg/mlのカナマイシンを含むA寒天培地上でカナマイシン耐性株を選択した。これをそれぞれGES1009、GES1119、GES1120、GES1121、GES1122、GES1123、GES1127、GES1154、GES1155、GES1156、GES1157と命名した。
(3-5) Creation of various aldolase expression plasmid introduced strains Transform GES435 by electroporation using pGE1143, pGE1223, pGE1224, pGE1225, pGE1226, pGE1227, pGE1239, pGE1258, pGE1259, pGE1260, and pGE1262, respectively. 33℃ Kanamycin-resistant strains were selected on A agar medium containing 25 μg/ml kanamycin. These were named GES1009, GES1119, GES1120, GES1121, GES1122, GES1123, GES1127, GES1154, GES1155, GES1156, and GES1157, respectively.

4.物質生産実験
(4-1)4-ヒドロキシ-2-オキソ酪酸(HOB)の生産
4-1-(1)GES1077の培養
GES1077のグリセロールストックをカナマイシン25μg/mLおよびスペクチノマイシン100μg/mLを含むA寒天培地に無菌条件下で接種し、33℃にて培養した。寒天培地上に生育した菌体をカナマイシン25μg/mLおよびスペクチノマイシン100μg/mLを含む10mLのBA培地に接種し、33℃にて振盪培養を行い種培養液とした。この種培養液を濁度が0.1となるように2Lフラスコ中に用意されたカナマイシン25μg/mLおよびスペクチノマイシン100μg/mLを含む500mLのBA培地に接種した。33℃にて振盪を行い終夜培養した。この本培養液を4℃、5500xgにて15分間遠心分離を行い、上澄み液を除去した。このようにして得られた湿菌体を以下の反応に用いた。
4. Substance production experiment (4-1) Production of 4-hydroxy-2-oxobutyric acid (HOB) 4-1-(1) Cultivation of GES1077 Glycerol stock of GES1077 was added to A containing 25 μg/mL of kanamycin and 100 μg/mL of spectinomycin. It was inoculated onto an agar medium under aseptic conditions and cultured at 33°C. The bacterial cells grown on the agar medium were inoculated into 10 mL of BA medium containing 25 μg/mL of kanamycin and 100 μg/mL of spectinomycin, and cultured with shaking at 33° C. to obtain a seed culture. This seed culture was inoculated into 500 mL of BA medium containing 25 μg/mL of kanamycin and 100 μg/mL of spectinomycin prepared in a 2 L flask so that the turbidity was 0.1. The cells were shaken and cultured overnight at 33°C. This main culture solution was centrifuged at 4° C. and 5500×g for 15 minutes, and the supernatant was removed. The wet bacterial cells thus obtained were used in the following reactions.

4-1-(2)GES1077を用いたHOBの生産
前記の通り調製された湿菌体を10%(w/v)となるようにBRバッファーに懸濁した。この菌体懸濁液に50%(w/v)のグルコース水溶液および1.2Mのホルムアルデヒド水溶液をそれぞれ50mM、40mMとなるように加え、1.0M水酸化カリウム水溶液を用いてpHを6.0に維持しながら33℃にて培養を行った。当該湿菌体濃度においては、攪拌を水酸化カリウム水溶液が効率的に混和する程度に抑えておき、かつ、通気を行わなければ、自ずと嫌気的条件下または微好気的条件が達成される。3時間後、反応液の上清を有機酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、HOBが0.65mM生成していた。
4-1-(2) Production of HOB using GES1077 The wet bacterial cells prepared as described above were suspended in BR buffer at a concentration of 10% (w/v). A 50% (w/v) glucose aqueous solution and a 1.2M formaldehyde aqueous solution were added to this bacterial cell suspension so that the concentrations were 50mM and 40mM, respectively, and the pH was adjusted to 6.0 using a 1.0M potassium hydroxide aqueous solution. Culture was performed at 33°C while maintaining the temperature. At this wet bacterial cell concentration, anaerobic conditions or microaerobic conditions will naturally be achieved if agitation is suppressed to the extent that the aqueous potassium hydroxide solution is efficiently mixed and aeration is not performed. After 3 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for organic acid analysis, and it was found that 0.65 mM of HOB had been produced.

4-1-(3)比較例1
前記の通り調製された湿菌体を10%(w/v)となるようにBRバッファーに懸濁した。この菌体懸濁液に50%(w/v)のグルコース水溶液を50mMとなるように加え、1.0M水酸化カリウム水溶液を用いてpHを6.0に維持しながら33℃にて反応を行った。3時間後、反応懸濁液の上清を有機酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、HOBは検出されなかった。
4-1-(3) Comparative example 1
The wet bacterial cells prepared as described above were suspended in BR buffer at a concentration of 10% (w/v). A 50% (w/v) glucose aqueous solution was added to this cell suspension to give a concentration of 50 mM, and the reaction was carried out at 33°C while maintaining the pH at 6.0 using a 1.0 M potassium hydroxide aqueous solution. went. After 3 hours, the supernatant of the reaction suspension was analyzed by liquid chromatography for organic acid analysis, and no HOB was detected.

4-1-(4)比較例2
GES1206について、前記4-1-(1)、4-1-(2)と同様の実験を行った。反応3時間後、反応懸濁液の上清を有機酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、HOBは検出されなかった。
4-1-(4) Comparative example 2
Regarding GES1206, experiments similar to those in 4-1-(1) and 4-1-(2) above were conducted. After 3 hours of reaction, the supernatant of the reaction suspension was analyzed by liquid chromatography for organic acid analysis, and no HOB was detected.

4-1-(2)、4-1-(3)、4-1-(4)の結果から、GES1077のようなクラス2アルドラーゼをコードする遺伝子を持つ菌体は、糖類およびアルデヒド存在下に培養することで、糖類からピルビン酸を生成し、これとアルデヒドの間のアルドール反応を当該酵素が触媒することで、HOBに代表されるようなアルドール化合物を生成することがわかった。 From the results of 4-1-(2), 4-1-(3), and 4-1-(4), it is clear that bacterial cells with a gene encoding class 2 aldolase, such as GES1077, do not react well in the presence of sugars and aldehydes. It was found that by culturing, pyruvate is produced from sugars, and the enzyme catalyzes the aldol reaction between this and aldehyde, producing aldol compounds such as HOB.

4-1-(5)GES1282の培養
GES1282のグリセロールストックから4-1-(1)と同様に培養し得られた湿菌体を以下の反応に用いた。
4-1-(5) Cultivation of GES1282 Wet bacterial cells obtained by culturing GES1282 glycerol stock in the same manner as in 4-1-(1) were used in the following reactions.

4-1-(6)GES1282を用いたHOBの生産
前記の通り調製された湿菌体を4-1-(2)と同様に培養を行った。培養においては、水酸化カリウム水溶液を効率的に混和するように撹拌を行い、かつ、通気を行わなかった。なお、この操作によって、当該湿菌体濃度では、嫌気的条件または微好気的条件は達成されている。3時間後、反応液の上清を有機酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、HOBが0.36mM生成していた。
4-1-(6) Production of HOB using GES1282 The wet bacterial cells prepared as described above were cultured in the same manner as in 4-1-(2). During the culture, stirring was performed to efficiently mix the potassium hydroxide aqueous solution, and no aeration was performed. In addition, by this operation, anaerobic conditions or microaerobic conditions are achieved at the moist bacterial cell concentration. After 3 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for organic acid analysis, and it was found that 0.36 mM of HOB had been produced.

4-1-(7)比較例1
前記の通り調製された湿菌体を4-1-(3)と同様に培養を行った。培養においては、水酸化カリウム水溶液を効率的に混和するように撹拌を行い、かつ、通気を行わなかった。なお、この操作によって、当該湿菌体濃度では、嫌気的条件または微好気的条件は達成されている。3時間後、反応懸濁液の上清を有機酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、HOBは検出されなかった。
4-1-(7) Comparative example 1
The wet bacterial cells prepared as described above were cultured in the same manner as in 4-1-(3). During the culture, stirring was performed to efficiently mix the potassium hydroxide aqueous solution, and no aeration was performed. In addition, by this operation, anaerobic conditions or microaerobic conditions are achieved at the moist bacterial cell concentration. After 3 hours, the supernatant of the reaction suspension was analyzed by liquid chromatography for organic acid analysis, and no HOB was detected.

4-1-(6)、4-1-(7)、4-1-(4)の結果から、GES1282のようなGES1077とは異なるクラス2アルドラーゼをコードする遺伝子を持つ菌体も、糖類およびアルデヒド存在下に培養することで、糖類からピルビン酸を生成し、これとアルデヒドの間のアルドール反応を当該酵素が触媒することで、HOBに代表されるようなアルドール化合物を生成することがわかった。 From the results of 4-1-(6), 4-1-(7), and 4-1-(4), it is clear that bacterial cells with a gene encoding a class 2 aldolase, which is different from GES1077, such as GES1282, also produce sugars and It was found that culturing in the presence of aldehyde produces pyruvic acid from sugars, and that the enzyme catalyzes the aldol reaction between this and aldehyde, producing aldol compounds such as HOB. .

4-1-(8)GES1253の培養
GES1253のグリセロールストックから4-1-(1)と同様に培養し得られた湿菌体を以下の反応に用いた。
4-1-(8) Cultivation of GES1253 Wet bacterial cells obtained by culturing GES1253 glycerol stock in the same manner as in 4-1-(1) were used in the following reactions.

4-1-(9)GES1253を用いたHOBの生産
前記の通り調製された湿菌体を4-1-(2)と同様に培養を行った。培養においては、水酸化カリウム水溶液を効率的に混和するように撹拌を行い、かつ、通気を行わなかった。なお、この操作によって、当該湿菌体濃度では、嫌気的条件または微好気的条件は達成されている。3時間後、反応液の上清を有機酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、HOBが0.34mM生成していた。
4-1-(9) Production of HOB using GES1253 The wet bacterial cells prepared as described above were cultured in the same manner as in 4-1-(2). During the culture, stirring was performed to efficiently mix the potassium hydroxide aqueous solution, and no aeration was performed. In addition, by this operation, anaerobic conditions or microaerobic conditions are achieved at the moist bacterial cell concentration. After 3 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for organic acid analysis, and it was found that 0.34 mM of HOB was produced.

4-1-(10)比較例1
前記の通り調製された湿菌体を4-1-(2)と同様に培養を行った。培養においては、水酸化カリウム水溶液を効率的に混和するように撹拌を行い、かつ、通気を行わなかった。なお、この操作によって、当該湿菌体濃度では、嫌気的条件または微好気的条件は達成されている。3時間後、反応懸濁液の上清を有機酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、HOBは検出されなかった。
4-1-(10) Comparative example 1
The wet bacterial cells prepared as described above were cultured in the same manner as in 4-1-(2). During the culture, stirring was performed to efficiently mix the potassium hydroxide aqueous solution, and no aeration was performed. In addition, by this operation, anaerobic conditions or microaerobic conditions are achieved at the moist bacterial cell concentration. After 3 hours, the supernatant of the reaction suspension was analyzed by liquid chromatography for organic acid analysis, and no HOB was detected.

4-1-(9)、4-1-(10)、4-1-(4)の結果から、GES1253のようなクラス1アルドラーゼをコードする遺伝子を持つ菌体は、糖類およびアルデヒド存在下に培養することで、糖類からピルビン酸を生成し、これとアルデヒドの間のアルドール反応を当該酵素が触媒することで、HOBに代表されるようなアルドール化合物を生成することがわかった。 From the results of 4-1-(9), 4-1-(10), and 4-1-(4), it is clear that bacterial cells with genes encoding class 1 aldolases such as GES1253 do not react well in the presence of sugars and aldehydes. It was found that by culturing, pyruvate is produced from sugars, and the enzyme catalyzes the aldol reaction between this and aldehyde, producing aldol compounds such as HOB.

4-1-(11)GES1068およびGES1254の培養
GES1068およびGES1254のグリセロールストックから4-1-(1)と同様に培養し得られた湿菌体を以下の反応に用いた。
4-1-(11) Cultivation of GES1068 and GES1254 Glycerol stocks of GES1068 and GES1254 were cultured in the same manner as in 4-1-(1), and the resulting wet bacterial cells were used in the following reactions.

4-1-(12)GES1068およびGES1254を用いたHOBの生産
前記の通り調製された湿菌体を4-1-(2)と同様に培養を行った。培養においては、水酸化カリウム水溶液を効率的に混和するように撹拌を行い、かつ、通気を行わなかった。なお、この操作によって、当該湿菌体濃度では、嫌気的条件または微好気的条件は達成されている。3時間後、反応液の上清を有機酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、HOBがGES1068を用いた反応では1.2mM、GES1254を用いた反応では0.42mM生成していた。
4-1-(12) Production of HOB using GES1068 and GES1254 The wet bacterial cells prepared as described above were cultured in the same manner as in 4-1-(2). During the culture, stirring was performed to efficiently mix the potassium hydroxide aqueous solution, and no aeration was performed. In addition, by this operation, anaerobic conditions or microaerobic conditions are achieved at the moist bacterial cell concentration. After 3 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for organic acid analysis, and it was found that HOB was produced at 1.2 mM in the reaction using GES1068 and 0.42 mM in the reaction using GES1254.

4-1-(12)の結果から、GES1068およびGES1254のようなGES1077およびGES1253とは異なる遺伝子型の微生物であっても、クラス2アルドラーゼをコードする遺伝子を持つ菌体であれば、糖類およびアルデヒド存在下に培養することで、糖類からピルビン酸を生成し、これとアルデヒドの間のアルドール反応を当該酵素が触媒することで、HOBに代表されるようなアルドール化合物を生成することがわかった。 From the results of 4-1-(12), even if the microorganism has a genotype different from GES1077 and GES1253, such as GES1068 and GES1254, if it has a gene encoding class 2 aldolase, it can produce sugars and aldehydes. It was found that by culturing in the presence of pyruvic acid, pyruvic acid is produced from sugars, and the enzyme catalyzes the aldol reaction between this and aldehyde, thereby producing aldol compounds such as HOB.

(4-2)1,3-プロパンジオール(PDO)の生産
4-2-(1)GES1077、GES1068の培養
GES1077、GES1068のグリセロールストックをカナマイシン25μg/mLおよびスペクチノマイシン100μg/mLを含むA寒天培地に無菌条件下で接種し、33℃にて培養した。寒天培地上に生育した菌体をカナマイシン25μg/mLおよびスペクチノマイシン100μg/mLを含む10mLのBA培地に接種し、33℃にて振盪培養を行い種培養液とした。この種培養液を濁度が0.1となるように2Lフラスコ中に用意されたカナマイシン25μg/mLおよびスペクチノマイシン100μg/mLを含む500mLのBA培地に接種した。33℃にて振盪を行い終夜培養した。この本培養液を4℃、5500xgにて15分間遠心分離を行い、上澄み液を除去した。このようにして得られた湿菌体を以下の反応に用いた。
(4-2) Production of 1,3-propanediol (PDO) 4-2-(1) Cultivation of GES1077, GES1068 Glycerol stock of GES1077, GES1068 was transferred to A agar containing 25 μg/mL of kanamycin and 100 μg/mL of spectinomycin. The culture medium was inoculated under sterile conditions and cultured at 33°C. The bacterial cells grown on the agar medium were inoculated into 10 mL of BA medium containing 25 μg/mL of kanamycin and 100 μg/mL of spectinomycin, and cultured with shaking at 33° C. to obtain a seed culture. This seed culture was inoculated into 500 mL of BA medium containing 25 μg/mL of kanamycin and 100 μg/mL of spectinomycin prepared in a 2 L flask so that the turbidity was 0.1. The cells were shaken and cultured overnight at 33°C. This main culture solution was centrifuged at 4° C. and 5500×g for 15 minutes, and the supernatant was removed. The wet bacterial cells thus obtained were used in the following reactions.

4-2-(2)GES1077、GES1068を用いたPDOの生産
前記の通り調製された湿菌体を10%(w/v)となるようにBRバッファーに懸濁した。この菌体懸濁液に50%(w/v)のグルコース水溶液および1.2Mのホルムアルデヒド水溶液をそれぞれ50mM、40mMとなるように加え、1.0M水酸化カリウム水溶液を用いてpHを6.0に維持しながら33℃にて培養を行った。培養においては、水酸化カリウム水溶液を効率的に混和するように撹拌を行い、かつ、通気を行わなかった。なお、この操作によって、当該湿菌体濃度では、嫌気的条件または微好気的条件は達成されている。3時間後、反応液の上清を糖分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、PDOがGES1077を用いた反応では7.4mM、GES1068を用いた反応では11.4mM生成していた。
4-2-(2) Production of PDO using GES1077 and GES1068 The wet bacterial cells prepared as described above were suspended in BR buffer at a concentration of 10% (w/v). A 50% (w/v) glucose aqueous solution and a 1.2M formaldehyde aqueous solution were added to this bacterial cell suspension so that the concentrations were 50mM and 40mM, respectively, and the pH was adjusted to 6.0 using a 1.0M potassium hydroxide aqueous solution. Culture was performed at 33°C while maintaining the temperature. During the culture, stirring was performed to efficiently mix the potassium hydroxide aqueous solution, and no aeration was performed. In addition, by this operation, anaerobic conditions or microaerobic conditions are achieved at the moist bacterial cell concentration. After 3 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for sugar analysis, and it was found that PDO was produced at 7.4 mM in the reaction using GES1077 and 11.4 mM in the reaction using GES1068.

以上の結果から、GES1077およびGES1068のようなクラス2アルドラーゼをコードする遺伝子を持ち、糖類およびホルムアルデヒド存在下に培養するとHOBを生産できる菌体が、さらにデカルボキシラーゼおよびアルコールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を有する場合、HOBがさらにPDOへと変換され、PDOを製造できることがわかった。 From the above results, if a bacterial cell that has genes encoding class 2 aldolases such as GES1077 and GES1068 and can produce HOB when cultured in the presence of sugars and formaldehyde also has genes encoding decarboxylase and alcohol dehydrogenase. , it was found that HOB could be further converted to PDO to produce PDO.

4-2-(3)GES1282の培養
GES1282のグリセロールストックから4-2-(1)と同様に培養し得られた湿菌体を以下の反応に用いた。
4-2-(3) Cultivation of GES1282 Wet bacterial cells obtained by culturing GES1282 glycerol stock in the same manner as in 4-2-(1) were used in the following reactions.

4-2-(4)GES1282を用いたPDOの生産
前記の通り調製された湿菌体を4-2-(2)と同様に培養を行った。培養においては、水酸化カリウム水溶液を効率的に混和するように撹拌を行い、かつ、通気を行わなかった。なお、この操作によって、当該湿菌体濃度では、嫌気的条件または微好気的条件は達成されている。6時間後、反応液の上清を糖分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、PDOが11.4mM生成していた。
4-2-(4) Production of PDO using GES1282 The wet bacterial cells prepared as described above were cultured in the same manner as in 4-2-(2). During the culture, stirring was performed to efficiently mix the potassium hydroxide aqueous solution, and no aeration was performed. In addition, by this operation, anaerobic conditions or microaerobic conditions are achieved at the moist bacterial cell concentration. After 6 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for sugar analysis, and it was found that 11.4 mM of PDO had been produced.

以上の結果から、GES1282のようなGES1077やGES1068とは異なるクラス2アルドラーゼをコードする遺伝子を持ち、糖類およびホルムアルデヒド存在下に培養するとHOBを生産できる菌体も、さらにデカルボキシラーゼおよびアルコールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を有する場合、HOBがさらにPDOへと変換され、PDOを製造できることがわかった。 From the above results, bacterial cells such as GES1282 that have a gene encoding a class 2 aldolase different from GES1077 and GES1068 and can produce HOB when cultured in the presence of sugars and formaldehyde also encode decarboxylase and alcohol dehydrogenase. It was found that when the gene is present, HOB can be further converted to PDO and PDO can be manufactured.

4-2-(5)GES1253、GES1254の培養
GES1254のグリセロールストックから4-2-(1)と同様に培養し得られた湿菌体を以下の反応に用いた。
4-2-(5) Cultivation of GES1253 and GES1254 Wet cells obtained by culturing GES1254 glycerol stock in the same manner as in 4-2-(1) were used in the following reactions.

4-2-(6)GES1253、GES1254を用いたPDOの生産
前記の通り調製された湿菌体を4-2-(2)と同様に培養を行った。培養においては、水酸化カリウム水溶液を効率的に混和するように撹拌を行い、かつ、通気を行わなかった。なお、この操作によって、当該湿菌体濃度では、嫌気的条件または微好気的条件は達成されている。6時間後、反応液の上清を糖分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、PDOがGES1253を用いた反応では4.1mM、GES1254を用いた反応では5.8mM生成していた。
4-2-(6) Production of PDO using GES1253 and GES1254 The wet bacterial cells prepared as described above were cultured in the same manner as in 4-2-(2). During the culture, stirring was performed to efficiently mix the potassium hydroxide aqueous solution, and no aeration was performed. In addition, by this operation, anaerobic conditions or microaerobic conditions are achieved at the moist bacterial cell concentration. After 6 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for sugar analysis, and it was found that PDO was produced at 4.1 mM in the reaction using GES1253 and 5.8 mM in the reaction using GES1254.

以上の結果から、GES1253およびGES1254のようなクラス1アルドラーゼをコードする遺伝子を持ち、糖類およびホルムアルデヒド存在下に培養するとHOBを生産できる菌体が、さらにデカルボキシラーゼおよびアルコールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を有する場合、HOBがさらにPDOへと変換され、PDOを製造できることがわかった。 From the above results, if a bacterial cell that has genes encoding class 1 aldolases such as GES1253 and GES1254 and can produce HOB when cultured in the presence of sugars and formaldehyde also has genes encoding decarboxylase and alcohol dehydrogenase. , it was found that HOB could be further converted to PDO to produce PDO.

(4-3)1,3-ブタンジオール(BDO)の生産
4-3-(1)GES1068の培養
GES1068のグリセロールストックから4-2-(1)と同様に培養し得られた湿菌体を以下の反応に用いた。
(4-3) Production of 1,3-butanediol (BDO) 4-3-(1) Cultivation of GES1068 Glycerol stock of GES1068 was cultured in the same manner as in 4-2-(1). It was used in the following reaction.

4-3-(2)GES1068を用いたBDOの生産
前記の通り調製された湿菌体を10%(w/v)となるようにBRバッファーに懸濁した。この菌体懸濁液に50%(w/v)のグルコース水溶液および1.2Mのアセトアルデヒド水溶液をそれぞれ50mM、40mMとなるように加え、1.0M水酸化カリウム水溶液を用いてpHを6.0に維持しながら33℃にて培養を行った。培養においては、水酸化カリウム水溶液を効率的に混和するように撹拌を行い、かつ、通気を行わなかった。なお、この操作によって、当該湿菌体濃度では、嫌気的条件または微好気的条件は達成されている。3時間後、反応液の上清を糖分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、BDOが8.2mM生成していた。
4-3-(2) Production of BDO using GES1068 The wet bacterial cells prepared as described above were suspended in BR buffer at a concentration of 10% (w/v). A 50% (w/v) glucose aqueous solution and a 1.2M acetaldehyde aqueous solution were added to this bacterial cell suspension so that the concentrations were 50mM and 40mM, respectively, and the pH was adjusted to 6.0 using a 1.0M potassium hydroxide aqueous solution. Culture was performed at 33°C while maintaining the temperature. During the culture, stirring was performed to efficiently mix the potassium hydroxide aqueous solution, and no aeration was performed. In addition, by this operation, anaerobic conditions or microaerobic conditions are achieved at the moist bacterial cell concentration. After 3 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for sugar analysis, and it was found that 8.2 mM of BDO had been produced.

以上の結果から、GES1068のようなアルドラーゼ、デカルボキシラーゼおよびアルコールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を有する菌体を、糖類およびアセトアルデヒド存在下に培養することで、BDOを製造できることがわかった。 From the above results, it was found that BDO can be produced by culturing a bacterial cell having genes encoding aldolase, decarboxylase, and alcohol dehydrogenase such as GES1068 in the presence of sugars and acetaldehyde.

なお、4-2-(2)において、反応時間が3時間を過ぎてホルムアルデヒド濃度が低下した後も反応を続けると、22時間後にはBDOがGES1077を用いた反応では3.5mM、GES1068を用いた反応では2.7mM生成していた。これは、ホルムアルデヒドがアルドラーゼの反応に関与できない濃度まで低下した際に、ピルビン酸に対するmdlC(脱炭酸酵素)の触媒作用によりアセトアルデヒドが発生し、これがもう一分子のピルビン酸とアルドール反応を行い、4-hydroxy-2-oxovalerate(HOV)を生じ、これがさらにmdlC, dhaTの触媒作用で脱炭酸、還元を受けることで、 BDOを生じていると考えられる。したがって、アルドラーゼをコードする遺伝子を持ち、さらにデカルボキシラーゼおよびアルコールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を有する菌体については、糖類のみを炭素源として培養し、BDOを生産することができる。実際、GES1077について4-2-(2)の記載の条件からホルムアルデヒドを添加しない条件で、培養を行ったところ、22時間後にBDOが0.60mM生成していた。 In addition, in 4-2-(2), if the reaction is continued even after the reaction time exceeds 3 hours and the formaldehyde concentration decreases, after 22 hours BDO will be 3.5mM in the reaction using GES1077 and 3.5mM in the reaction using GES1068. In the previous reaction, 2.7mM was produced. This is because when formaldehyde is reduced to a concentration that cannot participate in the aldolase reaction, acetaldehyde is generated by the catalytic action of mdlC (decarboxylase) on pyruvate, which then undergoes an aldol reaction with another molecule of pyruvate. -hydroxy-2-oxovalerate (HOV) is produced, which is further decarboxylated and reduced by the catalytic action of mdlC and dhaT, thereby producing BDO. Therefore, a bacterial cell that has a gene encoding aldolase and also genes encoding decarboxylase and alcohol dehydrogenase can be cultured using only sugars as a carbon source to produce BDO. In fact, when GES1077 was cultured under the conditions described in 4-2-(2) without the addition of formaldehyde, 0.60 mM of BDO was produced after 22 hours.

(4-4)各種1,3-ジオールの生産
4-4-(1)GES1068の培養
GES1068のグリセロールストックから4-2-(1)と同様に培養し得られた湿菌体を以下の反応に用いた。
(4-4) Production of various 1,3-diols 4-4-(1) Cultivation of GES1068 GES1068 glycerol stock was cultured in the same manner as in 4-2-(1), and the resulting wet bacterial cells were subjected to the following reaction. It was used for.

4-4-(2)GES1068を用いた各種1,3-ジオールの生産
前記の通り調製された湿菌体を10%(w/v)となるようにBRバッファーに懸濁した。この菌体懸濁液に50%(w/v)のグルコース水溶液およびアルデヒド(プロピオンアルデヒド、ノルマルブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ノルマルバレルアルデヒド)をそれぞれ50mM、40mMとなるように加え、1.0M水酸化カリウム水溶液を用いてpHを6.0に維持しながら33℃にて培養を行った。培養においては、水酸化カリウム水溶液を効率的に混和するように撹拌を行い、かつ、通気を行わなかった。なお、この操作によって、当該湿菌体濃度では、嫌気的条件または微好気的条件は達成されている。3時間後、反応液の上清をGCMSにより分析したところ、各反応でプロピオンアルデヒド、ノルマルブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ノルマルバレルアルデヒドに由来する1,3-ペンタンジオール、1,3-ヘキサンジオール、4-メチル-1,3-ペンタンジオール、1,3-ヘプタンジオールがそれぞれ確認された。図6は、プロピオンアルデヒドを使用した場合におけるガスクロマトグラフ質量分析の結果を示す。図7は、ノルマルブチルアルデヒドを使用した場合におけるガスクロマトグラフ質量分析の結果を示す。図8は、イソブチルアルデヒドを使用した場合におけるガスクロマトグラフ質量分析の結果を示す。図8は、ノルマルバレルアルデヒドを使用した場合におけるガスクロマトグラフ質量分析の結果を示す。
4-4-(2) Production of various 1,3-diols using GES1068 The wet bacterial cells prepared as described above were suspended in BR buffer at a concentration of 10% (w/v). A 50% (w/v) glucose aqueous solution and aldehydes (propionaldehyde, n-butyraldehyde, isobutyraldehyde, n-valeraldehyde) were added to this bacterial cell suspension to give a concentration of 50mM and 40mM, respectively, and 1.0M hydroxyl Culture was performed at 33° C. while maintaining the pH at 6.0 using an aqueous potassium solution. During the culture, stirring was performed to efficiently mix the potassium hydroxide aqueous solution, and no aeration was performed. In addition, by this operation, anaerobic conditions or microaerobic conditions are achieved at the moist bacterial cell concentration. After 3 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by GCMS, and it was found that propionaldehyde, n-butyraldehyde, isobutyraldehyde, and 1,3-pentanediol, 1,3-hexanediol, and -Methyl-1,3-pentanediol and 1,3-heptanediol were confirmed. FIG. 6 shows the results of gas chromatography mass spectrometry using propionaldehyde. FIG. 7 shows the results of gas chromatography mass spectrometry in the case of using n-butyraldehyde. FIG. 8 shows the results of gas chromatography mass spectrometry in the case of using isobutyraldehyde. FIG. 8 shows the results of gas chromatography mass spectrometry using normal valeraldehyde.

以上の結果から、GES1068のようなアルドラーゼ、デカルボキシラーゼおよびアルコールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を有する菌体を、糖類およびプロピオンアルデヒド、またはノルマルブチルアルデヒド、またはイソブチルアルデヒド、またはノルマルバレルアルデヒド存在下に培養することで、1,3-ペンタンジオール、1,3-ヘキサンジオール、4-メチル-1,3-ペンタンジオール、1,3-ヘプタンジオールを製造できることがわかった。 From the above results, it is possible to culture bacteria having genes encoding aldolase, decarboxylase, and alcohol dehydrogenase such as GES1068 in the presence of sugars and propionaldehyde, normal butyraldehyde, isobutyraldehyde, or normal valeraldehyde. It was found that 1,3-pentanediol, 1,3-hexanediol, 4-methyl-1,3-pentanediol, and 1,3-heptanediol can be produced using this method.

また、一般的に、GES1068のようなアルドラーゼ、デカルボキシラーゼおよびアルコールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を有する菌体を糖類およびアルデヒド類の存在下に培養することで、糖類からピルビン酸が生成し、これとアルデヒド類の反応からアルドール化合物である4-ヒドロキシ-2-オキソカルボン酸が生成し、これが3-ヒドロキシアルデヒド化合物、さらには1,3-ジオールへと変換され、最終的に1,3-ジオールが製造できることが期待される。 In addition, generally, by culturing a bacterial cell having genes encoding aldolase, decarboxylase, and alcohol dehydrogenase such as GES1068 in the presence of sugars and aldehydes, pyruvic acid is produced from sugars, and this and aldehyde 4-hydroxy-2-oxocarboxylic acid, which is an aldol compound, is produced from the above reaction, which is converted to a 3-hydroxyaldehyde compound, and then to 1,3-diol, and finally 1,3-diol is produced. It is hoped that this will be possible.

(4-5)2,4-ジヒドロキシ酪酸(DHB)の生産
4-5-(1)GES1232の培養
GES1232のグリセロールストックをスペクチノマイシン100μg/mLを含むA寒天培地に無菌条件下で接種し、33℃にて培養した。寒天培地上に生育した菌体をスペクチノマイシン100μg/mLを含む10mLのBA培地に接種し、33℃にて振盪培養を行い種培養液とした。この種培養液を濁度が0.1となるように2Lフラスコ中に用意されたスペクチノマイシン100μg/mLを含む500mLのBA培地に接種した。33℃にて振盪を行い終夜培養した。この本培養液を4℃、5500xgにて15分間遠心分離を行い、上澄み液を除去した。このようにして得られた湿菌体を以下の反応に用いた。
(4-5) Production of 2,4-dihydroxybutyric acid (DHB) 4-5-(1) Cultivation of GES1232 Glycerol stock of GES1232 was inoculated onto A agar medium containing 100 μg/mL of spectinomycin under aseptic conditions. Cultured at 33°C. The bacterial cells grown on the agar medium were inoculated into 10 mL of BA medium containing 100 μg/mL of spectinomycin, and cultured with shaking at 33° C. to obtain a seed culture. This seed culture was inoculated into 500 mL of BA medium containing 100 μg/mL of spectinomycin prepared in a 2 L flask so that the turbidity was 0.1. The cells were shaken and cultured overnight at 33°C. This main culture solution was centrifuged at 4° C. and 5500×g for 15 minutes, and the supernatant was removed. The wet bacterial cells thus obtained were used in the following reactions.

4-5-(2)GES1232を用いたDHBの生産
前記の通り調製された湿菌体を10%(w/v)となるようにBRバッファーに懸濁した。この菌体懸濁液に50%(w/v)のグルコース水溶液および1.2Mのホルムアルデヒド水溶液をそれぞれ100mM、40mMとなるように加え、1.0M水酸化カリウム水溶液を用いてpHを7.0に維持しながら33℃にて培養を行った。培養においては、水酸化カリウム水溶液を効率的に混和するように撹拌を行い、かつ、通気を行わなかった。なお、この操作によって、当該湿菌体濃度では、嫌気的条件または微好気的条件は達成されている。3時間後、反応液の上清を有機酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、DHBが11mM生成していた。
4-5-(2) Production of DHB using GES1232 The wet bacterial cells prepared as described above were suspended in BR buffer at a concentration of 10% (w/v). A 50% (w/v) glucose aqueous solution and a 1.2M formaldehyde aqueous solution were added to this bacterial cell suspension so that the concentrations were 100mM and 40mM, respectively, and the pH was adjusted to 7.0 using a 1.0M potassium hydroxide aqueous solution. Culture was performed at 33°C while maintaining the temperature. During the culture, stirring was performed to efficiently mix the potassium hydroxide aqueous solution, and no aeration was performed. In addition, by this operation, anaerobic conditions or microaerophilic conditions are achieved at the moist bacterial cell concentration. After 3 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for organic acid analysis, and it was found that 11 mM of DHB had been produced.

4-5-(3)比較例1
前記の通り調製された湿菌体を10%(w/v)となるようにBRバッファーに懸濁した。この菌体懸濁液に50%(w/v)のグルコース水溶液を100mMとなるように加え、1.0M水酸化カリウム水溶液を用いてpHを7.0に維持しながら33℃にて反応を行った。3時間後、反応液の上清を有機酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、DHBは検出されなかった。
4-5-(3) Comparative example 1
The wet bacterial cells prepared as described above were suspended in BR buffer at a concentration of 10% (w/v). A 50% (w/v) glucose aqueous solution was added to this cell suspension to give a concentration of 100 mM, and the reaction was carried out at 33°C while maintaining the pH at 7.0 using a 1.0 M potassium hydroxide aqueous solution. went. After 3 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for organic acid analysis, and no DHB was detected.

4-5-(4)比較例2
GES1294について、前記(1)(2)と同様の実験を行った。反応3時間後、反応懸濁液の上清を有機酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、DHBは検出されなかった。
4-5-(4) Comparative example 2
Regarding GES1294, experiments similar to those in (1) and (2) above were conducted. After 3 hours of reaction, the supernatant of the reaction suspension was analyzed by liquid chromatography for organic acid analysis, and no DHB was detected.

以上の結果から、GES1232のようなアルドラーゼをコードする遺伝子を持ち、糖類およびホルムアルデヒド存在下に培養するとHOBを生産できる菌体が、さらにHOB還元活性を有するデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を有する場合、これを糖類およびホルムアルデヒド存在下に培養することで、HOBがさらにDHBへと変換され、DHBを製造できることがわかった。 From the above results, if a bacterial cell that has a gene encoding an aldolase like GES1232 and can produce HOB when cultured in the presence of sugars and formaldehyde also has a gene encoding a dehydrogenase with HOB reduction activity, It was found that by culturing in the presence of sugars and formaldehyde, HOB was further converted to DHB, and DHB could be produced.

(4-6)L-ホモセリンN-デヒドロゲナーゼ活性の確認
4-6-(1)ロイシンデヒドロゲナーゼの発現と酸化的脱アミノ化反応活性の測定
pGE1148を用いてECOSTM Competent E. coli BL21(DE3)(ニッポンジーン社製)をその指示書通りに形質転換し、得られた菌株をGES1007とした。GES1007をアンピシリン100μg/mLを含むLB寒天培地に無菌条件下で接種し、37℃にて培養した。寒天培地上に生育した菌体をアンピシリン100μg/mLを含む10mLのLB培地に接種し、37℃にて振盪培養を行い種培養液とした。この種培養液を濁度が0.1となるように500mLフラスコ中に用意されたアンピシリン100μg/mLを含む100mLのLB培地に接種した。37℃にて振盪を行い濁度が0.7になるまで培養した。IPTGを終濃度0.2mMになるように加え、16℃にて終夜振盪培養を行った。この本培養液を4℃、6000xgにて5分間遠心分離を行い、上澄み液を除去した。このようにして得られた湿菌体を-80℃にて一度凍結した後、室温で融解させた。4.5mLの50mMリン酸ナトリウムバッファー(pH8.0)、500mM塩化ナトリウム、10%グリセロールに懸濁させ、これに2.0gのグラスビーズYGB01 Φ0.1mm(安井器械社製)を加え、マルチビーズショッカーMB1001C(S)(安井器械社製)を用いて2500rpm、4℃にて菌体の破砕を行った。18000xg、4℃にて3分間遠心分離を行い、上清を回収した。この破砕液のタンパク質濃度を測定したところ12mg/mLであった。
(4-6) Confirmation of L-homoserine N-dehydrogenase activity 4-6-(1) Measurement of expression of leucine dehydrogenase and oxidative deamination reaction activity Using pGE1148, ECOSTM Competent E. E. coli BL21 (DE3) (manufactured by Nippon Gene) was transformed according to the instructions, and the resulting strain was named GES1007. GES1007 was inoculated onto an LB agar medium containing 100 μg/mL ampicillin under aseptic conditions and cultured at 37°C. The bacterial cells grown on the agar medium were inoculated into 10 mL of LB medium containing 100 μg/mL of ampicillin, and cultured with shaking at 37° C. to obtain a seed culture. This seed culture was inoculated into 100 mL of LB medium containing 100 μg/mL of ampicillin prepared in a 500 mL flask so that the turbidity was 0.1. The mixture was shaken at 37°C and cultured until the turbidity reached 0.7. IPTG was added to a final concentration of 0.2mM, and cultured with shaking at 16°C overnight. This main culture solution was centrifuged at 4° C. and 6000×g for 5 minutes, and the supernatant was removed. The wet bacterial cells thus obtained were frozen once at -80°C and then thawed at room temperature. Suspend in 4.5 mL of 50 mM sodium phosphate buffer (pH 8.0), 500 mM sodium chloride, 10% glycerol, add 2.0 g of glass beads YGB01 Φ0.1 mm (manufactured by Yasui Kikai Co., Ltd.), and mix the multi beads. The bacterial cells were disrupted using Shocker MB1001C (S) (manufactured by Yasui Kikai Co., Ltd.) at 2500 rpm and 4°C. Centrifugation was performed at 18,000×g and 4° C. for 3 minutes, and the supernatant was collected. The protein concentration of this crushed solution was measured and found to be 12 mg/mL.

この菌体破砕液を用いて、L-ホモセリンに対する酸化的脱アミノ化反応活性を測定した。反応条件は、適宜希釈した菌体破砕液を100mMグリシン-KCl-KOH(pH10.0)、2.5mM NAD、50mM L-ホモセリンと混合し、340nmにおけるNADHによる吸光の連続的な増加をVarioskan LUX(サーモ・フィッシャー社製)を用いて測定した。その結果、この菌体破砕液のL-ホモセリンに対する比活性は0.21U/mg proteinであった。 Using this cell suspension, the oxidative deamination reaction activity against L-homoserine was measured. The reaction conditions were as follows: An appropriately diluted bacterial cell suspension was mixed with 100mM glycine-KCl-KOH (pH 10.0), 2.5mM NAD + , and 50mM L-homoserine. It was measured using LUX (manufactured by Thermo Fisher). As a result, the specific activity of this bacterial cell lysate against L-homoserine was 0.21 U/mg protein.

4-6-(2)バリンデヒドロゲナーゼの発現と酸化的脱アミノ化反応活性の測定
pGE1175を用いてECOSTM Competent E. coli BL21(DE3)(ニッポンジーン社製)をその指示書通りに形質転換し、得られた菌株をGES1057とした。GES1057について、GES1007と同様な操作によって得られた破砕液のタンパク質濃度を測定したところ4.2mg/mLであった。
4-6-(2) Measurement of expression of valine dehydrogenase and oxidative deamination reaction activity Using pGE1175, ECOSTM Competent E. E. coli BL21 (DE3) (manufactured by Nippon Gene) was transformed according to the instructions, and the resulting strain was named GES1057. Regarding GES1057, the protein concentration of the crushed liquid obtained by the same operation as GES1007 was measured and found to be 4.2 mg/mL.

この菌体破砕液を用いて、L-ホモセリンに対する酸化的脱アミノ化反応活性を4-6-(1)と同様に測定した結果、この菌体破砕液のL-ホモセリンに対する比活性は0.21U/mg proteinであった。 Using this cell suspension, the oxidative deamination reaction activity against L-homoserine was measured in the same manner as in 4-6-(1). As a result, the specific activity of this cell suspension against L-homoserine was 0. It was 21U/mg protein.

4-6-(3)フェニルアラニンデヒドロゲナーゼの発現と酸化的脱アミノ化反応活性の測定
pGE1237を用いてECOSTM Competent E. coli BL21(DE3)(ニッポンジーン社製)をその指示書通りに形質転換し、得られた菌株をGES1136とした。GES1136について、GES1007と同様な操作によって得られた破砕液のタンパク質濃度を測定したところ11mg/mLであった。
4-6-(3) Measurement of expression of phenylalanine dehydrogenase and oxidative deamination reaction activity Using pGE1237, ECOSTM Competent E. E. coli BL21 (DE3) (manufactured by Nippon Gene) was transformed according to the instructions, and the resulting strain was named GES1136. Regarding GES1136, the protein concentration of the crushed solution obtained by the same operation as GES1007 was measured and found to be 11 mg/mL.

この菌体破砕液を用いて、L-ホモセリンに対する酸化的脱アミノ化反応活性を4-6-(1)と同様に測定した結果、この菌体破砕液のL-ホモセリンに対する比活性は0.045U/mg proteinであった。 Using this cell suspension, the oxidative deamination reaction activity against L-homoserine was measured in the same manner as in 4-6-(1). As a result, the specific activity of this cell suspension against L-homoserine was 0. It was 045 U/mg protein.

以上4-6-(1)、4-6-(2)、4-6-(3)の結果から、ロイシンデヒドロゲナーゼ、バリンデヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼいずれもL-ホモセリンをHOBへと酸化する活性を有していることが分かった。一般的に、アミノ酸デヒドロゲナーゼは、酸化的脱アミノ化反応および還元的アミノ化反応のいずれの反応も触媒し、また、これらの活性強度には相関がある。(例えば、Biochim. Biophys. Acta 96, 248-262 (1965)、J. Biol. Chem. 253, 5719-5725 (1978)、Eur. J. Biochem. 100, 29-39 (1979))。したがって、ロイシンデヒドロゲナーゼ、バリンデヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼいずれもHOBからL-ホモセリンへの還元的アミノ化反応を触媒することが期待される。確認のため、ロイシンデヒドロゲナーゼについて精製し、HOBの還元的アミノ化反応について酵素速度論的解析を行った。 From the results of 4-6-(1), 4-6-(2), and 4-6-(3) above, leucine dehydrogenase, valine dehydrogenase, and phenylalanine dehydrogenase all have the activity of oxidizing L-homoserine to HOB. I found out that it was. Generally, amino acid dehydrogenase catalyzes both oxidative deamination reactions and reductive amination reactions, and the activity strengths of these reactions are correlated. (For example, Biochim. Biophys. Acta 96, 248-262 (1965), J. Biol. Chem. 253, 5719-5725 (1978), Eur. J. Biochem. 100, 29-39 (1979)). Therefore, leucine dehydrogenase, valine dehydrogenase, and phenylalanine dehydrogenase are all expected to catalyze the reductive amination reaction of HOB to L-homoserine. For confirmation, leucine dehydrogenase was purified and enzyme kinetic analysis was performed on the reductive amination reaction of HOB.

4-6-(4)ロイシンデヒドロゲナーゼの精製と還元的アミノ化反応活性の測定
4-6-(1)で得られた菌体破砕液をシリンジフィルター ポアサイズ0.2μm(ザルトリウス社製)を用いて濾過処理を行った。これをHisTrapTM FF 1mLカラムを接続したAKTA purifierシステム(GEヘルスケア社製)を用い、50mMリン酸ナトリウムバッファー(pH8.0)、500mM塩化ナトリウム、10%グリセロールを吸着バッファーとして、50mMリン酸ナトリウムバッファー(pH8.0)、500mM塩化ナトリウム、10%グリセロール、500mMイミダゾールを溶出バッファーとして分画した。SDS-PAGEで確認したロイシンデヒドロゲナーゼを含有するフラクションを回収し、限外濾過を用いて濃縮し、その後PD-10カラム(GEヘルスケア社製)を用いて50mMリン酸カリウム(pH7.4)、100mM塩化ナトリウム、1mM EDTA、10%グリセロールへとバッファー置換を行い、限外濾過を用いて再度濃縮することで5.9mg/mLのロイシンデヒドロゲナーゼ水溶液を得た。
4-6-(4) Purification of leucine dehydrogenase and measurement of reductive amination activity A filtration process was performed. Using the AKTA purifier system (manufactured by GE Healthcare) connected to a HisTrap TM FF 1mL column, 50mM sodium phosphate buffer (pH 8.0), 500mM sodium chloride, and 10% glycerol were used as adsorption buffers. Buffer (pH 8.0), 500mM sodium chloride, 10% glycerol, 500mM imidazole was used as an elution buffer for fractionation. Fractions containing leucine dehydrogenase confirmed by SDS-PAGE were collected, concentrated using ultrafiltration, and then treated with 50 mM potassium phosphate (pH 7.4) using a PD-10 column (manufactured by GE Healthcare). The buffer was replaced with 100 mM sodium chloride, 1 mM EDTA, and 10% glycerol, and concentrated again using ultrafiltration to obtain a 5.9 mg/mL leucine dehydrogenase aqueous solution.

このように得られた精製ロイシンデヒドロゲナーゼを用いて、HOBを基質としたミカエリス・メンテン式に基づいた酵素反応速度論的解析を行った。反応条件は、100mM HEPES・KOH(pH7.5)、200mM塩化アンモニウム、0.2mM NADH、3.7μg/mLロイシンデヒドロゲナーゼとし、HOB濃度が3.13、6.25、12.5、25.0、50.0、100mMにおける反応速度を測定した。反応速度は340nmにおけるNADHによる吸光の連続的な減少をVarioskan LUX(サーモ・フィッシャー社製)を用いて測定し、算出した。各濃度における反応速度をプロットしミカエリス・メンテン式へのフィッティングを行うことで酵素反応速度論的定数を算出した結果、HOBに対するミカエリス定数Kは7.7mM、触媒回転数kcatは2.7sec-1であり、したがって、特異度定数kcat/Kは0.35mM-1 sec-1であった。 Using the purified leucine dehydrogenase thus obtained, enzyme reaction kinetic analysis was performed based on the Michaelis-Menten equation using HOB as a substrate. The reaction conditions were 100mM HEPES/KOH (pH 7.5), 200mM ammonium chloride, 0.2mM NADH, 3.7μg/mL leucine dehydrogenase, and HOB concentrations were 3.13, 6.25, 12.5, and 25.0. , 50.0, and 100 mM were measured. The reaction rate was calculated by measuring the continuous decrease in absorption by NADH at 340 nm using Varioskan LUX (manufactured by Thermo Fisher). The enzyme reaction kinetic constants were calculated by plotting the reaction rate at each concentration and fitting to the Michaelis-Menten equation.As a result, the Michaelis constant for HOB was 7.7mM , and the catalytic rotation speed kcat was 2.7sec. −1 , and therefore the specificity constant k cat /K M was 0.35 mM −1 sec −1 .

この結果から、ロイシンデヒドロゲナーゼは期待通りHOBの還元的アミノ化反応について触媒活性を示すことが分かった。また、この結果から、バリンデヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼについても還元的アミノ化反応について触媒活性を示すと考えられる。 From this result, it was found that leucine dehydrogenase exhibits catalytic activity for the reductive amination reaction of HOB as expected. Furthermore, from this result, it is considered that valine dehydrogenase and phenylalanine dehydrogenase also exhibit catalytic activity for reductive amination reactions.

(4-7)アミノ酸の生産
4-7-(1)GES1073の培養
GES1073のグリセロールストックから4-5-(1)と同様に培養し得られた湿菌体を以下の反応に用いた。
(4-7) Production of amino acids 4-7-(1) Cultivation of GES1073 Wet bacterial cells obtained by culturing GES1073 glycerol stock in the same manner as in 4-5-(1) were used in the following reactions.

4-7-(2)GES1073を用いたアミノ酸の生産
前記の通り調製された湿菌体を10%(w/v)となるようにBTバッファーに懸濁した。この菌体懸濁液に50%(w/v)のグルコース水溶液および2.0Mのホルムアルデヒド水溶液をそれぞれ2%(w/v)、100mMとなるように加え、5.0Mアンモニア水溶液を用いてpHを7.0に維持しながら33℃にて培養を行った。培養においては、水酸化カリウム水溶液を効率的に混和するように撹拌を行い、かつ、通気を行わなかった。なお、この操作によって、当該湿菌体濃度では、嫌気的条件または微好気的条件は達成されている。6時間後、反応液の上清をアミノ酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、L-ホモセリンが15.7mM、L-スレオニンが1.3mM、2-アミノ酪酸が0.15mM生成していた。
4-7-(2) Production of amino acids using GES1073 The wet bacterial cells prepared as described above were suspended in BT buffer at a concentration of 10% (w/v). A 50% (w/v) glucose aqueous solution and a 2.0M formaldehyde aqueous solution were added to this bacterial cell suspension to give a concentration of 2% (w/v) and 100mM, respectively, and the pH was adjusted using a 5.0M ammonia aqueous solution. Culture was performed at 33° C. while maintaining the temperature at 7.0. During the culture, stirring was performed to efficiently mix the potassium hydroxide aqueous solution, and no aeration was performed. In addition, by this operation, anaerobic conditions or microaerobic conditions are achieved at the moist bacterial cell concentration. After 6 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for amino acid analysis, and it was found that 15.7mM of L-homoserine, 1.3mM of L-threonine, and 0.15mM of 2-aminobutyric acid were produced.

4-7-(3)比較例1
前記の通り調製された湿菌体を10%(w/v)となるようにBTバッファーに懸濁した。この菌体懸濁液に50%(w/v)のグルコース水溶液を2%(w/v)となるように加え、5.0Mアンモニア水溶液を用いてpHを7.0に維持しながら33℃にて反応を行った。6時間後、反応液の上清をアミノ酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、L-ホモセリン、L-スレオニン、2-アミノ酪酸のいずれも定量限界以下であった。
4-7-(3) Comparative example 1
The wet bacterial cells prepared as described above were suspended in BT buffer at a concentration of 10% (w/v). A 50% (w/v) glucose aqueous solution was added to this bacterial suspension to give a concentration of 2% (w/v), and the pH was maintained at 7.0 using a 5.0M ammonia aqueous solution at 33°C. The reaction was carried out at After 6 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for amino acid analysis, and L-homoserine, L-threonine, and 2-aminobutyric acid were all below the limit of quantification.

4-7-(4)比較例2
GES1295について、前記4-7-(1)、4-7-(2)と同様の実験を行った。反応6時間後、反応懸濁液の上清をアミノ酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、L-ホモセリン、L-スレオニン、2-アミノ酪酸のいずれも定量限界以下であった。
4-7-(4) Comparative example 2
Regarding GES1295, experiments similar to those in 4-7-(1) and 4-7-(2) above were conducted. After 6 hours of reaction, the supernatant of the reaction suspension was analyzed by liquid chromatography for amino acid analysis, and L-homoserine, L-threonine, and 2-aminobutyric acid were all below the limit of quantification.

以上の結果から、GES1073のようなアルドラーゼをコードする遺伝子を持ち、糖類およびホルムアルデヒド存在下に培養するとHOBを生産できる菌体が、さらにHOBを還元的アミノ化する活性を有するデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を有する場合、これを糖類およびホルムアルデヒド存在下に培養することで、HOBがさらにL-ホモセリンへと変換され、L-ホモセリンを製造できることがわかった。また、L-ホモセリンが内在性の代謝系によりその一部がO-ホスホ-L-ホモセリン(OPH)を経てL-スレオニンへと変換されるため、これを製造できることもわかった。さらには、L-スレオニンが内在性の代謝系により脱水し、2-オキソ酪酸となり、内在性のアミノ酸デヒドロゲナーゼもしくはGES1073が特異的に有するロイシンデヒドロゲナーゼにより2-アミノ酪酸へと変換されるため、これを製造できることがわかった。 From the above results, it is clear that a bacterial cell that has a gene encoding an aldolase such as GES1073 and can produce HOB when cultured in the presence of sugars and formaldehyde also has a gene encoding a dehydrogenase that has the activity of reductively aminating HOB. It was found that when HOB is present, by culturing it in the presence of sugars and formaldehyde, HOB can be further converted to L-homoserine and L-homoserine can be produced. It was also found that L-homoserine can be produced because part of it is converted to L-threonine via O-phospho-L-homoserine (OPH) by an endogenous metabolic system. Furthermore, L-threonine is dehydrated by the endogenous metabolic system to become 2-oxobutyric acid, which is then converted to 2-aminobutyric acid by endogenous amino acid dehydrogenase or leucine dehydrogenase that GES1073 has specifically. It turns out that it can be manufactured.

(4-8)L-メチオニンの生産
4-8-(1)GES1097の培養
GES1097のグリセロールストックから4-2-(1)と同様に培養し得られた湿菌体を以下の反応に用いた。
(4-8) Production of L-methionine 4-8-(1) Cultivation of GES1097 The wet bacterial cells obtained by culturing the glycerol stock of GES1097 in the same manner as in 4-2-(1) were used in the following reactions. .

4-8-(2)GES1097を用いたアミノ酸の生産
前記の通り調製された湿菌体を20%(w/v)となるようにBTバッファーに懸濁した。この菌体懸濁液に50%(w/v)のグルコース水溶液および2.0Mのホルムアルデヒド水溶液および0.2Mのメチルメルカプタン水溶液(15%メチルメルカプタンナトリウム水溶液(東京化成工業社製)をBTバッファーを用いて希釈し、濃塩酸を用いてpH8.0になるように調整)を加え、さらにBTバッファーで希釈することで、それぞれ2%(w/v)、100mM、50mMとなるように調整した。また、この時、最終的な湿菌体濃度は10%(w/v)となるようにした。5.0Mアンモニア水溶液を用いてpHを7.0に維持しながら33℃にて培養を行った。培養においては、水酸化カリウム水溶液を効率的に混和するように撹拌を行い、かつ、通気を行わなかった。なお、この操作によって、当該湿菌体濃度では、嫌気的条件または微好気的条件は達成されている。21時間後、反応液の上清をアミノ酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、L-メチオニンが2.1mM生成していた。また、L-ホモセリンが8.6mM、L-スレオニンが3.0mM、2-アミノ酪酸が0.86mM生成していた。
4-8-(2) Production of amino acids using GES1097 The wet bacterial cells prepared as described above were suspended in BT buffer at a concentration of 20% (w/v). A 50% (w/v) glucose aqueous solution, a 2.0 M formaldehyde aqueous solution, and a 0.2 M methyl mercaptan aqueous solution (15% methyl mercaptan sodium aqueous solution (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) were added to this bacterial cell suspension in BT buffer. (adjusted to pH 8.0 using concentrated hydrochloric acid) and further diluted with BT buffer to adjust the concentrations to 2% (w/v), 100 mM, and 50 mM, respectively. Further, at this time, the final wet bacterial cell concentration was set to 10% (w/v). Culture was performed at 33° C. while maintaining the pH at 7.0 using a 5.0 M ammonia aqueous solution. During the culture, stirring was performed to efficiently mix the potassium hydroxide aqueous solution, and no aeration was performed. In addition, by this operation, anaerobic conditions or microaerobic conditions are achieved at the moist bacterial cell concentration. After 21 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for amino acid analysis, and it was found that 2.1 mM of L-methionine had been produced. Furthermore, 8.6 mM of L-homoserine, 3.0 mM of L-threonine, and 0.86 mM of 2-aminobutyric acid were produced.

4-8-(3)比較例1
前記の通り調製された湿菌体を20%(w/v)となるようにBTバッファーに懸濁した。この菌体懸濁液に50%(w/v)のグルコース水溶液および2.0Mのホルムアルデヒド水溶液を加え、さらにBTバッファーで希釈することで、それぞれ2%(w/v)、100mMとなるように調整した。また、この時、最終的な湿菌体濃度は10%(w/v)となるようにした。5Nアンモニア水溶液を用いてpHを7.0に維持しながら33℃にて反応を行った。21時間後、反応液の上清をアミノ酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、L-メチオニンは定量限界以下であった。一方、L-ホモセリンが5.4mM、L-スレオニンが5.6mM、2-アミノ酪酸が0.98mM生成していた。
4-8-(3) Comparative example 1
The wet bacterial cells prepared as described above were suspended in BT buffer at a concentration of 20% (w/v). A 50% (w/v) glucose aqueous solution and a 2.0M formaldehyde aqueous solution were added to this cell suspension, and further diluted with BT buffer to give a concentration of 2% (w/v) and 100mM, respectively. It was adjusted. Further, at this time, the final wet bacterial cell concentration was set to 10% (w/v). The reaction was carried out at 33° C. while maintaining the pH at 7.0 using a 5N ammonia aqueous solution. After 21 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for amino acid analysis, and L-methionine was found to be below the limit of quantification. On the other hand, 5.4mM of L-homoserine, 5.6mM of L-threonine, and 0.98mM of 2-aminobutyric acid were produced.

4-8-(4)比較例2
GES1073について、前記4-8-(1)、4-8-(2)と同様の実験を行った。反応21時間後、反応懸濁液の上清をアミノ酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、L-メチオニンの生成は定量限界以下であった。一方、L-ホモセリンが12.8mM、L-スレオニンが1.6mM、2-アミノ酪酸が0.40mM生成していた。
4-8-(4) Comparative example 2
Regarding GES1073, experiments similar to those in 4-8-(1) and 4-8-(2) above were conducted. After 21 hours of reaction, the supernatant of the reaction suspension was analyzed by liquid chromatography for amino acid analysis, and the production of L-methionine was below the limit of quantification. On the other hand, 12.8mM of L-homoserine, 1.6mM of L-threonine, and 0.40mM of 2-aminobutyric acid were produced.

以上の結果から、GES1097のようなアルドラーゼをコードする遺伝子およびHOBを還元的アミノ化する活性を有するデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を持ち、糖類およびホルムアルデヒド存在下に培養するとL-ホモセリンを生産できる菌体が、さらにOPHとメチルメルカプタンを結合させる活性を有するシンターゼをコードする遺伝子を有する場合、糖類、ホルムアルデヒドおよびメチルメルカプタン存在下に培養することで、L-ホモセリンがOPHを経由してL-メチオニンへと変換され、L-メチオニンを製造できることがわかった。 From the above results, it was found that bacterial cells that have a gene encoding an aldolase such as GES1097 and a gene encoding a dehydrogenase that has the activity of reductively aminating HOB, and can produce L-homoserine when cultured in the presence of sugars and formaldehyde. Furthermore, if a gene encoding a synthase with the activity of combining OPH and methyl mercaptan is present, L-homoserine is converted to L-methionine via OPH by culturing in the presence of sugars, formaldehyde, and methyl mercaptan. It was found that L-methionine can be produced.

5.ピルビン酸からHOBの生産
(5-1)GES1009、GES1119、GES1120、GES1121、GES1122、GES1123、GES1127、GES1154、GES1155、GES1156、GES1157の培養
GES1009、GES1119、GES1120、GES1121、GES1122、GES1123、GES1127、GES1154、GES1155、GES1156、GES1157のグリセロールストックをカナマイシン25μg/mLを含むA寒天培地に無菌条件下で接種し、33℃にて培養した。寒天培地上に生育した菌体をカナマイシン25μg/mLを含む10mLのBA培地に接種し、33℃にて振盪を行い終夜培養した。この培養液を4℃、5500xgにて15分間遠心分離を行い、上澄み液を除去した。このようにして得られた湿菌体を以下の反応に用いた。
5. Production of HOB from pyruvate (5-1) Culture of GES1009, GES1119, GES1120, GES1121, GES1122, GES1123, GES1127, GES1154, GES1155, GES1156, GES1157 GES1009, GES1119, G ES1120, GES1121, GES1122, GES1123, GES1127, GES1154, Glycerol stocks of GES1155, GES1156, and GES1157 were inoculated onto A agar medium containing 25 μg/mL of kanamycin under aseptic conditions and cultured at 33°C. The bacterial cells grown on the agar medium were inoculated into 10 mL of BA medium containing 25 μg/mL of kanamycin, shaken at 33° C., and cultured overnight. This culture solution was centrifuged at 4° C. and 5500×g for 15 minutes, and the supernatant was removed. The wet bacterial cells thus obtained were used in the following reactions.

(5-2)GES1009、GES1119、GES1120、GES1121、GES1122、GES1123、GES1127、GES1154、GES1155、GES1156、GES1157を用いたピルビン酸からHOBの生産
前記の通り調製された湿菌体を10%(w/v)となるようにBSバッファーに懸濁した。この菌体懸濁液に1.0Mピルビン酸水溶液および1.2Mのホルムアルデヒド水溶液をともに40mMとなるように加え、33℃にて培養を行った。培養においては、水酸化カリウム水溶液を効率的に混和するように撹拌を行い、かつ、通気を行わなかった。なお、この操作によって、当該湿菌体濃度では、嫌気的条件または微好気的条件は達成されている。6時間後、反応液の上清を有機酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、HOBがGES1009、GES1119、GES1120、GES1121、GES1122、GES1123、GES1127、GES1154、GES1155、GES1156、GES1157を用いた反応では、それぞれ3.6、4.1、2.1、3.4、30.5、1.9、18.3、19.5、6.5、4.5、2.0mM生成していた。
(5-3)比較例1
前記の通り調製された湿菌体を10%(w/v)となるようにBSバッファーに懸濁した。この菌体懸濁液に1.0Mピルビン酸水溶液を40mMとなるように加え、33℃にて反応を行った。6時間後、反応液の上清を有機酸分析用液体クロマトグラフィーにより分析したところ、いずれの場合もHOBは検出されなかった。
(5-2) Production of HOB from pyruvate using GES1009, GES1119, GES1120, GES1121, GES1122, GES1123, GES1127, GES1154, GES1155, GES1156, GES1157 Wet bacterial cells prepared as described above were added to 10% (w/ v) Suspended in BS buffer. A 1.0 M pyruvate aqueous solution and a 1.2 M formaldehyde aqueous solution were added to this bacterial cell suspension so that both were 40 mM, and cultured at 33°C. During the culture, stirring was performed to efficiently mix the potassium hydroxide aqueous solution, and no aeration was performed. In addition, by this operation, anaerobic conditions or microaerobic conditions are achieved at the moist bacterial cell concentration. After 6 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for organic acid analysis, and it was found that HOB was not found in the reactions using GES1009, GES1119, GES1120, GES1121, GES1122, GES1123, GES1127, GES1154, GES1155, GES1156, and GES1157. , 3.6, 4.1, 2.1, 3.4, 30.5, 1.9, 18.3, 19.5, 6.5, 4.5, and 2.0 mM, respectively.
(5-3) Comparative example 1
The wet bacterial cells prepared as described above were suspended in BS buffer at a concentration of 10% (w/v). A 1.0 M pyruvate aqueous solution was added to this cell suspension to a concentration of 40 mM, and the reaction was carried out at 33°C. After 6 hours, the supernatant of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography for organic acid analysis, and no HOB was detected in any case.

以上の結果から、GES1009、GES1119、GES1120、GES1121、GES1122、GES1123、GES1127、GES1154、GES1155、GES1156、GES1157のようなアルドラーゼをコードする遺伝子を持つ菌体は、いずれもピルビン酸とホルムアルデヒドとの間のアルドール反応を当該酵素が触媒することで、HOBに代表されるようなアルドール化合物を生成することが分かった。 Based on the results above, there is a gene that corded aldolase like GES1009, GES1119, GES1120, GES1121, GES1122, GES1123, GES1127, GES1154, GES1155, GES1156, GES1156. Both bacteria are all between pilbic acid and formaldehyde. It was found that aldol compounds such as HOB are produced by the enzyme catalyzing the aldol reaction.

参考資料Reference materials

Claims (1)

以下からなる群より選択される第1遺伝子:
(1-1)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-2)配列番号2に記載のアミノ酸配列に対して90%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であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-3)配列番号4に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-4)配列番号4に記載のアミノ酸配列に対して90%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であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、
(1-5)配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(1-6)配列番号6に記載のアミノ酸配列に対して90%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であって、ピルビン酸とカルボニル化合物とのアルドール反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
以下からなる群より選択される第2遺伝子:
(2-1)配列番号24に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(2-2)配列番号24に記載のアミノ酸配列に対して90%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であって、α-ケト酸の脱炭酸反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;ならびに
以下からなる群より選択される第3遺伝子:
(3-1)配列番号26に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、アルデヒドの還元反応を触媒するタンパク質をコードする遺伝子、および
(3-2)配列番号26に記載のアミノ酸配列に対して90%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であって、アルデヒドの還元反応を触媒する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子
を含むコリネ型細菌。
The first gene selected from the group consisting of:
(1-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-2) A protein consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-3) A gene encoding a protein that is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and that catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound,
(1-4) A protein consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4, which has the activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound. the gene that encodes
(1-5) a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6, which catalyzes the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound; A gene encoding a protein having an amino acid sequence having an identity of 90% or more to the amino acid sequence and having an activity of catalyzing the aldol reaction between pyruvic acid and a carbonyl compound;
A second gene selected from the group consisting of:
(2-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 24, which catalyzes the decarboxylation reaction of α-keto acids, and (2-2) the amino acid set forth in SEQ ID NO: 24. A gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity to the sequence and having the activity of catalyzing the decarboxylation reaction of α-keto acids; and a gene selected from the group consisting of: Third gene:
(3-1) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 26, which catalyzes the reduction reaction of aldehyde, and (3-2) For the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 26. A coryneform bacterium containing a gene encoding a protein having an amino acid sequence having an identity of 90% or more and having an activity of catalyzing an aldehyde reduction reaction.
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