JPH11155572A - 4(r)-hydroxy-2-ketoglutaric acid aldolase and dna coding for the enzyme - Google Patents

4(r)-hydroxy-2-ketoglutaric acid aldolase and dna coding for the enzyme

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JPH11155572A
JPH11155572A JP9325534A JP32553497A JPH11155572A JP H11155572 A JPH11155572 A JP H11155572A JP 9325534 A JP9325534 A JP 9325534A JP 32553497 A JP32553497 A JP 32553497A JP H11155572 A JPH11155572 A JP H11155572A
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hydroxy
acid
dna
transformant
strain
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信一 橋本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the subject enzyme enabling industrially advantageous production of 4(R)-hydroxy-2-ketoglutaric acid, etc., useful as a synthetic raw material for pharmaceuticals, etc. SOLUTION: A DNA coding for e.g. 4(R)-hydroxy-2-ketoglutaric acid aldolase having the amino acid sequence of the formula, collectable from Bacillus sp. DC187 strain (FERM BP-4646), etc., and catalyzing the reaction to exclusively produce 4(R)-hydroxy-2-ketoglutaric acid from glyoxylic acid and pyruvic acid without forming 4(S)-hydroxy-2-ketoglutaric acid is introduced into a host cell via a vector to obtain a transformant. Subject enzyme produced by the culture of the transformant is made to react with glyoxylic acid and pyruvic acid in an aqueous medium to obtain 4(R)-hydroxy-2-ketoglutaric acid. 4(R)-hydroxy-L- glutamic acid and 4(R)-hydroxy-L-proline are produced by using the aqueous medium containing the transformant, an amino group donor, a carbohydrate and glyoxylic acid.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はグリオキシル酸とピ
ルビン酸とから4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタ
ル酸を生成する反応を触媒する酵素4(R)−ヒドロキ
シ−2−ケトグルタル酸アルドラーゼ、該酵素をコード
するDNA、該DNAをベクターに組み込んで得られる
組換え体DNA、該組換え体DNAを宿主細胞に導入し
て得られる形質転換体、該形質転換体を用いた4(R)
−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸〔以下、4(R)K
HGと略す〕、4(R)−ヒドロキシ−L−グルタミン
酸〔以下、4(R)HGと略す〕または4(R)−ヒド
ロキシ−L−プロリン〔以下、4(R)HYPと略す〕
の製造法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an enzyme 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutarate aldolase which catalyzes a reaction for producing 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutarate from glyoxylic acid and pyruvic acid. DNA encoding an enzyme, a recombinant DNA obtained by incorporating the DNA into a vector, a transformant obtained by introducing the recombinant DNA into a host cell, and 4 (R) using the transformant
-Hydroxy-2-ketoglutaric acid [hereinafter referred to as 4 (R) K
HG], 4 (R) -hydroxy-L-glutamic acid [hereinafter abbreviated as 4 (R) HG] or 4 (R) -hydroxy-L-proline [abbreviated as 4 (R) HYP]
A method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ピルビン酸とグリオキシル酸とから4−
ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸を生成する4−ヒドロ
キシ−2−ケトグルタル酸アルドラーゼ(以下、KAL
と略称す)活性はいくつかの生物に存在することが報告
されているが、いずれも4(R)−ヒドロキシ−2−ケ
トグルタル酸のみならず4(S)−ヒドロキシ−2−ケ
トグルタル酸をも同時に生成し、4(R)−ヒドロキシ
−2−ケトグルタル酸のみを特異的に生成する4−ヒド
ロキシ−2−ケトグルタル酸アルドラーゼ〔以下、4
(R)KALと略す〕は知られていない〔Methods in E
nzymology 41 partB, 115, E.E.Dekker & U. Maitra、
J. Biol. Chem., 257, 5079 (1972)〕。
2. Description of the Related Art From pyruvic acid and glyoxylic acid, 4-
4-hydroxy-2-ketoglutarate aldolase (hereinafter referred to as KAL), which produces hydroxy-2-ketoglutarate
The activity has been reported to exist in several organisms, but not only 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutarate but also 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutarate. 4-hydroxy-2-ketoglutaric acid aldolase [hereinafter referred to as 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutarate aldolase]
(R) KAL] is not known [Methods in E
nzymology 41 partB, 115, EEDekker & U. Maitra,
J. Biol. Chem., 257 , 5079 (1972)].

【0003】4(R)KHGの製造法として、エリスロ
−4−ヒドロキシ−L−グルタミン酸を化学的に脱アミ
ノする方法(Methods in Enzymology, 17 partB, 27
5)、オキサロ酢酸とグリオキシル酸から合成したラセ
ミ-4-ヒドロキシ-2-ケトグルタル酸から4(S)−ヒド
ロキシ−2−ケトグルタル酸を分解除去する方法〔J. C
hem. Soc. Perkin Trans., 1, 1085(1992)〕、ピルビン
酸とグリオキシル酸から4(R)KHGを生成する活性
を有する生体触媒を、ピルビン酸もしくは該生体触媒に
よってピルビン酸に転換されうる化合物とグリオキシル
酸に作用させる方法(特開平7−289284)などが
知られている。
As a method for producing 4 (R) KHG, erythro-4-hydroxy-L-glutamic acid is chemically deaminated (Methods in Enzymology, 17 partB, 27).
5), a method of decomposing and removing 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutaric acid from racemic-4-hydroxy-2-ketoglutaric acid synthesized from oxaloacetic acid and glyoxylic acid [J. C.
Soc. Perkin Trans., 1 , 1085 (1992)], a biocatalyst having an activity of generating 4 (R) KHG from pyruvate and glyoxylate can be converted to pyruvate or pyruvate by the biocatalyst. A method of reacting a compound with glyoxylic acid (JP-A-7-289284) is known.

【0004】前2者の製法は原料が高価であったり、収
量が低いため実用的ではない。後者の製法は実用可能で
はあるものの、更なる経済的製法が望まれている。4
(R)HGの製造法としては、化学合成したDL−4−
ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸にアンモニアとNAD
PH存在下でグルタミン酸デヒドロゲナーゼを作用さ
せ、生じた4(R)4(S)ラセミ体の4−ヒドロキシ
グルタミン酸をイオン交換クロマトで分割する方法(Me
thods in Enzymology,17 partB,277)やアミノ基供与体
存在下ピルビン酸とグリオキシル酸から4(R)HGを
生成する活性を有する生体触媒をピルビン酸もしくは該
生体触媒によってピルビン酸に転換されうる化合物とグ
リオキシル酸に作用させる方法(特開平8−80198)
などが知られている。
The former two methods are not practical because the raw materials are expensive or the yield is low. Although the latter method is practical, a more economical method is desired. 4
(R) HG is produced by chemically synthesized DL-4-.
Ammonia and NAD to hydroxy-2-ketoglutaric acid
A method in which glutamate dehydrogenase is allowed to act in the presence of PH, and the resulting 4- (R) 4 (S) racemic 4-hydroxyglutamic acid is separated by ion exchange chromatography (Me
thods in Enzymology, 17 part B, 277) or a compound capable of converting a biocatalyst having an activity of generating 4 (R) HG from pyruvate and glyoxylate in the presence of an amino group donor into pyruvate or pyruvate by the biocatalyst And glyoxylic acid (JP-A-8-80198)
Etc. are known.

【0005】前者の製法は高価な原料と光学分割操作を
必要とするために実用に供しがたい。後者の製法は実用
可能ではあるものの、更なる経済的製法が望まれてい
る。4(R)HYPの製造法としては、コラーゲン加水
分解物より分離精製する方法の他、クロノスタキス属、
グリオクラディウム属またはネクトリア属に属する微生
物を培養しその培養物中より抽出する方法(特開平5−
236980)、4-ヒドロキシ-2-ケトグルタル酸を4-ヒ
ドロキシ-L-プロリンに転換する活性を有する微生物を4
-ヒドロキシ-2-ケトグルタル酸に作用させる方法(特開
平3−266995)などが知られている。しかしいず
れの方法も原料あるいは分離精製に費やすコストが高
く、優れた製法とは言い難い。
The former method is not practical because it requires expensive raw materials and an optical resolution operation. Although the latter method is practical, a more economical method is desired. As a method for producing 4 (R) HYP, in addition to a method of separating and purifying from a collagen hydrolyzate, Clonostakis,
A method of culturing a microorganism belonging to the genus Gliocladium or Nectria and extracting it from the culture (Japanese Unexamined Patent Publication No.
236980), a microorganism having an activity of converting 4-hydroxy-2-ketoglutaric acid to 4-hydroxy-L-proline was used.
A method of acting on -hydroxy-2-ketoglutaric acid (JP-A-3-26695) is known. However, any of these methods requires high costs for raw materials or separation and purification, and is not an excellent production method.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、医薬
品などの合成原料として有用である4(R)KHG、4
(R)HGおよび4(R)HYPを、工業的に有利に製
造する方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide 4 (R) KHG, which is useful as a raw material for synthesizing pharmaceuticals and the like.
An object of the present invention is to provide a method for industrially advantageously producing (R) HG and 4 (R) HYP.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、グリオキシル
酸とピルビン酸とから、4(S)−ヒドロキシ−2−ケ
トグルタル酸は生成せず、4(R)−ヒドロキシ−2−
ケトグルタル酸のみを生成する反応を触媒する酵素4
(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸アルドラーゼ
〔4(R)KAL〕、該酵素をコードするDNA、該D
NAをベクターに組み込んで得られる組換え体DNA、
該組換え体DNAを宿主細胞に導入して得られる形質転
換体、該形質転換体を用いた4(R)KHG、4(R)
HGまたは4(R)HYPの製造法に関する。
According to the present invention, 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutaric acid is not produced from glyoxylic acid and pyruvic acid.
Enzyme 4 that catalyzes the reaction producing only ketoglutaric acid 4
(R) -hydroxy-2-ketoglutarate aldolase [4 (R) KAL], DNA encoding the enzyme, D
Recombinant DNA obtained by incorporating NA into a vector,
A transformant obtained by introducing the recombinant DNA into a host cell, 4 (R) KHG using the transformant, 4 (R)
HG or 4 (R) HYP.

【0008】また、アミノ基供与体および4(R)KH
Gから4(R)HYPを生成する活性を有する生体触媒
を用いた4(R)HYPの製造法に関する。
Further, an amino group donor and 4 (R) KH
The present invention relates to a method for producing 4 (R) HYP using a biocatalyst having an activity of producing 4 (R) HYP from G.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の4(R)KALとして、グリオキシル酸とピル
ビン酸とから、4(S)−ヒドロキシ−2−ケトグルタ
ル酸は生成せず、4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグル
タル酸のみを生成する反応を触媒する酵素であればいず
れも用いることができ、例えば、配列番号1で表される
アミノ酸配列を有するポリペプチド、または配列番号1
で表されるアミノ酸配列とは一個以上のアミノ酸が置
換、欠失または付加したアミノ酸配列を有し、かつグリ
オキシル酸とピルビン酸とから、4(S)−ヒドロキシ
−2−ケトグルタル酸は生成せず、4(R)−ヒドロキ
シ−2−ケトグルタル酸のみを生成する反応を触媒する
活性を有するポリペプチドをあげることができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
A reaction for producing only 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid without producing 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutaric acid from glyoxylic acid and pyruvic acid as 4 (R) KAL of the present invention. Any enzyme can be used as long as it is an enzyme that catalyzes, for example, a polypeptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 1
Has an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted or added, and does not produce 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutaric acid from glyoxylic acid and pyruvic acid. And polypeptides having an activity of catalyzing a reaction for producing only 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid.

【0010】配列番号1で表されるアミノ酸配列とは一
個以上のアミノ酸が置換、欠失または付加したアミノ酸
配列を有し、かつグリオキシル酸とピルビン酸とから、
4(S)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸は生成せ
ず、4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸のみを
生成する反応を触媒する活性を有するポリペプチドは、
Nucleic Acids Research, 10, 6487 (1982) 、Proc. Na
tl. Acad. Sci., USA, 79, 6409(1982) 、Proc. Natl.
Acad. Sci., USA, 81,5662 (1984) 、Science, 224, 14
31 (1984)、PCT WO85/00817(1985) 、Nature, 316, 60
1 (1985) 、Gene,34, 315 (1985)、Nucleic Acids Rese
arch, 13, 4431 (1985) 、カレント・プロトコールズ・
イン・モレキュラー・バイオロジー(Current Protocol
s in Molecular Biology), 8章 Mutagenesis of Clon
ed DNA,John Wiley & Sons,Inc.(1989)等に記載の
方法に準じて調製することができる。
The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 has an amino acid sequence in which one or more amino acids have been substituted, deleted or added, and is derived from glyoxylic acid and pyruvic acid by
A polypeptide having an activity of catalyzing a reaction that does not produce 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutaric acid but only produces 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid is
Nucleic Acids Research, 10 , 6487 (1982), Proc. Na
tl. Acad. Sci., USA, 79 , 6409 (1982), Proc. Natl.
Acad. Sci., USA, 81 , 5662 (1984), Science, 224, 14
31 (1984), PCT WO85 / 00817 (1985), Nature, 316 , 60.
1 (1985), Gene, 34 , 315 (1985), Nucleic Acids Rese
arch, 13 , 4431 (1985), Current Protocols
In Molecular Biology (Current Protocol
s in Molecular Biology), Chapter 8 Mutagenesis of Clon
ed DNA, and can be prepared according to the method described in John Wiley & Sons, Inc. (1989).

【0011】本発明のDNAとして、上記本発明の4
(R)KALをコードするDNAをあげることができ、
例えば、配列番号2または3で表される塩基配列を有す
るDNA、および、該DNAとストリンジェントな条件
下でハイブリダイズするDNAをあげることができる。
The DNA of the present invention includes
(R) KAL-encoding DNA,
Examples thereof include DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 3, and DNA that hybridizes with the DNA under stringent conditions.

【0012】本発明のDNAとストリンジェントな条件
下でハイブリダイズ可能なDNAとは、配列番号2また
は3で表される塩基配列を有するDNAをプローブとし
て、コロニー・ハイブリダイゼーション法、プラーク・
ハイブリダイゼーション法あるいはサザンブロットハイ
ブリダイゼーション法等を用いることにより得られるD
NAを意味し、具体的には、コロニーあるいはプラーク
由来のDNAを固定化したフィルターを用いて、0.7
〜1.0MのNaCl存在下、65℃でハイブリダイゼ
ーションを行った後、0.1倍〜2倍濃度のSSC溶液
(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mM 塩化ナ
トリウム、15mM クエン酸ナトリウムよりなる)を
用い、65℃条件下でフィルターを洗浄することにより
同定できるDNAをあげることができる。
The DNA capable of hybridizing with the DNA of the present invention under stringent conditions refers to a DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 or 3 as a probe, a colony hybridization method, a plaque
D obtained by using a hybridization method or a Southern blot hybridization method
NA, specifically, 0.7% using a filter on which DNA derived from colonies or plaques was immobilized.
After hybridization at 65 ° C in the presence of ~ 1.0 M NaCl, a 0.1- to 2-fold concentration of SSC solution (the composition of a 1-fold concentration SSC solution is 150 mM sodium chloride and 15 mM sodium citrate. And DNA that can be identified by washing the filter under 65 ° C. conditions.

【0013】ハイブリダイゼーションは、モレキュラー
・クローニング:ア・ラボラトリー・マニュアル(Molec
ular Cloning, A laboratory manual)、第2版〔サンブ
ルック(Sambrook)、フリッチ(Fritsch) 、マニアチス(M
aniatis)編集、コールド・スプリング・ハーバー・ラボ
ラトリー・プレス (Cold Spring Harbor LaboratoryPre
ss)、1989年刊、以下、モレキュラー・クローニン
グ 第2版と略す〕等に記載されている方法に準じて行
うことができる。ハイブリダイズ可能なDNAとして具
体的には、配列番号2および3で表される塩基配列から
選ばれる塩基配列と少なくとも60%以上の相同性を有
するDNA、好ましくは80%以上の相同性を有するD
NA、更に好ましくは95%以上の相同性を有するDN
Aをあげることができる。
[0013] Hybridization is performed by using Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Molec).
ular Cloning, A laboratory manual), 2nd edition (Sambrook, Fritsch, Maniacis (M
aniatis), Cold Spring Harbor Laboratory Press (Cold Spring Harbor Laboratory Pre)
ss), 1989, hereinafter abbreviated as Molecular Cloning, 2nd edition], and the like. Specific examples of the hybridizable DNA include a DNA having at least 60% or more homology with a nucleotide sequence selected from the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 2 and 3, and a DNA having at least 80% homology.
NA, more preferably DN having 95% or more homology
A can be given.

【0014】本発明のDNAは、グリオキシル酸とピル
ビン酸とから4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル
酸を生成する活性を有する微生物より取得することがで
きる。 該微生物として、例えばバチルス属に属する微
生物をあげることができ、具体的にはバチルス エスピ
ーOC187株をあげることができる。バチルス エス
ピーOC187株は本発明者らにより土壌より分離され
た菌株であって、ブダペスト条約に基づいて平成6年4
月19日付で工業技術院生命工学工業技術研究所にFE
RM BP−4646として寄託されている。
The DNA of the present invention can be obtained from a microorganism having an activity of producing 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid from glyoxylic acid and pyruvic acid. Examples of the microorganism include microorganisms belonging to the genus Bacillus, and specifically, Bacillus sp. OC187 strain. The Bacillus sp. OC187 strain is a strain isolated from the soil by the present inventors and based on the Budapest Treaty,
FE to the Institute of Biotechnology and Industrial Technology, Institute of Industrial Science on March 19
Deposited as RM BP-4646.

【0015】以下に、グリオキシル酸とピルビン酸とか
ら4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸を生成す
る活性を有する微生物より4(R)KALをコードする
DNAを取得する方法を記す。グリオキシル酸とピルビ
ン酸とから4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸
を生成する活性を有する微生物から、通常のDNA単離
法、例えばフェノール法〔Biochim. Biophys. Acta., 7
2, 619 (1963)〕により、該微生物の染色体DNAを調
製する。得られた染色体DNAを適当な制限酵素により
切断し該制限酵素切断断片をベクターDNAに組込むこ
とにより、該微生物染色体のDNAライブラリーを構築
する。このDNAライブラリーを用いて宿主微生物を形
質転換する。得られた形質転換体について、グリオキシ
ル酸とピルビン酸とから4(R)−ヒドロキシ−2−ケ
トグルタル酸を生成する活性を測定する。親株よりも該
活性の増強された形質転換体より目的とする遺伝子を含
むDNAを得ることができる。
A method for obtaining a DNA encoding 4 (R) KAL from a microorganism having an activity of producing 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid from glyoxylic acid and pyruvic acid will be described below. From a microorganism having an activity of producing 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid from glyoxylic acid and pyruvic acid, a normal DNA isolation method, for example, a phenol method [Biochim. Biophys. Acta., 7
2 , 619 (1963)] to prepare chromosomal DNA of the microorganism. The obtained chromosomal DNA is cleaved with an appropriate restriction enzyme, and the restriction fragment is inserted into a vector DNA to construct a DNA library of the microorganism chromosome. Using this DNA library, a host microorganism is transformed. The activity of producing 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid from glyoxylic acid and pyruvic acid is measured for the obtained transformant. A DNA containing the gene of interest can be obtained from a transformant having enhanced activity compared to the parent strain.

【0016】この一連の操作は、公知のin vitro組換え
技法(モレキュラー・クローニング第2版)に準じて行
うことができる。グリオキシル酸とピルビン酸とから4
(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸を生成する活
性を有する微生物の染色体DNAライブラリーを構築す
るベクターDNAとしては、大腸菌K12株において自
律複製できるものであれば、ファージベクター、プラス
ミッドベクターなどいずれでも使用できる。具体的に
は、ZAP Express〔ストラタジーン社製、Strategies,
5, 58 (1992)〕、pBluescriptII SK(+)〔ヌクレイック
・アシッド・リサーチ(Nucleic Acids Research), 1
7, 9494 (1989)〕、λzap II(ストラタジーン社
製)、λgt10、λgt11〔DNA クローニン
グ、ア・プラクティカル・アプローチ(DNA Cloning,A
Practical Approach ), 1, 49 (1985)〕、Lambda Blue
Mid(クローンテック社製)、λExCell(ファル
マシア社製)、pT7T318U (ファルマシア社
製)、pcD2〔モレキュラー・アンド・セルラー・バ
イオロジー(Mol.Cell. Biol.), 3, 280 (1983)〕、p
UC18 〔ジーン(Gene), 33, 103 (1985)〕、pS
TV29(宝酒造社製)等をあげることができる。
This series of operations can be performed according to a known in vitro recombination technique (Molecular Cloning, 2nd edition). 4 from glyoxylic acid and pyruvic acid
As a vector DNA for constructing a chromosomal DNA library of a microorganism having an activity of producing (R) -hydroxy-2-ketoglutarate, any phage vector, plasmid vector, or the like can be used as long as it can autonomously replicate in Escherichia coli K12 strain. But can be used. Specifically, ZAP Express (Stratagies, Strategies,
5 , 58 (1992)], pBluescriptII SK (+) [Nucleic Acids Research, 1
7 , 9494 (1989)], λzap II (Stratagene), λgt10, λgt11 [DNA cloning
A Practical Approach (DNA Cloning, A
Practical Approach), 1 , 49 (1985)), Lambda Blue
Mid (manufactured by Clonetech), λExCell (manufactured by Pharmacia), pT7T318U (manufactured by Pharmacia), pcD2 (Molecular and Cellular Biology (Mol. Cell. Biol.), 3 , 280 (1983)), p
UC18 [Gene, 33 , 103 (1985)], pS
TV29 (manufactured by Takara Shuzo) and the like.

【0017】宿主微生物としては、大腸菌に属する微生
物であればいずれでも用いることができる。具体的に
は、Escherichia coli XL1-Blue MRF'〔ストラタジーン
社製、Strategies, 5, 81 (1992)〕、Escherichia coli
C600〔ジェネティックス(Genetics)、39, 440 (195
4)〕、Escherichia coli Y1088〔Science, 222, 778 (1
983)〕 、Escherichia coli Y1090〔Science, 222, 778
(1983)〕、Escherichiacoli NM522 〔ジャーナル・オ
ブ・モレキュラー・バイオロジー(J. Mol. Biol.)、1
66, 1 (1983)〕、Escherichia coli K802〔J. Mol. Bio
l., 16, 118 (1966)〕、Escherichia coli JM105、Esch
erichia coli ATCC33625等が用いられる。
As the host microorganism, any microorganism belonging to Escherichia coli can be used. Specifically, Escherichia coli XL1-Blue MRF ′ [Stratagies, 5 , 81 (1992)], Escherichia coli
C600 [Genetics, 39 , 440 (195
4)), Escherichia coli Y1088 [Science, 222 , 778 (1
983)), Escherichia coli Y1090 (Science, 222 , 778
(1983)], Escherichiacoli NM522 [Journal of Molecular Biology (J. Mol. Biol.), 1
66 , 1 (1983)), Escherichia coli K802 (J. Mol. Bio
l., 16 , 118 (1966)), Escherichia coli JM105, Esch
E. coli ATCC 33625 and the like are used.

【0018】4(R)KALをコードするDNA断片を
そのままあるいは適当な制限酵素などで切断後、常法に
よりベクターに組み込み、通常用いられる塩基配列解析
方法、例えばサンガー(Sanger)らのジデオキシ法〔Pro
c. Natl. Acad. Sci. USA, 74, 5463 (1977)〕あるいは
373A・DNAシークエンサー〔パーキン・エルマー
(Perkin Elmer)社製〕等の塩基配列分析装置を用いて
分析することにより、該DNAの塩基配列を決定する。
The DNA fragment encoding 4 (R) KAL is used as it is or after digestion with an appropriate restriction enzyme or the like, and then incorporated into a vector by a conventional method, and a commonly used nucleotide sequence analysis method, for example, the dideoxy method of Sanger et al. Pro
c. Natl. Acad. Sci. USA, 74 , 5463 (1977)] or 373A DNA sequencer (Perkin Elmer) to analyze the DNA. Determine the nucleotide sequence.

【0019】このようにして決定された4(R)KAL
をコードするDNAの塩基配列として、例えば配列番号
2に示された塩基配列をあげることができる。決定され
たDNAの塩基配列に基づいて、DNA合成機で化学合
成することにより、本発明のDNAを調製することもで
きる。DNA合成機としては、チオホスファイト法を利
用した島津製作所社製のDNA合成機、フォスフォアミ
ダイト法を利用したパーキン・エルマー社製のDNA合
成機model392等をあげることができる。
The 4 (R) KAL thus determined
For example, the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 can be mentioned as the nucleotide sequence of DNA encoding The DNA of the present invention can also be prepared by chemically synthesizing with a DNA synthesizer based on the determined DNA base sequence. Examples of the DNA synthesizer include a DNA synthesizer manufactured by Shimadzu Corporation using a thiophosphite method and a DNA synthesizer model 392 manufactured by Perkin Elmer using a phosphoramidite method.

【0020】本発明の4(R)KALをコードするDN
Aより4(R)KALを宿主細胞中で発現させるため
に、モレキュラー・クローニング 第2版やカレント・
プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー
サプルメント1〜34等に記載された方法等を用いるこ
とができる。即ち、本発明のDNAを適当な発現ベクタ
ーのプロモーター下流に挿入した組換え体ベクターを造
成し、それを宿主細胞に導入することにより、本発明の
4(R)KALを発現する形質転換体を得ることができ
る。
[0020] DN encoding 4 (R) KAL of the present invention
In order to express 4 (R) KAL from A in host cells, Molecular Cloning 2nd Edition and Current
Protocols in Molecular Biology
The methods described in Supplements 1 to 34 and the like can be used. That is, by constructing a recombinant vector in which the DNA of the present invention is inserted downstream of a promoter of an appropriate expression vector and introducing it into a host cell, a transformant that expresses 4 (R) KAL of the present invention is obtained. Obtainable.

【0021】宿主細胞としては、細菌、酵母、動物細
胞、昆虫細胞等、目的とする遺伝子を発現できるもので
あればいずれも用いることができる。発現ベクターとし
ては、上記宿主細胞において自立複製可能ないしは染色
体中への組込が可能で、本発明のDNAを転写できる位
置にプロモーターを含有しているものが用いられる。
As the host cell, any cell can be used as long as it can express the gene of interest, such as bacteria, yeast, animal cells, insect cells and the like. As the expression vector, those capable of autonomous replication in the above-mentioned host cell or integration into a chromosome and containing a promoter at a position where the DNA of the present invention can be transcribed are used.

【0022】細菌等の原核生物を宿主細胞として用いる
場合は、本発明のDNAの発現ベクターは原核生物中で
自立複製可能であると同時に、プロモーター、リボソー
ム結合配列、本発明のDNA、転写終結配列、より構成
されていることが好ましい。プロモーターを制御する遺
伝子が含まれていてもよい。発現ベクターとしては、例
えば、pKK233-2(ファルマシア社)、pSE280(インビト
ロジェン社)、pGEMEX-1〔プロメガ(Promega)社〕、pQE
-8(キアゲン(QIAGEN)社)、pKYP10( 特開昭58
−110600)、pKYP200〔Agric.Biol. Che
m., 48, 669 (1984)〕、pLSA1〔Agric. Biol. Che
m., 53, 277(1989)〕、pGEL1〔Proc. Natl. Acad.
Sci., USA, 82, 4306 (1985)〕、pBluescript (STRAT
AGENE社)、pTrs30〔Escherichia coli JM109/pT
rS30(FERM BP−5407)より調製〕、pTr
s32〔Escherichia coli JM109/pTrS32(FERM
BP−5408)より調製〕、pGHA2〔Escherichi
a coli IGHA2(FERM BP−400)より調製〕、
pGKA2〔Escherichia coli IGKA2(FERM BP
−6798)より調製〕、pTerm2(特開平3−2
2979、US4686191、US4939094、
US5160735)、pGEX(Pharmacia社)、p
ETシステム(Novagen社)、pSupex、pACY
C184、pSTV29(宝酒造社製)、pCG1、p
CS116(特開平6−277082)等を例示するこ
とができる 。
When a prokaryote such as a bacterium is used as a host cell, the expression vector for the DNA of the present invention is capable of autonomous replication in the prokaryote, and has a promoter, a ribosome binding sequence, the DNA of the present invention, and a transcription termination sequence. , It is preferable to be constituted. A gene that controls the promoter may be included. Examples of expression vectors include pKK233-2 (Pharmacia), pSE280 (Invitrogen), pGEMEX-1 (Promega), pQE
-8 (QIAGEN), pKYP10 (JP-A-58
-110600), pKYP200 [Agric. Biol. Che
m., 48 , 669 (1984)], pLSA1 [Agric. Biol. Che.
m., 53 , 277 (1989)], pGEL1 [Proc. Natl. Acad.
Sci., USA, 82 , 4306 (1985)], pBluescript (STRAT
AGENE), pTrs30 [ Escherichia coli JM109 / pT
rS30 (FERM BP-5407)], pTr
s32 [ Escherichia coli JM109 / pTrS32 (FERM
BP-5408)], pGHA2 [ Escherichi
a coli IGHA2 (FERM BP-400 ) from the preparation]
pGKA2 [ Escherichia coli IGKA2 (FERM BP
-6798)], pTerm2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-2)
2979, US4686191, US4939094,
US5160735), pGEX (Pharmacia), p
ET system (Novagen), pSupex, pACY
C184, pSTV29 (Takara Shuzo), pCG1, p
CS116 (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-277082).

【0023】プロモーターとしては、大腸菌等の宿主細
胞中で発現できるものであればいかなるものでもよい。
例えば、trpプロモーター(Ptrp)、lacプロモーター
(Plac)、PLプロモーター、PRプロモーター等の、大
腸菌やファージ等に由来するプロモーターをあげること
ができる。またPtrpを2つ直列させたプロモーター
(Ptrp x2)、tacプロモーター、T7プロモーター、P
letIプロモーターのように人為的に設計改変されたプロ
モーター等も用いることができる。
The promoter may be any promoter as long as it can be expressed in a host cell such as Escherichia coli.
For example, trp promoter (P trp), lac promoter (P lac), P L promoter, can be mentioned promoters from P R such promoters, E. coli or phage, or the like. In addition, a promoter in which two P trps are connected in series (P trp x2), a tac promoter, a T7 promoter, a P
An artificially designed and modified promoter such as the letI promoter can also be used.

【0024】リボソーム結合配列としては、シャイン−
ダルガノ(Shine-Dalgarno)配列と開始コドンとの間を
適当な距離(例えば6〜18塩基)に調節したプラスミ
ッドを用いることが好ましい。4(R)KALをコード
するDNAは4(R)KALをコードするDNAであれ
ばいずれも用いることができるが、該DNAの塩基配列
を宿主微生物での発現に最適なコドンとなるように、塩
基を置換して用いることにより高発現化が達成できる。
大腸菌を宿主として、発現に最適なコドンとなるように
塩基を置換した4(R)KALをコードするDNAの具
体例として、配列番号3で示される塩基配列等をあげる
ことができる。
As the ribosome binding sequence, Shine-
It is preferable to use a plasmid in which the distance between the Dalgarno (Shine-Dalgarno) sequence and the initiation codon is adjusted to an appropriate distance (for example, 6 to 18 bases). Any DNA encoding 4 (R) KAL may be used as long as it encodes 4 (R) KAL, and the base sequence of the DNA should be a codon optimal for expression in a host microorganism. High expression can be achieved by substituting and using a base.
Using E. coli as a host, a specific example of a DNA encoding 4 (R) KAL in which the bases have been substituted so as to have optimal codons for expression includes the base sequence shown in SEQ ID NO: 3.

【0025】本発明の組換えベクターにおいては、本発
明のDNAの発現には転写終結配列は必ずしも必要では
ないが、構造遺伝子の直下に転写終結配列を配置するこ
とが好ましい。本発明の4(R)KALをコードするD
NAを含むプラスミッドとしては、例えばpKSR22
2、pKSR303、pKSR321、pKSR803
等があげられる。pKSR303を含む大腸菌であるEs
cherichia coli NHK46/pKSR303は、平成9年8月12日
付けで工業技術院生命工学工業技術研究所、日本国茨城
県つくば市東1丁目1番3号(郵便番号305)にFE
RM BP−6051として寄託されている。
In the recombinant vector of the present invention, a transcription termination sequence is not always necessary for expression of the DNA of the present invention, but it is preferable to arrange a transcription termination sequence immediately below a structural gene. D encoding 4 (R) KAL of the present invention
As a plasmid containing NA, for example, pKSR22
2, pKSR303, pKSR321, pKSR803
And the like. Es is an Escherichia coli containing pKSR303
cherichia coli NHK46 / pKSR303 was fed to the Institute of Biotechnology and Industrial Technology, Institute of Industrial Science and Technology, 1-3-1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki, Japan (Postal Code 305) on August 12, 1997.
Deposited as RM BP-6051.

【0026】宿主細胞としては、エシェリヒア属、クレ
ブシエラ属、セラチア属、コリネバクテリウム属、ブレ
ビバクテリウム属、シュードモナス属、バチルス属等に
属する微生物、例えば、Escherichia coli XL1-Blue 、
Escherichia coli XL2-Blue、Escherichia coli DH1、E
scherichia coli MC1000、Escherichia coli KY3276、E
scherichia coli W1485 、Escherichia coli JM109 、E
scherichia coli HB101、Escherichia coli No.49 、Es
cherichia coli W3110 、Escherichia coli NY49、Esch
erichia coli ATCC33625、Escherichia coli ATCC1130
3、Bacillus subtilisBacillus amyloliquefacines
Brevibacterium immariophilum ATCC14068、Brevibacte
rium saccharolyticum ATCC14066、Brevibacterium fla
vum ATCC14067、Brevibacterium lactofermentum ATCC1
3869、Corynebacterium glutamicum ATCC13032 、Coryn
ebacterium acetoacidophilum ATCC13870 、Microbacte
rium ammoniaphilum ATCC15354、Klebsiela oxytoca AT
CC8724、Serratia marsecens ATCC13880等をあげること
ができる。
Examples of the host cell include microorganisms belonging to the genera Escherichia, Klebsiella, Serratia, Corynebacterium, Brevibacterium, Pseudomonas, Bacillus, etc., for example, Escherichia coli XL1-Blue,
Escherichia coli XL2-Blue, Escherichia coli DH1, E
scherichia coli MC1000 , Escherichia coli KY3276, E
scherichia coli W1485, Escherichia coli JM109, E
scherichia coli HB101, Escherichia coli No.49, Es
cherichia coli W3110, Escherichia coli NY49, Esch
erichia coli ATCC33625, Escherichia coli ATCC1130
3, Bacillus subtilis , Bacillus amyloliquefacines ,
Brevibacterium immariophilum ATCC14068, Brevibacte
rium saccharolyticum ATCC14066, Brevibacterium fla
vum ATCC14067, Brevibacterium lactofermentum ATCC1
3869, Corynebacterium glutamicum ATCC13032, Coryn
ebacterium acetoacidophilum ATCC13870, Microbacte
rium ammoniaphilum ATCC15354, Klebsiela oxytoca AT
CC8724, Serratia marsecens ATCC13880 and the like.

【0027】組換えベクターの導入方法としては、上記
宿主細胞へDNAを導入する方法であればいずれも用い
ることができ、例えば、カルシウムイオンを用いる方法
〔Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)〕、
プロトプラスト法(特開昭63-2483942)等をあげること
ができる。酵母菌株を宿主細胞として用いる場合には、
発現ベクターとして、例えば、YEP13(ATCC3711
5)、YEp24(ATCC37051)、YCp50(ATCC3741
9)等を用いることができる。
As a method for introducing a recombinant vector, any method for introducing DNA into the above host cells can be used. For example, a method using calcium ions [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69 , 2110 (1972)),
Protoplast method (JP-A-63-2483942) and the like can be mentioned. When using yeast strains as host cells,
As an expression vector, for example, YEP13 (ATCC3711)
5), YEp24 (ATCC37051), YCp50 (ATCC3741)
9) etc. can be used.

【0028】プロモーターとしては、酵母菌株中で発現
できるものであればいずれのものを用いてもよく、例え
ば、ヘキソースキナーゼ等の解糖系の遺伝子のプロモー
ター、gal 1プロモーター、gal 10プロモーター、ヒー
トショックポリペプチドプロモーター 、MFα1 プロモ
ーター、CUP 1プロモーター等のプロモーターをあげる
ことができる。
As the promoter, any promoter can be used as long as it can be expressed in yeast strains. For example, promoters of glycolytic genes such as hexose kinase, gal 1 promoter, gal 10 promoter, heat shock Promoters such as polypeptide promoter, MFα1 promoter, CUP1 promoter and the like can be mentioned.

【0029】宿主細胞としては、サッカロミセス・セレ
ビシエ(Saccharomyces cerevisae)、シゾサッカロミ
セス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)、クリュ
イベロミセス・ラクチス(Kluyveromyces lactis)、ト
リコスポロン・プルランス(Trichosporon pullulan
s)、シュワニオミセス・アルビウス(Schwanniomyces
alluvius)等をあげることができる。
As the host cells, Saccharomyces cerevisae , Schizosaccharomyces pombe , Kluyveromyces lactis , Trichosporon pullulan
s ), Schwanniomyces
alluvius ) and the like.

【0030】組換えベクターの導入方法としては、酵母
にDNAを導入する方法であればいずれも用いることが
でき、例えば、エレクトロポレーション法〔Methods. E
nzymol., 194, 182 (1990)〕、スフェロプラスト法〔Pr
oc. Natl. Acad. Sci. USA,84, 1929 (1978)〕、酢酸リ
チウム法〔ジャーナル・オブ・バクテリオロジー(J. B
acteriol.)、153, 163 (1983)〕等をあげることができ
る。
As a method for introducing a recombinant vector, any method for introducing DNA into yeast can be used. For example, an electroporation method [Methods.
nzymol., 194 , 182 (1990)), spheroplast method (Pr
oc. Natl. Acad. Sci. USA, 84 , 1929 (1978)], lithium acetate method [Journal of Bacteriology (J.B.
acteriol.), 153 , 163 (1983)].

【0031】動物細胞を宿主として用いる場合には、発
現ベクターとして、例えば、pAGE107〔特開平3-
22979 ;サイトテクノロジー(Cytotechnology)、3, 1
33,(1990)〕、pAS3−3(特開平2-227075)、pC
DM8〔ネイチャー(Nature)、329, 840, (1987)〕、
pcDNAI/Amp(インビトロジェン社製)、pR
EP4(インビトロジェ ン社製)pAGE103〔J.
Biochem., 101, 1307(1987)〕、pAGE210等が用
いられる。
When an animal cell is used as a host, pAGE107 [Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
22979; Cytotechnology, 3 , 1
33, (1990)], pAS3-3 (JP-A-2-27075), pC
DM8 [Nature, 329 , 840, (1987)],
pcDNAI / Amp (Invitrogen), pR
EP4 (manufactured by Invitrogen) pAGE103 [J.
Biochem., 101 , 1307 (1987)], pAGE210 and the like.

【0032】プロモーターとしては、動物細胞中で発現
できるものであればいずれも用いることができ、例え
ば、サイトメガロウイルス(ヒトCMV)のIE(imme
diateearly)遺伝子のプロモーター、SV40の初期プ
ロモーターあるいはメタロチオネインのプロモーター等
をあげることができる。また、ヒトCMVのIE遺伝子
のエンハンサーをプロモーターと共に用いてもよい。
Any promoter can be used as long as it can be expressed in animal cells. For example, the IE (imme) of cytomegalovirus (human CMV) can be used.
diateearly) gene promoter, SV40 early promoter or metallothionein promoter. Further, an enhancer of the IE gene of human CMV may be used together with the promoter.

【0033】宿主細胞としては、ヒトの細胞であるナマ
ルバ(Namalwa)細胞、サルの細胞であるCOS細胞、
チャイニーズ・ハムスターの細胞であるCHO細胞、H
BT5637(特開昭63−299)等をあげることが
できる。組換えベクターの導入方法としては、動物細胞
にDNAを導入する方法であればいずれも用いることが
でき、例えば、エレクトロポレーション法〔Cytotechno
logy, 3, 133 (1990)〕、リン 酸カルシウム法(特開平
2-227075)、リポフェクション法〔Proc. Natl. Acad.
Sci. USA, 84, 7413 (1987)〕等をあげることができ
る。
Examples of the host cells include Namalwa cells which are human cells, COS cells which are monkey cells,
Chinese hamster cells, CHO cells, H
BT5637 (JP-A-63-299) and the like. As a method for introducing a recombinant vector, any method for introducing DNA into animal cells can be used. For example, an electroporation method [Cytotechno
, 3 , 133 (1990)], the calcium phosphate method (Japanese
2-227075), lipofection method [Proc. Natl. Acad.
Sci. USA, 84 , 7413 (1987)].

【0034】昆虫細胞を宿主として用いる場合には、例
えばバキュロウイルス・イクスプレッション・ベクター
ズ ア・ラボラトリー・マニュアル(Baculovirus Expre
ssion Vectors, A Laboratory Manual)、カレント・プ
ロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー サ
プルメント1-34、Bio/Technology, 6, 47 (1988)等に
記載された方法によって、4(R)KALを発現するこ
とができる。
When an insect cell is used as a host, for example, Baculovirus Expression Vectors A Laboratory Manual (Baculovirus Expre
ssion Vectors, A Laboratory Manual), 4 (R) KAL is expressed by the method described in Current Protocols in Molecular Biology Supplement 1-34, Bio / Technology, 6 , 47 (1988). be able to.

【0035】即ち、組換え遺伝子導入ベクターおよびバ
キュロウイルスを昆虫細胞に共導入して昆虫細胞培養上
清中に組換えウイルスを得た後、さらに組換えウイルス
を昆虫細胞に感染させ、4(R)KALを発現させるこ
とができる。該方法において用いられる遺伝子導入ベク
ターとしては、例えば、pVL1392、pVL139
3 、pBlueBacIII (ともにインビトロジェン
社製)等をあげることができる。
That is, after the recombinant gene transfer vector and the baculovirus are co-transfected into insect cells to obtain the recombinant virus in the culture supernatant of the insect cells, the recombinant virus is further infected into the insect cells and 4 (R ) KAL can be expressed. Examples of the gene transfer vector used in the method include pVL1392 and pVL139.
3, pBlueBacIII (both from Invitrogen) and the like.

【0036】バキュロウイルスとしては、例えば、夜盗
蛾科昆虫に感染するウイルスであるアウトグラファ・カ
リフォルニカ・ヌクレアー・ポリヘドロシス・ウイルス
(Autographa californica nuclear polyhedrosis viru
s) などを用いることができる。昆虫細胞としては、Spo
doptera frugiperdaの卵巣細胞であるSf9、Sf2
1〔バキュロウイルス・ エクスプレッション・ベクター
ズ、ア・ラボラトリー・マニュアル、ダブリュー・エイ
チ・フリーマン・アンド・カンパニー(W.H.Freeman an
d Company)、ニューヨーク(New York)、(1992)〕、T
richoplusia niの卵巣細胞であるHigh 5(インビ
トロジェン社製)等を用いることができる。
Examples of the baculovirus include, for example, Autographa californica nuclea polyhedrosis virus, which is a virus that infects night insects.
(Autographa californica nuclear polyhedrosis viru
s) etc. can be used. As insect cells, Spo
Sf9, Sf2 which are ovarian cells of doptera frugiperda
1 [Baculovirus Expression Vectors, A Laboratory Manual, WH Freeman and Company
d Company), New York (1992)], T
High5 (manufactured by Invitrogen) which is an ovarian cell of richoplusia ni can be used.

【0037】組換えウイルスを調製するための、昆虫細
胞への上記組換え遺伝子導入ベクターと上記バキュロウ
イルスの共導入方法としては、例えば、リン酸カルシウ
ム法(特開平2-227075)、リポフェクション法〔Proc.
Natl. Acad. Sci. USA, 84,7413 (1987)〕等をあげるこ
とができる。遺伝子の発現方法としては、直接発現以外
に、モレキュラー・クローニング第2版に記載されてい
る方法等に準じて、分泌生産、融合タンパク質発現等を
おこなうことができる。
As a method for preparing a recombinant virus, the above-mentioned recombinant gene transfer vector and the above baculovirus are co-transfected into insect cells by, for example, the calcium phosphate method (Japanese Patent Laid-Open No. 2-227075), the lipofection method [Proc.
Natl. Acad. Sci. USA, 84 , 7413 (1987)]. As a method for expressing the gene, secretory production, fusion protein expression, and the like can be performed according to the method described in Molecular Cloning, 2nd edition, etc., in addition to direct expression.

【0038】以上のようにして得られる形質転換体を培
地に培養し、培養物中に本発明の4(R)KALを生成
蓄積させ、該培養物から採取することにより、本発明の
4(R)KALを製造することができる。本発明の形質
転換体を培地に培養する方法は、宿主の培養に用いられ
る通常の方法に従って行うことができる。大腸菌等の原
核生物あるいは酵母等の真核生物を宿主として得られた
形質転換体を培養する培地としては、該生物が資化し得
る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、形質転換体の
培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地
のいずれを用いてもよい。
The transformant obtained as described above is cultured in a medium, the 4 (R) KAL of the present invention is produced and accumulated in the culture, and collected from the culture to obtain the 4 (R) KAL of the present invention. R) KAL can be manufactured. The method for culturing the transformant of the present invention in a medium can be performed according to a usual method used for culturing a host. A culture medium for culturing a transformant obtained by using a prokaryote such as Escherichia coli or a eukaryote such as yeast as a host contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, and the like which can be used by the organism. Either a natural medium or a synthetic medium can be used as long as the medium can efficiently culture C.

【0039】炭素源としては、該生物が資化し得るもの
であればよく、グルコース、フラクトース、スクロー
ス、これらを含有する糖蜜、デンプンあるいはデンプン
加水分解物等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機
酸、エタノール、プロパノールなどのアルコール類等を
用いることができる。窒素源としては、アンモニア、塩
化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウ
ム、リン酸アンモニウム等の無機酸もしくは有機酸のア
ンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びに、ペプト
ン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カ
ゼイン加水分解物、大豆粕および大豆粕加水分解物、各
種発酵菌体、およびその消化物等を用いることができ
る。
The carbon source may be any one which can be assimilated by the organism, such as glucose, fructose, sucrose, molasses containing these, carbohydrates such as starch or hydrolyzed starch, and organic acids such as acetic acid and propionic acid. And alcohols such as ethanol and propanol. Examples of the nitrogen source include ammonium salts of inorganic or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, and ammonium phosphate, other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, and casein. A hydrolyzate, soybean meal, a soybean meal hydrolyzate, various fermentation cells, and digests thereof can be used.

【0040】無機物としては、リン酸第一カリウム、リ
ン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシ
ウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫
酸銅、炭酸カルシウム等を用いることができる。培養
は、通常振盪培養または深部通気攪拌培養などの好気的
条件下で行う。培養温度は15〜40℃がよく、培養時
間は、通常10〜96時間である。培養中pHは3.0
〜9.0に保持する。pHの調整は、無機または有機の
酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム、アンモニア
などを用いて行う。
As the inorganic substance, potassium (II) phosphate, potassium (II) phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, calcium carbonate and the like can be used. The cultivation is usually performed under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stirring culture. The culturing temperature is preferably 15 to 40 ° C, and the culturing time is usually 10 to 96 hours. During the culture, the pH was 3.0.
Keep at ~ 9.0. The pH is adjusted using an inorganic or organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia, or the like.

【0041】また、培養中必要に応じて、アンピシリン
やテトラサイクリン等の抗生物質を培地に添加してもよ
い。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた
発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときに
は、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよ
い。例えば、lacプロモーターを用いた発現ベクター
で形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル
−β−D−チオガラクトピラノシド等を、trpプロモ
ーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培
養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加し
てもよい。
[0041] If necessary, an antibiotic such as ampicillin or tetracycline may be added to the medium during the culture. When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium as necessary. For example, when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the lac promoter, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside or the like is used. When culturing a microorganism transformed with an expression vector using the trp promoter, indole acryl is used. An acid or the like may be added to the medium.

【0042】動物細胞を宿主として得られた形質転換体
を培養する培地としては、一般に使用されているRPM
I1640培地、EagleのMEM培地またはこれら培地
に牛胎児血清等を添加した培地等を用いることができ
る。培養は、通常5%CO2存在下等の条件下で行う。
培養温度は35〜37℃がよく、培養時間は、通常3〜
7日間である。
As a medium for culturing a transformant obtained by using an animal cell as a host, a commonly used RPMI is used.
Il640 medium, Eagle's MEM medium, or a medium in which fetal calf serum or the like is added to these mediums can be used. The cultivation is usually performed under conditions such as in the presence of 5% CO 2 .
The culturing temperature is preferably 35 to 37 ° C, and the culturing time is usually 3 to 37 ° C.
7 days.

【0043】また、培養中必要に応じて、カナマイシ
ン、ペニシリン等の抗生物質を培地に添加してもよい。
昆虫細胞を宿主として得られた形質転換体を培養する培
地としては、一般に使用されているTNM−FH培地
〔ファーミンジェン(Pharmingen)社製〕、Sf-900 II
SFM培地(ギブコBRL社製)、ExCell400 、
ExCell405 〔いずれもJRHバイオサイエン
シーズ(JRH Biosciences)社製〕等を用いることがで
きる。
If necessary, antibiotics such as kanamycin and penicillin may be added to the medium during the culture.
As a medium for culturing a transformant obtained by using an insect cell as a host, generally used TNM-FH medium (manufactured by Pharmingen), Sf-900 II
SFM medium (manufactured by Gibco BRL), ExCell400,
ExCell405 [all manufactured by JRH Biosciences] can be used.

【0044】培養温度は25〜30℃がよく、培養時間
は、通常1〜4日間である。また、培養中必要に応じ
て、ゲンタマイシン等の抗生物質を培地に添加してもよ
い。上記形質転換体の培養液から、上記方法により発現
させた4(R)KALを単離精製するためには、通常の
酵素の単離、精製法を用いればよい。
The culturing temperature is preferably 25 to 30 ° C., and the culturing time is usually 1 to 4 days. If necessary, an antibiotic such as gentamicin may be added to the medium during the culture. In order to isolate and purify 4 (R) KAL expressed by the above method from the culture of the above transformant, a conventional method for isolating and purifying enzymes may be used.

【0045】例えば、本発明の4(R)KALが、細胞
内に溶解状態で発現した場合には、培養終了後、細胞を
遠心分離により回収し水系緩衝液にけん濁後、超音波破
砕機、フレンチプレス、マントンガウリンホモゲナイザ
ー、ダイノミル等により細胞を破砕し、無細胞抽出液を
得る。該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られ
た上清から、通常の酵素の単離精製法、即ち、溶媒抽出
法、硫安等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿
法、ジエチルアミノエチル(DEAE)−セファロー
ス、DIAION HPA-75(三菱化成社製)等レジンを用いた
陰イオン交換クロマトグラフィー法、S-Sepharose FF
(ファルマシア社製)等のレジンを用いた陽イオン交換
クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニル
セファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフ
ィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティーク
ロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電
点電気泳動等の電気泳動法等の手法を単独あるいは組み
合わせて用い、精製標品を得ることができる。
For example, when 4 (R) KAL of the present invention is expressed in a lysed state in cells, the cells are recovered by centrifugation after completion of the culture, suspended in an aqueous buffer, and then subjected to ultrasonic crushing. The cells are crushed with a French press, a Manton Gaurin homogenizer, a Dynomill or the like to obtain a cell-free extract. From the supernatant obtained by centrifuging the cell-free extract, a normal enzyme isolation and purification method, that is, a solvent extraction method, a salting out method using ammonium sulfate, a desalting method, a precipitation method using an organic solvent, Anion exchange chromatography using a resin such as diethylaminoethyl (DEAE) -Sepharose, DIAION HPA-75 (manufactured by Mitsubishi Kasei), S-Sepharose FF
(Manufactured by Pharmacia), a cation exchange chromatography method using a resin, a hydrophobic chromatography method using a resin such as butyl sepharose, phenyl sepharose, a gel filtration method using a molecular sieve, an affinity chromatography method, and a chromatofocusing method. A purified sample can be obtained by using a method or an electrophoresis method such as isoelectric focusing, alone or in combination.

【0046】また、該4(R)KALが細胞内に不溶体
を形成して発現した場合は、同様に細胞を回収後破砕
し、遠心分離を行うことにより得られた沈殿画分より、
通常の方法により該4(R)KALを回収後、該4
(R)KALの不溶体をポリペプチド変性剤で可溶化す
る。該可溶化液を、ポリペプチド変性剤を含まないある
いはポリペプチド変性剤の濃度が4(R)KALが変性
しない程度に希薄な溶液に希釈、あるいは透析し、該4
(R)KALを正常な立体構造に構成させた後、上記と
同様の単離精製法により精製標品を得ることができる。
When the 4 (R) KAL is expressed in an insoluble form in the cells, the cells are similarly recovered, crushed, and centrifuged to obtain a precipitate fraction.
After recovering the 4 (R) KAL by an ordinary method,
(R) The insoluble form of KAL is solubilized with a polypeptide denaturant. The solubilized solution is diluted or dialyzed into a solution containing no polypeptide denaturing agent or having a concentration of the polypeptide denaturing agent that is so low that 4 (R) KAL is not denatured.
After (R) KAL is made to have a normal three-dimensional structure, a purified sample can be obtained by the same isolation and purification method as described above.

【0047】本発明の4(R)KALが細胞外に分泌さ
れた場合には、培養上清に該4(R)KALを回収する
ことができる。即ち、該培養物を上記と同様の遠心分離
等の手法により処理することにより可溶性画分を取得
し、該可溶性画分から、上記と同様の単離精製法を用い
ることにより、精製標品を得ることができる。
When the 4 (R) KAL of the present invention is secreted extracellularly, the 4 (R) KAL can be recovered in the culture supernatant. That is, the culture is treated by a method such as centrifugation as described above to obtain a soluble fraction, and a purified sample is obtained from the soluble fraction by using the same isolation and purification method as described above. be able to.

【0048】また、上記方法により発現させた4(R)
KALを、Fmoc法(フルオレニルメチルオキシカル
ボニル法)、tBoc法(t−ブチルオキシカルボニル
法)等の化学合成法によっても製造することができる。
また、桑和貿易(米国Advanced ChemTech社製)、パー
キンエルマー ジャパン(米国Perkin-Elmer社製)、フ
ァルマシア バイオテク(スウェーデンPharmaciaBiotec
h社製)、アロカ(米国Protein TechnologyInstrument
社製)、クラボウ(米国Synthecell-Vega社製)、日本
パーセプティブ・リミテッド(米国PerSeptive社製),
島津製作所等のペプチド合成機を利用し合成することも
できる。
Also, 4 (R) expressed by the above method was used.
KAL can also be produced by a chemical synthesis method such as the Fmoc method (fluorenylmethyloxycarbonyl method) and the tBoc method (t-butyloxycarbonyl method).
Also, Kuwawa Trading (US Advanced ChemTech), Perkin Elmer Japan (US Perkin-Elmer), Pharmacia Biotech (Pharmacia Biotec, Sweden)
h), Aloka (U.S. Protein Technology Instrument)
Co., Ltd.), Kurabo Industries (US Synthecell-Vega), Japan Perceptive Limited (US PerSeptive),
It can also be synthesized using a peptide synthesizer such as Shimadzu Corporation.

【0049】上記で取得した形質転換体由来であり、か
つグリオキシル酸とピルビン酸とから4(R)KHGを
生成する活性を有する生体触媒I、ピルビン酸およびグ
リオキシル酸を水性媒体中に存在させることにより、水
性媒体中に4(R)KHGを生成させ、生成した4
(R)KHGを該水性媒体中より採取することにより4
(R)KHGを製造することができる。
Biocatalyst I derived from the transformant obtained above and having an activity of producing 4 (R) KHG from glyoxylic acid and pyruvic acid, pyruvic acid and glyoxylic acid are present in an aqueous medium. To produce 4 (R) KHG in an aqueous medium,
By collecting (R) KHG from the aqueous medium, 4
(R) KHG can be produced.

【0050】生体触媒Iとしては、上記で取得した形質
転換体の培養物、細胞、細胞処理物のいずれも用いるこ
とができる。細胞処理物としては、細胞の乾燥物、凍結
乾燥物、界面活性剤または有機溶剤処理物、酵素処理
物、超音波処理物、機械的摩砕処理物、細胞の蛋白質分
画〔4(R)KALの粗酵素または精製酵素〕、細胞お
よび細胞処理物の固定化物等をあげることができる。
As the biocatalyst I, any of the cultures, cells and processed cells of the transformants obtained above can be used. Examples of the treated cells include dried cells, freeze-dried substances, surfactant or organic solvent-treated substances, enzyme-treated substances, ultrasonically-treated substances, mechanically triturated substances, cell protein fractionation [4 (R) Crude enzyme or purified enzyme of KAL], immobilized cells and processed cells, and the like.

【0051】生体触媒I濃度は、湿菌体重量換算で0.
1〜200g/l、好ましくは5〜100g/lであ
る。
The biocatalyst I concentration was 0.1 in terms of wet cell weight.
It is 1 to 200 g / l, preferably 5 to 100 g / l.

【0052】水性媒体としては、水、リン酸塩、炭酸
塩、酢酸塩、ほう酸塩、クエン酸塩、トリスなどの緩衝
液、ならびに、メタノール、エタノールなどのアルコー
ル類、酢酸エチルなどのエステル類、アセトンなどのケ
トン類、アセトアミド等のアミド類などの有機溶媒を含
有した水性溶液があげられる。また必要に応じてトリト
ンX−100(ナカライテスク社製)やノニオンHS2
04(日本油脂社製)などの界面活性剤あるいはトルエ
ンやキシレンのような有機溶媒を0.1〜20g/l程
度添加してもよい。
Examples of the aqueous medium include buffers such as water, phosphate, carbonate, acetate, borate, citrate, and Tris; alcohols such as methanol and ethanol; esters such as ethyl acetate; Aqueous solutions containing organic solvents such as ketones such as acetone, and amides such as acetamide are exemplified. If necessary, Triton X-100 (manufactured by Nacalai Tesque) or Nonion HS2
A surfactant such as 04 (manufactured by NOF Corporation) or an organic solvent such as toluene or xylene may be added at about 0.1 to 20 g / l.

【0053】ピルビン酸およびグリオキシル酸の濃度
は、1〜200g/l、好ましくは20〜200g/l
である。生体触媒Iによりピルビン酸に転換され得る化
合物をピルビン酸の代替として用いることもできる。該
化合物として、グルコース、フラクトース、シュークロ
ース、マルトース、澱粉、澱粉加水分解物、糖蜜などの
糖類や、酢酸、乳酸、グルコン酸などの有機酸等をあげ
ることができる。
The concentration of pyruvic acid and glyoxylic acid is 1 to 200 g / l, preferably 20 to 200 g / l.
It is. Compounds that can be converted to pyruvate by biocatalyst I can also be used as an alternative to pyruvate. Examples of the compound include glucose, fructose, sucrose, maltose, starch, starch hydrolyzate, sugars such as molasses, and organic acids such as acetic acid, lactic acid, and gluconic acid.

【0054】水性媒体に、生体触媒I、ピルビン酸およ
びグリオキシル酸を上記濃度添加し、温度15〜80
℃、好ましくは25〜60℃、pH3〜11、好ましく
はpH5〜9の条件下で、0.5〜96時間反応させ、
4(R)KHGを製造することができる。生体触媒Iと
して用いられる細胞の培養初発または途中に、ピルビン
酸およびグリオキシル酸を上記濃度添加し、4(R)K
HGを製造することもできる。その際、ピルビン酸また
は該組換え株によってピルビン酸に転換される化合物
は、予め培養基質として添加しておいてもよいし、グリ
オキシル酸とともに添加してもよい。
To the aqueous medium, the biocatalyst I, pyruvic acid and glyoxylic acid were added at the above concentrations, and the temperature was 15 to 80.
C., preferably at 25 to 60 ° C., under a condition of pH 3 to 11, preferably at pH 5 to 9 for 0.5 to 96 hours,
4 (R) KHG can be produced. During the initial or intermediate culture of cells used as biocatalyst I, pyruvate and glyoxylic acid were added at the above concentrations, and 4 (R) K
HG can also be manufactured. At that time, pyruvic acid or a compound that is converted into pyruvic acid by the recombinant strain may be added in advance as a culture substrate, or may be added together with glyoxylic acid.

【0055】また、生体触媒Iが、上記記載の形質転換
体であって、更に、1)グリオキシル酸とピルビン酸と
から4(S)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸を生成
する能力を有しない、2)リポ酸に対する栄養要求性を
有する、および3)リンゴ酸シンターゼ活性の低いある
いは有しないという性質の中から選ばれる1つ以上の性
質を有する形質転換体由来のものが、4(R)KHGの
製造には好ましい。このような形質転換体の微生物とし
ては、例えば、エシェリヒア コリK−12系統の亜株
NHK40〔リポ酸要求性(lip)、4KAL欠損
(eda)〕、コリネバクテリウム グルタミクムAT
CC13032株等をあげることができる。エシェリヒ
ア コリNHK40株は、ブダペスト条約に基づいて平
成9年4月16日付で工業技術院生命工学工業技術研究
所にFERM BP−5919として寄託されている。
Further, the biocatalyst I is the transformant described above, and further has 1) the ability to produce 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutaric acid from glyoxylic acid and pyruvic acid. A transformant having one or more properties selected from 2) auxotrophic for lipoic acid and 3) low or no malate synthase activity is derived from 4 (R) KHG Is preferred for the production of Examples of the microorganism of such a transformant include, for example, Escherichia coli K-12 strain substrain NHK40 [lipoic acid auxotrophy (lip), 4KAL deletion (eda)], Corynebacterium glutamicum AT
CC13032 strain and the like. The Escherichia coli NHK40 strain has been deposited as FERM BP-5919 with the Research Institute of Biotechnology and Industrial Technology on April 16, 1997 based on the Budapest Treaty.

【0056】上記製造法により製造された4(R)KH
Gは、通常用いられる有機酸の精製法を用いて単離する
ことができる。該精製法として、例えば、遠心分離によ
り固形物を除いた反応上清から、イオン交換樹脂や膜処
理法などの操作を組み合わせて、4(R)KHGを単離
することができる。上記記載の形質転換体、アミノ基供
与体、糖質およびグリオキシル酸を水性媒体中に存在さ
せることにより、水性媒体中に4(R)HGを生成さ
せ、生成した4(R)HGを該水性媒体中より採取する
ことにより4(R)HGを製造することができる。
4 (R) KH produced by the above production method
G can be isolated using a commonly used organic acid purification method. As the purification method, for example, 4 (R) KHG can be isolated from the reaction supernatant from which solids have been removed by centrifugation by combining operations such as an ion exchange resin and a membrane treatment method. By causing the transformant, amino group donor, saccharide and glyoxylic acid described above to be present in an aqueous medium, 4 (R) HG is produced in the aqueous medium, and the produced 4 (R) HG is converted into the aqueous medium. By collecting from the medium, 4 (R) HG can be produced.

【0057】形質転換体の濃度は、湿菌体重量換算で
0.1〜200g/l、好ましくは5〜100g/lで
ある。水性媒体としては、上記4(R)KHGの製造法
において記載の水性媒体を用いることができる。アミノ
基供与体としては、アンモニア、硫酸アンモニウム、塩
化アンモニウム、尿素などの無機アンモニウム塩または
グルタミン酸をはじめとする各種アミノ酸などをあげる
ことができる。アミノ基供与体の濃度は0.1〜100
g/l、好ましくは1〜50g/lである。
The concentration of the transformant is 0.1 to 200 g / l, preferably 5 to 100 g / l in terms of wet cell weight. As the aqueous medium, the aqueous medium described in the method for producing 4 (R) KHG can be used. Examples of the amino group donor include inorganic ammonium salts such as ammonia, ammonium sulfate, ammonium chloride and urea, and various amino acids such as glutamic acid. The concentration of the amino group donor is 0.1 to 100.
g / l, preferably 1 to 50 g / l.

【0058】糖質としては、上記形質転換体が資化しう
るものであればよく、グルコース、フラクトース、シュ
ークロース、マルトース、澱粉、澱粉加水分解物、糖蜜
などを用いることができる。糖質およびグリオキシル酸
の濃度は、1〜200g/l、好ましくは10〜200
g/lである。
As the saccharide, any one can be used as long as the above transformant can be assimilated, and glucose, fructose, sucrose, maltose, starch, starch hydrolyzate, molasses and the like can be used. The concentration of carbohydrate and glyoxylic acid is 1 to 200 g / l, preferably 10 to 200 g / l.
g / l.

【0059】水性媒体に、上記形質転換体、糖質および
グリオキシル酸を上記濃度添加し、温度15〜80℃、
好ましくは25〜60℃、pH3〜11、好ましくはp
H5〜9の条件下で、0.5〜96時間反応させ、4
(R)HGを製造することができる。
The above-mentioned transformant, saccharide and glyoxylic acid are added to an aqueous medium at the above concentrations, and the temperature is 15 to 80 ° C.
Preferably 25-60 ° C, pH 3-11, preferably p
The reaction was carried out for 0.5 to 96 hours under the conditions of H5 to 9 and 4
(R) HG can be produced.

【0060】上記形質転換体の培養初発または途中に、
グリオキシル酸を上記濃度添加し、4(R)HGを製造
することもできる。また、上記記載の形質転換体が、更
に、1)グリオキシル酸とピルビン酸とから4(S)−
ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸を生成する能力を有し
ない、2)リポ酸に対する栄養要求性を有する、3)リ
ンゴ酸シンターゼ活性の低いあるいは有しない、および
4)ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ活性を
有しないという性質の中から選ばれる1つ以上の性質を
有する形質転換体由来のものが、4(R)HGの製造に
は好ましい。このような形質転換体の微生物としては、
例えば、エシェリヒア コリK−12系統の亜株NHK
40〔リポ酸要求性(lip)、4KAL欠損(ed
a)〕、コリネバクテリウム グルタミクムATCC1
3032株、エシェリヒア コリK−12系統の亜株N
HK46株〔lip,eda,リンゴ酸シンターゼ欠損
(glc)、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラー
ゼ欠損(ppc)〕等をあげることができる。エシェリ
ヒア コリNHK46株は、ブダペスト条約に基づいて
平成9年4月16日付で工業技術院生命工学工業技術研
究所にFERM BP−5920として寄託されてい
る。
During the initial or intermediate culture of the above transformant,
Glyoxylic acid can be added at the above concentration to produce 4 (R) HG. Further, the transformant described above further comprises 1) 4 (S)-from glyoxylic acid and pyruvic acid.
Has no ability to produce hydroxy-2-ketoglutarate, 2) has auxotrophy for lipoic acid, 3) has low or no malate synthase activity, and 4) has no phosphoenolpyruvate carboxylase activity. Those derived from a transformant having one or more properties selected from properties are preferred for the production of 4 (R) HG. As a microorganism of such a transformant,
For example, Escherichia coli K-12 substrain NHK
40 [lipoic acid requirement (lip), 4KAL deficiency (ed
a)], Corynebacterium glutamicum ATCC1
3032 strain, Escherichia coli K-12 strain substrain N
HK46 strain [lip, eda, malate synthase deficiency (glc), phosphoenolpyruvate carboxylase deficiency (ppc)] and the like. The Escherichia coli NHK46 strain has been deposited on April 16, 1997 with the Institute of Biotechnology, Industrial Science and Technology as FERM BP-5920 based on the Budapest Treaty.

【0061】上記記載の形質転換体、アミノ基供与体、
糖質およびグリオキシル酸を水性媒体中に存在させるこ
とにより、水性媒体中に4(R)HYPを生成させ、生
成した4(R)HYPを該水性媒体中より採取すること
により4(R)HYPを製造することができる。形質転
換体の濃度は、湿菌体重量換算で0.1〜200g/
l、好ましくは5〜100g/lである。
The transformant described above, an amino group donor,
The presence of saccharide and glyoxylic acid in the aqueous medium produces 4 (R) HYP in the aqueous medium, and the produced 4 (R) HYP is collected from the aqueous medium to obtain 4 (R) HYP. Can be manufactured. The concentration of the transformant is 0.1 to 200 g / in terms of wet cell weight.
l, preferably 5 to 100 g / l.

【0062】水性媒体としては、上記4(R)KHGの
製造法において記載の水性媒体を用いることができる。
アミノ基供与体としては、アンモニア、硫酸アンモニウ
ム、塩化アンモニウム、尿素などの無機アンモニウム塩
またはグルタミン酸をはじめとする各種アミノ酸などを
あげることができる。アミノ基供与体の濃度は0.1〜
100g/l、好ましくは1〜50g/lである。
As the aqueous medium, the aqueous medium described in the method for producing 4 (R) KHG can be used.
Examples of the amino group donor include inorganic ammonium salts such as ammonia, ammonium sulfate, ammonium chloride and urea, and various amino acids such as glutamic acid. The concentration of the amino group donor is 0.1 to
100 g / l, preferably 1 to 50 g / l.

【0063】糖質としては、上記形質転換体が資化しう
るものであればよく、グルコース、フラクトース、シュ
ークロース、マルトース、澱粉、澱粉加水分解物、糖蜜
などを用いることができる。糖質およびグリオキシル酸
の濃度は、1〜200g/l、好ましくは10〜200
g/lである。
The saccharide may be any one which can be assimilated by the above transformant, and glucose, fructose, sucrose, maltose, starch, starch hydrolyzate, molasses and the like can be used. The concentration of carbohydrate and glyoxylic acid is 1-200 g / l, preferably 10-200
g / l.

【0064】水性媒体に、上記形質転換体、糖質および
グリオキシル酸を上記濃度添加し、温度15〜80℃、
好ましくは25〜60℃、pH3〜11、好ましくはp
H5〜9の条件下で、0.5〜96時間反応させ、4
(R)HYPを製造することができる。また、上記形質
転換体の培養初発または途中に、グリオキシル酸を上記
濃度添加し、4(R)HYPを製造することもできる。
The above-mentioned transformant, saccharide and glyoxylic acid are added to an aqueous medium at the above-mentioned concentrations, and the temperature is 15 to 80 ° C.
Preferably 25-60 ° C, pH 3-11, preferably p
The reaction was carried out for 0.5 to 96 hours under the conditions of H5 to 9 and 4
(R) HYP can be manufactured. Glyoxylic acid may be added at the above-mentioned concentration during the initial or intermediate culture of the transformant to produce 4 (R) HYP.

【0065】4(R)HYPの製造において、上記記載
の形質転換体が、更に、1)グリオキシル酸とピルビン
酸とから4(S)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸を
生成する能力を有しない、2)リポ酸に対する栄養要求
性を有する、3)リンゴ酸シンターゼ活性の低いあるい
は有しない、および4)ホスホエノールピルビン酸カル
ボキシラーゼ活性を有しない5)アゼチジン−2−カル
ボン酸や3,4−デヒドロプロリン、チオプロリン等の
プロリンアナログに耐性を有するという性質の中から選
ばれる1つ以上の性質を有する形質転換体であることが
好ましい。このような形質転換体の微生物として、例え
ば、エシェリヒア コリK−12系統の亜株NHK40
〔リポ酸要求性(lip)、4KAL欠損(ed
a)〕、コリネバクテリウム グルタミクムATCC1
3032株、エシェリヒア コリK−12系統の亜株N
HK46株〔lip,eda,リンゴ酸シンターゼ欠損
(glc)、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラー
ゼ欠損(ppc)〕、NHK47株〔lip,eda,
glc,ppc,アゼチジン−2−カルボン酸耐性〕等
をあげることができる。エシェリヒア コリNHK47
株は、ブダペスト条約に基づいて平成9年4月16日付
で工業技術院生命工学工業技術研究所にFERMBP−
5921として寄託されている。
In the production of 4 (R) HYP, the above-mentioned transformant further does not have 1) the ability to produce 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutaric acid from glyoxylic acid and pyruvic acid. 2) has auxotrophy for lipoic acid, 3) has low or no malate synthase activity, and 4) has no phosphoenolpyruvate carboxylase activity. 5) azetidine-2-carboxylic acid or 3,4-dehydroproline And a transformant having one or more properties selected from properties having resistance to proline analogs such as thioproline and thioproline. As a microorganism of such a transformant, for example, sub-strain NHK40 of Escherichia coli K-12 strain
[Lipoic acid requirement (lip), 4KAL deficiency (ed
a)], Corynebacterium glutamicum ATCC1
3032 strain, Escherichia coli K-12 strain substrain N
HK46 strain [lip, eda, malate synthase deficiency (glc), phosphoenolpyruvate carboxylase deficiency (ppc)], NHK47 strain [lip, eda,
glc, ppc, azetidine-2-carboxylic acid resistance] and the like. Escherichia coli NHK47
Based on the Budapest Treaty, FERMBP-
Deposited as 5921.

【0066】上記のような各種欠損株や耐性株は、親株
に通常の変異操作、例えばN−メチル−N’−ニトロ−
N−ニトロソグアニジン(NTG)などの変異剤処理、
UV照射、γ線照射等を施した後、適当な寒天平板培地
に塗布し、生育した変異株を取得し、目的とする酵素活
性が親株に比べて欠損あるいは低下した菌株や親株より
アナログに耐性な菌株を選択することによって得ること
ができる。またエシェリヒア コリK−12系統の菌株
においては、目的とする欠損または耐性変異を有する別
の菌株から所望の菌株にP1ファージなどを用いて欠損
変異を移すこと(形質導入)によっても各種欠損変異株
や耐性変異株を得ることができる。
The above-mentioned various defective strains and resistant strains can be prepared by subjecting the parent strain to a conventional mutation procedure, for example, N-methyl-N'-nitro-
Treatment with a mutagen such as N-nitrosoguanidine (NTG),
After UV irradiation, γ-ray irradiation, etc., spread on an appropriate agar plate medium to obtain a grown mutant strain, which is more resistant to analogs than the bacterial strain or parent strain whose target enzyme activity is deficient or reduced compared to the parent strain. By selecting a suitable strain. In the Escherichia coli K-12 strain, various deletion mutants can also be obtained by transferring the deletion mutation from another strain having the desired deletion or resistance mutation to a desired strain using P1 phage or the like (transduction). And resistant mutants can be obtained.

【0067】4(R)HYPの製造法としては更に、ア
ミノ基供与体および4(R)KHGから4(R)HYP
に変換する活性を有する生体触媒II、アミノ基供与体お
よび4(R)KHGを水性媒体中に存在させることによ
り、水性媒体中に4(R)HYPを生成させ、生成した
4(R)HYPを該水性媒体中より採取することにより
4(R)HYPを製造する方法をあげることができる。
As a method for producing 4 (R) HYP, 4 (R) HYP is further converted from an amino group donor and 4 (R) KHG.
4 (R) HYP is produced in the aqueous medium by the presence of the biocatalyst II having an activity of converting the compound into an amino group donor and 4 (R) KHG in the aqueous medium. Can be obtained from the aqueous medium to produce 4 (R) HYP.

【0068】生体触媒IIとしては、アミノ基供与体およ
び4(R)KHGから4(R)HYPに変換する活性を
有する微生物の培養物、菌体、菌体処理物のいずれも用
いることができる。
As the biocatalyst II, any of a culture, a microbial cell, and a processed microbial cell of an amino group donor and a microorganism having an activity of converting 4 (R) KHG to 4 (R) HYP can be used. .

【0069】アミノ基供与体および4(R)KHGから
4(R)HYPに変換する活性を有する微生物として、
例えばエシェリヒア(Escherichia)属、コリネバクテリ
ウム(Corynebacterium)属等に属する微生物があげられ
る。具体的には、大腸菌由来でプロリンによるフィード
バック阻害が緩和された変異型ProBA遺伝子を含む
プラスミドpKSR19を導入したエシェリヒア コリ
(Escherichia coli)K−12株系統のATCC3362
5株(ATCC33625/pKSR19)、コリネバ
クテリウム アセトアシドフィラム(Corynebacterium a
cetoacidophilum)FERM P−4962株等をあげる
ことができる。より好ましくは、グルタミン酸の要求性
を有する変異株をあげることができる。そのような変異
株は、親株に通常の変異操作、例えばN−メチル−N’
−ニトロ−N−ニトロソグアニジン(NTG)などの変
異剤処理、UV照射、γ線照射等を施した後、適当な寒
天平板培地に塗布し、生育した変異株を取得し、生育に
グルタミン酸を要求する菌株を選択することによって得
ることができる。またエシェリヒア コリK−12系統
の菌株においては、形質導入によっても欠損変異株を得
ることができる。このような微生物としてエシェリヒア
コリ(Escherichia coli)K−12株系統のATCC3
3625にイソクエン酸デヒドロゲナーゼの欠損変異
(icd)を付与したNHK3株にpKSR19を導入
したNHK3/pKSR19株やpKSR19に大腸菌
由来のProC遺伝子を連結したpKSR21を導入し
たNHK3/pKSR21株、さらにグルタミン酸デヒ
ドロゲナーゼとグルコース−6−リン酸デヒドロゲナー
ゼを含むプラスミドpKSR50をも導入したNHK3
/pKSR21+pKSR50株があげられる。またグ
ルタミン酸の要求性に加え、アゼチジン−2−カルボン
酸、3,4−デヒドロプロリンやチオプロリンなどプロ
リンアナログに耐性となった宿主微生物を用いると一層
有利である。
As a microorganism having an activity of converting an amino group donor and 4 (R) KHG to 4 (R) HYP,
For example, Escherichia (Escherichia) genus, a microorganism belonging to the Corynebacterium (Corynebacterium) genus, and the like. Specifically, Escherichia coli transfected with a plasmid pKSR19 containing a mutant ProBA gene derived from Escherichia coli and having reduced feedback inhibition by proline has been introduced.
( Escherichia coli ) AT-12 strain of K-12 strain line
5 strains (ATCC 33625 / pKSR19), Corynebacterium acetoacidophilum ( Corynebacterium a
cetoacidophilum ) FERM P-4962 strain and the like. More preferably, a mutant having glutamic acid requirement can be mentioned. Such mutants may be subjected to the usual mutagenesis procedures, such as N-methyl-N '
-Nitro-N-nitrosoguanidine (NTG), etc., UV irradiation, γ-irradiation, etc., and then apply to an appropriate agar plate medium to obtain the grown mutant strain and require glutamic acid for growth By selecting the strain to be used. In the case of Escherichia coli K-12 strain, a defective mutant can also be obtained by transduction. Such a microorganism is ATCC3 of strain Escherichia coli K-12.
NHK3 / pKSR19 strain in which pKSR19 was introduced into NHK3 strain in which isocitrate dehydrogenase deficient mutation (icd) was added to 3625, NHK3 / pKSR21 strain in which pKSR21 in which Escherichia coli-derived ProC gene was linked to pKSR19, glutamate dehydrogenase and glucose NHK3 into which plasmid pKSR50 containing -6-phosphate dehydrogenase has also been introduced
/ PKSR21 + pKSR50 strain. In addition to the requirement for glutamic acid, it is more advantageous to use a host microorganism which has become resistant to proline analogs such as azetidine-2-carboxylic acid, 3,4-dehydroproline and thioproline.

【0070】そのような微生物は、上記のように親株に
変異操作や形質導入を施すことによって得られるほか、
プロリンアナログ耐性遺伝子を含むプラスミドを導入す
ることによっても得ることができる。具体的にはエシェ
リヒア コリNHK23/pKSR21+pKSR50
株があげられる。なおエシェリヒア コリNHK3/p
KSR21+pKSR50株およびNHK23/pKS
R21+pKSR50株は、平成9年8月12日付で、
エシェリヒア コリNHK3/pKSR19株は平成9
年8月26日付で、各々FERM BP−6052、F
ERM BP−6053、FERM BP−6076と
して、ブダペスト条約に基づいき工業技術院生命工学工
業技術研究所に寄託されている。
Such a microorganism can be obtained by subjecting the parent strain to a mutation or transduction as described above.
It can also be obtained by introducing a plasmid containing a proline analog resistance gene. Specifically, Escherichia coli NHK23 / pKSR21 + pKSR50
Stocks. Escherichia coli NHK3 / p
KSR21 + pKSR50 strain and NHK23 / pKS
The R21 + pKSR50 strain was obtained on August 12, 1997,
The Escherichia coli NHK3 / pKSR19 strain was
FERM BP-6052, F
ERM BP-6053 and FERM BP-6076 have been deposited at the Institute of Biotechnology and Industrial Technology, based on the Budapest Treaty.

【0071】菌体処理物としては、菌体の乾燥物、凍結
乾燥物、界面活性剤または有機溶剤処理物、酵素処理
物、超音波処理物、機械的摩砕処理物、菌体の蛋白質分
画〔アミノ基供与体および4(R)KHGから4(R)
HYPに変換する活性を有する粗酵素または精製酵
素〕、菌体および菌体処理物の固定化物等をあげること
ができる。
Examples of the treated bacterial cells include dried bacterial cells, freeze-dried products, surfactant or organic solvent-treated products, enzyme-treated products, ultrasonically treated products, mechanically ground products, and protein components of the cells. From the amino group donor and 4 (R) KHG to 4 (R)
Crude enzyme or purified enzyme having the activity of converting to HYP], immobilized cells and processed cells.

【0072】生体触媒IIの濃度は、微生物菌体換算で
0.1〜200g/l、好ましくは5〜100g/lで
ある。4(R)KHGは、単離精製された4(R)KH
Gのほか、4(S)KHGおよび4(S)HGを含まな
い粗精製標品、あるいは上記に記載した微生物に由来す
る生体触媒反応を利用して生成された4(R)KHGを
含有する反応液等を利用することができる。4(R)K
HGの濃度は1〜200g/l、好ましくは20〜20
0g/lである。
The concentration of the biocatalyst II is 0.1 to 200 g / l, preferably 5 to 100 g / l in terms of microbial cells. 4 (R) KHG is an isolated and purified 4 (R) KH
In addition to G, it contains 4 (S) KHG and a crudely purified sample not containing 4 (S) HG, or 4 (R) KHG produced by using a biocatalytic reaction derived from the microorganism described above. A reaction solution or the like can be used. 4 (R) K
The concentration of HG is 1 to 200 g / l, preferably 20 to 20 g / l.
0 g / l.

【0073】水性媒体としては、上記4(R)KHGの
製造法において記載の水性媒体を用いることができる。
水性媒体に、生体触媒II、アミノ基供与体および4
(R)KHGを上記濃度添加し、温度15〜80℃、好
ましくは25〜60℃、pH3〜11、好ましくはpH
5〜9の条件下で、0.5〜96時間反応させ、4
(R)HYPを製造することができる。
As the aqueous medium, the aqueous medium described in the method for producing 4 (R) KHG can be used.
In an aqueous medium, biocatalyst II, amino group donor and 4
(R) KHG is added at the above concentration, and the temperature is 15 to 80 ° C, preferably 25 to 60 ° C, pH 3 to 11, preferably pH
The reaction is carried out for 0.5 to 96 hours under the conditions of 5 to 9 and 4
(R) HYP can be manufactured.

【0074】生体触媒IIとして用いられる微生物の培養
初発または途中に4(R)KHGを上記濃度添加し4
(R)HYPを製造することもできる。上記の如くして
生成した4(R)HGあるいは4(R)HYPは、通常
用いられるアミノ酸の精製法を用いて単離することがで
きる。例えば遠心分離により固形物を除いた反応上清か
ら、イオン交換樹脂や膜処理法などの操作を組み合わせ
て、4(R)HGあるいは4(R)HYPを単離するこ
とができる。以下に本発明の実施例を示す。
At the beginning or during the cultivation of the microorganism used as the biocatalyst II, 4 (R) KHG is added at the above-mentioned concentration.
(R) HYP can also be manufactured. The 4 (R) HG or 4 (R) HYP produced as described above can be isolated using a commonly used amino acid purification method. For example, 4 (R) HG or 4 (R) HYP can be isolated from the reaction supernatant from which solids have been removed by centrifugation by combining operations such as an ion exchange resin and a membrane treatment method. Hereinafter, examples of the present invention will be described.

【0075】[0075]

【実施例】実施例1 4(R)KAL遺伝子の取得 バチルス エスピー(Bacillus sp.)OC187株(FE
RM BP−4646)を1白金耳、10mlのLB液
体培地〔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) 5g、NaCl 5gを水1
リットルに含み、pH7.2に調整した培地〕に植菌
し、30℃で20時間培養した。得られた培養菌体から
公知の方法〔Biochim. Biophys. Acta., 72, 619 (196
3)〕に従い染色体DNAを単離した。精製したバチルス
エスピーOC187株の染色体DNA 5μgとpS
TV29プラスミドDNA(宝酒造社製)1μgをSa
I用緩衝液(宝酒造社製Kバッファー)100μlに
溶かし、20単位の制限酵素Sal I(宝酒造社製)
を加え、37℃で3時間消化反応を行った後、65℃で
15分間加熱することによって反応を停止させた。該反
応停止液に3M 酢酸ナトリウム(pH5.6)10μ
lを添加後、−20℃に冷却したエタノール300μl
を加え、−80℃で30分間静置した。静置後、該エタ
ノール混合物中に形成された沈殿を遠心分離によって取
得した(以下、該操作をエタノール沈殿法と略す)。該
沈殿を5μlの蒸留水に溶解し、ライゲーション バッ
ファーA液(宝酒造社製)40μl、ライゲーション
バッファーB液(宝酒造社製)5μlを加え、混合した
後、16℃で16時間DNA連結反応を行い組換え体D
NAを得た(以下、該操作をライゲーション反応と略
す)。該組換え体DNAを用い、エシェリヒア コリ(Es
cherichia coli)K−12株系統のATCC33625
株をマニアチスらの方法〔モレキュラー・クローニング
第2版〕に従って形質転換し、クロラムフェニコール
25μg/mlを含むLB寒天培地(LB培地に寒天2
%を加えて固めたもの)に塗布し、37℃で24時間イ
ンキュベートした。生じたクロラムフェニコールに耐性
の形質転換コロニー約2000個についてピルビン酸と
グリオキシル酸から4−ヒドロキシ−2−ケトグルタル
酸を合成する活性を測定した。
EXAMPLES Example 1 Acquisition of 4 (R) KAL Gene Bacillus sp. OC187 strain (FE
RM BP-4646) as a loop, 10 ml of LB liquid medium [10 g of bactotripton (manufactured by Difco), 5 g of yeast extract (manufactured by Difco), and 5 g of NaCl in water 1
Liter and adjusted to pH 7.2] and cultured at 30 ° C. for 20 hours. A known method [Biochim. Biophys. Acta., 72 , 619 (196
3)] to isolate chromosomal DNA. 5 μg of the purified chromosomal DNA of Bacillus sp.
1 μg of TV29 plasmid DNA (Takara Shuzo) was added to Sa
l Dissolve in 100 µl of I buffer (Takara Shuzo K buffer) and add 20 units of restriction enzyme Sal I (Takara Shuzo)
Was added, and the digestion reaction was performed at 37 ° C. for 3 hours, followed by heating at 65 ° C. for 15 minutes to stop the reaction. The reaction stop solution was added with 10 μM of 3M sodium acetate (pH 5.6).
after addition, 300 μl of ethanol cooled to −20 ° C.
Was added and left at −80 ° C. for 30 minutes. After standing, a precipitate formed in the ethanol mixture was obtained by centrifugation (hereinafter, this operation is abbreviated as an ethanol precipitation method). The precipitate was dissolved in 5 μl of distilled water, and 40 μl of a ligation buffer A solution (Takara Shuzo) was added.
After adding and mixing 5 μl of Buffer B solution (Takara Shuzo), a DNA ligation reaction was carried out at 16 ° C. for 16 hours to obtain recombinant D
NA was obtained (hereinafter, this operation is abbreviated as a ligation reaction). Using the recombinant DNA, Escherichia coli ( Es
cherichia coli ) ATCC 33625 of strain K-12
The strain was transformed according to the method of Maniatis et al. [Molecular Cloning, 2nd Edition], and LB agar medium containing 25 μg / ml of chloramphenicol (agar 2 was added to LB medium).
% Hardened) and incubated at 37 ° C. for 24 hours. The activity of synthesizing 4-hydroxy-2-ketoglutarate from pyruvate and glyoxylate was measured for about 2,000 transformed colonies resistant to chloramphenicol.

【0076】即ち、各形質転換株をクロラムフェニコー
ル25μg/mlを含むLB液体培地3ml中で30℃
にて20時間培養し、該培養液に30μlのキシレンと
2Mピルビン酸ナトリウム溶液150μl、2Mグリオ
キシル酸溶液(NaOHにてpH6.4に調製)150
μlを添加し、37℃で30分間振盪した。該振盪液の
遠心上清を住友化学社製のSUMICHIRAL OA-5000(内径
4.6mm、長さ5cm)を用い、1mM 酢酸銅(I
I)、0.1mM 酢酸アンモニウム水溶液(pH4.
5)85:イソプロパノール15の混合液を移動層と
し、UV210nmの吸光度を測定するHPLC法で分
析し、4(R)および4(S)−ヒドロキシ−2−ケト
グルタルの生成量を測定した。
That is, each transformant was placed at 30 ° C. in 3 ml of LB liquid medium containing 25 μg / ml of chloramphenicol.
For 20 hours, and 150 μl of 30 μl of xylene and 2 M sodium pyruvate solution, 150 μl of 2 M glyoxylic acid solution (prepared to pH 6.4 with NaOH)
μl was added and shaken at 37 ° C. for 30 minutes. The centrifugal supernatant of the shaking solution was subjected to 1 mM copper acetate (I) using SUMICHIRAL OA-5000 (inner diameter 4.6 mm, length 5 cm) manufactured by Sumitomo Chemical Co.
I), 0.1 mM ammonium acetate aqueous solution (pH 4.
5) 85: A mixed solution of isopropanol 15 was used as a mobile layer, and analyzed by an HPLC method for measuring the absorbance at UV 210 nm, and the amount of 4 (R) and 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutar was measured.

【0077】該測定により、4(R)KHG合成活性を
有する形質転換株を選択し、該形質転換株より、4
(R)KHG合成活性を担う約3.5kbのSal
処理DNA断片を有するプラスミドpKSR201を取
得した。該Sal I処理DNA断片の制限酵素地図を
図1に示す。さらに各種制限酵素を用いて、このDNA
断片上の4(R)KAL遺伝子領域を含むPst I−
Sal I約1.8kbをpSTV29のPst I−
al Iサイト間に挿入したpKSR222を作製し
た。
According to the measurement, a transformant having 4 (R) KHG synthesizing activity was selected, and 4
(R) Approximately 3.5 kb Sal I responsible for KHG synthesis activity
A plasmid pKSR201 having the treated DNA fragment was obtained. FIG. 1 shows a restriction enzyme map of the SalI- treated DNA fragment. Furthermore, using various restriction enzymes, this DNA
Pst I- containing 4 (R) KAL gene region on fragment
The Sal I about 1.8kb of pSTV29 Pst I- S
pKSR222 inserted between the al I sites was prepared.

【0078】pKSR222に含まれる4(R)KAL
遺伝子のDNA配列をジデオキシ法〔Proc. Natl. Sci.
USA, 74, 5463(1977)〕により決定した。4(R)KA
L遺伝子の構造遺伝子領域を配列番号2に、DNA配列
より推定される4(R)KAL遺伝子のアミノ酸配列を
配列番号1に示した。
4 (R) KAL contained in pKSR222
The DNA sequence of the gene was analyzed by the dideoxy method (Proc. Natl. Sci.
USA, 74 , 5463 (1977)]. 4 (R) KA
The structural gene region of the L gene is shown in SEQ ID NO: 2, and the amino acid sequence of the 4 (R) KAL gene deduced from the DNA sequence is shown in SEQ ID NO: 1.

【0079】実施例2 発現プラスミドの作製 4(R)KAL活性を高発現させるために、エシェリヒ
ア コリのトリプトファン生合成酵素遺伝子由来のプロ
モーター(Trpプロモーター)を4(R)KAL遺伝
子上流に連結したプラスミドの造成を行った。また同時
に、4(R)KALのN末端5アミノ酸に対応するDN
A塩基配列はバチルス エスピーOC187株由来の配
列から、エシェリヒア コリの至適コドンに相応する配
列へと改変した。
Example 2 Preparation of Expression Plasmid In order to highly express 4 (R) KAL activity, a plasmid (Trp promoter) derived from Escherichia coli tryptophan biosynthetic enzyme gene was ligated upstream of the 4 (R) KAL gene. Was created. At the same time, DN corresponding to the N-terminal 5 amino acids of 4 (R) KAL
The A base sequence was modified from a sequence derived from Bacillus sp. OC187 strain to a sequence corresponding to the optimal codon of Escherichia coli.

【0080】4(R)KAL遺伝子のN末端に対応し、
2残基目のヒスチジン残基、4残基目のロイシン残基お
よび5残基目のセリン残基に相応するコドンをエシェリ
ヒアコリの至適コドンに相応する文字に改変した配列番
号4に示した塩基配列を有するオリゴヌクレオチドと4
(R)KAL遺伝子のC末端に対応する配列番号5に示
した塩基配列を有するオリゴヌクレオチドを常法に従っ
て合成した。これらのオリゴヌクレオチドをプライマー
として、PCR法〔R.F.Saiki etal., Science, 230, 1
350 (1985)〕によって4(R)KAL遺伝子を増幅させ
た。
Corresponding to the N-terminus of the 4 (R) KAL gene,
The codon corresponding to the histidine residue at the second residue, the leucine residue at the fourth residue and the serine residue at the fifth residue was changed to a letter corresponding to the optimal codon of Escherichia coli, and is shown in SEQ ID NO: 4. Oligonucleotide having a base sequence and 4
(R) An oligonucleotide having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 5 corresponding to the C-terminus of the KAL gene was synthesized according to a conventional method. Using these oligonucleotides as primers, a PCR method [RF Saiki et al., Science, 230 , 1
350 (1985)] to amplify the 4 (R) KAL gene.

【0081】即ち、pKSR222を鋳型とし、Gen
e AmpTM Kit (パーキンエルマージャパン社
製)および、同社のDNA Thermal Cycle
rを用い、94℃で30秒間、52℃で30秒間、72
℃で1分間からなる反応工程を1サイクルとして30サ
イクル行った後、72℃で5分間反応させた。該反応に
より増幅された約630bpsのDNA断片をクロロホ
ルム抽出した後、エタノール沈殿法により該DNA断片
を精製した。
That is, using pKSR222 as a template,
e AmpTM Kit (PerkinElmer Japan) and its DNA Thermal Cycle
r at 94 ° C. for 30 seconds, 52 ° C. for 30 seconds, 72 ° C.
After 30 cycles of a reaction process consisting of 1 minute at 72 ° C., the reaction was carried out at 72 ° C. for 5 minutes. After the DNA fragment of about 630 bps amplified by the reaction was extracted with chloroform, the DNA fragment was purified by an ethanol precipitation method.

【0082】該DNA断片2μgとTrpプロモーター
を有する参考例1記載のベクタープラスミドpTrS3
31μgを各々Cla IおよびBam HIで2重消化
後、各々のCla I−Bam HI消化DNA断片をア
ガロース電気泳動によって精製した。これら精製された
両断片を混合した後、エタノール沈殿を行い、得られた
DNA沈殿を5μlの蒸留水に溶解し、ライゲーション
反応を行うことにより組換え体DNAを取得した。
The vector plasmid pTrS3 described in Reference Example 1 having 2 μg of the DNA fragment and the Trp promoter
After double digestion of 31μg each with Cla I and Bam HI, and the respective Cla I- Bam HI digested DNA fragment was purified by agarose electrophoresis. After mixing these purified fragments, ethanol precipitation was performed, and the obtained DNA precipitate was dissolved in 5 μl of distilled water, and a ligation reaction was performed to obtain a recombinant DNA.

【0083】該組換え体DNAを用い、エシェリヒア
コリATCC33625株をマニアチスらの方法〔モレ
キュラー・クローニング 第2版〕に従って形質転換
後、該形質転換体をアンピシリン100μg/mlを含
むLB寒天培地に塗布し、37℃で24時間培養した。
Using the recombinant DNA, Escherichia
After transforming E. coli ATCC 33625 according to the method of Maniatis et al. [Molecular Cloning, 2nd edition], the transformant was spread on an LB agar medium containing 100 μg / ml of ampicillin, and cultured at 37 ° C. for 24 hours.

【0084】生育してきたアンピシリン耐性の形質転換
体のコロニー数個について実施例1と同様の方法により
(ただし培養時にはクロラムフェニコールに替わりにア
ンピシリン100μg/mlを添加した)4(R)KA
L合成活性を測定した。いずれの形質転換体も高い4
(R)KAL合成活性を有していた。これらの形質転換
体をアンピシリン100μg/mlを含むLB液体培地
3ml中で37℃で16時間振盪培養し、得られた培養
液を遠心分離することにより取得した菌体より公知の方
法〔モレキュラー・クローニング 第2版〕でプラスミ
ドを単離した。
4 (R) KA in the same manner as in Example 1 (however, 100 μg / ml of ampicillin was added instead of chloramphenicol at the time of culture) for several colonies of the ampicillin-resistant transformant that had grown.
L synthesis activity was measured. High in all transformants 4
(R) had KAL synthesis activity. These transformants are cultured with shaking at 37 ° C. for 16 hours in 3 ml of an LB liquid medium containing 100 μg / ml of ampicillin, and the resulting culture is centrifuged to obtain a known method from cells obtained by molecular cloning [Molecular Cloning Second edition] to isolate the plasmid.

【0085】これら単離したプラスミドを各種制限酵素
で切断して構造を調べた結果、いずれも同じ構造のプラ
スミドを有していることが確認された。このようにして
作製されたプラスミドをpKSR303と命名した。p
KSR303の制限酵素切断地図を図2に示した。次
に、コリネバクテリウム属細菌中に4(R)KAL遺伝
子を導入するために、コリネバクテリウム属細菌中で自
律増殖できるベクタープラスミドpCS116〔該プラ
スミドを含有するEscherichia coli KY9002/pCS116(F
ERM BP−6055)より取得〕とpKSR303
との連結を行った。
The isolated plasmids were cleaved with various restriction enzymes and the structure was examined. As a result, it was confirmed that all the plasmids had the same structure. The plasmid thus prepared was named pKSR303. p
FIG. 2 shows a restriction enzyme cleavage map of KSR303. Next, in order to introduce the 4 (R) KAL gene into the genus Corynebacterium, a vector plasmid pCS116 capable of autonomous propagation in the genus Corynebacterium [ Escherichia coli KY9002 / pCS116 (F.
Obtained from ERM BP-6055)] and pKSR303
Was connected.

【0086】pCS116およびpKSR303各々1
μgを45μlのHバッファー(宝酒造社製)に溶解
し、10単位のBgl IIを加え37℃で3時間消化反
応を行った。該反応により得られたDNAをフェノール
抽出した後、エタノール沈殿法により該DNA断片を取
得した。
PCS116 and pKSR303 each 1
μg was dissolved in 45 μl of H buffer (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), and 10 units of Bgl II was added to carry out digestion at 37 ° C. for 3 hours. After the DNA obtained by the reaction was extracted with phenol, the DNA fragment was obtained by an ethanol precipitation method.

【0087】該DNAを5μlの蒸留水に溶解し、ライ
ゲーション反応を行い、組換え体DNAを取得した。該
組換え体DNAを用い、エシェリヒア コリATCC3
3625株をマニアチスらの方法〔モレキュラー・クロ
ーニング 第2版〕に従って形質転換後、該形質転換体
をアンピシリン100μg/mlとスペクチノマイシン
100μg/mlを含むLB寒天培地に塗布し、37℃
で24時間培養した。
The DNA was dissolved in 5 μl of distilled water, and a ligation reaction was performed to obtain a recombinant DNA. Using the recombinant DNA, Escherichia coli ATCC3
The 3625 strain was transformed according to the method of Maniatis et al. [Molecular Cloning, 2nd Edition], and the transformant was spread on an LB agar medium containing 100 μg / ml of ampicillin and 100 μg / ml of spectinomycin, and then incubated at 37 ° C.
For 24 hours.

【0088】生育してきたアンピシリンおよびスペクチ
ノマイシンに耐性なコロニーから上記同様にプラスミド
を単離し、該プラスミドを用い公知の方法(特開平6−
277082)にしたがってコリネバクテリウム グル
タミクム(Corynebacterium glutamicum) ATCC13
032株を形質転換した。
A plasmid was isolated from the growing colonies resistant to ampicillin and spectinomycin in the same manner as described above, and the plasmid was used in a known manner (Japanese Patent Laid-Open No.
277082) Corynebacterium glutamicum ATCC13
The 032 strain was transformed.

【0089】該形質転換体をスペクチノマイシン100
μg/mlを含むBY寒天培地〔ブイヨン(極東社製)
20g、酵母エキス(極東社製)5gを水1リットルに
含みpH7.2に調整し、寒天2%を加えて固めた培
地〕に塗布し、30℃で48時間培養した。生育してき
たスペクチノマイシンに耐性なコロニー数個から公知の
方法(特開昭57−183799)にしたがってプラス
ミドを単離した。
The transformant was transformed into spectinomycin 100
BY agar medium containing pg / ml [Bouillon (Kyokutosha)
20 g of yeast extract (manufactured by Far East Co., Ltd.) in 1 liter of water, adjusted to pH 7.2, and solidified with 2% agar], and cultured at 30 ° C. for 48 hours. Plasmids were isolated from several growing colonies resistant to spectinomycin according to a known method (JP-A-57-183799).

【0090】これら単離したプラスミドを各種制限酵素
で切断して構造を調べた結果、いずれも同じ構造のプラ
スミドを有していることが確認された。このようにして
作製されたプラスミドをpKSR803と命名した。p
KSR803の制限酵素切断地図を図3に示した。
The isolated plasmids were cleaved with various restriction enzymes and the structure was examined. As a result, it was confirmed that all the plasmids had the same structure. The plasmid thus prepared was named pKSR803. p
The restriction map of KSR803 is shown in FIG.

【0091】実施例3 各種菌株による4(R)KHG
の生産 エシェリヒア コリB株系統のATCC11303株、
クレブシエラ オキシトカ(Klebsiela oxytoca) ATC
C8724株、セラチア マルセセンス(Serratia mars
ecens) ATCC13880株を各々LB培地3mlに
1白金耳づつ植菌し、28℃で12時間培養した。
Example 3 4 (R) KHG by various strains
Production of Escherichia coli B strain ATCC11303 strain,
Klebsiella oxytoca (Klebsiela oxytoca) ATC
C8724 strain, Serratia marcescens (Serratia mars
ecens ) ATCC13880 strain was inoculated in 3 ml of LB medium, one loop each, and cultured at 28 ° C. for 12 hours.

【0092】培養後、得られた培養液を遠心分離するこ
とによりにより各々の菌体を取得した。これら菌体を各
々、氷冷した50mM CaCl2溶液1mlに懸濁し、
これら懸濁液を遠心分離することによりにより各々の菌
体を再度取得した。これら菌体を各々、0.2mlの氷
冷した50mM CaCl2、50%グリセロール溶液に
懸濁後、氷中に10分間放置した。
After culturing, each of the cells was obtained by centrifuging the obtained culture solution. Each of these cells was suspended in 1 ml of ice-cooled 50 mM CaCl 2 solution,
Each cell was obtained again by centrifuging these suspensions. Each of these cells was 0.2 ml of ice-cold 50 mM After suspending in a CaCl 2 , 50% glycerol solution, the suspension was left on ice for 10 minutes.

【0093】これら菌懸濁液に実施例2で作製したpK
SR303を0.2μg添加し氷中に20分間放置した
後、42℃で30秒間加熱し、各々に0.8mlのLB
培地を加え、30℃で1時間振盪培養した。これら培養
液を400μg/mlのアンピシリンを含むLB寒天培
地に塗布し、30℃で24時間培養した。
[0093] These bacterial suspensions were added with pK prepared in Example 2.
After adding 0.2 μg of SR303 and leaving the mixture on ice for 20 minutes, the mixture was heated at 42 ° C. for 30 seconds, each containing 0.8 ml of LB.
The medium was added, and the cells were cultured with shaking at 30 ° C for 1 hour. These culture solutions were applied to an LB agar medium containing 400 μg / ml of ampicillin, and cultured at 30 ° C. for 24 hours.

【0094】生育したきたコロニーを選択することによ
り、pKSR303の導入されたエシェリヒア コリB
株系統のATCC11303株、クレブシエラ オキシ
トカATCC8724株およびセラチア マルセセンス
ATCC13880株を取得した。エシェリヒア コリ
ATCC33625株、ATCC11303株、クレブ
シエラ オキシトカATCC8724株、セラチア マ
ルセセンスATCC13880株の各株、これらの株に
pKSR303を導入した株、コリネバクテリウムグル
タミクムATCC13032株およびpKSR803を
導入したATCC13032株の各株を3mlのLB培
地で16時間振盪培養した。
By selecting the colonies that have grown, Escherichia coli B into which pKSR303 has been introduced can be obtained.
The strains ATCC11303, Klebsiella oxytoca ATCC8724 and Serratia marcescens ATCC13880 were obtained. Escherichia coli ATCC 33625, ATCC 11303, Klebsiella oxytoca ATCC 8724, Serratia marcescens ATCC 13880, pKSR303-introduced strain, Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 in which pKSR803 was introduced, and 3 ml of ATCC 13032 in which pKSR803 was introduced. For 16 hours in LB medium.

【0095】これら培養液にキシレン30μl、2Mピ
ルビン酸ナトリウム溶液150μl、2Mグリオキシル
酸溶液(NaOHにてpH6.4に調製)150μlを
添加し、37℃で30分間振盪した。これら反応液の遠
心上清を、実施例1と同様の方法により4(R)および
4(S)−ヒドロキシ-2-ケトグルタル生成量を測定し
た。
To these cultures, 30 μl of xylene, 150 μl of a 2 M sodium pyruvate solution, and 150 μl of a 2 M glyoxylic acid solution (adjusted to pH 6.4 with NaOH) were added and shaken at 37 ° C. for 30 minutes. The centrifugal supernatants of these reaction solutions were measured for 4 (R) and 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutaral production in the same manner as in Example 1.

【0096】結果を第1表に示した。The results are shown in Table 1.

【0097】[0097]

【表1】 [Table 1]

【0098】実施例4 大腸菌変異株による4(R)K
HGの生産 エシェリヒア コリK−12系統の菌株でppc、li
p、edaの3重欠損変異を持つNHK43株からリン
ゴ酸シンターゼ活性低下株を誘導した。即ち、グルタミ
ン酸2g/l、リポ酸100μg/lを添加したLB培
地中で対数増殖期まで培養したNHK43株の菌体を遠
心分離によって集め、0.05Mトリス−マレイン酸緩
衝液(pH6.0)で洗浄後、菌体濃度が109細胞/
mlになるように同緩衝液に懸濁した。
Example 4 4 (R) K by Escherichia coli mutant
Production of HG Escherichia coli strain K-12 strain ppc, li
A malate synthase activity-reduced strain was derived from the NHK43 strain having a triple deletion mutation of p and eda. That is, cells of the NHK43 strain cultured in an LB medium supplemented with 2 g / l of glutamic acid and 100 μg / l of lipoic acid until the exponential growth phase were collected by centrifugation, and 0.05 M Tris-maleate buffer (pH 6.0) was collected. After washing with, the cell concentration was 10 9 cells /
The suspension was suspended in the same buffer to a volume of 0.1 ml.

【0099】該懸濁液にNTGを終濃度が600mg/
lになるように加え、室温で20分間保持して変異処理
を行った。該変異処理菌体をグルコース0.5%、グル
タミン酸0.05g/l、リポ酸100μg/l、グリ
オキシル酸30mMを添加したM9最少寒天培地〔モレ
キュラー・クローニング 第2版〕に塗布した後、37
℃で2日間培養した。
The suspension was added with NTG to a final concentration of 600 mg / g.
1 and kept at room temperature for 20 minutes to perform mutation treatment. The mutated cells were applied to M9 minimal agar medium [Molecular Cloning 2nd Edition] supplemented with 0.5% glucose, 0.05 g / l glutamic acid, 100 μg / l lipoic acid, and 30 mM glyoxylic acid, and then applied to the cells.
C. for 2 days.

【0100】生育してきた菌株のうち、小さいコロニー
を形成する菌株をグルタミン酸2g/l、リポ酸100
μg/lを添加したLB寒天培地上に接種し、培養し
た。
Among the grown strains, those forming small colonies were glutamic acid 2 g / l and lipoic acid 100
The cells were inoculated on LB agar medium supplemented with μg / l and cultured.

【0101】該培養プレートに生育した菌株をグルコー
ス0.5%、グルタミン酸0.5g/l、リポ酸100
μg/lを添加したM9最少寒天培地とグルコース0.
5%、リポ酸100μg/l、グリオキシル酸30mM
を添加したM9最少寒天培地とにレプリカし、前者培地
上では生育するが後者培地上では生育できない株を選択
した。
The strain grown on the culture plate was prepared by adding 0.5% of glucose, 0.5 g / l of glutamic acid and 100 g of lipoic acid.
M9 minimal agar medium supplemented with μg / l and glucose 0.
5%, lipoic acid 100 μg / l, glyoxylic acid 30 mM
A replica was added to the M9 minimal agar medium supplemented with, and a strain that grew on the former medium but could not grow on the latter medium was selected.

【0102】該選択された菌株をMS培地〔グルコース
3g、KH2PO4 4g、(NH42SO4 10g、M
gSO4 1g、チアミン塩酸塩 100μg、酵母エキ
1g、ペプトン 1g、リポ酸 50μg、CaCO3
20g、グルタミン酸 2gを水1リットル中に含み、
pH7.2に調整した培地〕中、37℃で振盪培養し
た。
The selected strain was placed in an MS medium [glucose
3g, KHTwoPOFour4g, (NHFour)TwoSOFour10g, M
gSOFour1 g, thiamine hydrochloride 100μg, yeast
S 1g, peptone 1g, lipoic acid 50 μg, CaCOThree
20 g, glutamic acid 2 g in 1 liter of water,
culture medium adjusted to pH 7.2] at 37 ° C with shaking.
Was.

【0103】対数増殖期後期まで培養した段階で、遠心
分離により集菌し、50mMトリス−塩酸バッファー
(pH7.0)で該菌体を洗浄後、超音波破砕機で破砕
した。該菌体破砕液を遠心分離(15、000rpm、
45分間)し、得られた上清を細胞抽出液とした。該細
胞抽出液のリンゴ酸シンターゼ活性を、既報〔Methods
in Enzymology 5,633(1962)〕にしたがって測定し、活
性の検出されなかったNHK46株を目的の変異株とし
て選択した。
At the stage of culturing until the late logarithmic growth phase, the cells were collected by centrifugation, washed with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0), and crushed with an ultrasonic crusher. The cell lysate was centrifuged (15,000 rpm,
45 minutes), and the obtained supernatant was used as a cell extract. The malate synthase activity of the cell extract was previously reported [Methods
in Enzymology 5 , 633 (1962)], and the NHK46 strain in which no activity was detected was selected as the target mutant.

【0104】該NHK46株に、P1ファージによる形
質導入法〔J.H.Miller, Experiments in Molecular Gen
etics, Cold Spring Harbor Lab.(1972)〕を用いて、エ
シェリヒア コリW3110株由来のlip+遺伝子を
導入し、リポ酸非要求性のNHK48株を得た。NHK
43株、NHK46株およびNHK48株にマニアチス
らの方法〔モレキュラー・クローニング 第2版〕に従
ってpKSR222を導入し(ただし培養はリポ酸 1
00μg/l、グルタミン酸 2g/lを添加して行っ
た)、クロラムフェニコール耐性を指標に形質転換体を
得た。
The NHK46 strain was transduced with P1 phage [JHMiller, Experiments in Molecular Gen.
etics, Cold Spring Harbor Lab. (1972)], the lip + gene derived from Escherichia coli W3110 was introduced to obtain a lipoic acid non-requiring NHK48 strain. NHK
PKSR222 was introduced into 43 strains, NHK46 strain and NHK48 strain according to the method of Maniatis et al. [Molecular Cloning, 2nd edition] (however, culture was performed using lipoic acid 1).
This was performed by adding 00 μg / l and glutamic acid 2 g / l), and a transformant was obtained using chloramphenicol resistance as an index.

【0105】 また同様にしてアンピシリン耐性を指標に
NHK46株にpKSR303を導入し、エシェリヒア
コリNHK46/pKSR303株を取得した。各形
質転換株をグルコース 1%、炭酸カルシウム 2%、リ
ポ酸 100μg/l、グルタミン酸 2g/lを添加し
たLB培地に植菌し、28℃で16時間振盪培養した。
[0105] Similarly, using ampicillin resistance as an index
Introduction of pKSR303 to NHK46 strain, Escherichia
 E. coli NHK46 / pKSR303 strain was obtained. Each form
Quality transformant with glucose 1%, calcium carbonate 2%, re
Poic acid 100 μg / l, glutamic acid Add 2 g / l
The LB medium was inoculated and cultured at 28 ° C. for 16 hours with shaking.

【0106】これら培養液各々0.5mlずつを滅菌し
た5mlのT培地〔グルコース 50g、KH2PO4
g、(NH42SO4 10g、MgSO4 1g、チアミ
ン塩酸塩 10μg、酵母エキス 0.2g、KCl
g、リポ酸 50μg、トリプトファン 250mg、C
aCO3 20g、グルタミン酸 2gを水1リットル中
に含み、pH7.2に調整した培地〕に添加し、30℃
で24時間振盪培養した後、2Mグリオキシル酸溶液
(NaOHでpH6.4に調整)0.25mlを添加し
37℃でさらに24時間振盪培養した。
0.5 ml of each of these culture solutions was sterilized in 5 ml of T medium [glucose 50g, KH 2 PO 4 4
g, (NH 4 ) 2 SO 4 10 g, MgSO 4 1 g, thiamine hydrochloride 10 μg, yeast extract 0.2g, KCl 3
g, lipoic acid 50 μg, tryptophan 250 mg, C
aCO 3 20g, glutamic acid 2 g in 1 liter of water and adjusted to pH 7.2] at 30 ° C.
After shaking culture for 24 hours, 0.25 ml of a 2M glyoxylic acid solution (adjusted to pH 6.4 with NaOH) was added, and shaking culture was further performed at 37 ° C. for 24 hours.

【0107】これら培養液を遠心分離して得た培養上清
を実施例1と同様の方法により4(R)KHGおよび4
(S)KHGの生成量を測定した。結果を第2表に示
す。4(R)KHG生成量の比較から、リポ酸要求性変
異とリンゴ酸シンターゼ活性低下変異は4(R)KHG
生産に寄与することが明白となった。
A culture supernatant obtained by centrifuging these culture solutions was subjected to the same method as in Example 1 to obtain 4 (R) KHG and 4 (R) KHG.
(S) The amount of KHG produced was measured. The results are shown in Table 2. From the comparison of the amount of 4 (R) KHG produced, the lipoic acid auxotrophic mutation and the malate synthase activity decreasing mutation were 4 (R) KHG
It became clear that it would contribute to production.

【0108】[0108]

【表2】 [Table 2]

【0109】実施例5 ジャーファーメンターでの4
(R)KHG生産 エシェリヒア コリK−12系統の菌株でlip、ed
aの2重欠損変異を持つNHK40株に実施例4と同様
にしてpKSR222を導入し、形質転換体を取得し
た。
Example 5 4 in a jar fermenter
(R) KHG production Lip, ed in Escherichia coli K-12 strain
pKSR222 was introduced into the NHK40 strain having the double deletion mutation of a in the same manner as in Example 4 to obtain a transformant.

【0110】該形質転換体をグルコース 1%、炭酸カ
ルシウム 2%、リポ酸 100μg/lを添加したLB
培地に植菌し、28℃で13時間振盪培養した。該培養
液10mlを、同じ組成の培地を200ml入れ滅菌し
た1L容三角フラスコに添加し、28℃で13時間振盪
培養した。該培養液全量を、J1培地〔1リットルあた
り、ラクトース 30g、(NH42SO4 10g、K
Cl 3g、KH2PO4 2g、K2HPO4 2g、Mg
SO 4 1g、酵母エキス 0.5g、トリプトファン
50mg、CaCl2 15mg、FeSO4・7aq
0mg、MnSO4・4-6aq 10mg、NiCl
2 1.5mg、モリブデン酸アンモン 1.5mg、Co
Cl2 1.5mg、チアミン塩酸塩 100μg、リポ
75μg、を含有し、pH6.8に調整した培地〕
を1800 ml入れ滅菌した5l容ジャーファーメン
ターに添加し、アンモニア水でpHを6.8に保ちつ
つ、通気2L/min、撹拌500rpm、33℃の条
件で培養した。
[0110] The transformant was treated with glucose. 1%, carbonated
Lucium 2%, lipoic acid LB with 100 μg / l added
The medium was inoculated and cultured with shaking at 28 ° C. for 13 hours. The culture
10 ml of the solution was sterilized by adding 200 ml of a medium of the same composition.
And shaken at 28 ° C. for 13 hours.
Cultured. The total amount of the culture solution was transferred to J1 medium [1 liter
Lactose 30 g, (NHFour)TwoSOFour10g, K
Cl 3g, KHTwoPOFour2g, KTwoHPOFour2g, Mg
SO Four1g, yeast extract 0.5g, tryptophan 2
50 mg, CaClTwo15 mg, FeSOFour・ 7aq 1
0 mg, MnSOFour・ 4-6aq 10 mg, NiCl
Two 1.5 mg, ammonium molybdate 1.5 mg, Co
ClTwo1.5 mg, thiamine hydrochloride 100 μg, lipo
acid Medium containing 75 μg and adjusted to pH 6.8]
5l jar fermen
And maintain the pH at 6.8 with aqueous ammonia.
, Aeration 2L / min, stirring 500rpm, 33 ℃
Culture.

【0111】培養20時間後に、該培養液にキシレン
20mlおよび2M グリオキシル酸溶液(NaOHで
pH6.4に調製)370mlを添加し、37℃でさら
に12時間培養した。該培養上清中の4(R)KHG含
量を実施例1と同様の方法により測定した。該培養上清
には、299.5mMの4(R)KHGが生成されてい
た。
After 20 hours of culture, xylene was added to the culture.
20 ml and 370 ml of a 2M glyoxylic acid solution (adjusted to pH 6.4 with NaOH) were added, and the mixture was further cultured at 37 ° C. for 12 hours. The 4 (R) KHG content in the culture supernatant was measured in the same manner as in Example 1. 299.5 mM of 4 (R) KHG was produced in the culture supernatant.

【0112】実施例6 4(R)HG生産 P1ファージによる形質導入法〔J.H.Miller, Experime
nts in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab.
(1972)〕を用いて、エシェリヒア コリW3110株由
来のppc+遺伝子をNHK43株に導入し、グルタミ
ン酸非要求性のNHK45株を取得した。
Example 6 Production of 4 (R) HG Production method using P1 phage [JHMiller, Experime
nts in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab.
(1972)], the ppc + gene derived from Escherichia coli W3110 strain was introduced into the NHK43 strain to obtain a glutamate-requiring NHK45 strain.

【0113】該株に実施例4と同様の方法でpKSR2
22を導入した。pKSR222を保有するNHK43
株、NHK46株、NHK48株、NHK45株および
pKSR303を保有するNHK46株を実施例4と同
様に培養し、これら培養上清中の4(R)HG、4
(S)HGの生成量をメルク社製Lichrospher(C18)カラ
ムを用い、10mM クエン酸ナトリウム、10mM 無
水硫酸ナトリウム(pH2.2)、0.4% n−プロ
パノール、0.03% SDSを含む溶液を移動層と
し、溶出液をo-フタルアルデヒドでポストカラムラベル
した後、励起光350nm、蛍光448nmの蛍光を測定する
HPLCによって分析し4(R)HG、4(S)HGの
生成量を測定した。
In the same manner as in Example 4, pKSR2 was added to the strain.
22 were introduced. NHK43 possessing pKSR222
Strain, NHK46 strain, NHK48 strain, NHK45 strain and NHK46 strain having pKSR303 were cultured in the same manner as in Example 4, and 4 (R) HG, 4 (R) HG,
(S) A solution containing 10 mM sodium citrate, 10 mM anhydrous sodium sulfate (pH 2.2), 0.4% n-propanol, and 0.03% SDS using a Lichrospher (C18) column manufactured by Merck Co., Ltd. Is used as a mobile layer, and the eluate is post-column labeled with o-phthalaldehyde, and then analyzed by HPLC for measuring the fluorescence at 350 nm and 448 nm to measure the amount of 4 (R) HG and 4 (S) HG produced. did.

【0114】結果を第3表に示した。4(R)HG生成
量の比較から、リポ酸要求性変異、リンゴ酸シンターゼ
活性低下変異およびホスホエノールピルビン酸カルボキ
シラーゼ欠損変異は4(R)HG生産に寄与することが
明白となった。またpKSR803を保有するコリネバ
クテリウムグル タミクムATCC13032株をLB
培地に植菌し、16時間振盪培養した。
The results are shown in Table 3. Comparison of the amount of 4 (R) HG production revealed that the lipoic acid auxotrophic mutation, malate synthase activity reduction mutation, and phosphoenolpyruvate carboxylase deficiency mutation contributed to 4 (R) HG production. In addition, Corynebacterium glutamicum ATCC13032 carrying pKSR803 was
The medium was inoculated and cultured with shaking for 16 hours.

【0115】該培養液0.5mlを滅菌した5mlのT
C培地〔グルコース 100g、KH2PO4 0.5g、
2HPO4 0.5g、(NH42SO4 20g、Mg
SO 4 0.25g、尿素 3g、ビオチン 100μg、
コーンスチープリカー 5g、FeSO4 ・7aq 10
mg、MnSO4・4-6aq 5mg、CaCO3 20
gを水1リットル中に含有し、pH7.2に調整した培
地〕に添加し、30℃で24時間振盪培養した後、該培
養液に2Mグリオキシル酸溶液(NaOHにてpH6.
4に調製)0.25mlを添加し、37℃でさらに24
時間振盪培養した。
0.5 ml of the culture was sterilized with 5 ml of T
C medium [glucose 100g, KHTwoPOFour0.5g,
KTwoHPOFour0.5 g, (NHFour)TwoSOFour20g, Mg
SO Four0.25 g, urea 3g, biotin 100 μg,
Corn steep liquor 5g, FeSOFour・ 7aq 10
mg, MnSOFour・ 4-6aq 5 mg, CaCOThree20
g in 1 liter of water and adjusted to pH 7.2.
Ground) and cultured with shaking at 30 ° C. for 24 hours.
A 2M glyoxylic acid solution (pH 6.0 with NaOH) was added to the nutrient solution.
0.25 ml) and add another 24 at 37 ° C.
The cells were cultured with shaking for hours.

【0116】該培養上清中の4(R)HG、4(S)H
Gの生成量を同様にODSカラムを用い測定した。結果
を第3表に示した。
4 (R) HG, 4 (S) H in the culture supernatant
The amount of G produced was similarly measured using an ODS column. The results are shown in Table 3.

【0117】[0117]

【表3】 [Table 3]

【0118】実施例7 ジャーファーメンターでの4
(R)HG生産 pKSR303を保有するエシェリヒア コリNHK4
6株をグルコース 1%、炭酸カルシウム 2%、リポ酸
100μg/l、グルタミン酸 2g/lを添加したL
B培地に植菌し、28℃で13時間振盪培養した。該培
養液10mlを、同じ組成の培地200mlを入れ滅菌
した1L容三角フラスコに添加し、28℃で13時間振
盪培養した。
Example 7 4 in a jar fermenter
(R) HG production Escherichia coli NHK4 carrying pKSR303
6 strains of glucose 1%, calcium carbonate 2%, lipoic acid
100 μg / l, glutamic acid L with 2 g / l added
The cells were inoculated into medium B and cultured with shaking at 28 ° C. for 13 hours. 10 ml of the culture was added to a sterilized 1 L Erlenmeyer flask containing 200 ml of a medium having the same composition, and cultured with shaking at 28 ° C. for 13 hours.

【0119】該培養液全量を、J2培地〔1リットルあ
たり、グルコース 30g、グルタミン酸 12g、(N
42SO4 10g、KCl 3g、KH2PO4 2g、
2HPO4 2g、MgSO4 1g、酵母エキス 0.5
g、トリプトファン 250mg、イソロイシン 20m
g、メチオニン 10mg、CaCl2 15mg、Fe
SO4・7aq 10mg、MnSO4・4-6aq 10
mg、NiCl2 1.5mg、モリブデン酸アンモン
1.5mg、CoCl2 1.5mg、チアミン塩酸塩
100μg、リポ酸 75μgを含有し、pH6.8に
調整した培地〕1800mlを入れ滅菌した5L容ジャ
ーファーメンターに添加し、アンモニア水でpHを6.
8に保ちつつ、通気2L/min、撹拌500rpm、
33℃の条件で培養した。 培養14時間後、該培養液
に2M グリオキシル酸溶液(NaOHでpH6.4に
調製)190mlを添加し、37℃でさらに適宜グルコ
ースを添加しながら60時間培養を継続した。
[0119] The whole amount of the culture solution was transferred to a J2 medium [glucose per liter. 30 g, glutamic acid 12g, (N
H 4 ) 2 SO 4 10 g, KCl 3 g, KH 2 PO 4 2 g,
K 2 HPO 4 2g, MgSO 4 1g, yeast extract 0.5
g, tryptophan 250mg, isoleucine 20m
g, methionine 10 mg, CaCl 2 15 mg, Fe
SO 4 · 7aq 10mg, MnSO 4 · 4-6aq 10
mg, NiCl 2 1.5 mg, ammonium molybdate
1.5 mg, CoCl 2 1.5 mg, thiamine hydrochloride
100 μg, lipoic acid A medium containing 75 μg and adjusted to pH 6.8], added to a sterilized 5 L jar fermenter containing 1800 ml, and adjusted to pH 6. with ammonia water.
8, aeration 2 L / min, stirring 500 rpm,
The cells were cultured at 33 ° C. After 14 hours of culture, 2 M 190 ml of glyoxylic acid solution (adjusted to pH 6.4 with NaOH) was added, and the culture was continued at 37 ° C. for 60 hours while appropriately adding glucose.

【0120】該培養上清中の4(R)HG量を実施例6
と同様にHPLCで分析した。該培養上清中には、11
7.8mMの4(R)HGが生成していた。
The amount of 4 (R) HG in the culture supernatant was determined in Example 6.
Was analyzed by HPLC in the same manner as described above. In the culture supernatant, 11
7.8 mM of 4 (R) HG was produced.

【0121】実施例8 プロリン合成酵素遺伝子と4
(R)KAL遺伝子の連結 大腸菌由来の脱感作されたProBA遺伝子を有するプ
ラスミドpPRO−11〔該プラスミドを含有するEsch
erichia coli ATCC33625/pPRO11(FERMBP−60
77)より取得〕をPstIで消化し、該消化物をアガ
ロースゲル電気泳動後Prep-A-Gene DNA Purification S
ystem (BIO−RAD社製)を用いてProBA遺伝
子を含む約3kbのDNA断片を単離精製した。
Example 8 Proline Synthase Gene and 4
(R) Ligation of KAL gene Plasmid pPRO-11 having Escherichia coli-derived desensitized ProBA gene [ Esch containing the plasmid
erichia coli ATCC33625 / pPRO11 (FERMBP-60
77) was digested with Pst I, and the digest was subjected to agarose gel electrophoresis followed by Prep-A-Gene DNA Purification S
An approximately 3 kb DNA fragment containing the ProBA gene was isolated and purified using ystem (manufactured by BIO-RAD).

【0122】該断片およびマルチプルクローニングサイ
トを持つプラスミドpTrc99A(ファルマシア バ
イオテク社製)のPstI消化物を用い、ライゲーショ
ン反応を行い、得られた生成物を用いて大腸菌ATCC
33625株を形質転換した。該形質転換体をアンピシ
リン100μg/mlを含むLB寒天培地に塗布し、3
7℃で24時間培養し、アンピシリン耐性の形質転換体
を取得した。
A ligation reaction was carried out using a PstI digest of the plasmid and a plasmid pTrc99A (manufactured by Pharmacia Biotech) having the multiple cloning site, and Escherichia coli ATCC
The 33625 strain was transformed. The transformant was spread on an LB agar medium containing 100 μg / ml of ampicillin, and
After culturing at 7 ° C. for 24 hours, an ampicillin-resistant transformant was obtained.

【0123】これら形質転換体を、グルコース 0.5
%、チアミン塩酸塩 100μg/l、3,4−デヒド
ロプロリン 100mg/lを添加したM9最少寒天培
地にレプリカした。脱感作型ProBA遺伝子を有する
株は100mg/lの3,4−デヒドロプロリンに耐性
を示すため(特開平3−266995)、上記培地で生
育した株を脱感作型ProBA遺伝子を有する株として
選択した。
[0123] These transformants were converted to glucose. 0.5
%, Thiamine hydrochloride 100 μg / l, 3,4-dehydroproline Replica was replicated on M9 minimal agar medium supplemented with 100 mg / l. Since the strain having the desensitized ProBA gene is resistant to 100 mg / l of 3,4-dehydroproline (JP-A-3-26695), the strain grown on the above medium was designated as a strain having the desensitized ProBA gene. Selected.

【0124】選択された株から常法にしたがってプラス
ミドを抽出し、制限酵素解析を行い、pTrc99Aの
PstIサイトにProBA遺伝子を含む約3kbのD
NA断片が、pTrc99Aのtacプロモーターに対
してProBAの転写方向が順方向となるように挿入さ
れた構造を持つpKSR17を取得した。tacプロモ
ーターとProBAの転写開始点を近づけるため、pK
SR17をEcoRVで部分消化し、さらにSmaIで
消化した後、該消化物をライゲーション反応に供し、自
己環化させた。
Plasmids were extracted from the selected strains according to a conventional method, restriction enzyme analysis was performed, and pTrc99A
About 3 kb of D containing ProBA gene at Pst I site
PKSR17 having a structure in which the NA fragment was inserted so that the transcription direction of ProBA was forward with respect to the tac promoter of pTrc99A was obtained. In order to bring the transcription start point of tac promoter and ProBA close, pK
The SR17 was partially digested with Eco RV, was further digested with Sma I, subjected to ligation reaction digested product was self-cyclized.

【0125】該環化物を用いて大腸菌ATCC3362
5株を形質転換した。数個の形質転換体からプラスミド
を抽出し、制限酵素解析を行った結果、いずれのプラス
ミドも同じ構造を有することが確認された。該プラスミ
ドをpKSR18と命名した。
Using the cyclized product, Escherichia coli ATCC 3362 was used.
Five strains were transformed. Plasmids were extracted from several transformants and subjected to restriction enzyme analysis. As a result, it was confirmed that all the plasmids had the same structure. The plasmid was named pKSR18.

【0126】該pKSR18をEcoRIとBglIIで
消化し、DNA blunting kit(宝酒造社製)を使って平滑
末端化後、アガロースゲル電気泳動とPrep-A-Gene DNA
Purification System(BIO−RAD社製)を用いて
ProBA遺伝子を含む約2.9kbのDNA断片を単
離精製した。該DNA断片と、高温誘導型プロモーター
を有する発現ベクターpPAC1〔該プラスミドを含有
するEscherichia coli KY8415/pPAC1(FERM BP
−6054)より取得〕をClaIで消化し、DNA blun
ting kitを使って平滑末端化したDNA断片をライゲー
ション反応によって連結した。
[0126] The pKSR18 was digested with Eco RI and Bgl II, DNA blunting kit (Takara Shuzo Co., Ltd.) after blunt using agarose gel electrophoresis and Prep-A-Gene DNA
Using a Purification System (manufactured by BIO-RAD), a DNA fragment of about 2.9 kb containing the ProBA gene was isolated and purified. The DNA fragment and an expression vector pPAC1 having a high temperature inducible promoter [ Escherichia coli KY8415 / pPAC1 containing the plasmid (FERM BP
-6054)) was digested with Cla I, and DNA blun
DNA fragments blunt-ended using a ting kit were ligated by a ligation reaction.

【0127】該連結反応物を用いて、大腸菌ATCC3
3625株を形質転換し、形質転換体からプラスミドを
抽出し、pPAC1の高温誘導型プロモーター下流にP
roBAの転写方向が順方向となるように挿入された構
造を持つpKSR19を取得した。一方、大腸菌のPr
oC遺伝子を含むHincII−XhoI処理DNA断片
をpTrs33のSmaI−SalI間に挿入したpE
proCをEcoRIとBglIIで消化しDNA blunting
kitを使って平滑末端化後、アガロースゲル電気泳動と
Prep-A-Gene DNA Purification System(BIO−RA
D社製)を用いてTrpプロモーターからProC遺伝
子を含む約2.1kbのDNA断片を単離精製した。
Using the ligation product, E. coli ATCC3
Strain 3625 was transformed, a plasmid was extracted from the transformant, and PPAC was downstream of the high temperature inducible promoter of pPAC1.
pKSR19 having a structure inserted so that the transfer direction of roBA was forward was obtained. On the other hand, Pr of Escherichia coli
pE inserting the Hin CII-Xho I treated DNA fragment containing oC gene between Sma I- Sal I of pTrs33
digesting the proC with Eco RI and Bgl II DNA blunting
After blunt-ending using a kit, agarose gel electrophoresis
Prep-A-Gene DNA Purification System (BIO-RA
A DNA fragment of about 2.1 kb containing the ProC gene was isolated and purified from the Trp promoter using the product of Company D).

【0128】該DNA断片とSphIで消化後平滑末端
化したpKSR19をライゲーション反応によって連結
した。該連結反応物を用いて、大腸菌ATCC3362
5株を形質転換した。該形質転換体をアンピシリン10
0μg/mlを含むLB寒天培地に塗布し、37℃で2
4時間培養し、アンピシリン耐性の形質転換体を取得し
た。
The DNA fragment was ligated to pKSR19 which had been digested with SphI and blunt-ended after ligation. Using the ligation reaction, E. coli ATCC 3362 was used.
Five strains were transformed. The transformant was transformed into ampicillin 10
Spread on LB agar medium containing 0 μg / ml and
After culturing for 4 hours, an ampicillin-resistant transformant was obtained.

【0129】該アンピシリン耐性の形質転換体からプラ
スミドを抽出し、制限酵素解析を行い、脱感作型Pro
BA遺伝子とProC遺伝子を有するプラスミドを見出
し、pKSR21と命名した。該pKSR21をBam
HI消化、平滑末端化後さらにPstI消化し、アガロ
ースゲル電気泳動とPrep-A-Gene DNA Purification Sys
tem(BIO−RAD社製)を用いて約7kbのDNA
断片を単離精製した。
A plasmid was extracted from the ampicillin-resistant transformant, subjected to restriction enzyme analysis, and subjected to desensitization type Pro.
A plasmid having a BA gene and a ProC gene was found and named pKSR21. The pKSR21 is replaced with Bam
After HI digestion and blunt end digestion, further digestion with PstI was performed , followed by agarose gel electrophoresis and Prep-A-Gene DNA Purification Sys
About 7 kb of DNA using tem (manufactured by BIO-RAD)
The fragment was isolated and purified.

【0130】該DNA断片と、実施例2で作成したpK
SR303をEcoRI消化、平滑末端化後さらにPs
I消化し、アガロースゲル電気泳動とPrep-A-Gene DN
APurification System(BIO−RAD社製)を用いて
単離精製した約2.9kbのDNA断片とをライゲーシ
ョン反応によって連結した。該連結反応物を用いて、大
腸菌ATCC33625株を形質転換した。
The DNA fragment and pK prepared in Example 2 were used.
SR303 the Eco RI digestion, further Ps after blunt
tI digested, agarose gel electrophoresis and Prep-A-Gene DN
An about 2.9 kb DNA fragment isolated and purified using an APurification System (manufactured by BIO-RAD) was ligated by a ligation reaction. Escherichia coli ATCC 33625 was transformed using the ligation reaction product.

【0131】該形質転換体をアンピシリン100μg/
mlを含むLB寒天培地に塗布し、37℃で24時間培
養し、アンピシリン耐性の形質転換体を取得した。該ア
ンピシリン耐性の形質転換体からプラスミドを抽出し、
制限酵素解析を行い、脱感作型ProBA、ProC遺
伝子および4(R)KAL遺伝子を有するプラスミドp
KSR321を得た。
The transformant was treated with 100 μg of ampicillin /
The resultant was applied to an LB agar medium containing the same, and cultured at 37 ° C. for 24 hours to obtain an ampicillin-resistant transformant. Extracting a plasmid from the ampicillin-resistant transformant;
Restriction enzyme analysis was performed, and plasmid p containing desensitized ProBA, ProC gene and 4 (R) KAL gene was analyzed.
KSR321 was obtained.

【0132】本実施例のプラスミドの構築手順を図4に
示した。
The procedure for constructing the plasmid of this example is shown in FIG.

【0133】実施例9 グリオキシル酸添加培養による
4(R)HYP生産 実施例4で作成したNHK46株からプロリンアナログ
のアゼチジン−2−カルボン酸に耐性となった変異株を
誘導した。即ち、実施例4と同様に培養したNHK46
株に実施例4と同様に変異処理を施し、グルコース
0.5%、グルタミン酸 0.5g/l、リポ酸 100
μg/l、アゼチジン−2−カルボン酸 100mg/
lを添加したM9最少寒天培地に塗布し、37℃で2日
間培養した。
Example 9 Production of 4 (R) HYP by Cultivation with Glyoxylic Acid A mutant strain resistant to the proline analog azetidine-2-carboxylic acid was derived from the NHK46 strain prepared in Example 4. That is, NHK46 cultured in the same manner as in Example 4.
The strain was mutated in the same manner as in Example 4 and glucose was
0.5%, glutamic acid 0.5g / l, lipoic acid 100
μg / l, azetidine-2-carboxylic acid 100 mg /
1 was added to M9 minimal agar medium and cultured at 37 ° C. for 2 days.

【0134】該培養において、大きなコロニーを形成し
て生育した、アゼチジン−2−カルボン酸耐性変異株N
HK47株を取得した。NHK46株およびNHK47
株に実施例8で作成したpKSR321を導入し、アン
ピシリン耐性を指標に形質転換体を得た。各形質転換株
およびpKSR303を保有するNHK46株(実施例
4で作成)を実施例4と同様に培養し、これら培養上清
中の4(R)HYP量をHPLCを用いて定量した。
In this culture, the azetidine-2-carboxylic acid resistant mutant N
HK47 strain was obtained. NHK46 strain and NHK47
The pKSR321 prepared in Example 8 was introduced into the strain, and a transformant was obtained using ampicillin resistance as an index. Each transformant and the NHK46 strain carrying pKSR303 (prepared in Example 4) were cultured in the same manner as in Example 4, and the amount of 4 (R) HYP in these culture supernatants was quantified using HPLC.

【0135】HPLCによる定量は以下のように行なっ
た。培養上清液80μlに1M 硼酸緩衝液(pH9.
6)20μl、6mg/ml NBD−Cl(7-chloro-
4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole chloride)を含むメタ
ノール溶液100μlを加え、遮光下60℃、20分間
反応させる。この反応液に1N HClを50μl添加
して反応を停止させた後、ミリポアフィルターで濾過
し、その濾液を以下の条件で分析した。
The quantitative determination by HPLC was performed as follows. 1 M borate buffer (pH 9.
6) 20 μl, 6 mg / ml NBD-Cl (7-chloro-
100 μl of a methanol solution containing 4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole chloride) is added, and the mixture is reacted at 60 ° C. for 20 minutes under light shielding. After stopping the reaction by adding 50 μl of 1N HCl to the reaction solution, the reaction solution was filtered through a Millipore filter, and the filtrate was analyzed under the following conditions.

【0136】 移動相のグラジエントタイムプログラム 時間(min) B(Vol%) 0−10 0−8 10−20 8−80 20−21 80−100 21−23 100 23−24 0 検出:Ex=470nm, Em=530nmの蛍光
検出 結果を第4表に示した。
[0136] Gradient time program of mobile phase Time (min) B (Vol%) 0-10 0-8 10-20 8-80 20-21 80-100 21-23 100 23-24 0 Detection: Ex = 470 nm, Em = 530 nm Table 4 shows the results of fluorescence detection.

【0137】[0137]

【表4】 [Table 4]

【0138】実施例10 2段反応による4(R)HY
P生産 イソクエン酸デヒドロゲナーゼを欠損した大腸菌の変異
株EB106株〔E.coli Genetic Stock Center(Yal
e University, New Haven, CT, USA)より分与〕からP
1ファージによる形質導入法を用いて、大腸菌ATCC
33625株にイソクエン酸デヒドロゲナーゼ欠損変異
(icd)を導入し、NHK3株を作成した。本変異株
はicd変異のためグルタミン酸要求性を示す。
Example 10 4 (R) HY by Two-Step Reaction
P-producing Escherichia coli mutant EB106 strain deficient in isocitrate dehydrogenase [ E. coli Genetic Stock Center (Yal
e University, New Haven, CT, USA) to P
E. coli ATCC using the phage 1 transduction method
An isocitrate dehydrogenase deficient mutation (icd) was introduced into the 33625 strain to prepare an NHK3 strain. This mutant strain requires glutamate due to the icd mutation.

【0139】実施例8で作成したpKSR19を用いて
大腸菌ATCC33625株を、実施例8で作成したp
KSR19およびpKSR21を用いて大腸菌NHK3
株を、それぞれ形質転換し、アンピシリン耐性を指標に
各形質転換体を取得した。さらに大腸菌のグルタミン酸
デヒドロゲナーゼ遺伝子(gdh)を含むPstIと
laIサイトで挟まれた4.2kbのDNA断片と大腸
菌のグルコース−6−ホスフェートデヒドロゲナーゼ遺
伝子(zwf)を含むBamHIとSphIサイトで挟
まれた約3kbのDNA断片を持ち、クロラムフェニコ
ール耐性遺伝子を有するpACYC177由来のプラス
ミドpKSR50(図5に制限酵素地図を示した)を用
いてpKSR21を保有する大腸菌NHK3株(NHK
3/pKSR21株)を形質転換し、アンピシリンとク
ロラムフェニコール両薬剤に耐性であることを指標に、
pKSR50とpKSR21を保有するNHK3株(N
HK3/pKSR50+pKSR21)を取得した。
Using the pKSR19 prepared in Example 8, Escherichia coli ATCC 33625 was prepared using the pKSR19 prepared in Example 8.
Escherichia coli NHK3 using KSR19 and pKSR21
Each strain was transformed, and each transformant was obtained using ampicillin resistance as an index. Pst I and C containing the glutamate dehydrogenase gene (gdh) of E. coli
It has a 4.2 kb DNA fragment flanked by the la I site and an approximately 3 kb DNA fragment flanked by the Bam HI and the Sph I sites containing the glucose-6-phosphate dehydrogenase gene (zwf) of Escherichia coli, and contains chloramphenicol. Using a plasmid pKSR50 derived from pACYC177 having a resistance gene (restriction enzyme map is shown in FIG. 5), an E. coli NHK3 strain carrying pKSR21 (NHK3) was used.
3 / pKSR21 strain), and used as an indicator for resistance to both ampicillin and chloramphenicol drugs,
NHK3 strain carrying pKSR50 and pKSR21 (N
HK3 / pKSR50 + pKSR21).

【0140】また大腸菌K−12株系統で、変異型(i
cd,sucA,putA,eda)を有する変異株N
HK23株にも同様にしてpKSR50とpKSR21
を導入し、NHK23/pKSR50+pKSR21株
を取得した。大腸菌ATCC33625株、上記の様に
して造成したNHK3、ATCC33625/pKSR
19株、NHK3/pKSR19株、NHK3/pKS
R50+pKSR21株およびNHK23/pKSR5
0+pKSR21株を実施例4と同様にT培地中で30
℃にて24時間培養した後、実施例5で作成した4
(R)KHGを含有する培養上清をミリポア濾過滅菌し
たものを4(R)KHGの終濃度が40mMになるよう
に添加し、37℃でさらに24時間振盪培養した。
In the E. coli K-12 strain, the mutant (i
Mutant N having (cd, sucA, putA, eda)
Similarly, pKSR50 and pKSR21 were used for the HK23 strain.
Was introduced to obtain an NHK23 / pKSR50 + pKSR21 strain. Escherichia coli ATCC 33625 strain, NHK3 constructed as described above, ATCC 33625 / pKSR
19 strains, NHK3 / pKSR19 strains, NHK3 / pKS
R50 + pKSR21 strain and NHK23 / pKSR5
0 + pKSR21 strain in T medium as in Example 4
After culturing at 24 ° C. for 24 hours, 4
A culture supernatant containing (R) KHG and sterilized by millipore filtration was added so that the final concentration of 4 (R) KHG was 40 mM, and the cells were cultured at 37 ° C. for 24 hours with shaking.

【0141】該培養上清中の4(R)HYP量をHPL
Cで定量した。結果を第5表に示した。コリネバクテリ
ウム グルタミクムKY10912株をLB培地中で1
6時間振盪培養した。該培養液0.5mlを滅菌した5
mlのTC培地に添加し、30℃で24時間振盪培養し
た後、ミリポア濾過滅菌した実施例5で作成したR−K
HGを含有する培養上清を4(R)KHGの終濃度が4
0mMになるように添加し、37℃でさらに24時間振
盪培養した。
The amount of 4 (R) HYP in the culture supernatant was determined by HPL
Quantified with C. The results are shown in Table 5. Corynebacterium glutamicum KY10912 strain was cultured in LB medium for 1 hour.
The cells were cultured with shaking for 6 hours. 0.5 ml of the culture was sterilized 5
RK prepared in Example 5 which was added to the TC medium, and cultured with shaking at 30 ° C. for 24 hours, followed by sterilization by millipore filtration.
The culture supernatant containing HG was purified to a final concentration of 4 (R) KHG of 4
The solution was added to a concentration of 0 mM, and cultured with shaking at 37 ° C. for another 24 hours.

【0142】該培養培養上清中の4(R)HYP量をH
PLCで定量した。結果を第5表に示した。
The amount of 4 (R) HYP in the culture supernatant was H
Quantified by PLC. The results are shown in Table 5.

【0143】[0143]

【表5】 [Table 5]

【0144】実施例11 マイクロジャーファーメンタ
ーでの4(R)HYP生産 実施例10で造成したエシェリヒア コリNHK23/
pKSR50+pKSR21株をグルコース 1%、炭
酸カルシウム 2%、グルタミン酸 2g/lを添加した
LB培地に植菌し、28℃で13時間振盪培養した。該
培養液0.5mlを、同じ組成の培地10mlを入れ滅
菌した300ml容三角フラスコに添加し、28℃で1
3時間振盪培養した。
Example 11 Production of 4 (R) HYP by Micro Jar Fermenter Escherichia coli NHK23 /
The pKSR50 + pKSR21 strain was inoculated into an LB medium supplemented with 1% glucose, 2% calcium carbonate, and 2 g / l glutamic acid, and cultured with shaking at 28 ° C. for 13 hours. 0.5 ml of the culture was added to a sterilized 300 ml Erlenmeyer flask containing 10 ml of a medium having the same composition, and the mixture was added at 28 ° C. for 1 hour.
The cells were cultured with shaking for 3 hours.

【0145】該培養液全量を、リポ酸を除いたJ2培地
90mlを入れ滅菌した200ml容ジャーファーメン
ターに添加し、アンモニア水でpHを6.8に保ちつ
つ、通気200ml/min、撹拌800rpm、33
℃の条件で培養した。
The whole amount of the culture solution was added to a sterilized 200 ml jar fermenter containing 90 ml of J2 medium excluding lipoic acid, and while maintaining the pH at 6.8 with aqueous ammonia, aeration at 200 ml / min and stirring at 800 rpm. 33
The culture was carried out at a temperature of ° C.

【0146】培養14時間後に、培養温度を40℃にあ
げ、さらに8時間培養後、培養温度を37℃に下げた。
培養22時間目に、ジャーファーメンターから培養液を
27ml抜き取り、該ジャーファーメンターに実施例5
で作成した4(R)KHGを含有する培養上清27ml
をミリポア濾過滅菌後添加した〔4(R)KHG終濃度
80mM〕。
After 14 hours of culture, the culture temperature was raised to 40 ° C., and after another 8 hours, the culture temperature was lowered to 37 ° C.
At 22 hours of the culture, 27 ml of the culture solution was withdrawn from the jar fermenter, and the jar fermenter was used in Example 5.
27 ml of culture supernatant containing 4 (R) KHG prepared in
Was added after Millipore filtration sterilization [4 (R) KHG final concentration 80 mM].

【0147】37℃の条件で、該ジャーファーメンター
に適宜グルコースを添加しながら40時間培養を継続し
た。該培養上清中の4(R)HYPをHPLCで分析し
た。該培養により49.9mM(6.5g/l)の4
(R)HYPが生成した。
At 37 ° C., the culture was continued for 40 hours while appropriately adding glucose to the jar fermenter. 4 (R) HYP in the culture supernatant was analyzed by HPLC. By the culture, 49.9 mM (6.5 g / l) of 4
(R) HYP was produced.

【0148】参考例1 pTrS33の構築 PTrS33は特開昭58−110600および特開平
2−227075に記載された手順に従って容易に構築
することができる。以下に該プラスミドの構築方法を示
す。
Reference Example 1 Construction of pTrS33 PTrS33 can be easily constructed according to the procedures described in JP-A-58-110600 and JP-A-2-22775. The method for constructing the plasmid is described below.

【0149】大腸菌IKYP−1(FERM P−69
62)より単離したプラスミドpKYP−1をTaq
で部分消化後、EcoRIで消化し、得られた、トリプ
トファンプロモーターとSD配列を含む約2.6kbの
DNA断片を、アガロースゲル電気泳動法により精製、
取得した。pBR322(宝酒造社製)をTaq1で部
分消化した後、EcoRIで消化し、アガロースゲル電
気泳動法により約4.33kbのDNA断片を精製、取
得した。
E. coli IKYP-1 (FERM P-69)
The plasmid pKYP-1 isolated from 62) Taq 1
After digestion with EcoRI , an approximately 2.6 kb DNA fragment containing the tryptophan promoter and SD sequence was purified by agarose gel electrophoresis.
I got it. After pBR322 (Takara Shuzo Co., Ltd.) was partially digested with Taq 1, it was digested with Eco RI, purified DNA fragment of about 4.33kb by agarose gel electrophoresis, were obtained.

【0150】得られた約2.6kbのDNA断片および
約4.33kbのDNA断片をT4DNAリガーゼを用
いて連結した。該連結DNAを用い、マニアチスらの方
法〔モレキュラー・クローニング 第2版〕に従って大
腸菌C600SFS株を形質転換し、アンピシリンおよ
びテトラサイクリンを含むLB寒天培地に塗布し、37
℃で24時間インキュベートした。
The obtained DNA fragments of about 2.6 kb and about 4.33 kb were ligated with T4 DNA ligase. Using the ligated DNA, Escherichia coli C600SFS was transformed according to the method of Maniatis et al. [Molecular Cloning, 2nd Edition], and applied to an LB agar medium containing ampicillin and tetracycline.
Incubated at 24 ° C. for 24 hours.

【0151】生育してきたアンピシリンおよびテトラサ
イクリンに耐性を示す形質転換体よりプラスミドpKY
P−5を抽出、取得した。該pKYP−5をHapIIと
HindIIIで消化し約340bpのDNA断片を取得
した。該約340bpのDNA断片を、ClaIとHi
dIIIで消化したpBR322に挿入してpKYP−
10を取得した。
From the transformants showing resistance to the grown ampicillin and tetracycline, plasmid pKY
P-5 was extracted and obtained. The pKYP-5 is called Hap II.
It was digested with Hin dIII to obtain a DNA fragment of about 340bp. The DNA fragment of about 340 bp was converted into Cla I and Hi.
and inserted into pBR322 which had been digested with n dIII pKYP-
10 were obtained.

【0152】該pKYP−10をBanIIIとNru
で消化した後、アガロースゲル電気泳動法により、トリ
プトファンプロモーターを含む約3.8kbのDNA断
片を精製、取得した(BanIII−NruI断片)。ト
リプトファンプロモーターの下流にATG開始コドンを
付与するために、配列番号6および7に示されるDNA
配列を有する2種類のDNAリンカーをトリエステル法
によって合成した。
[0152] Ban the pKYP-10 III and Nru I
After that, a DNA fragment of about 3.8 kb containing a tryptophan promoter was purified and obtained by agarose gel electrophoresis ( Ban III- Nru I fragment). In order to add an ATG start codon downstream of the tryptophan promoter, the DNA shown in SEQ ID NOs: 6 and 7
Two types of DNA linkers having sequences were synthesized by the triester method.

【0153】これら合成DNAリンカーをT4ポリヌク
レオチドキナーゼを用いてリン酸化した後、T4DNA
リガーゼを用いて、上記で取得したpKYP−10由来
BanIII−NruI断片と連結した。該連結DNA
を用い、マニアチスらの方法〔モレキュラー・クローニ
ング 第2版〕に従って大腸菌HB101株を形質転換
し、アンピシリンを含むLB寒天培地に塗布し、37℃
で24時間インキュベートした。
After phosphorylation of these synthetic DNA linkers using T4 polynucleotide kinase, T4 DNA
The ligase was used to ligate with the pKYP-10-derived Ban III- Nru I fragment obtained above. The ligated DNA
Was used to transform Escherichia coli HB101 according to the method of Maniatis et al. [Molecular Cloning, 2nd Edition], spread on LB agar medium containing ampicillin, and
For 24 hours.

【0154】生育してきたアンピシリンに耐性を示す形
質転換体よりプラスミドpTrS20を抽出、取得し
た。該pTrS20をSacIとPstIで消化後、ア
ガロースゲル電気泳動法により約1.15kbのDNA
断片を精製、取得した(SacI−PstI断片)。
[0154] Plasmid pTrS20 was extracted and obtained from transformants showing resistance to the grown ampicillin. After digesting the pTrS20 with Sac I and Pst I, a DNA of about 1.15 kb was determined by agarose gel electrophoresis.
The fragment was purified and obtained ( SacI- PstI fragment).

【0155】大腸菌IKYP−26(FERM BP−
863)より単離したpKYP26をBamHIで消化
後、アガロースゲル電気泳動法により約1.7kbのD
NA断片を精製、取得した(BamHI断片)。またM1
3mp18RF DNA(宝酒造社製)をSacIとClaIで
消化後、アガロースゲル電気泳動法により約0.65k
bのDNA断片を精製した(SacI−ClaI断
片)。
E. coli IKYP-26 (FERM BP-
863) was digested with Bam HI, and the agarose gel electrophoresis was performed to obtain a 1.7 kb DKYP26.
The NA fragment was purified and obtained ( Bam HI fragment). Also M1
After digesting 3mp18RF DNA (manufactured by Takara Shuzo) with Sac I and Cla I, agarose gel electrophoresis was performed to about 0.65 k.
The DNA fragment b were purified (Sac I- Cla I fragment).

【0156】更に、配列番号8および9に示されるDN
A配列を有する2種類のDNAリンカーをアプライド・
バイオシステムズ社380A DNA合成機を用いて合
成し、T4ポリヌクレオチドキナーゼを用いリン酸化し
た。上記で得られたpTrS20由来のSacI−Ps
I断片、pKYP26由来のBamHI断片、M13mp1
8RF DNA由来のSacI−ClaI断片および5’り
ん酸化された上記2つの合成DNAをT4 DNAリガ
ーゼを用いて連結した。
Furthermore, the DN shown in SEQ ID NOS: 8 and 9
The two DNA linkers having the A sequence are
It was synthesized using a Biosystems 380A DNA synthesizer and phosphorylated using T4 polynucleotide kinase. Sac I- Ps derived from pTrS20 obtained above
t I fragment, Bam HI fragment from pKYP26, M13mp1
The 8RF DNA derived Sac I- Cla I fragment and 5 'phosphorylated the two synthetic DNA were ligated using T4 DNA ligase.

【0157】該連結DNAを用い、マニアチスらの方法
〔モレキュラー・クローニング 第2版〕に従って大腸
菌ATCC33625株を形質転換し、アンピシリンを含むLB
寒天培地に塗布し、37℃で24時間インキュベートし
た。生育してきたアンピシリンに耐性を示す形質転換体
よりプラスミドpTrS33を抽出、取得した。
Using the ligated DNA, Escherichia coli ATCC 33625 was transformed according to the method of Maniatis et al. [Molecular cloning, 2nd edition], and LB containing ampicillin was used.
It was spread on an agar medium and incubated at 37 ° C. for 24 hours. Plasmid pTrS33 was extracted and obtained from transformants showing resistance to the growing ampicillin.

【0158】[0158]

【発明の効果】本発明により、グリオキシル酸とピルビ
ン酸とから、4(S)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル
酸は生成せず、4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタ
ル酸のみを生成する反応を触媒する酵素4(R)−ヒド
ロキシ−2−ケトグルタル酸アルドラーゼ、該酵素をコ
ードするDNA、該DNAをベクターに組み込んで得ら
れる組換え体DNA、該組換え体DNAを宿主細胞に導
入して得られる形質転換体、該形質転換体を用いた4
(R)KHG、4(R)HGまたは4(R)HYPの製
造法を提供することができる。
According to the present invention, a reaction for producing only 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid without producing 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutaric acid from glyoxylic acid and pyruvic acid. Enzyme 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutarate aldolase which catalyzes, DNA encoding the enzyme, recombinant DNA obtained by incorporating the DNA into a vector, and recombinant DNA obtained by introducing the recombinant DNA into host cells Transformant, and 4 using the transformant
A method for producing (R) KHG, 4 (R) HG or 4 (R) HYP can be provided.

【0159】また、アミノ基供与体および4(R)KH
Gから4(R)HYPを生成する活性を有する生体触媒
を用いた4(R)HYPの製造法を提供することができ
る。
Further, an amino group donor and 4 (R) KH
A method for producing 4 (R) HYP using a biocatalyst having an activity of producing 4 (R) HYP from G can be provided.

【0160】[0160]

【配列表】[Sequence list]

配列番号: 1 配列の長さ: 208 配列の型:アミノ酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 配列 Met His Val Leu Ser Gln Ile Lys Glu Gln Lys Val Ile Ala Ile Ile 1 5 10 15 Arg Gly Tyr Asn Pro Glu Glu Ala Val Ser Ile Ala Gly Ala Leu Lys 20 25 30 Ala Gly Gly Ile Arg Leu Val Glu Ile Thr Leu Asn Ser Pro Gln Ala 35 40 45 Ile Lys Ala Ile Glu Ala Val Ser Glu Asp Phe Gly Asp Glu Met Leu 50 55 60 Ile Gly Ala Gly Thr Val Leu Asp Pro Glu Ser Ala Arg Ala Ala Leu 65 70 75 80 Leu Ala Gly Ala Arg Phe Ile Leu Ser Pro Ile Val His Glu Glu Thr 85 90 95 Ile Lys Leu Thr Lys Arg Tyr Gly Ala Val Ser Ile Pro Gly Ala Phe 100 105 110 Thr Pro Thr Glu Ile Leu Lys Ala Tyr Glu Ser Gly Gly Asp Ile Ile 115 120 125 Lys Val Phe Pro Gly Thr Met Gly Pro Gly Tyr Ile Lys Asp Ile His 130 135 140 Gly Pro Phe Pro His Ile Pro Leu Leu Pro Thr Gly Gly Val Gly Leu 145 150 155 160 Glu Asn Leu His Glu Phe Leu Gln Ala Gly Ala Val Gly Ala Gly Ile 165 170 175 Gly Gly Ser Leu Val Arg Ala His Gln Asp Val Asn Asp Ala Phe Leu 180 185 190 Glu Val Leu Ser Lys Lys Ala Lys Gln Phe Val Glu Ala Ala Lys Gln 195 200 205 SEQ ID NO: 1 Sequence length: 208 Sequence type: Amino acid Topology: Linear Sequence type: Protein Sequence Met His Val Leu Ser Gln Ile Lys Glu Gln Lys Val Ile Ala Ile Ile 1 5 10 15 Arg Gly Tyr Asn Pro Glu Glu Ala Val Ser Ile Ala Gly Ala Leu Lys 20 25 30 Ala Gly Gly Ile Arg Leu Val Glu Ile Thr Leu Asn Ser Pro Gln Ala 35 40 45 Ile Lys Ala Ile Glu Ala Val Ser Glu Asp Phe Gly Asp Glu Met Leu 50 55 60 Ile Gly Ala Gly Thr Val Leu Asp Pro Glu Ser Ala Arg Ala Ala Leu 65 70 75 80 Leu Ala Gly Ala Arg Phe Ile Leu Ser Pro Ile Val His Glu Glu Thr 85 90 95 Ile Lys Leu Thr Lys Arg Tyr Gly Ala Val Ser Ile Pro Gly Ala Phe 100 105 110 Thr Pro Thr Glu Ile Leu Lys Ala Tyr Glu Ser Gly Gly Asp Ile Ile 115 120 125 Lys Val Phe Pro Gly Thr Met Gly Pro Gly Tyr Ile Lys Asp Ile His 130 135 140 Gly Pro Phe Pro His Ile Pro Leu Leu Pro Thr Gly Gly Val Gly Leu 145 150 155 160 Glu Asn Leu His Glu Phe Leu Gln Ala Gly Ala Val Gly Ala Gly Ile 165 170 175 Gly Gly Ser Leu Val Arg Ala His Gln Asp Val Asn Asp Ala Phe Leu 180 185 190 Glu Val Leu Ser Lys Lys Ala Lys Gln Phe Val Glu Ala Ala Lys Gln 195 200 205

【0161】配列番号: 2 配列の長さ: 624 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:Genomic DNA 起源 生物名:バチルス エスピー(Bacillus sp.) 株名:OC187 配列 ATGCATGTAT TGTCACAAAT CAAAGAACAA AAAGTGATTG CGATCATCCG CGGATACAAT 60 CCGGAGGAGG CAGTGAGCAT TGCCGGCGCC TTAAAAGCGG GCGGCATCAG GCTTGTGGAA 120 ATTACGCTCA ATTCCCCTCA AGCGATCAAA GCGATTGAAG CGGTTTCAGA AGATTTTGGA 180 GACGAAATGC TTATCGGAGC GGGAACCGTT CTTGATCCCG AATCTGCGAG AGCGGCGCTT 240 TTAGCCGGCG CGCGGTTTAT CCTGTCGCCA ATTGTTCATG AAGAGACGAT CAAGCTGACA 300 AAGCGATATG GAGCGGTCAG CATTCCGGGC GCCTTTACCC CGACGGAAAT ATTGAAGGCG 360 TATGAAAGCG GGGGAGACAT CATCAAAGTA TTTCCCGGAA CGATGGGGCC TGGCTATATC 420 AAAGATATCC ACGGACCGTT TCCGCATATT CCGCTGCTTC CGACGGGAGG GGTCGGGTTG 480 GAAAACCTTC ACGAGTTTTT ACAGGCCGGT GCGGTCGGTG CTGGAATCGG CGGTTCACTT 540 GTCAGGGCTC ATCAAGATGT AAATGACGCG TTTTTAGAAG TGCTGTCCAA AAAAGCAAAG 600 CAATTTGTTG AAGCAGCAAA ACAG 624SEQ ID NO: 2 Sequence length: 624 Sequence type: nucleic acid Number of strands: double-stranded Topology: linear Sequence type: Genomic DNA Origin Organism name: Bacillus sp. OC187 sequence ATGCATGTAT TGTCACAAAT CAAAGAACAA AAAGTGATTG CGATCATCCG CGGATACAAT 60 CCGGAGGAGG CAGTGAGCAT TGCCGGCGCC TTAAAAGCGG GCGGCATCAG GCTTGTGGAA 120 ATTACGCTCA ATTCCCCTCA AGCGATCAAA GCGATTGAAG CGGTTTCAGA AGATTTTGGA 180 GACGAAATGC TTATCGGAGC GGGAACCGTT CTTGATCCCG AATCTGCGAG AGCGGCGCTT 240 TTAGCCGGCG CGCGGTTTAT CCTGTCGCCA ATTGTTCATG AAGAGACGAT CAAGCTGACA 300 AAGCGATATG GAGCGGTCAG CATTCCGGGC GCCTTTACCC CGACGGAAAT ATTGAAGGCG 360 TATGAAAGCG GGGGAGACAT CATCAAAGTA TTTCCCGGAA CGATGGGGCC TGGCTATATC 420 AAAGATATCC ACGGACCGTT TCCGCATATT CCGCTGCTTC CGACGGGAGG GGTCGGGTTG 480 GAAAACCTTC ACGAGTTTTT ACAGGCCGGT GCGGTCGGTG CTGGAATCGG CGGTTCACTT 540 GTCAGGGCTC ATCAAGATGT AAATGACGCG TTTTTAGAAG TGCTGTCCAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGCATGAAGCAGAAAGCAAGAGCATGAAGCAGAAGATCAAGCAGAAGATCAAGCAGAAGTCA

【0162】配列番号: 3 配列の長さ: 624 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖状配列の種類:Genomic DNA 起源 生物名:バチルス エスピー(Bacillus sp.) 株名:OC187 配列 ATGCACGTAC TGTCTCAAAT CAAAGAACAA AAAGTGATTG CGATCATCCG CGGATACAAT 60 CCGGAGGAGG CAGTGAGCAT TGCCGGCGCC TTAAAAGCGG GCGGCATCAG GCTTGTGGAA 120 ATTACGCTCA ATTCCCCTCA AGCGATCAAA GCGATTGAAG CGGTTTCAGA AGATTTTGGA 180 GACGAAATGC TTATCGGAGC GGGAACCGTT CTTGATCCCG AATCTGCGAG AGCGGCGCTT 240 TTAGCCGGCG CGCGGTTTAT CCTGTCGCCA ATTGTTCATG AAGAGACGAT CAAGCTGACA 300 AAGCGATATG GAGCGGTCAG CATTCCGGGC GCCTTTACCC CGACGGAAAT ATTGAAGGCG 360 TATGAAAGCG GGGGAGACAT CATCAAAGTA TTTCCCGGAA CGATGGGGCC TGGCTATATC 420 AAAGATATCC ACGGACCGTT TCCGCATATT CCGCTGCTTC CGACGGGAGG GGTCGGGTTG 480 GAAAACCTTC ACGAGTTTTT ACAGGCCGGT GCGGTCGGTG CTGGAATCGG CGGTTCACTT 540 GTCAGGGCTC ATCAAGATGT AAATGACGCG TTTTTAGAAG TGCTGTCCAA AAAAGCAAAG 600 CAATTTGTTG AAGCAGCAAA ACAG 624SEQ ID NO: 3 Sequence length: 624 Sequence type: nucleic acid Number of strands: double-stranded Topology: type of linear sequence: Genomic DNA origin Organism: Bacillus sp. OC187 sequence ATGCACGTAC TGTCTCAAAT CAAAGAACAA AAAGTGATTG CGATCATCCG CGGATACAAT 60 CCGGAGGAGG CAGTGAGCAT TGCCGGCGCC TTAAAAGCGG GCGGCATCAG GCTTGTGGAA 120 ATTACGCTCA ATTCCCCTCA AGCGATCAAA GCGATTGAAG CGGTTTCAGA AGATTTTGGA 180 GACGAAATGC TTATCGGAGC GGGAACCGTT CTTGATCCCG AATCTGCGAG AGCGGCGCTT 240 TTAGCCGGCG CGCGGTTTAT CCTGTCGCCA ATTGTTCATG AAGAGACGAT CAAGCTGACA 300 AAGCGATATG GAGCGGTCAG CATTCCGGGC GCCTTTACCC CGACGGAAAT ATTGAAGGCG 360 TATGAAAGCG GGGGAGACAT CATCAAAGTA TTTCCCGGAA CGATGGGGCC TGGCTATATC 420 AAAGATATCC ACGGACCGTT TCCGCATATT CCGCTGCTTC CGACGGGAGG GGTCGGGTTG 480 GAAAACCTTC ACGAGTTTTT ACAGGCCGGT GCGGTCGGTG CTGGAATCGG CGGTTCACTT 540 GTCAGGGCTC ATCAAGATGT AAATGACGCG TTTTTAGAAG TGCTGTCCAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGCATGAAGCAGAAAGCAAGAGCATGAAGCAGAAGATCAAGCAGAAGATCAAGCAGAAGTCA

【0163】配列番号:4 配列の長さ: 30 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸、合成DNA 配列 GTCATCGATA TGCACGTACT GTCTCAAATC 30SEQ ID NO: 4 Sequence length: 30 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single strand Topology: linear Sequence type: other nucleic acid, synthetic DNA sequence GTCATCGATA TGCACGTACT GTCTCAAATC 30

【0164】配列番号5 配列の長さ: 27 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸、合成DNA 配列 TGCGGATCCT TACTGTTTTG CTGCTTC 27 SEQ ID NO: 5 Sequence length: 27 Sequence type: Number of nucleic acid strands: Single strand Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid, synthetic DNA sequence TGCGGATCCT TACTGTTTTG CTGCTTC 27

【0165】配列番号6 配列の長さ: 19 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸、合成DNA 配列 CGATAAGCTT ATGAGCTCG 19SEQ ID NO: 6 Sequence length: 19 Sequence type: Number of nucleic acid chains: Single strand Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid, synthetic DNA sequence CGATAAGCTT ATGAGCTCG 19

【0166】配列番号7 配列の長さ: 17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸、合成DNA 配列 CGAGCTCATA AGCTTAT 17SEQ ID NO: 7 Sequence length: 17 Sequence type: Number of nucleic acid chains: Single strand Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid, synthetic DNA sequence CGAGCTCATA AGCTTAT 17

【0167】配列番号8 配列の長さ: 49 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸、合成DNA 配列 CGATAAGCTT ATGATATCCA ACGTCGACGA CGGCGTCGAA CCATGGCCG 49SEQ ID NO: 8 Sequence length: 49 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single strand Topology: linear Sequence type: other nucleic acid, synthetic DNA sequence CGATAAGCTT ATGATATCCA ACGTCGACGA CGGCGTCGAA CCATGGCCG 49

【0168】配列番号9 配列の長さ: 51 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸、合成DNA 配列 GATCCGGCCA TGGTTCGACG CCGTCGTCGA CGTTGGATAT CATAAGCTTA T 51SEQ ID NO: 9 Sequence length: 51 Sequence type: number of nucleic acid strands: single strand Topology: linear Sequence type: other nucleic acid, synthetic DNA sequence GATCCGGCCA TGGTTCGACG CCGTCGTCGA CGTTGGATAT CATAAGCTTA T 51

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1はpKSR201上にクローニングされた
Bacillus sp.OC187株由来のD片の制限酵素地図を示し
た図である。
FIG. 1. FIG. 1 is cloned on pKSR201.
It is a figure showing a restriction map of a D fragment derived from Bacillus sp. Strain OC187.

【図2】図2はpKSR303の制限酵素地図を示した
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a restriction map of pKSR303.

【図3】図3はpKSR803の制限酵素地図を示した
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a restriction map of pKSR803.

【図4】図4はpKSR19、pKSR21、pKSR
321の作成手順と構造を示した図である。
FIG. 4 shows pKSR19, pKSR21, pKSR
FIG. 321 is a diagram showing a creation procedure and a structure of H.321.

【図5】図5はpKSR50の制限酵素地図を示した図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a restriction map of pKSR50.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Amp:pBR322由来アンピシリン耐性遺伝子 Ptrp:トリプトファンプロモーター 4(R)KAL:4−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸
アルドラーゼをコードする遺伝子 Spc:スペクチノマイシン耐性遺伝子 laclq:過剰生産型lacリプレッサー遺伝子 Ptac:tacプロモーター ProBAR:フィードバック阻害緩和型変異プロリン
生合成遺伝子ProBA PpL:ラムダファージ由来pLプロモーター ProC:プロリン生合成遺伝子ProC ZWF:グルコース-6リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子 GDH:グルタミン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子 Cm:クロラムフェニコール耐性遺伝子 ori177:pACYC177複製起点
Amp: pBR322-derived ampicillin resistance gene Ptrp: tryptophan promoter 4 (R) KAL: gene encoding 4-hydroxy-2-ketoglutarate aldolase Spc: spectinomycin resistance gene laclq: overproduced lac repressor gene Ptac: tac promoter ProBAR: feedback inhibition moderating mutant proline biosynthesis gene ProBA PpL: lambda phage-derived pL promoter ProC: proline biosynthesis gene ProC ZWF: glucose-6-phosphate dehydrogenase gene GDH: glutamate dehydrogenase gene Cm: chloramphenicol resistance gene ori177: pACYC177 origin of replication

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C12P 13/24 C12P 13/24 //(C12N 15/09 ZNA C12R 1:19) (C12N 15/09 ZNA C12R 1:15) (C12N 15/09 ZNA C12R 1:22) (C12N 15/09 ZNA C12R 1:425) (C12N 15/09 ZNA C12R 1:185) (C12N 15/09 ZNA C12R 1:07) (C12N 1/21 C12R 1:185) (C12N 1/21 C12R 1:19) (C12N 1/21 C12R 1:15) (C12N 1/21 C12R 1:22) (C12N 1/21 C12R 1:425) (C12P 7/50 C12R 1:185) (C12P 7/50 C12R 1:19) (C12P 7/50 C12R 1:15) (C12P 7/50 C12R 1:22) (C12P 7/50 C12R 1:45) (C12P 13/04 C12R 1:185) (C12P 13/04 C12R 1:19) (C12P 13/04 C12R 1:15) (C12P 13/04 C12R 1:22) (C12P 13/04 C12R 1:425) (C12P 13/24 C12R 1:185) (C12P 13/24 C12R 1:19) (C12P 13/24 C12R 1:15) (C12P 13/24 C12R 1:22) (C12P 13/24 C12R 1:425) ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI C12P 13/24 C12P 13/24 // (C12N 15/09 ZNA C12R 1:19) (C12N 15/09 ZNA C12R 1:15) (C12N 15/09 ZNA C12R 1: 425) (C12N 15/09 ZNA C12R 1: 185) (C12N 15/09 ZNA C12R 1: 185) (C12N 15/09 ZNA C12R 1:07) (C12N 1/21 C12R 1: 185) (C12N 1/21 C12R 1:19) (C12N 1/21 C12R 1:15) (C12N 1/21 C12R 1:22) (C12N 1/21 C12R 1: 425) (C12P 7/50 C12R 1: 185) (C12P 7/50 C12R 1:19) (C12P 7/50 C12R 1:15) (C12P 7/50 C12R 1:22) (C12P 7/50 C12R 1:45) (C12P 13/04 C 2R 1: 185) (C12P 13/04 C12R 1:19) (C12P 13/04 C12R 1:15) (C12P 13/04 C12R 1:22) (C12P 13/04 C12R 1: 425) (C12P 13/24 (C12R 1: 185) (C12P 13/24 C12R 1:19) (C12P 13/24 C12R 1:15) (C12P 13/24 C12R 1:22) (C12P 13/24 C12R 1: 425)

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】グリオキシル酸とピルビン酸とから、4
(S)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸は生成せず、
4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸のみを生成
する反応を触媒する4(R)−ヒドロキシ-2-ケトグル
タル酸アルドラーゼ。
1. A method for preparing 4 glyoxylic acid and pyruvic acid.
(S) -hydroxy-2-ketoglutaric acid is not produced,
4 (R) -hydroxy-2-ketoglutarate aldolase which catalyzes a reaction producing only 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutarate.
【請求項2】4(R)−ヒドロキシ-2-ケトグルタル酸
アルドラーゼが、配列番号1で表されるアミノ酸配列を
有するポリペプチド、または配列番号1で表されるアミ
ノ酸配列とは一個以上のアミノ酸が置換、欠失または付
加したアミノ酸配列を有し、かつグリオキシル酸とピル
ビン酸とから、4(S)−ヒドロキシ−2−ケトグルタ
ル酸は生成せず、4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグル
タル酸のみを生成する反応を触媒する活性を有するポリ
ペプチドである、請求項1記載の4(R)−ヒドロキシ
-2-ケトグルタル酸アルドラーゼ。
2. The method according to claim 1, wherein the 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutarate aldolase is a polypeptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or one or more amino acids different from the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. It has a substituted, deleted or added amino acid sequence and does not produce 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutaric acid from glyoxylic acid and pyruvic acid, but only 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid The 4 (R) -hydroxy according to claim 1, which is a polypeptide having an activity of catalyzing a reaction producing
2-ketoglutarate aldolase.
【請求項3】請求項1または2記載の4(R)−ヒドロ
キシ-2-ケトグルタル酸アルドラーゼをコードするDN
A。
3. A DN encoding 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutarate aldolase according to claim 1 or 2.
A.
【請求項4】DNAが、バチルス属に属する微生物由来
のDNAである、請求項3記載のDNA。
4. The DNA according to claim 3, wherein the DNA is derived from a microorganism belonging to the genus Bacillus.
【請求項5】バチルス属に属する微生物が、バチルス
エスピーOC187株(FERM BP−4646)で
ある、請求項4記載のDNA。
5. The microorganism belonging to the genus Bacillus, wherein the microorganism is Bacillus.
The DNA according to claim 4, which is sp. OC187 strain (FERM BP-4646).
【請求項6】DNAが、配列番号2または3で表される
塩基配列を有するDNAまたは該DNAとストリンジェ
ントな条件下でハイブリダイズするDNAである、請求
項3記載のDNA。
6. The DNA according to claim 3, wherein the DNA is a DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 3, or a DNA that hybridizes with the DNA under stringent conditions.
【請求項7】請求項3〜6のいずれかに記載のDNAを
ベクターに組み込んで得られる組換え体DNA。
7. A recombinant DNA obtained by incorporating the DNA according to claim 3 into a vector.
【請求項8】組換え体DNAが、pKSR222、pK
SR303、pKSR321およびpKSR803から
選ばれる組換え体DNAである、請求項7記載の組換え
体DNA。
8. The recombinant DNA may be pKSR222, pKSR222 or pKSR222.
The recombinant DNA according to claim 7, which is a recombinant DNA selected from SR303, pKSR321, and pKSR803.
【請求項9】請求項7または8記載の組換え体DNAを
宿主細胞に導入して得られる形質転換体。
9. A transformant obtained by introducing the recombinant DNA according to claim 7 or 8 into a host cell.
【請求項10】宿主細胞が、エシェリヒア属、コリネバ
クテリウム属、クレブシエラ属およびセラチア属に属す
る微生物から選ばれる微生物である請求項9記載の形質
転換体。
10. The transformant according to claim 9, wherein the host cell is a microorganism selected from the genus Escherichia, Corynebacterium, Klebsiella and Serratia.
【請求項11】エシェリヒア属に属する微生物がエシェ
リヒア・コリNHK46/pKSR303である、請求
項10記載の形質転換体。
11. The transformant according to claim 10, wherein the microorganism belonging to the genus Escherichia is Escherichia coli NHK46 / pKSR303.
【請求項12】請求項9、10または11記載の形質転
換体を培地中で培養し、グリオキシル酸とピルビン酸と
から、4(S)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸は生
成せず、4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸の
みを生成する反応を触媒する4(R)−ヒドロキシ-2-
ケトグルタル酸アルドラーゼを生成蓄積させ、該培養物
より該4(R)−ヒドロキシ-2-ケトグルタル酸アルド
ラーゼを採取することを特徴とする4(R)−ヒドロキ
シ-2-ケトグルタル酸アルドラーゼの製造法。
12. The transformant according to claim 9, 10 or 11, wherein the transformant is cultured in a medium, and 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutaric acid is not produced from glyoxylic acid and pyruvic acid. 4 (R) -hydroxy-2-catalyzing the reaction producing only R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid
A method for producing 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutarate aldolase, comprising producing and accumulating ketoglutarate aldolase, and collecting the 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutarate aldolase from the culture.
【請求項13】請求項9、10または11記載の形質転
換体由来であり、かつグリオキシル酸とピルビン酸とか
ら4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸を生成す
る活性を有する生体触媒I、ピルビン酸およびグリオキ
シル酸を水性媒体中に存在させることにより、水性媒体
中に4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸を生成
させ、生成した4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタ
ル酸を該水性媒体中より採取することを特徴とする4
(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル酸の製造法。
13. A biocatalyst I derived from the transformant according to claim 9, 10 or 11, and having an activity of producing 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid from glyoxylic acid and pyruvic acid. By causing pyruvic acid and glyoxylic acid to be present in the aqueous medium, 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid is produced in the aqueous medium, and the produced 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid is converted into the aqueous medium. Characterized by being collected from the medium 4
A method for producing (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid.
【請求項14】形質転換体が、1)グリオキシル酸とピ
ルビン酸とから4(S)−ヒドロキシ−2−ケトグルタ
ル酸を生成する能力を有しない、2)リポ酸に対する栄
養要求性を有する、および3)リンゴ酸シンターゼ活性
の低いあるいは有しないという性質の中から選ばれる1
つ以上の性質を有する形質転換体である、請求項13記
載の製造法。
14. The transformant 1) has no ability to produce 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutarate from glyoxylic acid and pyruvic acid, 2) has an auxotrophy for lipoic acid, and 3) 1 selected from properties of low or no malate synthase activity
14. The production method according to claim 13, which is a transformant having one or more properties.
【請求項15】生体触媒Iが、微生物の培養物、菌体ま
たはそれらの処理物である、請求項13記載の製造法。
15. The production method according to claim 13, wherein the biocatalyst I is a culture, a microorganism, or a processed product thereof of a microorganism.
【請求項16】ピルビン酸が、請求項13または14記
載の形質転換体によりピルビン酸に転換することのでき
る化合物から、該形質転換体により転換されたピルビン
酸である、請求項13記載の製造法。
(16) the method according to the above (13), wherein the pyruvate is pyruvate converted from the compound which can be converted into the pyruvate by the transformant according to the above (13) or (14); Law.
【請求項17】ピルビン酸に転換することのできる化合
物がグルコース、フラクトース、マルトース、グリセロ
ール、乳酸または乳酸アンモニウムである請求項16記
載の製造法。
17. The method according to claim 16, wherein the compound that can be converted to pyruvic acid is glucose, fructose, maltose, glycerol, lactic acid or ammonium lactate.
【請求項18】請求項9、10または11記載の形質転
換体、アミノ基供与体、糖質およびグリオキシル酸を水
性媒体中に存在させることにより、水性媒体中に4
(R)−ヒドロキシ−2−L−グルタミン酸を生成さ
せ、生成した4(R)−ヒドロキシ−2−L−グルタミ
ン酸を該水性媒体中より採取することを特徴とする4
(R)−ヒドロキシ−2−L−グルタミン酸の製造法。
(18) The presence of the transformant (9), (10) or (11), amino group donor, saccharide and glyoxylic acid in an aqueous medium,
(R) -hydroxy-2-L-glutamic acid is produced, and the produced 4 (R) -hydroxy-2-L-glutamic acid is collected from the aqueous medium.
A method for producing (R) -hydroxy-2-L-glutamic acid.
【請求項19】形質転換体が、1)グリオキシル酸とピ
ルビン酸とから4(S)−ヒドロキシ−2−ケトグルタ
ル酸を生成する能力を有しない、2)リポ酸に対する栄
養要求性を有する、3)リンゴ酸シンターゼ活性の低い
あるいは有しない、および4)ホスホエノールピルビン
酸カルボキシラーゼ活性を有しないという性質の中から
選ばれる1つ以上の性質を有する形質転換体である、請
求項18記載の製造法。
19. The transformant is 1) not capable of producing 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutaric acid from glyoxylic acid and pyruvic acid; 2) having an auxotrophy for lipoic acid; 19. The method according to claim 18, wherein the transformant has at least one property selected from the group consisting of :) low or no malate synthase activity, and 4) no phosphoenolpyruvate carboxylase activity. .
【請求項20】請求項9、10または11記載の形質転
換体、アミノ基供与体、糖質およびグリオキシル酸を水
性媒体中に存在させることにより、水性媒体中に4
(R)−ヒドロキシ−L−プロリンを生成させ、生成し
た4(R)−ヒドロキシ−L−プロリンを該水性媒体中
より採取することを特徴とする4(R)−ヒドロキシ−
L−プロリンの製造法。
20. The transformant according to claim 9, 10 or 11, wherein the amino group donor, saccharide, and glyoxylic acid are present in the aqueous medium so that 4
(R) -hydroxy-L-proline is produced, and the produced 4 (R) -hydroxy-L-proline is collected from the aqueous medium.
A method for producing L-proline.
【請求項21】形質転換体が、1)グリオキシル酸とピ
ルビン酸とから4(S)−ヒドロキシ−2−ケトグルタ
ル酸を生成する能力を有しない、2)リポ酸に対する栄
養要求性を有する、3)リンゴ酸シンターゼ活性の低い
あるいは有しない、4)ホスホエノールピルビン酸カル
ボキシラーゼ活性を有しない、および5)プロリンアナ
ログに対して耐性を有するという性質の中から選ばれる
1つ以上の性質を有する形質転換体である、請求項20
記載の製造法。
21. A transformant which has 1) no ability to produce 4 (S) -hydroxy-2-ketoglutarate from glyoxylic acid and pyruvate; 2) an auxotrophy for lipoic acid; ) A transformant having one or more properties selected from among properties of low or no malate synthase activity, 4) no phosphoenolpyruvate carboxylase activity, and 5) resistance to proline analogs. 21. A body
Production method as described.
【請求項22】アミノ基供与体および4(R)−ヒドロ
キシ−2−ケトグルタル酸から4(R)−ヒドロキシ−
L−プロリンを生成する活性を有する生体触媒II、アミ
ノ基供与体および4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグル
タル酸を水性媒体中に存在させることにより、水性媒体
中に4(R)−ヒドロキシ−L−プロリンを生成させ、
生成した4(R)−ヒドロキシ−L−プロリンを該水性
媒体中より採取することを特徴とする4(R)−ヒドロ
キシ−L−プロリンの製造法。
22. An amino group donor and 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid to give 4 (R) -hydroxy-
The presence of the biocatalyst II having the activity of producing L-proline, the amino group donor and 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid in the aqueous medium allows the 4 (R) -hydroxy- Producing L-proline,
A method for producing 4 (R) -hydroxy-L-proline, wherein the produced 4 (R) -hydroxy-L-proline is collected from the aqueous medium.
【請求項23】生体触媒IIが微生物の培養物、菌体また
はそれらの処理物である請求項22記載の製造法。
23. The method according to claim 22, wherein the biocatalyst II is a culture, a microbial cell or a processed product thereof of a microorganism.
【請求項24】微生物が、エシェリヒア属またはコリネ
バクテリウム属に属する微生物である請求項23記載の
製造法。
24. The method according to claim 23, wherein the microorganism is a microorganism belonging to the genus Escherichia or Corynebacterium.
【請求項25】微生物が、1)グルタミン酸に対する栄
養要求性を有する、および2)プロリンアナログに対し
て耐性を有するという性質の中から選ばれる1つ以上の
性質を有する微生物である、請求項23または24記載
の製造法。
25. The microorganism according to claim 23, wherein the microorganism has one or more properties selected from 1) an auxotrophy for glutamate and 2) a resistance to a proline analog. Or the production method according to 24.
【請求項26】4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタ
ル酸が請求項13〜17のいずれかに記載の製造法によ
り製造された4(R)−ヒドロキシ−2−ケトグルタル
酸である、請求項23記載の製造法。
26. The method according to claim 13, wherein the 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid is 4 (R) -hydroxy-2-ketoglutaric acid produced by the method according to any one of claims 13 to 17. 23. The production method according to 23.
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