JPWO2013137277A1 - Method for producing 3-hydroxypropionic acid, genetically modified microorganism, and method for producing acrylic acid, water-absorbing resin, acrylic ester, and acrylic ester resin using said method - Google Patents

Method for producing 3-hydroxypropionic acid, genetically modified microorganism, and method for producing acrylic acid, water-absorbing resin, acrylic ester, and acrylic ester resin using said method Download PDF

Info

Publication number
JPWO2013137277A1
JPWO2013137277A1 JP2014504942A JP2014504942A JPWO2013137277A1 JP WO2013137277 A1 JPWO2013137277 A1 JP WO2013137277A1 JP 2014504942 A JP2014504942 A JP 2014504942A JP 2014504942 A JP2014504942 A JP 2014504942A JP WO2013137277 A1 JPWO2013137277 A1 JP WO2013137277A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gene
fragment
gene encoding
acid
pombe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014504942A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
洋 堀川
洋 堀川
正治 向山
正治 向山
大祐 立岩
大祐 立岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Shokubai Co Ltd filed Critical Nippon Shokubai Co Ltd
Priority to JP2014504942A priority Critical patent/JPWO2013137277A1/en
Publication of JPWO2013137277A1 publication Critical patent/JPWO2013137277A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/347Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups
    • C07C51/377Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups by splitting-off hydrogen or functional groups; by hydrogenolysis of functional groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0006Oxidoreductases (1.) acting on CH-OH groups as donors (1.1)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0008Oxidoreductases (1.) acting on the aldehyde or oxo group of donors (1.2)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/88Lyases (4.)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/42Hydroxy-carboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y101/00Oxidoreductases acting on the CH-OH group of donors (1.1)
    • C12Y101/01Oxidoreductases acting on the CH-OH group of donors (1.1) with NAD+ or NADP+ as acceptor (1.1.1)
    • C12Y101/010593-Hydroxypropionate dehydrogenase (1.1.1.59)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y102/00Oxidoreductases acting on the aldehyde or oxo group of donors (1.2)
    • C12Y102/01Oxidoreductases acting on the aldehyde or oxo group of donors (1.2) with NAD+ or NADP+ as acceptor (1.2.1)
    • C12Y102/01003Aldehyde dehydrogenase (NAD+) (1.2.1.3)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y102/00Oxidoreductases acting on the aldehyde or oxo group of donors (1.2)
    • C12Y102/01Oxidoreductases acting on the aldehyde or oxo group of donors (1.2) with NAD+ or NADP+ as acceptor (1.2.1)
    • C12Y102/01015Malonate-semialdehyde dehydrogenase (1.2.1.15)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y102/00Oxidoreductases acting on the aldehyde or oxo group of donors (1.2)
    • C12Y102/01Oxidoreductases acting on the aldehyde or oxo group of donors (1.2) with NAD+ or NADP+ as acceptor (1.2.1)
    • C12Y102/01075Malonyl CoA reductase (malonate semialdehyde-forming)(1.2.1.75)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y402/00Carbon-oxygen lyases (4.2)
    • C12Y402/01Hydro-lyases (4.2.1)
    • C12Y402/01028Propanediol dehydratase (4.2.1.28)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y402/00Carbon-oxygen lyases (4.2)
    • C12Y402/01Hydro-lyases (4.2.1)
    • C12Y402/0103Glycerol dehydratase (4.2.1.30)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本発明は、効率的に3−ヒドロキシプロピオン酸(3HP)を製造する方法を提供する。本発明は、耐酸性を有する微生物に、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、もしくは外来のマロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子および外来の3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を導入した第1の遺伝子組換え微生物;または耐酸性を有する微生物に、外来のグリセリンデヒドラターゼをコードする遺伝子およびグリセリンデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子、または外来のジオールデヒドラターゼをコードする遺伝子およびジオールデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子と、外来のアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子と、を導入した第2の遺伝子組換え微生物を用いることを有する、3−ヒドロキシプロピオン酸の製造方法に関する。The present invention provides a method for efficiently producing 3-hydroxypropionic acid (3HP). In the present invention, a gene encoding an exogenous malonyl-CoA reductase or a gene encoding an exogenous malonate semialdehyde dehydrogenase and a gene encoding an exogenous 3-hydroxypropionate dehydrogenase are introduced into a microorganism having acid resistance. A gene encoding a foreign glycerin dehydratase and a gene encoding a glycerin dehydratase reactivating factor, or a gene encoding a foreign diol dehydratase and a diol dehydratase reactivation A method for producing 3-hydroxypropionic acid, comprising using a second genetically modified microorganism into which a gene encoding a factor and a gene encoding a foreign aldehyde dehydrogenase are introduced To.

Description

本発明は、3−ヒドロキシプロピオン酸の製造方法、遺伝子組換え微生物、ならびに前記方法を利用したアクリル酸、吸水性樹脂、アクリル酸エステル、およびアクリル酸エステル樹脂を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing 3-hydroxypropionic acid, a genetically modified microorganism, and a method for producing acrylic acid, a water absorbent resin, an acrylic ester, and an acrylic ester resin using the method.

地球温暖化防止および環境保護の観点から、炭素源としてリサイクル可能な生物由来資源を従来の化石原料の代替として用いることが注目されている。例えば、汎用化成品、プラスチック、および燃料生産の原料として、トウモロコシや小麦等の澱粉系バイオマス、サトウキビなどの糖質系バイオマス、および菜種の絞りかすや稲わら等のセルロース系バイオマス等のバイオマス資源を原料として利用する方法の開発が試みられている。また、バイオマス由来の糖類の利用以外にも、木質系バイオマスをガス化して得られる一酸化炭素と水素とを発酵原料として利用する方法や木質系バイオマスをガス化してメタノールを合成する方法についても検討・報告されている。   From the viewpoint of global warming prevention and environmental protection, attention has been focused on the use of biological resources that can be recycled as carbon sources as an alternative to conventional fossil raw materials. For example, biomass resources such as starch-based biomass such as corn and wheat, sugar-based biomass such as sugarcane, and cellulose-based biomass such as rapeseed residue and rice straw are used as raw materials for general-purpose chemical products, plastics, and fuel production. Attempts have been made to develop methods for use as raw materials. In addition to the use of biomass-derived saccharides, a method of using carbon monoxide and hydrogen obtained by gasifying woody biomass as fermentation raw materials and a method of gasifying woody biomass to synthesize methanol are also studied. ·It has been reported.

3−ヒドロキシプロピオン酸(3HP)およびそのエステルは、脂肪族ポリエステルの原料として有用な化合物であり、また、これから合成されるポリエステルは生分解性の地球にやさしいポリエステルとして注目されている。3−ヒドロキシプロピオン酸は、通常、アクリル酸に対する水の付加により、またはエチレンクロロヒドリンとシアン化ナトリウムとの反応により製造される。アクリル酸を水和する反応は平衡反応であるため、反応率が制御されるという問題がある。また、エチレンクロロヒドリンの場合は、毒性の強い物質の使用が必要であり、さらに加水分解工程を追加しなくてはならない。この場合、塩化ナトリウムおよびアンモニウム塩が大量に生じるという問題もある。   3-Hydroxypropionic acid (3HP) and its ester are useful compounds as raw materials for aliphatic polyesters, and polyesters synthesized therefrom are attracting attention as biodegradable, earth-friendly polyesters. 3-Hydroxypropionic acid is usually produced by the addition of water to acrylic acid or by the reaction of ethylene chlorohydrin with sodium cyanide. Since the reaction of hydrating acrylic acid is an equilibrium reaction, there is a problem that the reaction rate is controlled. In the case of ethylene chlorohydrin, it is necessary to use a highly toxic substance, and an additional hydrolysis step must be added. In this case, there is also a problem that sodium chloride and ammonium salt are produced in large quantities.

3−ヒドロキシプロピオン酸は、脱水することによりアクリル酸を製造することができる。アクリル酸は、主にアクリル酸エステル製造の中間体として使用されており、アクリル酸エステルはコーティング剤、仕上げ剤、ペイント、接着剤の製造に使用され、吸着剤や洗浄剤用添加剤の製造にも使用されている。また、アクリル酸を部分中和させ、架橋性モノマーと共重合させることで吸水性樹脂を製造することもできる。アクリル酸の代替製造法としては、アクリロニトリルの硫酸による加水分解が知られている。しかし、この方法では、硫酸アンモニウム廃棄物が大量に生成し、それに伴うコストのために商業的には実施されていない。   3-hydroxypropionic acid can produce acrylic acid by dehydration. Acrylic acid is mainly used as an intermediate in the manufacture of acrylic esters, and acrylic esters are used in the manufacture of coating agents, finishes, paints, and adhesives, and in the manufacture of adsorbents and detergent additives. Has also been used. Moreover, a water absorbing resin can also be manufactured by partially neutralizing acrylic acid and copolymerizing with a crosslinkable monomer. As an alternative method for producing acrylic acid, hydrolysis of acrylonitrile with sulfuric acid is known. However, this process produces a large amount of ammonium sulfate waste and is not commercially implemented due to the associated costs.

3−ヒドロキシプロピオン酸は、酵素反応または発酵により生成可能なことが報告されている。当該酵素反応による3HPの発酵生産経路としては、(1)3HPサイクル(炭素固定経路)による経路、(2)βアラニンを中間体とする経路が提案されている。   It has been reported that 3-hydroxypropionic acid can be produced by enzymatic reaction or fermentation. As a 3HP fermentation production route by the enzyme reaction, (1) a route by 3HP cycle (carbon fixation route) and (2) a route having β-alanine as an intermediate have been proposed.

Helge Holo.,Arch Microbiol,1989,151:252−256には、上記(1)の経路を利用した3−HPの発酵生産についての記載がある。具体的には、3HPサイクルを保有するChloroflexus aurantiacusの発酵において、3HPサイクルの中間代謝産物として3HPが得られるというものである。しかしながら、生産された発酵液中の3HPは、さらに3HPサイクルによって3−ヒドロキシプロピオニルCoAやアクリロイルCoAに変換されるため、生産される3HPはごく微量である。   Helge Holo. , Arch Microbiol, 1989, 151: 252-256, describes the fermentation production of 3-HP using the route of (1) above. Specifically, 3HP is obtained as an intermediate metabolite of the 3HP cycle in the fermentation of Chloroflexus aurantiacus possessing the 3HP cycle. However, since 3HP in the produced fermentation broth is further converted into 3-hydroxypropionyl CoA and acryloyl CoA by the 3HP cycle, the amount of 3HP produced is very small.

また、国際公開第2008/027742号には、上記(2)の経路を利用した3HPを発酵生産する方法が記載されている。しかしながら、(2)の経路によれば、原料となるピルビン酸から3HPまでに必須となる反応段数が4段以上となってしまい、効率的な3HPの生産方法とはいえなかった。   In addition, International Publication No. 2008/027742 describes a method for fermentative production of 3HP using the route (2). However, according to the route (2), the number of reaction stages essential from pyruvic acid as a raw material to 3HP becomes 4 or more, and it cannot be said that it is an efficient 3HP production method.

このように、上記(1)および(2)の経路を利用する方法は、3HPを効率的に生産できるというものではなかった。そこで、近年、その他の3HPの発酵生産経路を利用する方法が検討されている。当該その他の3HP発酵生産経路としては、例えば、(3)マロニルCoA→3HPによる経路、(4)グリセリン→3−ヒドロキシプロピオンアルデヒド(3HPA)→3HPによる経路等が挙げられる。上記(3)および(4)の経路を利用する方法は、主として、大腸菌等の微生物に、所要とする酵素の遺伝子を導入した遺伝子組換え微生物を利用して、3HPを効率的に生産しようとするものである。例えば、上記(3)の方法では、マロニルCoAレダクターゼ等をコードする遺伝子が導入され、上記(4)の方法では、グリセロールデヒドラターゼ、アルデヒドデヒドロゲナーゼ等をコードする遺伝子が導入された微生物が用いられている。   As described above, the method using the routes (1) and (2) described above cannot efficiently produce 3HP. Therefore, in recent years, methods using other 3HP fermentation production routes have been studied. Examples of the other 3HP fermentation production pathway include (3) a pathway by malonyl CoA → 3HP, (4) a pathway by glycerin → 3-hydroxypropionaldehyde (3HPA) → 3HP, and the like. In the method using the pathways (3) and (4) described above, 3HP is efficiently produced mainly using a genetically modified microorganism in which a gene of a required enzyme is introduced into a microorganism such as Escherichia coli. To do. For example, in the method (3), a gene encoding malonyl CoA reductase or the like is introduced, and in the method (4), a microorganism into which a gene encoding glycerol dehydratase, aldehyde dehydrogenase or the like is introduced is used. .

具体例を挙げると、Appl Microbiol Biotechnol,2009 Sep,84(4),p.649−657には、上記(4)の経路を利用した3HPを発酵生産する方法が記載されている。より詳細には、グリセロールデヒドラターゼをコードするKlebsiella pneumoniae由来のdhaB遺伝子と、アルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする大腸菌由来のaldH遺伝子を有する遺伝子組換え大腸菌を調製し、これをグリセリンの存在下で培養したところ、フラスコスケールのバッチ培養では48時間で4.4g/L、バイオリアクターを用いたフェドバッチ培養では72時間で31g/L(収率35%)の3HPが生産されたことが開示されている。   Specific examples include Appl Microbiol Biotechnol, 2009 Sep, 84 (4), p. No. 649-657 describes a method for producing 3HP by fermentation using the route (4). More specifically, a recombinant E. coli having a dhaB gene derived from Klebsiella pneumoniae encoding glycerol dehydratase and an aldH gene derived from E. coli encoding aldehyde dehydrogenase was prepared and cultured in the presence of glycerol. It is disclosed that 4.4 g / L of scale batch culture was produced in 48 hours, and 31 g / L (yield 35%) of 3HP was produced in 72 hours in fed-batch culture using a bioreactor.

ところで、3HPの発酵生産は、通常、微生物の培養によって行われるが、3HPの生産に伴い、培養培地のpHが酸性となっていく。その結果、微生物の生育が阻害され、3HPの生産が抑制されうる。そうすると、例えば、上記(3)および(4)の経路を利用して理論的に3HPの発酵生産量を増加させることができるとしても、発酵液中のpHが酸性となった場合、微生物の生育および3HP生産が抑制されるため、実際に得られる3HPの発酵生産量は小さくなりうる。   By the way, the fermentation production of 3HP is usually carried out by culturing microorganisms, but the pH of the culture medium becomes acidic with the production of 3HP. As a result, the growth of microorganisms is inhibited, and the production of 3HP can be suppressed. Then, for example, even if the amount of 3HP fermentation production can be theoretically increased using the routes (3) and (4) above, if the pH in the fermentation broth becomes acidic, the growth of microorganisms Since 3HP production is suppressed, the fermentation yield of 3HP actually obtained can be reduced.

そこで、このような培地のpH低下に伴う3HPの生産抑制を防止するため、培地にアルカリ試薬を添加してpHを中性付近に保ちながら発酵を行う方法が提案されている。しかし、pHを中性付近で発酵を行うと、発酵工程終了後の発酵液中の3HPは、塩(3HP塩)の状態で得られる。発酵液から当該3HP塩を精製する場合、回収率は低く、続く3HPのアクリル酸への脱水反応において収率が低下する等の問題が生じうる。   Therefore, in order to prevent such production suppression of 3HP accompanying the pH reduction of the culture medium, a method has been proposed in which fermentation is performed while adding an alkaline reagent to the culture medium and keeping the pH near neutral. However, when the fermentation is performed near a neutral pH, 3HP in the fermentation broth after completion of the fermentation process is obtained in the form of a salt (3HP salt). When the 3HP salt is purified from the fermentation broth, the recovery rate is low, and problems such as a decrease in yield may occur in the subsequent dehydration reaction of 3HP to acrylic acid.

そこで、3HP塩を効率的に精製する方法として、発酵液中の3HP塩を3HPに変換してから3HPを精製する方法が提案されている。例えば、国際公開第2002/090312号には、中性付近で発酵を行って得られた3HPアンモニウム塩を含む溶液に、アミン系溶媒を添加、加熱することで3HPアンモニウム塩を3HPに変換し、3HPを抽出する方法が開示されている。また、国際公開第2005/073161号には、3HPカルシウム塩を含む溶液に第3級アミン溶媒を添加し、二酸化炭素を流加するによって3HPカルシウム塩を3HPに変換し、第3級アミン溶媒中に3HPを抽出する方法が開示されている。   Therefore, as a method for efficiently purifying the 3HP salt, a method for purifying 3HP after converting the 3HP salt in the fermentation broth to 3HP has been proposed. For example, in International Publication No. 2002/090312, an amine solvent is added to a solution containing 3HP ammonium salt obtained by fermentation near neutrality, and the 3HP ammonium salt is converted to 3HP by heating. A method for extracting 3HP is disclosed. In addition, in International Publication No. 2005/073161, a tertiary amine solvent is added to a solution containing a 3HP calcium salt, and the 3HP calcium salt is converted into 3HP by feeding carbon dioxide, in a tertiary amine solvent. Discloses a method for extracting 3HP.

上記(3)および(4)の経路を含む多くの3HPを発酵生産する方法において用いられる発酵宿主は、通常、酸性条件下で生育が抑制される大腸菌である。したがって、例えば、3HPの生産量を向上できるAppl Microbiol Biotechnol,2009 Sep,84(4),p.649−657の3HPの製造方法と、生成される3HP塩を効率的に精製できる国際公開第2002/090312号または国際公開第2005/073161号の精製方法と、を組み合わせた3HPの発酵生産方法は、一定の効果をあげている。   The fermentation host used in the method for fermentative production of many 3HPs including the routes (3) and (4) above is usually E. coli whose growth is suppressed under acidic conditions. Thus, for example, Appl Microbiol Biotechnol, 2009 Sep, 84 (4), p. A method for the fermentation production of 3HP by combining the method for producing 3HP of 649-657 and the purification method of International Publication No. , Have a certain effect.

しかしながら、発酵後に3HPに変換するための試薬および処理が必要となり、コストや追加の工程が必要となる等の問題があり、さらなる効率的な3HPの生産方法が求められている。   However, there is a problem in that a reagent and a process for converting to 3HP after fermentation are required, and costs and additional steps are required, and a more efficient method for producing 3HP is required.

そこで、本発明は、効率的に3−ヒドロキシプロピオン酸(3HP)を製造する方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for efficiently producing 3-hydroxypropionic acid (3HP).

本発明者らは、上記問題を解決すべく鋭意研究を行ったところ、耐酸性を有する微生物に所要とする酵素をコードする遺伝子を導入した遺伝子組換え微生物を用いると、3HPの生産量を向上させつつ、製造された3HPを発酵液から容易に精製できることを見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は、耐酸性を有する微生物に、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、もしくは外来のマロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子および外来の3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を導入した第1の遺伝子組換え微生物;または耐酸性を有する微生物に、外来のグリセリンデヒドラターゼをコードする遺伝子およびグリセリンデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子、または外来のジオールデヒドラターゼをコードする遺伝子およびジオールデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子と、外来のアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子と、を導入した第2の遺伝子組換え微生物を用いることを有する、3−ヒドロキシプロピオン酸の製造方法に関する。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have improved the amount of 3HP produced by using a genetically modified microorganism into which a gene encoding an enzyme required for an acid-resistant microorganism has been introduced. As a result, it was found that the produced 3HP can be easily purified from the fermentation broth, and the present invention has been completed. That is, the present invention introduces a gene encoding an exogenous malonyl-CoA reductase or a gene encoding an exogenous malonic semialdehyde dehydrogenase and a gene encoding an exogenous 3-hydroxypropionate dehydrogenase into an acid-resistant microorganism. A gene encoding a foreign glycerol dehydratase and a gene encoding a glycerin dehydratase reactivating factor or a gene encoding a foreign diol dehydratase and a diol dehydratase 3-hydroxypropionic acid comprising using a second genetically modified microorganism introduced with a gene encoding an activator and a gene encoding an exogenous aldehyde dehydrogenase Production method on.

本発明の方法を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the method of this invention. pADHのプラスミドマップを示す図である。It is a figure which shows the plasmid map of pADH. pGPDのプラスミドマップを示す図である。It is a figure which shows the plasmid map of pGPD. pG418のプラスミドマップを示す図である。It is a figure which shows the plasmid map of pG418. pHYGのプラスミドマップを示す図である。It is a figure which shows the plasmid map of pHYG. pAURのプラスミドマップを示す図である。It is a figure which shows the plasmid map of pAUR. 3HPのマススペクトルおよびS. pombe (mcr)の培養上清のマススペクトルを示す図である。It is a figure which shows the mass spectrum of the culture supernatant of 3HP, and the culture supernatant of S. pombe (mcr). 実施例4における、S.pombe (mcr,acc,gpd1)とS.pombe (mcr,acc)との3HP生成量の推移およびpHの推移を比較したグラフである。It is the graph which compared the transition of 3HP production amount and pH transition of S.pombe (mcr, acc, gpd1) and S.pombe (mcr, acc) in Example 4.

本発明は、耐酸性を有する微生物に、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、もしくは外来のマロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子および外来の3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を導入した第1の遺伝子組換え微生物;または耐酸性を有する微生物に、外来のグリセリンデヒドラターゼをコードする遺伝子およびグリセリンデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子、または外来のジオールデヒドラターゼをコードする遺伝子およびジオールデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子と、外来のアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子と、を導入した第2の遺伝子組換え微生物を用いることを有する、3−ヒドロキシプロピオン酸(3HP)の製造方法に関する。   In the present invention, a gene encoding an exogenous malonyl-CoA reductase or a gene encoding an exogenous malonate semialdehyde dehydrogenase and a gene encoding an exogenous 3-hydroxypropionate dehydrogenase are introduced into a microorganism having acid resistance. A gene encoding a foreign glycerin dehydratase and a gene encoding a glycerin dehydratase reactivating factor, or a gene encoding a foreign diol dehydratase and a diol dehydratase reactivation Of 3-hydroxypropionic acid (3HP), comprising using a second genetically modified microorganism into which a gene encoding a factor and a gene encoding a foreign aldehyde dehydrogenase are introduced Production method on.

本発明によれば、3−ヒドロキシプロピオン酸(3HP)を効率よく製造することができる。   According to the present invention, 3-hydroxypropionic acid (3HP) can be produced efficiently.

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。また、以下には所望の反応を触媒する酵素名または酵素遺伝子名を記載しているが、所望の反応を触媒できる酵素または酵素遺伝子であれば、その酵素名、酵素遺伝子名、EC番号に関わらず、本特許記載の酵素または酵素遺伝子と同様に利用することが可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the names of enzymes or enzyme genes that catalyze a desired reaction are described below. However, any enzyme or enzyme gene that can catalyze a desired reaction is related to the enzyme name, enzyme gene name, and EC number. It can be used in the same manner as the enzyme or enzyme gene described in this patent.

本発明に係る3HP生成経路は3HP生成が可能であればどのような経路でも利用可能である。例えば、(ア)グルコース→→→ピルビン酸→乳酸→ラクチルCoA→アクリリルCoA→3−ヒドロキシプロピオニルCoA→3HPの経路によって3HPを生成する乳酸経由3HP生成経路、(イ)グルコース→→→ピルビン酸→アセチルCoA→マロニルCoA→3HPの経路によって3HPを生成するマロニルCoA経由3HP生成経路、(ウ)グルコース→→→ピルビン酸→アセチルCoA→マロニルCoA→マロン酸セミアルデヒド→3HPの経路によって3HPを生成するマロニルCoA−マロン酸セミアルデヒド経由3HP生成経路、(エ)グルコース→→→ピルビン酸→オキサロ酢酸→アスパラギン酸→βアラニン→βアラニルCoA→アクリリルCoA→3−ヒドロキシプロピオニルCoA→3HPの経路によって3HPを生成するβアラニン−アクリリルCoA経由3HP生成経路、(オ)グルコース→→→ピルビン酸→オキサロ酢酸→アスパラギン酸→βアラニン→マロン酸セミアルデヒド→3HPの経路によって3HPを生成するβアラニン−マロン酸セミアルデヒド経由3HP生成経路、(カ)グルコース→→→ピルビン酸→αアラニン→βアラニン→マロン酸セミアルデヒド→3HPの経路によって3HPを生成するαアラニン−βアラニン経由3HP生成経路、(キ)グルコース→→→ピルビン酸→αアラニン→βアラニン→βアラニルCoA→アクリリルCoA→3−ヒドロキシプロピオニルCoA→3HPの経路によって3HPを生成するα−アラニン−アクリリルCoA経由3HP生成経路、(ク)グルコース→→→オキサロ酢酸→マロン酸セミアルデヒド→3HPの経路によって3HPを生成するオキサロ酢酸経由3HP生成経路、(ケ)グルコース→グリセリン→3−ヒドロキシプロピオンアルデヒド→3HPの経路によって3HPを生成するグリセリン経由3HP生成経路等の3HP生成が可能な代謝経路が利用できる。上記(ア)〜(ケ)の3HP生成経路は単独で利用しても、複数の3HP生成経路を併用して利用しても良い。3HPまでの反応段数の少なさ、細胞内における3HP前駆体の生成量の多さから、(イ)のマロニルCoA経由3HP生成経路および/または(ケ)のグリセリン経由3HP生成経路を利用することが好ましい。このため、以下では、(イ)のマロニルCoA経由3HP生成経路および(ケ)のグリセリン経由3HP生成経路による3HPの製造方法について、詳述する。しかし、本発明は下記形態に限定されるものではない。   The 3HP generation route according to the present invention can be any route as long as 3HP generation is possible. For example, (a) Glucose →→→ Pyruvate → Lactic acid → Lactyl CoA → Acrylyl CoA → 3-Hydroxypropionyl CoA → 3-HP through lactic acid 3HP production pathway via lactic acid, (b) Glucose →→→ Pyruvate → 3HP generation route via malonyl CoA that generates 3HP by the route of acetyl CoA → malonyl CoA → 3HP, (3) 3HP is generated by the route of (u) glucose →→→ pyruvic acid → acetyl CoA → malonyl CoA → malonic acid semialdehyde → 3HP 3HP formation route via malonyl CoA-malonic acid semialdehyde, (d) glucose →→→ pyruvic acid → oxaloacetic acid → aspartic acid → β alanine → β alanyl CoA → acrylyl CoA → 3-hydroxypropionyl CoA → 3HP 3HP production pathway via β-alanine-acrylyl-CoA to produce 3HP, β-alanine-malonic acid to produce 3HP by the route of (g) glucose →→→ pyruvic acid → oxaloacetate → aspartic acid → βalanine → malonic acid semialdehyde → 3HP 3HP production pathway via semialdehyde, (f) glucose →→→ pyruvic acid → α alanine → β alanine → malonic acid semialdehyde → 3HP production pathway via α alanine-β alanine that produces 3HP, (ki) glucose →→→ Pyruvic acid → α Alanine → β Alanine → β Alanyl CoA → Acrylyl CoA → 3-Hydroxypropionyl CoA → 3HP generation pathway via α-alanine-acrylyl CoA, (3) Glucose → → oxaloacetate → malonic acid semial 3HP generation via oxaloacetate that generates 3HP by the route of dehydr → 3HP, 3HP generation via 3HP via glycerol, which generates 3HP by the route of (g) glucose → glycerol → 3-hydroxypropionaldehyde → 3HP, etc. is possible Metabolic pathways are available. The 3HP generation paths (A) to (K) above may be used alone or in combination with a plurality of 3HP generation paths. Because of the small number of reaction stages up to 3HP and the large amount of 3HP precursor produced in the cell, (3) the 3HP production pathway via malonyl-CoA and / or (3) the 3HP production pathway via glycerin can be used. preferable. Therefore, in the following, a method for producing 3HP by (i) the 3HP production route via malonyl CoA and (3) the 3HP production route via glycerin will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following form.

図1は、本発明の一実施形態に係る方法を概念的に示す図である。   FIG. 1 is a diagram conceptually illustrating a method according to an embodiment of the present invention.

第1の遺伝子組換え微生物によれば、3HPは、(3)マロニルCoA→3HPによる経路により製造される。この際、前記(3)の経路は、(3−a)マロニルCoAが、直接3HPが製造される経路と、(3−b)マロニルCoAが、中間体であるマロン酸セミアルデヒドを介して3HPが製造される経路とに分類される。前記(3−b)の経路では、マロン酸セミアルデヒドを経由する。また、第2の遺伝子組換え微生物によれば、3HPは、(4)グリセリン→3−ヒドロキシプロピオンアルデヒド(3HPA)→3HPによる経路により製造される。   According to the first genetically modified microorganism, 3HP is produced by the route of (3) malonyl CoA → 3HP. At this time, the route of (3) includes (3-a) malonyl-CoA directly from 3HP, and (3-b) malonyl-CoA through the malonic acid semialdehyde intermediate 3HP. Is classified as a route to be manufactured. In the route (3-b), malonic acid semialdehyde is used. Further, according to the second genetically modified microorganism, 3HP is produced by the route of (4) glycerin → 3-hydroxypropionaldehyde (3HPA) → 3HP.

[第1の遺伝子組換え微生物]
本発明に係る第1の遺伝子組換え微生物は、(ア)耐酸性を有する微生物に、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子を導入したもの;(イ)耐酸性を有する微生物に、外来のマロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子および外来の3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を導入したもの;または(ウ)耐酸性を有する微生物に、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、外来のマロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子、および外来の3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を導入したもの、のいずれであってもよい。
[First genetically modified microorganism]
The first genetically modified microorganism according to the present invention is (a) a gene having a gene encoding an exogenous malonyl-CoA reductase introduced into an acid-resistant microorganism; A gene encoding an acid semialdehyde dehydrogenase and a gene encoding an exogenous 3-hydroxypropionate dehydrogenase; or (c) a gene encoding an exogenous malonyl-CoA reductase to an acid-resistant microorganism, exogenous malon Any of a gene encoding acid semialdehyde dehydrogenase and a gene into which exogenous 3-hydroxypropionate dehydrogenase is introduced may be used.

(耐酸性を有する微生物)
耐酸性を有する微生物としては、3HPが90g/L以上、好ましくは100g/L以上、より好ましくは100〜300g/Lの培地で生育可能なものであれば特に制限されない。当該耐酸性を有する微生物としては、細菌、酵母が挙げられる。
(Microorganisms with acid resistance)
The microorganism having acid resistance is not particularly limited as long as it can grow on a medium having 3HP of 90 g / L or more, preferably 100 g / L or more, more preferably 100 to 300 g / L. Examples of the acid-resistant microorganism include bacteria and yeast.

耐酸性を有する細菌としては、例えば、Acetobacter pasteurianus、Acetobacter aceti等のAcetobacter属細菌、Gluconobacter oxydans、Gluconobacter frateurii等のGluconacetobacter属細菌などの酢酸菌;Lactobacillus属細菌、Lactococcus属細菌、Enterococcus属細菌、Pediococcus属細菌、Leuconostoc属細菌などの乳酸菌等が挙げられる。   Examples of the acid-resistant bacteria include bacteria of the genus Acetobacter such as Acetobacter pasteurianus and Acetobacter acetic, bacteria of the genus Glucacetobacterium such as Gluconobacter oxydans, Gluconobacter genus Lactobacillus, Examples include bacteria and lactic acid bacteria such as Leuconostoc bacteria.

耐酸性を有する酵母としては、例えば、Schizosaccharomyces属、Saccharomyces属、Kluyveromyces属、Pichia属、Torulaspora属、Zygosaccharomyces属、Candida属等が挙げられる。具体的には、Schizosaccharomyces pombe、Saccharomyces cerevisiae、Kluyveromyces marxianus、Kluyveromyces thermotolerans、Kluyveromyces lactis、Pichia pastoris、Candida sonorensis等が挙げられる。   Examples of the acid-resistant yeast include Schizosaccharomyces, Saccharomyces, Kluyveromyces, Pichia, Torulaspora, Zygosaccharomyces, and Candida. Specific examples include Schizosaccharomyces pombe, Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus, Kluyveromyces thermotolans, Cluyveromyces lactis, Cluyveromyces lactis, Cluyverometics lactis, and Cluyveromyces.

上記細菌および酵母の他、低pHでも発酵が継続するように改変した遺伝子組換え微生物、3HPによる生育阻害を抑制するように改変した遺伝子組換え微生物、低pHでも発酵が継続するように変異処理を施した変異株、または3HPによる生育阻害に対する耐性を向上させた変異株のいずれも利用可能である。   In addition to the above bacteria and yeast, genetically modified microorganisms modified to continue fermentation even at low pH, genetically modified microorganisms modified to suppress growth inhibition by 3HP, mutation treatment to continue fermentation even at low pH Any of the mutant strains that have been subjected to the above and the mutant strains that have improved resistance to growth inhibition by 3HP can be used.

これらのうち、耐酸性を有する微生物は、酵母であることが好ましく、Schizosaccharomyces属であることがより好ましく、Schizosaccharomyces pombeであることがさらに好ましい。通常、細菌を用いて発酵すると、3HPとともに酢酸を副生しうるが、酵母を用いて発酵すると、エタノールが副生され、酢酸の副生量は低減されうる。酢酸は3HPとの分離が困難となり、また、生成した3HPを用いてアクリル酸を製造する場合にも、アクリル酸と酢酸の分離が困難となるため、3HPの生成段階において酢酸の副生を抑制できる酵母を用いることが好ましい。   Among these, the acid-resistant microorganism is preferably a yeast, more preferably a genus Schizosaccharomyces, and still more preferably a Schizosaccharomyces pombe. Usually, when fermentation is performed using bacteria, acetic acid can be produced as a by-product together with 3HP. However, when fermentation is performed using yeast, ethanol is produced as a by-product and the amount of acetic acid produced as a by-product can be reduced. Acetic acid is difficult to separate from 3HP, and also when acrylic acid is produced using the produced 3HP, it is difficult to separate acrylic acid and acetic acid. It is preferable to use yeast that can be used.

(外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子)
マロニルCoAレダクターゼは、マロニルCoAを基質とした脱CoA反応および還元反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質である。
(Gene encoding exogenous malonyl CoA reductase)
Malonyl CoA reductase is a protein having an enzyme activity that catalyzes a deCoA reaction and a reduction reaction using malonyl CoA as a substrate.

用いられうる外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子としては、特に制限されず、公知のものを使用できる。例えば、Chloroflexus aurantiacus、Chloroflexus aggregans、Roseiflexus castenholzii、Roseiflexus sp.、Erythrobacter sp.、gamma proteobacterium、Roseiflexussp. strain RS−1、Erythrobactersp. strain NAP1、Metallosphaera sedula、Sulfolobus tokodaii、Acidianus brierleyi、Sulfolobus metallicus、Acidianus infernos、Acidianus brierleyi、Metallosphaera sedula、Acidianus ambivalens、Sulfolobus sp.、Stygiolobus azoricus、Pyrolobus fumariiに由来するマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子が挙げられる。これらのうち、Chloroflexus aurantiacus、Chloroflexus aggregans、Roseiflexus castenholzii、Roseiflexus sp.、Erythrobacter sp.、gamma proteobacterium、Acidianus brierleyi、Sulfolobus metallicus、Metallosphaera sedula, Acidianus ambivalens、Sulfolobus sp.に由来するマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子を用いることが好ましく、Chloroflexus aurantiacusに由来するマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子を用いることがより好ましい。上記マロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子は、単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。上記マロニルCoAレダクターゼに点突然変異を加えて改変した改変マロニルCoAレダクターゼを利用してもよい。   A gene encoding a foreign malonyl CoA reductase that can be used is not particularly limited, and a known gene can be used. For example, Chloroflexus aurantiacus, Chloroflexus aggregans, Roseiflexus castenholzii, Roseiflexus sp. Erythrobacter sp. , Gamma proteobacterium, Roseflexussp. strain RS-1, Erythrobactersp. strain NAP1, Metallosphere sedura, Sulfolobus tokodaiii, Acidinus brisalelyi, Sulfobus metallicus, Acidibulus inferno, Acidibrius , A gene encoding malonyl CoA reductase derived from Styrobolus azoricos, Pyrolobus fumariii. Of these, Chloroflexus aurantiacus, Chloroflexus agregans, Roseiflexus castenholzi, Roseiflexus sp. Erythrobacter sp. , Gamma proteobacterium, Acidianus brierleyi, Sulfolobus metallicus, Metallospherea sedula, Acidianus ambivalens, Sulfolobus sp. It is preferable to use a gene encoding malonyl-CoA reductase derived from, and more preferable to use a gene encoding malonyl-CoA reductase derived from Chloroflexus aurantiacus. The gene encoding the malonyl CoA reductase may be used alone or in combination of two or more. A modified malonyl CoA reductase modified by adding a point mutation to the malonyl CoA reductase may be used.

配列番号:1にChloroflexus aurantiacus由来のマロニルCoAレダクターゼのアミノ酸配列を、配列番号:2にChloroflexus aurantiacus由来のマロニルCoAレダクターゼ遺伝子の塩基配列を例示する。これらのアミノ酸配列を含むタンパク質がマロニルCoAレダクターゼ活性を有する限り、配列番号:1で表されるアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸に欠失、置換、付加等の変異が生じていてもよい。   SEQ ID NO: 1 exemplifies the amino acid sequence of a malonyl CoA reductase derived from Chloroflexus aurantiacus, and SEQ ID NO: 2 exemplifies the base sequence of a malonyl CoA reductase gene derived from Chloroflexus aurantiacus. As long as the protein containing these amino acid sequences has malonyl-CoA reductase activity, mutations such as deletion, substitution, addition, etc. may occur in one or several amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1.

また、NADPH依存性のマロニルCoAレダクターゼに、点突然変異法等によりNADH依存性の酵素に改変した改変マロニルCoAレダクターゼを用いることで、より効率的に3HPを生成することも可能である。   Moreover, it is also possible to generate 3HP more efficiently by using a modified malonyl CoA reductase modified to a NADH-dependent enzyme by a point mutation method or the like as the NADPH-dependent malonyl CoA reductase.

(外来のマロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子)
マロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼは、マロニルCoAを基質としてマロン酸セミアルデヒドを生成する反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質である。
(Gene encoding exogenous malonic acid semialdehyde dehydrogenase)
Malonate semialdehyde dehydrogenase is a protein having an enzyme activity that catalyzes a reaction for producing malonate semialdehyde using malonyl CoA as a substrate.

用いられうる外来のマロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子としては、制限されず、公知のものを使用できる。例えば、Pseudomonas aeruginosa、Pseudomonas fluorescens、Pseudomonas sp.、Lactobacillus casei、Pseudomonas sp.、Chloroflexus aurantiacus、Chloroflexus aggregans、Metallosphaera sedula、Sulfolobus tokodaii、Acidianus brierleyi、Sulfolobus metallicus、Acidianus infernus、Acidianus brierleyi、Metallosphaera sedula、Acidianus ambivalens、Sulfolobus sp.に由来するマロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子が挙げられる。これらのマロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子は、単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。上記マロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼに点突然変異を加えて改変した改変マロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼを利用してもよい。   The gene encoding foreign malonic acid semialdehyde dehydrogenase that can be used is not limited, and a known gene can be used. For example, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas sp. Lactobacillus casei, Pseudomonas sp. , Chloroflexus aurantiacus, Chloroflexus aggregans, Metallosphaera sedula, Sulfolobus tokodaii, Acidianus brierleyi, Sulfolobus metallicus, Acidianus infernus, Acidianus brierleyi, Metallosphaera sedula, Acidianus ambivalens, Sulfolobus sp. A gene encoding malonic acid semialdehyde dehydrogenase derived from These genes encoding malonic acid semialdehyde dehydrogenase may be used alone or in combination of two or more. A modified malonate semialdehyde dehydrogenase modified by adding a point mutation to the malonate semialdehyde dehydrogenase may be used.

(外来の3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子)
3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼは、マロン酸セミアルデヒドを基質とし3HPを生成する反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質である。
(Gene encoding exogenous 3-hydroxypropionate dehydrogenase)
3-Hydroxypropionate dehydrogenase is a protein having an enzyme activity that catalyzes a reaction of producing 3HP using malonic acid semialdehyde as a substrate.

用いられうる外来の3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子としては、特に制限されず、公知のものを使用できる。例えば、Candida catenulata、Candida gropengiesseri、Candida rugosa、Escherichia coli、Pichia haplophila、Propionibacterium shermanii、Rhodobacter sphaeroides、Pseudomonas aeruginosa、Alcaligenes faecalis、Pseudomonas putida、Escherichia coli、Chloroflexus aurantiacus、Chloroflexus aggregans、Metallosphaera sedula、Sulfolobus tokodaii、Acidianus brierleyi、Sulfolobus metallicus、Acidianus infernus、Acidianus brierleyi、Metallosphaera sedula、Acidianus ambivalens、Sulfolobus sp.に由来する3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子が挙げられる。これらのうち、Rhodobacter sphaeroides、Pseudomonas aeruginosa、Alcaligenes faecalis、Pseudomonas putida、またはEscherichia coliに由来する3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を用いることが好ましい。上記3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子は、単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、上記3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼに点突然変異を加えて改変した改変3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼを利用してもよい。   The gene encoding exogenous 3-hydroxypropionic acid dehydrogenase that can be used is not particularly limited, and a known gene can be used. For example, Candida catenulata, Candida gropengiesseri, Candida rugosa, Escherichia coli, Pichia haplophila, Propionibacterium shermanii, Rhodobacter sphaeroides, Pseudomonas aeruginosa, Alcaligenes faecalis, Pseudomonas putida, Escherichia coli, Chloroflexus aurantiacus, Chloroflexus aggregans, Metallosphaera sedula, Sulfolobus tokodaii, Acidianus brierleyi, ulfolobus metallicus, Acidianus infernus, Acidianus brierleyi, Metallosphaera sedula, Acidianus ambivalens, Sulfolobus sp. A gene encoding 3-hydroxypropionate dehydrogenase derived from Of these, a gene encoding 3-hydroxypropionate dehydrogenase derived from Rhodobacter sphaeroides, Pseudomonas aeruginosa, Alcaligenes faecalis, Pseudomonas putida, or Escherichia coli is preferably used. The gene encoding the 3-hydroxypropionic acid dehydrogenase may be used alone or in combination of two or more. Alternatively, modified 3-hydroxypropionate dehydrogenase modified by adding a point mutation to the 3-hydroxypropionate dehydrogenase may be used.

Alcaligenes faecalisの3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼの塩基配列を配列番号:3に、アミノ酸配列を配列番号:4に例示した。Pseudomonas aeruginosaの3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼの塩基配列を配列番号:5に、アミノ酸配列を配列番号:6に例示した。Pseudomonas putidaの3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼの塩基配列を配列番号:7に、アミノ酸配列を配列番号:8に例示した。Escherichia coliの3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼの塩基配列を配列番号:9に、アミノ酸配列を配列番号:10に例示した。配列番号:4、6、8、または10のアミノ酸配列を含むタンパク質が3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する限り、配列番号:4、6、8、または10で表されるアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸に欠失、置換、付加等の変異が生じていてもよい。   The base sequence of 3-hydroxypropionate dehydrogenase of Alcaligenes faecalis is exemplified in SEQ ID NO: 3, and the amino acid sequence is exemplified in SEQ ID NO: 4. The base sequence of 3-hydroxypropionate dehydrogenase of Pseudomonas aeruginosa is exemplified in SEQ ID NO: 5 and the amino acid sequence is exemplified in SEQ ID NO: 6. The base sequence of 3-hydroxypropionate dehydrogenase of Pseudomonas putida is exemplified in SEQ ID NO: 7 and the amino acid sequence is exemplified in SEQ ID NO: 8. The base sequence of 3-hydroxypropionate dehydrogenase of Escherichia coli is exemplified in SEQ ID NO: 9, and the amino acid sequence is exemplified in SEQ ID NO: 10. As long as the protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, 6, 8, or 10 has 3-hydroxypropionic acid dehydrogenase activity, one or a number in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, 6, 8, or 10 Mutations such as deletion, substitution and addition may occur in one amino acid.

上記では第1の遺伝子組換え微生物は、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子を導入された形態、または外来のマロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子および外来の3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子が導入された形態が記載されているが、それぞれマロニルCoAから3HPを生成できるその他の酵素を単独または2種類以上組み合わせて利用してもよい。   In the above, the first genetically modified microorganism is introduced with a gene encoding an exogenous malonyl-CoA reductase, or encodes an exogenous malonate semialdehyde dehydrogenase and an exogenous 3-hydroxypropionate dehydrogenase Although a form in which a gene is introduced is described, other enzymes capable of generating 3HP from malonyl CoA may be used alone or in combination of two or more.

(外来のアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子)
前記第1の遺伝子組換え微生物には、さらに外来のアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子を導入してもよい。これにより、第1の遺伝子組換え微生物は、アセチルCoAを原料として、第1の遺伝子組換え微生物内でマロニルCoAを生産することができる。
(Gene encoding foreign acetyl-CoA carboxylase)
A gene encoding an exogenous acetyl CoA carboxylase may be further introduced into the first genetically modified microorganism. Thereby, the first genetically modified microorganism can produce malonyl CoA in the first genetically modified microorganism using acetyl CoA as a raw material.

アセチルCoAカルボキシラーゼは、上述のように、アセチルCoAを基質としマロニルCoAを生成する反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質である。   As described above, acetyl CoA carboxylase is a protein having an enzyme activity that catalyzes a reaction of producing malonyl CoA using acetyl CoA as a substrate.

用いられうる外来のアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子としては、特に制限されず、公知のものを使用できる。例えば、Corynebacterium glutamicum、Bacillus cereus、Bacillus subtilis、Bos taurus、Brevibacterium thiogenitalis、Candida lipolytica、Chloroflexus aurantiacus、Cryptosporidium parvum、Drosophila melanogaster、Escherichia coli、Homo sapiens、Hordeum vulgare、Lactobacillus plantarum、、Mycobacterium avium、Mycobacterium phlei、Saccharomyces cerevisiae、Schizosaccharomyces pombe、Setaria viridis、Solanum tuberosum、Spinacia oleracea、Staphylococcus aureus、Streptomyces coelicolor、Sulfolobus metallicus、Takifugu sp.、Candida catenulata、Candida gropengiesseri、Candida rugosa、Pichia haplophila、Propionibacterium shermanii、Pseudomonas aeruginosa、Pseudomonas fluorescens、Pseudomonas sp.、Chloroflexus aggregans、Metallosphaera sedula、Aspergillus clavatus、Aspergillus fumigatus、Aspergillus flavus、Aspergillus terreus、Aspergillus oryzae、Aspergillus ochraceus、Aspergillus niger、Escherichia blattae、Candida sonorensis、Candida methanosorbosa、Kluyveromyces marxianus、Kluyveromyces thermotolerans、Ittatchenkia orientalis、Candida curvata、Rhodotorula glutinis、Rhodosporidium toruloides、Cryptococcus curvatus、Trichosporon cutaneum、Lipomyces starkeyiに由来するアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子が挙げられる。これらのうち、Corynebacterium glutamicumまたはSaccharomyces cerevisiaeに由来するアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子を用いることが好ましい。上記アセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子は、単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、上記アセチルCoAカルボキシラーゼに点突然変異を加えて改変した改変アセチルCoAカルボキシラーゼを利用してもよい。   A gene encoding a foreign acetyl-CoA carboxylase that can be used is not particularly limited, and a known gene can be used. For example, Corynebacterium glutamicum, Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Bos taurus, Brevibacterium thiogenitalis, Candida lipolytica, Chloroflexus aurantiacus, Cryptosporidium parvum, Drosophila melanogaster, Escherichia coli, Homo sapiens, Hordeum vulgare, Lactobacillus plantarum ,, Mycobacterium avium, Mycobacterium phlei, Saccharomyces cerevisiae , Schizo accharomyces pombe, Setaria viridis, Solanum tuberosum, Spinacia oleracea, Staphylococcus aureus, Streptomyces coelicolor, Sulfolobus metallicus, Takifugu sp. , Candida catnutrata, Candida groupingseri, Candida rugosa, Pichia haplophila, Propionibacterium shermanii, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas. , Chloroflexus aggregans, Metallosphaera sedula, Aspergillus clavatus, Aspergillus fumigatus, Aspergillus flavus, Aspergillus terreus, Aspergillus oryzae, Aspergillus ochraceus, Aspergillus niger, Escherichia blattae, Candida sonorensis, Candida methanosorbosa, Kluyveromyces marxianus, Kluyveromyces thermotolerans, Ittatchenkia orientalis, Candida curv ta, Rhodotorula glutinis, Rhodosporidium toruloides, Cryptococcus curvatus, Trichosporon cutaneum, include genes encoding acetyl CoA carboxylase derived from Lipomyces starkeyi. Among these, it is preferable to use a gene encoding acetyl CoA carboxylase derived from Corynebacterium glutamicum or Saccharomyces cerevisiae. The gene encoding the acetyl CoA carboxylase may be used alone or in combination of two or more. Alternatively, a modified acetyl CoA carboxylase obtained by modifying the acetyl CoA carboxylase by adding a point mutation may be used.

配列番号:13にCorynebacterium glutamicum由来のアセチルCoAカルボキシラーゼ(accBC)遺伝子の塩基配列を、配列番号:14にCorynebacterium glutamicum由来のアセチルCoAカルボキシラーゼ(dtsR1)遺伝子の塩基配列を、配列番号:29にSaccharomyces cerevisiae由来のアセチルCoAカルボキシラーゼ(acc1)遺伝子の塩基配列を、また、配列番号:30にSaccharomyces cerevisiae由来のBiotin:apoprotein ligase(bpl1)の遺伝子配列を例示する。これらの塩基配列由来のアミノ酸配列を含むタンパク質がアセチルCoAカルボキシラーゼ活性を有する限り、配列番号:13、14、29、30で表される塩基配列の変更により、相当するアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸に欠失、置換、付加等の変異が生じていてもよい。   SEQ ID NO: 13 shows the base sequence of the acetyl CoA carboxylase (accBC) gene derived from Corynebacterium glutamicum, SEQ ID NO: 14 shows the base sequence of the acetyl CoA carboxylase (dtsR1) gene derived from Corynebacterium glutamicum, and SEQ ID NO: 29 shows the base sequence of Saccharevices. The nucleotide sequence of the acetyl-CoA carboxylase (acc1) gene of Saccharomyces cerevisiae is exemplified in SEQ ID NO: 30 as the gene sequence of Biotin: apoprotein ligase (bpl1). As long as the protein containing an amino acid sequence derived from these base sequences has acetyl CoA carboxylase activity, the base sequence represented by SEQ ID NOs: 13, 14, 29, and 30 can be used to change one or several amino acids in the corresponding amino acid sequence. Mutations such as deletion, substitution and addition may occur in amino acids.

(耐酸性を有する微生物、酵素をコードする遺伝子の改変)
第1の遺伝子組換え微生物による3HPの発酵生産量を増加させるため、耐酸性を有する微生物、酵素をコードする遺伝子の改変を行ってもよい。具体的には、グルコース、アセチルCoA、マロニルCoA、マロン酸セミアルデヒド、3HP、および発酵過程で得られる副生物(酢酸、エタノール等)からなる群から選択される少なくとも1つに関連する遺伝子の改変が挙げられる。
(Modification of acid-resistant microorganisms and genes encoding enzymes)
In order to increase the amount of 3HP fermentation produced by the first genetically modified microorganism, a gene encoding an acid-resistant microorganism or enzyme may be modified. Specifically, modification of a gene related to at least one selected from the group consisting of glucose, acetyl CoA, malonyl CoA, malonic acid semialdehyde, 3HP, and by-products (acetic acid, ethanol, etc.) obtained in the fermentation process Is mentioned.

具体的な改変として、以下にアセチルCoAカルボキシラーゼの改変、細胞内のマロニルCoA量を増加させる改変、3HP代謝抑制の改変、およびアセチルCoAの量を増加させる改変について例示する。   As specific modifications, examples of modification of acetyl CoA carboxylase, modification of increasing intracellular malonyl-CoA amount, modification of 3HP metabolism suppression, and modification of increasing the amount of acetyl CoA are given below.

アセチルCoAカルボキシラーゼについては、生成されるマロニルCoAや3HP等によってフィードバック阻害を受ける可能性がある。そこで、耐酸性を有する微生物またはアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子を、マロニルCoAの生合成量を増加させる効果を有するように修飾することができる。当該修飾する方法としては、特に制限されないが、(a)宿主が本来保有するアセチルCoAカルボキシラーゼ遺伝子を高発現させる方法、(b)宿主とは異なる生物由来のアセチルCoAカルボキシラーゼを導入する方法、(c)細胞内のアセチルCoAやマロニルCoAによる制御が生じないようにアセチルCoAカルボキシラーゼ遺伝子に突然変異を導入する方法などが挙げられる。   As for acetyl CoA carboxylase, there is a possibility that it is subject to feedback inhibition by the produced malonyl CoA, 3HP and the like. Therefore, a microorganism having acid resistance or a gene encoding acetyl CoA carboxylase can be modified to have an effect of increasing the biosynthesis amount of malonyl CoA. The modification method is not particularly limited, but (a) a method for highly expressing an acetyl CoA carboxylase gene originally possessed by the host, (b) a method for introducing acetyl CoA carboxylase derived from an organism different from the host, (c And a method of introducing a mutation into the acetyl CoA carboxylase gene so that control by intracellular acetyl CoA and malonyl CoA does not occur.

(a)の宿主が本来保有するアセチルCoAカルボキシラーゼ遺伝子を高発現させる方法としては、特に制限されないが、例えば、アセチルCoAカルボキシラーゼ遺伝子を高発現プロモーターの下流に挿入した断片を、宿主微生物の染色体上に複数コピー(例えば、1〜10コピー)を導入する方法;アセチルCoAカルボキシラーゼ遺伝子の複数コピー(例えば、1〜10コピー)を有する発現ベクターを同じ宿主に形質転換する方法;アセチルCoAカルボキシラーゼを高発現するような培養条件で培養する方法;変異処理によりアセチルCoAカルボキシラーゼが高発現するようになった変異株を用いる方法;N−メチル−N’−ニトロ−N−ニトロソグアニジン(NTG)、エチルメタンスルホン酸(EMS)等の変異剤処理によりマロニルCoAおよび/またはアセチルCoA生合成量が多くなった突然変異生物を用いる方法などが挙げられる。また、アセチルCoAカルボキシラーゼがビオチン依存性の酵素であることから、ビオチン生合成能を向上させた遺伝子改変生物または変異生物を利用してもよい。   The method for highly expressing the acetyl CoA carboxylase gene originally possessed by the host in (a) is not particularly limited. For example, a fragment in which the acetyl CoA carboxylase gene is inserted downstream of the high expression promoter is placed on the chromosome of the host microorganism. A method of introducing multiple copies (for example, 1 to 10 copies); a method of transforming an expression vector having multiple copies (for example, 1 to 10 copies) of an acetyl CoA carboxylase gene into the same host; and a high expression of acetyl CoA carboxylase A method of culturing under such culture conditions; a method of using a mutant strain in which acetyl CoA carboxylase is highly expressed by a mutation treatment; N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG), ethylmethanesulfonic acid By treatment with mutagen such as (EMS) A method using malonyl CoA and / or acetyl-CoA biosynthesis large amount since mutations organisms like. Further, since acetyl CoA carboxylase is a biotin-dependent enzyme, a genetically modified organism or a mutant organism with improved biotin biosynthesis ability may be used.

また、(b)の宿主とは異なる生物由来のアセチルCoAカルボキシラーゼを導入する方法としては、上述した微生物に由来するアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子を別の微生物に導入することができれば特に制限されない。例えば、アセチルCoAカルボキシラーゼ遺伝子の1コピーまたは複数コピー(例えば、1〜200コピー)を、当該アセチルCoAカルボキシラーゼを本来有する宿主(例えば、微生物)とは異なる種に属する宿主(例えば、微生物)に形質転換する方法などが挙げられる。導入するアセチルCoAカルボキシラーゼは、宿主微生物の染色体上に挿入することで安定に微生物内で保持させることが可能となるため、染色体上に挿入することが好ましい。   Further, the method for introducing acetyl-CoA carboxylase derived from an organism different from the host in (b) is not particularly limited as long as the gene encoding acetyl-CoA carboxylase derived from the above-described microorganism can be introduced into another microorganism. For example, one or more copies (for example, 1 to 200 copies) of the acetyl CoA carboxylase gene are transformed into a host (for example, a microorganism) belonging to a different species from the host (for example, a microorganism) that originally has the acetyl CoA carboxylase. The method of doing is mentioned. Since the introduced acetyl-CoA carboxylase can be stably retained in the microorganism by inserting it into the chromosome of the host microorganism, it is preferably inserted into the chromosome.

(c)の細胞内のアセチルCoAやマロニルCoAによる制御が生じないようにアセチルCoAカルボキシラーゼ遺伝子に突然変異を導入する方法としては、特に制限されないが、例えば、アセチルCoAカルボキシラーゼ遺伝子においてフィードバック制御等を担うアミノ酸に変異を導入し、フィードバック制御等を受けないように改変した変異アセチルCoAカルボキシラーゼを利用する方法が挙げられる。   The method for introducing a mutation into the acetyl CoA carboxylase gene so as not to cause control by intracellular acetyl CoA or malonyl CoA in (c) is not particularly limited, but for example, it is responsible for feedback control etc. in the acetyl CoA carboxylase gene Examples include a method of using a mutated acetyl CoA carboxylase modified by introducing a mutation into an amino acid so as not to be subjected to feedback control or the like.

上記(a)〜(c)の方法は、単独で適用されてもあるいは2種以上を組み合わせて適用されてもよい。これらのうち、(a)の方法、(b)の方法を利用することが好ましく、(b)の方法を利用することがより好ましい。すなわち、マロニルCoAの生合成量の増加効果は、アセチルCoAカルボキシラーゼを、当該アセチルCoAカルボキシラーゼを本来有する微生物とは異なる種に属する微生物に形質転換することによって得られることが好ましい。ここで、アセチルCoAカルボキシラーゼの形態は、特に制限されず、公知のいずれの形態を適用できる。   The methods (a) to (c) may be applied singly or in combination of two or more. Of these, the method (a) and the method (b) are preferably used, and the method (b) is more preferably used. That is, the effect of increasing the biosynthetic amount of malonyl CoA is preferably obtained by transforming acetyl CoA carboxylase into a microorganism belonging to a species different from the microorganism originally having the acetyl CoA carboxylase. Here, the form of acetyl CoA carboxylase is not particularly limited, and any known form can be applied.

また、細胞内のマロニルCoA量を増加させる改変については、マロニルCoAを基質とした反応(脂肪酸への変換反応等)を触媒する酵素遺伝子の活性の抑制または破壊することで実施できる。例えば、マロニルCoAからの脂肪酸合成反応を触媒する脂肪酸合成酵素遺伝子の活性抑制または破壊、マロニルCoAを基質としてマロニル−ACPを合成する、マロニル−CoA−ACPトランスアシラーゼ遺伝子の破壊、β−ケトアシル−ACPシンターゼIIをコードするfabF遺伝子を高発現させることでマロニルCoAが脂肪酸に変換されることを抑制する方法等が利用できる。また、マロニルCoAレダクターゼ遺伝子を高発現させる、または外来のマロニルCoAレダクターゼ遺伝子を導入・高発現させる改変を行うことでも細胞内のマロニルCoA量を増加させることが可能である。   Further, the modification that increases the amount of malonyl-CoA in the cell can be carried out by suppressing or destroying the activity of an enzyme gene that catalyzes a reaction (such as a conversion reaction to fatty acid) using malonyl-CoA as a substrate. For example, activity suppression or destruction of a fatty acid synthase gene that catalyzes a fatty acid synthesis reaction from malonyl CoA, synthesis of malonyl-ACP using malonyl CoA as a substrate, destruction of a malonyl-CoA-ACP transacylase gene, β-ketoacyl-ACP A method of suppressing the conversion of malonyl-CoA to a fatty acid by highly expressing the fabF gene encoding synthase II can be used. It is also possible to increase the amount of malonyl CoA in the cell by modifying the malonyl CoA reductase gene to be highly expressed or to introduce and highly express an exogenous malonyl CoA reductase gene.

さらに3HP代謝抑制の改変としては、3HPを基質とする反応を触媒する酵素遺伝子を改変する方法が挙げられる。具体的にはプロピオニルCoAシンターゼ、3−hydroxypropionyl−CoA synthetaseまたは3HPを基質として酸化還元反応を触媒する酵素遺伝子を破壊することで、培養中の3HPの分解を抑制することが可能となり、3HP生産性を向上させることができる。   Further, the modification of 3HP metabolism suppression includes a method of modifying an enzyme gene that catalyzes a reaction using 3HP as a substrate. Specifically, by destroying the enzyme gene that catalyzes the redox reaction using propionyl CoA synthase, 3-hydroxypropionyl-CoA synthetase or 3HP as a substrate, it becomes possible to suppress the degradation of 3HP in culture. Can be improved.

また、アセチルCoAの量を増加させる改変の方法としては、アセチルCoAを生成する反応を触媒する酵素遺伝子に対する改変、例えばアセチルCoA生成量を増加させる効果を有する外来の遺伝子の導入または改変、アセチルCoA消費量を低減させる効果を有する外来の遺伝子の導入または改変が挙げられる。具体的には、ピルビン酸を基質としアセチルCoAを生成するpyruvate dehydrogenase complex遺伝子を高発現させた遺伝子改変株の利用や、宿主として利用する生物以外の生物由来のpyruvate dehydrogenase complex遺伝子を利用する宿主に導入し高発現させる方法、pyruvate dehydrogenase complex遺伝子の発現を制御するPdhR遺伝子を破壊した遺伝子破壊株を利用する方法、またはPdhR遺伝子内に変異が起こる等によりpyruvate dehydrogenase complexの発現量が増加した遺伝子改変株を利用する方法等が考えられる。加えて、酢酸を基質としてアセチルCoAを合成するacetyl−CoA synthetase(アセチルCoAリガーゼ)遺伝子を高発現させる方法も利用できる。当該改変によれば、酢酸消費量を向上させることができるため、酢酸の副生量を低減させることもできる。さらに、D−キシロース−5−リン酸ホスホケトラーゼおよび/またはフルクトース−6−リン酸ホスホケトラーゼ(Fructose−6−phosphate phosphoketolase)等のホスホケトラーゼと、ホスホトランスアセチラーゼ(phosphotransacetylase)と、を導入する方法も利用できる。D−キシロース−5−リン酸ホスホケトラーゼは、キシルロース−5−リン酸を、アセチルリン酸およびグリセルアルデヒド−3−リン酸に変換する反応を触媒する酵素である。また、フルクトース−6−リン酸ホスホケトラーゼ(Fructose−6−phosphate phosphoketolase)は、フルクトース−6−リン酸を、エリスロース−4−リン酸およびアセチルリン酸に変換する反応を触媒する酵素である。そして、ホスホトランスアセチラーゼ(phosphotransacetylase)は、アセチルリン酸およびCoAを、アセチルCoAに変換する反応を触媒する酵素である。よって、当該改変によれば、ホスホケトラーゼ(D−キシロース−5−リン酸ホスホケトラーゼおよび/またはフルクトース−6−リン酸ホスホケトラーゼ)により、アセチルリン酸を合成し、得られたアセチルリン酸を原料とし、ホスホトランスアセチラーゼにより、アセチルCoAを合成することができる。これにより、アセチルCoAの量を増加させることができる。また、アセトアルデヒド→エタノールの経路を触媒する酵素、例えばアルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子を破壊することでさらにアセチルCoAの量を増加させることもできる。さらに、アセチルCoAの前駆物質であるピルビン酸を基質とした反応を触媒する酵素遺伝子、例えば、ピルビン酸→乳酸の反応を触媒する乳酸デヒドロゲナーゼやピルビン酸→Lアラニンの反応を触媒するアラニンデヒドロゲナーゼ、ピルビン酸→オキサロ酢酸の反応を触媒するピルビン酸カルボキシラーゼ、ピルビン酸→アセトアルデヒドの反応を触媒するピルビン酸デカルボキシラーゼ、ピルビン酸→アセチルリン酸の反応を触媒するピルビン酸オキシダーゼ等の酵素遺伝子を破壊することで、他の代謝経路で消費されるピルビン酸量を低下させることが可能となり、その結果、細胞内のアセチルCoAの生成量を増加させることも可能となる。また、アセチルCoAを消費する他の代謝経路を破壊または弱化させることで細胞内のアセチルCoA量を増加させることも可能である。例えば、アセチルCoAを基質としアセチルリン酸を生成するphosphoacylase遺伝子、アセチルCoAとオキサロ酢酸を基質としてクエン酸を合成するcitrate synthase遺伝子、アセチルCoAを基質としアセトアルデヒドを生成するacetaldehyde dehydrogenase遺伝子等のアセチルCoAを基質とする酵素反応を触媒する酵素遺伝子を破壊することによって得られる遺伝子破壊株、または上記アセチルCoAを基質とする酵素活性が低下した突然変異微生物を利用する方法が挙げられる。また、アセチルCoAが最も利用される代謝経路であるクエン酸回路(TCAサイクル)に対する改変もマロニルCoAの生成量増加に有効である。具体的には、(1)TCAサイクルを構成する各酵素活性が低くなった遺伝子改変株や変異株の利用、(2)TCAサイクルを構成する各酵素活性が低くなるような培養条件の変更等が挙げられる。前記(2)の方法としては、例えば、嫌気条件下で培養を行うことでTCAサイクルに流れるアセチルCoA量を減らすことができる。   As a modification method for increasing the amount of acetyl CoA, modification to an enzyme gene that catalyzes a reaction for producing acetyl CoA, for example, introduction or modification of a foreign gene having an effect of increasing the amount of acetyl CoA production, acetyl CoA Examples include introduction or modification of a foreign gene having an effect of reducing consumption. Specifically, use of a genetically modified strain that highly expresses a pyruvate dehydrogenase complex gene that generates pyracetylate as a substrate and acetyl CoA, or a host that uses a pyruvate dehydrogenase complex gene derived from an organism other than the organism used as the host. Introduction and high expression method, method of using a gene-disrupted strain in which the PdhR gene is disrupted that controls the expression of the pyruvate dehydrogenase complex gene, or gene modification in which the amount of expression of the pyruvate dehydrogenase complex is increased due to a mutation in the PdhR gene. A method of using stocks can be considered. In addition, a method of highly expressing an acetyl-CoA synthetase (acetyl CoA ligase) gene that synthesizes acetyl CoA using acetic acid as a substrate can be used. According to the modification, since the amount of acetic acid consumed can be improved, the amount of acetic acid produced as a by-product can be reduced. Furthermore, a method of introducing phosphoketolase such as D-xylose-5-phosphate phosphoketolase and / or fructose-6-phosphate phosphoketolase and phosphotransacetylase can also be used. . D-xylose-5-phosphate phosphoketolase is an enzyme that catalyzes the reaction of converting xylulose-5-phosphate into acetyl phosphate and glyceraldehyde-3-phosphate. Further, fructose-6-phosphate phosphoketolase is an enzyme that catalyzes a reaction for converting fructose-6-phosphate into erythrose-4-phosphate and acetylphosphate. Phosphotransacetylase is an enzyme that catalyzes the reaction of converting acetyl phosphate and CoA to acetyl CoA. Therefore, according to the modification, acetyl phosphate is synthesized by phosphoketolase (D-xylose-5-phosphate phosphoketolase and / or fructose-6-phosphate phosphoketolase), and the obtained acetyl phosphate is used as a raw material. Acetyl-CoA can be synthesized by transacetylase. Thereby, the amount of acetyl CoA can be increased. In addition, the amount of acetyl CoA can be further increased by destroying an enzyme that catalyzes the pathway of acetaldehyde → ethanol, for example, an alcohol dehydrogenase gene. Furthermore, an enzyme gene that catalyzes a reaction using pyruvate, which is a precursor of acetyl CoA, as a substrate, for example, lactate dehydrogenase that catalyzes the reaction of pyruvate → lactic acid, alanine dehydrogenase that catalyzes the reaction of pyruvate → L alanine, and pyrubin. By destroying enzyme genes such as pyruvate carboxylase that catalyzes the reaction of acid → oxaloacetate, pyruvate decarboxylase that catalyzes the reaction of pyruvate → acetaldehyde, and pyruvate oxidase that catalyzes the reaction of pyruvate → acetyl phosphate The amount of pyruvic acid consumed in other metabolic pathways can be reduced, and as a result, the amount of intracellular acetyl CoA produced can be increased. It is also possible to increase the amount of acetyl CoA in the cell by destroying or weakening other metabolic pathways that consume acetyl CoA. For example, phosphocoylase gene that produces acetyl phosphate using acetyl CoA as a substrate, citrate synthase gene that synthesizes citric acid using acetyl CoA and oxaloacetate as substrates, and acetyl CoA such as acetaldehyde dehydrogenase gene that produces acetaldehyde using acetyl CoA as a substrate Examples include a method using a gene disruption strain obtained by disrupting an enzyme gene that catalyzes an enzyme reaction using a substrate, or a mutant microorganism having a reduced enzyme activity using acetyl CoA as a substrate. Further, modification to the citric acid cycle (TCA cycle), which is the metabolic pathway in which acetyl CoA is most utilized, is also effective in increasing the amount of malonyl CoA produced. Specifically, (1) use of genetically modified strains and mutants in which each enzyme activity constituting the TCA cycle is lowered, (2) change of culture conditions such that each enzyme activity constituting the TCA cycle is lowered, etc. Is mentioned. As the method (2), for example, the amount of acetyl CoA flowing in the TCA cycle can be reduced by culturing under anaerobic conditions.

本発明の一実施形態によれば、耐酸性を有する微生物が、S. Pombeであることが好ましい。したがって、本発明によれば、Schizosaccharomyces pombeに、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、外来のアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子、およびアセチルCoA生成量を増加させる効果を有する外来の遺伝子をコードする遺伝子を導入した、遺伝子組換え微生物が提供される。前記アセチルCoA生成量を増加させる効果を有する外来の遺伝子としては、ホスホケトラーゼをコードする遺伝子と、ホスホトランスアセチラーゼ(phosphotransacetylase)をコードする遺伝子と、の組み合わせであることが好ましい。この際、前記ホスホケトラーゼは、D−キシロース−5−リン酸ホスホケトラーゼおよび/またはフルクトース−6−リン酸ホスホケトラーゼ(Fructose−6−phosphate phosphoketolase)であることが好ましく、D−キシロース−5−リン酸ホスホケトラーゼおよびフルクトース−6−リン酸ホスホケトラーゼの両者の活性を有することから、Bifidobacterium属細菌由来のホスホケトラーゼであることがより好ましい。本発明の一実施形態によれば、前記アセチルCoA生成量を増加させる効果を有する外来の遺伝子は、フルクトース−6−リン酸ホスホケトラーゼ(Fructose−6−phosphate phosphoketolase)をコードする遺伝子およびホスホトランスアセチラーゼ(phosphotransacetylase)をコードする遺伝子であることが好ましい。   According to one embodiment of the present invention, the acid-resistant microorganism is preferably S. Pombe. Therefore, according to the present invention, a gene encoding an exogenous malonyl-CoA reductase, a gene encoding an exogenous acetyl-CoA carboxylase, and a gene encoding an exogenous gene having an effect of increasing the amount of acetyl-CoA generated are added to Schizosaccharomyces pombe. A genetically modified microorganism into which is introduced is provided. The foreign gene having an effect of increasing the amount of acetyl CoA produced is preferably a combination of a gene encoding phosphoketolase and a gene encoding phosphotransacetylase. In this case, the phosphoketolase is preferably D-xylose-5-phosphate phosphoketolase and / or fructose-6-phosphate phosphoketolase, and D-xylose-5-phosphate phosphoketolase and Since it has both activities of fructose-6-phosphate phosphoketolase, it is more preferably a phosphoketolase derived from a bacterium belonging to the genus Bifidobacterium. According to an embodiment of the present invention, the foreign gene having an effect of increasing the amount of acetyl CoA produced is a gene encoding fructose-6-phosphate phosphoketolase and a phosphotransacetylase. It is preferably a gene encoding (phosphotransacetylase).

以上のような遺伝子の改変を行った遺伝子であっても、例えば、アセチルCoAカルボキシラーゼに改変を行った遺伝子であっても、当該遺伝子により得られるアセチルCoAカルボキシラーゼが、アセチルCoAを基質としマルロニルCoAを生成する反応を触媒する酵素活性を有する限り、アセチルCoAカルボキシラーゼと機能的に同等の遺伝子であり、当該機能的に同等の遺伝子も本発明に包含される。「機能的に同等の遺伝子」とは、対象となる遺伝子によってコードされるタンパク質が、各配列番号で表される塩基配列からなる遺伝子によってコードされるタンパク質と同等の生物学的機能、生化学的機能を有することを指す。   Even if the gene has been modified as described above, for example, a gene in which acetyl-CoA carboxylase has been modified, acetyl-CoA carboxylase obtained from the gene can contain malonyl-CoA using acetyl-CoA as a substrate. As long as it has an enzyme activity that catalyzes the reaction to be generated, it is a gene functionally equivalent to acetyl CoA carboxylase, and the functionally equivalent gene is also encompassed in the present invention. “Functionally equivalent gene” means that the protein encoded by the target gene has the same biological function and biochemical properties as the protein encoded by the gene consisting of the base sequence represented by each SEQ ID NO. It means having a function.

あるタンパク質と機能的に同等のタンパク質をコードする遺伝子を調製する当業者によく知られた方法としては、ハイブリダイゼーション技術(Sambrook,Jetal.,Molecular Cloning 2nd ed.,9.47−9.58,Cold Spring Harbor Lab.press(1989))を利用する方法が挙げられる。   Methods well known to those skilled in the art for preparing a gene encoding a protein functionally equivalent to a protein include hybridization techniques (Sambrook, Jetal., Molecular Cloning 2nd ed., 9.47-9.58, Cold Spring Harbor Lab.press (1989)).

例えば、配列番号:2で表される塩基配列の全長において、種々の人為的処理、例えば部位特異的変異導入、変異剤処理によるランダム変異、制限酵素切断による核酸断片の変異、欠失、連結等により、部分的にその配列が変化したものであっても、これらの変異型遺伝子が配列番号:2で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなる遺伝子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、マロニルCoAレダクターゼの活性、すなわち、マロニルCoAを基質とし3HPを生成する酵素活性を有する限り、マロニルCoAレダクターゼ遺伝子に含まれるのである。   For example, in the full length of the base sequence represented by SEQ ID NO: 2, various artificial treatments such as site-directed mutagenesis, random mutation by mutagenesis treatment, mutation, deletion, ligation of nucleic acid fragments by restriction enzyme cleavage, etc. Thus, even if the sequence is partially changed, these mutant genes hybridize under stringent conditions with a gene consisting of a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2. However, as long as it has the activity of malonyl CoA reductase, that is, the enzymatic activity of producing 3HP using malonyl CoA as a substrate, it is included in the malonyl CoA reductase gene.

ストリンジェントな条件とは、特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいい、すなわち、各遺伝子に対し高い相同性を有するDNAがハイブリダイズする条件をいう。より具体的には、このような条件は、0.5〜1MのNaCl存在下42〜68℃で、または50%ホルムアミド存在下42℃で、または水溶液中65〜68℃で、ハイブリダイゼーションを行った後、0.1〜2倍濃度のSSC(saline sodium citrate)溶液を用いて室温(20℃)〜68℃でフィルターを洗浄することにより達成できる。   Stringent conditions refer to conditions in which specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed, that is, conditions in which DNA having high homology to each gene hybridizes. More specifically, such conditions include hybridization at 42-68 ° C. in the presence of 0.5-1 M NaCl, or 42 ° C. in the presence of 50% formamide, or 65-68 ° C. in an aqueous solution. After that, the filter can be washed at room temperature (20 ° C.) to 68 ° C. using a SSC (saline sodium citrate) solution having a concentration of 0.1 to 2 times.

上記のようなストリンジェントな条件においては、対象となる塩基配列と少なくとも80%の同一性、好ましくは少なくとも90%の同一性、より好ましくは少なくとも95%の同一性、さらに好ましくは少なくとも99%の同一性を有する塩基配列からなる遺伝子が、対象となる塩基配列と相補的な塩基配列からなる遺伝子とハイブリダイズすることができる。   Under stringent conditions as described above, at least 80% identity, preferably at least 90% identity, more preferably at least 95% identity, even more preferably at least 99% identity with the subject base sequence. A gene consisting of a base sequence having identity can hybridize with a gene consisting of a base sequence complementary to the target base sequence.

各遺伝子には、各アミノ酸配列からなるタンパク質と機能的に同等のタンパク質をコードする遺伝子も包含される。例えば、配列番号:1のアミノ酸配列からなるタンパク質と機能的に同等のタンパク質としては、配列番号:1のアミノ酸配列において、1または数個のアミノ酸が欠失、付加、挿入または置換されたアミノ酸配列からなるタンパク質であって、マロニルCoAレダクターゼの活性を示すタンパク質が挙げられる。   Each gene also includes a gene encoding a protein functionally equivalent to a protein consisting of each amino acid sequence. For example, as a protein functionally equivalent to the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, added, inserted or substituted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 And a protein exhibiting the activity of malonyl-CoA reductase.

ここで、タンパク質の構成要素となるアミノ酸の側鎖は、疎水性、電荷、大きさなどにおいてそれぞれ異なるものであるが、実質的にタンパク質全体の3次元構造(立体構造とも言う)に影響を与えないという意味で保存性の高い幾つかの関係が、経験的にまた物理化学的な実測により知られている。例えば、異なるアミノ酸残基間の保存的置換の例としては、グリシン(Gly)とプロリン(Pro)、グリシンとアラニン(Ala)またはバリン(Val)、ロイシン(Leu)とイソロイシン(Ile)、グルタミン酸(Glu)とグルタミン(Gln)、アスパラギン酸(Asp)とアスパラギン(Asn)、システイン(Cys)とスレオニン(Thr)、スレオニンとセリン(Ser)またはアラニン、リジン(Lys)とアルギニン(Arg)等のアミノ酸の間での置換が知られている。   Here, the side chains of amino acids that constitute protein components differ in hydrophobicity, charge, size, etc., but substantially affect the three-dimensional structure (also referred to as a three-dimensional structure) of the entire protein. Some relationships that are highly conserved in the sense of being absent are known empirically and by physicochemical measurements. For example, conservative substitutions between different amino acid residues include glycine (Gly) and proline (Pro), glycine and alanine (Ala) or valine (Val), leucine (Leu) and isoleucine (Ile), glutamic acid ( Amino acids such as Glu) and glutamine (Gln), aspartic acid (Asp) and asparagine (Asn), cysteine (Cys) and threonine (Thr), threonine and serine (Ser) or alanine, lysine (Lys) and arginine (Arg) The substitution between is known.

したがって、配列番号:1のアミノ酸配列において1または数個のアミノ酸の欠失、付加、挿入または置換が生じた結果得られたアミノ酸配列からなる変異型タンパク質であっても、その変異が配列番号:1に記載のアミノ酸配列の3次元構造において保存性が高い変異であって、その変異型タンパク質がマロニルCoAを基質とし3HPを生成する酵素活性を有しているのであれば、これらの変異型タンパク質をコードする遺伝子もまたマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子に包含される。ここで、数個とは、通常2〜5個、好ましくは2〜3個である。   Therefore, even if the mutant protein consists of an amino acid sequence obtained as a result of deletion, addition, insertion or substitution of one or several amino acids in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, the mutation is SEQ ID NO: If the mutation is highly conserved in the three-dimensional structure of the amino acid sequence described in 1, and the mutant protein has an enzymatic activity to generate 3HP using malonyl CoA as a substrate, these mutant proteins The gene encoding is also encompassed by the gene encoding malonyl CoA reductase. Here, the term “several” means usually 2 to 5, preferably 2 to 3.

また、マロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子には、配列番号:1のアミノ酸配列と少なくとも80%の同一性、好ましくは少なくとも90%の同一性、より好ましくは少なくとも95%の同一性、さらに好ましくは少なくとも99%の同一性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、マロニルCoAを基質とし3HPを生成する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子も包含される。その他のマロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ、3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼ、並びにアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子についても同様である。   Also, the gene encoding malonyl CoA reductase has at least 80% identity, preferably at least 90% identity, more preferably at least 95% identity, more preferably at least at least with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. A gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 99% identity and having an activity of generating 3HP using malonyl-CoA as a substrate is also included. The same applies to the other genes encoding malonate semialdehyde dehydrogenase, 3-hydroxypropionate dehydrogenase, and acetyl CoA carboxylase.

以上述べた第1の遺伝子組換え微生物のうち、Schizosaccharomyces pombe NSH−2(受領番号:FERM ABP−11527)(S.pombe(mcr))、Schizosaccharomyces pombe NSH−3(受領番号:FERM ABP−11528)(S.pombe(mcr,acc))を用いることが特に好ましい。   Among the first genetically modified microorganisms described above, Schizosaccharomyces pombe NSH-2 (reception number: FERM ABP-11527) (S. pombe (mcr)), Schizosaccharomyces pombe NSH-3 (reception number: FER15 B-1) It is particularly preferable to use (S. pombe (mcr, acc)).

[第2の遺伝子組換微生物]
本発明に係る第2の遺伝子組換え微生物は、(ア)耐酸性を有する微生物に、外来のグリセリンデヒドラターゼをコードする遺伝子、グリセリンデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子、および外来のアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を導入したもの;(イ)耐酸性を有する微生物に、外来のジオールデヒドラターゼをコードする遺伝子、ジオールデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子、および外来のアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を導入したもの;または(ウ)耐酸性を有する微生物に、外来のグリセリンデヒドラターゼをコードする遺伝子、グリセリンデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子、外来のジオールデヒドラターゼをコードする遺伝子、ジオールデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子、および外来のアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を導入したもの、のいずれであってもよい。
[Second genetically modified microorganism]
The second genetically modified microorganism according to the present invention encodes (a) an acid-resistant microorganism into a gene encoding a foreign glycerol dehydratase, a gene encoding a glycerol dehydratase reactivating factor, and a foreign aldehyde dehydrogenase. (B) A gene encoding an exogenous diol dehydratase, a gene encoding a diol dehydratase reactivating factor, and a gene encoding an exogenous aldehyde dehydrogenase into a microorganism having acid resistance Or (c) a gene encoding an exogenous glycerin dehydratase, a gene encoding a glycerin dehydratase reactivating factor, a gene encoding an exogenous diol dehydratase, a diol dehydratase Obtained by introducing a gene encoding a gene coding for a sex factor, and foreign aldehyde dehydrogenase may be either.

(耐酸性を有する微生物)
耐酸性を有する微生物は、第1の遺伝子組換え微生物と同様であるので、ここでは説明を省略する。
(Microorganisms with acid resistance)
Since the acid-resistant microorganism is the same as the first genetically modified microorganism, description thereof is omitted here.

なお、Schizosaccharomyces pombeは、それ自体がグルコースからグリセリンへの代謝経路を有しており、3HPの生産にグルコースを用いることができ、グリセリン生成量も、一般的な遺伝子組換え微生物、例えば、グリセリン生成能を有さない大腸菌に、Saccharomyces cerevisiae由来のグリセロール−3−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子およびグリセロール−3−ホスファターゼ遺伝子を導入することによりグリセリン生成能を付与した遺伝子組換え大腸菌よりもグリセリン生成量が多いことから好ましい。   Schizosaccharomyces pombe itself has a metabolic pathway from glucose to glycerin, and glucose can be used for the production of 3HP, and the amount of glycerin produced is also a general genetically modified microorganism such as glycerin produced. The amount of glycerin produced is higher than that of genetically modified Escherichia coli to which glycerin-producing ability is imparted by introducing glycerol-3-phosphate dehydrogenase gene and glycerol-3-phosphatase gene derived from Saccharomyces cerevisiae into E. coli that does not have the ability To preferred.

(外来のグリセリンデヒドラターゼをコードする遺伝子)
グリセリンデヒドラターゼ(GD)は、グリセリンを基質とし3−ヒドロキシプロピオンアルデヒド(3HPA)を生成する反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質である。
(Gene encoding foreign glycerin dehydratase)
Glycerin dehydratase (GD) is a protein having an enzyme activity that catalyzes a reaction of producing 3-hydroxypropionaldehyde (3HPA) using glycerin as a substrate.

用いられうる外来のグリセリンデヒドラターゼをコードする遺伝子としては、特に制限されず、公知のものを使用できる。例えば、Klebsiella属、Citrobacter属、Clostridium属、Lactobacillus属、Enterobacter属、Caloramator属、Salmonella属、Escherichia属、およびListeria属に属する微生物に由来する遺伝子などが使用できる。より詳しくは、Klebsiella pneumoniae、Citrobacter freundii、Clostridium pasteurianum、Lactobacillus leichmannii、Citrobacter intermedium、Lactobacillus reuteri、Lactobacillus buchneri、Lactobacillus brevis、Enterobacter agglomerans、Clostridium butyricum、Caloramator viterbensis、Lactobacillus collinoides、Lactobacillus hilgardii、Salmonella typhimurium、Escherichia blattae、Listeria monocytogenes、およびListeria innocuaに由来するグリセリンデヒドラターゼをコードする遺伝子が挙げられる。上記グリセリンデヒドラターゼをコードする遺伝子は、単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、上記グリセリンデヒドラターゼに点突然変異を加えて改変した改変グリセリンデヒドラターゼを利用してもよい。さらに上記以外に、ビタミンB12非依存性のGDである、Clostridium butyricum由来GDも利用できる。   A gene encoding a foreign glycerin dehydratase that can be used is not particularly limited, and a known gene can be used. For example, genes derived from microorganisms belonging to the genus Klebsiella, Citrobacter, Clostridium, Lactobacillus, Enterobacter, Calorator, Salmonella, Escherichia, and Listeria can be used. More specifically, Klebsiella pneumoniae, Citrobacter freundii, Clostridium pasteurianum, Lactobacillus leichmannii, Citrobacter intermedium, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus buchneri, Lactobacillus brevis, Enterobacter agglomerans, Clostridium butyricum, Caloramator viterbensis, Lactobacillus collinoides, Lactobacillus hilgardii, Salmonella typhimurium, Esc and a gene encoding glycerin dehydratase derived from Herichia brattatae, Listeria monocytogenes, and Listeria innocua. The gene encoding glycerin dehydratase may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may utilize the modified glycerol dehydratase which added the point mutation to the said glycerol dehydratase and modified | changed. In addition to the above, Clostridium butyricum-derived GD, which is GD independent of vitamin B12, can also be used.

(グリセリンデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子)
グリセリンデヒドラターゼ再活性化因子(GDR)は、グリセリンから3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドへの変換反応を触媒することにより不活性化したグリセリンデヒドラターゼにおける反応中心部分の補酵素B12を入れ替えて、再度活性を取り戻させる役割を有する。よって、GDRを導入していない場合、不活性化したグリセリンデヒドラターゼが再活性化されず、グリセリン脱水活性が維持できないことからグリセリンの脱水活性が非常に低くなる。場合によっては、酵素活性が認められないこともありうる。したがって、グリセリンデヒドラターゼをコードする遺伝子とともに、グリセリンデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子を導入することにより、3HPを発酵生産する際に好適な酵素活性が得られうる。これにより、グリセリン→3HPAの変換が好適に行われ、結果として3HPの収率が向上しうる。よって、一実施形態において第2の遺伝子組換え微生物には、グリセリンデヒドラターゼとともにグリセリンデヒドラターゼ再活性化因子を必須に含む。ビタミンB12非依存性のGDであるClostridium butyricum由来GDでも前記の同様に、グリセリン脱水活性の維持に重要な役割を果たすglycerol dehydratase activating enzyme(GD−AE)が、グリセリン→3HPAの変換を好適に行うためには実質的に必須となる。
(Gene encoding glycerin dehydratase reactivation factor)
Glycerin dehydratase reactivation factor (GDR) replaces coenzyme B12 in the reaction center of glycerin dehydratase inactivated by catalyzing the conversion reaction from glycerin to 3-hydroxypropionaldehyde to regain activity. Have a role. Therefore, when GDR is not introduced, the inactivated glycerol dehydratase is not reactivated, and the glycerol dehydration activity cannot be maintained, so that the glycerol dehydration activity becomes very low. In some cases, enzyme activity may not be observed. Therefore, by introducing a gene encoding a glycerin dehydratase reactivating factor together with a gene encoding glycerin dehydratase, a suitable enzyme activity can be obtained when 3HP is produced by fermentation. Thereby, the conversion of glycerin → 3HPA is suitably performed, and as a result, the yield of 3HP can be improved. Therefore, in one embodiment, the second genetically modified microorganism essentially includes a glycerin dehydratase reactivating factor together with glycerin dehydratase. Similarly to the above-mentioned GD derived from Clostridium butyricum, which is independent of vitamin B12, glycerol dehydratase activation enzyme (GD-AE), which plays an important role in maintaining glycerin dehydration activity, suitably converts glycerin to 3HPA. In order to do so, it is essential.

用いられうるグリセリンデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子としては、特に制限されず、公知のものを使用できる。例えば、国際公開第98/21341号;Daniel et al.,J.Bacteriol.,177,2151(1995);Toraya and Mori,J.Biol.Chem.,274,3372(1999);およびTobimatsu et al.,J.Bacteriol.181,4110(1999)に記載のものなどが挙げられる。この他、Clostridium属に属する微生物に由来するグリセリンデヒドラターゼ遺伝子、具体的には、Clostridium perfringensに由来するグリセリンデヒドラターゼ遺伝子を用いてもよい。上記グリセリンデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子は、単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、上記グリセリンデヒドラターゼ再活性化因子に点突然変異を加えて改変したグリセリンデヒドラターゼ再活性化因子を利用してもよい。   The gene encoding a glycerin dehydratase reactivating factor that can be used is not particularly limited, and a known gene can be used. For example, WO 98/21341; Daniel et al. , J .; Bacteriol. 177, 2151 (1995); Toraya and Mori, J. et al. Biol. Chem. , 274, 3372 (1999); and Tobimatsu et al. , J .; Bacteriol. 181, 4110 (1999). In addition, a glycerin dehydratase gene derived from a microorganism belonging to the genus Clostridium, specifically, a glycerin dehydratase gene derived from Clostridium perfringens may be used. The gene encoding the glycerin dehydratase reactivating factor may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may utilize the glycerol dehydratase reactivation factor modified by adding a point mutation to the said glycerol dehydratase reactivation factor.

(外来のジオールデヒドラターゼをコードする遺伝子)
ジオールデヒドラターゼ(DD)は、グリセリンを基質とし3−ヒドロキシプロピオンアルデヒド(3HPA)を生成する反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質である。
(Gene encoding exogenous diol dehydratase)
Diol dehydratase (DD) is a protein having an enzyme activity that catalyzes a reaction of producing 3-hydroxypropionaldehyde (3HPA) using glycerin as a substrate.

用いられうる外来のジオールデヒドラターゼをコードする遺伝子としては、特に制限されず、公知のものを使用できる。例えば、Klebsiella属、Citrobacter属、Clostridium属、Lactobacillus属、Enterobacter属、Caloramator属、Salmonella属、およびListeria属に属する微生物に由来するジオールデヒドラターゼをコードする遺伝子が挙げられる。より詳しくは、Lactobacillus reuteri、Klebsiella pneumoniae、Citrobacter freundii、Clostridium pasteurianum、Lactobacillu sleichmannii、Citrobacter intermedium、Lactobacillus reuteri、Lactobacillus buchneri、Lactobacillus brevis、Enterobacter agglomerans、Clostridium butyricum、Caloramator viterbensis、Lactobacillus collinoides、Lactobacillus hilgardii、Salmonella typhimurium、Listeria monocytogenes、およびListeria innocuaに由来するジオールデヒドラターゼをコードする遺伝子などが挙げられる。上記ジオールデヒドラターゼをコードする遺伝子は、単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、上記ジオールデヒドラターゼに点突然変異を加えて改変したジオールデヒドラターゼを利用してもよい。   The gene encoding a foreign diol dehydratase that can be used is not particularly limited, and a known gene can be used. Examples thereof include genes encoding diol dehydratase derived from microorganisms belonging to the genera Klebsiella, Citrobacter, Clostridium, Lactobacillus, Enterobacter, Caloratorator, Salmonella, and Listeria. More specifically, Lactobacillus reuteri, Klebsiella pneumoniae, Citrobacter freundii, Clostridium pasteurianum, Lactobacillu sleichmannii, Citrobacter intermedium, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus buchneri, Lactobacillus brevis, Enterobacter agglomerans, Clostridium butyricum, Caloramator viterbensis, Lactobacillus collinoides, Lactobacillus hilgardii, Salm Examples include genes encoding diol dehydratase derived from onella typhimurium, Listeria monocytogenes, and Listeria innocua. The gene encoding the diol dehydratase may be used alone or in combination of two or more. Alternatively, a diol dehydratase modified by adding a point mutation to the diol dehydratase may be used.

(ジオールデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子)
ジオールデヒドラターゼ再活性化因子(DDR)は、グリセリンから3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドへの変換反応を触媒することにより不活性化したジオールデヒドラターゼにおける反応中心部分の補酵素B12を入れ替えて、再度活性を取り戻させる役割を有する。よって、DDRを導入していない場合、不活性化したジオールデヒドラターゼが再活性化されず、グリセリン脱水活性が維持できないことからグリセリンの脱水活性が非常に低くなる。場合によっては、酵素活性が認められないこともありうる。したがって、ジオールデヒドラターゼをコードする遺伝子とともに、ジオールデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子を導入することによって、3HPを発酵生産する際に好適な酵素活性が得られうる。これにより、グリセリン→3HPAの変換が好適に行われ、結果として3HPの収率が向上しうる。よって、一実施形態において第2の遺伝子組換え微生物には、ジオールデヒドラターゼとともにジオールデヒドラターゼ再活性化因子を必須に含む。
(Gene encoding diol dehydratase reactivation factor)
Diol dehydratase reactivation factor (DDR) replaces coenzyme B12 at the reaction center in diol dehydratase inactivated by catalyzing the conversion reaction from glycerin to 3-hydroxypropionaldehyde to regain activity. Have a role. Therefore, when DDR is not introduced, the inactivated diol dehydratase is not reactivated, and the glycerin dehydrating activity cannot be maintained, so that the dehydrating activity of glycerin becomes very low. In some cases, enzyme activity may not be observed. Therefore, by introducing a gene encoding a diol dehydratase reactivating factor together with a gene encoding diol dehydratase, a suitable enzyme activity can be obtained when 3HP is produced by fermentation. Thereby, the conversion of glycerin → 3HPA is suitably performed, and as a result, the yield of 3HP can be improved. Therefore, in one embodiment, the second genetically modified microorganism essentially includes a diol dehydratase reactivating factor together with the diol dehydratase.

用いられうるジオールデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子としては、特に制限されず、公知のものを使用できる。例えば、Kajiura H.et al.,J.Biol.Chem.,276,36514(2001)に記載のものなどが挙げられる。   The gene encoding the diol dehydratase reactivating factor that can be used is not particularly limited, and known genes can be used. For example, Kajiura H. et al. et al. , J .; Biol. Chem. , 276, 36514 (2001).

以上で例示したグリセリンの脱水反応を触媒する酵素をコードする遺伝子うち、本形態では、Clostridium属に属する微生物に由来するGD−GDR遺伝子、Lactobacillus属に属する微生物に由来するDD−DDR遺伝子を用いることが好ましく、Clostridium perfringens由来のGD−GDR遺伝子、Lactobacillus reuteri由来のDD−DDR遺伝子を用いることがより好ましい。   Among the genes encoding enzymes that catalyze the dehydration reaction of glycerin exemplified above, in this embodiment, a GD-GDR gene derived from a microorganism belonging to the genus Clostridium and a DD-DDR gene derived from a microorganism belonging to the genus Lactobacillus are used. The GD-GDR gene derived from Clostridium perfringens and the DD-DDR gene derived from Lactobacillus reuteri are more preferable.

(外来のアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子)
アルデヒドデヒドロゲナーゼは、3HPAを基質とし3−ヒドロキシプロピオン酸(3HP)を生成する反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質である。
(Gene encoding foreign aldehyde dehydrogenase)
Aldehyde dehydrogenase is a protein having an enzyme activity that catalyzes a reaction of producing 3-hydroxypropionic acid (3HP) using 3HPA as a substrate.

用いられうる外来のアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子としては、特に制限されず、公知のものを使用できる。例えば、Escherichia属、Aerobacter属、Agrobacterium属、Alcaligenes属、Arthrobacter属、Bacillus属、Corynebacterium属、Flavobacterium属、Klebsiella属、Micrococcus属、Protaminobacter属、Proteus属、Pseudomonas属、Salmonella属、Sarcina属、Staphylococcus属、Shigella属、Erwinia属、Neisseria属、およびLactobacillus属に属する微生物に由来するアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子が挙げられる。より詳しくは、Escherichia coli、Aerobacter aerogenes、Agrobacterium radiobacter、Agrobacterium tumefaciens、Alcaligenes viscolactis、Arthrobacter simplex、Bacillus licheniformis、Bacillus megaterium、Bacillus subtilis、Corynebacterium equi、Flavobacterium sp.、Klebsiella pneumonia、Micrococcus glutamicus、Protaminobacter alboflavus、Proteus vulgaris、Pseudomonas fluorescens、Salmonella typhimurium、Sarcina lutea、Staphylococcus aureus、Shigella flexneri、Erwinia carotovora、Neisseria meningitides、Neisseria gonorr hoeae、Lactobacillus reuteri、Schizosaccharomyces pombe、Azospirillum brasilenseに由来するアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子が挙げられる。これらのうち、Escherichia coli、Schizosaccharomyces pombe、Azospirillum brasilense由来の酵素遺伝子を用いることが好ましく、Escherichia coli由来のaldH遺伝子を用いることがより好ましい。   The gene encoding a foreign aldehyde dehydrogenase that can be used is not particularly limited, and a known gene can be used. For example, Escherichia genus, Aerobacter genus, Agrobacterium genus, Alcaligenes genus, Arthrobacter genus, Bacillus genus, Corynebacterium genus, Flavobacterium genus, Klebsiella genus, Micrococcus genus, Micrococcus genus Examples include genes encoding aldehyde dehydrogenases derived from microorganisms belonging to the genus Shigella, Erwinia, Neisseria, and Lactobacillus. More specifically, Escherichia coli, Aerobacter aerogenes, Agrobacterium radiobacter, Agrobacterium tumefaciens, Alcaligenes viscolactis, Arthrobacter simplex, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus subtilis, Corynebacterium equi, Flavobacterium sp. , Klebsiella pneumonia, Micrococcus glutamicus, Protaminobacter alboflavus, Proteus vulgaris, Pseudomonas fluorescens, Salmonella typhimurium, Sarcina lutea, Staphylococcus aureus, Shigella flexneri, Erwinia carotovora, Neisseria meningitides, Neisseria gonorr hoeae, Lactobacillus reuteri, Schizosaccharomyces pombe, from Azospirillum brasilense Arudehidodehi Gene encoding Rogenaze the like. Among these, it is preferable to use an enzyme gene derived from Escherichia coli, Schizosaccharomyces pombe, or Azospirillum brasilense, and it is more preferable to use an aldH gene derived from Escherichia coli.

また、γ−グルタミル−γ−アミノブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼやα−ケトグルタル酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ(α-ketoglutaric semialdehyde dehydrogenase)なども使用できる。   In addition, γ-glutamyl-γ-aminobutyraldehyde dehydrogenase, α-ketoglutarate semialdehyde dehydrogenase and the like can also be used.

(耐酸性を有する微生物、酵素をコードする遺伝子の改変)
第2の遺伝子組換え微生物による3HPの発酵生産量を増加させるため、耐酸性を有する微生物、酵素をコードする遺伝子の改変を行ってもよい。具体的には、グルコース、グリセリン、3HPA、および3HPからなる群から選択される少なくとも1つに関連する遺伝子の改変が挙げられる。
(Modification of acid-resistant microorganisms and genes encoding enzymes)
In order to increase the amount of 3HP fermentation produced by the second genetically modified microorganism, a gene encoding an acid-resistant microorganism or enzyme may be modified. Specifically, the modification | change of the gene relevant to at least 1 selected from the group which consists of glucose, glycerol, 3HPA, and 3HP is mentioned.

上記改変については、第1の遺伝子組換え微生物に記載した方法と同様の方法で行うことができる。   About the said modification | change, it can carry out by the method similar to the method described in the 1st genetically modified microorganism.

以上述べた第2の遺伝子組換え微生物のうち、Schizosaccharomyces pombe NSH−1(S.Pombe OB1(GD,GDR,aldH)用いることが特に好ましい。   Of the second genetically modified microorganisms described above, it is particularly preferable to use Schizosaccharomyces pombe NSH-1 (S. Pombe OB1 (GD, GDR, aldH).

[遺伝子組換え微生物の構築法]
第1および第2の遺伝子組換え微生物の構築法は、公知の手法を用いることができる。例えば、酵素をコードする遺伝子をゲノムに導入してもよく、同一のベクターに導入して形質転換を行ってもよく、別々のベクターに導入して形質転換を行ってもよい。
[Method of constructing genetically modified microorganisms]
Known methods can be used for the construction of the first and second genetically modified microorganisms. For example, a gene encoding an enzyme may be introduced into the genome, may be introduced into the same vector for transformation, or may be introduced into a separate vector for transformation.

宿主として利用する耐酸性を有する微生物への遺伝子の導入は、上記遺伝子またはその一部を適当なベクターに連結し、得られた組換えベクターを目的の遺伝子が発現しうるように宿主中に導入することにより、または相同組換えによってゲノム上の任意の位置に目的の遺伝子またはその一部を挿入することにより実施できる。「一部」とは、宿主中に導入された場合に各遺伝子がコードするタンパク質を発現することができる、または所望の酵素活性を有するタンパク質を発現させることができる各遺伝子の一部分を指す。本発明において遺伝子には、DNAおよびRNAが包含され、好ましくはDNAである。   For introduction of a gene into an acid-resistant microorganism used as a host, the above gene or a part thereof is linked to an appropriate vector, and the resulting recombinant vector is introduced into the host so that the target gene can be expressed. Or by inserting the gene of interest or a part thereof at any position on the genome by homologous recombination. “Part” refers to a part of each gene that can express a protein encoded by each gene or a protein having a desired enzyme activity when introduced into a host. In the present invention, the gene includes DNA and RNA, preferably DNA.

微生物のゲノムから所望の遺伝子をクローニングにより取得する方法は、分子生物学の分野において周知である。例えば遺伝子の配列が既知の場合、制限エンドヌクレアーゼ消化により適したゲノムライブラリを作り、所望の遺伝子配列に相補的なプローブを用いてスクリーニングすることができる。配列が単離されたら、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)(米国特許第4,683,202号)のような標準的増幅法を用いてDNAを増幅し、形質転換に適した量のDNAを得ることができる。上述した酵素をコードする遺伝子は、既知の遺伝子以外にも、既知の遺伝子の塩基配列に基づいて適当に設計された合成プライマーを用いてハイブリダイゼーション法、PCR法などによりGenBank等の公開データベースに登録されていない遺伝子も取得することも可能である。   A method for obtaining a desired gene from the genome of a microorganism by cloning is well known in the field of molecular biology. For example, when the gene sequence is known, a suitable genomic library can be prepared by restriction endonuclease digestion and screened using a probe complementary to the desired gene sequence. Once the sequence has been isolated, the DNA is amplified using standard amplification methods such as the polymerase chain reaction (PCR) (US Pat. No. 4,683,202) to obtain a quantity suitable for transformation. Can do. In addition to the known genes, the genes encoding the above-mentioned enzymes are registered in a public database such as GenBank by means of a hybridization method, a PCR method, etc. using appropriately designed synthetic primers based on the nucleotide sequences of known genes. It is also possible to obtain genes that have not been performed.

遺伝子のクローニングに用いるゲノムDNAライブラリーの作製、ハイブリダイゼーション、PCR、プラスミドの調製、DNAの切断および連結、形質転換等の方法は、Sambrook,J et al.,Molecular Cloning 2nd ed.,9.47−9.58,Cold Spring Harbor Lab.press(1989)に記載されている。   Methods for preparing a genomic DNA library used for gene cloning, hybridization, PCR, plasmid preparation, DNA cutting and ligation, transformation, and the like are described in Sambrook, J et al. , Molecular Cloning 2nd ed. , 9.47-9.58, Cold Spring Harbor Lab. press (1989).

遺伝子を連結するベクターは、宿主で複製可能なものであれば特に限定されない。例えば、外来遺伝子導入に利用されているプラスミド、ファージ、コスミドおよび大腸菌人工染色体(BAC)等が挙げられる。大腸菌に外来遺伝子を導入する際に利用するプラスミドとしては、例えば、pHSG398、pUC18、pBR322、pSC101、pUC19、pUC118、pUC119、pACYC117、pAUR224、pGPD、pBluescript II SK(+)、pETDuet−1、pACYCDuet−1、pCDFDuet−1、pRSFDuet−1、pCOLADuet−1、PinPoint Xa−1(Promega社)等が挙げられ、ファージとしては、例えばλgt10、Charon 4A、EMBL−、M13mp18、M13mp19等が例示できる。また、酵母に外来遺伝子を導入する際に利用するプラスミドとしては、酵母内で外来遺伝子を発現させる際に用いるプロモーター、ターミネーター、および酵母内でのプラスミドの複製を担う複製起点を含むものであれば利用可能である。加えて、5’−非翻訳領域、3’−非翻訳領域を含んでもよく、また栄養要求性相補マーカーや抗生物質耐性遺伝子等のマーカー遺伝子を含んでもよい。具体的には、pART、pSM、REP3X、pSLF101、pAUR224、pDUAL、pDUAL2等が挙げられる。   The vector to which the gene is linked is not particularly limited as long as it can replicate in the host. For example, plasmids, phages, cosmids, Escherichia coli artificial chromosomes (BAC), etc. used for introducing foreign genes can be mentioned. Examples of plasmids used when introducing foreign genes into E. coli include, for example, pHSG398, pUC18, pBR322, pSC101, pUC19, pUC118, pUC119, pACYC117, pAUR224, pGPD, pBluescript II SK (+), pETDuduet-1p 1, pCDFDuet-1, pRSFDuet-1, pCOLADuet-1, PinPoint Xa-1 (Promega) and the like. Examples of phages include λgt10, Charon 4A, EMBL-, M13mp18, M13mp19, and the like. In addition, plasmids used when introducing foreign genes into yeast include any promoter, terminator, and origin of replication responsible for plasmid replication in yeast. Is available. In addition, a 5'-untranslated region and a 3'-untranslated region may be included, and a marker gene such as an auxotrophic complementary marker and an antibiotic resistance gene may be included. Specific examples include pART, pSM, REP3X, pSLF101, pAUR224, pDUAL, and pDUAL2.

上記ベクターにおいては、挿入した遺伝子が確実に発現されるようにするため、該遺伝子の上流に適当な発現プロモーターを接続する。使用する発現プロモーターは、特に制限されず、使用する宿主や3HP発酵生産に適した培養条件下で効率的に遺伝子発現が可能となるプロモーターを当業者が適宜選択すればよい。例えば、一般的に大腸菌において外来遺伝子発現に利用されているT7プロモーター、lacプロモーター、trpプロモーター、trcプロモーター、λ−PLプロモーター、tacプロモーター、T7プロモーター等に加えて、大腸菌由来の硝酸呼吸に関与する硝酸還元遺伝子narGHJIオペロンのNarプロモーター領域や、大腸菌の硝酸還元酵素遺伝子であるFrd遺伝子のプロモーター領域を利用することもできる。Narプロモーター領域やFrdプロモーターは嫌気条件において遺伝子発現誘導を受けるプロモーターである。さらに、グルコース代謝に関与するグリセルアルデヒド3−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子や6−ホスホフルクトキナーゼ遺伝子等のプロモーター領域、および大腸菌において耐酸性機構に関与するグルタミン酸脱炭酸酵素遺伝子等のプロモーター領域も利用することができる。また、酵母での外来遺伝子発現に利用するプロモーターとしては、nmt1プロモーター、nmt41プロモーター、nmt81プロモーター、fbp1プロモーター、inv1プロモーター、ctr4プロモーター、CaMV35Sプロモーター、adh1プロモーター、SV40プロモーター、urg1プロモーター、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター、efa1a−cプロモーター、tif51プロモーター、cam1プロモーター、グルコース代謝に関与するグリセルアルデヒド3−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子や6−ホスホフルクトキナーゼ遺伝子等のプロモーター領域等が利用できる。   In the above vector, in order to ensure that the inserted gene is expressed, an appropriate expression promoter is connected upstream of the gene. The expression promoter to be used is not particularly limited, and a person skilled in the art may appropriately select a promoter that enables efficient gene expression under the culture conditions suitable for the host to be used and 3HP fermentation production. For example, in addition to T7 promoter, lac promoter, trp promoter, trc promoter, λ-PL promoter, tac promoter, T7 promoter, etc. that are generally used for foreign gene expression in E. coli, it is involved in nitrate respiration from E. coli. The Nar promoter region of the nitrate reduction gene narGHJI operon and the promoter region of the Frd gene which is a nitrate reductase gene of Escherichia coli can also be used. The Nar promoter region and the Frd promoter are promoters that undergo gene expression induction under anaerobic conditions. Furthermore, promoter regions such as glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase gene and 6-phosphofructokinase gene involved in glucose metabolism, and promoter regions such as glutamate decarboxylase gene involved in acid resistance mechanism in E. coli are also used. be able to. In addition, promoters used for foreign gene expression in yeast include nmt1 promoter, nmt41 promoter, nmt81 promoter, fbp1 promoter, inv1 promoter, ctr4 promoter, CaMV35S promoter, adh1 promoter, SV40 promoter, urg1 promoter, cytomegalovirus (CMV ) Promoters, efa1a-c promoter, tif51 promoter, cam1 promoter, promoter regions such as glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase gene and 6-phosphofructokinase gene involved in glucose metabolism, and the like can be used.

遺伝子破壊の方法は公知の方法を使用できる。具体的には、標的遺伝子の任意の位置で相同組換えを起こすベクター(ターゲティングベクター)を用いて当該遺伝子を破壊する方法(ジーンターゲティング法)や、標的遺伝子の任意の位置にトラップベクター(プロモーターを持たないレポーター遺伝子)を挿入して当該遺伝子を破壊しその機能を失わせる方法(遺伝子トラップ法)、それらを組み合わせた方法等の当技術分野でノックアウト細胞、トランスジェニック動物(ノックアウト動物含む)等を作製する際に用いられる方法を用いることが出来る。また、破壊したい遺伝子のアンチセンスcDNAを発現するベクターを導入する方法や、破壊したい遺伝子の2重鎖RNAを発現するベクターを細胞に導入する方法も利用できる。当該ベクターとしては、ウイルスベクターやプラスミドベクター等が包含され、通常の遺伝子工学的手法に基づき、例えばSambrook,J et al.,Molecular Cloning 2nd ed.,9.47−9.58,Cold Spring Harbor Lab.press(1989)等の基本書に従い作製することができる。また、市販されているベクターを任意の制限酵素で切断し所望の遺伝子等を組み込んで半合成することもできる。また、酵母の遺伝子破壊方法としては、Yeast,1999,15,p.1419−1427記載の方法やNature Protocols,2006,1(5),p.2457−64に従って遺伝子破壊を行うことで、所望の遺伝子破壊酵母を作成することができる。   A known method can be used as the gene disruption method. Specifically, a method of destroying the gene using a vector (targeting vector) that causes homologous recombination at an arbitrary position of the target gene (gene targeting method), or a trap vector (promoter at an arbitrary position of the target gene). Knockout cells, transgenic animals (including knockout animals), etc. in this technical field, such as methods that insert a reporter gene that does not possess) and destroy the gene to lose its function (gene trap method), methods that combine them, etc. A method used for manufacturing can be used. In addition, a method of introducing a vector expressing an antisense cDNA of a gene desired to be disrupted or a method of introducing a vector expressing a double-stranded RNA of a gene desired to be disrupted into a cell can be used. Such vectors include viral vectors, plasmid vectors, etc., and are based on conventional genetic engineering techniques, for example, Sambrook, J et al. , Molecular Cloning 2nd ed. , 9.47-9.58, Cold Spring Harbor Lab. It can be produced according to a basic book such as press (1989). In addition, a commercially available vector can be cleaved with an arbitrary restriction enzyme, and a desired gene or the like can be incorporated and semi-synthesized. As a method for disrupting the yeast gene, Yeast, 1999, 15, p. 1419-1427, Nature Protocols, 2006, 1 (5), p. By performing gene disruption according to 2457-64, a desired gene disrupted yeast can be produced.

相同置換を起こす位置またはトラップベクターを挿入する位置は、破壊したい標的遺伝子の発現を消失させる変異を生じる位置であれば特に限定されない。   The position where homologous substitution occurs or the position where the trap vector is inserted is not particularly limited as long as it causes a mutation that eliminates the expression of the target gene to be destroyed.

また、Gene Bridge社より販売されている、リコンビネーションタンパク質を利用した相同組換えによる遺伝子破壊系(Red system)を利用すれば、Escherichia、Salmonella、Shigella、Yersinia、Serratia、またはCitrobacter属細菌の、破壊したい遺伝子のみを選択的に破壊した遺伝子破壊株を構築することが可能である。さらに、Sigma−aldrich社から販売されているグループ2イントロンを利用した遺伝子破壊システムであるTargeTron Gene Knockout Systemを利用することで、Escherichia 、Staphylococcus、Clostridium、Lactcoccus、Shigella、Salmonella、Clostridium、Francisella、Azospirillum、Pseudomonas、Agrobacterium属細菌の遺伝子破壊も可能である。   Moreover, if a gene disruption system (Red system) by homologous recombination using a recombination protein sold by Gene Bridge is used, destruction of Escherichia, Salmonella, Shigella, Yersinia, Serratia, or Citrobacter bacteria It is possible to construct a gene-disrupted strain in which only a desired gene is selectively disrupted. Furthermore, using the TargetTron Gene Knockout System, a gene disruption system using a group 2 intron sold by Sigma-aldrich, Escherichia, Staphylococcus, Clostridium, Lactococcus, Shigcellis, Lactococcus, Gene disruption of Pseudomonas and Agrobacterium is also possible.

ベクターの宿主への導入方法は、使用する宿主によって選定すれば良く、特に制限されない。例えば、ベクター導入に一般的に利用されているカルシウムイオンを用いる方法、プロトプラスト法、エレクトロポレーション法、酢酸リチウム法等を利用することができる。   The method for introducing the vector into the host may be selected depending on the host used, and is not particularly limited. For example, a method using calcium ions generally used for vector introduction, a protoplast method, an electroporation method, a lithium acetate method and the like can be used.

相同組換えによってゲノム上の任意の位置に目的の遺伝子を挿入する方法は、ゲノム上の配列と相同な配列に目的遺伝子をプロモーターとともに挿入し、この核酸断片をエレクトロポレーションや酢酸リチウム法によって細胞内に導入して相同組換えを起こさせることにより実施できる。ゲノムへの導入の際には目的遺伝子と薬剤耐性遺伝子を連結した核酸断片を用いると容易に相同組換えが起こった株を選抜することができる。また、薬剤耐性遺伝子と特定の条件下で致死的に機能する遺伝子を連結した遺伝子をゲノム上に上記の方法で相同組換えによって挿入し、その後、薬剤耐性遺伝子と特定の条件下で致死的になる遺伝子を置き換える形で目的遺伝子を相同組換えにより導入することもできる。   The method of inserting a gene of interest at an arbitrary position on the genome by homologous recombination is to insert the gene of interest together with a promoter into a sequence homologous to the sequence on the genome, and this nucleic acid fragment is inserted into cells by electroporation or lithium acetate method. It can be carried out by introducing the DNA into the DNA and causing homologous recombination. At the time of introduction into the genome, a strain in which homologous recombination has occurred can be easily selected by using a nucleic acid fragment in which a target gene and a drug resistance gene are linked. In addition, a gene linked to a drug resistance gene and a gene that functions lethally under specific conditions is inserted into the genome by homologous recombination as described above, and then the drug resistance gene is lethal under specific conditions. The target gene can also be introduced by homologous recombination in the form of replacing the gene.

目的とする遺伝子が導入された組換え微生物を選択する方法は、特に制限されないが、目的とする遺伝子が導入された組換え微生物のみを、容易に選択できる手法が好ましい。   A method for selecting a recombinant microorganism into which a target gene has been introduced is not particularly limited, but a technique that can easily select only a recombinant microorganism into which a target gene has been introduced is preferable.

[3HPの製造方法]
3HP溶液の製造方法は、第1の遺伝子組換え微生物または第2の遺伝子組換え微生物を、それぞれマロニルCoAまたはグリセリンの存在下で培養し、当該微生物がマロニルCoAまたはグリセリンを資化する過程で生成する3HPを培養液中に蓄積させることにより実施できる。なお、前記第1の遺伝子組換え微生物および前記第2の遺伝子組換え微生物は併用してもよい。
[Method for producing 3HP]
The 3HP solution is produced by culturing the first genetically modified microorganism or the second genetically modified microorganism in the presence of malonyl CoA or glycerin, respectively, and producing the microorganism assimilating malonyl CoA or glycerin. Can be carried out by accumulating 3HP in the culture medium. The first genetically modified microorganism and the second genetically modified microorganism may be used in combination.

(マロニルCoAおよびグリセリン)
3HPの原料となるマロニルCoAまたはグリセリンは、別途調製したものを培地に添加してもよいし、微生物(第1の遺伝子組換え微生物、第2の遺伝子組換え微生物を含む)を用いて糖などから調製してもよい。
(Malonyl CoA and glycerin)
Malonyl CoA or glycerin used as a raw material for 3HP may be prepared separately and added to the medium, or sugar or the like using microorganisms (including the first genetically modified microorganism and the second genetically modified microorganism). It may be prepared from

微生物を用いてマロニルCoAおよびグリセリンを調製する方法は特に制限されず、公知の方法が用いられうる。   The method for preparing malonyl CoA and glycerin using a microorganism is not particularly limited, and a known method can be used.

マロニルCoAは、脂肪酸合成における重要な前駆体であり、多くの微生物が合成しうる。また、所要に応じて、上述したアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子を導入して、アセチルCoAを基質としてマロニルCoAを調製することができる。なお、アセチルCoAは、生物が生きていく上で重要なTCAサイクルの入口に位置し、様々な化合物の代謝において代謝中間体として多量に生成される重要な代謝中間体である。したがって、マロニルCoAは、糖アルコール、アルコール、脂肪酸、カルボン酸を原料としうる。   Malonyl CoA is an important precursor in fatty acid synthesis and can be synthesized by many microorganisms. Further, if necessary, the gene encoding acetyl CoA carboxylase described above can be introduced to prepare malonyl CoA using acetyl CoA as a substrate. Acetyl CoA is an important metabolic intermediate located at the entrance of an important TCA cycle for living organisms and produced in large amounts as a metabolic intermediate in the metabolism of various compounds. Therefore, malonyl CoA can be made from sugar alcohol, alcohol, fatty acid and carboxylic acid.

マロニルCoAの調製に用いられうる微生物としては、特に制限されず、Escherichia属、Lactobacillus属、Salmonella属、Klebsiella属、Propionibacterium属、Agrobacterium属、Bacillus属、Corynebacterium属、Mycobacterium属、Pseudomonas属、Ralstonia属、Rhodobacter属、Rhodopseudomonas属、Streptomyces属、Synechococcus属、Sulfolobus属、Thermoplasma属、Acetobacterium属、Moorella属、、Chloroflexus属、Metallosphaera属、Acidianus属、Alcaligenes属、Thermomicrobium属、Rhodobaca属、Rhodospirillum属、Saccharomyces属、Schizosaccharomyces属、Pichia属に属する微生物が挙げられる。   The microorganism that can be used for the preparation of malonyl-CoA is not particularly limited, and is not limited to the genus Escherichia, Lactobacillus, Salmonella, Klebsiella, Propionibacterium, Genus Bacillus, D, Corynebacterium, Genus, Corynebacterium, Rhodobacter genus, Rhodopseudomonas genus, Streptomyces genus, Synechococcus genus, Sulfolobus genus, Thermoplasma genus, Acetobacterium genus, Moorella genus, Chloroflexus genus, Chloroflexus genus, Chroroflexus genus nus spp., Alcaligenes sp., Thermomicrobium genus, Rhodobaca genus, Rhodospirillum spp., Saccharomyces spp., Schizosaccharomyces spp., and a microorganism belonging to the genus Pichia.

また、グリセリンを発酵生産する微生物としては、特に制限はなく、(1)糖からグリセリンを生成する能力を元来有する微生物、(2)糖からグリセリンを生成する能力を元来有する微生物のグリセリン生成能が遺伝学的手法により高められてなる微生物、(3)糖からグリセリンを生成する能力を有しない宿主微生物に、糖からグリセリンを生成するのに必要な酵素をコードする遺伝子からなる群から選択される少なくとも1種が導入されてなる微生物のいずれも使用可能である。   Moreover, there is no restriction | limiting in particular as microorganisms which fermentate-produce glycerol, (1) Microorganism which originally has the capability to produce | generate glycerol from saccharides, (2) Glycerin production of the microorganism which originally has the capability to produce glycerol from sugar Selected from the group consisting of genes that encode enzymes required to produce glycerin from sugars for microorganisms whose ability is enhanced by genetic techniques, and (3) host microorganisms that do not have the ability to produce glycerin from sugars Any of the microorganisms into which at least one selected from the above is introduced can be used.

上記(1)および(2)における糖からグリセリンを生成する能力を元来有する微生物は、特に制限はなく、例えば、Schizosaccharomyces属、Saccharomyces属、Kluyveromyces属、Pichia属、Torulaspora属、Zygosaccharomyces属、Candida属などに属する酵母などを使用することができる。これらの微生物のうち、Saccharomyces cerevisiae、Schizosaccharomyces pombeを用いることがより好ましく、Schizosaccharomyces pombeを用いることがさらに好ましい。   Microorganisms originally having the ability to produce glycerin from sugars in (1) and (2) above are not particularly limited, for example, Schizosaccharomyces genus, Saccharomyces genus, Kluyveromyces genus, Pichia genus, Torulaspora genus, Zygosaccharomyces, Zygosaccharomyces, Yeast belonging to the above can be used. Of these microorganisms, Saccharomyces cerevisiae and Schizosaccharomyces pombe are more preferable, and Schizosaccharomyces pombe is more preferable.

また、上記(2)において、微生物のグリセリン生成能を高める遺伝学的手法についても特に制限はなく、当該技術分野で使用されるあらゆる手法を適宜採用することができる。例えば、(2a)糖からグリセリンまでの反応のうちの少なくとも1種の反応を触媒する酵素の発現を高める方法;(2b)グリセリンを代謝する反応を触媒する酵素遺伝子を破壊する方法;(2c)高浸透圧条件下において培養するなどの手法が挙げられる。   In (2) above, there is no particular limitation on the genetic technique for increasing the ability of microorganisms to produce glycerin, and any technique used in this technical field can be adopted as appropriate. For example, (2a) a method for increasing the expression of an enzyme that catalyzes at least one of the reactions from sugar to glycerol; (2b) a method for destroying an enzyme gene that catalyzes a reaction that metabolizes glycerol; (2c) Examples thereof include a method of culturing under high osmotic pressure conditions.

上記(2a)糖からグリセリンまでの反応のうちの少なくとも1種の反応を触媒する酵素の発現を高める方法としては、具体的には、酵素遺伝子の発現プロモーターを高発現プロモーター、例えば酵母の場合はGAPプロモーター、CMVプロモーターやnmt1プロモーターに変更する方法、細胞内で複数コピーで存在可能なプラスミドにクローニングして導入することで細胞内の酵素遺伝子のコピー数を増加させる方法、酵素遺伝子を宿主の染色体上の複数の位置に挿入することで、酵素遺伝子のコピー数を増加させる方法などが挙げられる。   (2a) As a method for enhancing the expression of an enzyme that catalyzes at least one of the reactions from sugar to glycerin, specifically, in the case of a high expression promoter such as yeast A method of changing to the GAP promoter, CMV promoter or nmt1 promoter, a method of increasing the number of copies of an enzyme gene in a cell by cloning and introducing it into a plasmid that can exist in multiple copies in the cell, an enzyme gene in the host chromosome For example, a method of increasing the copy number of the enzyme gene by inserting it at a plurality of positions above.

上記(2b)グリセリンを代謝する反応を触媒する酵素遺伝子を破壊する方法としては、具体的には、グリセロール−3−リン酸デヒドロゲナーゼおよび/またはグリセロール―3−ホファターゼ遺伝子を破壊したり、グリセロール−3−リン酸デヒドロゲナーゼおよび/またはグリセロール―3−ホスファターゼ遺伝子のプロモーターを発現量の低いプロモーターに置換する方法が挙げられる。また、ジヒドロキシアセトンキナーゼおよび/またはグリセロールデヒドロゲナーゼ遺伝子を破壊したり、ジヒドロキシアセトンキナーゼおよび/またはグリセロールデヒドロゲナーゼ遺伝子のプロモーターを、発現量の低いプロモーターに置換する方法する方法等が挙げられる。   As a method for destroying the enzyme gene that catalyzes the reaction of metabolizing glycerol (2b), specifically, a glycerol-3-phosphate dehydrogenase and / or glycerol-3-phosphatase gene is disrupted, or glycerol-3 -The method of substituting the promoter of a phosphate dehydrogenase and / or a glycerol-3-phosphatase gene with a promoter with a low expression level is mentioned. Moreover, the method of destroying a dihydroxyacetone kinase and / or a glycerol dehydrogenase gene, or the method of substituting the promoter of a dihydroxyacetone kinase and / or a glycerol dehydrogenase gene with a promoter with a low expression level etc. are mentioned.

上記(2c)高浸透圧条件下において培養する方法としては、具体的には、糖濃度や塩濃度を高くした培地を用いて培養を行う方法などの方法が挙げられる。   Specific examples of the method of culturing under the above (2c) high osmotic pressure conditions include a method of culturing using a medium having a high sugar concentration or salt concentration.

上記(3)における糖からグリセリンを生成する能力を有しない宿主微生物も特に制限はなく、上記マロニルCoAの調製に用いられうる微生物が用いられうる。   The host microorganism that does not have the ability to produce glycerin from the sugar in (3) is not particularly limited, and a microorganism that can be used for the preparation of malonyl-CoA can be used.

上記(3)において、糖からグリセリンを生成するのに必要な酵素としては、特に制限はない。例えば、解糖系で生じるジヒドロキシアセトンリン酸をグリセロール−3−リン酸へと変換する反応を触媒するグリセロール−3−リン酸デヒドロゲナーゼ(GDP)、および、グリセロール−3−リン酸をグリセリンへと変換する反応を触媒するグリセロール−3−ホスファターゼ(GPP);解糖系で生じるジヒドロキシアセトンリン酸をジヒドロキシアセトンへと変換する反応を触媒するジヒドロキシアセトンホスファターゼ(dihydroxyacetone phosphatase)、および、グリセルアルデヒドをグリセリンへと変換する反応を触媒するグリセリンデヒドロゲナーゼ(glycerol dehydrogenase)などが挙げられる。   In the above (3), the enzyme necessary for producing glycerin from sugar is not particularly limited. For example, glycerol-3-phosphate dehydrogenase (GDP), which catalyzes a reaction for converting dihydroxyacetone phosphate generated in glycolysis to glycerol-3-phosphate, and glycerol-3-phosphate to glycerol Glycerol-3-phosphatase (GPP) that catalyzes the reaction of dihydroxyacetone, and dihydroxyacetone phosphatase that catalyzes the reaction of converting dihydroxyacetone phosphate generated in the glycolysis to dihydroxyacetone, and glyceraldehyde to glycerin And glycerol dehydrogenase that catalyzes the conversion reaction.

上述の糖からグリセリンを生成するのに必要な酵素がコードされている遺伝子は、特に制限されないが、GDPをコードする遺伝子としては、例えば、Saccharomyces属に属する微生物に由来する遺伝子などが挙げられる。このうち、Saccharomyces cerevisiaeに由来する遺伝子を用いることが好ましい。   A gene encoding an enzyme necessary for producing glycerin from the above-mentioned sugar is not particularly limited, and examples of a gene encoding GDP include a gene derived from a microorganism belonging to the genus Saccharomyces. Among these, it is preferable to use a gene derived from Saccharomyces cerevisiae.

GPPをコードする遺伝子としては、例えば、Saccharomyces属に属する微生物に由来する遺伝子などが挙げられる。このうち、Saccharomyces cerevisiaeに由来する遺伝子を用いることが好ましい。   Examples of the gene encoding GPP include genes derived from microorganisms belonging to the genus Saccharomyces. Among these, it is preferable to use a gene derived from Saccharomyces cerevisiae.

上記マロニルCoAおよびグリセリンは、培地に直接添加しても、3HPの発酵生産を行う第1の遺伝子組換え微生物および/または第2の遺伝子組換え微生物と接触させた1以上の微生物によって生成させてもよいが、第1の遺伝子組換え微生物および/または第2の遺伝子組換え微生物にマロニルCoAおよび/またはグリセリン生成能を付与することが好ましい。なお、前記接触とは、原料として利用する化合物の存在下で微生物またはその処理物を培養すること、また、微生物の処理物を用いて反応を行うことを包含する。該処理物としては、アセトン、トルエン等で処理した菌体、菌死体、凍結乾燥菌体、菌体破砕物、菌体を破砕した無細胞抽出物、これらから酵素を抽出した粗酵素液、精製酵素等が挙げられる。また、常法により担体に固定化した菌体、該処理物、酵素等を用いることもできる。   The malonyl-CoA and glycerin are produced by one or more microorganisms that have been brought into contact with the first genetically modified microorganism and / or the second genetically modified microorganism that perform 3HP fermentation production, even if added directly to the medium. However, it is preferable to impart malonyl CoA and / or glycerin producing ability to the first genetically modified microorganism and / or the second genetically modified microorganism. The contact includes culturing a microorganism or a processed product thereof in the presence of a compound used as a raw material, and performing a reaction using the processed product of the microorganism. Examples of the treated products include cells treated with acetone, toluene, etc., fungus bodies, freeze-dried cells, disrupted cells, cell-free extracts obtained by disrupting cells, crude enzyme solutions obtained by extracting enzymes from these, purification An enzyme etc. are mentioned. Moreover, the microbial cell fixed to the support | carrier by the conventional method, this processed material, an enzyme, etc. can also be used.

(糖)
上述のように、マロニルCoAおよびグリセリンは、糖を原料としうる。
(sugar)
As described above, malonyl CoA and glycerin can be derived from sugar.

用いられうる糖としては、当該技術分野における培養で使用されうる一般的な糖を制限なく使用することができる。本形態における糖として、具体的には、バイオマス資源から誘導される糖などが挙げられ、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、タガトースなどのヘキソース、アラビノース、キシロース、リボース、キシルロース、リブロースなどのペントース、マルトース、スクロース、ラクトース、トレハロース、デンプン、セルロースなどの2糖類や多糖類、マンニトール、キシリトール、リビトールなどの糖アルコール類(ただし、グリセリンを除く)、セルロースやリグノセルロース等のバイオマス糖化処理物由来の糖などが挙げられる。このうち、グルコースおよび/またはキシロースを用いることが好ましい。これらの糖は、1種のみが単独で使用されてもよいし、2種以上が組み合わされて使用されてもよく、使用する微生物の生物種によって適宜選択される。   As sugars that can be used, common sugars that can be used in culture in the art can be used without limitation. Specific examples of sugars in this embodiment include sugars derived from biomass resources, hexoses such as glucose, mannose, galactose, fructose, sorbose, and tagatose, and pentoses such as arabinose, xylose, ribose, xylulose, and ribulose. Derived from disaccharides and polysaccharides such as maltose, sucrose, lactose, trehalose, starch and cellulose, sugar alcohols such as mannitol, xylitol and ribitol (excluding glycerin), saccharified biomass such as cellulose and lignocellulose Examples include sugar. Among these, it is preferable to use glucose and / or xylose. These sugars may be used alone or in combination of two or more, and are selected as appropriate depending on the microorganism species used.

(第1の遺伝子組換え微生物による3HPの生産)
マロニルCoAから3HPへの反応を、第1の遺伝子組換え微生物を用いてマロニルCoAレダクターゼの存在下で行う場合には、当該反応を高いNADPH量の条件下で行うことが好ましい。この際、前記第1の遺伝子組換え微生物は、その他の外来遺伝子、例えば、アセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子が導入されたものであってもよい。本条件は、特にNADPH依存性のマロニルCoAレダクターゼを利用する場合に好適に適用される。この際、NADPH依存性のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子としては、特に制限されないが、Chloroflexus aurantiacus、Sulfolobus tokodaiiに由来するマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子が挙げられる。
(Production of 3HP by the first genetically modified microorganism)
When the reaction from malonyl CoA to 3HP is performed in the presence of malonyl CoA reductase using the first genetically modified microorganism, the reaction is preferably performed under conditions of a high NADPH amount. At this time, the first genetically modified microorganism may be introduced with another foreign gene, for example, a gene encoding acetyl CoA carboxylase. This condition is suitably applied particularly when NADPH-dependent malonyl CoA reductase is used. At this time, the gene encoding NADPH-dependent malonyl CoA reductase is not particularly limited, and examples thereof include genes encoding malonyl CoA reductase derived from Chloroflexus aurantiacus and Sulfolobus tokodaiii.

マロニルCoAから3HPへの反応を高いNADPH量の条件下で行う方法としては、例えば、原料とする化合物(グルコース等)を資化する代謝経路上でより多くのNADPHが生成できる微生物や、より多くのNADPHを生成されるように代謝改変を行った遺伝子組換え生物を用いる方法が好ましい。より多くのNADPHが生成できる微生物としては、細胞内のNADPH量を増加させる効果を有する遺伝子を高発現する微生物が挙げられる。この際、前記細胞内のNADPH量を増加させる効果を有する遺伝子としては、特に制限されないが、グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、NADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ(glyceraldehyde 3−phosphate dehydrogenase、EC.1.2.1.9、EC.1.2.1.13、EC.1.2.1.59等)遺伝子等が挙げられる。また、より多くのNADPHを生成されるように代謝改変を行った遺伝子組換え生物としては、上記3つの遺伝子を導入した遺伝子組換え生物を使用することもできる。   Examples of the method for carrying out the reaction from malonyl CoA to 3HP under the condition of a high NADPH amount include, for example, microorganisms capable of producing more NADPH on a metabolic pathway utilizing a raw material compound (such as glucose), and more A method using a genetically modified organism that has been metabolically modified to produce NADPH is preferred. Examples of microorganisms capable of producing more NADPH include microorganisms that highly express genes having an effect of increasing intracellular NADPH amount. In this case, the gene having an effect of increasing the amount of NADPH in the cell is not particularly limited, but is glucose-6-phosphate dehydrogenase gene, 6-phosphogluconate dehydrogenase gene, NADP-dependent glyceraldehyde-3- Examples thereof include phosphate dehydrogenase (glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase, EC.1.2.1.9, EC.1.2.1.13, EC.1.2.1.59, etc.) genes. In addition, a genetically modified organism into which the above three genes have been introduced can also be used as a genetically modified organism that has been metabolically modified so that more NADPH is produced.

グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子や6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子は、ペントースリン酸経路においてNADP依存性の反応を触媒する酵素遺伝子である。また、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼは解糖系や糖新生、炭素固定等において、NADP依存性の反応を触媒する酵素遺伝子である。これらの遺伝子を導入または高発現させることで、糖代謝等におけるNADPH生成量を増加させ3HPをより効率的に発酵生産することができる。すなわち、マロニルCoAから3HPへの反応をマロニルCoAレダクターゼの存在下で行う場合には、マロニルCoAから3HPへの反応を、グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、NADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼを高発現する微生物を用いて行うことが好ましい。または、下記反応:   The glucose-6-phosphate dehydrogenase gene and the 6-phosphogluconate dehydrogenase gene are enzyme genes that catalyze NADP-dependent reactions in the pentose phosphate pathway. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase is an enzyme gene that catalyzes NADP-dependent reactions in glycolysis, gluconeogenesis, carbon fixation, and the like. By introducing or highly expressing these genes, the amount of NADPH produced in sugar metabolism and the like can be increased, and 3HP can be fermented and produced more efficiently. That is, when the reaction from malonyl CoA to 3HP is carried out in the presence of malonyl CoA reductase, the reaction from malonyl CoA to 3HP is carried out using glucose-6-phosphate dehydrogenase gene, 6-phosphogluconate dehydrogenase gene, NADP-dependent It is preferable to use a microorganism that highly expresses soluble glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase. Or the following reaction:

を触媒するトランスヒドロゲナーゼ遺伝子を導入または高発現させることで、細胞内の酸化還元バランスが制御でき、効率的な3HP発酵生産を行うこともできる。 By introducing or highly expressing a transhydrogenase gene that catalyzes oxidization, the intracellular redox balance can be controlled, and efficient 3HP fermentation production can also be performed.

ここで、グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼは、下記反応:   Here, glucose-6-phosphate dehydrogenase has the following reaction:

を触媒する酵素活性を有するタンパク質であれば特に制限されず、公知のものを使用できる。利用するグルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子は、当該遺伝子の発現の容易さ、遺伝子が発現したことにより合成される酵素タンパク質の合成のし易さ等から宿主として利用する生物が元来保有するグルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子を高発現させることが好ましい。例えば、大腸菌を宿主として利用する場合は、大腸菌(Escherichia coli)由来のグルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子が好ましい。 As long as the protein has an enzyme activity that catalyzes, any known protein can be used. The glucose-6-phosphate dehydrogenase gene to be used is glucose originally possessed by the organism used as the host because of the ease of expression of the gene and the ease of synthesis of the enzyme protein synthesized by the expression of the gene. It is preferable to highly express the -6-phosphate dehydrogenase gene. For example, when using Escherichia coli as a host, a glucose-6-phosphate dehydrogenase gene derived from Escherichia coli is preferable.

配列番号:19にE. coli由来グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子の塩基配列を例示する。これらの塩基配列由来のアミノ酸配列を含むタンパク質がグルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する限り、配列番号:19で表される塩基配列の変更により、相当するアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸に欠失、置換、付加等の変異が生じていてもよい。   SEQ ID NO: 19 contains E.I. The base sequence of the E. coli-derived glucose-6-phosphate dehydrogenase gene is exemplified. As long as the protein containing an amino acid sequence derived from these base sequences has glucose-6-phosphate dehydrogenase activity, the base sequence represented by SEQ ID NO: 19 is changed to one or several amino acids in the corresponding amino acid sequence. Mutations such as deletion, substitution and addition may occur.

また、6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼは、下記反応:   In addition, 6-phosphogluconate dehydrogenase has the following reaction:

を触媒する酵素活性を有するタンパク質であれば特に制限されず、公知のものを使用できる。利用する6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子は、当該遺伝子の発現の容易さ、遺伝子が発現したことにより合成される酵素タンパク質の合成のし易さ等から宿主として利用する生物が元来保有する6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子を高発現させることが好ましい。例えば、大腸菌を宿主として利用する場合は、大腸菌(Escherichia coli)由来の6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼが好ましい。 As long as the protein has an enzyme activity that catalyzes, any known protein can be used. The 6-phosphogluconate dehydrogenase gene to be used is inherently possessed by the organism used as the host due to the ease of expression of the gene and the ease of synthesis of the enzyme protein synthesized by the expression of the gene. It is preferable to highly express the phosphogluconate dehydrogenase gene. For example, when E. coli is used as a host, 6-phosphogluconate dehydrogenase derived from Escherichia coli is preferable.

配列番号:20にE. coli由来6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子の塩基配列を例示する。これらの塩基配列由来のアミノ酸配列を含むタンパク質が6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する限り、配列番号:20で表される塩基配列の変更により、相当するアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸に欠失、置換、付加等の変異が生じていてもよい。   SEQ ID NO: 20 contains E.I. The base sequence of the 6-phosphogluconate dehydrogenase gene derived from E. coli is exemplified. As long as a protein containing an amino acid sequence derived from these base sequences has 6-phosphogluconate dehydrogenase activity, a change in the base sequence represented by SEQ ID NO: 20 results in a loss of one or several amino acids in the corresponding amino acid sequence. Mutations such as loss, substitution, and addition may occur.

さらに、NADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼは、下記反応:   Furthermore, the NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase has the following reaction:

を触媒する酵素活性を有するタンパク質であれば特に制限されず、公知のものを使用できる。NADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼの具体例としては、例えば、Kluyveromyces lactis由来のNADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ(glyceraldehyde 3−phosphate dehydrogenase)が挙げられる。前記Kluyveromyces lactis由来のNADP依存性グリセルアルデヒド3リン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を外来遺伝子として、S. pombe等の微生物に導入してもよい。この際、発現するタンパク質がNADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する限り、前記遺伝子の塩基配列において1若しくは数個のアミノ酸に欠失、置換、付加等の変異が生じていてもよい。 As long as the protein has an enzyme activity that catalyzes, any known protein can be used. Specific examples of NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase include, for example, NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase derived from Kluyveromyces lactis (glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase). The gene encoding the NADP-dependent glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase derived from Kluyveromyces lactis may be introduced into a microorganism such as S. pombe as a foreign gene. At this time, as long as the expressed protein has NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase activity, mutations such as deletion, substitution, addition, etc. have occurred in one or several amino acids in the base sequence of the gene. Also good.

上記グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ、6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ、NADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼは、それぞれ、単独で使用してももしくは2種以上の混合物として使用してもよく、または、グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼの1以上と6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼの1以上とNADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ1以上とを組み合わせて使用してもよい。   The above glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase may be used alone or as a mixture of two or more. Alternatively, one or more of glucose-6-phosphate dehydrogenase, one or more of 6-phosphogluconate dehydrogenase, and one or more of NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase may be used.

また、本発明の方法に用いられるグルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ、6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ、NADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼの形態は、特に制限されず、公知のいずれの形態も適用できる。具体的には、細胞内より精製した酵素タンパク質そのものでもよいし、細胞内でグルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、NADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子が発現したことにより合成された酵素を包括した細胞、上記酵素の固定化酵素などが利用できる。また、グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ、6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ、NADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼは、当該酵素活性を発揮する限り、そのアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸に欠失、置換、付加等の変異が生じていてもよい。   The form of glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase used in the method of the present invention is not particularly limited, and any known form Is also applicable. Specifically, the enzyme protein itself purified from the cell may be used, or the glucose-6-phosphate dehydrogenase gene, 6-phosphogluconate dehydrogenase gene, NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene in the cell. Cells containing enzymes synthesized by the expression of, and immobilized enzymes of the above enzymes can be used. Glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, and NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase can be converted into one or several amino acids in the amino acid sequence as long as the enzyme activity is exhibited. Mutations such as deletion, substitution and addition may occur.

また、グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、NADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子を形質転換される遺伝子組換えの宿主として利用する生物は、アセチルCoAおよび/またはマロニルCoAを生合成可能な生物であればどんな生物でもよいが、操作の容易さ、使用できる宿主の汎用性、生物の増殖速度などを考慮すると、微生物が好ましい。宿主の選定は3HPの原料とする化合物の資化性を有しているかにより選定してよい。また、生育速度が速い、酸に対する耐性が高い等3HP発酵生産において有利な形質を有する生物に、原料として利用する化合物の資化性を付与して用いてもよい。加えて3HPサイクルを保有する微生物を遺伝子組換えの宿主としてもよい。なお、マロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子と、グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子および/またはNADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼとは、同一の宿主(第1の遺伝子組換え微生物)に形質転換されても、あるいは異なる宿主に形質転換されてもよいが、同一の宿主に形質転換されることが好ましい。このように単一の宿主に形質転換することにより、アセチルCoA→マロニルCoA→3HPの反応が一の宿主(例えば、第1の遺伝子組換え微生物)中で行われるため、上記反応が効率よく進行し、また、宿主間の培養条件の違いを考慮する必要がないため、形質転換された宿主を最適の培養条件で培養することができる。上記に加えて、各酵素遺伝子による酵素反応を1つの細胞内で行うことで、各酵素反応で必要となる酸化力(NAD、NADP)や還元力(NADH、NADPH)の授受を効率よく行うことが可能となり、3HP生産性を向上させることができる利点がある。   In addition, an organism using a glucose-6-phosphate dehydrogenase gene, a 6-phosphogluconate dehydrogenase gene, and a NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene as a genetic recombination host is acetyl-CoA. Any organism capable of biosynthesizing malonyl-CoA may be used, but microorganisms are preferred in view of ease of operation, versatility of a usable host, growth rate of the organism, and the like. The host may be selected depending on whether the compound used as a raw material for 3HP has assimilability. Further, it may be used by imparting the assimilability of a compound used as a raw material to an organism having advantageous traits in 3HP fermentation production such as high growth rate and high acid resistance. In addition, a microorganism having a 3HP cycle may be used as a genetic recombination host. The gene encoding malonyl-CoA reductase and the glucose-6-phosphate dehydrogenase gene, 6-phosphogluconate dehydrogenase gene and / or NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase are the same host (first May be transformed into one genetically modified microorganism) or transformed into a different host, but is preferably transformed into the same host. By transforming into a single host in this way, the reaction of acetyl CoA → malonyl CoA → 3HP is carried out in one host (for example, the first genetically modified microorganism), and thus the above reaction proceeds efficiently. In addition, since it is not necessary to consider the difference in the culture conditions between the hosts, the transformed host can be cultured under the optimal culture conditions. In addition to the above, by carrying out the enzyme reaction by each enzyme gene in one cell, it is possible to efficiently transfer the oxidizing power (NAD, NADP) and reducing power (NADH, NADPH) required for each enzyme reaction. There is an advantage that 3HP productivity can be improved.

このように、原料とする化合物を資化する代謝経路において、より多くのNADPHが生成するような代謝改変、または、細胞内の酸化還元バランスを制御するための遺伝子改変の具体的例を記載したが、同様の効果が得られる代謝改変または変異株であれば本発明の方法の遺伝子組換え宿主として利用可能である。   In this way, specific examples of metabolic modifications that produce more NADPH or genetic modifications to control intracellular redox balance in metabolic pathways that assimilate compounds as raw materials have been described However, any metabolically modified or mutant strain that can achieve the same effect can be used as a genetically modified host for the method of the present invention.

本発明の一実施形態によれば、耐酸性を有する微生物が、S. Pombeであることが好ましい。したがって、本発明によれば、Schizosaccharomyces pombeに、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、外来のアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子、および細胞内のNADPH量を増加させる効果を有する外来の遺伝子をコードする遺伝子を導入した、遺伝子組換え微生物が提供される。前記細胞内のNADPH量を増加する効果を有する外来の遺伝子は、グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、NADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子であることが好ましく、NADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子であることがより好ましく、Kluyveromyces lactis由来のNADP依存性glyceraldehyde 3−phosphate dehydrogenaseをコードする遺伝子であることがさらに好ましい。   According to one embodiment of the present invention, the acid-resistant microorganism is preferably S. Pombe. Therefore, according to the present invention, Schizosaccharomyces pombe encodes a gene encoding a foreign malonyl CoA reductase, a gene encoding a foreign acetyl CoA carboxylase, and a foreign gene having an effect of increasing the amount of NADPH in the cell. A genetically modified microorganism into which a gene has been introduced is provided. The foreign genes having an effect of increasing the amount of NADPH in the cells are glucose-6-phosphate dehydrogenase gene, 6-phosphogluconate dehydrogenase gene, NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene Is more preferable, and it is more preferably a NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene, and further preferably a gene encoding NADP-dependent glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase derived from Kluyveromyces lactis.

さらに、Schizosaccharomyces pombeに、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、外来のアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子、細胞内のNADPH量を増加させる効果を有する外来の遺伝子をコードする遺伝子、および細胞内のアセチルCoA生成量を増加させる効果を有する外来の遺伝子をコードする遺伝子を導入した、遺伝子組換え微生物も利用可能である。具体的には、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、外来のアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子、外来のNADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ(glyceraldehyde 3−phosphate dehydrogenase)、外来のフルクトース−6−リン酸ホスホケトラーゼ(Fructose−6−phosphate phosphoketolase)をコードする遺伝子、および外来のホスホトランスアセチラーゼ(phosphotransacetylase)をコードする遺伝子を導入した微生物であることがより好ましい。   Further, in Schizosaccharomyces pombe, a gene encoding an exogenous malonyl CoA reductase, a gene encoding an exogenous acetyl-CoA carboxylase, a gene encoding an exogenous gene having an effect of increasing intracellular NADPH amount, and intracellular acetyl A genetically modified microorganism into which a gene encoding a foreign gene having an effect of increasing the amount of CoA produced is introduced can also be used. Specifically, a gene encoding a foreign malonyl CoA reductase, a gene encoding a foreign acetyl CoA carboxylase, a foreign NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, a foreign fructose More preferably, it is a microorganism into which a gene encoding -6-phosphate phosphoketolase and a gene encoding a foreign phosphotransacetylase are introduced.

(培地および培養条件)
培養に用いる培地および培養条件は、微生物の生育条件により選定すればよく、上述の糖に加えて、窒素源、無機イオン、および必要に応じその他の有機微量栄養素を含有する通常の培地を用いることができ、特に限定されない。例えば、宿主微生物として大腸菌を用いる場合には、LB培地が例示でき、また宿主微生物として酵母を利用する場合は、YPD培地、YES培地、EMM培地等が例示できる。
(Medium and culture conditions)
The culture medium and culture conditions used for the culture may be selected according to the growth conditions of the microorganism, and in addition to the above-mentioned sugar, use a normal medium containing a nitrogen source, inorganic ions, and other organic micronutrients as necessary. There is no particular limitation. For example, when Escherichia coli is used as the host microorganism, LB medium can be exemplified, and when yeast is used as the host microorganism, YPD medium, YES medium, EMM medium and the like can be exemplified.

培養は、微生物の生育に好適な条件で行われればよく、特に限定されない。3HPの生成効率を考慮すると、大腸菌を宿主微生物とした場合の好ましい実施形態としては、培養温度は、20℃を超えて37℃未満であり、より好ましくは22〜35℃であり、さらに好ましくは25〜30℃である。大腸菌を宿主微生物とした場合の遺伝子組換え微生物は、一般的な培養温度と比較して低い温度領域で培養した方が、3HPの生成効率が向上しうる。後述の実施例に宿主微生物として大腸菌を使用している実験結果を示している。培養温度を大腸菌の至適温度(37℃)とした場合と比較して、より低い25℃の場合の方が、3HPの生成効率が高いことが分かる。また、酵母を宿主とした場合、3HPの生成効率を考慮すると、好ましい実施形態は20℃〜42℃である。培養時間も特に制限はないが、好ましくは10〜100時間、より好ましくは15〜60時間である。   The culture is not particularly limited as long as it is performed under conditions suitable for the growth of microorganisms. Considering the production efficiency of 3HP, as a preferred embodiment when Escherichia coli is used as a host microorganism, the culture temperature is more than 20 ° C. and less than 37 ° C., more preferably 22 to 35 ° C., further preferably 25-30 ° C. When a genetically modified microorganism using Escherichia coli as a host microorganism is cultured in a temperature range lower than the general culture temperature, the production efficiency of 3HP can be improved. The experimental result which uses colon_bacillus | E._coli as a host microorganism in the below-mentioned Example is shown. It can be seen that the production efficiency of 3HP is higher in the case of 25 ° C., which is lower than in the case where the culture temperature is the optimum temperature of E. coli (37 ° C.). In addition, when yeast is used as a host, the preferred embodiment is 20 ° C. to 42 ° C. in consideration of the production efficiency of 3HP. The culture time is not particularly limited, but is preferably 10 to 100 hours, more preferably 15 to 60 hours.

微生物の培養におけるpHは、3HPが効率的に発酵生産可能なpHであれば特に限定されない。本発明では、低pHでも発酵産物の生成が継続するため、アルカリ試薬を添加してpHを中性付近に調整することなく培養することが可能である。例えば、Schizosaccharomyces pombeを宿主として利用する場合、培養開始時は使用する培地のpH(中性付近)から培養は開始するが、3HPの生成に伴って次第に培地のpHは低下する。pH3付近まで培地のpHが低下すると宿主の生育は抑制されるが、pH3以下、例えばpH1付近まで培地のpHが低下したとしても、培地中の炭素源は資化され、3HP生産は継続する。3HPの培地中の濃度が100g/Lを超えた段階で培養を終了すると、培地のpHは4未満となる。このように、例えば、乳酸よりも約1.4倍高い微生物の生育阻害活性を有する3HPについて、発酵工程においてアルカリ試薬を添加せずに培養を行い、pH4未満の3HP発酵液を得ることで、発酵工程以降の工程、例えば、発酵液からの3HP回収工程に用いる場合に、原材料の削減、工程の簡略化、およびユーティリティーの向上が期待できる。なお、微生物の生育、3HPのpKa(4.5)などを考慮して、pHを適切な範囲に調整してもよい。pHの調整方法としては、アルカリ性物質を発酵中に適時培養液に添加する方法や、緩衝作用を持った培地を使用する方法等がある。アルカリ性物質を適時培養液に添加する場合、アルカリ試薬として、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化アンモニウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、酢酸カリウム水溶液等の一般的なアルカリ試薬を用いることができる。また、緩衝作用を持った培地を使用する方法としては、発酵に使用する培地に予め水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、アンモニア、水酸化アンモニウム等を添加した培地を使用する方法が挙げられる。pH調整の方法として上記を記載したが、上記のようなpH調整は実質的に行わずに3HP発酵を行う方法がより好ましい。   The pH in the culture of microorganisms is not particularly limited as long as 3HP can be efficiently produced by fermentation. In the present invention, since the production of fermentation products continues even at low pH, it is possible to culture without adjusting the pH to near neutrality by adding an alkaline reagent. For example, when Schizosaccharomyces pombe is used as a host, the culture starts from the pH of the medium to be used (near neutral) at the start of the culture, but the pH of the medium gradually decreases as 3HP is produced. The growth of the host is suppressed when the pH of the medium is lowered to around pH 3, but even if the pH of the medium is lowered to pH 3 or lower, for example, around pH 1, the carbon source in the medium is assimilated and 3HP production continues. When the culture is terminated when the concentration of 3HP in the medium exceeds 100 g / L, the pH of the medium becomes less than 4. Thus, for example, about 3HP having a growth inhibitory activity of microorganisms about 1.4 times higher than lactic acid, culturing without adding an alkaline reagent in the fermentation step, and obtaining a 3HP fermentation solution having a pH of less than 4, When used in a process after the fermentation process, for example, a 3HP recovery process from the fermentation broth, reduction of raw materials, simplification of the process, and improvement of the utility can be expected. The pH may be adjusted to an appropriate range in consideration of microbial growth, 3HP pKa (4.5), and the like. As a method for adjusting the pH, there are a method of adding an alkaline substance to a culture solution in a timely manner during fermentation, a method of using a medium having a buffering action, and the like. When alkaline substances are added to the culture solution in a timely manner, alkaline reagents such as aqueous sodium hydroxide, aqueous potassium hydroxide, aqueous ammonium hydroxide, aqueous calcium hydroxide, aqueous potassium carbonate, aqueous sodium carbonate, aqueous potassium acetate, etc. Any alkaline reagent can be used. In addition, as a method of using a buffer medium, calcium hydroxide, calcium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium carbonate, sodium carbonate, ammonium carbonate, ammonia, hydroxide are previously added to the medium used for fermentation. The method of using the culture medium which added ammonium etc. is mentioned. Although the above was described as the method of pH adjustment, the method of performing 3HP fermentation, without substantially performing pH adjustment as mentioned above is more preferable.

窒素源は、使用する微生物の生育に適した窒素源を選定すればよく特に限定されない。例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウムなどのアンモニウム塩の他、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスティープリカーなどの利用が挙げられる。また、無機物も同様に微生物の生育に適した窒素源を選定すればよく特に限定されない。例えば、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、塩化ナトリウムなどが挙げられる。   The nitrogen source is not particularly limited as long as a nitrogen source suitable for the growth of the microorganism to be used is selected. For example, in addition to ammonium salts such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, and ammonium phosphate, use of peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor and the like can be mentioned. Similarly, the inorganic material is not particularly limited as long as a nitrogen source suitable for the growth of microorganisms is selected. For example, monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride and the like can be mentioned.

培養中は、カナマイシン、アンピシリン、ストレプトマイシン、テトラサイクリン、クロラムフェニコール、エリスロマイシン、G418、ハイグロマイシンB、オーレオバシジンA、ストレプトスライシン、ブラストシジン、フレオマイシンなどの抗生物質を培地に添加してもよい。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場合は、インデューサーを培地に添加することもできる。例えば、イソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)、インドール酢酸(IAA)、アラビノース、ラクトースなどを培地に添加することができる。   During the culture, antibiotics such as kanamycin, ampicillin, streptomycin, tetracycline, chloramphenicol, erythromycin, G418, hygromycin B, aureobasidin A, streptoslysin, blasticidin, phleomycin may be added to the medium. . When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter, an inducer can be added to the medium. For example, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG), indoleacetic acid (IAA), arabinose, lactose and the like can be added to the medium.

あるいは、上記において得られた生物の培養物から遠心分離などによって集菌を行い、適当なバッファーや培地に懸濁する。この菌体懸濁液を、マロニルCoAおよび/またはアセチルCoAを含むバッファーに懸濁し、菌体での反応を行うことによって、3−ヒドロキシプロピオン酸を製造することもできる。反応の条件は、例えば、反応温度は10〜80℃、好ましくは15〜50℃、反応時間は5分〜96時間、好ましくは10分〜72時間、pHは5.0以上、好ましくは5.5以上で、10.0以下、好ましくは9.7以下が例示できるが、3HP生成に適した反応条件であれば特に限定されない。反応を連続的に行う場合には、反応を1週間〜3ヶ月間実施する。   Alternatively, cells are collected from the culture of the organism obtained above by centrifugation or the like and suspended in an appropriate buffer or medium. 3-Hydroxypropionic acid can also be produced by suspending this bacterial cell suspension in a buffer containing malonyl CoA and / or acetyl CoA and performing a reaction in the bacterial cell. The reaction conditions are, for example, a reaction temperature of 10 to 80 ° C., preferably 15 to 50 ° C., a reaction time of 5 minutes to 96 hours, preferably 10 minutes to 72 hours, and a pH of 5.0 or more, preferably 5. The number is 5 or more and 10.0 or less, preferably 9.7 or less, but is not particularly limited as long as it is a reaction condition suitable for 3HP generation. When the reaction is carried out continuously, the reaction is carried out for 1 week to 3 months.

3HPの精製工程に供する3HP含有溶液は、3HP濃度が好ましくは90g/L以上、より好ましくは100g/L以上、さらに好ましくは100〜300g/Lに達した段階で発光層から回収した発酵液を用いることが好ましい。   The 3HP-containing solution to be subjected to the 3HP purification step is preferably a fermentation solution recovered from the luminescent layer when the 3HP concentration has reached 90 g / L or more, more preferably 100 g / L or more, and even more preferably 100 to 300 g / L. It is preferable to use it.

3−ヒドロキシプロピオン酸の精製法は当該技術分野において周知である。例えば、有機溶媒を用いる抽出、蒸留およびカラムクロマトグラフィーに反応混合物を供することにより、培地から3−ヒドロキシプロピオン酸を得ることができる(米国特許第5,356,812号)。また、限外濾過膜や水などの低分子のみが透過できるゼオライト分離膜などで発酵液の濃縮を行うのが好ましい。濃縮を行うことにより、水を蒸発させるためのエネルギーを低減することができる。培地を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析にかけることにより、3−ヒドロキシプロピオン酸を直接同定することもできる。   Methods for purifying 3-hydroxypropionic acid are well known in the art. For example, 3-hydroxypropionic acid can be obtained from the culture medium by subjecting the reaction mixture to extraction with an organic solvent, distillation and column chromatography (US Pat. No. 5,356,812). Further, it is preferable to concentrate the fermentation broth with an ultrafiltration membrane or a zeolite separation membrane that allows only low molecules such as water to pass through. By concentrating, the energy for evaporating water can be reduced. 3-hydroxypropionic acid can also be identified directly by subjecting the medium to high performance liquid chromatography (HPLC) analysis.

以上のように、本発明に係る製造方法によれば、第1および/または第2の遺伝子組換え微生物を用いることにより、3−ヒドロキシプロピオン酸の生産量を向上させることができる。また、3−ヒドロキシプロピオン酸が、酸の形態で得られることから、3HP塩の形態で得られる従来のアルカリ試薬を添加する方法と対比して、より容易かつ高い収率で3−ヒドロキシプロピオン酸を精製することができる。   As described above, according to the production method of the present invention, the production amount of 3-hydroxypropionic acid can be improved by using the first and / or second genetically modified microorganisms. Further, since 3-hydroxypropionic acid is obtained in the acid form, 3-hydroxypropionic acid can be obtained more easily and in a higher yield as compared with the conventional method of adding an alkaline reagent obtained in the form of 3HP salt. Can be purified.

[アクリル酸の製造方法]
本発明の方法で製造される3−ヒドロキシプロピオン酸は様々な分野において使用できる。一実施形態においては、上記方法によって得られた3−ヒドロキシプロピオン酸を脱水することによりアクリル酸を製造することができる。すなわち、本発明は、本発明の方法により製造される3−ヒドロキシプロピオン酸を脱水することを有する、アクリル酸の製造方法をも提供する。ここで、3−ヒドロキシプロピオン酸の脱水は、公知の反応によって実施することができる。例えば、米国特許第2,469,701号にも記載されているように、3−ヒドロキシプロピオン酸は、触媒の存在下で減圧蒸留することにより容易にアクリル酸に変換することができる。
[Method for producing acrylic acid]
The 3-hydroxypropionic acid produced by the method of the present invention can be used in various fields. In one embodiment, acrylic acid can be produced by dehydrating 3-hydroxypropionic acid obtained by the above method. That is, the present invention also provides a method for producing acrylic acid, which comprises dehydrating 3-hydroxypropionic acid produced by the method of the present invention. Here, dehydration of 3-hydroxypropionic acid can be carried out by a known reaction. For example, as described in US Pat. No. 2,469,701, 3-hydroxypropionic acid can be easily converted to acrylic acid by distillation under reduced pressure in the presence of a catalyst.

また、本発明の方法で得られるアクリル酸を含む組成物は精製してもよく、精製を行う場合は、好ましくは、晶析工程を用いる。したがって本発明は、本発明の方法により製造されるアクリル酸を、晶析等の精製工程により精製し、精製アクリル酸を得る製造方法をも提供する。   Moreover, the composition containing acrylic acid obtained by the method of the present invention may be purified. When purification is performed, a crystallization step is preferably used. Therefore, this invention also provides the manufacturing method which refine | purifies acrylic acid manufactured by the method of this invention by refinement | purification processes, such as crystallization, and obtains purified acrylic acid.

晶析工程は、アクリル酸を含む組成物を晶析装置に供給して結晶化させることにより、精製アクリル酸を得る工程である。なお、結晶化の方法としては、従来公知の結晶化方法を採用すればよく、特に限定されるものではないが、結晶化は、例えば、連続式または回分式の晶析装置を用いて、1段または2段以上で実施することができる。得られたアクリル酸の結晶は、必要に応じて、さらに洗浄や発汗などの精製を行うことにより、さらに純度の高い精製アクリル酸を得ることができる。   The crystallization step is a step of obtaining purified acrylic acid by supplying a composition containing acrylic acid to a crystallization apparatus to cause crystallization. The crystallization method may be a conventionally known crystallization method and is not particularly limited. For example, the crystallization may be performed using a continuous or batch crystallization apparatus. It can be carried out in stages or in two or more stages. The obtained acrylic acid crystals can be further purified by washing, sweating, or the like, if necessary, to obtain purified acrylic acid with higher purity.

連続式の晶析装置としては、例えば、結晶化部、固液分離部および結晶精製部が一体になった晶析装置(例えば、新日鐵化学社製のBMC(Backmixing Column Crystallizer)装置、月島機械社製の連続溶融精製システム)や、結晶化部(例えば、GMF GOUDA社製のCDC(Cooling Disk Crystallizer)装置)、固液分離部(例えば、遠心分離器、ベルトフィルター)および結晶精製部(例えば、呉羽テクノエンジ社製のKCP(Kureha Crystal Purifier)精製装置)を組み合わせた晶析装置などを使用することができる。   Examples of the continuous crystallizer include a crystallizer in which a crystallization part, a solid-liquid separation part and a crystal purification part are integrated (for example, a BMC (Backmixing Column Crystallizer) apparatus manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., Tsukishima Continuous melt purification system manufactured by Kikai Co., Ltd., crystallization unit (eg, CDC (Cooling Disk Crystallizer) device manufactured by GMF GOUDA), solid-liquid separation unit (eg, centrifuge, belt filter) and crystal purification unit ( For example, a crystallizer combined with KCP (Kureha Crystal Purifier) manufactured by Kureha Techno Engineering Co., Ltd. can be used.

回分式の晶析装置としては、例えば、Sulzer Chemtech社製の層結晶化装置(動的結晶化装置)、BEFS PROKEM社製の静的結晶化装置などを使用することができる。   As the batch crystallization apparatus, for example, a layer crystallization apparatus (dynamic crystallization apparatus) manufactured by Sulzer Chemtech, a static crystallization apparatus manufactured by BEFS PROKEM, or the like can be used.

動的結晶化とは、例えば、結晶化、発汗、融解を行うための温度制御機構を備えた管状の結晶器と、発汗後の母液を回収するタンクと、結晶器に粗アクリル酸を供給する循環ポンプとを備え、結晶器の下部に設けた貯蔵器から循環ポンプにより粗アクリル酸を結晶器の管内上部に移送できる動的結晶化装置を使用して晶析を行う方法である。また、静的結晶化とは、例えば、結晶化、発汗、融解を行うための温度制御機構を備えた管状の結晶器であり、下部に抜き出し弁を有する結晶器と、発汗後の母液を回収するタンクとを備えた静的結晶化装置を使用して晶析を行う方法である。   Dynamic crystallization is, for example, a tubular crystallizer equipped with a temperature control mechanism for performing crystallization, sweating and melting, a tank for collecting the mother liquor after sweating, and supplying crude acrylic acid to the crystallizer. This is a method in which crystallization is performed using a dynamic crystallization apparatus that includes a circulation pump and can transfer crude acrylic acid from a reservoir provided at the lower part of the crystallizer to the upper part of the crystallizer tube. Static crystallization is, for example, a tubular crystallizer equipped with a temperature control mechanism for crystallization, sweating, and melting, and a crystallizer having an extraction valve at the bottom and a mother liquor after sweating are collected. The crystallization is carried out using a static crystallization apparatus equipped with a tank to be used.

具体的には、粗アクリル酸を液相として結晶器に導入し、液相中のアクリル酸を冷却面(管壁面)に凝固・生成させる。冷却面に生成した固相の質量が、結晶器に導入した粗アクリル酸に対して、好ましくは10〜90質量%、より好ましくは20〜80質量%になったら、直ちに、液相を結晶器から排出し、固相と液相とを分離する。液相の排出は、ポンプで汲み出す方式(動的結晶化)、結晶器から流出させる方式(静的結晶化)のいずれであってもよい。他方、固相は、結晶器から取り出した後、さらに純度を向上させるために、洗浄や発汗などの精製を行ってもよい。   Specifically, crude acrylic acid is introduced into the crystallizer as a liquid phase, and acrylic acid in the liquid phase is solidified and generated on the cooling surface (tube wall surface). As soon as the mass of the solid phase generated on the cooling surface becomes 10 to 90% by mass, more preferably 20 to 80% by mass, based on the crude acrylic acid introduced into the crystallizer, the liquid phase is immediately converted into the crystallizer. The solid phase and the liquid phase are separated. The liquid phase may be discharged by either a pumping method (dynamic crystallization) or a discharging method from a crystallizer (static crystallization). On the other hand, after the solid phase is taken out from the crystallizer, purification such as washing and sweating may be performed in order to further improve the purity.

動的結晶化や静的結晶化を多段で行う場合、向流の原理を採用すれば、有利に実施することができる。このとき、各段階で結晶化されたアクリル酸は、残留母液から分離され、より高い純度を有するアクリル酸が生成する段階に供給される。他方、残留母液は、より低い純度を有するアクリル酸が生成する段階に供給される。   When dynamic crystallization or static crystallization is performed in multiple stages, it can be advantageously carried out by adopting the countercurrent principle. At this time, the acrylic acid crystallized in each stage is separated from the residual mother liquor and supplied to the stage where acrylic acid having higher purity is generated. On the other hand, the residual mother liquor is fed to the stage where acrylic acid with lower purity is produced.

なお、動的結晶化では、アクリル酸の純度が低くなると、結晶化が困難になるが、静的結晶化では、動的結晶化に比べて、残留母液が冷却面に接触する時間が長く、また、温度の影響が伝わり易いので、アクリル酸の純度が低下しても、結晶化が容易である。それゆえ、アクリル酸の回収率を向上させるために、動的結晶化における最終的な残留母液を静的結晶化に付して、さらに結晶化を行ってもよい。   In dynamic crystallization, if the purity of acrylic acid is low, crystallization becomes difficult, but in static crystallization, the time for the residual mother liquor to contact the cooling surface is longer than in dynamic crystallization, In addition, since the influence of temperature is easily transmitted, crystallization is easy even if the purity of acrylic acid is lowered. Therefore, in order to improve the recovery rate of acrylic acid, the final residual mother liquor in dynamic crystallization may be subjected to static crystallization and further crystallization may be performed.

必要となる結晶化段数は、どの程度の純度が要求されるかに依存するが、高純度のアクリル酸を得るために必要な段数は、精製段階(動的結晶化)が通常1〜6回、好ましくは2〜5回、より好ましくは2〜4回であり、ストリッピング段階(動的結晶化および/または静的結晶化)が通常0〜5回、好ましくは0〜3回である。通常、供給される粗アクリル酸より高い純度を有するアクリル酸が得られる段階は、すべて精製段階であり、それ以外の段階は、すべてストリッピング段階である。ストリッピング段階は、精製段階から残留母液に含まれるアクリル酸を回収するために実施される。なお、ストリッピング段階は、必ずしも設ける必要はなく、例えば、蒸留塔を用いて、晶析装置の残留母液から低沸点成分を分離する場合には、ストリッピング段階は省略してもよい。   The number of crystallization stages required depends on the degree of purity required, but the number of stages required to obtain high purity acrylic acid is usually 1 to 6 purification steps (dynamic crystallization). The stripping step (dynamic crystallization and / or static crystallization) is usually 0 to 5 times, preferably 0 to 3 times, preferably 2 to 5 times, more preferably 2 to 4 times. In general, all stages where acrylic acid having a higher purity than the crude acrylic acid supplied is obtained are purification stages, and all other stages are stripping stages. The stripping step is performed to recover acrylic acid contained in the residual mother liquor from the purification step. Note that the stripping step is not necessarily provided. For example, when the low boiling point component is separated from the residual mother liquor of the crystallizer using a distillation column, the stripping step may be omitted.

動的結晶化および静的結晶化のいずれを採用する場合であっても、晶析工程で得られるアクリル酸の結晶は、そのまま製品としてもよいし、必要に応じて、さらに洗浄や発汗などの精製を行ってから製品としてもよい。他方、晶析工程で排出される残留母液は、系外に取り出してもよい。   Whether using dynamic crystallization or static crystallization, the acrylic acid crystals obtained in the crystallization process may be used directly as products, or if necessary, such as washing and sweating. It may be a product after purification. On the other hand, the residual mother liquor discharged in the crystallization step may be taken out of the system.

[吸水性樹脂の製造方法]
上記方法で製造されるアクリル酸は、ポリアクリル酸等のアクリル酸誘導体の原料として使用可能であることは公知となっていることから、上記アクリル酸の製造方法を、アクリル酸誘導体の製造方法におけるアクリル酸製造工程にすることも可能である。すなわち、一実施形態においては、上記方法によって得られたアクリル酸を部分中和して部分中和アクリル酸を製造し、これを必要であれば他のモノマーと(共)重合することにより、吸水性樹脂を製造することができる。したがって、本発明は、本発明の方法により製造されるアクリル酸を部分中和して部分中和アクリル酸を製造し、前記部分中和アクリル酸を架橋性モノマーと共重合することを有する、吸水性樹脂の製造方法をも提供する。ここで、上記部分中和および(共)重合は、公知の反応によって実施することができ、例えば、本発明の製造方法により得られたアクリル酸および/またはその塩を単量体成分の主成分(好ましくは70モル%以上、より好ましくは90モル%以上)とし、さらに0.001〜5モル%(アクリル酸に対する値)程度の架橋剤、0.001〜2モル%(単量体成分に対する値)程度のラジカル重合開始剤を用いて、架橋重合させた後、乾燥・粉砕することにより、吸水性樹脂が得られる。
[Method for producing water-absorbing resin]
Since acrylic acid produced by the above method is known to be usable as a raw material for acrylic acid derivatives such as polyacrylic acid, the production method for acrylic acid is used in the production method for acrylic acid derivatives. It is also possible to use an acrylic acid production process. That is, in one embodiment, partially neutralized acrylic acid obtained by the above method to produce partially neutralized acrylic acid, and if necessary, (co) polymerize with other monomers to absorb water. Resin can be produced. Accordingly, the present invention provides a water absorption, comprising partially neutralizing acrylic acid produced by the method of the present invention to produce partially neutralized acrylic acid, and copolymerizing the partially neutralized acrylic acid with a crosslinkable monomer. A method for producing a conductive resin is also provided. Here, the partial neutralization and (co) polymerization can be carried out by a known reaction. For example, acrylic acid and / or a salt thereof obtained by the production method of the present invention is used as the main component of the monomer component. (Preferably 70 mol% or more, more preferably 90 mol% or more), and further a crosslinking agent of about 0.001 to 5 mol% (value relative to acrylic acid), 0.001 to 2 mol% (based on the monomer component A water-absorbent resin can be obtained by carrying out cross-linking polymerization using a radical polymerization initiator of value) and then drying and pulverizing.

ここで、吸水性樹脂とは、架橋構造を有する水膨潤性水不溶性のポリアクリル酸であって、自重の3倍以上、好ましくは10〜1,000倍の純水または生理食塩水を吸水し、また、水溶性成分(水可溶分)が好ましくは25質量%以下、より好ましくは10質量%以下である水不溶性ヒドロゲルを生成するポリアクリル酸を意味する。このような吸水性樹脂の具体例や物性測定法は、例えば、米国特許第6,107,358号、米国特許第6,174,978号、米国特許第6,241,928号などに記載されている。   Here, the water-absorbing resin is a water-swellable, water-insoluble polyacrylic acid having a cross-linked structure, and absorbs pure water or physiological saline 3 times or more, preferably 10 to 1,000 times its own weight. In addition, it means polyacrylic acid that forms a water-insoluble hydrogel having a water-soluble component (water-soluble component) of preferably 25% by mass or less, more preferably 10% by mass or less. Specific examples of such water-absorbing resins and methods for measuring physical properties are described in, for example, US Pat. No. 6,107,358, US Pat. No. 6,174,978, US Pat. No. 6,241,928, and the like. ing.

また、生産性向上の観点から好ましい製造方法は、例えば、米国特許第6,867,269号、米国特許第6,906,159号、米国特許第7,091,253号、国際公開第01/038402号、国際公開第2006/034806号などに記載されている。   Further, from the viewpoint of improving productivity, preferred production methods include, for example, US Pat. No. 6,867,269, US Pat. No. 6,906,159, US Pat. No. 7,091,253, International Publication No. 01/253, No. 038402, International Publication No. 2006/034806, and the like.

アクリル酸を出発原料として、中和、重合、乾燥などにより、吸水性樹脂を製造する一連の工程は、例えば、以下の通りである。   A series of steps for producing a water-absorbing resin by neutralization, polymerization, drying, etc. using acrylic acid as a starting material is as follows, for example.

本発明の製造方法により得られるアクリル酸の一部は、ラインを介して、吸水性樹脂の製造プロセスに供給される。吸収性樹脂の製造プロセスにおいては、アクリル酸を中和工程、重合工程、乾燥工程に導入して、所望の処理を施すことにより、吸水性樹脂を製造する。各種物性の改善を目的として所望の処理を施してもよく、例えば、重合中または重合後に架橋工程を介在させてもよい。   A part of acrylic acid obtained by the production method of the present invention is supplied to the production process of the water-absorbent resin via a line. In the manufacturing process of the absorbent resin, acrylic acid is introduced into the neutralization step, the polymerization step, and the drying step, and a desired treatment is performed to manufacture the water-absorbent resin. For the purpose of improving various physical properties, a desired treatment may be performed. For example, a crosslinking step may be interposed during or after the polymerization.

中和工程は、任意の工程であり、例えば、所定量の塩基性物質の粉末または水溶液と、アクリル酸やポリアクリル酸(塩)とを混合する方法が例示されるが、従来公知の方法を採用すればよく、特に限定されるものではない。なお、中和工程は、重合前または重合後のいずれで行なってもよく、また、重合前後の両方で行なってもよい。アクリル酸やポリアクリル酸(塩)の中和に用いられる塩基性物質としては、例えば、炭酸(水素)塩、アルカリ金属の水酸化物、アンモニア、有機アミンなど、従来公知の塩基性物質を適宜用いればよい。また、ポリアクリル酸の中和率は、特に限定されるものではなく、任意の中和率(例えば、30〜100モル%の範囲内における任意の値)となるように調整すればよい。   The neutralization step is an optional step. For example, a method of mixing a predetermined amount of a basic substance powder or aqueous solution with acrylic acid or polyacrylic acid (salt) is exemplified. It may be employed and is not particularly limited. The neutralization step may be performed either before or after polymerization, or may be performed both before and after polymerization. As a basic substance used for neutralization of acrylic acid or polyacrylic acid (salt), for example, a conventionally known basic substance such as a carbonic acid (hydrogen) salt, an alkali metal hydroxide, ammonia, an organic amine or the like is appropriately used. Use it. Moreover, the neutralization rate of polyacrylic acid is not specifically limited, What is necessary is just to adjust so that it may become arbitrary neutralization rates (for example, arbitrary values in the range of 30-100 mol%).

重合工程における重合方法は、特に限定されるものではなく、ラジカル重合開始剤による重合、放射線重合、電子線や活性エネルギー線の照射による重合、光増感剤による紫外線重合など、従来公知の重合方法を用いればよい。また、重合開始剤、重合条件など各種条件については、任意に選択することができる。もちろん、必要に応じて、架橋剤や他の単量体、さらには水溶性連鎖移動剤や親水性高分子など、従来公知の添加剤を添加してもよい。   The polymerization method in the polymerization step is not particularly limited, and a conventionally known polymerization method such as polymerization with a radical polymerization initiator, radiation polymerization, polymerization by irradiation with an electron beam or active energy ray, ultraviolet polymerization with a photosensitizer, etc. May be used. Various conditions such as a polymerization initiator and polymerization conditions can be arbitrarily selected. Of course, if necessary, conventionally known additives such as a crosslinking agent and other monomers, and further a water-soluble chain transfer agent and a hydrophilic polymer may be added.

重合後のアクリル酸塩系ポリマー(すなわち、吸水性樹脂)は、乾燥工程に付される。乾燥方法としては、特に限定されるものではなく、熱風乾燥機,流動層乾燥機,ナウター式乾燥機など、従来公知の乾燥手段を用いて、所望の乾燥温度、好ましくは70〜230℃で、適宜乾燥させればよい。   The acrylate polymer after polymerization (namely, water-absorbing resin) is subjected to a drying step. The drying method is not particularly limited, and using a conventionally known drying means such as a hot air dryer, a fluidized bed dryer, a nauter dryer, etc., a desired drying temperature, preferably 70 to 230 ° C., What is necessary is just to dry suitably.

乾燥工程を経て得られた吸水性樹脂は、そのまま用いてもよく、さらに所望の形状に造粒・粉砕、表面架橋をしてから用いてもよく、還元剤、香料、バインダーなど、従来公知の添加剤を添加するなど、用途に応じた後処理を施してから用いてもよい。   The water-absorbent resin obtained through the drying step may be used as it is, or may be used after granulation / pulverization and surface cross-linking into a desired shape, and conventionally known reducing agents, perfumes, binders, etc. You may use it, after giving post-processing according to a use, such as adding an additive.

[アクリル酸エステルおよびアクリル酸エステル樹脂の製造方法]
本発明の一実施形態においては、上述の方法で製造されるアクリル酸をアルコールと反応させてエステル化することにより、アクリル酸エステルを製造することができる。したがって、本発明は、本発明の方法により製造されるアクリル酸をエステル化することを有する、アクリル酸エステルの製造方法を提供する。
[Method for producing acrylic ester and acrylic ester resin]
In one embodiment of the present invention, acrylic acid ester can be produced by reacting acrylic acid produced by the above-described method with alcohol to esterify. Accordingly, the present invention provides a method for producing an acrylate ester comprising esterifying acrylic acid produced by the method of the present invention.

前記エステル化は、アクリル酸のカルボキシ基をアルコールの水酸基と脱水縮合する反応である。当該エステル化反応は、特に制限されず、公知の技術を適宜採用することができるが、触媒存在下でエステル化反応を行うことが好ましい。   The esterification is a reaction in which a carboxy group of acrylic acid is dehydrated and condensed with a hydroxyl group of alcohol. The esterification reaction is not particularly limited, and a known technique can be appropriately employed. However, it is preferable to perform the esterification reaction in the presence of a catalyst.

前記アルコールとしては、所望とするアクリル酸エステルに応じて適宜選択されうる。具体的なアルコールとしては、例えば、炭素数1〜4の低級脂肪族アルコールや炭素数3〜6の脂環式アルコールが挙げられる。   The alcohol can be appropriately selected according to a desired acrylic ester. Specific examples of the alcohol include lower aliphatic alcohols having 1 to 4 carbon atoms and alicyclic alcohols having 3 to 6 carbon atoms.

前記触媒としては、特に制限されないが、強酸性陽イオン交換樹脂等が挙げられる。この際、前記強酸性陽イオン交換樹脂の具体例としては、C−26C(デュオライト社製)、PK−208、PK−216、PK−228(いずれも三菱化学株式会社製)、MSC−1,88(ダウ社製)、アンバーリストー16(ロームアンドハース社製)、SPC−108、SPC−112(いずれもバイエル社製)等が挙げられる。   Although it does not restrict | limit especially as said catalyst, Strong acid cation exchange resin etc. are mentioned. At this time, as specific examples of the strong acid cation exchange resin, C-26C (manufactured by Duolite), PK-208, PK-216, PK-228 (all manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), MSC-1 , 88 (manufactured by Dow), Amberlisto 16 (manufactured by Rohm and Haas), SPC-108, SPC-112 (both manufactured by Bayer), and the like.

また、前記エステル化反応においては、重合禁止剤等の添加剤を添加して行ってもよい。   In the esterification reaction, an additive such as a polymerization inhibitor may be added.

前記重合禁止剤としては、特に制限されないが、ハイドロキノン、メトキノン(p−メトキシフェノール)等のキノン類;フェノチアジン、ビス−(α−メチルベンジル)フェノチアジン、3,7−ジオクチルフェノチアジン、ビス−(α−ジメチルベンジル)フェノチアジン等のフェノチアジン類;2,2,6,6−テトラメチルピペリジノオキシル、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジノオキシル、4,4’,4”−トリス−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジノオキシル)フォスファイト等のN−オキシル化合物;ジアルキルジチオカルバミン酸銅、酢酸銅、ナフテン酸銅、アクリル酸銅、硫酸銅、硝酸銅、塩化銅等の銅塩化合物;ジアルキルジチオカルバミン酸マンガン、ジフェニルジチオカルバミン酸マンガン、ギ酸マンガン、酢酸マンガン、オクタン酸マンガン、ナフテン酸マンガン、過マンガン酸マンガン、エチレンジアミン四酢酸のマンガン塩等のマンガン塩化合物;N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミンやその塩、p−ニトロソフェノール、N−ニトロソジフェニルアミンやその塩等のニトロソ化合物等が挙げられる。これらのうち、前記重合禁止剤として、ハイドロキノン、メトキノン等のキノン類を用いることが好ましい。なお、これらの重合禁止剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用して用いてもよい。   The polymerization inhibitor is not particularly limited, but quinones such as hydroquinone and methoquinone (p-methoxyphenol); phenothiazine, bis- (α-methylbenzyl) phenothiazine, 3,7-dioctylphenothiazine, bis- (α- Phenothiazines such as (dimethylbenzyl) phenothiazine; 2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxyl, 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxyl, 4,4 ′, 4 ″ N-oxyl compounds such as tris- (2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxyl) phosphite; copper dialkyldithiocarbamate, copper acetate, copper naphthenate, copper acrylate, copper sulfate, copper nitrate, Copper salt compounds such as copper chloride; manganese dialkyldithiocarbamate, diphenyldithiocarbamate Manganese salt compounds such as manganese, formate manganese, manganese acetate, octanoate, manganese naphthenate, manganese permanganate, manganese salt of ethylenediaminetetraacetic acid; N-nitrosophenylhydroxylamine and its salts, p-nitrosophenol, N- Examples thereof include nitroso compounds such as nitrosodiphenylamine and salts thereof, etc. Among these, quinones such as hydroquinone and methoquinone are preferably used as the polymerization inhibitor, and these polymerization inhibitors may be used alone. Alternatively, two or more kinds may be used in combination.

エステル化は通常液相にて行われうる。また、エステル化の反応温度としては、反応によっても異なるが、通常、50℃〜110℃の範囲である。   Esterification can usually be carried out in the liquid phase. Moreover, as reaction temperature of esterification, although it changes also with reaction, it is the range of 50 to 110 degreeC normally.

具体的なエステル化によるアクリル酸エステルを製造する方法としては、例えば、特公平6−86406号公報に開示されている方法を用いることができる。   As a specific method for producing an acrylate ester by esterification, for example, a method disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-86406 can be used.

また、本発明の一実施形態においては、上記で製造されるアクリル酸エステルを単量体成分として使用する重合反応を行うことにより、アクリル酸エステル樹脂を製造することができる。したがって、本発明は、本発明の方法により製造されるアクリル酸エステルを含む単量体成分を重合することを有する、アクリル酸エステル樹脂の製造方法をも提供する。   Moreover, in one Embodiment of this invention, acrylic ester resin can be manufactured by performing the polymerization reaction which uses the acrylic ester manufactured above as a monomer component. Therefore, this invention also provides the manufacturing method of acrylic ester resin which has superposing | polymerizing the monomer component containing the acrylic ester manufactured by the method of this invention.

アクリル酸エステル樹脂は、アクリル酸エステルおよび任意の他の単量体を含む単量体成分を公知の重合方法により重合することで製造することができる。   The acrylic ester resin can be produced by polymerizing a monomer component containing an acrylic ester and any other monomer by a known polymerization method.

前記他の単量体としては、(メタ)アクリル酸およびそのエステルやアミド等が挙げられる。これらの単量体を組み合せて重合することにより、所望の重合体を得ることができる。   Examples of the other monomers include (meth) acrylic acid and esters and amides thereof. By polymerizing these monomers in combination, a desired polymer can be obtained.

重合方法としては、特に制限されず、溶液重合、懸濁重合、乳化重合、バルク重合等の公知の方法を用いることができる。   The polymerization method is not particularly limited, and known methods such as solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, and bulk polymerization can be used.

通常の(メタ)アクリル系重合体と同様に、各単量体成分のホモポリマーのガラス転移温度を指標に、FOXの式に基づき設計することにより、様々な性質を有するアクリル酸エステル樹脂を得ることができる。このようにして得られたアクリル酸エステル樹脂は、粘着剤、分散剤、接着剤、フィルム、シート、塗料等の様々な用途に用いることができる。   As with normal (meth) acrylic polymers, acrylic ester resins having various properties are obtained by designing based on the FOX equation using the glass transition temperature of the homopolymer of each monomer component as an index. be able to. The acrylate resin thus obtained can be used for various applications such as pressure-sensitive adhesives, dispersants, adhesives, films, sheets, paints and the like.

本発明はまた、マロニルCoAレダクターゼ活性および/またはアセチルCoAカルボキシラーゼ活性を含む、マロニルCoAおよび/またはアセチルCoAから3−ヒドロキシプロピオン酸を製造するための組成物に関する。当該組成物は、これらの酵素を産生する生物またはその処理物から製造することができる。   The present invention also relates to a composition for producing 3-hydroxypropionic acid from malonyl CoA and / or acetyl CoA comprising malonyl CoA reductase activity and / or acetyl CoA carboxylase activity. The said composition can be manufactured from the organism which produces these enzymes, or its processed material.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

(例1:Schizosaccharomyces pombe OB2の耐酸性試験)
3−ヒドロキシプロピオン酸(3HP)を含有する酸性培地(3HP添加YES液体培地)を用いて、S. pombe OB2が3HPを含有し、酸性の条件で代謝産物の生産が可能か否かを検討した。
(Example 1: Acid resistance test of Schizosaccharomyces pombe OB2)
Using an acidic medium (3-HP added YES liquid medium) containing 3-hydroxypropionic acid (3HP), it was examined whether S. pombe OB2 contains 3HP and whether metabolites can be produced under acidic conditions. .

はじめに、S. pombe OB2の培養を行った。より詳細には、S. pombe OB2 (h+ leu1-32 ura4-D18)(島根大学、生物資源科学部、川向誠教授より分譲)を、YES液体培地5mL(酵母エキス=5g/L、グルコース=30g/L、ロイシン=0.225g/L、ウラシル=0.225g/L、アデニン=0.225g/L、ヒスチジン=0.225g/L)に植菌し、30℃で72時間振盪培養を行った。得られた培養液を用いて、3000rpmで3分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。   First, S. pombe OB2 was cultured. More specifically, S. pombe OB2 (h + leu1-32 ura4-D18) (distributed from Shimane University, Faculty of Bioresource Sciences, Professor Makoto Kawamukai), 5 mL of YES liquid medium (yeast extract = 5 g / L, glucose = 30 g) / L, leucine = 0.225 g / L, uracil = 0.225 g / L, adenine = 0.225 g / L, histidine = 0.225 g / L), and cultured with shaking at 30 ° C. for 72 hours. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 3 minutes using the obtained culture solution to obtain bacterial cell pellets.

次に、3HPを含有する酸性培地(3HP添加YES液体培地)を以下のように調製した。具体的には、3−ヒドロキシプロピオン酸(3HP)試薬(東京化成工業株式会社製)を終濃度が120g/LとなるようにYES液体培地に添加して、pH2.6の3HP添加YES液体培地を得た(3HP試薬の3HP濃度は200g/Lとして換算)。   Next, an acidic medium (3HP-added YES liquid medium) containing 3HP was prepared as follows. Specifically, 3-hydroxypropionic acid (3HP) reagent (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is added to the YES liquid medium so that the final concentration is 120 g / L, and the pH 2.6 2.6-added YES liquid medium (3HP concentration of 3HP reagent was converted to 200 g / L).

そして、S. pombe OB2が3HPを含有する酸性培地で代謝産物の生産が可能かを以下の方法で検討した。すなわち、上記で得た菌体ペレット全量を、3HP添加YES液体培地5mLで懸濁し、30℃で96時間振盪培養を行った。得られた培養液を15000rpmで5分間遠心分離し、培養液の上清を採取した。上清を5mM硫酸で10倍希釈した後、0.45μmフィルターに通し、液体クロマトグラフィー(LC)分析サンプルとした。当該サンプルを用いて、以下に示す条件でLC分析を行った。   And it was examined by the following method whether S. pombe OB2 can produce a metabolite in an acidic medium containing 3HP. That is, the whole amount of the cell pellet obtained above was suspended in 5 mL of 3HP-added YES liquid medium, and cultured with shaking at 30 ° C. for 96 hours. The obtained culture broth was centrifuged at 15000 rpm for 5 minutes, and the culture supernatant was collected. The supernatant was diluted 10-fold with 5 mM sulfuric acid and then passed through a 0.45 μm filter to obtain a liquid chromatography (LC) analysis sample. Using the sample, LC analysis was performed under the following conditions.

使用カラム:Aminex HPX-87H lon exclusion column 300mm×7.8mm (BIO-RAD社)
移動相:5mM 硫酸
流速:0.5mL/min
カラム温度:20℃
検出:RI
インジェクション量:10μL。
Column used: Aminex HPX-87Hlon exclusion column 300mm × 7.8mm (BIO-RAD)
Mobile phase: 5 mM sulfuric acid Flow rate: 0.5 mL / min
Column temperature: 20 ° C
Detection: RI
Injection volume: 10 μL.

当該LC分析から、培養上清中のグルコース濃度およびエタノール濃度を算出した。分析結果を表1に示す。3HP添加YES液体培地を用いたS. pombe OB2株の培養液において、グルコースの消費、およびエタノールの生成が確認された。また、3HPの減少も観察されなかった。このことから、S. pombe OB2は3HPを含有する酸性培地においても十分に代謝産物の生産が可能であることが示唆された。つまり、S. pombe OB2は、中和を行うことなく代謝を継続することができることが示唆された。   From the LC analysis, the glucose concentration and ethanol concentration in the culture supernatant were calculated. The analysis results are shown in Table 1. Consumption of glucose and production of ethanol were confirmed in the culture solution of S. pombe OB2 strain using 3HP-added YES liquid medium. Also, no decrease in 3HP was observed. This suggested that S. pombe OB2 can sufficiently produce metabolites even in an acidic medium containing 3HP. That is, it was suggested that S. pombe OB2 can continue metabolism without neutralization.

(例2:Kluyveromyces marxianus ATCC52486の耐酸性試験)
3−ヒドロキシプロピオン酸(3HP)を含有する酸性培地(3HP添加YM液体培地)を用いて、K. marxianus ATCC52486が3HPを含有し、酸性の条件で育成可能か否かを検討した。
(Example 2: Acid resistance test of Kluyveromyces marxianus ATCC52486)
Using an acidic medium (3-HP-added YM liquid medium) containing 3-hydroxypropionic acid (3HP), whether or not K. marxianus ATCC52486 contains 3HP and can be grown under acidic conditions was examined.

はじめに、K. marxianus ATCC52486の培養を行った。より詳細には、K. marxianus ATCC52486を、YM液体培5mL(酵母エキス=3g/L、Malt extract=3g/L、グルコース=10g/L、ペプトン=5g/L)に植菌し、30℃で72時間振盪培養を行った。得られた培養液を用いて、3000rpmで3分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。   First, K. marxianus ATCC52486 was cultured. More specifically, K. marxianus ATCC52486 is inoculated into 5 mL of YM liquid medium (yeast extract = 3 g / L, Malt extract = 3 g / L, glucose = 10 g / L, peptone = 5 g / L) at 30 ° C. The shaking culture was performed for 72 hours. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 3 minutes using the obtained culture solution to obtain bacterial cell pellets.

次に、3HPを含有する酸性培地(3HP添加YM液体培地)を以下のように調製した。具体的には、3HP試薬(東京化成工業株式会社製)を終濃度が120g/LとなるようにYM液体培地に添加して、pH2.4の3HP添加YM液体培地を得た(3HP試薬の3HP濃度は200g/Lとして換算)。   Next, an acidic medium (3HP-added YM liquid medium) containing 3HP was prepared as follows. Specifically, 3HP reagent (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added to the YM liquid medium so that the final concentration was 120 g / L to obtain a 3HP-added YM liquid medium having a pH of 2.4 (of 3HP reagent). 3HP concentration is calculated as 200 g / L).

そして、K. marxianus ATCC52486が3HPを含有する酸性培地で育成可能かを以下の方法で検討した。すなわち、上記で得た菌体ペレット全量を、3HP添加YM液体培地5mLで懸濁し、30℃で96時間振盪培養を行った。得られた培養液を15000rpmで5分間遠心分離し、培養液の上清を採取した。上清を5mM硫酸で10倍希釈した後、0.45μmフィルターに通し、液体クロマトグラフィー(LC)分析サンプルとした。当該サンプルを用いて、以下に示す条件でLC分析を行った。   And it was examined by the following method whether K. marxianus ATCC52486 can be grown in an acidic medium containing 3HP. That is, the whole cell pellet obtained above was suspended in 5 mL of 3 HP-added YM liquid medium, and cultured with shaking at 30 ° C. for 96 hours. The obtained culture broth was centrifuged at 15000 rpm for 5 minutes, and the culture supernatant was collected. The supernatant was diluted 10-fold with 5 mM sulfuric acid and then passed through a 0.45 μm filter to obtain a liquid chromatography (LC) analysis sample. Using the sample, LC analysis was performed under the following conditions.

使用カラム:Aminex HPX-87H lon exclusion column 300mm×7.8mm (BIO-RAD社)
移動相:5mM 硫酸
流速:0.5mL/min
カラム温度:20℃
検出:RI
インジェクション量:10μL。
Column used: Aminex HPX-87Hlon exclusion column 300mm × 7.8mm (BIO-RAD)
Mobile phase: 5 mM sulfuric acid Flow rate: 0.5 mL / min
Column temperature: 20 ° C
Detection: RI
Injection volume: 10 μL.

当該LC分析から、培養上清中のグルコース濃度およびエタノール濃度を算出した。分析結果を表1に示す。3HP添加YES液体培地を用いたK. marxianus ATCC52486株の培養液において、グルコースの消費、およびエタノールの生成は確認されなかった。また、3HPの減少も観察されなかった。このことから、K. marxianus ATCC52486は3HPを含有する酸性培地において代謝を行うことができず、中和処理が必須となりうることが示唆された。   From the LC analysis, the glucose concentration and ethanol concentration in the culture supernatant were calculated. The analysis results are shown in Table 1. Consumption of glucose and production of ethanol were not confirmed in the culture solution of K. marxianus ATCC52486 strain using 3HP-added YES liquid medium. Also, no decrease in 3HP was observed. This suggests that K. marxianus ATCC52486 cannot be metabolized in an acidic medium containing 3HP, and neutralization may be essential.

(例3:各種プラスミドの構築)
(例3−1:pADHの構築)
adh1断片、G418R断片、およびnmt1断片をpUC18に導入したプラスミドpADH(G418R−adh1−nmt1/pUC18)の構築を行った。以下に詳細を示す。なお、pADHのプラスミドマップを図2に示す。
(Example 3: Construction of various plasmids)
(Example 3-1: Construction of pADH)
A plasmid pADH (G418R-adh1-nmt1 / pUC18) in which the adh1 fragment, the G418R fragment, and the nmt1 fragment were introduced into pUC18 was constructed. Details are shown below. In addition, the plasmid map of pADH is shown in FIG.

S. pombe OB2のゲノムDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High−Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、Alchol dehydrogenase周辺領域断片(adh1断片)を得た。   Using S. pombe OB2 genomic DNA as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain an Alchol dehydrogenase peripheral region fragment (adh1 fragment).

pUC18(Takara社)のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High−Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pUC18断片を得た。   Using the plasmid DNA of pUC18 (Takara) as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pUC18 fragment.

前記のPCR増幅により得た、adh1断片およびpUC18断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、adh1/pUC18を構築した。   Using the adh1 fragment and pUC18 fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct adh1 / pUC18.

adh1/pUC18のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High−Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、adh1/pUC18断片を得た。   PCR amplification was performed using the plasmid DNA of adh1 / pUC18 as a template and the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain an adh1 / pUC18 fragment.

pMK38(ナショナルバイオリソースプロジェクト・酵母より入手、NBRP ID:BYP6739)のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High−Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、G418耐性遺伝子断片(G418R断片)を得た。   Using the plasmid DNA of pMK38 (obtained from National BioResource Project, Yeast, NBRP ID: BYP6739) as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes), and the G418 resistance gene fragment (G418R fragment) was obtained.

前記のPCR増幅により得た、adh1/pUC18断片およびG418R断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、G418R−adh1/pUC18を構築した。   Using the adh1 / pUC18 fragment and G418R fragment obtained by the above PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct G418R-adh1 / pUC18.

G418R−adh1/pUC18プラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High−Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、G418R−adh1/pUC18断片を得た。   PCR amplification was performed using G418R-adh1 / pUC18 plasmid DNA as a template and the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a G418R-adh1 / pUC18 fragment.

REP3X(ATCC87603)のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、nmt1断片を得た。   PCR amplification was carried out using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) using plasmid DNA of REP3X (ATCC87603) as a template to obtain an nmt1 fragment.

前記のPCR増幅により得た、G418R−adh1/pUC18断片およびnmt1断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、G418R−adh1−nmt1/pUC18を構築した。   Using the G418R-adh1 / pUC18 fragment and nmt1 fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct G418R-adh1-nmt1 / pUC18.

(例3−2:pGPDの構築)
gpd1断片、G418R断片、およびnmt1断片をpUC18に導入したプラスミドpGPD(G418R−gpd1−nmt1/pUC18)の構築を行った。以下に詳細を示す。なお、pGPDのプラスミドマップを図3に示す。
(Example 3-2: Construction of pGPD)
A plasmid pGPD (G418R-gpd1-nmt1 / pUC18) in which the gpd1 fragment, the G418R fragment, and the nmt1 fragment were introduced into pUC18 was constructed. Details are shown below. The plasmid map of pGPD is shown in FIG.

S. pombe OB2株のゲノムDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、Glycerol-3-phophate dehydrogenase周辺領域断片(gpd1断片)を得た。   Using the genomic DNA of S. pombe OB2 strain as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes). Glycerol-3-phophate dehydrogenase peripheral region fragment (gpd1 fragment) Obtained.

pUC18(Takara社)のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pUC18断片を得た。   Using the plasmid DNA of pUC18 (Takara) as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pUC18 fragment.

前記のPCR増幅により得た、gpd1断片およびpUC18断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、gpd1/pUC18を構築した。   Using the gpd1 fragment and the pUC18 fragment obtained by the above PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct gpd1 / pUC18.

gpd1/pUC18のプラスミドDNAを以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、gpd1/pUC18断片を得た。   PCR amplification was performed on the plasmid DNA of gpd1 / pUC18 using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a gpd1 / pUC18 fragment.

pMK38(ナショナルバイオリソースプロジェクト・酵母より入手、NBRP ID:BYP6739)のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、G418耐性遺伝子断片(G418R断片)を得た。   Using the plasmid DNA of pMK38 (obtained from National BioResource Project, Yeast, NBRP ID: BYP6739) as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes), and the G418 resistance gene fragment (G418R fragment) was obtained.

前記のPCR増幅により得た、gpd1/pUC18断片およびG418R断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、G418R−gpd1/pUC18を構築した。   Using the gpd1 / pUC18 fragment and G418R fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct G418R-gpd1 / pUC18.

G418R−gpd1/pUC18のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、G418R−gpd1/pUC18断片を得た。   PCR amplification was performed using plasmid DNA of G418R-gpd1 / pUC18 as a template and the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a G418R-gpd1 / pUC18 fragment.

REP3X(ATCC87603)のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、nmt1断片を得た。   PCR amplification was carried out using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) using plasmid DNA of REP3X (ATCC87603) as a template to obtain an nmt1 fragment.

前記のPCR増幅により得た、G418R−gpd1/pUC18断片およびnmt1断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、G418R−gpd1−nmt1/pUC18を構築した。   Using the G418R-gpd1 / pUC18 fragment and nmt1 fragment obtained by the PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct G418R-gpd1-nmt1 / pUC18.

(例3−3:pG418の構築)
G418R断片、HygR断片(HygR_ORF断片をpAUR224に導入することにより構築)、およびnmt1断片をpUC18に導入したプラスミドpG418(G418R−HygR−nmt1/pUC18)の構築を行った。以下に詳細を示す。なお、pG418のプラスミドマップを図4に示す。
(Example 3-3: Construction of pG418)
A G418R fragment, a HygR fragment (constructed by introducing a HygR_ORF fragment into pAUR224), and a plasmid pG418 (G418R-HygR-nmt1 / pUC18) in which the nmtl fragment was introduced into pUC18 were constructed. Details are shown below. In addition, the plasmid map of pG418 is shown in FIG.

pUC18(Takara社)のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pUC18断片を得た。   Using the plasmid DNA of pUC18 (Takara) as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pUC18 fragment.

pMK38(ナショナルバイオリソースプロジェクト・酵母より入手、NBRP ID:BYP6739)のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、G418耐性遺伝子断片(G418R断片)を得た。   Using the plasmid DNA of pMK38 (obtained from National BioResource Project, Yeast, NBRP ID: BYP6739) as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes), and the G418 resistance gene fragment (G418R fragment) was obtained.

前記のPCR増幅により得た、pUC18断片およびG418R断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、G418R/pUC18を構築した。   Using the pUC18 fragment and G418R fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct G418R / pUC18.

G418R/pUC18のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、G418R/pUC18断片を得た。   PCR amplification was performed using plasmid DNA of G418R / pUC18 as a template and the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a G418R / pUC18 fragment.

pAUR224(Takara社)のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pAUR224断片を得た。   Using the plasmid DNA of pAUR224 (Takara) as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pAUR224 fragment.

pEBMulti−Hyg(和光純薬工業)のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、ハイグロマイシンB耐性構造遺伝子断片(HygR_ORF断片)を得た。   Using plasmid DNA of pEBMulti-Hyg (Wako Pure Chemical Industries) as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes), and hygromycin B resistant structural gene fragment (HygR_ORF fragment) )

前記のPCR増幅により得た、pAUR224断片およびHygR_ORF断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーターの下流にハイグロマイシンB耐性遺伝子が挿入された、HygR/pAUR224を構築した。   Using the pAUR224 fragment and HygR_ORF fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara), and the hygromycin B resistance gene was found downstream of the cytomegalovirus (CMV) promoter. The inserted HygR / pAUR224 was constructed.

HygR/pAUR224のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、ハイグロマイシンB耐性遺伝子断片(HygR断片)を得た。   Using the plasmid DNA of HygR / pAUR224 as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a hygromycin B resistant gene fragment (HygR fragment).

前記のPCR増幅により得た、G418R/pUC18断片およびHygR断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、G418R−HygR/pUC18を構築した。   Using the G418R / pUC18 fragment and HygR fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct G418R-HygR / pUC18.

G418R−HygR/pUC18のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、G418R−HygR/pUC18断片を得た。   PCR amplification was performed using plasmid DNA of G418R-HygR / pUC18 as a template and the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a G418R-HygR / pUC18 fragment.

REP3X(ATCC87603)のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、nmt1断片を得た。   PCR amplification was carried out using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) using plasmid DNA of REP3X (ATCC87603) as a template to obtain an nmt1 fragment.

前記のPCR増幅により得た、G418R−HygR/pUC18断片およびnmt1断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、G418R−HygR−nmt1/pUC18を構築した。   Using the G418R-HyR / pUC18 fragment and nmt1 fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct G418R-HygR-nmt1 / pUC18.

(例3−4:pHYGの構築)
HygR断片、AbAR断片、およびnmt1断片をpUC18に導入したプラスミドpHYG(HygR−AbAR−nmt1/pUC18)の構築を行った。以下に詳細を示す。なお、pHYGのプラスミドマップを図5に示す。
(Example 3-4: Construction of pHYG)
Plasmid pHYG (HygR-AbAR-nmt1 / pUC18) in which the HygR fragment, AbAR fragment, and nmt1 fragment were introduced into pUC18 was constructed. Details are shown below. The pHYG plasmid map is shown in FIG.

pUC18(Takara社)のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pUC18断片を得た。   Using the plasmid DNA of pUC18 (Takara) as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pUC18 fragment.

HygR/pAUR224のプラスミドDANをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、ハイグロマイシンB耐性遺伝子断片(HygR断片)を得た。   Using the plasmid DAN of HygR / pAUR224 as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a hygromycin B resistant gene fragment (HygR fragment).

前記のPCR増幅により得た、pUC18断片およびHygR断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、HygR/pUC18を構築した。   Using the pUC18 fragment and HygR fragment obtained by the above PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct HygR / pUC18.

HygR/pUC18のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、HygR/pUC18断片を得た。   Using the plasmid DNA of HygR / pUC18 as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a HygR / pUC18 fragment.

pAUR224(Takara社)のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、オーレオバシジンA耐性遺伝子断片(AbAR断片)を得た。   Using the plasmid DNA of pAUR224 (Takara) as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain an aureobasidin A resistance gene fragment (AbAR fragment). .

前記のPCR増幅により得た、HygR/pUC18断片およびAbAR断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、HygR−AbAR/pUC18を構築した。   Using the HygR / pUC18 fragment and AbAR fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct HygR-AbAR / pUC18.

HygR−AbAR/pUC18のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、HygR−AbAR/pUC18断片を得た。   Using the plasmid DNA of HygR-AbAR / pUC18 as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a HygR-AbAR / pUC18 fragment.

REP3X(ATCC87603)のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、nmt1断片を得た。   PCR amplification was carried out using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) using plasmid DNA of REP3X (ATCC87603) as a template to obtain an nmt1 fragment.

前記のPCR増幅により得た、HygR−AbAR/pUC18断片およびnmt1断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、HygR−AbAR−nmt1/pUC18を構築した。   Using the HygR-AbAR / pUC18 fragment and nmt1 fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct HygR-AbAR-nmt1 / pUC18.

(例3−5:pAURの構築)
AbAR断片、leu2断片、およびnmt1断片をpUC18に導入したプラスミドpAUR(leu2−AbAR−nmt1/pUC18)の構築を行った。以下に詳細を示す。なお、pAURのプラスミドマップを図6に示す。
(Example 3-5: Construction of pAUR)
A plasmid pAUR (leu2-AbAR-nmt1 / pUC18) in which the AbAR fragment, leu2 fragment, and nmt1 fragment were introduced into pUC18 was constructed. Details are shown below. The plasmid map of pAUR is shown in FIG.

pAUR224(Takara社)のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、オーレオバシジンA耐性遺伝子断片(AbAR断片)を得た。   Using the plasmid DNA of pAUR224 (Takara) as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain an aureobasidin A resistance gene fragment (AbAR fragment). .

pUC18(Takara社)のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pUC18断片を得た。   Using the plasmid DNA of pUC18 (Takara) as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pUC18 fragment.

前記のPCR増幅により得た、AbAR断片およびpUC18断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、AbAR/pUC18を構築した。   Using the AbAR fragment and pUC18 fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct AbAR / pUC18.

AbAR/pUC18のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、AbAR/pUC18断片を得た。   Using the plasmid DNA of AbAR / pUC18 as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain an AbAR / pUC18 fragment.

REP3X(ATCC87603)のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、beta-isopropyl-malate dehydrogenase断片(leu2断片)を得た。   PCR amplification was performed using plasmid DNA of REP3X (ATCC87603) as a template and the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a beta-isopropyl-malate dehydrogenase fragment (leu2 fragment).

前記のPCR増幅により得た、AbAR/pUC18断片およびleu2断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、leu2−AbAR/pUC18を構築した。   Using the AbAR / pUC18 fragment and leu2 fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct leu2-AbAR / pUC18.

leu2−AbAR/pUC18のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、leu2−AbAR/pUC18断片を得た。   Using leu2-AbAR / pUC18 plasmid DNA as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a leu2-AbAR / pUC18 fragment.

REP3X(ATCC87603)のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、nmt1断片を得た。   PCR amplification was carried out using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) using plasmid DNA of REP3X (ATCC87603) as a template to obtain an nmt1 fragment.

前記のPCR増幅により得た、leu2−AbAR/pUC18断片およびnmt1断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、leu2−AbAR−nmt1/pUC18を構築した。   Using the leu2-AbAR / pUC18 fragment and nmt1 fragment obtained by the PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct leu2-AbAR-nmt1 / pUC18.

(例4:各種ベクターへの外来遺伝子のクローニング)
(例4−1:CP_GD_α/pADHの構築)
pADHにClostridium perfiringens ATCC13124(CP)株由来のグリセロールデヒドロゲナーゼ(GD)のαサブユニットを導入し、CP_GD_α/pADHを構築した。以下に詳細を示す。
(Example 4: Cloning of foreign genes into various vectors)
(Example 4-1: Construction of CP_GD_α / pADH)
The α subunit of glycerol dehydrogenase (GD) derived from Clostridium perfiringens ATCC13124 (CP) strain was introduced into pADH to construct CP_GD_α / pADH. Details are shown below.

CP株のゲノムDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、GDのαサブユニット断片(CP_GD_α断片)を得た。   Using the genomic DNA of the CP strain as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain an α subunit fragment of GD (CP_GD_α fragment).

pADHのプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pADH断片を得た。   PCR amplification was performed using plasmid DNA of pADH as a template and the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pADH fragment.

前記のPCR増幅により得た、CP_GD_α断片およびpADH断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、nmt1プロモーター下流にCP_GD_α断片が挿入されたCP_GD_α/pADHを構築した。   Using the CP_GD_α fragment and the pADH fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct CP_GD_α / pADH in which the CP_GD_α fragment was inserted downstream of the nmt1 promoter. .

(例4−2:CP_GD_β/pADHの構築)
pADHにClostridium perfiringens ATCC13124(CP)株由来のグリセロールデヒドロゲナーゼ(GD)のβサブユニットを導入し、CP_GD_β/pADHを構築した。以下に詳細を示す。
(Example 4-2: Construction of CP_GD_β / pADH)
The β subunit of glycerol dehydrogenase (GD) derived from Clostridium perfiringens ATCC13124 (CP) strain was introduced into pADH to construct CP_GD_β / pADH. Details are shown below.

CP株のゲノムDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、GDのβサブユニット断片(CP_GD_β断片)を得た。   Using the genomic DNA of the CP strain as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a GD β subunit fragment (CP_GD_β fragment).

pADHのプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pADH断片を得た。   PCR amplification was performed using plasmid DNA of pADH as a template and the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pADH fragment.

前記のPCR増幅により得た、CP_GD_β断片およびpADH断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い,nmt1プロモーター下流にCP_GD_β断片が挿入されたCP_GD_β/pADHを構築した。   Using the CP_GD_β fragment and the pADH fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct CP_GD_β / pADH in which the CP_GD_β fragment was inserted downstream of the nmt1 promoter. .

(例4−3:CP_GD_γ/pG418の構築)
pG418にClostridium perfiringens ATCC13124(CP)株由来のグリセロールデヒドロゲナーゼ(GD)のγサブユニットを導入し、CP_GD_γ/pG418を構築した。以下に詳細を示す。
(Example 4-3: Construction of CP_GD_γ / pG418)
A glycerol subunit of glycerol dehydrogenase (GD) derived from Clostridium perfiringens ATCC13124 (CP) was introduced into pG418 to construct CP_GD_γ / pG418. Details are shown below.

CP株のゲノムDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、GDのγサブユニット断片(CP_GD_γ断片)を得た。   Using the genomic DNA of the CP strain as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a GD γ subunit fragment (CP_GD_γ fragment).

pG418のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pG418断片を得た。   Using the plasmid DNA of pG418 as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pG418 fragment.

前記のPCR増幅により得た、CP_GD_γ断片およびpG418断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、nmt1プロモーター下流にCP_GD_γ断片が挿入されたCP_GD_γ/pG418を構築した。   Using the CP_GD_γ fragment and the pG418 fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct CP_GD_γ / pG418 in which the CP_GD_γ fragment was inserted downstream of the nmt1 promoter. .

(例4−4:CP_GD_βandγ/pG418の構築)
pG418にClostridium perfiringens ATCC13124(CP)株由来のグリセロールデヒドロゲナーゼ(GD)のβサブユニットおよびγサブユニットを導入し、CP_GD_βandγ/pG418を構築した。以下に詳細を示す。
(Example 4-4: Construction of CP_GD_βandγ / pG418)
The β subunit and γ subunit of glycerol dehydrogenase (GD) derived from Clostridium perfiringens ATCC13124 (CP) strain were introduced into pG418 to construct CP_GD_βandγ / pG418. Details are shown below.

CP_GD_β/pADHのプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、Glycerol dehydratase βサブユニット発現カセット断片(CP_GD_β発現カセット断片)を得た。   Using the plasmid DNA of CP_GD_β / pADH as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a Glycerol dehydratase β subunit expression cassette fragment (CP_GD_β expression cassette fragment) It was.

CP_GD_γ/pG418のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、CP_GD_γ/pG418必要領域断片を得た。   Using the plasmid DNA of CP_GD_γ / pG418 as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a CP_GD_γ / pG418 necessary region fragment.

前記のPCR増幅により得た、CP_GD_β発現カセット断片およびCP_GD_γ/pG418必要領域断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、CP_GD_βandγ/pG418を構築した。   Using the CP_GD_β expression cassette fragment and the CP_GD_γ / pG418 necessary region fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct CP_GD_βandγ / pG418.

(例4−5:CP_GDR_L/pHYGの構築)
pHYGにClostridium perfiringens ATCC13124(CP)株由来のグリセロールデヒドロゲナーゼ再活性化因子(GDR)のL(Large)サブユニットを導入し、CP_GDR_L/pHYGを構築した。以下に詳細を示す。
(Example 4-5: Construction of CP_GDR_L / pHYG)
CP_GDR_L / pHYG was constructed by introducing L (Large) subunit of glycerol dehydrogenase reactivating factor (GDR) derived from Clostridium perfiringens ATCC13124 (CP) strain into pHYG. Details are shown below.

CP株のゲノムDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、GDRのLサブユニット断片(CP_GDR_L断片)を得た。   Using the genomic DNA of the CP strain as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain an L subunit fragment (CP_GDR_L fragment) of GDR.

pHYGのプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pHYG断片を得た。   Using the pHYG plasmid DNA as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pHYG fragment.

前記のPCR増幅により得た、CP_GDR_L断片およびpHYG断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、nmt1プロモーター下流にCP_GDR_L断片が挿入されたCP_GDR_L/pHYGを構築した。   Using the CP_GDR_L fragment and the pHYG fragment obtained by the above PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct CP_GDR_L / pHYG in which the CP_GDR_L fragment was inserted downstream of the nmt1 promoter. .

(例4−6:CP_GDR_S/pADHの構築)
pHYGにClostridium perfiringens ATCC13124(CP)株由来のグリセロールデヒドロゲナーゼ再活性化因子(GDR)のS(Small)サブユニットを導入し、CP_GDR_S/pADHを構築した。以下に詳細を示す。
(Example 4-6: Construction of CP_GDR_S / pADH)
CP_GDR_S / pADH was constructed by introducing S (Small) subunit of glycerol dehydrogenase reactivating factor (GDR) derived from Clostridium perfiringens ATCC13124 (CP) strain into pHYG. Details are shown below.

CP株のゲノムDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、GDRのSサブユニット断片(CP_GDR_S断片)を得た。   Using the genomic DNA of the CP strain as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a GDR S subunit fragment (CP_GDR_S fragment).

pADHのプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pADH断片を得た。   PCR amplification was performed using plasmid DNA of pADH as a template and the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pADH fragment.

前記のPCR増幅により得た、CP_GD_S断片およびpADH断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、nmt1プロモーター下流にCP_GDR_S断片が挿入されたCP_GDR_S/pADHを構築した。   Using the CP_GD_S fragment and the pADH fragment obtained by the above PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct CP_GDR_S / pADH in which the CP_GDR_S fragment was inserted downstream of the nmt1 promoter. .

(例4−7:CP_GDR_LandS/pHYGの構築)
pHYGにClostridium perfiringens ATCC13124(CP)株由来のグリセロールデヒドロゲナーゼ再活性化因子(GDR)のL(Large)サブユニットおよびS(Small)サブユニットを導入し、CP_GDR_LandS/pHYGを構築した。以下に詳細を示す。
(Example 4-7: Construction of CP_GDR_LandS / pHYG)
CP_GDR_LandS / pHYG was constructed by introducing L (Large) subunit and S (Small) subunit of glycerol dehydrogenase reactivating factor (GDR) from Clostridium perfiringens ATCC13124 (CP) strain into pHYG. Details are shown below.

CP_GDR_S/pADHのプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、Glycerol dehydratase reactivating factor Smallサブユニット断片発現カセット断片(CP_GDR_S発現カセット断片)を得た。   Using the plasmid DNA of CP_GDR_S / pADH as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes), and a Glycerol dehydratase reactivating factor Small subunit fragment expression cassette fragment (CP_GDR_S expression cassette fragment) )

CP_GDR_L/pHYGのプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、CP_GDR_L/pHYG必要領域断片を得た。   Using the plasmid DNA of CP_GDR_L / pHYG as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a CP_GDR_L / pHYG necessary region fragment.

前記のPCR増幅により得た、CP_GDR_S発現カセット断片およびCP_GDR_L/pHYG必要領域断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、CP_GDR_LandS/pHYGを構築した。   Using the CP_GDR_S expression cassette fragment and the CP_GDR_L / pHYG necessary region fragment obtained by PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct CP_GDR_LandS / pHYG.

(例4−8:aldH/pAURの構築)
pAURにEscherichia coli W3110(E.coli)株由来のγ−グルタミル−γ−アミノブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼ(aldH)を導入し、aldH/pAURを構築した。以下に詳細を示す。
(Example 4-8: Construction of aldH / pAUR)
γ-glutamyl-γ-aminobutyraldehyde dehydrogenase (aldH) derived from Escherichia coli W3110 (E. coli) strain was introduced into pAUR to construct aldH / pAUR. Details are shown below.

E.coli株のゲノムDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、aldH断片を得た。   PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) using the genomic DNA of E. coli strain as a template to obtain an aldH fragment.

pAURのプラスミドDNAをテンプレートとし、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pAUR断片を得た。   PCR amplification was performed using plasmid DNA of pAUR as a template and the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pAUR fragment.

前記のPCR増幅により得た、aldH断片およびpAUR断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、nmt1プロモーター下流にaldH断片が挿入されたaldH/pAURを構築した。   Using the aldH fragment and the pAUR fragment obtained by the above PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct aldH / pAUR in which the aldH fragment was inserted downstream of the nmt1 promoter. .

(例5:形質転換に用いるDNA断片の作製)
(例5−1:G418R−nmt1プロモーター(GD_α)の作製)
CP−GD_α/pADHからG418R−nmt1プロモーターを調製した。
(Example 5: Preparation of DNA fragment used for transformation)
(Example 5-1: Production of G418R-nmt1 promoter (GD_α))
The G418R-nmt1 promoter was prepared from CP-GD_α / pADH.

具体的には、CP−GD_α/pADHのプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High‐Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、G418R−nmt1プロモーター(GD_α)を得た。   Specifically, using the plasmid DNA of CP-GD_α / pADH as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) to obtain the G418R-nmt1 promoter (GD_α). It was.

(例5−2:HygR−nmt1プロモーター(GD_βandγ)の作製)
CP−GD_βandγ/pG418からG418R−nmt1プロモーターを調製した。
(Example 5-2: Production of HygR-nmt1 promoter (GD_βandγ))
The G418R-nmt1 promoter was prepared from CP-GD_βandγ / pG418.

具体的には、CP−GD_βandγ/pG418のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High‐Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、HygR−nmt1プロモーター(GD_βandγ)を得た。   Specifically, using the plasmid DNA of CP-GD_βandγ / pG418 as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) to obtain the HygR-nmt1 promoter (GD_βandγ). It was.

(例5−3:AbAR−nmt1プロモーター(GDR_S)の作製)
CP−GDR_LandS/pHYGからAbAR−nmt1プロモーターを調製した。
(Example 5-3: Production of AbAR-nmt1 promoter (GDR_S))
AbAR-nmt1 promoter was prepared from CP-GDR_LandS / pHYG.

具体的には、CP−GDR_LandS/pHYGのプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(FinnzymeFinnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、AbAR−nmt1プロモーター(GDR_LandS)を得た。   Specifically, using the plasmid DNA of CP-GDR_LandS / pHYG as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme Finnzyme) to obtain an AbAR-nmt1 promoter (GDR_LandS). It was.

(例5−4:Leu2−nmt1プロモーター(aldH)の作製)
aldH/pAURからLeu2−nmt1プロモーターを調製した。
(Example 5-4: Production of Leu2-nmt1 promoter (aldH))
The Leu2-nmt1 promoter was prepared from aldH / pAUR.

具体的には、aldH/pAURのプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、Leu2−nmt1プロモーター(aldH)を得た。   Specifically, using the plasmid DNA of aldH / pAUR as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) to obtain a Leu2-nmt1 promoter (aldH).

(例6:形質転換)
(例6−1:S. pombe OB1(GD_α)の作製)
上記例5−1で作製したG418R−nmt1プロモーター(GD_α)をSchizosaccharomyces pombe OB1に形質転換し、S. pombe OB1(GD_α)を作製した。以下に詳細を示す。
(Example 6: Transformation)
(Example 6-1: Production of S. pombe OB1 (GD_α))
The G418R-nmt1 promoter (GD_α) prepared in Example 5-1 was transformed into Schizosaccharomyces pombe OB1 to prepare S. pombe OB1 (GD_α). Details are shown below.

はじめに、S. pombe OB1の培養を行った。より詳細には、S. pombe OB1(h-leu1-32 ura4-D18)(島根大学、生物資源科学部、川向誠教授より分譲)をYES液体培地(酵母エキス=5g/L、グルコース=30g/L、ヒスチジン=0.225g/L、アデニン=0.225g/L、ロイシン=0.225g/L、ウラシル=0.225g/L)に植菌し、30℃で1×10cells/mLとなるまで振盪培養を行った。得られた培養液を用いて、3000rpmで1分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。First, S. pombe OB1 was cultured. More specifically, S. pombe OB1 (h-leu1-32 ura4-D18) (distributed by Shimane University, Faculty of Bioresource Sciences, Professor Makoto Kawamukai) in YES liquid medium (yeast extract = 5 g / L, glucose = 30 g / L, histidine = 0.225 g / L, adenine = 0.225 g / L, leucine = 0.225 g / L, uracil = 0.225 g / L), and shaking culture at 30 ° C. until 1 × 10 7 cells / mL Went. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute using the obtained culture solution to obtain a cell pellet.

そして、培養したS. pombe OB1にG418R−nmt1プロモーター(GD_α)を導入した。より詳細には、上記で得られた菌体ペレットに、pH4.9に調整された0.1M LiAc溶液(100mM Litium Acetate、10mM Tris-HCl(pH7.5)、1mM EDTA、酢酸を含む)を10mL添加し、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットを0.1M LiAc溶液300μLで懸濁した。菌体懸濁液100μLに、G418R−nmt1プロモーター(GD_α)2μgおよび50%PEG溶液(ポリエチレングリコール3345=500g/L)290μLを加えて混合し、30℃で1時間インキュベートを行った。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットに滅菌水を500μL添加して、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、滅菌水300μLで菌体ペレットを懸濁し、次いで、YES寒天培地(酵母エキス=5g/L、グルコース=30g/L、寒天=20g/L、ヒスチジン=0.225g/L、アデニン=0.225g/L、ロイシン=0.225g/L、ウラシル=0.225g/L)に塗扶して30℃で24時間インキュベートを行った。レプリカプレート法にて、終濃度が150μg/mLとなるようにG418を添加したYES寒天培地に接種して、30℃で72時間インキュベートを行った。得られたシングルコロニーを、YES液体培地に植菌し、30℃で振盪培養を行った。次いで、3000rpmで1分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。得られた菌体ペレットを用いて、Puregene Yeast/Bact kit B(Qiagen社)のプロトコールに従って、ゲノムDNAの抽出を行い、G418耐性S. pombeのゲノムDNAを得た。得られたゲノムDNAをテンプレートとして、以下のプライマーセット(1)およびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行った。   And G418R-nmt1 promoter (GD_ (alpha)) was introduce | transduced into cultured S. pombe OB1. More specifically, a 0.1 M LiAc solution (containing 100 mM Litium Acetate, 10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA, and acetic acid) adjusted to pH 4.9 is added to the cell pellet obtained above. 10 mL was added to suspend the cell pellet. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and the obtained bacterial cell pellet was suspended in 300 μL of a 0.1 M LiAc solution. To 100 μL of the cell suspension, 2 μg of G418R-nmt1 promoter (GD_α) and 290 μL of 50% PEG solution (polyethylene glycol 3345 = 500 g / L) were added and mixed, and incubated at 30 ° C. for 1 hour. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and 500 μL of sterilized water was added to the obtained cell pellet to suspend the cell pellet. Centrifugation is performed at 3000 rpm for 1 minute, the cell pellet is suspended in 300 μL of sterilized water, and then YES agar medium (yeast extract = 5 g / L, glucose = 30 g / L, agar = 20 g / L, histidine = 0.225 g / L, adenine = 0.225 g / L, leucine = 0.225 g / L, uracil = 0.225 g / L) and incubated at 30 ° C. for 24 hours. The replica agar plate was inoculated into a YES agar medium supplemented with G418 to a final concentration of 150 μg / mL and incubated at 30 ° C. for 72 hours. The obtained single colony was inoculated in a YES liquid medium and subjected to shaking culture at 30 ° C. Subsequently, centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and the microbial cell pellet was obtained. Using the obtained bacterial cell pellet, genomic DNA was extracted according to the protocol of Puregene Yeast / Bact kit B (Qiagen) to obtain G418-resistant S. pombe genomic DNA. Using the obtained genomic DNA as a template, PCR amplification was performed using the following primer set (1) and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme).

S. pombeにG418R−nmt1プロモーター(GD_α)が導入されているか確認したところ、G418R−nmt1プロモーター(GD_α)が挿入された場合にのみ観察される、約3.8kbのPCR増幅断片が確認されたことから、G418R−nmt1プロモーター(GD_α)がS.pombeの染色体に挿入されたことを確認した。   When it was confirmed whether the G418R-nmt1 promoter (GD_α) was introduced into S. pombe, a PCR amplified fragment of about 3.8 kb that was observed only when the G418R-nmt1 promoter (GD_α) was inserted was confirmed. From this, it was confirmed that the G418R-nmt1 promoter (GD_α) was inserted into the chromosome of S. pombe.

(例6−2:S. pombe OB1(GD)の作製)
上記例5−2で作製したHygR−nmt1プロモーター(GD_βandγ)を上記例6−1で作製したS. pombe OB1(GD_α)に形質転換し、S. pombe OB1(GD)を作製した。以下に詳細を示す。
(Example 6-2: Production of S. pombe OB1 (GD))
The HygR-nmt1 promoter (GD_βandγ) prepared in Example 5-2 was transformed into S. pombe OB1 (GD_α) prepared in Example 6-1 to prepare S. pombe OB1 (GD). Details are shown below.

はじめに、S. pombe OB1(GD_α)の培養を行った。より詳細には、S. pombe OB1(GD_α)をYES液体培地に植菌し、30℃で1×10cells/mLとなるまで振盪培養を行った。得られた培養液を用いて、3000rpmで1分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。First, S. pombe OB1 (GD_α) was cultured. More specifically, S. pombe OB1 (GD_α) was inoculated into a YES liquid medium, and shake-cultured at 30 ° C. until 1 × 10 7 cells / mL. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute using the obtained culture solution to obtain a cell pellet.

そして、培養したS. pombe OB1(GD_α)にHygR−nmt1プロモーター(GD_βandγ)を導入した。より詳細には、上記で得られた菌体ペレットに、0.1M LiAc溶液を10mL添加し、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットを0.1M LiAc溶液300μLで懸濁した。菌体懸濁液100μLに、HygR−nmt1プロモーター(GD_βandγ)2μgおよび50%PEG溶液290μLを加えて混合し、30℃で1時間インキュベートを行った。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットに滅菌水を500μL添加して、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、滅菌水300μLで菌体ペレットを懸濁し、次いで、YES寒天培地に塗扶して30℃で24時間インキュベートを行った。レプリカプレート法にて、終濃度が150μg/mLとなるようにHygromycin B(Hyg)を添加したYES寒天培地に接種して、30℃で72時間インキュベートを行った。得られたシングルコロニーを、YES液体培地に植菌し、30℃で振盪培養を行った。次いで、3000rpmで1分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。得られた菌体ペレットを用いて、Puregene Yeast/Bact kit B(Qiagen社)のプロトコールに従って、ゲノムDNAの抽出を行い、Hyg耐性S. pombeのゲノムDNAを得た。得られたゲノムDNAをテンプレートとして、以下のプライマーセット(2)、プライマーセット(3)、およびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行った。   Then, the HygR-nmt1 promoter (GD_βandγ) was introduced into the cultured S. pombe OB1 (GD_α). More specifically, 10 mL of 0.1 M LiAc solution was added to the cell pellet obtained above, and the cell pellet was suspended. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and the obtained bacterial cell pellet was suspended in 300 μL of a 0.1 M LiAc solution. To 100 μL of the cell suspension, 2 μg of HygR-nmt1 promoter (GD_βandγ) and 290 μL of 50% PEG solution were added and mixed, and incubated at 30 ° C. for 1 hour. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and 500 μL of sterilized water was added to the obtained cell pellet to suspend the cell pellet. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, the bacterial cell pellet was suspended in 300 μL of sterilized water, then applied to a YES agar medium and incubated at 30 ° C. for 24 hours. The replica agar plate was inoculated into a YES agar medium supplemented with Hygromycin B (Hyg) so that the final concentration was 150 μg / mL, and incubated at 30 ° C. for 72 hours. The obtained single colony was inoculated in a YES liquid medium and subjected to shaking culture at 30 ° C. Subsequently, centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and the microbial cell pellet was obtained. Using the obtained bacterial cell pellet, genomic DNA was extracted according to the protocol of Puregene Yeast / Bact kit B (Qiagen) to obtain Hyg-resistant S. pombe genomic DNA. Using the obtained genomic DNA as a template, PCR amplification was performed using the following primer set (2), primer set (3), and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme).

S. pombe OB1(GD_α)にHygR−nmt1プロモーター(GD_βandγ)が導入されているか確認したところ、HygR−nmt1プロモーター(GD_βandγ)が挿入された場合にのみ観察される、約3.7kbと約3.2kbのPCR増幅断片が確認されたことから、HygR−nmt1プロモーター(GD_βandγ)がS. pombe OB1(GD_α)の染色体に挿入されたことを確認した。   When it was confirmed whether HygR-nmt1 promoter (GD_βandγ) was introduced into S. pombe OB1 (GD_α), it was observed only when HygR-nmt1 promoter (GD_βandγ) was inserted. Since a 2 kb PCR amplified fragment was confirmed, it was confirmed that the HygR-nmt1 promoter (GD_βandγ) was inserted into the chromosome of S. pombe OB1 (GD_α).

(例6−3:S. pombe OB1(GD,GDR)の作製)
上記例5−3で作製したAbAR−nmt1プロモーター(GDR_LandS)を上記例6−2で作製したS. pombe OB1(GD)に形質転換し、S. pombe OB1(GD,GDR)を作製した。以下に詳細を示す。
(Example 6-3: Production of S. pombe OB1 (GD, GDR))
The AbAR-nmt1 promoter (GDR_LandS) prepared in Example 5-3 was transformed into S. pombe OB1 (GD) prepared in Example 6-2 to prepare S. pombe OB1 (GD, GDR). Details are shown below.

はじめに、S. pombe OB1(GD)の培養を行った。より詳細には、S. pombe OB1(GD)をYES液体培地に植菌し、30℃で1×10cells/mLとなるまで振盪培養を行った。得られた培養液を用いて、3000rpmで1分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。First, S. pombe OB1 (GD) was cultured. More specifically, S. pombe OB1 (GD) was inoculated in a YES liquid medium, and cultured with shaking at 30 ° C. until 1 × 10 7 cells / mL. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute using the obtained culture solution to obtain a cell pellet.

そして、培養したS. pombe OB1(GD)にAbAR−nmt1プロモーター(GDR_LandS)を導入した。より詳細には、上記で得られた菌体ペレットに、0.1M LiAc溶液を10mL添加し、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットを0.1M LiAc溶液300μLで懸濁した。菌体懸濁液100μLに、AbAR−nmt1プロモーター(GDR_LandS)2μgおよび50%PEG溶液290μLを加えて混合し、30℃で1時間インキュベートを行った。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットに滅菌水を500μL添加して、菌体ペレットを懸濁した。3,000rpmで1分間遠心分離を行い、滅菌水300μLで菌体ペレットを懸濁し、次いで、YES寒天培地に塗扶して30℃で24時間インキュベートを行った。レプリカプレート法にて、終濃度が0.5μg/mLとなるようにAureobasidin A(AbA)を添加したYES寒天培地に接種して、30℃で72時間インキュベートを行った。得られたシングルコロニーを、YES液体培地に植菌し、30℃で振盪培養を行った。次いで、3000rpmで1分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。得られた菌体ペレットを用いて、Puregene Yeast/Bact kit B(Qiagen社)のプロトコールに従って、ゲノムDNAの抽出を行い、AbA耐性S. pombeのゲノムDNAを得た。得られたゲノムDNAをテンプレートとして、以下のプライマーセット(4)、プライマーセット(5)、およびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行った。   And AbAR-nmt1 promoter (GDR_LandS) was introduce | transduced into cultured S. pombe OB1 (GD). More specifically, 10 mL of 0.1 M LiAc solution was added to the cell pellet obtained above, and the cell pellet was suspended. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and the obtained bacterial cell pellet was suspended in 300 μL of a 0.1 M LiAc solution. To 100 μL of the cell suspension, 2 μg of AbAR-nmt1 promoter (GDR_LandS) and 290 μL of 50% PEG solution were added and mixed, and incubated at 30 ° C. for 1 hour. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and 500 μL of sterilized water was added to the obtained cell pellet to suspend the cell pellet. Centrifugation was performed at 3,000 rpm for 1 minute, the bacterial cell pellet was suspended in 300 μL of sterilized water, then applied to a YES agar medium and incubated at 30 ° C. for 24 hours. The replica agar plate was inoculated into a YES agar medium supplemented with Aureobasidin A (AbA) to a final concentration of 0.5 μg / mL and incubated at 30 ° C. for 72 hours. The obtained single colony was inoculated in a YES liquid medium and subjected to shaking culture at 30 ° C. Subsequently, centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and the microbial cell pellet was obtained. Using the obtained bacterial cell pellet, genomic DNA was extracted according to the protocol of Puregene Yeast / Bact kit B (Qiagen) to obtain AbA-resistant S. pombe genomic DNA. Using the obtained genomic DNA as a template, PCR amplification was performed using the following primer set (4), primer set (5), and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme).

S. pombe OB1(GD)にAbAR−nmt1プロモーター(GDR_LandS)が導入されているか確認したところ、AbAR−nmt1プロモーター(GDR_LandS)が挿入された場合にのみ観察される、約1.6kbと約1.5kbのPCR増幅断片が確認されたことから、AbAR−nmt1プロモーター(GDR_LandS)がS. pombe OB1(GD)の染色体に挿入されたことを確認した。   When it was confirmed whether the AbAR-nmt1 promoter (GDR_LandS) was introduced into S. pombe OB1 (GD), it was observed only when the AbAR-nmt1 promoter (GDR_LandS) was inserted. Since a 5 kb PCR amplified fragment was confirmed, it was confirmed that the AbAR-nmt1 promoter (GDR_LandS) was inserted into the chromosome of S. pombe OB1 (GD).

(例6−4:S.pombe OB1 (GD,GDR)の培養菌体粗酵素溶液の調製)
S. pombe OB1(GD,GDR)のコロニーを、終濃度が15μMとなるようにチアミンを添加したEMM液体培地(MP Biomedicals社)に植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液100μLを、チアミン15μM添加EMM液体培地に植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液100μLを、チアミン15μM添加EMM液体培地に植菌、30℃で1×10cells/mLとなるまで振盪培養を行った。EMM液体培地で菌体洗浄を3回実施し、得られた菌体ペレットをEMM液体培地で懸濁して菌体懸濁液を得た。菌体懸濁液をEMM液体培地に、2.21×10cells/mLになるよう植菌し、30℃で48時間振盪培養を行った。得られた培養液を12,000rpm、10分間遠心分離を実施後、上清を廃棄し、培養菌体を得た。得られた培養菌体をYeastBuster Protein Extraction Reacgent(Novagen社)によって処理し、粗酵素溶液を得た。
(Example 6-4: Preparation of cultured cell crude enzyme solution of S. pombe OB1 (GD, GDR))
Colonies of S. pombe OB1 (GD, GDR) were inoculated into an EMM liquid medium (MP Biomedicals) supplemented with thiamine so as to have a final concentration of 15 μM, and cultured at 30 ° C. with shaking. 100 μL of the obtained culture solution was inoculated into a 15 μM thiamine-added EMM liquid medium, followed by shaking culture at 30 ° C. 100 μL of the obtained culture solution was inoculated into an EMM liquid medium supplemented with 15 μM thiamine and subjected to shaking culture at 30 ° C. until 1 × 10 7 cells / mL. The microbial cell washing was performed 3 times in the EMM liquid medium, and the obtained microbial cell pellet was suspended in the EMM liquid medium to obtain a microbial cell suspension. The bacterial cell suspension was inoculated into an EMM liquid medium so as to be 2.21 × 10 5 cells / mL, followed by shaking culture at 30 ° C. for 48 hours. The obtained culture solution was centrifuged at 12,000 rpm for 10 minutes, and then the supernatant was discarded to obtain cultured cells. The obtained cultured cells were treated with YeastBuster Protein Extraction Reacgent (Novagen) to obtain a crude enzyme solution.

(例6−5:S.pombe (GD,GDR)培養菌体粗酵素溶液のグリセリン脱水活性測定)
100mMのGlycerol,15μMのAdo−Cbl、50mMのKCl、3mMのMgCl、3mMのATP、前記粗酵素0.56mg/mL、20mMのImidazole(pH7.0)を混合し、暗所において37℃でインキュベートした。反応液と同量の0.1Mクエン酸Kバッファー(pH3.5)にサンプリングした反応液を加え、反応を停止した。得られた反応液を蒸留水で10倍希釈した溶液に、0.1%の3−メチル−2−ベンゾチアゾリノンヒドラゾンを1/4倍量添加し、37℃で15分間インキュベートした。これを10倍希釈し、OD305の値を測定した。反応開始60分後の反応を停止した反応液中にグリセリンが脱水することで生じたと考えられる0.1mMのアルデヒドが含まれることを確認した。よって、前記結果からS.pombe (GD,GDR)がグリセリン脱水活性を有することが明らかとなった。
(Example 6-5: Measurement of glycerol dehydration activity of S. pombe (GD, GDR) cultured bacterial crude enzyme solution)
100 mM Glycerol, 15 μM Ado-Cbl, 50 mM KCl, 3 mM MgCl 2 , 3 mM ATP, the crude enzyme 0.56 mg / mL, 20 mM Imidazole (pH 7.0) were mixed at 37 ° C. in the dark. Incubated. The sampled reaction solution was added to 0.1 M citrate K buffer (pH 3.5) in the same amount as the reaction solution to stop the reaction. A 1 / 4-fold amount of 0.1% 3-methyl-2-benzothiazolinone hydrazone was added to a solution obtained by diluting the obtained reaction solution 10 times with distilled water, and incubated at 37 ° C. for 15 minutes. This was diluted 10 times, and the value of OD305 was measured. It was confirmed that 0.1 mM aldehyde considered to be produced by dehydration of glycerin was contained in the reaction solution after stopping the reaction 60 minutes after the start of the reaction. Thus, the above results revealed that S. pombe (GD, GDR) has glycerol dehydrating activity.

(例6−6:S. pombe OB1(GD,GDR,aldH)の作製)
上記例5−4で作製したLeu2−nmt1プロモーター(aldH)を上記例6−3で作製したS. pombe OB1(GD,GDR)に形質転換し、S. pombe OB1(GD,GDR,aldH)を作製した。以下に詳細を示す。
(Example 6-6: Production of S. pombe OB1 (GD, GDR, aldH))
The Leu2-nmt1 promoter (aldH) prepared in Example 5-4 was transformed into S. pombe OB1 (GD, GDR) prepared in Example 6-3, and S. pombe OB1 (GD, GDR, aldH) was transformed. Produced. Details are shown below.

はじめに、S. pombe OB1(GD,GDR)の培養を行った。より詳細には、S. pombe OB1(GD,GDR)をYES液体培地に植菌し、30℃で1×10cells/mLとなるまで振盪培養を行った。得られた培養液を3000rpmで1分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。First, S. pombe OB1 (GD, GDR) was cultured. More specifically, S. pombe OB1 (GD, GDR) was inoculated into a YES liquid medium, and cultured with shaking at 30 ° C. until 1 × 10 7 cells / mL. The obtained culture solution was centrifuged at 3000 rpm for 1 minute to obtain a cell pellet.

そして、培養したS. pombe OB1(GD,GDR)にLeu2−nmt1プロモーター(aldH)を導入した。より詳細には、上記で得られた菌体ペレットに、0.1M LiAc溶液を10mL添加し、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットを0.1M LiAc溶液300μLで懸濁した。菌体懸濁液100μLに、Leu2−nmt1プロモーター(aldH)2μgおよび50%PEG溶液290μLを加えて混合し、30℃で1時間インキュベートを行った。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットに滅菌水を500μL添加して、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、滅菌水300μLで菌体ペレットを懸濁し、次いで、ロイシン無添加EMM寒天培地(MP Biomedicals社試薬に、寒天=20g/L、ヒスチジン=0.225g/L、アデニン=0.225g/L、ウラシル=0.225g/Lを添加したもの)に塗扶して30℃で96時間インキュベートを行った。得られたシングルコロニーを、YES液体培地に植菌し、30℃で振盪培養を行った。次いで、3000rpmで1分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。得られた菌体ペレットを用いて、Puregene Yeast/Bact kit B(Qiagen社)のプロトコールに従って、ゲノムDNAの抽出を行い、ロイシン要求性相補S. pombeのゲノムDNAを得た。得られたゲノムDNAをテンプレートとして、以下のプライマーセット(6)およびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行った。   Then, the Leu2-nmt1 promoter (aldH) was introduced into the cultured S. pombe OB1 (GD, GDR). More specifically, 10 mL of 0.1 M LiAc solution was added to the cell pellet obtained above, and the cell pellet was suspended. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and the obtained bacterial cell pellet was suspended in 300 μL of a 0.1 M LiAc solution. To 100 μL of the cell suspension, 2 μg of Leu2-nmt1 promoter (aldH) and 290 μL of 50% PEG solution were added and mixed, and incubated at 30 ° C. for 1 hour. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and 500 μL of sterilized water was added to the obtained cell pellet to suspend the cell pellet. Centrifugation is performed at 3000 rpm for 1 minute, and the cell pellet is suspended in 300 μL of sterilized water. Then, leucine-free EMM agar medium (MP Biomedicals reagent, agar = 20 g / L, histidine = 0.225 g / L, adenine = 0.225 g / L, uracil = 0.225 g / L added) and incubated at 30 ° C. for 96 hours. The obtained single colony was inoculated in a YES liquid medium and subjected to shaking culture at 30 ° C. Subsequently, centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and the microbial cell pellet was obtained. Using the obtained bacterial cell pellet, genomic DNA was extracted according to the protocol of Puregene Yeast / Bact kit B (Qiagen) to obtain leucine-requiring complementary S. pombe genomic DNA. Using the obtained genomic DNA as a template, PCR amplification was performed using the following primer set (6) and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme).

S. pombe OB1(GD,GDR)にLeu2−nmt1プロモーター(aldH)が導入されているか確認したところ、Leu2−nmt1プロモーター(aldH)が挿入された場合にのみ観察される、約4.7kbのPCR増幅断片が確認されたことから、Leu2−nmt1プロモーター(aldH)がS. pombe OB1(GD,GDR)の染色体に挿入されたことを確認した。   When it was confirmed whether the Leu2-nmt1 promoter (aldH) was introduced into S. pombe OB1 (GD, GDR), about 4.7 kb PCR observed only when the Leu2-nmt1 promoter (aldH) was inserted. Since the amplified fragment was confirmed, it was confirmed that the Leu2-nmt1 promoter (aldH) was inserted into the chromosome of S. pombe OB1 (GD, GDR).

このようにして得られた外来のグリセリンデヒドラターゼをコードする遺伝子、グリセリンデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子、および外来のアルデヒドデヒドオキシダーゼをコードする遺伝子を導入した遺伝子組換え微生物、すなわち、Schizosaccharomyces pombe OB01(GD,GDR,aldH)を、Schizosaccharomyces pombe NSH-1と命名した。   A genetically modified microorganism into which a gene encoding a foreign glycerin dehydratase, a gene encoding a glycerin dehydratase reactivating factor, and a gene encoding a foreign aldehyde dehydrase obtained in this way, that is, Schizosaccharomyces pombe OB01 (GD, GDR, aldH) was named Schizosaccharomyces pombe NSH-1.

(実施例1:S. pombe OB1(GD,GDR,aldH)による3HP産生)
上記例6−3で作製したS. pombe OB1(GD,GDR,aldH):Schizosaccharomyces pombe NSH-1を用いて、3HPが産生されるか検討した。
(Example 1: 3HP production by S. pombe OB1 (GD, GDR, aldH))
It was investigated whether 3HP was produced using S. pombe OB1 (GD, GDR, aldH): Schizosaccharomyces pombe NSH-1 prepared in Example 6-3.

はじめに、S. pombe OB1(GD,GDR,aldH)の培養を行った。具体的には、S. pombe OB1(GD,GDR,aldH)のコロニーを、終濃度が15μMとなるようにチアミンを添加したEMM液体培地(MP Biomedicals社)に植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液100μLを、チアミン15μM添加EMM液体培地に植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液100μLを、チアミン15μM添加EMM液体培地に植菌し、30℃で1×10cells/mLとなるまで振盪培養を行った。EMM液体培地で菌体洗浄を3回行い、得られた菌体ペレットをEMM液体培地で懸濁して菌体懸濁液を得た。First, S. pombe OB1 (GD, GDR, aldH) was cultured. Specifically, colonies of S. pombe OB1 (GD, GDR, aldH) were inoculated into an EMM liquid medium (MP Biomedicals) supplemented with thiamine so that the final concentration was 15 μM, and cultured at 30 ° C. with shaking. Went. 100 μL of the obtained culture solution was inoculated into a 15 μM thiamine-added EMM liquid medium, followed by shaking culture at 30 ° C. 100 μL of the obtained culture solution was inoculated into a 15 μM thiamine-added EMM liquid medium and subjected to shaking culture at 30 ° C. until 1 × 10 7 cells / mL. The microbial cell was washed three times with the EMM liquid medium, and the obtained microbial cell pellet was suspended in the EMM liquid medium to obtain a microbial cell suspension.

そして、3HPが産生されるかの検討を行った。具体的には、菌体懸濁液を10g/Lグリセリンおよび0.8mMアデノシルコバラミン添加EMM液体培地に、1.56×10cells/mLになるよう植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液を15,000rpm、10分間遠心分離を実施し、培養上清を得た。得られた上清を、0.25M硫酸で10倍希釈した希釈溶液100μLに、内部標準液200μLを加えた。次いで、ヒドロキシカルボン酸ラベル化試薬(YMC社)の試薬A液200μL、および試薬B液200μLを加えてよく混合した後、60℃で20分間処理した。室温まで冷却した後、0.45mmフィルターに通し、LC分析サンプルとした。当該サンプルを用いて、以下に示す条件でLC分析を行った。Then, it was examined whether 3HP was produced. Specifically, the bacterial cell suspension was inoculated into an EMM liquid medium supplemented with 10 g / L glycerin and 0.8 mM adenosylcobalamin so as to be 1.56 × 10 5 cells / mL, followed by shaking culture at 30 ° C. went. The obtained culture broth was centrifuged at 15,000 rpm for 10 minutes to obtain a culture supernatant. 200 μL of an internal standard solution was added to 100 μL of a diluted solution obtained by diluting the obtained supernatant 10-fold with 0.25 M sulfuric acid. Next, 200 μL of reagent A solution and 200 μL of reagent B solution of a hydroxycarboxylic acid labeling reagent (YMC) were added and mixed well, followed by treatment at 60 ° C. for 20 minutes. After cooling to room temperature, it was passed through a 0.45 mm filter to obtain an LC analysis sample. Using the sample, LC analysis was performed under the following conditions.

使用カラム:YMC−pACK FA(YMC社)
流量:0.2ml/min
インジェクション量:10μl
溶離液:メタノール/アセトニトリル/HO=40/5/55(V/V/V)
内部標準:2-Hydroxy-2-methyl-n-butyric acid
検出:UV 400nm。
Column used: YMC-pACK FA (YMC)
Flow rate: 0.2ml / min
Injection volume: 10μl
Eluent: methanol / acetonitrile / H 2 O = 40/5/55 (V / V / V)
Internal standard: 2-Hydroxy-2-methyl-n-butyric acid
Detection: UV 400nm.

その結果、培養開始112時間後のLC分析サンプルでは、インジェクション後39分の位置に3HPのピークと一致するピークを確認した。   As a result, in the LC analysis sample 112 hours after the start of the culture, a peak coincident with the 3HP peak was confirmed at a position 39 minutes after the injection.

また、上記上清を用いて、酢酸の生成を確認した。具体的には、上記上清を5mM硫酸溶液で10倍希釈した後、0.45 mmフィルターに通し、LC分析サンプルとした。当該サンプルを用いて、以下に示す条件でLC分析を行った。   Moreover, the production | generation of acetic acid was confirmed using the said supernatant. Specifically, the supernatant was diluted 10-fold with a 5 mM sulfuric acid solution and then passed through a 0.45 mm filter to obtain an LC analysis sample. Using the sample, LC analysis was performed under the following conditions.

使用カラム: Aminex HPX-87H lon exclusion column 300mμ×7.8mμ (Bio−Rad)
流量:0.5ml/min
インジェクション量:10μl
移動相:5mM硫酸溶液
検出:RI。
Column used: Aminex HPX-87Hlon exclusion column 300mμ × 7.8mμ (Bio-Rad)
Flow rate: 0.5ml / min
Injection volume: 10μl
Mobile phase: 5 mM sulfuric acid solution Detection: RI.

その結果、培養開始64時間後の酢酸生成量0.4g/Lが最大であった。なお、S. pombe OB1(GD,GDR,aldH)の酢酸生成量を、後述するE. coli fusion blue(TacP-GDP-GPP/pCDF,TacP-LR_DD-DDR/pACYC,TacP-aldH/pUC18)の酢酸生成量と対比すると、S. pombeを宿主として利用した方が酢酸の生成量が低いことが確認された(表2)。   As a result, the acetic acid production amount 0.4 g / L at 64 hours after the start of the culture was the maximum. In addition, the acetic acid production amount of S. pombe OB1 (GD, GDR, aldH) is the same as that of E. coli fusion blue (TacP-GDP-GPP / pCDF, TacP-LR_DD-DDR / pACYC, TacP-aldH / pUC18) described later. In contrast to the amount of acetic acid produced, it was confirmed that the amount of acetic acid produced was lower when S. pombe was used as a host (Table 2).

(例7:各種プラスミドの構築)
(例7−1:TacP−GDP−GPP/pCDFの構築)
GDP−GPP断片(GDP断片およびGPP断片をpUC18に導入することにより構築)、およびTacP断片をpCDFに導入したプラスミドTacP−GDP−GPP/pCDFの構築を行った。
(Example 7: Construction of various plasmids)
(Example 7-1: Construction of TacP-GDP-GPP / pCDF)
A GDP-GPP fragment (constructed by introducing a GDP fragment and a GPP fragment into pUC18) and a plasmid TacP-GDP-GPP / pCDF in which a TacP fragment was introduced into pCDF were constructed.

pUC18(Takara社)のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、pUC18断片を得た。   PCR amplification was performed using plasmid DNA of pUC18 (Takara) as a template and the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) to obtain a pUC18 fragment.

Saccharomyces cerevisiae ATCC204508のゲノムDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、グリセロール−3−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子断片(GDP断片)を得た。   Using the genomic DNA of Saccharomyces cerevisiae ATCC204508 as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) to obtain a glycerol-3-phosphate dehydrogenase gene fragment (GDP fragment).

Saccharomyces cerevisiae ATCC204508のゲノムDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High−Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、グリセロール−3−3ホスファターゼ遺伝子断片(GPP断片)を得た。   Using the genomic DNA of Saccharomyces cerevisiae ATCC204508 as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) to obtain a glycerol-3-3 phosphatase gene fragment (GPP fragment).

前述のPCR増幅により得た、pUC18断片、GDP断片、GPP断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、S. cerevisiae由来のGDP遺伝子およびGPP遺伝子が、Lacプロモーター下流にクローニングされたGDP−GPP/pUC18を構築した。   Using the pUC18 fragment, GDP fragment, and GPP fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara), and the GDP gene and GPP gene derived from S. cerevisiae were GDP-GPP / pUC18 cloned downstream of the promoter was constructed.

GDP−GPP/pUC18のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High−Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、GDP−GPP断片を得た。   Using a plasmid DNA of GDP-GPP / pUC18 as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) to obtain a GDP-GPP fragment.

pCDFDuet−1(Novagen社)のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、pCDF断片を得た。   PCR amplification was performed using plasmid DNA of pCDFDuet-1 (Novagen) as a template and the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) to obtain a pCDF fragment.

PCR増幅により得た、pCDF断片、GDP−GPP断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、GDP−GPP/pCDFを構築した。   Using pCDF fragment and GDP-GPP fragment obtained by PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct GDP-GPP / pCDF.

GDP−GPP/pCDFのプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High−Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、GDP−GPP/pCDF断片を得た。   Using a plasmid DNA of GDP-GPP / pCDF as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) to obtain a GDP-GPP / pCDF fragment.

PinPoint Xa−1(Invitrogen社)のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下のプライマーおよびPhusion High−Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、TacP断片を得た。   PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) using the plasmid DNA of PinPoint Xa-1 (Invitrogen) as a template to obtain a TacP fragment.

PCR増幅により得た、GDP−GPP/pCDF断片、TacP断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、S. cerevisiae由来GDP遺伝子およびGPP遺伝子がTacプロモーター下流にクローニングされたTacP−GDP−GPP/pCDFを構築した。   Using the GDP-GPP / pCDF fragment and TacP fragment obtained by PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara), and the S. cerevisiae-derived GDP gene and GPP gene were located downstream of the Tac promoter. Cloned TacP-GDP-GPP / pCDF was constructed.

(例7−2:TacP−LR−DD−DDR/pACYCの構築)
TacP−LR−DD−DDR断片(LR−DD−DDR断片をPinPoint Xa−1に導入することにより構築)をpACYCに導入したプラスミドTacP−LR−DD−DDR/pACYCの構築を行った。
(Example 7-2: Construction of TacP-LR-DD-DDR / pACYC)
A plasmid TacP-LR-DD-DDR / pACYC was constructed by introducing a TacP-LR-DD-DDR fragment (constructed by introducing the LR-DD-DDR fragment into PinPoint Xa-1) into pACYC.

Lactobacillus reuteri JCM1112株 のゲノムDNAをテンプテレ−トとしてジオールデヒドラターゼ遺伝子(DD遺伝子)およびジオールデヒドラターゼ再活性化因子(DDR遺伝子)を含む領域を、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、LR−DD−DDR断片を得た。   The region containing the diol dehydratase gene (DD gene) and the diol dehydratase reactivation factor (DDR gene) using the genomic DNA of Lactobacillus reuteri JCM1112 as a template, the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) ) Was used to obtain an LR-DD-DDR fragment.

PinPoint Xa−1(Invitrogen社)のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、PinPoint Xa−1断片を得た。   PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) using the plasmid DNA of PinPoint Xa-1 (Invitrogen) as a template to obtain a PinPoint Xa-1 fragment.

PCR増幅により得た、LR−DD−DDR断片、PinPoint Xa−1断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、Tacプロモーター下流にL. reuteri由来のDD−DDR遺伝子が挿入された、LR−DD−DDR/PinPoint Xa−1を構築した。   Using the LR-DD-DDR fragment and PinPoint Xa-1 fragment obtained by PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara), and DD-derived from L. reuteri downstream of the Tac promoter. LR-DD-DDR / PinPoint Xa-1 in which the DDR gene was inserted was constructed.

TacP−LR−DD−DDR/PinPoint Xa−1のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下のプライマーおよびPhusion High−Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、TacP−LR−DD−DDR断片を得た。   Using TacP-LR-DD-DDR / PinPoint Xa-1 plasmid DNA as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finzyme), and TacP-LR-DD-DDR fragment was obtained. Obtained.

pACYCDuet−1(Novagen社)のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、pACYC断片を得た。   PCR amplification was performed using plasmid DNA of pACYCDuet-1 (Novagen) as a template and the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) to obtain a pACYC fragment.

PCR増幅により得た、TacP−LR−DD−DDR断片、pACYC断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、TacP−LR−DD−DDR/pACYCを構築した。   Using the TacP-LR-DD-DDR fragment and pACYC fragment obtained by PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct TacP-LR-DD-DDR / pACYC. .

(例7−3:TacP−aldH/pUC18の構築)
TacP−aldH断片(aldH断片をPinPoint Xa−1に導入することにより構築)をpUC18に導入したプラスミドTacP−aldH/pUC18の構築を行った。
(Example 7-3: Construction of TacP-aldH / pUC18)
Plasmid TacP-aldH / pUC18 was constructed by introducing a TacP-aldH fragment (constructed by introducing an aldH fragment into PinPoint Xa-1) into pUC18.

Escherichia coli W3110株のゲノムDNAをテンプレートとして、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、γ−グルタミル−γ−アミノブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼ(aldH)断片を得た。   Using the genomic DNA of Escherichia coli W3110 as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) to obtain a γ-glutamyl-γ-aminobutyraldehyde dehydrogenase (aldH) fragment. .

PinPoint Xa−1(Invitrogen社)のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、PinPoint Xa−1断片を得た。   PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) using the plasmid DNA of PinPoint Xa-1 (Invitrogen) as a template to obtain a PinPoint Xa-1 fragment.

PCR増幅により得た、aldH断片、pinpoint Xa−1断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、Tacプロモーター下流にE. coli由来のaldH遺伝子が挿入された、TacP−aldH/pinpoint Xa−1を構築した。   Using the aldH fragment and pinpoint Xa-1 fragment obtained by PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara), and the aldH gene derived from E. coli was inserted downstream of the Tac promoter. TacP-aldH / pinpoint Xa-1 was constructed.

TacP−aldH/pinpoint Xa−1のプラスミドDNAをテンプレートとして、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、TacP−aldH断片を得た。   PCR amplification was performed using TacP-aldH / pinpoint Xa-1 plasmid DNA as a template and the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) to obtain a TacP-aldH fragment.

pUC18(Takara社)のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzyme社)を用いてPCR増幅を行い、pUC18断片を得た。   PCR amplification was performed using plasmid DNA of pUC18 (Takara) as a template and the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzyme) to obtain a pUC18 fragment.

PCR増幅により得た、TacP−aldH断片およびpUC18断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、TacP−aldH/pUC18を構築した。   Using the TacP-aldH fragment and pUC18 fragment obtained by PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct TacP-aldH / pUC18.

(例8:形質転換)
上記例7−1〜例7−3で作製したTacP−GDP−GPP/pCDF、TacP−LR−DD−DDR/pACYC、およびTacP−aldH/pUC18を、大腸菌に導入した。以下に詳細を示す。
(Example 8: Transformation)
TacP-GDP-GPP / pCDF, TacP-LR-DD-DDR / pACYC, and TacP-aldH / pUC18 prepared in Example 7-1 to Example 7-3 were introduced into Escherichia coli. Details are shown below.

Fusion−Blue Competent Cells(Takara社)を用いて、ヒートショック法でTacP−GDP−GPP/pCDF、TacP−LP_DD−DDR/pACYC、およびTacP−aldH/pUC18を導入し、E. coli fusion blue(TacP-GDP-GPP/pCDF,TacP-LP_DD-DDR/pACYC,TacP-aldH/pUC18)を取得した。なお、ヒートショック法はFusion-Blue Competent Cells(Takara社)添付のプロトコールに従って実施し、形質転換体の選抜は、クロラムフェニコールを終濃度100μg/mL、ストレプトマイシンを終濃度50μg/mL、アンピシリンを終濃度100μg/mLとなるようにLB培地(Bacto-tryptone=10 g、Bacto−yeast extract=5 g、NaCl=5 g)に添加して作成した寒天培地を用いて行った。   Using Fusion-Blue Competent Cells (Takara), TacP-GDP-GPP / pCDF, TacP-LP_DD-DDR / pACYC, and TacP-aldH / pUC18 were introduced by the heat shock method, and E. coli fusion blue (TacP -GDP-GPP / pCDF, TacP-LP_DD-DDR / pACYC, TacP-aldH / pUC18). The heat shock method was performed according to the protocol attached to Fusion-Blue Competent Cells (Takara), and the transformants were selected for chloramphenicol at a final concentration of 100 μg / mL, streptomycin at a final concentration of 50 μg / mL, and ampicillin. It was carried out using an agar medium prepared by adding to LB medium (Bacto-tryptone = 10 g, Bacto-yeast extract = 5 g, NaCl = 5 g) so as to have a final concentration of 100 μg / mL.

(例9:E. coli fusion blue(TacP-GDP-GPP/pCDF,TacP-LP_DD-DDR/pACYC,TacP-aldH/pUC18)によるグルコースからグリセリンへの変換)
以上のように作製された、遺伝子組換え微生物であるE. coli fusion blue(TacP-GDP-GPP/pCDF,TacP-LP_DD-DDR/pACYC,TacP-aldH/pUC18)を用いて、グルコースのグリセリンへの変換について検討した。
(Example 9: Conversion of glucose to glycerin by E. coli fusion blue (TacP-GDP-GPP / pCDF, TacP-LP_DD-DDR / pACYC, TacP-aldH / pUC18))
Using E. coli fusion blue (TacP-GDP-GPP / pCDF, TacP-LP_DD-DDR / pACYC, TacP-aldH / pUC18), a genetically modified microorganism prepared as described above, to glucose glycerin The conversion of was examined.

E. coli fusion blue(TacP-GDP-GPP/pCDF,TacP-LP_DD-DDR/pACYC,TacP-aldH/pUC18)のコロニーを、それぞれ終濃度が100μg/mL、50μg/mL、および100μg/mLとなるようにクロラムフェニコール、ストレプトマイシン、およびアンピシリンを添加したLB液体培地に植菌し、37℃で24h振盪培養を行った。得られた培養液を、培養開始時のOD660の値が0.018になるように植菌し、グルコースからグリセリンを生成するのに適した温度である25℃で振盪培養を開始した。培養開始後、OD660の値が1を越えた時点で、それぞれ終濃度が0.1M、および0.8mMとなるようにIPTGおよびAdo−Cblを添加し、引き続き25℃で培養を継続した。得られた培養液を15,000rpmで10分間遠心分離を行い、培養上清を得た。得られた培養上清1mLを5mM硫酸溶液で10倍希釈した後、0.45mmフィルターに通して、LC分析サンプルとした。当該LC分析サンプルを用いて、以下に示す条件で高速液体クロマトグラフィー(LC)分析を行った。   Colonies of E. coli fusion blue (TacP-GDP-GPP / pCDF, TacP-LP_DD-DDR / pACYC, TacP-aldH / pUC18) have final concentrations of 100 μg / mL, 50 μg / mL, and 100 μg / mL, respectively. Inoculated into an LB liquid medium supplemented with chloramphenicol, streptomycin, and ampicillin as described above, followed by shaking culture at 37 ° C. for 24 hours. The obtained culture solution was inoculated so that the value of OD660 at the start of the culture was 0.018, and shaking culture was started at 25 ° C., which is a temperature suitable for producing glycerin from glucose. After the start of culture, when the value of OD660 exceeded 1, IPTG and Ado-Cbl were added so that the final concentrations were 0.1 M and 0.8 mM, respectively, and the culture was continued at 25 ° C. The obtained culture broth was centrifuged at 15,000 rpm for 10 minutes to obtain a culture supernatant. 1 mL of the obtained culture supernatant was diluted 10-fold with a 5 mM sulfuric acid solution, and then passed through a 0.45 mm filter to obtain an LC analysis sample. Using the LC analysis sample, high performance liquid chromatography (LC) analysis was performed under the following conditions.

使用カラム:Aminex HPX-87H lon exclusion column 300mm×7.8mm(Bio-Rad)
流量:0.5ml/min
インジェクション量:10μl
移動相:5mM硫酸溶液
検出:RI
その結果、培養開始144時間後のグリセリン生成量5.8g/Lが最大の蓄積量であり、その後は3g/L以下に減少した。なお、E. coli fusion blue(TacP-GDP-GPP/pCDF,TacP-LP_DD-DDR/pACYC,TacP-aldH/pUC18)のグリセリン生成量と、後述するS.pombe ATCC26189、およびS. pombe OB1のグリセリン生成量との比較については下記表3に示す。
Column used: Aminex HPX-87H lon exclusion column 300mm x 7.8mm (Bio-Rad)
Flow rate: 0.5ml / min
Injection volume: 10μl
Mobile phase: 5 mM sulfuric acid solution Detection: RI
As a result, the glycerin production amount 5.8 g / L 144 hours after the start of the culture was the maximum accumulation amount, and thereafter decreased to 3 g / L or less. In addition, the amount of glycerin produced by E. coli fusion blue (TacP-GDP-GPP / pCDF, TacP-LP_DD-DDR / pACYC, TacP-aldH / pUC18), glycerin of S. pombe ATCC26189 and S. pombe OB1 described later The comparison with the production amount is shown in Table 3 below.

また、酢酸生成量についても定量した。その結果、培養開始144時間後の酢酸生成量は2.6g/Lであり、培養開始216時間後の酢酸生成量は4.3g/Lであった。なお、S. pombe OB1(GD,GDR,aldH)との酢酸生成量の対比については、上記表2に示す通りである。   The amount of acetic acid produced was also quantified. As a result, the amount of acetic acid produced after 144 hours from the start of culture was 2.6 g / L, and the amount of acetic acid produced after 216 hours from the start of culture was 4.3 g / L. The contrast of the amount of acetic acid produced with S. pombe OB1 (GD, GDR, aldH) is as shown in Table 2 above.

(例10:S. pombeによるグルコースからグリセリンへの変換)
S. pombeを用いて、グルコースのグリセリンへの変換について検討した。なお、S. pombeとしては、S.pombe ATCC26189(972h−)およびS. pombe OB1を用いた。
(Example 10: Conversion of glucose to glycerin by S. pombe)
Using S. pombe, the conversion of glucose to glycerin was examined. As S. pombe, S. pombe ATCC26189 (972h-) and S. pombe OB1 were used.

S.pombe ATCC26189(972h−)およびS. pombe OB1のコロニーを、YES液体培地に植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液100μLを、YES液体培地に植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液を、グルコース添加YES液体培地(酵母エキス=5g/L、グルコース=255g/L、ヒスチジン=0.225g/L、アデニン=0.225g/L、ロイシン=0.225g/L、ウラシル=0.225g/L)に3.13×10cells/mLになるように植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液を15,000rpmで10分間遠心分離を行い、培養上清を得た。得られた培養上清1mLを5mM硫酸溶液で10倍希釈した後、0.45mmフィルターに通して、LC分析サンプルとした。当該LCサンプルを用いて、以下に示す条件で高速液体クロマトグラフィー(LC)分析を行った。Colonies of S. pombe ATCC26189 (972h-) and S. pombe OB1 were inoculated into a YES liquid medium and cultured at 30 ° C. with shaking. 100 μL of the obtained culture solution was inoculated into a YES liquid medium, and shaking culture was performed at 30 ° C. The resulting culture broth was added to a glucose-added YES liquid medium (yeast extract = 5 g / L, glucose = 255 g / L, histidine = 0.225 g / L, adenine = 0.225 g / L, leucine = 0.225 g / L, uracil = 0.225. g / L) was inoculated to be 3.13 × 10 4 cells / mL, and cultured at 30 ° C. with shaking. The obtained culture broth was centrifuged at 15,000 rpm for 10 minutes to obtain a culture supernatant. 1 mL of the obtained culture supernatant was diluted 10-fold with a 5 mM sulfuric acid solution, and then passed through a 0.45 mm filter to obtain an LC analysis sample. Using the LC sample, high performance liquid chromatography (LC) analysis was performed under the following conditions.

使用カラム:Aminex HPX-87H lon exclusion column 300mm×7.8mm(Bio−Rad)
流量:0.5ml/min
インジェクション量:10μl
移動相:5mM硫酸溶液
検出:RI
その結果、培養開始後72時間のグリセリンの生成量は、S. pombe ATCC26189については10.3g/Lに達し、S. pombe OB1については11.3g/Lに達した。表3には、上記S. pombe ATCC26189およびS. pombe OB1のグリセリン生成量と、E. coli fusion blue(TacP-GDP-GPP/pCDF,TacP-LP_DD-DDR/pACYC,TacP-aldH/pUC18)のグリセリン生成量との比較を下記表3に示す。
Column used: Aminex HPX-87Hlon exclusion column 300mm x 7.8mm (Bio-Rad)
Flow rate: 0.5ml / min
Injection volume: 10μl
Mobile phase: 5 mM sulfuric acid solution Detection: RI
As a result, the amount of glycerin produced 72 hours after the start of culture reached 10.3 g / L for S. pombe ATCC26189 and 11.3 g / L for S. pombe OB1. Table 3 shows the amount of glycerin produced by S. pombe ATCC26189 and S. pombe OB1 and the E. coli fusion blue (TacP-GDP-GPP / pCDF, TacP-LP_DD-DDR / pACYC, TacP-aldH / pUC18). The comparison with the amount of glycerin produced is shown in Table 3 below.

表3によれば、S. pombeを宿主として利用した場合、遺伝子改変を行うことなくグリセリンが生成可能であり、多量のグリセリンが得られることが確認された。   According to Table 3, when S. pombe was used as a host, it was confirmed that glycerin can be produced without genetic modification and a large amount of glycerin can be obtained.

(例11:mcr/pGPDプラスミドの構築)
mcr断片をpGPDに導入したプラスミドmcr/pGPDの構築を行った。
(Example 11: Construction of mcr / pGPD plasmid)
Plasmid mcr / pGPD was constructed by introducing the mcr fragment into pGPD.

Chloroflexus aurantiacus ATCC29365株のゲノムDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、マロニルCoAレダクターゼ(mcr)遺伝子断片を得た。   Using the genomic DNA of Chloroflexus aurantiacus ATCC29365 strain as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a malonyl CoA reductase (mcr) gene fragment.

pGPDのプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pGPD断片を得た。   Using the plasmid DNA of pGPD as a template, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pGPD fragment.

前記のPCR増幅により得た、mcr断片およびpGPD断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、C. aurantiacus由来mcr遺伝子がnmt1プロモーター下流にクローニングされた、mcr/pGPDを構築した。   Using the mcr fragment and pGPD fragment obtained by the above PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara), and the mcr gene derived from C. aurantiacus was cloned downstream of the nmt1 promoter. / PGPD was constructed.

(例12:G418R−nmt1プロモーター(mcr)断片の作製)
mcr/pGPDからG418R−nmt1プロモーター断片を調製した。
(Example 12: Preparation of G418R-nmt1 promoter (mcr) fragment)
A G418R-nmt1 promoter fragment was prepared from mcr / pGPD.

具体的には、mcr/pGPDのプラスミドDNAをテンプレートとして、以下の2つのプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、G418R−nmt1プロモーター(mcr)断片を得た。   Specifically, PCR amplification was performed using the following two primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) using mcr / pGPD plasmid DNA as a template to obtain a G418R-nmt1 promoter (mcr) fragment. .

(例13:形質転換)
上記例12で作製したG418R−nmt1プロモーター(mcr)断片をSchizosaccharomyces pombe OB2に形質転換し、S. pombe OB2(mcr)を作製した。以下に詳細を示す。
(Example 13: Transformation)
The G418R-nmt1 promoter (mcr) fragment prepared in Example 12 above was transformed into Schizosaccharomyces pombe OB2 to prepare S. pombe OB2 (mcr). Details are shown below.

はじめに、S. pombe OB2の培養を行った。より詳細には、S. pombe OB2をYES液体培地(酵母エキス=5g/L、グルコース=30g/L、ヒスチジン=0.225g/L、アデニン=0.225g/L、ロイシン=0.225g/L、ウラシル=0.225g/L)に植菌し、30℃で1×10cells/mLとなるまで振盪培養を行った。得られた培養液を用いて、3000rpmで1分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。First, S. pombe OB2 was cultured. More specifically, S. pombe OB2 was added to a YES liquid medium (yeast extract = 5 g / L, glucose = 30 g / L, histidine = 0.225 g / L, adenine = 0.225 g / L, leucine = 0.225 g / L, uracil = 0.225 g / L), and shaking culture was performed at 30 ° C. until 1 × 10 7 cells / mL. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute using the obtained culture solution to obtain a cell pellet.

そして、培養したS. pombe OB2にG418R−nmt1プロモーター(mcr)断片を導入した。より詳細には、上記で得られた菌体ペレットに、pH4.9に調整された0.1M LiAc溶液(100mM Litium Acetate、10mM Tris-HCl(pH7.5)、1mM EDTA、酢酸を含む)を10mL添加し、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットを0.1M LiAc溶液300μLで懸濁した。菌体懸濁液100μLに、G418R−nmt1プロモーター(mcr)断片1μgおよび50%PEG溶液(ポリエチレングリコール3345=500g/L)290μLを加えて混合し、30℃で1時間インキュベートを行った。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットに滅菌水を500μL添加して、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、滅菌水400μLで菌体ペレットを懸濁し、次いで、YES寒天培地(酵母エキス=5g/L、グルコース=30g/L、寒天=20g/L、ヒスチジン=0.225g/L、アデニン=0.225g/L、ロイシン=0.225g/L、ウラシル=0.225g/L)に塗扶して30℃で20時間インキュベートを行った。培養20時間後に、終濃度が150μg/mLとなるようにG418を添加したYES寒天培地に植菌し、30℃で72時間インキュベートを行った。得られたシングルコロニーをYES液体培地に植菌し、30℃で振盪培養を行った。次いで、3,000rpmで5分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。得られた菌体ペレットを用いて、Puregene Yeast/Bact kit B(Qiagen社)のプロトコールに従って、ゲノムDNAの抽出を行い、G418耐性S. pombeのゲノムDNAを得た。得られたゲノムDNAをテンプレートとして、以下のプライマーセット(7)およびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行った。   Then, a G418R-nmt1 promoter (mcr) fragment was introduced into the cultured S. pombe OB2. More specifically, a 0.1M LiAc solution (100 mM Litium Acetate, 10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA, acetic acid) adjusted to pH 4.9 is added to the cell pellet obtained above. 10 mL was added to suspend the cell pellet. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and the obtained bacterial cell pellet was suspended in 300 μL of a 0.1 M LiAc solution. 1 μg of G418R-nmt1 promoter (mcr) fragment and 290 μL of 50% PEG solution (polyethylene glycol 3345 = 500 g / L) were added to and mixed with 100 μL of the cell suspension, and incubated at 30 ° C. for 1 hour. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and 500 μL of sterilized water was added to the obtained cell pellet to suspend the cell pellet. Centrifugation is performed at 3000 rpm for 1 minute, the cell pellet is suspended in 400 μL of sterilized water, and then YES agar medium (yeast extract = 5 g / L, glucose = 30 g / L, agar = 20 g / L, histidine = 0.225 g / L, adenine = 0.225 g / L, leucine = 0.225 g / L, uracil = 0.225 g / L) and incubated at 30 ° C. for 20 hours. After 20 hours of culturing, the cells were inoculated on a YES agar medium supplemented with G418 to a final concentration of 150 μg / mL, and incubated at 30 ° C. for 72 hours. The obtained single colony was inoculated into a YES liquid medium and cultured with shaking at 30 ° C. Subsequently, centrifugation was performed at 3,000 rpm for 5 minutes to obtain a cell pellet. Using the obtained bacterial cell pellet, genomic DNA was extracted according to the protocol of Puregene Yeast / Bact kit B (Qiagen) to obtain G418-resistant S. pombe genomic DNA. Using the obtained genomic DNA as a template, PCR amplification was performed using the following primer set (7) and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes).

S. pombeにG418R−nmt1プロモーター(mcr)が導入されているか確認したところ、G418R−nmt1プロモーター(mcr)が挿入された場合にのみ観察される、約7.3kbのPCR増幅断片が確認されたことから、G418R−nmt1プロモーター(mcr)断片がS.pombeに挿入されたことを確認した。   When it was confirmed whether the G418R-nmt1 promoter (mcr) was introduced into S. pombe, a PCR amplified fragment of about 7.3 kb that was observed only when the G418R-nmt1 promoter (mcr) was inserted was confirmed. Therefore, it was confirmed that the G418R-nmt1 promoter (mcr) fragment was inserted into S. pombe.

このようにして得られた外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子を導入した遺伝子組換え微生物、すなわち、Schizosaccharomyces pombe (mcr)を、Schizosaccharomyces pombe NSH-2と命名し、平成24年3月9日付で、独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1−1−1 つくばセンター 中央第6)に、受託番号 FERM P−2227にて寄託し、平成25年2月27日付で、国際寄託に移管した。なお、受領番号は、FERM ABP−11527である。   The genetically modified microorganism introduced with the gene encoding the exogenous malonyl-CoA reductase thus obtained, ie, Schizosaccharomyces pombe (mcr), was named Schizosaccharomyces pombe NSH-2 and was dated March 9, 2012. Deposited at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Depositary Center (Tsukuba Center Ibaraki 1-1-1 Tsukuba Center Chuo No. 6) with the deposit number FERM P-2227 on February 27, 2013 , Transferred to international deposit. The receipt number is FERM ABP-11527.

(実施例2:S. pombe (mcr)による3HP産生)
上記例13で作製したS. pombe (mcr):Schizosaccharomyces pombe NSH-2(受領番号:FERM ABP-11527)を用いて、3HPが産生されるか検討した。
(Example 2: 3HP production by S. pombe (mcr))
Using S. pombe (mcr): Schizosaccharomyces pombe NSH-2 (reception number: FERM ABP-11527) prepared in Example 13 above, it was examined whether 3HP was produced.

S. pombe (mcr)を、終濃度が15μMとなるようにチアミンを添加したEMM液体培地(MP Biomedicals社)に植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液100μLを、チアミン15μM添加EMM液体培地に植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液100μLを、チアミン15μM添加EMM液体培地に植菌し、30℃で1×10cells/mLとなるまで振盪培養を行った。EMM液体培地で菌体洗浄を3回行い、得られた菌体ペレットをEMM液体培地で懸濁して菌体懸濁液を得た。菌体懸濁液をEMM液体培地に植菌し、30℃で24時間培養し、1×10cells/mLの培養液を得た。得られた培養液を用いて、3000rpmで1分間遠心分離を行い、EMM液体培地で懸濁して菌体懸濁液を得た。得られた菌体懸濁液を用いて、EMM液体培地に細胞濃度が1×10cells/mLとなるように植菌し、30℃で70時間振盪培養を行った。得られた培養液を12000rpmで5分間遠心分離を行い、培養上清を得た。得られた培養上清を0.25M硫酸で10倍希釈した希釈溶液100μLに、内部標準液200μLを加えた。次いで、ヒドロキシカルボン酸ラベル化試薬(YMC社)の試薬A液200μL、および試薬B液200μLを加えてよく混合した後、60℃で20分間処理した。さらにヒドロキシカルボン酸ラベル化試薬(YMC社)の試薬C液200μLを添加してよく混合し、60℃で15分間処理した。室温まで冷却した後、0.45μmフィルターに通し、LC分析サンプルとした。当該サンプルを用いて、以下に示す条件でLC分析を行った。S. pombe (mcr) was inoculated into an EMM liquid medium (MP Biomedicals) supplemented with thiamine so that the final concentration was 15 μM, and cultured at 30 ° C. with shaking. 100 μL of the obtained culture solution was inoculated into a 15 μM thiamine-added EMM liquid medium, followed by shaking culture at 30 ° C. 100 μL of the obtained culture solution was inoculated into a 15 μM thiamine-added EMM liquid medium and subjected to shaking culture at 30 ° C. until 1 × 10 7 cells / mL. The microbial cell was washed three times with the EMM liquid medium, and the obtained microbial cell pellet was suspended in the EMM liquid medium to obtain a microbial cell suspension. The bacterial cell suspension was inoculated into an EMM liquid medium and cultured at 30 ° C. for 24 hours to obtain a culture solution of 1 × 10 7 cells / mL. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute using the obtained culture solution, and suspended in an EMM liquid medium to obtain a cell suspension. The obtained cell suspension was used to inoculate an EMM liquid medium at a cell concentration of 1 × 10 8 cells / mL, followed by shaking culture at 30 ° C. for 70 hours. The obtained culture solution was centrifuged at 12,000 rpm for 5 minutes to obtain a culture supernatant. 200 μL of an internal standard solution was added to 100 μL of a diluted solution obtained by diluting the obtained culture supernatant 10-fold with 0.25 M sulfuric acid. Next, 200 μL of reagent A solution and 200 μL of reagent B solution of a hydroxycarboxylic acid labeling reagent (YMC) were added and mixed well, followed by treatment at 60 ° C. for 20 minutes. Further, 200 μL of a reagent C solution of a hydroxycarboxylic acid labeling reagent (YMC) was added and mixed well, followed by treatment at 60 ° C. for 15 minutes. After cooling to room temperature, it was passed through a 0.45 μm filter to obtain an LC analysis sample. Using the sample, LC analysis was performed under the following conditions.

使用カラム:YMC-pACK FA(YMC社)
流量:0.2 ml/min
インジェクション量:10μl
溶離液:メタノール/アセトニトリル/HO=40/5/55(V/V/V)
内部標準:2-Hydroxy-2-methyl-n-butyric acid
検出:UV 400nm
その結果、インジェクション後39分の位置に3HPのピークと一致するピークを確認した。
Column used: YMC-pACK FA (YMC)
Flow rate: 0.2 ml / min
Injection volume: 10μl
Eluent: methanol / acetonitrile / H 2 O = 40/5/55 (V / V / V)
Internal standard: 2-Hydroxy-2-methyl-n-butyric acid
Detection: UV 400nm
As a result, a peak coincident with the 3HP peak was confirmed at a position 39 minutes after the injection.

また、前記培養により得た培養上清を用いて、以下の条件でLC−MS分析を行った。   Moreover, LC-MS analysis was performed on the following conditions using the culture supernatant obtained by the said culture | cultivation.

使用カラム:TSKgel Amide-80
カラムオーブン温度:40℃
溶離液:0.1%ギ酸
流速:0.1 mL/min
Mass spectrometry:3200 Q TRAP LC/MS/MS system(Applied Biosystems社)
Mode:MRM
Polarity:Positive
Ion source:Turbo V source(ESI)
温度:350 ℃
Ion Spray voltave:5000V。
Column used: TSKgel Amide-80
Column oven temperature: 40 ° C
Eluent: 0.1% formic acid Flow rate: 0.1 mL / min
Mass spectrometry: 3200 Q TRAP LC / MS / MS system (Applied Biosystems)
Mode: MRM
Polarity: Positive
Ion source: Turbo V source (ESI)
Temperature: 350 ° C
Ion Spray voltave: 5000V.

その結果、3HPと一致するm/z=89が検出された。なお、図7には3HPのマススペクトルおよびS. pombe (mcr)の培養上清のマススペクトルを示す。   As a result, m / z = 89 that matches 3HP was detected. FIG. 7 shows the mass spectrum of 3HP and the mass spectrum of the culture supernatant of S. pombe (mcr).

よって、S. pombeにmcr遺伝子を導入することで、3HP生成能を付与できることが明らかとなった。   Therefore, it was revealed that 3HP generation ability can be imparted by introducing the mcr gene into S. pombe.

(例14:プラスミドnmt1P−acc1−bpl1/pG418の構築)
nmt1P−acc1断片、およびnmt1P−bpl1断片(bpl1断片をpHYGに導入することにより構築)をpG418に導入したプラスミドnmt1P−acc1−bpl1/pG418の構築を行った。
(Example 14: Construction of plasmid nmt1P-acc1-bpl1 / pG418)
The plasmid nmt1P-acc1-bpl1 / pG418 was constructed by introducing the nmt1P-acc1 fragment and the nmt1P-bpl1 fragment (constructed by introducing the bpl1 fragment into pHYG) into pG418.

Saccharomyces cerevisiae ATCC204508のゲノムDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、アセチルCoAカルボキシラーゼ断片(acc1断片)を得た。   Using the genomic DNA of Saccharomyces cerevisiae ATCC204508 as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain an acetyl CoA carboxylase fragment (acc1 fragment).

pG418のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pG418断片を得た。   Using the plasmid DNA of pG418 as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pG418 fragment.

前記のPCR増幅により得た、acc1断片およびpG418断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、S. cerevisiae由来のacc1遺伝子がnmt1プロモーター下流にクローニングされた、nmt1P−acc1/pG418を構築した。   Cloning was performed according to the protocol of In-Fusion PCR cloning kit (Takara) using the acc1 fragment and pG418 fragment obtained by the PCR amplification, and the acc1 gene derived from S. cerevisiae was cloned downstream of the nmt1 promoter. nmt1P-acc1 / pG418 was constructed.

Saccharomyces cerevisiae ATCC204508のゲノムDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、ビオチンアポプロテインリガーゼ断片(bpl1断片)を得た。   Using the genomic DNA of Saccharomyces cerevisiae ATCC204508 as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a biotin apoprotein ligase fragment (bpl1 fragment).

pHYGのプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pHYG断片を得た。   Using the pHYG plasmid DNA as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pHYG fragment.

前記のPCR増幅により得た、Bpl1断片およびpHYG断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、S. cerevisiae由来のbpl1遺伝子がnmt1プロモーター下流にクローニングされた、nmt1P−bpl1/pHYGを構築した。   Using the Bpl1 fragment and pHYG fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara), and the bp11 gene derived from S. cerevisiae was cloned downstream of the nmt1 promoter. nmt1P-bpl1 / pHYG was constructed.

nmt1P−acc1/pG418のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、nmt1P−acc1/pG418断片を得た。   Using the plasmid DNA of nmt1P-acc1 / pG418 as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain the nmt1P-acc1 / pG418 fragment.

nmt1P−bpl1/pHYGのプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、nmt1P−bpl1断片を得た。   PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) using the plasmid DNA of nmt1P-bpl1 / pHYG as a template to obtain a nmt1P-bpl1 fragment.

前記のPCR増幅により得た、nmt1P−acc1/pG418断片およびnmt1P−bpl1断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、nmt1P−acc1−bpl1/pG418を構築した。   Using the nmt1P-acc1 / pG418 fragment and nmt1P-bpl1 fragment obtained by the PCR amplification described above, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct nmt1P-acc1-bpl1 / pG418. .

(例15:HygR−nmt1P(acc1−bpl1)断片の作製)
nmt1P−acc1−bpl1/pG418からHygR−nmt1P(acc1−bpl1)断片を調製した。
(Example 15: Preparation of HygR-nmt1P (acc1-bpl1) fragment)
A HygR-nmt1P (acc1-bpl1) fragment was prepared from nmt1P-acc1-bpl1 / pG418.

具体的には、nmt1P−acc1−bpl1/pG418プラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、HygR−nmt1Pプロモーター(acc1−bpl1)断片を得た。   Specifically, PCR amplification was performed using nmt1P-acc1-bpl1 / pG418 plasmid DNA as a template, the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes), and the HygR-nmt1P promoter (acc1-bpl1) fragment Got.

(例16:形質転換)
上記15で作製したHygR−nmt1Pプロモーター(acc1−bpl1)断片をS. pombe OB2(mcr)に形質転換し、S. pombe OB2(mcr,acc1)を作製した。以下に詳細を示す。
(Example 16: Transformation)
The HygR-nmt1P promoter (acc1-bpl1) fragment prepared in 15 above was transformed into S. pombe OB2 (mcr) to prepare S. pombe OB2 (mcr, acc1). Details are shown below.

はじめに、S. pombe (mcr)の培養を行った。より詳細には、S. pombe (mcr)をYES液体培地に植菌し、30℃で1×10cells/mLとなるまで振盪培養を行った。得られた培養液を用いて、3000rpmで1分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。First, S. pombe (mcr) was cultured. More specifically, S. pombe (mcr) was inoculated into a YES liquid medium, and shake culture was performed at 30 ° C. until 1 × 10 7 cells / mL. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute using the obtained culture solution to obtain a cell pellet.

そして、培養したS. pombe OB2(mcr)にHygR−nmt1Pプロモーター(acc1−bpl1)断片を導入した。より詳細には、上記で得られた菌体ペレットに、0.1M LiAc溶液を10mL添加し、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットを0.1M LiAc溶液300μLで懸濁した。菌体懸濁液100μLに、HygR−nmt1Pプロモーター(acc1−bpl1)断片1μgおよび50%PEG溶液290μLを加えて混合し、30℃で1時間インキュベートを行った。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットに滅菌水を500μL添加して、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、滅菌水400μLで菌体ペレットを懸濁し、YES寒天培地に塗扶して30℃で20時間インキュベートを行った。終濃度が150μg/mLとなるようにHygromycin Bを添加したYES寒天培地に塗扶して30℃で72時間インキュベートを行い、S. pombe (mcr,acc)を得た。   Then, the HygR-nmt1P promoter (acc1-bpl1) fragment was introduced into the cultured S. pombe OB2 (mcr). More specifically, 10 mL of 0.1 M LiAc solution was added to the cell pellet obtained above, and the cell pellet was suspended. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and the obtained bacterial cell pellet was suspended in 300 μL of a 0.1 M LiAc solution. To 100 μL of the cell suspension, 1 μg of HygR-nmt1P promoter (acc1-bpl1) fragment and 290 μL of 50% PEG solution were added and mixed, and incubated at 30 ° C. for 1 hour. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and 500 μL of sterilized water was added to the obtained cell pellet to suspend the cell pellet. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, the bacterial cell pellet was suspended in 400 μL of sterilized water, applied to a YES agar medium, and incubated at 30 ° C. for 20 hours. S. pombe (mcr, acc) was obtained by applying to a YES agar medium supplemented with Hygromycin B to a final concentration of 150 μg / mL and incubating at 30 ° C. for 72 hours.

このようにして得られた外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、および外来のアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子を導入した遺伝子組換え微生物、すなわち、Schizosaccharomyces pombe (mcr,acc)を、Schizosaccharomyces pombe NSH-3と命名し、平成24年3月9日付で、独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1−1−1 つくばセンター 中央第6)に、受託番号 FERM P−2228にて寄託し、平成25年2月27日付で、国際寄託に移管した。なお、受領番号は、FERM ABP−11528である。   The thus obtained gene encoding the exogenous malonyl CoA reductase and the gene recombinant microorganism into which the gene encoding the exogenous acetyl-CoA carboxylase was introduced, ie, Schizosaccharomyces pombe (mcr, acc), were converted into Schizosaccharomyces pombe NSH- No. 3 and the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center (1-1-1 Tsukuba Center, Tsukuba, Chuo No. 6), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, on March 9, 2012, the accession number FERM P-2228 And transferred to an international deposit on February 27, 2013. The receipt number is FERM ABP-11528.

(実施例3:S. pombe (mcr,acc)による3HP産生)
上記例16で作製したS. pombe (mcr,acc):Schizosaccharomyces pombe NSH-3(受領番号:FERM ABP-11528)を用いて、3HPが産生されるか検討した。
(Example 3: 3HP production by S. pombe (mcr, acc))
Using S. pombe (mcr, acc): Schizosaccharomyces pombe NSH-3 (reception number: FERM ABP-11528) produced in Example 16 above, it was examined whether 3HP was produced.

S. pombe (mcr-acc)のコロニーを、終濃度が15μMとなるようにチアミンを添加したEMM液体培地(MP Biomedicals社)に植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液100μLを、チアミン15μM添加EMM液体培地に植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液100μLを、チアミン15μM添加EMM液体培地に植菌、30℃で1×10cells/mLとなるまで振盪培養を行った。EMM液体培地で菌体洗浄を3回行い、得られた菌体ペレットをEMM液体培地で懸濁して菌体懸濁液を得た。菌体懸濁液をEMM液体培地に植菌し、30℃で24時間培養し、1×10cells/mLの培養液を得た。得られた培養液を用いて3,000rpmで1分間 遠心分離を実施、EMM液体培地で懸濁し、菌体懸濁液を得た。得られた菌体懸濁液を用いて、EMM液体培地に細胞濃度が1×10cells/mLとなるように植菌し、30℃で120時間振盪培養を行った。得られた培養液を12000rpmで10分間遠心分離を行い、培養上清を得た。得られた培養上清を0.25M硫酸で10倍希釈希釈溶液100μLに内部標準液200μLを加えた。次いで、ヒドロキシカルボン酸ラベル化試薬(YMC社)の試薬A液200μL、試薬B液200μLを加えてよく混合した後、60℃で20分間処理した。さらにヒドロキシカルボン酸ラベル化試薬(YMC社)の試薬C液200μLを添加してよく混合しし、60℃で15分間処理した。室温まで冷却した後、0.45μmフィルターに通し、LC分析サンプルとした。当該サンプルを用いて、以下に示す条件でLC分析を行った。Colonies of S. pombe (mcr-acc) were inoculated into an EMM liquid medium (MP Biomedicals) to which thiamine was added so that the final concentration was 15 μM, and shaking culture was performed at 30 ° C. 100 μL of the obtained culture solution was inoculated into a 15 μM thiamine-added EMM liquid medium, followed by shaking culture at 30 ° C. 100 μL of the obtained culture solution was inoculated into an EMM liquid medium supplemented with 15 μM thiamine and subjected to shaking culture at 30 ° C. until 1 × 10 7 cells / mL. The microbial cell was washed three times with the EMM liquid medium, and the obtained microbial cell pellet was suspended in the EMM liquid medium to obtain a microbial cell suspension. The bacterial cell suspension was inoculated into an EMM liquid medium and cultured at 30 ° C. for 24 hours to obtain a culture solution of 1 × 10 7 cells / mL. Centrifugation was performed at 3,000 rpm for 1 minute using the obtained culture solution, and suspended in an EMM liquid medium to obtain a cell suspension. The obtained cell suspension was used to inoculate an EMM liquid medium at a cell concentration of 1 × 10 8 cells / mL, followed by shaking culture at 30 ° C. for 120 hours. The obtained culture broth was centrifuged at 12000 rpm for 10 minutes to obtain a culture supernatant. The obtained culture supernatant was added with 200 μL of an internal standard solution to 100 μL of a 10-fold diluted diluted solution with 0.25 M sulfuric acid. Next, 200 μL of reagent A solution and 200 μL of reagent B solution of a hydroxycarboxylic acid labeling reagent (YMC) were added and mixed well, followed by treatment at 60 ° C. for 20 minutes. Further, 200 μL of a reagent C solution of a hydroxycarboxylic acid labeling reagent (YMC) was added and mixed well, followed by treatment at 60 ° C. for 15 minutes. After cooling to room temperature, it was passed through a 0.45 μm filter to obtain an LC analysis sample. Using the sample, LC analysis was performed under the following conditions.

使用カラム:YMC-pACK FA(YMC社)
流量:0.2 ml/min
インジェクション量:10μl
溶離液:メタノール/アセトニトリル/HO=40/5/55(V/V/V)
内部標準:2-Hydroxy-2-methyl-n-butyric acid
検出:UV 400nm。
Column used: YMC-pACK FA (YMC)
Flow rate: 0.2 ml / min
Injection volume: 10μl
Eluent: methanol / acetonitrile / H 2 O = 40/5/55 (V / V / V)
Internal standard: 2-Hydroxy-2-methyl-n-butyric acid
Detection: UV 400nm.

その結果、0.05g/Lの3HPの生成を確認した。この際、培養液のpHは2.8であった。なお、実施例2におけるS. pombe (mcr)の3HPの生成量は0.01g/L以下であったため、S. pombe (mcr)にS. cerevisiae由来acc1遺伝子およびbpl1遺伝子を導入することで、3HPの生成量が向上することが明らかとなった。   As a result, it was confirmed that 0.05 g / L of 3HP was produced. At this time, the pH of the culture solution was 2.8. In addition, since the production amount of 3HP of S. pombe (mcr) in Example 2 was 0.01 g / L or less, by introducing the acc1 gene and bpl1 gene derived from S. cerevisiae into S. pombe (mcr), It was revealed that the amount of 3HP produced was improved.

(例17:CMV−gpd1/pAUR224の構築)
gpd1断片をpAUR224(プロモーターとしてCMVを有する)に導入したCMV−gpd1/pAUR224の構築を行った。
(Example 17: Construction of CMV-gpd1 / pAUR224)
CMV-gpd1 / pAUR224 was constructed by introducing the gpd1 fragment into pAUR224 (having CMV as a promoter).

Puregene Yeast/Bact kit(Qiagen社)を用いてKluyveromyces lactis NBRC1267(Biological Resource Center、NITEより購入)のゲノムDNAを抽出した。抽出したDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、NADP依存性glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase(gpd1断片)を得た。   Genomic DNA of Kluyveromyces lactis NBRC1267 (purchased from Biological Resource Center, NITE) was extracted using Puregene Yeast / Bact kit (Qiagen). Using the extracted DNA as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain NADP-dependent glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (gpd1 fragment).

pAUR224(タカラバイオ社)のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pAUR224断片を得た。   Using the plasmid DNA of pAUR224 (Takara Bio Inc.) as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pAUR224 fragment.

前記のPCR増幅により得た、gpd1断片およびpAUR224断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、Kluyveromyces lactis由来のgpd1がCMVプロモーター下流にクローニングされた、CMV−gpd1/pAUR224を構築した。   Using the gpd1 fragment and the pAUR224 fragment obtained by the above PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara), and gpd1 derived from Kluyveromyces lactis was cloned downstream of the CMV promoter. gpd1 / pAUR224 was constructed.

(例18:CMV−gpd1/pAUR224断片の作製)
CMV−gpd1/pAUR224からAbaR−CMV−gpd1断片を調製した。
(Example 18: Production of CMV-gpd1 / pAUR224 fragment)
An AbaR-CMV-gpd1 fragment was prepared from CMV-gpd1 / pAUR224.

具体的には、CMV−gpd1/pAUR224のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、AbaR−CMV−gpd1断片を得た。   Specifically, using the plasmid DNA of CMV-gpd1 / pAUR224 as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain an AbaR-CMV-gpd1 fragment.

(例19:形質転換)
上記例18で作製したAbaR−CMV−gpd1断片を、上記例16で作製したS. pombe OB2(mcr,acc):Schizosaccharomyces pombe NSH-3(受領番号:FERM ABP-11528)に形質転換し、S. pombe OB2(mcr,acc,gpd1)を作製した。以下に詳細を示す。
(Example 19: Transformation)
The AbaR-CMV-gpd1 fragment prepared in Example 18 above was transformed into S. pombe OB2 (mcr, acc): Schizosaccharomyces pombe NSH-3 (reception number: FERM ABP-11528) prepared in Example 16 above. pombe OB2 (mcr, acc, gpd1) was prepared. Details are shown below.

はじめに、S. pombe (mcr,acc)の培養を行った。より詳細には、S. pombe (mcr,acc)をYES液体培地に植菌し、30℃で1×10cells/mLとなるまで振盪培養を行った。得られた培養液を用いて、3000rpmで1分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。First, S. pombe (mcr, acc) was cultured. More specifically, S. pombe (mcr, acc) was inoculated into a YES liquid medium, and shake-cultured at 30 ° C. until 1 × 10 7 cells / mL. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute using the obtained culture solution to obtain a cell pellet.

そして、培養したS. pombe OB2(mcr,acc)にAbaR−CMV−gpd1断片を導入した。より詳細には、上記で得られた菌体ペレットに、0.1M LiAc溶液を10mL添加し、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットを0.1M LiAc溶液300μLで懸濁した。菌体懸濁液100μLに、AbaR−CMV−gpd1断片1μgおよび50%PEG溶液290μLを加えて混合し、30℃で1時間インキュベートを行った。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットに滅菌水を500μL添加して、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、滅菌水400μLで菌体ペレットを懸濁し、YES寒天培地に塗扶して30℃で20時間インキュベートを行った。終濃度が0.5μg/mLとなるようにAureobasidin A(タカラバイオ社)を添加したYES寒天培地に塗扶して30℃で96時間インキュベートを行い、S. pombe (mcr,acc,gpd1)を得た。   Then, the AbaR-CMV-gpd1 fragment was introduced into the cultured S. pombe OB2 (mcr, acc). More specifically, 10 mL of 0.1 M LiAc solution was added to the cell pellet obtained above, and the cell pellet was suspended. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and the obtained bacterial cell pellet was suspended in 300 μL of a 0.1 M LiAc solution. To 100 μL of the cell suspension, 1 μg of AbaR-CMV-gpd1 fragment and 290 μL of 50% PEG solution were added and mixed, and incubated at 30 ° C. for 1 hour. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and 500 μL of sterilized water was added to the obtained cell pellet to suspend the cell pellet. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, the bacterial cell pellet was suspended in 400 μL of sterilized water, applied to a YES agar medium, and incubated at 30 ° C. for 20 hours. Spread on agar with YES agar supplemented with Aureobasidin A (Takara Bio) to a final concentration of 0.5 μg / mL, incubate at 30 ° C. for 96 hours, and add S. pombe (mcr, acc, gpd1) Obtained.

(実施例4:S. pombe (mcr,acc,gpd1)による3HP産生)
上記例19で作製したS. pombe (mcr,acc,gpd1)を用いて、3HPの生成試験を実施した。
(Example 4: 3HP production by S. pombe (mcr, acc, gpd1))
Using S. pombe (mcr, acc, gpd1) produced in Example 19, a 3HP production test was conducted.

S. pombe (mcr,acc,gpd1)のコロニーを、終濃度が15μMとなるようにチアミンを添加したEMM液体培地(MP Biomedicals社)に植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液100μLを、チアミン15μM添加EMM液体培地に植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液100μLを、チアミン15μM添加EMM液体培地に植菌、30℃で1×107cells/mLとなるまで振盪培養を行った。EMM液体培地で菌体洗浄を3回行い、得られた菌体ペレットをEMM液体培地で懸濁して菌体懸濁液を得た。菌体懸濁液を、3.1×10cells/mLとなるように、下記表4に示す組成のAMM液体培地に植菌し、30℃で培養を行い、24時間毎に培養液をサンプリングした。Colonies of S. pombe (mcr, acc, gpd1) were inoculated into an EMM liquid medium (MP Biomedicals) supplemented with thiamine so that the final concentration was 15 μM, and cultured at 30 ° C. with shaking. 100 μL of the obtained culture solution was inoculated into a 15 μM thiamine-added EMM liquid medium, followed by shaking culture at 30 ° C. 100 μL of the obtained culture solution was inoculated into an EMM liquid medium containing 15 μM thiamine, and shake-cultured at 30 ° C. until 1 × 10 7 cells / mL. The microbial cell was washed three times with the EMM liquid medium, and the obtained microbial cell pellet was suspended in the EMM liquid medium to obtain a microbial cell suspension. The cell suspension is inoculated into an AMM liquid medium having the composition shown in Table 4 below so that the cell suspension becomes 3.1 × 10 5 cells / mL, cultured at 30 ° C., and the culture solution is added every 24 hours. Sampling.

サンプリングした培養液を12000rpmで5分間遠心分離を行い、培養上清を得た。得られた培養上清を0.25Mの硫酸で10倍希釈し、希釈溶液100μLを得た。希釈溶液に内部標準液200μLを加え、ヒドロキシカルボン酸ラベル化試薬(YMC社)の試薬A液200μL、および試薬B液200μLを加えてよく混合した後、60℃で20分間処理した。次いでヒドロキシカルボン酸ラベル化試薬(YMC社)の試薬C液200μLを添加してよく混合し、60℃で15分間処理した。室温まで冷却した後、0.45μmフィルターに通し、LC分析サンプルとした。当該サンプルを用いて、以下に示す条件でLC分析を行った。得られた結果を図8および下記表5に示す。   The sampled culture solution was centrifuged at 12000 rpm for 5 minutes to obtain a culture supernatant. The obtained culture supernatant was diluted 10-fold with 0.25 M sulfuric acid to obtain 100 μL of a diluted solution. 200 μL of the internal standard solution was added to the diluted solution, 200 μL of the reagent A solution of the hydroxycarboxylic acid labeling reagent (YMC) and 200 μL of the reagent B solution were mixed well, and then treated at 60 ° C. for 20 minutes. Next, 200 μL of a reagent C solution of a hydroxycarboxylic acid labeling reagent (YMC) was added and mixed well, followed by treatment at 60 ° C. for 15 minutes. After cooling to room temperature, it was passed through a 0.45 μm filter to obtain an LC analysis sample. Using the sample, LC analysis was performed under the following conditions. The obtained results are shown in FIG.

使用カラム:YMC-pACK FA(YMC社)
流量:0.2 ml/min
インジェクション量:10μl
溶離液:メタノール/アセトニトリル/HO=40/5/55(V/V/V)
内部標準:2-Hydroxy-2-methyl-n-butyric acid
検出:UV 400nm。
Column used: YMC-pACK FA (YMC)
Flow rate: 0.2 ml / min
Injection volume: 10μl
Eluent: methanol / acetonitrile / H 2 O = 40/5/55 (V / V / V)
Internal standard: 2-Hydroxy-2-methyl-n-butyric acid
Detection: UV 400nm.

図8からも明らかなように、S.pombe (mcr,acc)と対比して、S.pombe (mcr,acc,gpd1)は、3HP生成量が高いことが確認された。また、表5からも明らかなように、S.pombe (mcr,acc)と対比して、S.pombe (mcr,acc,gpd1)によれば、3HPを選択的に生成させることができることが確認された。よって、細胞内のNADPH生成量を向上させる遺伝子改変により、3HP生成量を向上させることができることが確認された。   As is clear from FIG. 8, it was confirmed that S.pombe (mcr, acc, gpd1) has a high 3HP production amount as compared with S.pombe (mcr, acc). Further, as is clear from Table 5, it is confirmed that 3HP can be selectively generated according to S.pombe (mcr, acc, gpd1) as compared with S.pombe (mcr, acc). It was done. Thus, it was confirmed that 3HP production can be improved by genetic modification that improves intracellular NADPH production.

(例20:CMV−pkt・pta/pAURの構築)
pkt断片およびpta断片をpAUR224(プロモーターとしてCMVを有する)に導入したCMV−pkt・pta/pAUR224の構築を行った。
(Example 20: Construction of CMV-pkt · pta / pAUR)
CMV-pkt · pta / pAUR224 was constructed by introducing the pkt fragment and the pta fragment into pAUR224 (having CMV as a promoter).

はじめに、Bifidobacterium animalis由来のFructose-6-phosphate phosphoketolase(pkt)(EC 4.1.2.22)の遺伝子配列(GenBank accession number: AB264557.1)、Methanosarcina thermophila由来のphosphotransacetylaseの遺伝子配列(pta)(GenBank accession number: L23147.1)、およびCodon Usage Databaseに記載のSchizosaccharomyces pombeのコドンテーブル(ホームページアドレス:http://www.kazusa.or.jp/codon/)を元にして、S.pombeに適したコドンにpkt遺伝子およびpta遺伝子の最適化を行った。その結果、配列番号:215のpkt遺伝子断片、および配列番号:216のpta遺伝子断片を、S.pombeに適するコドンとして選別した。上記配列のDNA断片は、遺伝子合成を行うことで合成した(和光純薬工業株式会社に依頼した)。   First, the gene sequence of Fructose-6-phosphate phosphoketolase (pkt) (EC 4.1.2.22) derived from Bifidobacterium animalis (GenBank accession number: AB264557.1), the gene sequence of phosphotransacetylase derived from Methanosarcina thermophila (pta) (GenBank accession number: Based on the codon table of Schizosaccharomyces pombe described in the L23147.1) and Codon Usage Database (homepage address: http://www.kazusa.or.jp/codon/), the codon suitable for S.pombe is pkt Gene and pta gene optimization was performed. As a result, the pkt gene fragment of SEQ ID NO: 215 and the pta gene fragment of SEQ ID NO: 216 were selected as codons suitable for S. pombe. The DNA fragment having the above sequence was synthesized by gene synthesis (requested from Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).

配列番号:215のpkt遺伝子断片をDNAテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pkt断片を得た。   Using the pkt gene fragment of SEQ ID NO: 215 as a DNA template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pkt fragment.

また、配列番号:216のpka遺伝子断片をDNAテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pta断片を得た。   Further, using the pka gene fragment of SEQ ID NO: 216 as a DNA template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pta fragment.

次に、pAUR224(タカラバイオ社)のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、pAUR224断片を得た。   Next, PCR amplification was performed using plasmid DNA of pAUR224 (Takara Bio Inc.) as a template and the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a pAUR224 fragment.

前記のPCR増幅により得た、pkt断片およびpAUR224断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、pktがCMVプロモーター下流にクローニングされた、CMV−pkt/pAUR224を構築した。   Using the pkt fragment and the pAUR224 fragment obtained by the above PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara), and CMV-pkt / pAUR224 was cloned downstream of the CMV promoter. It was constructed.

同様に、pta断片およびpAUR224断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、ptaがCMVプロモーター下流にクローニングされた、CMV−pta/pAUR224を構築した。   Similarly, cloning was performed using the pta fragment and the pAUR224 fragment according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct CMV-pta / pAUR224 in which pta was cloned downstream of the CMV promoter.

CMV−pkt/pAUR224のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、CMV−pkt断片を得た。   Using the CMV-pkt / pAUR224 plasmid DNA as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a CMV-pkt fragment.

同様に、CMV−pta/pAUR224のプラスミドDNAをテンプレートとし、上記配列番号:223および224のプライマー並びにPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、CMV−pka断片を得た。   Similarly, PCR amplification was performed using the CMV-pta / pAUR224 plasmid DNA as a template and the primers of SEQ ID NOS: 223 and 224 and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a CMV-pka fragment. .

上記例3−5で構築したプラスミドpAUR(leu2−AbAR−nmt1/pUC18)のプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、AbaR_arm_leu2/pUC18断片を得た。   Using the plasmid pAUR (leu2-AbAR-nmt1 / pUC18) constructed in Example 3-5 as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes), and AbaR_arm_leu2 / A pUC18 fragment was obtained.

次に、前記のPCR増幅により得た、CMV−pkt断片およびAbaR_arm_leu2/pUC18断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、CMV−pkt/pAURを構築した。   Next, the CMV-pkt fragment and the AbaR_arm_leu2 / pUC18 fragment obtained by the PCR amplification were used for cloning according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct CMV-pkt / pAUR.

同様に、前記のCMV−pka断片およびAbaR_arm_leu2/pUC18断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、CMV−pta/pAURを構築した。   Similarly, the CMV-pka fragment and the AbaR_arm_leu2 / pUC18 fragment were cloned according to the protocol of the In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct CMV-pta / pAUR.

CMV−pkt/pAURのプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、CMV−pkt断片を得た。   Using CMV-pkt / pAUR plasmid DNA as a template, PCR amplification was performed using the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a CMV-pkt fragment.

また、CMV−pta/pAURのプラスミドDNAをテンプレートとし、以下のプライマーおよびPhusion High-Fidelity DNA Polymerase(Finnzymes社)を用いてPCR増幅を行い、leu_CMV−pta/pAUR断片を得た。   In addition, PCR amplification was performed using CMV-pta / pAUR plasmid DNA as a template and the following primers and Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (Finnzymes) to obtain a leu_CMV-pta / pAUR fragment.

前記のPCR増幅により得た、CMV−pkt断片およびleu_CMV−pta/pAUR断片を用いて、In-Fusion PCRクローニングキット(Takara社)のプロトコールに従ってクローニングを行い、CMV−pkt・pta/pAURを構築した。   Using CMV-pkt fragment and leu_CMV-pta / pAUR fragment obtained by PCR amplification, cloning was performed according to the protocol of In-Fusion PCR cloning kit (Takara) to construct CMV-pkt / pta / pAUR. .

(例21:leu_CMV−pta・pta断片の作製)
CMV−pkt・pta/pAURからleu_CMV−pta・pta断片を調製した。
(Example 21: Preparation of leu_CMV-pta · pta fragment)
A leu_CMV-pta · pta fragment was prepared from CMV-pkt · pta / pAUR.

具体的には、CMV−pkt・pta/pAURのプラスミドDNAをテンプレートとし、上述の配列番号:93および94のプライマー並びにKOD-FX(Toyobo社)を用いてPCR増幅を行い、leu_CMV−pta・pta断片を得た。   Specifically, PCR amplification was performed using the CMV-pkt · pta / pAUR plasmid DNA as a template, the primers of SEQ ID NOS: 93 and 94 and KOD-FX (Toyobo), and leu_CMV-pta · pta A fragment was obtained.

(例22:形質転換)
上記例21で作製したleu_CMV−pta・pta断片を、上記例16で作製したS. pombe OB2(mcr,acc):Schizosaccharomyces pombe NSH-3(受領番号:FERM ABP-11528)に形質転換し、S. pombe OB2(mcr,acc,pkt・pta)を作製した。以下に詳細を示す。
(Example 22: Transformation)
The leu_CMV-pta · pta fragment prepared in Example 21 was transformed into S. pombe OB2 (mcr, acc): Schizosaccharomyces pombe NSH-3 (reception number: FERM ABP-11528) prepared in Example 16 above. pombe OB2 (mcr, acc, pkt · pta) was prepared. Details are shown below.

はじめに、S. pombe (mcr,acc)の培養を行った。より詳細には、S. pombe (mcr,acc)をYES液体培地に植菌し、30℃で1×10cells/mLとなるまで振盪培養を行った。得られた培養液を用いて、3000rpmで1分間遠心分離を行い、菌体ペレットを得た。First, S. pombe (mcr, acc) was cultured. More specifically, S. pombe (mcr, acc) was inoculated into a YES liquid medium, and shake-cultured at 30 ° C. until 1 × 10 7 cells / mL. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute using the obtained culture solution to obtain a cell pellet.

そして、培養したS. pombe OB2(mcr,acc)にleu_CMV−pta・pta断片を導入した。より詳細には、上記で得られた菌体ペレットに、0.1M LiAc溶液を10mL添加し、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットを0.1M LiAc溶液300μLで懸濁した。菌体懸濁液100μLに、leu_CMV−pta・pta断片1μgおよび50%PEG溶液290μLを加えて混合し、30℃で1時間インキュベートを行った。3000rpmで1分間遠心分離を行い、得られた菌体ペレットに滅菌水を500μL添加して、菌体ペレットを懸濁した。3000rpmで1分間遠心分離を行い、滅菌水400μLで菌体ペレットを懸濁し、ロイシン無添加EMM培地に塗扶して30℃で96時間インキュベート行い、S. pombe (mcr,acc,pkt・pta)を得た。   Then, the leu_CMV-pta · pta fragment was introduced into the cultured S. pombe OB2 (mcr, acc). More specifically, 10 mL of 0.1 M LiAc solution was added to the cell pellet obtained above, and the cell pellet was suspended. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and the obtained bacterial cell pellet was suspended in 300 μL of a 0.1 M LiAc solution. To 100 μL of the cell suspension, 1 μg of leu_CMV-pta · pta fragment and 290 μL of 50% PEG solution were added and mixed, and incubated at 30 ° C. for 1 hour. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 1 minute, and 500 μL of sterilized water was added to the obtained cell pellet to suspend the cell pellet. Centrifugation is performed at 3000 rpm for 1 minute, the bacterial cell pellet is suspended in 400 μL of sterilized water, applied to EMM medium without leucine, incubated at 30 ° C. for 96 hours, and S. pombe (mcr, acc, pkt · pta) Got.

(実施例5:S. pombe (mcr,acc,pkt・pta)による3HP産生)
上記で作製したS. pombe (mcr,acc,pkt・pta)を用いて、3HP生成試験を実施した。
(Example 5: 3HP production by S. pombe (mcr, acc, pkt · pta))
Using the S. pombe (mcr, acc, pkt · pta) prepared above, a 3HP generation test was conducted.

S. pombe (mcr,acc,pkt・pta)のコロニーを、終濃度が15μMとなるようにチアミンを添加したEMM液体培地(MP Biomedicals社)に植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液100μLを、チアミン15μM添加EMM液体培地に植菌し、30℃で振盪培養を行った。得られた培養液100μLを、チアミン15μM添加EMM液体培地に植菌、30℃で1×10cells/mLとなるまで振盪培養を行った。EMM液体培地で菌体洗浄を3回行い、得られた菌体ペレットをEMM液体培地で懸濁して菌体懸濁液を得た。菌体懸濁液を、3.1×10cells/mLとなるように、上記表4に示す組成のAMM液体培地に植菌し、30℃で培養を行い、24時間毎に培養液をサンプリングした。Colonies of S. pombe (mcr, acc, pkt · pta) were inoculated into EMM liquid medium (MP Biomedicals) supplemented with thiamine so that the final concentration was 15 μM, and cultured at 30 ° C. with shaking. 100 μL of the obtained culture solution was inoculated into a 15 μM thiamine-added EMM liquid medium, followed by shaking culture at 30 ° C. 100 μL of the obtained culture solution was inoculated into an EMM liquid medium supplemented with 15 μM thiamine and subjected to shaking culture at 30 ° C. until 1 × 10 7 cells / mL. The microbial cell was washed three times with the EMM liquid medium, and the obtained microbial cell pellet was suspended in the EMM liquid medium to obtain a microbial cell suspension. The cell suspension is inoculated into an AMM liquid medium having the composition shown in Table 4 so that the cell suspension becomes 3.1 × 10 5 cells / mL, cultured at 30 ° C., and the culture solution is added every 24 hours. Sampling.

サンプリングした培養液を12000rpmで5分間遠心分離を行い、培養上清を得た。得られた培養上清を0.25Mの硫酸で10倍に希釈し、希釈溶液100μLを得た。希釈溶液に内部標準液200μLを加え、ヒドロキシカルボン酸ラベル化試薬(YMC社)の試薬A液200μL、および試薬B液200μLを加えてよく混合した後、60℃で20分間処理した。次いでヒドロキシカルボン酸ラベル化試薬(YMC社)の試薬C液200μLを添加してよく混合し、60℃で15分間処理した。室温まで冷却した後、0.45μmフィルターに通し、LC分析サンプルとした。当該サンプルを用いて、以下に示す条件でLC分析を行った。得られた結果を下記表6に示す。   The sampled culture solution was centrifuged at 12000 rpm for 5 minutes to obtain a culture supernatant. The obtained culture supernatant was diluted 10-fold with 0.25 M sulfuric acid to obtain 100 μL of a diluted solution. 200 μL of the internal standard solution was added to the diluted solution, 200 μL of the reagent A solution of the hydroxycarboxylic acid labeling reagent (YMC) and 200 μL of the reagent B solution were mixed well, and then treated at 60 ° C. for 20 minutes. Next, 200 μL of a reagent C solution of a hydroxycarboxylic acid labeling reagent (YMC) was added and mixed well, followed by treatment at 60 ° C. for 15 minutes. After cooling to room temperature, it was passed through a 0.45 μm filter to obtain an LC analysis sample. Using the sample, LC analysis was performed under the following conditions. The obtained results are shown in Table 6 below.

使用カラム:YMC-pACK FA(YMC社)
流量:0.2 ml/min
インジェクション量:10μl
溶離液:メタノール/アセトニトリル/HO=40/5/55(V/V/V)
内部標準:2-Hydroxy-2-methyl-n-butyric acid
検出:UV 400nm。
Column used: YMC-pACK FA (YMC)
Flow rate: 0.2 ml / min
Injection volume: 10μl
Eluent: methanol / acetonitrile / H 2 O = 40/5/55 (V / V / V)
Internal standard: 2-Hydroxy-2-methyl-n-butyric acid
Detection: UV 400nm.

表6からも明らかなように、S.pombe (mcr,acc)と対比して、S. pombe (mcr,acc,pkt・pta)は、3HP生成量が高いことが確認された。よって、アセチルCoA生成量を向上させる遺伝子改変により、3HP生成性を向上させることができることが確認された。   As is clear from Table 6, it was confirmed that S. pombe (mcr, acc, pkt · pta) had a high 3HP production amount as compared with S. pombe (mcr, acc). Therefore, it was confirmed that 3HP productivity can be improved by genetic modification that improves the amount of acetyl CoA produced.

(例23:外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子を導入した大腸菌による3HPの産生)
Chloroflexus aurantiacus(ATCC29365)株のマロニルCoAレダクターゼ(mcr)遺伝子の塩基配列(配列番号2)を元に、マロニルCoAレダクターゼの構造遺伝子領域を増幅するプライマー(Chloroflexus aurantiacus由来mcr増幅用プライマー;配列番号11、12)を設計した。設計したプライマーを用いて、Chloroflexus aurantiacus ATCC29365株のゲノムDNAをテンプレートとしてPCR増幅を行い、Chloroflexus aurantiacus ATCC29365のマロニルCoAレダクターゼ遺伝子を取得した。
(Example 23: Production of 3HP by Escherichia coli introduced with a gene encoding exogenous malonyl-CoA reductase)
Based on the base sequence (SEQ ID NO: 2) of the malonyl CoA reductase (mcr) gene of Chloroflexus aurantiacus (ATCC29365) strain, a primer that amplifies the structural gene region of malonyl CoA reductase (primer for amplification of mcr derived from Chloroflexus aurantiacus; SEQ ID NO: 11, 12) was designed. Using the designed primers, PCR amplification was performed using the genomic DNA of Chloroflexus aurantiacus ATCC29365 as a template to obtain the malonyl CoA reductase gene of Chloroflexus aurantiacus ATCC29365.

取得したマロニルCoAレダクターゼ遺伝子を、PinPoint Xa-1ベクター(Promega社)のTacプロモーター下流にクローニングし、mcr/PinPoint Xa−1を構築した。Escherichia coli fusion blue(Takara社)のプロトコールに従って、構築したmcr/PinPoint Xa−1をヒートショック法により導入し、E. coli(mcr/PinPoint Xa-1)を取得した。   The obtained malonyl CoA reductase gene was cloned downstream of the Tac promoter of the PinPoint Xa-1 vector (Promega) to construct mcr / PinPoint Xa-1. In accordance with the protocol of Escherichia coli fusion blue (Takara), the constructed mcr / PinPoint Xa-1 was introduced by the heat shock method. coli (mcr / PinPoint Xa-1) was obtained.

E. coli(mcr/PinPoint Xa-1)をIPTG添加(最終濃度1mM)2wt/vol%グルコース添加M9培地(Difco社製)に植菌し、37℃で48時間培養を行った。培養上清100μLに内部標準液200μLを加えた。ヒドロキシカルボン酸ラベル化試薬(YMC社)の試薬A液200μL、試薬B液200μLを加え、よく混合した後、60℃、20分間処理した。ヒドロキシカルボン酸ラベル化試薬(YMC社)の試薬C液200μLを添加し、よく混合した。60℃、15分間処理後、室温まで冷えたら0.45μmフィルターに通し、LC分析サンプルとした。当該サンプルを用いて、以下に示す条件で高速液体クロマトグラフィー(LC)分析を行った。   E. E. coli (mcr / PinPoint Xa-1) was inoculated into M9 medium (manufactured by Difco) supplemented with IPTG (final concentration 1 mM) 2 wt / vol% glucose, and cultured at 37 ° C. for 48 hours. 200 μL of an internal standard solution was added to 100 μL of the culture supernatant. 200 μL of reagent A solution and 200 μL of reagent B solution of a hydroxycarboxylic acid labeling reagent (YMC) were added and mixed well, followed by treatment at 60 ° C. for 20 minutes. 200 μL of reagent C solution of a hydroxycarboxylic acid labeling reagent (YMC) was added and mixed well. After being treated at 60 ° C. for 15 minutes and cooled to room temperature, it was passed through a 0.45 μm filter to obtain an LC analysis sample. Using the sample, high performance liquid chromatography (LC) analysis was performed under the following conditions.

使用カラム:YMC-pACK FA(YMC社)
流量:1 ml/min
インジェクション量:10μl
溶離液:メタノール/アセトニトリル/HO=40/5/55(V/V/V)
内部標準:2-Hydroxy-2-methyl−n−butyric acid
検出:UV 400nm。
Column used: YMC-pACK FA (YMC)
Flow rate: 1 ml / min
Injection volume: 10μl
Eluent: methanol / acetonitrile / H 2 O = 40/5/55 (V / V / V)
Internal standard: 2-Hydroxy-2-methyl-n-butyric acid
Detection: UV 400nm.

その結果、3−ヒドロキシプロピオン酸のピークと一致する、7.9分の位置にピークを確認した。したがって、E. coli(mcr/PinPoint Xa-1)を用いた発酵によりグルコースから3HPが生成することを確認した。   As a result, a peak was confirmed at a position of 7.9 minutes, which coincided with the peak of 3-hydroxypropionic acid. Therefore, E.I. It was confirmed that 3HP was produced from glucose by fermentation using Escherichia coli (mcr / PinPoint Xa-1).

また、E. coli(mcr/PinPoint Xa-1)をIPTG添加(最終濃度1mM)4wt/vol%グリセリン添加M9培地(Difco社製)に植菌し、37℃で48時間培養を行った。得られた培養液を前述と同様にして高速液体クロマトグラフィーでの分析に供したところ、3−ヒドロキシプロピオン酸のピークと一致する、7.9分の位置にピークを確認した。したがって、E. coli(mcr/PinPoint Xa-1)を用いた発酵により、グリセリンから3HPが生成することを確認した。   In addition, E.E. E. coli (mcr / PinPoint Xa-1) was inoculated into IPTG-added (final concentration 1 mM) 4 wt / vol% glycerin-added M9 medium (Difco) and cultured at 37 ° C. for 48 hours. When the obtained culture solution was subjected to analysis by high performance liquid chromatography in the same manner as described above, a peak was confirmed at a position of 7.9 minutes, which coincided with the peak of 3-hydroxypropionic acid. Therefore, E.I. It was confirmed that 3HP was produced from glycerin by fermentation using Escherichia coli (mcr / PinPoint Xa-1).

(例24:外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、および外来のアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子を導入した大腸菌による3HPの産生)
Corynebacterium glutamicum ATCC13032株のアセチルCoAカルボキシラーゼ(acc)をコードするaccBC遺伝子およびdtsR1遺伝子の塩基配列(配列番号13、14)を元に、accBC遺伝子およびdtsR1遺伝子を増幅するプライマー(Corynebacterium glutamicum由来accBC増幅用プライマー;配列番号:15、16、ならびにCorynebacterium glutamicum由来dtsR1増幅用プライマー;配列番号:17、18)を設計した。設計したプライマーを用いてCorynebacterium glutamicum ATCC13032株のゲノムDNAをテンプレートとしたPCR増幅を行い、Corynebacterium glutamicum ATCC13032株のaccBC遺伝子およびdtsR1遺伝子を取得した。
(Example 24: Production of 3HP by Escherichia coli introduced with a gene encoding a foreign malonyl-CoA reductase and a gene encoding a foreign acetyl-CoA carboxylase)
Primer for amplifying accBC gene and dtsR1 gene based on accBC gene and dtsR1 gene base sequences (SEQ ID NOs: 13 and 14) encoding acetyl CoA carboxylase (acc) of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain (Primer for accBC amplification derived from Corynebacterium glutamicum) SEQ ID NOs: 15 and 16 and primers for dtsR1 amplification derived from Corynebacterium glutamicum; SEQ ID NOs: 17 and 18) were designed. Using the designed primer, PCR amplification was performed using the genomic DNA of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 as a template, and the accBC gene and dtsR1 gene of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 were obtained.

取得したaccBC遺伝子およびdtsR1遺伝子を、例23に記載のmcr/PinPoint Xa−1のmcr遺伝子の下流にクローニングし、mcr−acc/PinPoint Xa−1を構築した。Escherichia coli fusion blue(Takara社)のプロトコールに従って、構築したmcr−acc/PinPoint Xa−1をヒートショック法により導入し、E. coli(mcr−acc/PinPoint Xa-1)を取得した。   The obtained accBC gene and dtsR1 gene were cloned downstream of the mcr gene of mcr / PinPoint Xa-1 described in Example 23 to construct mcr-acc / PinPoint Xa-1. According to the protocol of Escherichia coli fusion blue (Takara), the constructed mcr-acc / PinPoint Xa-1 was introduced by the heat shock method. coli (mcr-acc / PinPoint Xa-1) was obtained.

E. coli(mcr−acc/PinPoint Xa-1)をIPTG添加(最終濃度1mM)2wt/vol%グルコース添加M9培地(Difco社製)に植菌し、37℃で48時間培養を行った。得られた培養液を例23と同様にして高速液体クロマトグラフィーでの分析に供したところ、例23と比較して、3−ヒドロキシプロピオン酸のピークと一致する7.9分の位置のピークが優位に増加した。したがって、マロニルCoAレダクターゼと、宿主として利用する生物とは異なる生物由来のアセチルCoAカルボキシラーゼを併用することで、マロニルCoAレダクターゼを単独で使用する場合よりも効率的に3HP生産が可能となることが確認された。なお、グリセリンを炭素源とした培養においても同様に例23に記載の3HPピークよりも有意に増加した3HPピークを確認した。   E. Escherichia coli (mcr-acc / PinPoint Xa-1) was inoculated into IP9-added (final concentration 1 mM) 2 wt / vol% glucose-added M9 medium (manufactured by Difco) and cultured at 37 ° C. for 48 hours. When the obtained culture broth was subjected to analysis by high performance liquid chromatography in the same manner as in Example 23, a peak at a position of 7.9 minutes corresponding to the peak of 3-hydroxypropionic acid was found compared with Example 23. Increased to the advantage. Therefore, it is confirmed that by using malonyl CoA reductase in combination with acetyl CoA carboxylase derived from an organism different from the organism used as the host, 3HP production can be performed more efficiently than when malonyl CoA reductase is used alone. It was done. In the culture using glycerin as a carbon source, a 3HP peak significantly increased from the 3HP peak described in Example 23 was also confirmed.

(例25:細胞内のNADPHの利用性を高める遺伝子改変を行った、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子を導入した大腸菌による3HPの産生)
E. coliのグルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ(zwf)遺伝子および6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ(gnd)遺伝子の塩基配列(配列番号:19、20)を元に、zwfおよびgnd遺伝子を増幅するプライマー(E. coli由来グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ増幅用プライマー;配列番号:21、22、ならびにE. coli由来6−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ増幅用プライマー;配列番号:23、24)を設計した。設計したプライマーを用いて、E. coli K12株のゲノムDNAをテンプレートとしたPCR増幅を行い、E. coli由来zwf遺伝子およびgnd遺伝子を取得した。取得したzwf遺伝子およびgnd遺伝子を、pCDFDuet−1(Takara社)のT7プロモーター下流にクローニングし、zwf−gnd/pCDFを構築した。
(Example 25: Production of 3HP by Escherichia coli introduced with a gene encoding exogenous malonyl-CoA reductase, which has been genetically modified to increase the availability of intracellular NADPH)
E. Based on the nucleotide sequences of the glucose-6-phosphate dehydrogenase (zwf) gene and 6-phosphogluconate dehydrogenase (gnd) gene of Escherichia coli (SEQ ID NOs: 19, 20), primers for amplifying the zwf and gnd genes (E. Primers for amplifying glucose-6-phosphate dehydrogenase derived from Escherichia coli; SEQ ID NOs: 21 and 22, and primers for amplifying 6-phosphogluconate dehydrogenase derived from E. coli; SEQ ID NOs: 23 and 24) were designed. Using the designed primers, E.I. PCR amplification was performed using the genomic DNA of E. coli K12 as a template. The zwf gene and gnd gene derived from Escherichia coli were obtained. The obtained zwf gene and gnd gene were cloned downstream of the T7 promoter of pCDFDuet-1 (Takara) to construct zwf-gnd / pCDF.

例23記載のE. coli(mcr/PinPoint)にzwf−gnd/pCDFを導入し、E. coli(mcr/PinPoint Xa-1,zwf−gnd/pCDF)を取得した。E. coli (mcr/PinPoint Xa-1,zwf−gnd/pCDF)をIPTG添加(最終濃度1mM)2wt/vol%グルコース添加M9培地(Difco社製)に植菌し、37℃で48時間培養を行った。得られた培養液を例23と同様にして高速液体クロマトグラフィーでの分析に供したところ、例23と比較して、3−ヒドロキシプロピオン酸のピークと一致する、7.9分の位置にピークが優位に増加した。したがって、細胞内のNADPHの利用性を高める遺伝子改変を行い、高いNADPH条件下でマロニルCoAレダクターゼを反応させることで、3HP生産性を向上させることができることを確認した。   As described in Example 23. zwf-gnd / pCDF is introduced into E. coli (mcr / PinPoint). coli (mcr / PinPoint Xa-1, zwf-gnd / pCDF) was obtained. E. coli (mcr / PinPoint Xa-1, zwf-gnd / pCDF) is inoculated into IPTG-added (final concentration 1 mM) 2 wt / vol% glucose-added M9 medium (Difco) and cultured at 37 ° C. for 48 hours went. The obtained culture broth was subjected to analysis by high performance liquid chromatography in the same manner as in Example 23. As a result, compared with Example 23, the peak was at the position of 7.9 minutes, which coincided with the peak of 3-hydroxypropionic acid. Increased to an advantage. Therefore, it was confirmed that 3HP productivity can be improved by performing genetic modification to increase the availability of intracellular NADPH and reacting malonyl-CoA reductase under high NADPH conditions.

(例26:細胞内のNADPHの利用性を高める遺伝子改変を行った、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、および外来のアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子を導入した大腸菌よる3HPの産生)
例24に記載のE. coli(mcr−acc/PinPoint Xa-1)に、例25に記載のzwf−gnd/pCDFを導入し、E. coli(mcr-acc/PinPoint Xa-1,zwf-gnd/pCDF)を取得した。E. coli(mcr-acc/PinPoint Xa-1,zwf-gnd/pCDF)をIPTG添加(最終濃度1mM)2wt/vol%グルコース添加M9培地(Difco社製)に植菌し、37℃で48時間培養を行った。得られた培養液を例23と同様にして高速液体クロマトグラフィーでの分析に供したところ、例23および例24、25と比較して、3HPのピークと一致する7.9分の位置のピークが優位に増加した。したがって、マロニルCoAレダクターゼと、使用するホストとは異なる生物由来のアセチルCoAカルボキシラーゼの併用に加えて、細胞内のNADPHの利用性を高める遺伝子改変を行うことで、マロニルCoAレダクターゼ単独またはマロニルCoAレダクターゼおよびアセチルCoAカルボキシラーゼを併用した場合よりも、より効率的に3HP生産が可能となることが確認された。
(Example 26: Production of 3HP by Escherichia coli into which a gene encoding an exogenous malonyl-CoA reductase and a gene encoding an exogenous acetyl-CoA carboxylase have been genetically modified to enhance the availability of intracellular NADPH)
Into E. coli described in Example 24 (mcr-acc / PinPoint Xa-1), zwf-gnd / pCDF described in Example 25 was introduced, and E. coli (mcr-acc / PinPoint Xa-1, zwf-gnd / pCDF). E. coli (mcr-acc / PinPoint Xa-1, zwf-gnd / pCDF) was inoculated into IP9-added (final concentration 1 mM) 2 wt / vol% glucose-added M9 medium (Difco) for 48 hours at 37 ° C. Culture was performed. When the obtained culture broth was subjected to analysis by high performance liquid chromatography in the same manner as in Example 23, the peak at a position of 7.9 minutes corresponding to the peak of 3HP as compared with Example 23 and Examples 24 and 25 was obtained. Increased to an advantage. Therefore, in addition to the combined use of malonyl CoA reductase and acetyl CoA carboxylase derived from an organism different from the host to be used, genetic modification to increase the availability of intracellular NADPH can be performed, so that malonyl CoA reductase alone or malonyl CoA reductase and It was confirmed that 3HP production can be performed more efficiently than when acetyl CoA carboxylase is used in combination.

(例27:糖から発酵生産した3HPを用いたアクリル酸および高吸水性樹脂の合成)
実施例1、2、および3、並びに例24、25、および26で得られた3HPを含む発酵液100gを、それぞれ、6000rpmで20分遠心後、培養液上清を回収した。回収した培養液上清にトリ−n−オクチルアミン100gを加え、撹拌子を用いて穏やかに24時間室温(25℃)で混合した。
(Example 27: Synthesis of acrylic acid and superabsorbent resin using 3HP fermented from sugar)
100 g of the fermentation broth containing 3HP obtained in Examples 1, 2, and 3 and Examples 24, 25, and 26 was centrifuged at 6000 rpm for 20 minutes, respectively, and the culture supernatant was collected. 100 g of tri-n-octylamine was added to the collected culture supernatant and mixed gently at room temperature (25 ° C.) for 24 hours using a stir bar.

次に、所定時間混合後、混合液を静置して、二相に分離し、有機相を回収した。反応混合物を含む有機相に酸化アルミニウムを50g添加し、170℃で1時間加熱・留出した。得られた留出液を回収し、室温まで冷却した後、100℃から130℃まで徐々に加熱していき、留出液を除去した。その後、減圧して、系内の圧力を20kPaに保ちながら200℃まで徐々に加熱していき、留出液を回収することで、アクリル酸を含む溶液(アクリル酸溶液)を得た。   Next, after mixing for a predetermined time, the mixed solution was allowed to stand to separate into two phases, and the organic phase was recovered. 50 g of aluminum oxide was added to the organic phase containing the reaction mixture, and the mixture was heated and distilled at 170 ° C. for 1 hour. The obtained distillate was collected and cooled to room temperature, and then gradually heated from 100 ° C. to 130 ° C. to remove the distillate. Thereafter, the pressure was reduced, and the system was gradually heated to 200 ° C. while maintaining the pressure in the system at 20 kPa, and the distillate was collected to obtain a solution containing acrylic acid (acrylic acid solution).

得られたアクリル酸溶液に、重合禁止剤としてハイドロキノンを60質量ppm(対アクリル酸)添加した。別途、鉄を0.2質量ppm含有する苛性ソーダから得られたNaOH水溶液に対して、上記重合禁止剤添加アクリル酸溶液を冷却下(液温35℃)で添加することにより、アクリル酸75モル%中和を行った。得られた中和率75モル%、濃度35質量%のアクリル酸ナトリウム水溶液に、内部架橋剤としてポリエチレングリコールジアクリレート0.05モル%(アクリル酸ナトリウムに対する値)を溶解することにより、単量体成分を得た。この単量体成分350gを容積1Lの円筒容器に入れ、2L/minの割合で窒素を吹き込んで、20分間脱気した。次いで、過硫酸ナトリウム0.12g/モル(単量体成分に対する値)およびL−アスコルビン酸0.005g/モル(単量体成分に対する値)の水溶液をスターラー撹拌下で添加して、重合を開始させた。重合開始後に撹拌を停止し、静置水溶液重合を行った。単量体成分の温度が約15分(重合ピーク時間)後にピーク重合温度108℃を示した後、30分間重合を進行させた。その後、重合物を円筒容器から取り出し、含水ゲル状架橋重合体を得た。   To the resulting acrylic acid solution, 60 mass ppm (relative to acrylic acid) of hydroquinone was added as a polymerization inhibitor. Separately, by adding the polymerization inhibitor-added acrylic acid solution under cooling (liquid temperature 35 ° C.) to an aqueous NaOH solution obtained from caustic soda containing 0.2 mass ppm of iron, acrylic acid 75 mol% Neutralization was performed. By dissolving 0.05 mol% of polyethylene glycol diacrylate (value relative to sodium acrylate) as an internal cross-linking agent in the obtained sodium acrylate aqueous solution having a neutralization rate of 75 mol% and a concentration of 35 mass%, a monomer was obtained. Ingredients were obtained. 350 g of this monomer component was placed in a cylindrical container having a volume of 1 L, and nitrogen was blown at a rate of 2 L / min to deaerate for 20 minutes. Then, an aqueous solution of sodium persulfate 0.12 g / mol (value relative to the monomer component) and L-ascorbic acid 0.005 g / mol (value relative to the monomer component) was added under stirring with a stirrer to initiate polymerization. I let you. Stirring was stopped after the initiation of polymerization, and a standing aqueous solution polymerization was performed. After the temperature of the monomer component showed a peak polymerization temperature of 108 ° C. after about 15 minutes (polymerization peak time), the polymerization was allowed to proceed for 30 minutes. Thereafter, the polymer was taken out from the cylindrical container to obtain a hydrogel crosslinked polymer.

得られた含水ゲル状架橋重合体は、45℃でミートチョッパー(孔径:8mm)により細分化した後、170℃の熱風乾燥機で、20分間加熱乾燥させた。さらに、乾燥重合体(固形分:約95%)をロールミルで粉砕し、JIS標準篩で粒径600〜300μmに分級することにより、ポリアクリル酸系吸水性樹脂(中和率:75%)を得た。   The obtained hydrogel crosslinked polymer was subdivided at 45 ° C. with a meat chopper (pore diameter: 8 mm) and then heat-dried with a hot air dryer at 170 ° C. for 20 minutes. Further, the dried polymer (solid content: about 95%) is pulverized with a roll mill and classified to a particle size of 600 to 300 μm with a JIS standard sieve to obtain a polyacrylic acid-based water absorbent resin (neutralization rate: 75%). Obtained.

本発明の製造方法により得られたアクリル酸の重合性は、プロピレンを原料とするアクリル酸の製造方法により得られたアクリル酸の重合性と同等であった。   Polymerizability of acrylic acid obtained by the production method of the present invention was equivalent to that of acrylic acid obtained by the production method of acrylic acid using propylene as a raw material.

また、本発明の製造方法により得られた吸水性樹脂は、臭気がなく、プロピレンを原料として製造された吸水性樹脂と物性も同等であった。   In addition, the water-absorbent resin obtained by the production method of the present invention had no odor and had the same physical properties as the water-absorbent resin produced from propylene.

(例28:例27で合成したアクリル酸を用いたアクリル酸エステルの合成)
例27で得られたアクリル酸溶液を晶析により精製した。得られた精製アクリル酸2質量部に対して、n−ブタノール3質量部を原料として用い、強酸性の陽イオン交換樹脂を触媒として65℃でエステル交換反応を行った。得られた反応液を水で抽出することにより、反応液中に含まれる未反応のアクリル酸および反応で生成した水を除去した。次いで、抽出液を蒸留塔に導入し、蒸留することで、塔底から純度99.8質量%以上のアクリル酸n−ブチルを得た。なお、塔頂から留出したアクリル酸n−ブチルを含むn−ブタノールは、エステル交換反応に再使用した。
(Example 28: Synthesis of acrylic ester using acrylic acid synthesized in Example 27)
The acrylic acid solution obtained in Example 27 was purified by crystallization. The obtained purified acrylic acid was subjected to a transesterification reaction at 65 ° C. using 3 parts by mass of n-butanol as a raw material and a strongly acidic cation exchange resin as a catalyst. By extracting the obtained reaction liquid with water, unreacted acrylic acid contained in the reaction liquid and water generated by the reaction were removed. Next, the extract was introduced into a distillation column and distilled to obtain n-butyl acrylate having a purity of 99.8% by mass or more from the bottom of the column. In addition, n-butanol containing n-butyl acrylate distilled from the top of the column was reused in the transesterification reaction.

(例29:例28で合成したアクリル酸エステルを用いたアクリル酸エステル樹脂の合成および粘着剤への適用)
例28で得られた精製アクリル酸3質量部と、例28で合成したアクリル酸n−ブチル96質量部と、2−ヒドロキシエチルアクリレート1質量部とを、含む単量体成分を、重合開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル0.2質量部を用いて、トルエンおよび酢酸エチルの混合溶液(トルエン/酢酸エチル(質量比)=1/1)中で、還流下で溶液重合を行った。8時間後、不揮発分50質量%、重量平均分子量500,000のアクリル酸エステル樹脂溶液を得た。
(Example 29: Synthesis of acrylic ester resin using acrylic ester synthesized in Example 28 and application to adhesive)
A monomer component containing 3 parts by mass of the purified acrylic acid obtained in Example 28, 96 parts by mass of n-butyl acrylate synthesized in Example 28, and 1 part by mass of 2-hydroxyethyl acrylate was used as a polymerization initiator. Using 0.2 parts by mass of azobisisobutyronitrile, solution polymerization was performed under reflux in a mixed solution of toluene and ethyl acetate (toluene / ethyl acetate (mass ratio) = 1/1). After 8 hours, an acrylic ester resin solution having a nonvolatile content of 50% by mass and a weight average molecular weight of 500,000 was obtained.

得られたアクリル酸エステル樹脂溶液100質量部に、イソシアネート系架橋剤であるコロネートL−55E(日本ポリウレタン工業社製)1質量部を加えて、均一になるように撹拌して混合することにより、粘着剤を調製した。   By adding 1 part by mass of Coronate L-55E (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) that is an isocyanate-based crosslinking agent to 100 parts by mass of the obtained acrylic ester resin solution, stirring and mixing to be uniform, An adhesive was prepared.

次に、得られた粘着剤についての性能評価を行った。具体的には、粘着剤をポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東レ株式会社製、厚さ25μm)上に、乾燥後の厚さが30μmとなるように塗布した後、80℃で5分間乾燥させた。その後、粘着剤表面に離型紙K−80HS(サンエー化研株式会社製)を貼着して保護した後、23℃、相対湿度65%の雰囲気下で7日間養生した。養生した粘着フィルムを所定の大きさに切断して、試験片を作製した。   Next, performance evaluation about the obtained adhesive was performed. Specifically, the adhesive was applied on a polyethylene terephthalate (PET) film (manufactured by Toray Industries, Inc., thickness 25 μm) so that the thickness after drying was 30 μm, and then dried at 80 ° C. for 5 minutes. . Thereafter, release paper K-80HS (manufactured by Sanei Kaken Co., Ltd.) was attached to the surface of the adhesive to protect it, and then cured for 7 days in an atmosphere of 23 ° C. and relative humidity of 65%. The cured adhesive film was cut into a predetermined size to produce a test piece.

得られた試験片について保持力試験を行った。具体的には、離型紙を剥がした試験片をSUS304ステンレス鋼板に貼着し、23℃、相対湿度65%の雰囲気下で、2kgのゴムローラを2往復させて試験片をステンレス鋼板に圧着した。この際、貼り付け面積は、25mm×25mmであった。25分間放置した後、80℃に設定した保持力試験機の中に鉛直に吊り下げ、20分放置した。その後、試料に質量1kgの重りを掛けた。このときの負荷は、1.568N/cmであった。重りを掛けてから試験片がステンレス鋼板から落下するまでの時間を測定したところ、24時間経過しても貼着した試験片は落下せず、上記で得られたアクリル酸エステル樹脂は、粘着剤として十分な性能を示すことが確認された。A holding power test was performed on the obtained test piece. Specifically, the test piece from which the release paper was peeled was attached to a SUS304 stainless steel plate, and the test piece was pressed against the stainless steel plate by reciprocating a 2 kg rubber roller in an atmosphere of 23 ° C. and a relative humidity of 65%. At this time, the pasting area was 25 mm × 25 mm. After being left for 25 minutes, it was suspended vertically in a holding force tester set at 80 ° C. and left for 20 minutes. Thereafter, a weight of 1 kg was applied to the sample. The load at this time was 1.568 N / cm 2 . When the time from when the weight was applied to when the test piece dropped from the stainless steel plate was measured, the stuck test piece did not fall even after 24 hours had passed, and the acrylate resin obtained above was an adhesive. As a result, it was confirmed that sufficient performance was exhibited.

以上述べた第1の遺伝子組換え微生物のうち、Schizosaccharomyces pombe NSH−2(受託番号FERM BP−11527)(S.pombe(mcr))、Schizosaccharomyces pombe NSH−3(受託番号FERM BP−11528)(S.pombe(mcr,acc))を用いることが特に好ましい。 Among the first genetically modified microorganisms described above, Schizosaccharomyces pombe NSH-2 ( Accession number : FERM BP-11527 ) (S. pombe (mcr)), Schizosaccharomyces pombe NSH-3 ( Accession number : P28 : P28 ) It is particularly preferable to use (S. pombe (mcr, acc)).

このようにして得られた外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子を導入した遺伝子組換え微生物、すなわち、Schizosaccharomyces pombe (mcr)を、Schizosaccharomyces pombe NSH-2と命名し、平成24年3月9日付で、独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1−1−1 つくばセンター 中央第6)に、受託番号 FERM P−2227にて寄託し、平成25年2月27日付で、国際寄託に移管した。なお、受託番号は、FERM BP−11527である。 The genetically modified microorganism introduced with the gene encoding the exogenous malonyl-CoA reductase thus obtained, ie, Schizosaccharomyces pombe (mcr), was named Schizosaccharomyces pombe NSH-2 and was dated March 9, 2012. Deposited at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Depositary Center (Tsukuba Center Ibaraki 1-1-1 Tsukuba Center Chuo No. 6) with the deposit number FERM P-2227 on February 27, 2013 , Transferred to international deposit. The accession number is FERM BP-11527 .

(実施例2:S. pombe (mcr)による3HP産生)
上記例13で作製したS. pombe (mcr):Schizosaccharomyces pombe NSH-2(受託番号FERM BP−11527)を用いて、3HPが産生されるか検討した。
(Example 2: 3HP production by S. pombe (mcr))
Whether SHP was produced using S. pombe (mcr): Schizosaccharomyces pombe NSH-2 ( Accession number : FERM BP-11527 ) produced in Example 13 above was examined.

このようにして得られた外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、および外来のアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子を導入した遺伝子組換え微生物、すなわち、Schizosaccharomyces pombe (mcr,acc)を、Schizosaccharomyces pombe NSH-3と命名し、平成24年3月9日付で、独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1−1−1 つくばセンター 中央第6)に、受託番号 FERM P−2228にて寄託し、平成25年2月27日付で、国際寄託に移管した。なお、受託番号は、FERM BP−11528である。 The thus obtained gene encoding the exogenous malonyl CoA reductase and the gene recombinant microorganism into which the gene encoding the exogenous acetyl-CoA carboxylase was introduced, ie, Schizosaccharomyces pombe (mcr, acc), were converted into Schizosaccharomyces pombe NSH- No. 3 and the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center (1-1-1 Tsukuba Center, Tsukuba, Chuo No. 6), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, on March 9, 2012, the accession number FERM P-2228 And transferred to an international deposit on February 27, 2013. The accession number is FERM BP-11528 .

(実施例3:S. pombe (mcr,acc)による3HP産生)
上記例16で作製したS. pombe (mcr,acc):Schizosaccharomyces pombe NSH-3(受託番号FERM BP−11528)を用いて、3HPが産生されるか検討した。
(Example 3: 3HP production by S. pombe (mcr, acc))
Using S. pombe (mcr, acc): Schizosaccharomyces pombe NSH-3 ( accession number : FERM BP-11528 ) produced in Example 16 above, it was examined whether 3HP was produced.

(例19:形質転換)
上記例18で作製したAbaR−CMV−gpd1断片を、上記例16で作製したS. pombe OB2(mcr,acc):Schizosaccharomyces pombe NSH-3(受託番号FERM BP−11528)に形質転換し、S. pombe OB2(mcr,acc,gpd1)を作製した。以下に詳細を示す。
(Example 19: Transformation)
The AbaR-CMV-gpd1 fragment prepared in Example 18 above was transformed into S. pombe OB2 (mcr, acc): Schizosaccharomyces pombe NSH-3 ( Accession No . : FERM BP-11528 ) prepared in Example 16 above. pombe OB2 (mcr, acc, gpd1) was prepared. Details are shown below.

(例22:形質転換)
上記例21で作製したleu_CMV−pta・pta断片を、上記例16で作製したS. pombe OB2(mcr,acc):Schizosaccharomyces pombe NSH-3(受託番号FERM BP−11528)に形質転換し、S. pombe OB2(mcr,acc,pkt・pta)を作製した。以下に詳細を示す。
(Example 22: Transformation)
The leu_CMV-pta · pta fragment prepared in Example 21 above was transformed into S. pombe OB2 (mcr, acc): Schizosaccharomyces pombe NSH-3 ( accession number : FERM BP-11528 ) prepared in Example 16 above. pombe OB2 (mcr, acc, pkt · pta) was prepared. Details are shown below.

Claims (12)

耐酸性を有する微生物に、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、もしくは外来のマロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子および外来の3−ヒドロキシプロピオン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を導入した第1の遺伝子組換え微生物;または
耐酸性を有する微生物に、外来のグリセリンデヒドラターゼをコードする遺伝子およびグリセリンデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子または外来のジオールデヒドラターゼをコードする遺伝子およびジオールデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子と、外来のアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子と、を導入した第2の遺伝子組換え微生物
を用いることを有する、3−ヒドロキシプロピオン酸の製造方法。
First gene set in which a gene encoding an exogenous malonyl CoA reductase or a gene encoding an exogenous malonate semialdehyde dehydrogenase and a gene encoding an exogenous 3-hydroxypropionate dehydrogenase are introduced into a microorganism having acid resistance A gene that encodes a foreign glycerin dehydratase and a gene that encodes a glycerin dehydratase reactivation factor or a gene that encodes a foreign diol dehydratase and a gene that encodes a diol dehydratase reactivation factor And a method for producing 3-hydroxypropionic acid, comprising using a second genetically modified microorganism into which a gene encoding a foreign aldehyde dehydrogenase is introduced.
Schizosaccharomyces pombeに、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子を導入した遺伝子組換え微生物。   A genetically modified microorganism in which a gene encoding an exogenous malonyl-CoA reductase is introduced into Schizosaccharomyces pombe. Schizosaccharomyces pombeに、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子および外来のアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子を導入した、遺伝子組換え微生物。   A genetically modified microorganism in which a gene encoding an exogenous malonyl CoA reductase and a gene encoding an exogenous acetyl CoA carboxylase are introduced into Schizosaccharomyces pombe. Schizosaccharomyces pombeに、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、外来のアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子、および細胞内のNADPH量を増加させる効果を有する外来の遺伝子を導入した、遺伝子組換え微生物。   A genetically modified microorganism in which a gene encoding an exogenous malonyl CoA reductase, a gene encoding an exogenous acetyl CoA carboxylase, and an exogenous gene having an effect of increasing intracellular NADPH amount are introduced into Schizosaccharomyces pombe. 前記細胞内のNADPH量を増加する効果を有する外来の遺伝子が、Kluyveromyces lactis由来のNADP依存性グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子である、請求項4に記載の遺伝子組換え微生物。   The genetically modified microorganism according to claim 4, wherein the foreign gene having an effect of increasing the amount of NADPH in the cell is a gene encoding NADP-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase derived from Kluyveromyces lactis. . Schizosaccharomyces pombeに、外来のマロニルCoAレダクターゼをコードする遺伝子、外来のアセチルCoAカルボキシラーゼをコードする遺伝子、およびアセチルCoA生成量を増加させる効果を有する外来の遺伝子を導入した、遺伝子組換え微生物。   A genetically modified microorganism, wherein a gene encoding an exogenous malonyl-CoA reductase, a gene encoding an exogenous acetyl-CoA carboxylase, and an exogenous gene having an effect of increasing acetyl-CoA production are introduced into Schizosaccharomyces pombe. 前記アセチルCoA量を増加させる効果を有する外来の遺伝子が、フルクトース−6−リン酸ホスホケトラーゼをコードする遺伝子およびホスホトランスアセチラーゼをコードする遺伝子である、請求項6に記載の遺伝子組換え微生物。   The genetically modified microorganism according to claim 6, wherein the foreign gene having an effect of increasing the amount of acetyl CoA is a gene encoding fructose-6-phosphate phosphoketolase and a gene encoding phosphotransacetylase. Schizosaccharomyces pombeに、外来のグリセリンデヒドラターゼをコードする遺伝子、グリセリンデヒドラターゼ再活性化因子をコードする遺伝子、および外来のアルデヒドデヒドオキシダーゼをコードする遺伝子を導入した、遺伝子組換え微生物。   A genetically modified microorganism in which a gene encoding a foreign glycerin dehydratase, a gene encoding a glycerol dehydratase reactivating factor, and a gene encoding a foreign aldehyde dehydrase are introduced into Schizosaccharomyces pombe. 請求項1に記載の方法により製造される3−ヒドロキシプロピオン酸を脱水することを有する、アクリル酸の製造方法。   A method for producing acrylic acid, comprising dehydrating 3-hydroxypropionic acid produced by the method according to claim 1. 請求項9に記載の方法により製造されるアクリル酸を部分中和して部分中和アクリル酸を製造し、前記部分中和アクリル酸を架橋性モノマーと共重合することを有する、吸水性樹脂の製造方法。   A partially neutralized acrylic acid produced by the method according to claim 9 to produce a partially neutralized acrylic acid, and the partially neutralized acrylic acid is copolymerized with a crosslinkable monomer. Production method. 請求項9に記載の方法により製造されるアクリル酸をエステル化することを有する、アクリル酸エステルの製造方法。   The manufacturing method of acrylic ester which has esterifying the acrylic acid manufactured by the method of Claim 9. 請求項11に記載の方法により製造されるアクリル酸エステルを含む単量体成分を重合することを有する、アクリル酸エステル樹脂の製造方法。   The manufacturing method of acrylic ester resin which has superposing | polymerizing the monomer component containing the acrylic ester produced by the method of Claim 11.
JP2014504942A 2012-03-14 2013-03-12 Method for producing 3-hydroxypropionic acid, genetically modified microorganism, and method for producing acrylic acid, water-absorbing resin, acrylic ester, and acrylic ester resin using said method Pending JPWO2013137277A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014504942A JPWO2013137277A1 (en) 2012-03-14 2013-03-12 Method for producing 3-hydroxypropionic acid, genetically modified microorganism, and method for producing acrylic acid, water-absorbing resin, acrylic ester, and acrylic ester resin using said method

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012057930 2012-03-14
JP2012057930 2012-03-14
JP2014504942A JPWO2013137277A1 (en) 2012-03-14 2013-03-12 Method for producing 3-hydroxypropionic acid, genetically modified microorganism, and method for producing acrylic acid, water-absorbing resin, acrylic ester, and acrylic ester resin using said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2013137277A1 true JPWO2013137277A1 (en) 2015-08-03

Family

ID=49161183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014504942A Pending JPWO2013137277A1 (en) 2012-03-14 2013-03-12 Method for producing 3-hydroxypropionic acid, genetically modified microorganism, and method for producing acrylic acid, water-absorbing resin, acrylic ester, and acrylic ester resin using said method

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2013137277A1 (en)
WO (1) WO2013137277A1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014213016A1 (en) * 2014-07-04 2016-01-07 Evonik Röhm Gmbh Dehydration of alpha-substituted carboxylic acids in the presence of water at high pressures
JP2018011511A (en) * 2014-11-26 2018-01-25 旭硝子株式会社 Method for producing 3-hydroxypropionic acid and transformant
KR101828551B1 (en) * 2016-01-11 2018-02-13 한국과학기술원 Recombinant Variant Microorganism Having a Producing Ability of Malonic Acid and Method for Preparing Malonic Acid Using the Same
CN108728471B (en) * 2017-04-14 2020-01-31 中国科学院微生物研究所 Recombinant bacterium for producing 3-hydroxypropionic acid and preparation method and application thereof
CN107400652B (en) * 2017-07-09 2023-11-24 东北林业大学 Construction method of engineering bacteria for dynamically regulating and controlling synthesis of 3-hydroxy propionic acid
CN114689704B (en) * 2020-12-26 2023-05-09 四川汇宇制药股份有限公司 Method for detecting 1,3-dihydroxyacetone and related impurities
CN112831426B (en) * 2021-03-16 2022-11-18 贵州国台酒业集团股份有限公司 Schizosaccharomyces pombe with high acetic acid tolerance
CN114032230B (en) * 2021-12-29 2023-07-04 安徽省农业科学院农业工程研究所 Construction and application of bacterial glycerol dehydratase mutant Gt9 and expression strain thereof

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06122707A (en) * 1992-10-12 1994-05-06 Nippon Shokubai Co Ltd Production of water-absorbent resin
JP2007082476A (en) * 2005-09-22 2007-04-05 Nippon Shokubai Co Ltd Method for producing 3-hydroxypropionic acid from glycerol
JP2008534695A (en) * 2005-04-07 2008-08-28 株式会社日本触媒 POLYACRYLIC ACID (SALT) WATER ABSORBING RESIN, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND ACRYLIC ACID FOR POLYMER WATER ABSORBING
JP2010501526A (en) * 2006-08-22 2010-01-21 エボニック・シュトックハウゼン・ゲーエムベーハー Method for preparing acrylic acid purified by crystallization from hydroxypropionic acid and apparatus used therefor
JP2010180171A (en) * 2009-02-06 2010-08-19 Nippon Shokubai Co Ltd Method for producing acrylic acid
WO2011038364A1 (en) * 2009-09-27 2011-03-31 Opx Biotechnologies, Inc. Method for producing 3-hydroxypropionic acid and other products
WO2012019175A2 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 Mascoma Corporation Production of malonyl-coa drived products via anaerobic pathways

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09299096A (en) * 1996-05-17 1997-11-25 Nippon Shokubai Co Ltd Production of acrylic ester derivative
WO2008091627A2 (en) * 2007-01-22 2008-07-31 Genomatica, Inc. Methods and organisms for growth-coupled production of 3-hydroxypropionic acid
JP2010183858A (en) * 2009-02-10 2010-08-26 Nippon Shokubai Co Ltd Gene recombination microorganism and method for producing 3-hydroxypropionic acid using the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06122707A (en) * 1992-10-12 1994-05-06 Nippon Shokubai Co Ltd Production of water-absorbent resin
JP2008534695A (en) * 2005-04-07 2008-08-28 株式会社日本触媒 POLYACRYLIC ACID (SALT) WATER ABSORBING RESIN, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND ACRYLIC ACID FOR POLYMER WATER ABSORBING
JP2007082476A (en) * 2005-09-22 2007-04-05 Nippon Shokubai Co Ltd Method for producing 3-hydroxypropionic acid from glycerol
JP2010501526A (en) * 2006-08-22 2010-01-21 エボニック・シュトックハウゼン・ゲーエムベーハー Method for preparing acrylic acid purified by crystallization from hydroxypropionic acid and apparatus used therefor
JP2010180171A (en) * 2009-02-06 2010-08-19 Nippon Shokubai Co Ltd Method for producing acrylic acid
WO2011038364A1 (en) * 2009-09-27 2011-03-31 Opx Biotechnologies, Inc. Method for producing 3-hydroxypropionic acid and other products
WO2012019175A2 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 Mascoma Corporation Production of malonyl-coa drived products via anaerobic pathways

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6015037691; Appl. Environ. Microbiol., 2003, Vol.69, No.10, pp.5892-5897 *
JPN6015037694; Appl. Environ. Microbiol., 2004, Vol.70, No.5, pp.2892-2897 *
JPN6015037697; Appl. Microbiol. Biotechnol., 2009, Vol.84, pp.649-657 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013137277A1 (en) 2013-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013137277A1 (en) Method for producing 3-hydroxypropionic acid, genetically modified microorganism, and methods for producing acrylic acid, water-absorbable resin, acrylic acid ester and acrylic acid ester resin each utilizing said method
JP6680671B2 (en) High yield pathway for producing compounds from renewable resources
Sun et al. Current advance in biological production of short-chain organic acid
US20220041998A1 (en) Process And Microorganism For Synthesis Of Adipic Acid From Carboxylic Acids
JP2011525367A (en) 2-hydroxyisobutyric acid producing recombinant cells
MX2012003604A (en) Method for producing 3-hydroxypropionic acid and other products.
JP2012085635A (en) Method for producing 3-hydroxypropionic acid
JP6624230B2 (en) Method for treating sugar solution, hydrogenated sugar solution, method for producing organic compound, and method for culturing microorganism
CA3025584A1 (en) Methods and microorganisms for producing flavors and fragrance chemicals
US10370684B2 (en) Treatment method of saccharide solution
JP2018526969A (en) Biobased production of functionalized alpha-substituted acrylates and C4 dicarboxylates
EP2904104B1 (en) Recombinant microorganisms for producing organic acids
Zhou et al. Recent advances in metabolic engineering of microorganisms for the production of monomeric C3 and C4 chemical compounds
JP2022046736A (en) Methods and microorganisms for producing glycolic acid and/or glyoxylic acid
Jantama Technology toward biochemicals precursors and bioplastic production
JP2015228804A (en) Microorganisms capable of producing 2,3-butanediol and methods for producing 2,3-butanediol using the same, and methods for producing 1,3-butadiene
JP2010183858A (en) Gene recombination microorganism and method for producing 3-hydroxypropionic acid using the same
WO2015022496A2 (en) A process for production of methacrylic acid and derivatives thereof
JP6446807B2 (en) Method for producing organic compound using microorganism
US20160230198A1 (en) Methylmalonic acid compositions, biological methods for making same, and microorganisms for making same
JP2017192325A (en) Method for producing organic acid
JP2013202029A (en) Method for producing 3-hydroxypropionic acid
JP6394221B2 (en) Method for producing purified sugar solution, method for producing organic compound, and method for culturing microorganism
WO2016130597A1 (en) Methylmalonic acid compositions, biological methods for making same, and microorganisms for making same
Rodrigues Heterologous Production of Acrylic Acid: Current Challenges and Perspectives. Synbio 2022, 1, 3–32

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150915

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151112

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160202