KR100906179B1 - Polypeptides and biosynthetic pathways - Google Patents

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    • C07D209/10Indoles; Hydrogenated indoles with substituted hydrocarbon radicals attached to carbon atoms of the hetero ring
    • C07D209/18Radicals substituted by carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals

Abstract

본 발명은 글루코스, 트립토판, 인돌-3-젖산, 인돌-3-피루브산염 및 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산으로부터 모나틴을 제조하는데 사용할 수 있는 방법 및 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 인돌-3-피루브산염과 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산 중간체를 제조하는 방법도 제공한다. 본 발명에 제공된 조성물은 핵산 분자, 폴리펩티드, 화학적 구조물 및 세포를 포함한다. 본 발명의 방법은 시험관내 방법 및 생체내 방법을 모두 포함하며 시험관내 방법은 화학 반응을 포함한다.The present invention can be used to prepare monatin from glucose, tryptophan, indole-3-lactic acid, indole-3-pyruvate and 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid. It relates to methods and compositions. The present invention also provides a process for preparing indole-3-pyruvate and 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid intermediate. The compositions provided herein comprise nucleic acid molecules, polypeptides, chemical structures and cells. The methods of the present invention include both in vitro and in vivo methods and in vitro methods include chemical reactions.

Description

폴리펩티드 및 생합성 경로{POLYPEPTIDES AND BIOSYNTHETIC PATHWAYS}POLYPEPTIDES AND BIOSYNTHETIC PATHWAYS

관련 출원 정보Related Application Information

본 출원은 2002년 4월 23일에 출원된 미국 특허 출원 60/374,831호를 우선권으로 주장한다.This application claims priority to US patent application 60 / 374,831, filed April 23, 2002.

본 발명은 인돌-3-피루브산염, 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산(MP) 및/또는 모나틴 제조에 유용한 폴리펩티드 및 생합성 경로에 관한 것이다.The present invention relates to polypeptides and biosynthetic pathways useful for the production of indole-3-pyruvate, 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid (MP) and / or monatin.

인돌 Indole 피루브산염Pyruvate

인돌-3-피루브산염은 산소가 고농도인 조직에서 산화성 스트레스에 대응 작용하는 것으로 사료되는 강력한 항산화제이다(Politi et al. "Recent advances in Tryptophan Research", edited by G.A.Filippini et al., Plenum Press, New York, 1996, pp 291-8). 또한, 인돌 피루브산염은 주요 식물 성장 호르몬 옥신(확산성 성장 촉진 인자)인 인돌-아세트산(IAA)을 생성하는 경로의 중간체이다. IAA는 일정 범위의 생리학적 공정, 예컨대 정아 우세성, 굴성, 지맥 신장성, 형성층 세포 분열 유도 및 발근 개시등에서 마이크로그람 이하의 양으로 활성을 나타낸다. 합성 옥신은 원예학에서 발근 유도와 과일 결실 및 성장의 촉진에 사용되는 것이다. 고농도 의 합성 옥신은 활엽식물에 대한 제초제로서 효과적이다. 발효 생산되는 천연 옥신은 합성 제초제에 비해 환경 친화성인 것으로 볼 수 있다. 성장 조절제는 1999년 4억 파운드(14억 U.S.달러) 어치가 전세계적으로 판매되었다. Indole-3-pyruvate is a potent antioxidant that is thought to counteract oxidative stress in high oxygen tissues (Politi et al. "Recent advances in Tryptophan Research", edited by GAFilippini et al., Plenum Press, New York, 1996, pp 291-8). Indole pyruvate is also an intermediate in the pathway that produces indole-acetic acid (IAA), a major plant growth hormone auxin (diffuse growth promoter). IAA exhibits activity in sub-microgram amounts in a range of physiological processes, such as spermatologic dominance, flexibility, vein elongation, induction of mesenchymal cell division and initiation of rooting. Synthetic auxin is used in horticulture to induce rooting and to promote fruit deletion and growth. High concentrations of synthetic auxin are effective as herbicides on broadleaf plants. Natural auxin produced by fermentation can be seen as environmentally friendly compared to synthetic herbicides. Growth regulators sold £ 400 million ($ 1.4 billion U.S.) worldwide in 1999.

인돌 아세트산과 이의 유도체에 대한 몇가지 특허에는 미국 특허 제5,843,782호(Micropropagation of rose plants, auxin used in culture medium) 및 미국 특허 제5,952,231호(Micropropagation of rose plants)가 있다.Some patents for indole acetic acid and derivatives thereof include US Pat. No. 5,843,782 (Micropropagation of rose plants, auxin used in culture medium) and US Pat. No. 5,952,231 (Micropropagation of rose plants).

식물에 관련된 유용성 외에도 인돌 아세트산은 약학적 용도에도 유용하다. 미국 특허 제5,173,497호("Method of preparing alpha-oxopyrrolo[2,3-B]indole acetic acids and derivatives")는 알쯔하이머병 및 노인성 치매에 관련된 것과 같은 기억 손상을 치료하는데 유용한 이 화합물의 용도를 제안하고 있다. 미국 특허 제5,173,497호에 제안된 기작은 이 화합물이 폴리펩티드 아세틸콜린스테라제를 억제하고 뇌에 아세틸콜린의 농도를 증가시킨다는 것이다.In addition to plant related utility, indole acetic acid is also useful for pharmaceutical use. U.S. Patent 5,173,497 ("Method of preparing alpha-oxopyrrolo [2,3-B] indole acetic acids and derivatives") proposes the use of this compound useful for treating memory impairments, such as those associated with Alzheimer's disease and senile dementia. have. The mechanism proposed in US Pat. No. 5,173,497 is that the compound inhibits polypeptide acetylcholinesterase and increases the concentration of acetylcholine in the brain.

인돌-3-카르비놀은 인돌-3-아세트산으로부터 퍼옥사다제 촉매 산화를 통해 생산되고 디인돌릴메탄으로 용이하게 전환될 수 있다. 이 두 화합물은 독소를 제거하고 여성의 건강에 유리한 호르몬 생산을 촉진하는 것으로 보고되고 있다.Indole-3-carbinol is produced from indole-3-acetic acid via peroxadase catalytic oxidation and can be readily converted to diindolinylmethane. Both compounds have been reported to eliminate toxins and promote hormone production that is beneficial to women's health.

트립토판 유도체Tryptophan derivatives

염소화된 D-트립토판은 무영양성 감미제로 동정되었고, 후속되는 다른 유도체에도 관심이 증가되고 있다. 모나틴은 아미노산 트립토판과 조성이 유사한 천연 감미제이다. 모나틴은 남아프리카 관목인 스클레로키톤 일리시폴리우스(Sclerochiton ilicofolius)의 뿌리 껍질에서 추출될 수 있고 고강도 감미제로서 식품과 음료 산업에서 촉망받고 있다. 모나틴에 대한 몇가지 특허로는 미국 특허 5994559(Synthesis of monatin-A high intensity natural sweetner), 미국 특허 4975298(3-(1-amino-1,3-dicarboxy-3-hydroxy-but-4-yl)-indole compounds), 미국 특허 5128164(Composition for human consumption containing 3-(1-amino-1,3-dicarboxy-3-hydroxy-but-4-yl)-indole compounds; 및 미국 특허 5128482(Process for the production of 3-1(1-amino-1,3-dicarboxy-3-hydroxy-but-4-yl)indole)이 있다.Chlorinated D-tryptophan has been identified as a nutritive sweetener and there is increasing interest in other derivatives that follow. Monatin is a natural sweetener similar in composition to the amino acid tryptophan. Monatin can be extracted from the root bark of Sclerochiton ilicofolius , a South African shrub, and has been promising in the food and beverage industry as a high intensity sweetener. Some patents for monatin include US Patent 5994559 (Synthesis of monatin-A high intensity natural sweetner), US Patent 4975298 (3- (1-amino-1,3-dicarboxy-3-hydroxy-but-4-yl) -indole compounds), US Patent 5128164 (Composition for human consumption containing 3- (1-amino-1,3-dicarboxy-3-hydroxy-but-4-yl) -indole compounds; and US Patent 5128482 (Process for the production of 3-1 (1-amino-1,3-dicarboxy-3-hydroxy-but-4-yl) indole).

여기에 기술된 모나틴 전구체 일부도 합성 감미제로서 또는 모나틴 유도체 합성의 중간체로서 유용하게 사용될 수 있다. Some of the monatin precursors described herein may also be usefully used as synthetic sweeteners or as intermediates in the synthesis of monatin derivatives.

본 발명은 글루코스, 트립토판, 인돌-3-젖산으로부터 및/또는 인돌-3-피루브산염 및 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산과 같은 모나틴 전구체를 통해 모나틴을 제조하는 몇 가지 생합성 경로를 제공한다. 또한 본 발명은 모나틴, 인돌-3-피루브산염 및 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산 제조에 사용할 수 있는 폴리펩티드 및 핵산 서열도 개시한다. The present invention is derived from glucose, tryptophan, indole-3-lactic acid and / or via monatin precursors such as indole-3-pyruvate and 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid. Several biosynthetic pathways for making monatin are provided. The invention also discloses polypeptide and nucleic acid sequences that can be used to prepare monatin, indole-3-pyruvate and 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid.

모나틴은 인돌-3-피루브산염, 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산(모나틴 전구체, MP, 모나틴의 알파-케토 형태), 인돌-3-젖산, 트립토판 및/또는 글루코스를 통해 생성될 수 있다(도 1). 모나틴 또는 이의 중간체를 생성 또는 제조하는 방법은 도 1 내지 3 및 도 11 내지 13에 예시하였는데, 이 방법들은 기질을 제1 산물로 전환시키고, 그 다음 이 제1 산물을 제2 산물로 전환시키는 등 의 반응을 목적한 최종 산물이 생성될 때까지 지속하는 반응을 포함한다.Monatin is indole-3-pyruvate, 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid (monatin precursor, MP, alpha-keto form of monatin), indole-3 -Via lactic acid, tryptophan and / or glucose (FIG. 1). Methods of producing or preparing monatin or intermediates thereof are illustrated in FIGS. 1-3 and 11-13, which convert the substrate into a first product and then convert the first product into a second product. Reactions that last until the desired end product is produced.

도 1 내지 3 및 도 11 내지 13은 잠재적 중간 산물과 최종 산물을 박스 안에 표시하고 있다. 예를 들어, 한 산물에서 다른 산물로의 전환, 예컨대 글루코스에서 트립토판, 트립토판에서 인돌-3-피루브산염, 인돌-3-피루브산염에서 MP, MP에서 모나틴, 또는 인돌-3-젖산(인돌-젖산염)에서 인돌-3-피루브산염으로의 전환은 이 방식으로 표시할 수 있다. 이러한 전환은 화학적 또는 생물학적으로 촉진될 수 있다. "전환한다"라는 용어는 제1 중간체에서 제2 중간체로 변화하는 반응에서 화학적 수단이나 폴리펩티드가 이용되는 것을 의미한다. "화학적 전환"이란 용어는 폴리펩티드에 의해 활성적으로 촉진되지 않는 반응을 의미한다. "생물학적 전환"이란 용어는 폴리펩티드에 의해 활성적으로 촉진되는 반응을 의미한다. 전환은 생체내 또는 시험관내에서 일어날 수 있다. 생물학적 전환이 사용되는 경우에는, 폴리펩티드 및/또는 세포를 고분자 지지체 상에 화학적으로 부착시키는 등의 방법으로 지지체 상에 고정시킬 수 있다. 이러한 전환은 당업자에게 공지된 모든 반응기, 예컨대 회분식 반응식 또는 연속 반응기를 사용하여 수행할 수 있다.1-3 and 11-13 show potential intermediates and final products in boxes. For example, conversion from one product to another, such as glucose to tryptophan, tryptophan to indole-3-pyruvate, indole-3-pyruvate to MP, MP to monatin, or indole-3-lactic acid (indol- Lactate) to indole-3-pyruvate can be expressed in this manner. This conversion can be promoted chemically or biologically. The term “converts” means that chemical means or polypeptides are used in the reaction that changes from the first intermediate to the second intermediate. The term "chemical conversion" refers to a reaction that is not actively promoted by a polypeptide. The term "biological conversion" means a reaction that is actively promoted by a polypeptide. The conversion can occur in vivo or in vitro. If a biological transformation is used, the polypeptide and / or cells can be immobilized on the support, such as by chemically attaching on the polymer support. This conversion can be carried out using all reactors known to those skilled in the art, such as batch reaction or continuous reactors.

또한, 본 발명은 제1 폴리펩티드와 기질을 접촉시켜 제1 산물을 제조하는 단계, 형성된 제1 산물을 제2 폴리펩티드와 접촉시켜 제2 산물을 제조하는 단계, 그 다음 형성된 제2 산물을 제3 폴리펩티드와 접촉시켜 제3 산물, 예컨대 모나틴을 제조하는 단계를 포함하는 방법도 제공한다. 사용된 폴리펩티드와 생성된 산물은 도 1 내지 3과 도 11 내지 13에 제시되어 있다.In addition, the present invention provides a method of preparing a first product by contacting a substrate with a first polypeptide, preparing a second product by contacting the formed first product with a second polypeptide, and then forming the second product with the third polypeptide. Also provided is a method comprising the step of contacting with a third product to produce a third product, such as monatin. The polypeptides used and the resulting products are shown in FIGS. 1-3 and 11-13.

본 발명은 또한 도 1 내지 3과 도 11 내지 13에 제시된 전환반응에 사용될 수 있는 폴리펩티드 및 이의 암호 서열도 개시한다. 일부 예에서는, 상기 폴리펩티드의 기질 특이성 및/또는 활성을 변형시키는 점 돌연변이를 1개 이상 보유하는 폴리펩티드도 모나틴 제조에 사용된다.The present invention also discloses polypeptides and coding sequences thereof that can be used in the conversion reactions shown in FIGS. 1-3 and 11-13. In some instances, polypeptides having one or more point mutations that modify the substrate specificity and / or activity of the polypeptide are also used for monatin production.

본 발명은 모나틴을 생성하는 분리된 재조합 세포도 개시한다. 이 세포는 식물, 동물, 박테리아, 효모, 조류, 시생대 또는 진균 세포 등의 임의의 세포일 수 있다. The present invention also discloses isolated recombinant cells that produce monatin. This cell can be any cell, such as a plant, animal, bacterium, yeast, algae, embryonic or fungal cell.

특정 구체예에서, 개시된 세포는 다음과 같은 활성을 1가지 이상 보유하는 세포, 예컨대, 트립토판 아미노전이효소(EC 2.6.1.27), 타이로신(방향족) 아미노전이효소(EC 2.6.1.5), 다중 기질 아미노전이효소(EC 2.6.1.-), 아스파르트산염 아미노전이효소(EC 2.6.1.1), 트립토판 탈수소효소(EC 1.4.1.19), 트립토판-페닐피루브산염 아미노전이효소(EC 2.6.1.28), L-아미노산 산화효소(EC 1.4.3.2), 트립토판 산화효소(EC 번호 없음, Hadar et al., J.Bacterial 125:1096-1104, 1976 및 Furuya et al., Biosci Biotechnol Biochem 64:1486-93, 2000), D-아미노산 탈수소효소(EC 1.4.99.1), D-아미노산 산화효소(EC 1.4.3.3), D-알라닌 아미노전이효소(EC 2.6.1.21), 합성효소/분해효소(EC 4.1.3.-), 예컨대 4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염 알돌라제(EC 4.1.3.17) 또는 4-하이드록시-2-옥소글루타르산염 알돌라제(EC 4.1.3.16), 합성효소/분해효소(4.1.2.-), D-트립토판 아미노전이효소(Kohiba and Mito, Proceedings of the 8th international Symposium on Vitamin B6 and Carbonyl Catalysis, Osaka, Japan 1990), 페닐알라닌 탈수소효소(EC 1.4.1.20) 및/또는 글루탐산염 탈수소효소(EC 1.4.1.2, 1.4.1.3, 1.4.1.4)와 같은 활성을 2가지 이상 또는 3가지 이상 보유하는 세포를 포함한다.In certain embodiments, the disclosed cells are cells that possess one or more of the following activities, such as tryptophan aminotransferase (EC 2.6.1.27), tyrosine (aromatic) aminotransferase (EC 2.6.1.5), multiple substrate amino Transferase (EC 2.6.1.-), aspartate aminotransferase (EC 2.6.1.1), tryptophan dehydrogenase (EC 1.4.1.19), tryptophan-phenylpyruvate aminotransferase (EC 2.6.1.28), L- Amino acid oxidase (EC 1.4.3.2), tryptophan oxidase (without EC number, Hadar et al., J. Bacterial 125: 1096-1104, 1976 and Furuya et al., Biosci Biotechnol Biochem 64: 1486-93, 2000) , D-amino acid dehydrogenase (EC 1.4.99.1), D-amino acid oxidase (EC 1.4.3.3), D-alanine aminotransferase (EC 2.6.1.21), synthetase / degrading enzyme (EC 4.1.3.- ), Such as 4-hydroxy-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase (EC 4.1.3.17) or 4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase (EC 4.1.3.16), synthetic Enzyme / min Enzyme (4.1.2.-), D- tryptophan aminotransferase (Kohiba and Mito, Proceedings of the 8th international Symposium on Vitamin B 6 and Carbonyl Catalysis, Osaka, Japan 1990), phenylalanine dehydrogenase (EC 1.4.1.20) and And / or cells that have two or more activities, such as glutamate dehydrogenase (EC 1.4.1.2, 1.4.1.3, 1.4.1.4).

다른 구체예에서, 세포는 다음과 같은 활성을 1가지 이상 보유하는 세포, 예컨대 인돌젖산염 탈수소효소(EC 1.1.1.110), R-4-하이드록시페닐젖산염 탈수소효소(EC 1.1.1.222), 3-(4)-하이드록시페닐피루브산염 환원효소(EC 1.1.1.237), 젖산염 탈수소효소(EC 1.1.1.27, 1.1.1.28, 1.1.2.3), (3-이미다졸-5-일)젖산염 탈수소효소(EC 1.1.1.111), 젖산염 산화효소(EC 1.1.3.-), 합성효소/분해효소(4.1.3.-), 예컨대 4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염 알돌라제(EC 4.1.3.17) 또는 4-하이드록시-2-옥소글루타르산염 알돌라제(EC 4.1.3.16), 합성효소/분해효소(4.1.2.-), 트립토판 탈수소효소(EC 1.4.1.19), 트립토판-페닐피루브산염 아미노전이효소(EC 2.6.1.28), 트립토판 아미노전이효소(EC 2.6.1.27), 트립토판-페닐피루브산염 아미노전이효소(EC 2.6.1.5), 다중 기질 아미노전이효소(EC 2.6.1.-), 아스파르트산염 아미노전이효소(EC 2.6.1.1), 페닐알라닌 탈수소효소(EC 1.4.1.20), 글루탐산염 탈수소효소(EC 1.4.1.2, 1.4.1.3, 1.4.1.4), D-아미노산 탈수소효소(EC 1.4.99.1), D-트립토판 아미노전이효소 및/또는 D-알라닌 아미노전이효소(EC 2.6.1.21) 등의 활성 중에서 2가지 이상 또는 3가지 이상을 보유하는 세포를 포함한다. In another embodiment, the cell is a cell having one or more of the following activities, such as indole lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.110), R-4-hydroxyphenyl lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.222), 3- (4) -hydroxyphenylpyruvate reductase (EC 1.1.1.237), lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.27, 1.1.1.28, 1.1.2.3), (3-imidazol-5-yl) lactate dehydrogenase ( EC 1.1.1.111), lactate oxidase (EC 1.1.3.-), synthetases / degrading enzymes (4.1.3.-) such as 4-hydroxy-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase (EC 4.1.3.17) or 4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase (EC 4.1.3.16), synthetase / degrading enzyme (4.1.2.-), tryptophan dehydrogenase (EC 1.4.1.19) , Tryptophan-phenylpyruvate aminotransferase (EC 2.6.1.28), tryptophan aminotransferase (EC 2.6.1.27), tryptophan-phenylpyruvate aminotransferase (EC 2.6.1.5), multi-substrate aminotransferase (EC 2.6 .1.-), Aspartate Army Transcriptase (EC 2.6.1.1), phenylalanine dehydrogenase (EC 1.4.1.20), glutamate dehydrogenase (EC 1.4.1.2, 1.4.1.3, 1.4.1.4), D-amino acid dehydrogenase (EC 1.4.99.1) Cells containing at least two or at least three of the following activities: D-tryptophan aminotransferase and / or D-alanine aminotransferase (EC 2.6.1.21).

또한, 개시된 세포는 다음과 같은 활성을 1가지 이상 보유하는 세포, 예컨대 트립토판 아미노전이효소(EC 2.6.1.27), 타이로신(방향족) 아미노전이효소(EC 2.6.1.5), 다중 기질 아미노전이효소(EC 2.6.1.-), 아스파르트산염 아미노전이효소(EC 2.6.1.1), 트립토판 탈수소효소(EC 1.4.1.19), 트립토판-페닐피루브산염 아미 노전이효소(EC 2.6.1.28), L-아미노산 산화효소(EC 1.4.3.2), 트립토판 산화효소(EC 번호 없음), D-아미노산 탈수소효소(EC 1.4.99.1), D-아미노산 산화효소(EC 1.4.3.3), D-알라닌 아미노전이효소(EC 2.6.1.21), 인돌젖산염 탈수소효소(EC 1.1.1.110), R-4-하이드록시페닐젖산염 탈수소효소(EC 1.1.1.222), 3-(4)-하이드록시페닐피루브산염 환원효소(EC 1.1.1.237), 젖산염 탈수소효소(EC 1.1.1.27, 1.1.1.28, 1.1.2.3), (3-이미다졸-5-일)젖산염 탈수소효소(EC 1.1.1.111), 젖산염 산화효소(EC 1.1.3.-), 합성효소/분해효소(4.1.3.-), 예컨대 4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염 알돌라제(EC 4.1.3.17) 또는 4-하이드록시-2-옥소글루타르산염 알돌라제(EC 4.1.3.16), 합성효소/분해효소(4.1.2.-), 글루탐산염 탈수소효소(EC 1.4.1.2, 1.4.1.3, 1.4.1.4), 페닐알라닌 탈수소효소(EC 1.4.1.20) 및/또는 D-트립토판 아미노전이효소와 같은 활성을 2가지 이상 또는 3가지 이상 보유하는 세포를 포함한다.In addition, the disclosed cells may be cells which possess one or more of the following activities, such as tryptophan aminotransferase (EC 2.6.1.27), tyrosine (aromatic) aminotransferase (EC 2.6.1.5), multiple substrate aminotransferases (EC) 2.6.1.-), aspartate aminotransferase (EC 2.6.1.1), tryptophan dehydrogenase (EC 1.4.1.19), tryptophan-phenylpyruvate aminotransferase (EC 2.6.1.28), L-amino acid oxidase (EC 1.4.3.2), tryptophan oxidase (no EC number), D-amino acid dehydrogenase (EC 1.4.99.1), D-amino acid oxidase (EC 1.4.3.3), D-alanine aminotransferase (EC 2.6. 1.21), indole lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.110), R-4-hydroxyphenyl lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.222), 3- (4) -hydroxyphenylpyruvate reductase (EC 1.1.1.237) , Lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.27, 1.1.1.28, 1.1.2.3), (3-imidazol-5-yl) lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.111), lactate oxidase (EC 1.1.3.-) , synthesis Bovine / degrading enzyme (4.1.3.-) such as 4-hydroxy-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase (EC 4.1.3.17) or 4-hydroxy-2-oxoglutarate egg Dolase (EC 4.1.3.16), synthetase / degrading enzyme (4.1.2.-), glutamate dehydrogenase (EC 1.4.1.2, 1.4.1.3, 1.4.1.4), phenylalanine dehydrogenase (EC 1.4.1.20) And / or cells that have two or more or three or more activities, such as D-tryptophan aminotransferase.

모나틴은 트립토판 및/또는 인돌-3-젖산을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는 제1 폴리펩티드와 트립토판 또는 인돌-3-젖산(트립토판 또는 인돌-3-젖산의 D형 또는 L형 모두 인돌-3-피루브산염으로 전환되는 기질로서 사용할 수 있음; 당업자라면 이 단계에서 선택된 폴리펩티드가 이상적으로 적당한 특이성을 나타낸다는 것을 이해할 수 있을 것이다)을 접촉시키는 단계; 생성된 인돌-3-피루브산염을 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산(MP)으로 전환시키는 제2 폴리펩티드와 상기 인돌-3-피루브산염을 접촉시키는 단계; 및 상기 MP를 모나틴으로 전환시키는 제3 폴리펩티드와 상기 MP를 접촉시키는 단계를 포함하는 방법으로 제조할 수 있다. 이러한 전환에 사용할 수 있는 폴리펩티드의 예를 도 2와 도 3에 예시하였다.Monatin is the first polypeptide that converts tryptophan and / or indole-3-lactic acid to indole-3-pyruvate and tryptophan or indole-3-lactic acid (both indole- form D or L of tryptophan or indole-3-lactic acid). Contacting with a substrate converted to 3-pyruvate; those skilled in the art will understand that the polypeptide selected in this step would ideally exhibit suitable specificity); Contacting the indole-3-pyruvate with a second polypeptide that converts the resulting indole-3-pyruvate to 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid (MP) step; And contacting the MP with a third polypeptide that converts the MP to monatin. Examples of polypeptides that can be used for this conversion are illustrated in FIGS. 2 and 3.

본 발명은 다른 관점으로서 MP와 같은 조성물, 적어도 하나의 외인성 핵산 서열에서 암호화되는 폴리펩티드 2종 이상, 또는 때로는 3종 이상 또는 4종 이상을 함유하는 세포도 제공한다.The present invention also provides, in another aspect, a cell containing a composition such as MP, two or more, or sometimes three or more, or four or more polypeptides encoded in at least one exogenous nucleic acid sequence.

이러한 관점 및 기타 다른 관점의 본 발명은 다음 제시되는 상세한 설명과 예시적 실시예를 통해 명백하게 이해할 수 있을 것이다. These and other aspects of the invention will be apparent from the following detailed description and illustrative examples.

도 1은 모나틴 및/또는 인돌-3-피루브산염을 제조하는데 사용된 생합성 경로를 도시한 것이다. 한 경로는 인돌-3-피루브산염을 트립토판을 통해 생성하고 다른 경로는 3-젖산을 통해 생성하고 있다. 이어서 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산(MP) 중간체를 통해 모나틴이 생성된다.1 depicts the biosynthetic pathway used to prepare monatin and / or indole-3-pyruvate. One route produces indole-3-pyruvate through tryptophan and the other route through 3-lactic acid. Monatin is then produced via 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid (MP) intermediate.

박스 안에 제시된 화합물은 기질과 생합성 경로에서 생성된 산물이다.The compounds shown in the boxes are the products produced by the substrate and the biosynthetic pathway.

화살표 옆에 제시된 조성물은 보조인자이거나 기질이 산물로 전환되는 동안에 사용될 수 있는 반응물이다. 사용된 보조인자 또는 반응물은 생합성 경로의 구체적 단계에 사용된 폴리펩티드 마다 달라진다. 보조인자 PLP(피리독살 5'-인산염)는 폴리펩티드와 무관하게 반응을 촉매할 수 있어서, 단순히 PLP를 제공하면 기질이 산물로 진행될 수 있다.The composition shown next to the arrow is a cofactor or a reactant that can be used while the substrate is converted to the product. The cofactors or reactants used will vary with the polypeptides used in the specific steps of the biosynthetic pathway. Cofactor PLP (pyridoxal 5′-phosphate) can catalyze the reaction regardless of polypeptide, so simply providing PLP allows the substrate to proceed to the product.

도 2는 MP 중간체를 이용하는 생합성 경로의 보다 상세한 도식이다. 이 경로의 각 단계에 사용된 기질은 박스로 표시하였다. 각 기질을 전환시키는 폴리펩티드는 각 기질 사이에 위치한 화살표 옆에 기재하였다. 각 폴리펩티드는 일반명과 효소 분류(EC) 번호로 기재하였다. 2 is a more detailed schematic of the biosynthetic pathway using MP intermediates. Substrates used in each step of this route are boxed. Polypeptides that convert each substrate are listed next to the arrows located between each substrate. Each polypeptide is listed by its generic name and enzyme classification (EC) number.

도 3은 인돌-3-젖산을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는 생합성 경로의 보다 상세한 도식이다. 기질은 박스로 표시하였고, 각 기질을 전환시키는 폴리펩티드는 각 기질 사이에 위치한 화살표 옆에 기재하였다. 각 폴리펩티드는 일반명과 효소 분류(EC) 번호로 기재하였다. 3 is a more detailed schematic of the biosynthetic pathway for converting indole-3-lactic acid to indole-3-pyruvate. Substrates are marked with boxes, and the polypeptides that convert each substrate are listed next to the arrows located between each substrate. Each polypeptide is listed by its generic name and enzyme classification (EC) number.

도 4는 화학적 수단을 통해 MP를 제조할 수 있는 가능한 1가지 반응을 도시한 것이다.4 illustrates one possible reaction that can produce MP via chemical means.

도 5A 및 도 5B는 효소적으로 생성된 모나틴을 LC/MS로 확인한 결과를 나타내는 크로마토그램이다.5A and 5B are chromatograms showing the results obtained by LC / MS for enzymatically produced monatin.

도 6은 효소적으로 합성된 모나틴의 전기분사 질량 스펙트럼이다.6 is an electrospray mass spectrum of enzymatically synthesized monatin.

도 7A 및 도 7B는 효소적 혼합물에서 생성된 모나틴의 LC/MS/MS 딸 이온 분석 결과를 나타내는 크로마토그램이다.7A and 7B are chromatograms showing LC / MS / MS daughter ion analysis of monatin produced in an enzymatic mixture.

도 8은 효소적으로 생성된 모나틴의 고해상도 질량 분석 결과를 나타낸 크로마토그램이다.8 is a chromatogram showing the results of high resolution mass spectrometry of enzymatically produced monatin.

도 9A 내지 도 9C는 (A) R-트립토판, (B) S-트립토판 및 (C) 효소적으로 생성된 모나틴의 키랄 분리를 나타낸 크로마토그램이다.9A-9C are chromatograms showing chiral separation of (A) R-tryptophan, (B) S-tryptophan and (C) enzymatically produced monatin.

도 10은 IPTG 유도 후 박테리아 세포에서 생성된 모나틴의 상대적 양을 나타낸 막대 그래프이다. (-)는 기질 무첨가(트립토판 또는 피루브산염 무첨가)를 나타낸다. 10 is a bar graph showing the relative amount of monatin produced in bacterial cells after IPTG induction. (-) Indicates no substrate (tryptophan or pyruvate).                 

도 11 및 도 12는 트립토판 또는 인돌-3-피루브산염으로부터 생성되는 모나틴의 수율을 증가시키기 위해 사용된 경로를 도시한 모식도이다.11 and 12 are schematic diagrams showing the route used to increase the yield of monatin produced from tryptophan or indole-3-pyruvate.

도 13은 트립토판 또는 인돌-3-피루브산염으로부터 생성되는 모나틴의 수율을 증가시키기 위해 사용할 수 있는 경로를 도시한 모식도이다.FIG. 13 is a schematic diagram illustrating pathways that can be used to increase the yield of monatin produced from tryptophan or indole-3-pyruvate.

서열 목록Sequence list

첨부한 서열 목록에 열거된 핵산 서열과 아미노산 서열은 뉴클레오타이드 염기의 표준 문자 약어와 아미노산의 3문자 코드를 사용하여 제시하였다. 각 핵산 서열은 1가닥만을 제시하였으나, 이와 같이 제시된 가닥을 참조로 하여 알 수 있는 상보적 가닥도 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Nucleic acid sequences and amino acid sequences listed in the appended sequence listings are presented using standard letter abbreviations for nucleotide bases and three letter codes for amino acids. Each nucleic acid sequence has shown only one strand, but it should be understood to include complementary strands which may be known by reference to the strands presented as such.

서열 번호 1 및 2는 시노라이조븀 멜리로티(Sinorhizobium meliloti)에서 유래하는 아미노전이효소의 핵산 서열 및 아미노산 서열을 각각 나타낸 것이다(tatA 유전자, 문헌에서는 타이로신 또는 방향족 아미노전이효소라고 부름).SEQ ID NOs: 1 and 2 are Sinorhizobium The nucleic acid sequence and amino acid sequence of the aminotransferase derived from meliloti ) are shown respectively (tatA gene, called a tyrosine or aromatic aminotransferase in literature).

서열 번호 3 및 4는 로도박터 스페로이드(Rhodobacter sphaeroides)(2.4.1)에서 유래하는 타이로신 아미노전이효소의 핵산 서열과 아미노산 서열을 각각 나타낸 것이다(tatA(서열번호 1 및 2)와의 상동성으로 인해 게노믹스 소프트웨어에서는 "아스파르트산염 아미노전이효소"인 것으로 추정하고 있음).SEQ ID NOs: 3 and 4 are Rhodobacter Nucleic acid and amino acid sequences of tyrosine aminotransferases derived from sphaeroides ) (2.4.1) are shown respectively (homologous aminotransferases in the genomics software due to homology with tatA Estimated).

서열번호 5 및 6은 로도박터 스페로이드(35053)에서 유래하는 아미노전이효소의 핵산 서열과 아미노산 서열을 각각 나타낸 것이다(2.4.1 서열, 서열번호 3과 4에 근거하여 클로닝한 신규물).SEQ ID NOs: 5 and 6 show nucleic acid sequences and amino acid sequences of aminotransferases derived from Rhodobacter spheroid (35053), respectively (2.4.1 sequences, novel cloned based on SEQ ID NOs: 3 and 4).

서열번호 7 및 8은 레이쉬마니아 메이저(Leishmania major)에서 유래하는 광 범위 기질 아미노전이효소(bsat)의 핵산 서열과 아미노산 서열을 각각 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 7 and 8 show the nucleic acid and amino acid sequences of the broad substrate aminotransferase (bsat) derived from Leishmania major , respectively.

서열번호 9 및 10은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)에서 유래하는 방향족 아미노전이효소(ara T)의 핵산 서열과 아미노산 서열을 각각 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 9 and 10 show nucleic acid sequences and amino acid sequences of aromatic aminotransferases (ara T) derived from Bacillus subtilis , respectively.

서열번호 11 및 12는 락토바실러스 아밀로보러스(Lactobacillus amylovorus)에서 유래하는 방향족 아미노전이효소의 핵산 서열과 아미노산 서열을 각각 나타낸 것이다(상동성에 의해 방향족 아미노전이효소로 확인됨).SEQ ID NOs: 11 and 12 are Lactobacillus amyloborus amylovorus ) shows the nucleic acid sequence and amino acid sequence of the aromatic aminotransferase derived from (identified by the homology to the aromatic aminotransferase).

서열번호 13 및 14는 R.스페로이드(35053)에서 유래하는 다중 기질 아미노전이효소(msa)의 핵산 서열과 아미노산 서열을 각각 나타낸 것이다(수탁번호 AAAE01000093.1(bp 14743-16155) 및 수탁번호 ZP00005082.1과의 상동성에 의해 다중 기질 아미노전이효소로 확인됨).SEQ ID NOs: 13 and 14 show nucleic acid sequences and amino acid sequences of multiple substrate aminotransferases (msa) derived from R. spheroid (35053), respectively (Accession No. AAAE01000093.1 (bp 14743-16155) and Accession No. ZP00005082). Identified as multiple substrate aminotransferases by homology with .1).

서열번호 15 및 16은 B.서브틸리스 D-알라닌 아미노전이효소(dat) 서열을 클로닝하는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 15 and 16 show the primers used to clone the B. subtilis D-alanine aminotransferase (dat) sequence.

서열번호 17 및 18은 S.멜리로티 tatA 서열을 클로닝하는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 17 and 18 show the primers used to clone the S. melototti tatA sequence.

서열번호 19 및 20은 B.서브틸리스 araT 아미노전이효소 서열을 클로닝하는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 19 and 20 show the primers used to clone the B. subtilis araT aminotransferase sequence.

서열번호 21 및 22는 로도박터 스페로이드(2.4.1 및 35053)의 다중 기질 아미노전이효소 서열을 클로닝하는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다. SEQ ID NOs: 21 and 22 show the primers used to clone the multiple substrate aminotransferase sequences of Rhodobacter spheroids (2.4.1 and 35053).                 

서열번호 23 및 24는 레이쉬마니아 메이저의 bsat 서열을 클로닝하는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 23 and 24 show the primers used to clone the bsat sequence of Laishmania major.

서열번호 25 및 26은 락토바실러스 아밀로보러스의 araT 서열을 클로닝하는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 25 and 26 show the primers used to clone the araT sequence of Lactobacillus amyloborus.

서열번호 27 및 28은 R.스페로이드 tatA 서열(2.4.1 및 35053)을 클로닝하는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 27 and 28 show the primers used to clone the R. spheroid tatA sequences (2.4.1 and 35053).

서열번호 29 및 30은 대장균 aspC 서열(유전자 서열 진뱅크 수탁번호 AE000195.1, 단백질 서열 진뱅크 수탁번호 AAC74014.1)을 클로닝하는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 29 and 30 show the primers used to clone the E. coli aspC sequence (gene sequence Genbank Accession No. AE000195.1, protein sequence Genbank Accession No. AAC74014.1).

서열번호 31 및 32는 대장균에서 유래하는 방향족 아미노전이효소(tyrB)의 핵산 서열과 아미노산 서열을 각각 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 31 and 32 show amino acid sequences and nucleic acid sequences of aromatic aminotransferases (tyrB) derived from E. coli, respectively.

서열번호 33 및 34는 대장균 tyrB 서열을 클로닝하는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 33 and 34 show the primers used to clone the E. coli tyrB sequence.

서열번호 35 내지 40은 4-하이드록시-2-옥소글루타르산염 알돌라제(KHG)(EC 4.1.3.16) 활성이 있는 폴리펩티드를 클로닝하는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 35 to 40 show primers used to clone a polypeptide having 4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase (KHG) (EC 4.1.3.16) activity.

서열번호 41 및 42는 단백질 P00913(GI:401195) 및 P31013(GI:401201)을 각각 암호화하는 대장균에서 유래하는 트립토파네이즈(tna) 및 시트로박터 프레운디(Citrobacter freundii)에서 유래하는 타이로신 페놀-분해효소(tpl)의 핵산 서열을 각각 나타낸 것이다. SEQ ID NOs: 41 and 42 are tyrosine phenols derived from tryptophanase (tna) and Citrobacter freundii derived from E. coli encoding proteins P00913 (GI: 401195) and P31013 (GI: 401201), respectively. The nucleic acid sequence of the degrading enzyme (tpl) is shown, respectively.                 

서열번호 43 내지 46은 트립토파네이즈 폴리펩티드 및 β-타이로시나제(타이로신 페놀-분해효소) 폴리펩티드를 클로닝하는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다. SEQ ID NOs: 43-46 show the primers used to clone the tryptophanase polypeptide and β-tyrosinase (tyrosine phenolase) polypeptide.

서열번호 47 내지 54는 트립토파네이즈 폴리펩티드 및 β-타이로시나제 폴리펩티드를 돌연변이시키는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 47-54 show primers used to mutate the tryptopase polypeptide and the β-tyrosinase polypeptide.

서열번호 55 내지 64는 4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염 알돌라제(EC 4.1.3.17) 활성이 있는 폴리펩티드를 클로닝하는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 55-64 show the primers used to clone a polypeptide having 4-hydroxy-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase (EC 4.1.3.17) activity.

서열번호 65 및 66은 C.테스토스테로니(C.testosteroni)에서 유래하는 4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염 알돌라제(proA)의 핵산 서열과 아미노산 서열을 각각 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 65 and 66 show the nucleic acid and amino acid sequences of 4-hydroxy-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase (proA) derived from C.testosteroni, respectively. .

서열번호 67 및 68은 pET30 Xa/LIC 중에 대장균 aspC를 보유한 오페론에서 C.테스토스테로니 4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염 알돌라제(proA)를 클로닝하는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다.SEQ ID NOs 67 and 68 show the primers used to clone C.testosterone 4-hydroxy-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase (proA) in an operon carrying E. coli aspC in pET30 Xa / LIC will be.

서열번호 69 내지 72는 pESC-his에서 대장균 aspC와 C.테스토스테로니 proA를 클로닝하는데 사용한 프라이머를 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 69-72 show the primers used to clone E. coli aspC and C. testosterone proA in pESC-his.

서열번호 73 및 74는 본 발명에 개시된 유전자의 클로닝에 사용된 프라이머의 5' 말단에 첨가되는 서열을 나타낸 것이다.SEQ ID NOs: 73 and 74 show sequences added to the 5 'end of the primers used for cloning the genes disclosed herein.

바람직한 구체예의 상세한 설명Detailed Description of the Preferred Embodiments

약어 및 용어Acronyms and Terms

다음에 제시되는 용어와 방법의 설명은 본 발명을 보다 상세히 기술하고 당업자가 본 발명을 실시할 때 지표가 될 수 있게 하기 위한 것이다. 본 명세서에 사용된 "함유하는"이란 용어는 "포함하는"을 의미하는 것이고 단수적 표현은 다른 분명한 표시가 없는 한 복수적 의미도 포함하는 것이다. 예를 들어, "단백질을 함유하는"이란 표현은 그러한 하나의 단백질 또는 복수의 단백질을 포함하는 것이고, "세포를 함유하는"이란 표현도 당업자에게 공지된 세포 및 이의 등가물을 1종 이상 포함하는 것 등을 의미한다.The following description of terms and methods is intended to describe the invention in more detail and to be an indicator when those skilled in the art practice the invention. As used herein, the term "containing" means "including" and the singular forms "a," "an," and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. For example, the expression "containing a protein" includes one such protein or a plurality of proteins, and the expression "containing a cell" includes one or more kinds of cells and their equivalents known to those skilled in the art. And the like.

다른 표시가 없는 한, 본 명세서에 사용된 모든 기술적 용어와 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당해 기술분야의 당업자가 일반적으로 이해하는 것과 같은 의미를 나타내는 것이다. 본 명세서에 개시된 것과 유사하거나 동일한 방법과 재료는 본 발명의 실시 또는 시험에 사용할 수 있지만 적당한 방법과 재료는 하기에 제시하는 바와 같다. 제시된 재료, 방법 및 실시예는 예시적인 것으로서, 한정되는 것으로 간주되어서는 안된다. 다음과 같은 상세한 설명과 청구의 범위를 살펴보면 본 발명의 다른 특징과 장점도 드러나게 될 것이다.Unless otherwise indicated, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Methods and materials similar or equivalent to those disclosed herein can be used in the practice or testing of the present invention, but suitable methods and materials are set forth below. The materials, methods, and examples presented are illustrative and should not be considered as limiting. The following detailed description and claims will also reveal other features and advantages of the present invention.

cDNA (상보성 DNA ): 전사를 결정하고, 내부, 비암호 분절(인트론) 및 조절 서열이 없는 DNA 단편. cDNA는 세포에서 추출한 메신저 RNA로부터 역전사에 의해 실험실에서 합성할 수 있다. cDNA (complementary DNA ): DNA fragments that determine transcription and lack internal, non-coding segments (introns) and regulatory sequences. cDNA can be synthesized in the laboratory by reverse transcription from messenger RNA extracted from cells.

보존적 치환: 유사한 생화학적 성질을 가진 아미노산 잔기로의 1개 이상의 아미노산의 치환(예컨대, 2개, 5개 또는 10개 잔기). 일반적으로, 보존적 치환은 생성되는 폴리펩티드의 활성에 영향을 거의 또는 전혀 미치지 않는다. 예를 들어, 이상적으로는 1개 이상의 보존적 치환을 포함하는 트립토판 아미노전이효소 폴리펩티드가 트립토판 아미노전이효소 활성을 보유하는 것이다. 예를 들어, 부위 지시성 돌연변이유발 또는 PCR과 같은 표준 절차를 사용하면 그 폴리펩티드를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열의 조작을 통해 1개 이상의 보존적 치환을 포함하는 폴리펩티드를 제조할 수 있다. Conservative substitutions: substitution of one or more amino acids with an amino acid residue having similar biochemical properties (eg, two, five or ten residues). In general, conservative substitutions have little or no effect on the activity of the resulting polypeptide. For example, an tryptophan aminotransferase polypeptide that ideally contains one or more conservative substitutions will retain tryptophan aminotransferase activity. For example, standard procedures such as site directed mutagenesis or PCR can be used to prepare polypeptides comprising one or more conservative substitutions through manipulation of the nucleotide sequence encoding the polypeptide.

치환성 변형체는 아미노산 서열 중의 적어도 하나의 잔기가 제거되고 그 위치에 다른 잔기가 삽입된 것이다. 단백질에 존재하는 원 아미노산 대신에 치환되어도 좋고 보존적 치환으로 간주되는 아미노산의 예로는 다음과 같은 것이 있다: ala - ser 또는 thr로 치환; arg - gln, his 또는 lys으로 치환; asn - glu, gln, lys, his, asp로 치환; asp - asn, glu 또는 gln으로 치환; cys = ser 또는 ala으로 치환; gln - asn, glu, lys, his, asp 또는 arg으로 치환; glu - asn, gln, lys 또는 asp로 치환; gly - pro로 치환; his - asn, lys, gln, arg, tyr으로 치환; ile - leu, met, val, phe으로 치환; leu - ile, met, val, phe으로 치환; lys - asn, glu, gln, his, arg 으로 치환; met - ile, leu, val, phe으로 치환; phe - trp, tyr, met, ile, 또는 leu 으로 치환; ser - thr, ala으로 치환; thr - ser 또는 ala으로 치환; trp - phe, tyr로 치환; tyr - his, phe 또는 trp로 치환; 및 val - met, ile, leu으로 치환.Substitutable variants are those wherein at least one residue in the amino acid sequence is removed and another residue is inserted at that position. Examples of amino acids that may be substituted for the original amino acid present in a protein and that are considered conservative substitutions include: ala-ser or thr; arg-substitution by gln, his or lys; asn-substitution with glu, gln, lys, his, asp; asp-substitution with asn, glu or gln; cys = substituted with ser or ala; gln-substitution with asn, glu, lys, his, asp or arg; glu-asn, gln, lys or asp; gly-substituted with pro; his-asn, lys, gln, arg, tyr; ile-substitution with leu, met, val, phe; leu-substituted with ile, met, val, phe; lys-asn, glu, gln, his, arg substitution; substitution with met-ile, leu, val, phe; phe-substituted with trp, tyr, met, ile, or leu; ser-thr, substituted by ala; thr-substitution by ser or ala; trp-phe, substituted by tyr; tyr-substitution by his, phe or trp; And val-met, ile, leu.

보존적 치환에 대한 또 다른 정보는 다른 문헌들 중에서 특히 Ben-Bassat et al.(J.Bacteril. 169:751-7, 1987), O'Regan et al.,(Gene 77:237-51, 1989), Sahin-Toth et al.,(Protein Sci. 3:240-7, 1994), Hochuli et al.,(Bio/Technology 6:1321-5, 1988), WO 00/67796(Curd et al.) 및 유전학 및 분자생물학의 표준 서적에서 찾아볼 수 있다. Further information on conservative substitutions can be found in other literature, in particular in Ben-Bassat et al. (J. Bacteril. 169: 751-7, 1987), O'Regan et al., (Gene 77: 237-51, 1989). ), Sahin-Toth et al., (Protein Sci. 3: 240-7, 1994), Hochuli et al., (Bio / Technology 6: 1321-5, 1988), WO 00/67796 (Curd et al.) And standard books on genetics and molecular biology.

외인성 : 핵산 및 특정 세포와 관련하여 본 명세서에 사용된 "외인성"이란 용어는 자연에서 발견되는 특정 세포가 기원이 아닌 모든 핵산을 의미한다. 따라서, 비자연발생성 핵산은 세포에 도입되면 세포에 외인성인 것으로 간주한다. 자연발생의 핵산도 역시 특정 세포에 대해서는 외인성일 수 있다. 예를 들어, 사람 X의 세포에서 분리된 완전 염색체는 이 염색체를 Y 세포에 도입하는 경우에 사람 Y의 세포에 대해 외인성인 핵산이다. Exogenous : The term "exogenous" as used herein with reference to nucleic acids and specific cells refers to any nucleic acid from which the particular cell found in nature is not of origin. Thus, non-naturally occurring nucleic acids are considered exogenous to the cell when introduced into the cell. Naturally occurring nucleic acids may also be exogenous for certain cells. For example, a complete chromosome isolated from cells of human X is a nucleic acid that is exogenous to cells of human Y when it is introduced into Y cells.

기능적 등가: 동등한 기능을 보유하는 것. 효소인 경우에, 기능적 등가인 분자에는 그 효소의 기능을 보유하는 다른 분자가 포함된다. 예를 들어, 기능적 등가물은 효소 서열의 서열 변화에 의해 제공될 수 있는데, 여기서 1 이상의 서열 변화가 있는 펩티드는 그 효소 활성을 나타낼 정도로 미변형 펩티드의 기능을 보유하는 것이다. 특정 구체예로서, 트립토판 아미노전이효소의 기능적 등가물은 트립토판을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는 성질을 보유한다. Functional equivalence: to have equivalent functions. In the case of enzymes, functionally equivalent molecules include other molecules that retain the function of the enzyme. For example, functional equivalents can be provided by sequence changes in the enzyme sequence, where a peptide with one or more sequence changes retains the function of the unmodified peptide to exhibit its enzymatic activity. In certain embodiments, the functional equivalent of tryptophan aminotransferase possesses the property of converting tryptophan to indole-3-pyruvate.

서열 변형의 예로는 보존적 치환, 결실, 돌연변이, 구조이동 및 삽입이 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 일 예로서, 소정의 폴리펩티드가 항체에 결합하는 경우, 그 기능적 등가물은 동일한 항체에 결합하는 폴리펩티드이다. 즉, 기능적 등가물은 폴리펩티드와 동일한 결합 특이성을 갖고 그 폴리펩티드 대신에 시약으로 사용될 수 있는 펩티드를 포함한다. 일 예로서, 기능적 등가물에는 결합 서열이 불연속성이고 항체가 선형 에피토프에 결합하는 폴리펩티드를 포함한다. 즉, 펩티드 서열이 MPELANDLGL(서열번호 12의 아미노산 1 내지 10)인 경우, 기능적 등가물에는 다음과 같이 나타낼 수 있는 불연속성 에피토프를 포함한다: NH2-**-M**P**E**L**A**B**D**L**G**L-COOH. 이 예에서, 이 폴리펩티드의 입체 구조가 서열번호 12의 아미노산 1 내지 10에 결합하는 모노클론 항체에 결합할 수 있다면, 이 폴리펩티드는 서열번호 12의 아미노산 1 내지 10에 기능적 등가물인 것이다.Examples of sequence modifications include, but are not limited to, conservative substitutions, deletions, mutations, structural shifts and insertions. As an example, where a given polypeptide binds an antibody, its functional equivalent is a polypeptide that binds the same antibody. That is, functional equivalents include peptides that have the same binding specificity as the polypeptide and can be used as reagents in place of the polypeptide. As an example, functional equivalents include polypeptides where the binding sequence is discontinuous and the antibody binds to a linear epitope. That is, if the peptide sequence is MPELANDLGL (amino acids 1 to 10 of SEQ ID NO: 12), the functional equivalent includes a discontinuous epitope which can be represented as: NH2-**-M ** P ** E ** L * * A ** B ** D ** L ** G ** L-COOH. In this example, if the conformation of this polypeptide can bind to a monoclonal antibody that binds amino acids 1 to 10 of SEQ ID NO: 12, then the polypeptide is a functional equivalent to amino acids 1 to 10 of SEQ ID NO: 12.

하이브리드화: 본 명세서에 사용된 "하이브리드화"라는 용어는 상보성인 일본쇄 DNA 및/또는 RNA가 이본쇄 분자를 형성하는 성질에 근거하여 시험하는, 두 핵산 분자의 뉴클레오타이드 서열의 상보성 검사방법을 의미한다. 핵산 하이브리드화 기술은 분 발명의 범위에 속하는 분리된 핵산을 수득하는데 사용할 수 있다. 간략히 설명하면, 서열번호 11에 기재한 서열과 약간의 상동성을 보유한 모든 핵산은 중간 내지 높은 엄중도 조건하에서의 하이브리드화를 통해 유사한 핵산을 확인할 수 있는 프로브(probe)로서 사용할 수 있다. 확인되면, 핵산은 그 다음 정제하고, 서열분석한 뒤 본 발명의 범위에 속하는지의 여부를 결정하는 분석을 실시할 수 있다. Hybridization: As used herein, the term "hybridization" refers to a method of testing complementarity of nucleotide sequences of two nucleic acid molecules, tested based on the properties of complementary single-stranded DNA and / or RNA to form double-stranded molecules. do. Nucleic acid hybridization techniques can be used to obtain isolated nucleic acids that fall within the scope of the invention. Briefly, all nucleic acids having some homology with the sequences set forth in SEQ ID NO: 11 can be used as probes that can identify similar nucleic acids through hybridization under moderate to high stringency conditions. Once identified, the nucleic acid can then be purified, sequenced and analyzed to determine whether it is within the scope of the present invention.

하이브리드화는 서던 분석이나 노던 분석을 통해 행하여 프로브에 하이브리드하는 DNA 서열 또는 RNA 서열을 각각 확인할 수 있다. 이 프로브는 비오틴, 디곡시게닌, 폴리펩티드 또는 32P와 같은 방사능동위원소로 표지할 수 있다. 피분석물인 DNA 또는 RNA는 아가로스 또는 폴리아크릴아마이드 겔 상에서 전기영동적으로 분리한 뒤, 니트로셀룰로스, 나일론 또는 다른 적합한 막으로 전이시킨 다음, 당해 기술분야에 공지된 표준 기법(예컨대 Sambrook et al.,(1989) Molecular Cloning, second edition, Cold Spring Harbor Laboratory, Plainview, NY의 섹션 7.39-7.52에 기술된 방법)을 사용하여 프로브와 하이브리드시켰다. 일반적으로, 프로브는 길이가 적어도 약 20개인 뉴클레오타이드이다. 예를 들어, 서열번호 11에 기술한 연속된 20개 뉴클레오타이드 서열에 상응하는 프로브는 동일하거나 유사한 핵산을 동정하는데 사용할 수 있다. 또한, 20개 보다 길거나 짧은 뉴클레오타이드의 프로브도 사용할 수 있다. Hybridization can be performed through Southern analysis or Northern analysis to identify DNA sequences or RNA sequences that hybridize to the probe, respectively. This probe can be labeled with a radioisotope such as biotin, digoxigenin, polypeptide or 32 P. The analyte DNA or RNA is electrophoretically separated on agarose or polyacrylamide gels and then transferred to nitrocellulose, nylon or other suitable membranes, followed by standard techniques known in the art (eg Sambrook et al., (1989) the method described in sections 7.39-7.52 of Molecular Cloning, second edition, Cold Spring Harbor Laboratory, Plainview, NY). Generally, probes are nucleotides of at least about 20 lengths. For example, probes corresponding to 20 consecutive nucleotide sequences set forth in SEQ ID NO: 11 can be used to identify identical or similar nucleic acids. In addition, probes of nucleotides longer or shorter than 20 may be used.

본 발명은 또한 길이가 적어도 약 12개 염기(예컨대, 적어도 약 13개, 14개, 15개, 16개, 17개, 18개, 19개, 20개, 25개, 30개, 40개, 50개, 60개, 100개, 250개, 500개, 750개, 1000개, 1500개, 2000개, 3000개, 4000개 또는 5000개 염기)이고, 하이브리드화 조건에서 서열번호 11에 기재된 서열을 가진 핵산의 센스 또는 안티센스 가닥에 하이브리드하는 분리된 핵산 서열을 제공한다. 여기서, 하이브리드 조건은 중간 또는 높은 엄중도의 하이브리드 조건일 수 있다.The invention also provides for at least about 12 bases in length (eg, at least about 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 40, 50). , 60, 100, 250, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000 or 5000 bases) and having the sequence set forth in SEQ ID NO: 11 under hybridization conditions An isolated nucleic acid sequence is provided that hybridizes to either the sense or antisense strand of the nucleic acid. Here, the hybrid condition may be a hybrid condition of medium or high stringency.

본 발명을 개시하는데 있어서, 중간 엄중도의 하이브리드 조건은 25mM KPO4(pH 7.4), 5X SSC, 5X 덴하르트 용액, 50㎍/ml 변성되고 초음파처리된 연어 정자 DNA, 50% 포름아마이드, 10% 덱스트란 설페이트 및 1 내지 15ng/ml의 프로브(약 5x107 cpm/㎍)를 함유하는 하이브리드 용액 중에서 약 42℃하에 하이브리드화를 실시하고, 2X SSC와 0.1% 나트륨 도데실 설페이트를 함유하는 세척 용액을 사용하여 약 50℃에서 세척을 수행하는 것을 의미한다.In describing the present invention, medium stringency hybrid conditions are 25 mM KPO 4 (pH 7.4), 5X SSC, 5X Denhardt's solution, 50 μg / ml denatured and sonicated sperm DNA, 50% formamide, 10% Hybridization was performed at about 42 ° C. in a hybrid solution containing dextran sulfate and 1-15 ng / ml probe (about 5 × 10 7 cpm / μg), and a wash solution containing 2 × SSC and 0.1% sodium dodecyl sulfate was added. Use to perform the wash at about 50 ° C.

높은 엄중도의 하이브리드 조건은 25mM KPO4(pH 7.4), 5X SSC, 5X 덴하르트 용액, 50㎍/ml 변성되고 초음파처리된 연어 정자 DNA, 50% 포름아마이드, 10% 덱스트란 설페이트 및 1 내지 15ng/ml의 프로브(약 5x107 cpm/㎍)를 함유하는 하이브리드 용액 중에서 약 42℃하에 하이브리드화를 실시하고, 0.2X SSC와 0.1% 나트륨 도데실 설페이트를 함유하는 세척 용액을 사용하여 약 65℃에서 세척을 수행하는 것을 의미한다. High stringency hybrid conditions include 25 mM KPO 4 (pH 7.4), 5X SSC, 5X Denhardt's solution, 50 μg / ml denatured and sonicated salmon sperm DNA, 50% formamide, 10% dextran sulfate and 1-15ng Hybridization was performed at about 42 ° C. in a hybrid solution containing / ml of probe (about 5 × 10 7 cpm / μg) and at about 65 ° C. using a wash solution containing 0.2 × SSC and 0.1% sodium dodecyl sulfate. Means to carry out a wash.

분리된: 핵산과 관련하여 본 명세서에 사용된 "분리된"이란 용어는 이 핵산이 유래된 유기체의 자연 발생의 게놈에서 직접 인접해 있는(한쪽은 5'말단에, 다른 쪽은 3' 말단에) 두 서열에 직접 접하지 않는 자연발생의 핵산을 의미한다. 예를 들어, 분리된 핵산은 임의 길이의 재조합 DNA 분자로서, 단 자연 발생의 게놈에서 상기 재조합 DNA 분자에 일반적으로 직접 접해 있는 것으로 관찰되는 핵산 서열 중 하나가 제거되거나 존재하지 않는 것이어야 하며, 이에 국한되는 것은 아니다. 즉, 분리된 핵산에는 다른 서열에 무관하게 별도의 분자로서 존재하는 재조합 DNA(예컨대, PCR이나 제한효소 처리에 의해 생성되는 cDNA 또는 게놈 DNA 단편) 뿐만 아니라 벡터, 자율 복제성 플라스미드, 바이러스(예, 레트로바이러스 아데노바이러스, 헤르페스 바이러스), 또는 원핵세포 또는 진핵세포의 게놈 DNA에 통합되어 있는 재조합 DNA가 포함되며, 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 분리된 핵산은 하이브리드 또는 융합 핵산 서열의 일부인 재조합 DNA 분자를 포함할 수도 있다. Isolated: The term "isolated" as used herein in reference to a nucleic acid refers directly to the naturally occurring genome of the organism from which it is derived (one at the 5 'end and the other at the 3' end. A naturally occurring nucleic acid that does not directly contact two sequences. For example, an isolated nucleic acid is a recombinant DNA molecule of any length, provided that one of the nucleic acid sequences that are observed to be in direct contact with the recombinant DNA molecule in the naturally occurring genome is either free or absent. It is not limited. That is, the isolated nucleic acid may be a vector, autonomous replicating plasmid, a virus (e.g., a recombinant DNA (eg, cDNA or genomic DNA fragments generated by PCR or restriction enzyme processing) that exists as a separate molecule regardless of other sequences). Retrovirus adenovirus, herpes virus), or recombinant DNA incorporated into genomic DNA of prokaryotic or eukaryotic cells. The isolated nucleic acid may also include recombinant DNA molecules that are part of a hybrid or fusion nucleic acid sequence.

핵산과 관련하여 본 명세서에 사용된 "분리된"이란 용어는 또한 자연 발생의 게놈에서 직접 접해있는 서열이 없고 비자연발생의 핵산 서열이 자연에서는 관찰되지 않기 때문에 임의의 비자연발생의 핵산을 포함하기도 한다. 예를 들어, 유전자조작된 핵산과 같은 비자연발생의 핵산은 분리된 핵산으로 간주한다. 유전자조작된 핵산은 일반 분자 클로닝 또는 화학적 핵산 합성 기법을 사용하여 제조할 수 있다. 분리된 비자연발생의 핵산은 다른 서열과 무관하게 존재하거나, 또는 벡터, 자율 복제성 플라스미드, 바이러스(예컨대, 레트로바이러스, 아데노바이러스 또는 헤르페스 바이러스), 또는 원핵세포 또는 진핵세포의 게놈 DNA에 통합되어 존재할 수 있다. 또한, 비자연발생의 핵산은 하이브리드 또는 융합 핵산 서열의 일부인 핵산 분자를 포함할 수 있다.The term "isolated" as used herein in reference to nucleic acids also includes any non-naturally occurring nucleic acid because there is no sequence directly contacting in the naturally occurring genome and no non-naturally occurring nucleic acid sequence is observed in nature. Sometimes. For example, non-naturally occurring nucleic acids, such as engineered nucleic acids, are considered isolated nucleic acids. The engineered nucleic acid can be prepared using conventional molecular cloning or chemical nucleic acid synthesis techniques. The isolated non-naturally occurring nucleic acid is present independently of other sequences or integrated into the vector, autonomous replicating plasmid, virus (eg retrovirus, adenovirus or herpes virus), or genomic DNA of prokaryotic or eukaryotic cells. May exist. In addition, non-naturally occurring nucleic acids may include nucleic acid molecules that are part of a hybrid or fusion nucleic acid sequence.

cDNA 또는 게놈 라이브러리 등에서 수백 내지 수백만개의 다른 핵산 분자 가운데 존재하는 핵산 또는 게놈 DNA 제한 분해물을 함유하는 겔 조각은 분리된 핵산으로 간주되지 않는다는 것을 당업자라면 잘 알고 있을 것이다.It will be appreciated by those skilled in the art that gel fragments containing nucleic acid or genomic DNA restriction digests present among hundreds to millions of other nucleic acid molecules, such as in cDNA or genomic libraries, are not considered isolated nucleic acids.

핵산: 본 명세서에 사용된 "핵산"이란 용어는 cDNA, 게놈 DNA 및 합성(예, 화학적 합성) DNA(이에 제한되지 않음) 등을 비롯하여 RNA 및 DNA 모두를 포함하는 것이다. 핵산은 이본쇄이거나 일본쇄일 수 있다. 일본쇄인 경우 핵산은 센스 가닥이거나 안티센스 가닥일 수 있다. 또한, 핵산은 환상이거나 선형일 수 있다. Nucleic Acid: As used herein, the term “nucleic acid” is intended to include both RNA and DNA, including but not limited to cDNA, genomic DNA and synthetic (eg, chemically synthesized) DNA. The nucleic acid may be double stranded or single stranded. If single stranded, the nucleic acid may be the sense strand or the antisense strand. In addition, nucleic acids may be circular or linear.

작동적으로 결합된: 제1 핵산 서열이 제2 핵산 서열과 기능적 관계 하에 배치된다면 제1 핵산 서열은 제2 핵산 서열과 "작동적으로 결합된" 것이다. 예를 들어, 프로모터가 암호 서열의 전사에 영향을 미친다면 그 프로모터는 암호 서열과 작동적으로 결합된 것이다. 일반적으로, 작동적으로 결합된 DNA 서열은 인접해 있고, 두 폴리펩티드 암호 영역의 결합에 필요하다면 동일한 리딩 프레임에 위치한다. Operationally Linked: If the first nucleic acid sequence is placed in a functional relationship with the second nucleic acid sequence, the first nucleic acid sequence is "operably linked" with the second nucleic acid sequence. For example, if a promoter affects the transcription of a coding sequence, that promoter is operably linked to the coding sequence. In general, operably linked DNA sequences are contiguous and are located in the same reading frame as needed for binding of two polypeptide coding regions.

펩티드 변형: 본 발명은 효소 및 이의 합성물도 포함한다. 또한, 목적한 효소 활성이 있다면 유사체(비펩티드 유기 분자), 유도체(개시된 펩티드 서열을 출발물로 하여 수득한 화학적 작용기를 가진 펩티드 분자) 및 변형체(동족체)도 본 명세서에 기술된 방법에 이용할 수 있다. 본 명세서에 개시된 펩티드는 자연발생 및 비자연발생의 L-아미노산 및/또는 D-아미노산일 수 있는 아미노산의 서열을 포함한다.Peptide Modifications: The invention also includes enzymes and their combinations. In addition, analogs (non-peptide organic molecules), derivatives (peptide molecules with chemical functional groups derived from the starting peptide sequences) and variants (homologs) can also be used in the methods described herein if the desired enzymatic activity is present. have. Peptides disclosed herein comprise sequences of amino acids that may be naturally occurring and non-naturally occurring L-amino acids and / or D-amino acids.

펩티드는 미변형 펩티드와 실질적으로 동일한 활성을 갖고, 경우에 따라 다른 바람직한 성질도 갖는 유도체를 생성하기 위하여 각종 화학적 기법으로 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 단백질의 카르복실산 기는 카르복시 말단 또는 측쇄 여부에 관계없이 약학적 허용성 양이온의 염 형태로 제공되거나 또는 에스테르화되어 C1 내지 C16 에스테르를 형성하거나 또는 화학식 NR1R2(여기서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 H 또는 C1 내지 C16 알킬임)으로 표시되는 아미드로 전환되거나 또는 결합되어 헤테로시클릭 고리, 예컨대 5원 또는 6원 고리를 형성할 수 있다. 펩티드의 아미노 기는 아미노 말단 또는 측쇄 여부에 관계없이 약학적 허용성 산 부가 염 형태, 예컨대 HCl염, HBr염, 아세트산염, 벤조산염, 톨루엔 설폰산염, 말레산염, 타르타르산염 및 기타 다른 유기산염이거나 또는 C1 내지 C16 알킬 또는 디알킬 아미노로 변형되거나 또는 아미드로 추가 전환될 수 있다.Peptides may be modified by a variety of chemical techniques to produce derivatives that have substantially the same activity as unmodified peptides and, in some cases, other desirable properties. For example, the carboxylic acid group of a protein may be provided or esterified in the form of a salt of a pharmaceutically acceptable cation whether or not at the carboxy terminus or side chain to form a C1 to C16 ester, or the formulas NR1R2 where R1 and R2 are each Can be converted to or combined with an amide represented by H or independently C1 to C16 alkyl to form a heterocyclic ring such as a five or six membered ring. The amino group of the peptide, whether amino or terminal or side chain, is in the form of a pharmaceutically acceptable acid addition salt, such as HCl salt, HBr salt, acetate, benzoate, toluene sulfonate, maleate, tartarate and other organic acid salts or It may be modified with C1 to C16 alkyl or dialkyl amino or further converted to amide.

펩티드 측쇄의 하이드록실 기는 공지된 기법을 사용하여 C1 내지 C16 알콕시 또는 C1 내지 C16 에스테르로 전환될 수 있다. 펩티드 측쇄의 페닐 및 페놀 고리는 1 이상의 할로겐 원자, 예컨대 F, Cl, Br 또는 I로 치환되거나 또는 C1 내지 C16 알킬, C1 내지 C16 알콕시, 카르복실산 및 이의 에스테르 또는 이 카르복실산의 아미드로 치환될 수 있다. 펩티드 측쇄의 메틸렌 기는 동종의 C2 내지 C4 알킬렌으로 연장될 수 있다. 티올은 아세트아미드 기와 같은 다수의 공지된 보호기 중 어느 하나로 보호될 수 있다. 또한, 당업자라면 안정성을 향상시키는 구조를 선택하여 형태적 제한을 두기 위해 본 발명의 펩티드에 고리 구조를 도입시키는 방법을 잘 알고 있을 것이다. 예를 들어, 펩티드에 C 말단이나 N 말단 시스테인을 첨가하면 이 펩티드의 산화 시 이황화 결합이 형성되어 고리형 펩티드가 생성되게 된다. 다른 펩티드 고리화 방법으로는 티오에테르 및 카르복시 말단과 아미노 말단의 아미드 및 에스테르의 형성이 있다.The hydroxyl groups of the peptide side chains can be converted to C1 to C16 alkoxy or C1 to C16 esters using known techniques. The phenyl and phenol rings of the peptide side chains are substituted with one or more halogen atoms, such as F, Cl, Br or I or substituted with C1 to C16 alkyl, C1 to C16 alkoxy, carboxylic acids and esters thereof or amides of these carboxylic acids. Can be. The methylene groups of the peptide side chains may extend to homogeneous C2 to C4 alkylenes. Thiols may be protected with any of a number of known protecting groups, such as acetamide groups. In addition, those skilled in the art will be well aware of how to introduce ring structures into the peptides of the present invention in order to limit their conformation by selecting structures that enhance stability. For example, addition of C- or N-terminal cysteines to a peptide results in the formation of disulfide bonds upon oxidation of the peptide, resulting in cyclic peptides. Other peptide cyclization methods include the formation of thioethers and carboxy and amino termini amides and esters.

또한, 펩티드모방체 및 유기모방체도 본 발명의 범위에 속하는데, 이러한 펩티드모방체 및 유기모방체의 화학적 구성성분들의 3차원적 배열은 펩티드 주쇄 및 구성된 아미노산 측쇄의 3차원적 배열을 모방하고 있어서 이러한 본 발명에 개시된 단백질의 펩티드모방체 및 유기모방체는 검출가능한 효소 활성을 갖게 된다. 컴퓨터 모델링을 통해 활용 시, 약물작용발생단은 생물학적 활성에 필요한 구조적 조건을 갖춘 이상적인 3차원 정의이다. 펩티드모방체 및 유기모방체는 현재 통용되는 컴퓨터 모델링 소프트웨어(컴퓨터 이용 약물 디자인 또는 CADD)를 사용하여 각 약물작용발생단에 맞게 디자인할 수 있다. CADD에 사용된 기술은 문헌[Walters, "Computer-Assisted Modeling of Drugs", in Klegerman & Groves(eds.), Pharmaceutical Biotechnology, 1993, Interpharm Press: Buffalo Grove, IL, pp. 165-74 및 Ch. 102 in Munsosn(ed.). Principles of Pharmacology, 1995, Chapman & Hall]에 설명되어 있다. 또한, 본 발명의 범위에는 이러한 기술을 사용하여 제조한 모방체도 포함된다. 일 예로서, 모방체는 효소, 이의 변형체, 단편 또는 융합체가 나타내는 효소 활성을 모방하는 것이다.Peptide mimetics and organomimetics also fall within the scope of the present invention, wherein the three-dimensional arrangement of the chemical mimetics of the peptidomimetic and organic mimetics mimics the three-dimensional arrangement of the peptide backbone and the amino acid side chains constructed. Such peptidomimetics and organomimetics of the proteins disclosed herein have detectable enzymatic activity. When used through computer modeling, the drug action cluster is an ideal three-dimensional definition with the structural conditions necessary for biological activity. Peptide mimetics and organomimetics can be designed for each drug action stage using current computer modeling software (computer-aided drug design or CADD). Techniques used in CADD are described by Walters, "Computer-Assisted Modeling of Drugs", in Klegerman & Groves (eds.), Pharmaceutical Biotechnology, 1993, Interpharm Press: Buffalo Grove, IL, pp. 165-74 and Ch. 102 in Munsosn (ed.). Principles of Pharmacology, 1995, Chapman & Hall. Also included in the scope of the present invention are mimetics produced using such techniques. As an example, mimetics are those that mimic the enzymatic activity exhibited by enzymes, variants, fragments or fusions thereof.

프로브 및 프라이머: 핵산 프로브와 프라이머는 본 명세서에 개시된 아미노산 서열과 핵산 서열을 기본으로 하여 용이하게 제조할 수 있다. "프로브"는 검출가능한 표지(label) 또는 리포터 분자를 함유하는 분리된 핵산을 포함한다. 표지의 예로는 방사능활성 동위원소, 리간드, 화학발광성 제제 및 폴리펩티드를 포함하나, 이에 국한되는 것은 아니다. 표지화 방법 및 각종 목적에 적당한 표지 선택의 안내는 예컨대 문헌[Sambrook et al.(ed), Molecular Cloning: A Laboratory Manual 2nd ed., vol. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., 1989, and Ausubel et al.(ed.) Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing and Wiley-Interscience, New York(with periodic updates), 1987]에 논의되어 있다. Probes and Primers: Nucleic acid probes and primers can be readily prepared based on the amino acid sequences and nucleic acid sequences disclosed herein. A "probe" includes an isolated nucleic acid containing a detectable label or reporter molecule. Examples of labels include, but are not limited to, radioactive isotopes, ligands, chemiluminescent agents, and polypeptides. Guidance on labeling methods and label selection suitable for various purposes is described, for example, in Sambrook et al. (Ed), Molecular Cloning: A Laboratory Manual 2nd ed., Vol. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989, and Ausubel et al. (Ed.) Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing and Wiley-Interscience, New York (with periodic updates), 1987]. Is discussed.

"프라이머"는 일반적으로 뉴클레오타이드가 10개 이상인 핵산 분자(예컨대, 뉴클레오타이드가 약 10개 내지 약 100개인 핵산 분자)이다. 프라이머는 핵산 하이브리드화를 통해 상보적인 표적 핵산 가닥에 어닐링하여 프라이머와 표적 핵산 가닥 사이에 하이브리드를 형성한 다음, 예컨대 DNA 폴리머라제 폴리펩티드를 이용하여 표적 핵산 가닥을 따라 연장될 수 있다. 프라이머 쌍은 예컨대 폴리머라제 연쇄 반응(PCR) 또는 당해 기술분야에 공지된 다른 핵산 증폭 방법을 통해 핵산 서열의 증폭에 사용될 수 있다.A “primer” is generally a nucleic acid molecule having 10 or more nucleotides (eg, a nucleic acid molecule having about 10 to about 100 nucleotides). Primers can be annealed to complementary target nucleic acid strands through nucleic acid hybridization to form a hybrid between the primer and the target nucleic acid strands, and then extended along the target nucleic acid strands using, for example, DNA polymerase polypeptides. Primer pairs can be used for amplification of nucleic acid sequences, such as through polymerase chain reaction (PCR) or other nucleic acid amplification methods known in the art.

프로브와 프라이머를 제조하고 사용하는 방법은 예컨대 문헌[]에 기술되어 있다. PCR 프라이머 쌍은 공지의 서열로부터, 예컨대 Primer(Version 0.5, ⓒ1991, Whitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge, Mass.)와 같은 그런 목적용의 컴퓨터 프로그램을 사용하여 제조할 수 있다. 당업자라면 특정 프로브 또는 프라이머의 특이성이 길이에 따라 증가하지만, 프로브 또는 프라이머는 전장의 서열에서부터 5개 정도의 짧은 연속 뉴클레오타이드로 이루어진 서열에 이르기까지 다양한 크기일 수 있음을 잘 알고 있을 것이다. 따라서, 예를 들어 15개 뉴클레오타이드로만 이루어진 프라이머 보다 더 높은 특이성을 가진 프라이머로 표적화하고자 하는 경우에는 20개의 연속 뉴클레오타이드로 이루어진 프라이머를 어닐링할 수 있다. 즉, 보다 높은 특이성을 수득하기 위해서는 예컨대, 10, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250, 1300, 1350, 1400, 1450, 1500, 1550, 1600, 1650, 1700, 1750, 1800, 1850, 1900, 2000, 2050, 2100, 2150, 2200, 2250, 2300, 2350, 2400, 2450, 2500, 2550, 2600, 2650, 2700, 2750, 2800, 2850, 2900, 2950, 3000, 3050, 3100, 3150, 3200, 3300, 3350, 3400, 3450, 3500, 3550, 3600, 3650, 3700, 3750, 3800, 3850, 3900, 4000, 4050, 4100, 4150, 4200, 4250, 4300, 4350, 4400, 4450, 4500, 4550, 4600, 4650, 4700, 4750, 4800, 4850, 4900, 5000, 5050, 5100, 5150, 5200, 5250, 5300, 5350, 5400, 5450 또는 그 이상의 연속 뉴클레오타이드를 포함하는 것 중에서 선택할 수 있다.Methods of making and using probes and primers are described, for example, in []. PCR primer pairs can be prepared from known sequences using, for example, computer programs for such purposes as Primer (Version 0.5, © 1991, Whitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge, Mass.). Those skilled in the art will appreciate that although the specificity of a particular probe or primer increases with length, the probe or primer can vary in size, ranging from full length sequences to sequences consisting of as few as five short nucleotides. Thus, for example, a primer consisting of 20 consecutive nucleotides can be annealed if it is desired to target with a primer with higher specificity than a primer consisting only of 15 nucleotides. That is, to obtain higher specificity, for example, 10, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500 , 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250, 1300, 1350, 1400, 1450, 1500, 1550, 1600, 1650, 1700, 1750 , 1800, 1850, 1900, 2000, 2050, 2100, 2150, 2200, 2250, 2300, 2350, 2400, 2450, 2500, 2550, 2600, 2650, 2700, 2750, 2800, 2850, 2900, 2950, 3000, 3050 , 3100, 3150, 3200, 3300, 3350, 3400, 3450, 3500, 3550, 3600, 3650, 3700, 3750, 3800, 3850, 3900, 4000, 4050, 4100, 4150, 4200, 4250, 4300, 4350, 4400 , Including 4450, 4500, 4550, 4600, 4650, 4700, 4750, 4800, 4850, 4900, 5000, 5050, 5100, 5150, 5200, 5250, 5300, 5350, 5400, 5450 or more consecutive nucleotides You can choose.

프로모터: 핵산의 전사를 유도하는 핵산 조절 서열의 배열. 프로모터는 전사 개시 부위 부근에 존재하는 필수 핵산 서열, 예컨대 폴리머라제 II형 프로모터인 경우에는 TATA 인자를 포함한다. 프로모터는 전사 개시 부위로부터 수천개의 염기쌍 정도가 떨어진 위치에 존재할 수 있는 원거리 증강인자(인헨서) 또는 억제인자(리프레서)를 포함할 수 있다. Promoter: An array of nucleic acid regulatory sequences that induce transcription of a nucleic acid. The promoter includes a TATA factor in the case of an essential nucleic acid sequence, such as a polymerase type II promoter, present near the transcription initiation site. Promoters may include distant enhancers (enhancers) or suppressors (repressors) that may be present at positions thousands of base pairs away from the transcription initiation site.

정제된: 본 명세서에 사용된 "정제된"이란 용어는 절대적 순도를 필요로 하는 것이 아니며, 다소 상대적 용어로 이해되어야 한다. 예컨대, 정제된 폴리펩티드 또는 핵산 제제는 유기체 내의 자연 환경에서 존재할 수 있는 폴리펩티드 또는 핵산의 농도 보다 높은 농도인 것일 수 있다. 예를 들어, 제조물 중의 폴리펩티드 함량이 제조물의 총 단백질 함량의 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 92%, 95%, 98% 또는 99%이면 정제된 것으로 간주할 수 있다. Purified: The term "purified" as used herein does not require absolute purity and should be understood as somewhat relative. For example, the purified polypeptide or nucleic acid agent may be at a concentration higher than the concentration of polypeptide or nucleic acid that may be present in the natural environment within the organism. For example, if the polypeptide content in the preparation is at least 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 92%, 95%, 98%, or 99% of the total protein content of the preparation, it is considered purified. can do.

재조합체 : "재조합체" 핵산은 (1) 발현되는 유기체 내에는 본래 존재하지 않는 서열 또는 (2) 2가지 다른 별개의 짧은 서열을 인위적으로 조합하여 만든 서열이다. 이러한 인위적 조합은 흔히 화학적 합성이나 또는 보다 일반적으로는 분리된 핵산의 분절을 인위적으로 조작하여, 예컨대 유전자조작법을 이용하여 행해지는 것이다. 또한, "재조합체"는 인위적으로 조작되었지만 핵산이 분리된 유기체에서 발견되는 것과 같은 조절 서열과 암호 영역을 함유하는 핵산 분자를 나타내기도 한 다. Recombinant : A “recombinant” nucleic acid is a sequence created by artificially combining (1) a sequence that does not originally exist in the organism to be expressed or (2) two different distinct short sequences. Such artificial combinations are often done by chemical synthesis or, more generally, by artificially manipulating the fragments of an isolated nucleic acid, for example using genetic engineering. "Recombinant" also refers to nucleic acid molecules that have been artificially engineered but contain regulatory sequences and coding regions such as those found in isolated organisms.

서열 동일성: 아미노산 서열 사이의 유사성은 서열 사이의 유사성으로 나타내며, 서열 동일성이라 부르기도 한다. 서열 동일성은 종종 동일성(또는 유사성 또는 상동성) 비율을 통해 측정하는데, 이 비율이 높으면 두 서열이 보다 유사한 것이다. 서열번호 12와 같은 펩티드 동족체 또는 변형체는 표준 방법으로 정렬 시 비교적 높은 서열 동일성을 나타내는 것이다. Sequence identity: Similarity between amino acid sequences is referred to as similarity between sequences, also called sequence identity. Sequence identity is often measured through a ratio of identity (or similarity or homology), with higher ratios indicating that the two sequences are more similar. Peptide homologs or variants such as SEQ ID NO: 12 show relatively high sequence identity when aligned by standard methods.

비교 목적으로 서열을 정렬하는 방법은 당해 기술분야에 공지되어 있다. 각종 프로그램과 정렬 알고리듬이 다수의 문헌에 기술되어 있다[Smith and Waterman, Adv.Appl.Math. 2:482, 1981; Needleman and Wunsch, J.Mol.Biol. 48:443-53, 1970: Pearson and Lipman, Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 85:2444-8, 1988; Higgins and Sharp, Gene 73: 237-44, 1988; Higgins and Sharp, CABIOS 5:151-3, 1989; Corpet et al., Nucleic Acids Research 16:10881-90, 1988; 및 Altschul et al., Nature Genet. 6:119-29, 1994].Methods for aligning sequences for comparison purposes are known in the art. Various programs and alignment algorithms have been described in numerous literature [Smith and Waterman, Adv. Appl. Math. 2: 482, 1981; Needleman and Wunsch, J. Mol. Biol. 48: 443-53, 1970: Pearson and Lipman, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 85: 2444-8, 1988; Higgins and Sharp, Gene 73: 237-44, 1988; Higgins and Sharp, CABIOS 5: 151-3, 1989; Corpet et al., Nucleic Acids Research 16: 10881-90, 1988; And Altschul et al., Nature Genet. 6: 119-29, 1994].

서열 분석 프로그램 blastp, blastn, blastx, tblastn 및 tblastx와 관련하여 사용되는 NCBI Basic Local Alignment Search Tool(BLAST™)(Altschul et al., J.Mol.Biol.215:403-10, 1990)은 여러 소스로부터 입수용이하다(예컨대, the National Center for Biotechnology Information(NCBI, Bethesda, MD) 및 인터넷).The NCBI Basic Local Alignment Search Tool (BLAST ™) (Altschul et al., J. Mol. Biol. 215: 403-10, 1990) used in conjunction with sequencing programs blastp, blastn, blastx, tblastn and tblastx Available from the National Center for Biotechnology Information (NCBI, Bethesda, MD) and the Internet.

펩티드 변형체는 일반적으로 NCBI Blast 2.0을 사용하고 디폴드 변수에 대해 설정한 blasp로 갭을 형성시키고 아미노산 서열과 전장 정렬 시 계수되는 서열 동일성이 적어도 50% 이상인 것을 특징으로 한다. 약 30개 보다 많은 아미노산으로 이루어진 아미노산 서열을 비교하는 경우에는, 디폴트 변수에 대해 설정한 디폴트 BLOSUM62 매트릭스를 이용하는(갭 실체 코스트 11, 각 잔기 당 갭 코스트 1) Blast 2 서열 함수를 사용한다. 짧은 펩티드(약 30개 아미노산 보다 적은 펩티드)을 정렬시키는 경우에는 디폴트 변수(오픈 갭 9, 연장 갭 1 패널티)에 대해 설정한 PAM30 매트릭스를 이용하여 Blast 2 서열 함수를 통해 정렬을 행한다. 대조 서열과 유사성이 월등히 큰 단백질은 이 방법으로 평가했을 때 증가된 동일성 비, 예컨대 80% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 98% 이상, 심지어 99% 이상의 서열 동일성을 나타낸다. 전체 서열 보다 적은 서열이 서열 동일성에 대해 비교되는 경우에, 동족체와 변형체는 일반적으로 10개 내지 20개 아미노산의 짧은 창에서 적어도 80% 이상의 서열 동일성을 나타내고, 대조 서열과의 유사성에 따라 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95% 또는 98%의 서열 동일성을 나타낼 것이다. 이와 같은 짧은 창에서 서열 동일성을 측정하는 방법은 NCBI(매릴랜드 베데스다 소재)에서 관리하는 웹사이트에 기술되어 있다. 당업자라면 이러한 서열 동일성 범위가 단지 안내 역할 만을 하는 것으로서, 제시된 범위 외에서 강력한 유의성이 있는 동족체가 수득될 가능성이 절대적으로 존재함을 잘 알고 있을 것이다.Peptide variants are generally characterized by using NCBI Blast 2.0 and forming gaps with blasp set for the difold parameters and having at least 50% or more sequence identity counted at full length alignment with amino acid sequences. When comparing amino acid sequences consisting of more than about 30 amino acids, use the Blast 2 sequence function using the default BLOSUM62 matrix set for the default variables (gap entity cost 11, gap cost 1 for each residue). When aligning short peptides (peptides less than about 30 amino acids), alignment is performed via the Blast 2 sequence function using the PAM30 matrix set for the default parameters (open gap 9, extension gap 1 penalty). Proteins with significantly greater similarity to control sequences show increased identity ratios, such as at least 80%, at least 90%, at least 95%, at least 98%, even at least 99% sequence identity as assessed by this method. Where fewer than the entire sequence is compared for sequence identity, homologues and variants generally exhibit at least 80% or more sequence identity in a short window of 10 to 20 amino acids and at least 85% depending on similarity to the control sequence. , At least 90%, at least 95% or 98% sequence identity. Methods for measuring sequence identity in such a short window are described on a website maintained by NCBI (Bedesda, MD). Those skilled in the art will appreciate that such ranges of sequence identity serve only as a guiding role, and there is absolutely the likelihood that strong significant analogues outside the ranges indicated are obtained.

이와 유사한 방법을 사용하여 핵산 서열의 서열 동일성 비를 측정할 수도 있다. 구체적 예로서, 상동성 서열을 천연 서열과 정렬하고, 두 서열에 동일한 뉴클레오타이드 또는 아미노산 잔기가 존재하는 위치 수를 계수하여 정합(match) 수를측정한다. 서열 동일성 비는 정합 수를 확인된 서열(예컨대 서열번호 11)에 기재된 서열의 길이 또는 분절된 길이(예컨대, 확인된 서열에 기재된 서열 유래의 100개의 연속 뉴클레오타이드 또는 아미노산 잔기)로 나눈 다음, 그 결과값에 100을 곱하여 측정한다. 예를 들어, 서열번호 11에 기재한 서열과 정렬했을 때 1166개 정합이 있는 핵산 서열은 서열번호 11에 기재한 서열과 75.0% 동일한 것이다(즉, 1166÷1554 *100 = 75.0). 서열 동일성 비는 가장 가까운 1/10단위로 사사오입한다. 예를 들어, 75.11, 75.12, 75.13 및 75.14는 75.1로 75.15, 75.16, 75.17, 75.18 및 75.19는 75.2로 사사오입한다. 또한, 특히 길이는 항상 정수인 것을 유념하면, 다른 예로서, 다음과 같이 확인된 서열 유래의 20개 연속된 뉴클레오타이드와 정렬시킨 20개 뉴클레오타이드 서열을 함유하는 표적 서열은 상기 확인된 서열과 75% 서열 동일성을 공유하는 영역을 함유한다(즉, 15÷20*100=75).Similar methods may be used to determine the sequence identity ratio of nucleic acid sequences. As a specific example, homologous sequences are aligned with native sequences and the number of matches is determined by counting the number of positions at which the same nucleotide or amino acid residue is present in both sequences. The sequence identity ratio is determined by dividing the number of matches by the length of the sequence described in the identified sequence (e.g., SEQ ID NO: 11) or the segmented length (e.g., 100 contiguous nucleotides or amino acid residues from the sequence described in the identified sequence) Measure by multiplying the value by 100. For example, when aligned with the sequence set forth in SEQ ID NO: 11, the nucleic acid sequence with 1166 matches is 75.0% identical to the sequence set forth in SEQ ID NO: 11 (ie 1166 ÷ 1554 * 100 = 75.0). Sequence identity ratios round to the nearest 1/10 unit. For example, 75.11, 75.12, 75.13 and 75.14 round off to 75.1 and 75.15, 75.16, 75.17, 75.18 and 75.19 round off to 75.2. Also note that in particular, the length of a target sequence containing 20 nucleotide sequences aligned with 20 contiguous nucleotides from a sequence identified as follows, in particular, that the length is always an integer, is 75% sequence identity with the sequence identified above. Contains regions that share (ie, 15 ÷ 20 * 100 = 75).

Figure 112004048416573-pct00001
Figure 112004048416573-pct00001

특정 결합제: 본 명세서에 개시된 임의의 폴리펩티드에 특이적으로 결합할 수 있는 제제. 그 예로는 폴리클론 항체, 모노클론 항체(인체화된 모노클론 항체 포함) 및 모노클론 항체의 단편, 예컨대 Fab, F(ab')2, Fv 단편 및 이러한 폴리펩티드의 에피토프에 특이적으로 결합할 수 있는 기타 다른 제제를 포함하나, 이에 국한되는 것은 아니다. Specific Binders: Agents that can specifically bind any polypeptide disclosed herein. Examples include polyclonal antibodies, monoclonal antibodies (including humanized monoclonal antibodies) and fragments of monoclonal antibodies such as Fab, F (ab ') 2 , Fv fragments and epitopes of such polypeptides. Other agents, including but not limited to.

본 명세서에 제공된 폴리펩티드(또는 이의 단편, 변형체 또는 융합체)에 대한 항체는 이 폴리펩티드를 정제하거나 확인하는데 사용할 수 있다. 본 명세서에 제공된 아미노산 서열 및 핵산 서열을 이용하면 본 명세서에 기술된 폴리펩티드를 인식하는 특정 항체계 결합제를 제조할 수 있다. Antibodies to a polypeptide (or fragment, variant or fusion thereof) provided herein can be used to purify or identify the polypeptide. The amino acid sequences and nucleic acid sequences provided herein can be used to prepare specific antibody based binders that recognize the polypeptides described herein.

모노클론 항체 또는 폴리클론 항체는 본 발명의 폴리펩티드, 이의 일부 또는 이의 변형체에 대하여 생성할 수 있다. 가장 바람직하게는 폴리펩티드 항원 상에 존재하는 1 이상의 에피토프에 대하여 유발된 항체를 이용하여 그 폴리펩티드를 특이적으로 검출하는 것이다. 즉, 1 이상의 특정 폴리펩티드에 대하여 유발된 항체는 그 특정 폴리펩티드를 인식하여 결합하고, 다른 폴리펩티드는 실질적으로 인식하거나 결합하지 않을 것이다. 항체가 특정 폴리펩티드에 특이적으로 결합하는 지의 여부는 다수의 표준 면역분석법 중 하나, 예컨대 웨스턴 블롯팅(예, Sambrook et al.(ed.), Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., vol. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., 1989)을 이용하여 측정할 수 있다. Monoclonal antibodies or polyclonal antibodies can be generated against the polypeptides of the invention, portions thereof or variants thereof. Most preferably, the polypeptide is specifically detected using antibodies raised against one or more epitopes present on the polypeptide antigen. That is, an antibody raised against one or more specific polypeptides will recognize and bind that particular polypeptide, while the other polypeptide will not substantially recognize or bind. Whether the antibody specifically binds to a particular polypeptide can be determined by one of a number of standard immunoassays, such as Western blotting (eg, Sambrook et al. (Ed.), Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Vol. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989).

웨스턴 블롯팅을 통해 소정의 항체 제조물(예컨대, 서열번호 12에 기재한 아미노산 서열을 가진 폴리펩티드에 대하여 마우스에서 생성된 제조물)이 적당한 폴리펩티드(예, 서열번호 12에 기재한 아미노산 서열을 가진 폴리펩티드)를 특이적으로 검출하는 지를 측정하기 위하여, 먼저 세포로부터 총 세포 단백질을 추출한 다음 SDS-폴리아크릴아마이드 겔 전기영동을 통해 분리할 수 있다.Western blotting allows certain antibody preparations (e.g., those produced in mice to polypeptides having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12) to suitable polypeptides (e.g., polypeptides having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12). To determine if specifically detected, total cell proteins can be first extracted from the cells and then separated via SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.

분리한 총 세포 단백질은 그 다음 막(예, 니트로셀룰로스)으로 전이시키고, 이 막을 항체 제조물과 항온처리한다. 비특이적으로 결합된 항체를 제거하기 위하여 막을 세척한 후, 특이적으로 결합된 항체의 존재를 알칼리성 포스파타제와 같은 폴리펩티드(5-브로모-4-클로로-3-인돌릴 인산염/니트로 블루 테트라졸륨의 첨가시 면역국재화된 알칼리성 포스파타제에 의해 암청색 화합물이 생성됨)에 결합시킨 적당한 제2 항체(예, 항마우스 항체)를 사용하여 측정할 수 있다. The isolated total cellular protein is then transferred to a membrane (eg nitrocellulose) and incubated with the antibody preparation. After washing the membrane to remove nonspecifically bound antibody, the presence of the specifically bound antibody was determined by addition of a polypeptide such as alkaline phosphatase (5-bromo-4-chloro-3-indoleyl phosphate / nitro blue tetrazolium). Measurements can be made using a suitable second antibody (eg, an anti-mouse antibody) that binds to a dark blue compound by time immunolocalized alkaline phosphatase.

면역원으로 사용하기에 적당한 실질적으로 순수한 폴리펩티드는 형질감염된 세포, 형질전환된 세포 또는 야생형 세포로부터 수득할 수 있다. 최종 제조물 중의 폴리펩티드 농도는 예컨대 아미콘(Amicon) 필터기를 이용한 농축 등을 통해 수 ㎍/ml의 농도로 조정할 수 있다. 또한, 폴리펩티드의 크기는 전장의 폴리펩티드에서부터 아미노산 9개 잔기 정도를 갖는 폴리펩티드에 이르기까지 다양한 크기를 면역원으로 사용할 수 있다. 이와 같은 폴리펩티드는 세포 배양물에서 수득하거나 표준 방법으로 화학적 합성하거나 또는 보다 큰 폴리펩티드를 정제할 수 있는 보다 작은 폴리펩티드로 절단하여 수득할 수 있다. 9개 정도의 적은 아미노산 잔기 길이를 가진 폴리펩티드는 주조직적합성 복합체(MHC) 분자, 예컨대 MHC 클래스 I 또는 MHC 클래스 II 분자와 관련된 면역계에 제공하는 경우에 면역원성일 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 모든 아미노산 서열의 적어도 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 900, 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250, 1300, 1350개 또는 그 이상의 연속된 아미노산 잔기는 항체를 생산하는 면역원으로 사용할 수 있다.Substantially pure polypeptides suitable for use as immunogens can be obtained from transfected cells, transformed cells or wild type cells. The polypeptide concentration in the final product can be adjusted to a concentration of several μg / ml, for example, by concentration using an Amicon filter. In addition, the size of the polypeptide can be used as an immunogen in a variety of sizes ranging from full length polypeptide to polypeptide having about 9 amino acid residues. Such polypeptides can be obtained in cell culture or chemically synthesized by standard methods or by cleavage into smaller polypeptides that can purify larger polypeptides. Polypeptides with as little as 9 amino acid residue lengths may be immunogenic when given to the immune system associated with major histocompatibility complex (MHC) molecules, such as MHC class I or MHC class II molecules. Thus, at least 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100 of all amino acid sequences disclosed herein , 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 900, 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250, 1300, 1350 or more Contiguous amino acid residues can be used as immunogens to produce antibodies.

본 명세서에 개시된 임의의 폴리펩티드에 대한 모노클론 항체는 쾰러와 밀스타인(Nature 256:495-7, 1975)의 고전적 방법 또는 이로부터 유도된 방법에 따라 뮤린 하이브리도마로부터 제조할 수 있다.Monoclonal antibodies against any of the polypeptides disclosed herein can be prepared from murine hybridomas according to the classical methods of Koehler and Milstein (Nature 256: 495-7, 1975) or methods derived therefrom.

본 명세서에 개시된 임의의 폴리펩티드의 이종의 에피토프들에 대한 항체를 함유하는 폴리클론 항혈청은 그 폴리펩티드(또는 이의 단편)을 이용하여 적당한 동물을 면역화하여 제조할 수 있으며, 상기 폴리펩티드는 면역성 향상을 위해 변형하거나 변형하지 않은 것일 수 있다. 래빗에 효과적인 면역 프로토콜은 문헌(Vaitukaitis et al. J.Clin.Endocrinol.Metab. 33:988-91, 1971)에서 찾아볼 수 있다.Polyclonal antisera containing antibodies against heterologous epitopes of any of the polypeptides disclosed herein can be prepared by immunizing a suitable animal with the polypeptide (or fragment thereof), which polypeptide is modified to enhance immunity. Or may not be modified. Effective immune protocols for rabbits can be found in Vaitukaitis et al. J. Clin. Endocrinol. Metab. 33: 988-91, 1971.

전 항체 대신에, 원핵세포 숙주에서 용이하게 발현될 수 있는 항체 단편을 사용할 수도 있다. "항체 단편"이라고도 부르는 모노클론 항체의 면역학적 유효 부분을 제조하고 사용하는 방법은 공지되어 있고, 다음과 같은 문헌에 공지된 것을 포함한다: Better & Horowitz(Methods Enzymol. 178:476-96, 1989), Glockshuber et al.(Biochemistry 29:1362-7, 1990), 미국 특허 제5,648,237호("Expression of Functional Antibody Fragments"), 미국 특허 제4,946,778호("Single Polypeptide Chain Binding Molecules"), 미국 특허 제5,455,030호("Immunotherapy Using Single Chain Polypeptide Binding Molecules") 및 여기에 인용된 문헌.Instead of whole antibodies, antibody fragments that can be readily expressed in prokaryotic hosts can also be used. Methods of making and using immunologically effective portions of monoclonal antibodies, also referred to as "antibody fragments", are known and include those known in the literature, such as: Better & Horowitz (Methods Enzymol. 178: 476-96, 1989) ), Glockshuber et al. (Biochemistry 29: 1362-7, 1990), US Pat. No. 5,648,237 ("Expression of Functional Antibody Fragments"), US Pat. No. 4,946,778 ("Single Polypeptide Chain Binding Molecules", US Pat. 5,455,030 ("Immunotherapy Using Single Chain Polypeptide Binding Molecules") and references cited therein.

형질전환된 : "형질전환된" 세포는 핵산 분자가 분자생물학 기술 등으로 도입된 세포이다. 형질전환은 핵산 분자를 상기한 세포에 도입시킬 수 있는 모든 기술을 포함하는데, 그 예로는 바이러스 벡터를 이용한 형질감염, 접합, 플라스미드 벡터를 이용한 형질전환 및 일렉트로포레이션, 리포펙션, 입자 총 가속법에 의한 나출형 DNA의 도입 등이 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다. Transformed : A "transformed" cell is a cell into which a nucleic acid molecule has been introduced by molecular biology techniques or the like. Transformation includes any technique that can introduce nucleic acid molecules into the cells described above, such as transfection with viral vectors, conjugation, transformation with plasmid vectors and electroporation, lipofection, particle total acceleration. Introduction of naked-type DNA by, but is not limited to such.

변형체, 단편 또는 융합 단백질: 본 발명에 개시된 단백질에는 이의 변형체, 단편 및 융합체도 포함된다. 단백질(예컨대, 서열번호 12), 융합 단백질, 또는 단백질의 단편이나 변형체를 암호화하는 DNA 서열(예, 서열번호 11)은 이 단백질이 진핵세포, 박테리아, 곤충 및/또는 식물에서 발현될 수 있도록 유전자조작될 수 있다. 발현이 이루어지도록 DNA 서열은 변형되고 다른 조절 서열에 작동적으로 결합될 수 있다. 조절 서열과 단백질을 함유하는 최종 산물은 벡터라고 불린다. 이 벡터는 진핵세포, 박테리아, 곤충 및/또는 식물 세포에 도입할 수 있다. 세포에 도입되면 벡터는 단백질 생성을 도모한다. Variants, Fragments or Fusion Proteins: The proteins disclosed herein also include variants, fragments and fusions thereof. A protein (eg SEQ ID NO: 12), a fusion protein, or a DNA sequence encoding a fragment or variant of the protein (eg SEQ ID NO: 11) is a gene that allows the protein to be expressed in eukaryotic cells, bacteria, insects and / or plants. Can be manipulated. DNA sequences can be modified and operably linked to other regulatory sequences to effect expression. The final product containing regulatory sequences and proteins is called a vector. This vector can be introduced into eukaryotic cells, bacteria, insects and / or plant cells. Once introduced into the cell, the vector drives protein production.

융합 단백질은 서열번호 12와 같은 트립토판 아미노전이효소(또는 이의 변형체, 다형태, 돌연변이체 또는 단편) 등의 단백질을, 이 단백질의 목적 활성, 예컨대 트립토판을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는 성질 등을 억제하지 않는 다른 아미노산 서열에 결합된 상태로 포함하는 것이다. 일 예로서, 다른 아미노산 서열은 길이가 아미노산 약 10개 이하, 12개 이하, 15개 이하, 20개 이하, 25개 이하, 30개 이하 또는 50개 이하인 것이다.The fusion protein is a protein such as tryptophan aminotransferase (or a variant, polymorph, mutant or fragment thereof) such as SEQ ID NO: 12, which has a desired activity such as converting tryptophan to indole-3-pyruvate, etc. It is included in a state bound to another amino acid sequence that does not inhibit. In one example, the other amino acid sequence is about 10 or less, 12 or less, 15 or less, 20 or less, 25 or less, 30 or less or 50 amino acids in length.

DNA 서열의 변형은 암호화된 단백질의 생물학적 할성에 영향을 미치지 않는 범위내에서 다양한 방식으로 행할 수 있음을 당업자라면 잘 알고 있을 것이다. 예를 들면, 단백질을 암호화하는 DNA 서열에 변형을 만들기 위하여 PCR을 사용할 수 있다. 이와 같은 변형체는 단백질을 발현하는데 사용된 코돈이 숙주 세포에서 선호하는 것으로 최적화된 변형체이거나 또는 발현을 촉진하는 다른 서열 변화로 최적화된 변형체일 수 있다.It will be appreciated by those skilled in the art that modifications to the DNA sequence can be made in a variety of ways without affecting the biological activity of the encoded protein. For example, PCR can be used to make modifications to DNA sequences encoding proteins. Such a variant may be a variant optimized for codons used to express the protein as preferred in the host cell, or a variant optimized for other sequence changes that promote expression.

벡터: 세포에 도입되어 형질전환된 세포를 생성하는 핵산 분자. 벡터는 세포 내에서 복제가 이루어지도록 하는 핵산 서열, 예컨대 복제 오리진(origin)을 포함할 수 있다. 또한, 벡터는 당해 기술분야에 공지된 1 이상의 선택성 마커 유전자와 다른 유전자 성분을 포함할 수도 있다. Vector: A nucleic acid molecule that is introduced into a cell to produce a transformed cell. The vector may comprise a nucleic acid sequence such as origin of replication that allows replication within the cell. Vectors may also include genetic components other than one or more selectable marker genes known in the art.

생합성Biosynthesis 경로의 개요 Overview of the route

도 1 내지 3과 도 11 내지 13에 도시한 바와 같이, 모나틴이나 이의 중간체, 예컨대 인돌-3-피루브산염 또는 MP를 제조하기 위한 목적에는 다수의 생합성 경로를 이용할 수 있다. 각 기질(글루코스, 트립토판, 인돌-3-젖산, 인돌-3-피루브산염 및 MP)을 각 산물(트립토판, 인돌-3-피루브산염, MP 및 모나틴)로 전환시키기 위한 목적에는 몇가지 다른 폴리펩티드가 사용될 수 있다. 더욱이, 이러한 반응은 생체내 또는 시험관내에서 수행하거나 또는 생체내 반응과 시험관내 반응의 조합을 통해 수행할 수 있으며, 여기서 시험관내 반응으로는 예컨대 비효소적 화학 반응 등이 있다. 따라서, 도 1 내지 3과 도 11 내지 13은 예시적인 것으로, 목적 산물을 얻기 위해 사용할 수 있는 다수의 상이한 경로를 도시한 것이다.As shown in FIGS. 1-3 and 11-13, a number of biosynthetic pathways can be used for the purpose of producing monatin or its intermediates, such as indole-3-pyruvate or MP. There are several different polypeptides for the purpose of converting each substrate (glucose, tryptophan, indole-3-lactic acid, indole-3-pyruvate and MP) to each product (tryptophan, indole-3-pyruvate, MP and monatin). Can be used. Moreover, such reactions can be carried out in vivo or in vitro or through a combination of in vivo and in vitro reactions, such as non-enzymatic chemical reactions. Accordingly, FIGS. 1-3 and 11-13 are illustrative and illustrate a number of different routes that can be used to obtain the desired product.

글루코스에서In glucose 트립토판으로의To tryptophan 전환 transform

많은 유기체는 글루코스로부터 트립토판을 합성할 수 있다. 따라서, 이러한 유기체에 글루코스 및/또는 트립토판으로부터 모나틴, MP 및/또는 인돌-3-피루브산염을 생산하는데 필요한 유전자를 함유하는 작제물을 클로닝할 수 있다. 본 명세서에는 트립토판이 모나틴으로 전환될 수 있음을 도시하였다.Many organisms can synthesize tryptophan from glucose. Thus, it is possible to clone constructs containing the genes necessary for producing monatin, MP and / or indole-3-pyruvate from glucose and / or tryptophan in such organisms. It is shown herein that tryptophan can be converted to monatin.

다른 예에서는 트립토판을 생산하거나 또는 트립토판을 과잉생산하는 공지의 폴리펩티드를 사용하여 유기체를 유전자조작하기도 한다. 예를 들어, 미국 특허 제4,371,614호(본원에 참고인용됨)는 야생형 트립토판 오페론을 함유하는 플라스미드로 형질전환된 대장균 균주를 기술하고 있다.In other instances, organisms may be genetically engineered using known polypeptides that produce tryptophan or overproduce tryptophan. For example, US Pat. No. 4,371,614, which is incorporated herein by reference, describes an E. coli strain transformed with a plasmid containing wild-type tryptophan operon.

미국 특허 제4,371,614호에 개시된 트립토판의 최대 역가는 약 230ppm이다. 이와 유사한 것으로, WO8701130(본원에 참고인용됨)은 트립토판을 생산하도록 유전자 조작된 대장균 균주를 기술하며 L-트립토판의 증가된 발효 생산에 대하여 논의하고 있다. 당업자라면 글루코스로부터 트립토판을 생산할 수 있는 유기체가 글루코스 또는 프럭토스-6-인산염으로 전환될 수 있는 다른 탄소 및 에너지원을 이용하여 유사한 결과를 산출할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 탄소 및 에너지원의 예로는 슈크로스, 프럭토스, 전분, 셀룰로스 또는 글리세롤 등이 있으며 이에 국한되는 것은 아니다.The maximum titer of tryptophan disclosed in US Pat. No. 4,371,614 is about 230 ppm. Similarly, WO8701130 (incorporated herein) describes E. coli strains genetically engineered to produce tryptophan and discusses the increased fermentation production of L-tryptophan. Those skilled in the art will appreciate that organisms capable of producing tryptophan from glucose can produce similar results using other carbon and energy sources that can be converted to glucose or fructose-6-phosphate. Examples of such carbon and energy sources include, but are not limited to, sucrose, fructose, starch, cellulose or glycerol.

트립토판에서From tryptophan 인돌-3- Indole-3- 피루브산염으로의To pyruvate 전환 transform

트립토판을 인돌-3-피루브산염으로 전환하는 데에는 몇가지 폴리펩티드가 사용될 수 있다. 이러한 폴리펩티드의 예로는 효소 부류(EC) 2.6.1.27, 1.4.1.19, 1.4.99.1, 2.6.1.28, 1.4.3.2, 1.4.3.3, 2.6.1.5, 2.6.1.-, 2.6.1.1 및 2.6.1.21의 성분을 포함한다. 이러한 부류에는 L-트립토판과 2-옥소글루타르산염을 인돌-3-피루브산염과 L-글루탐산염으로 전환시키는 트립토판 아미노전이효소(달리, L-페닐알라닌-2-옥소글루타르산염 아미노전이효소, 트립토판 아미노전이효소, 5-하이드록시트립토판-케토글루타르산 아미노전이효소, 하이드록시트립토판 아미노전이효소, L-트립토판 아미노전이효소, L-트립토판 트란스아미나제(L-트립토판 아미노전이효소로 통칭하였음) 및 L-트립토판:2-옥소글루타르산염 아미노전이효소라고도 불림); D-트립토판과 2-옥소산을 인돌-3-피루브산염과 아미노산으로 전환시키는 D-트립토판 아미노전이효소(달리, NAD(P)-L-트립토판 탈수소효소, L-트립토판 탈수소효소, L-Trp-탈수소효소, TDH 및 L-트립토판:NAD(P) 산화환원효소(탈아미노화)라고도 불림); D-아미노산과 FAD를 인돌-3-피루브산염과 NH3 및 FADH2로 전환시키는 D-아미노산 탈수소효소; L-트립토판과 페닐피루브산염을 인돌-3-피루브산염과 L-페닐알라닌으로 전환시키는 트립토판-페닐피루브산염 아미노전이효소(달리, L-트립토판-α-케토이소카프로산염 아미노전이효소 및 L-트립토판:페닐피루브산염 아미노전이효소라고도 불림); L-아미노산과 H2O 및 O2를 2-옥소산과 NH3 및 H2O2로 전환시키는 L-아미노산 산화효소(달리 오피오-아미노산 산화효소 및 L-아미노산:산소 산화환원효소(탈아미노화)라고도 불림); D-아미노산 산화효소(달리 오피오-아미노산 산화효소 및 D-아미노산:산소 산화환원효소(탈아미노화)라고도 불림); 및 L-트립토판과 H2O 및 O2를 인돌-3-피루브산염과 NH3 및 H2O2로 전환시키는 트립토판 산화효소가 있다. 이러한 부류에는 또한 타이로신(방향족) 아미노전이효소, 아스파르트산염 아미노전이효소, D-아미노산(또는 D-알라닌) 아미노전이효소 및 복수의 아미노전이효소 활성을 나타내고 이 중 일부는 트립토판과 2-옥소산을 인돌-3-피루브산염과 아미노산으로 전환시킬 수 있는 광범위(다중 기질) 아미노전이효소도 포함된다. Several polypeptides can be used to convert tryptophan to indole-3-pyruvate. Examples of such polypeptides include enzyme classes (EC) 2.6.1.27, 1.4.1.19, 1.4.99.1, 2.6.1.28, 1.4.3.2, 1.4.3.3, 2.6.1.5, 2.6.1.-, 2.6.1.1 and 2.6. Contains ingredients of 1.21. This class includes tryptophan aminotransferases that convert L-tryptophan and 2-oxoglutarate to indole-3-pyruvate and L-glutamate (alternatively, L-phenylalanine-2-oxoglutarate aminotransferase, tryptophan Aminotransferase, 5-hydroxytryptophan-ketoglutarate aminotransferase, hydroxytryptophan aminotransferase, L-tryptophan aminotransferase, L-tryptophan transaminase (collectively referred to as L-tryptophan aminotransferase), and L-tryptophan: also called 2-oxoglutarate aminotransferase); D-tryptophan aminotransferase (alternatively, NAD (P) -L-tryptophan dehydrogenase, L-tryptophan dehydrogenase, L-Trp-, which converts D-tryptophan and 2-oxo acid to indole-3-pyruvate and amino acids) Dehydrogenase, TDH and L-tryptophan: NAD (P) oxidoreductase (also called deaminoation); D-amino acid dehydrogenases, which convert D-amino acids and FAD to indole-3-pyruvate and NH 3 and FADH 2 ; Tryptophan-phenylpyruvate aminotransferase (alternately, L-tryptophan-α-ketoisocaproate aminotransferase and L-tryptophan which converts L-tryptophan and phenylpyruvate to indole-3-pyruvate and L-phenylalanine : Also called phenylpyruvate aminotransferase); L-amino acid oxidase (also opio-amino acid oxidase and L-amino acid: oxygen oxidoreductase (deami), which converts L-amino acid and H 2 O and O 2 to 2-oxo acid and NH 3 and H 2 O 2 Also called aging); D-amino acid oxidase (also called opio-amino acid oxidase and D-amino acid: oxygen oxidoreductase (deaminoation)); And tryptophan oxidase which converts L-tryptophan and H 2 O and O 2 to indole-3-pyruvate and NH 3 and H 2 O 2 . This class also exhibits tyrosine (aromatic) aminotransferases, aspartate aminotransferases, D-amino acids (or D-alanine) aminotransferases, and a plurality of aminotransferase activities, some of which include tryptophan and 2-oxo acid. Also included are indole-3-pyruvate and a broad (multiple substrate) aminotransferase that can be converted to amino acids.

이러한 활성을 나타내는 아미노전이효소 부류의 11가지 성분을 하기 실시예 1에 기술하였는데, 그 중에는 서열번호 11과 12에 제시한 신규 아미노전이효소도 포함된다. 따라서, 본 발명은 서열번호 11 및 12에 제시한 서열과 적어도 80%, 적 어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 심지어 적어도 99%의 서열 동일성이 있는 분리된 핵산 및 단백질 서열을 제공한다. 또한, 본 발명은 아미노전이효소 활성을 보유하거나 아미노전이효소 활성을 나타내는 단백질을 암호화하는 서열번호 11 및 12의 단편과 융합체도 제공한다. 단편의 예로는 서열번호 11의 서열 중 적어도 10, 12, 15, 20, 25, 50, 100, 200, 500 또는 1000개의 인접 뉴클레오타이드로 이루어진 단편이나 또는 서열번호 12의 서열 중 적어도 6, 10, 15, 20, 25, 50, 75, 100, 200, 300 또는 350개의 인접 아미노산으로 이루어진 단편이 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 개시된 서열( 및 이의 변형체, 단편 및 융합체)은 벡터의 일부분일 수 있다. 이러한 벡터는 숙주 세포의 형질전환에 사용되어 트립토판으로부터 인돌-3-피루브산염을 생산하고 일부 경우에는 추가로 MP 및/또는 모나틴도 생산할 수 있는 재조합 세포를 만들 수 있다.Eleven components of the class of aminotransferases exhibiting this activity are described in Example 1, including the novel aminotransferases set forth in SEQ ID NOs: 11 and 12. Thus, the present invention provides an isolated nucleic acid having at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 98%, or even at least 99% sequence identity with the sequences set forth in SEQ ID NOs: 11 and 12 and Provide protein sequences. The present invention also provides fragments and fusions of SEQ ID NOs: 11 and 12 that encode proteins that possess or exhibit aminotransferase activity. Examples of fragments include fragments of at least 10, 12, 15, 20, 25, 50, 100, 200, 500, or 1000 contiguous nucleotides of SEQ ID NO: 11 or at least 6, 10, 15 of SEQ ID NO: 12 Fragments consisting of, but not limited to, 20, 25, 50, 75, 100, 200, 300 or 350 contiguous amino acids. The disclosed sequences (and variants, fragments and fusions thereof) can be part of a vector. Such vectors can be used for transformation of host cells to produce recombinant cells capable of producing indole-3-pyruvate from tryptophan and in some cases additionally MP and / or monatin.

L-아미노산 산화효소(1.4.3.2)는 공지물로서, 그 서열은 여러 다른 소스, 예컨대 비페라 레베틴(Vipera lebetine sp P81375), 오피오파구스 한나(Ophiophagus hannah sp P81383), 아그키스트로돈 로도스토마(Agkistrodon rhojdostoma spP81382), 크로탈루스 아트록스(Crotalus atrox sp P56742), 버크홀데리아 세파시아(Burkholderia cepacia), 아라비돕시스 탈리아나(Arabidopsis thaliana), 카울로박터 크레센투스(Caulobacter cresentus), 클라미도모나스 레인하르드티(Chlamydomonas reinhardtii), 머스 머스큘러스(Mus musculus), 슈도모나스 시린지(Pseudomonas syringae) 및 로도코커스(Rhodococcus) 균주가 있다. 또한, 트립토판 산화효소는 문헌에 기술된 바 있는 것으로서, 예컨대 코프리누스(Coprinus) 종 SF- 1, 곤봉체 뿌리 병에 걸린 중국 양배추, 아라비돕시스 탈리아나 및 포유동물 간에서 분리할 수 있다. 트립토판을 인돌-3-피루브산염으로 전환시킬 수 있는 L-아미노산 산화효소의 한 성분은 분자 클로닝용의 다른 소스와 함께 하기 실시예 3에서 검토하였다. 다수의 D-아미노산 산화효소 유전자는 분자클로닝용 데이터베이스에서 용이하게 입수할 수 있다.L-amino acid oxidase (1.4.3.2) is known and its sequence can be obtained from several different sources, such as Vipera levetin ( Vipera). lebetine sp P81375), Ophiophagus hannah sp P81383, Agkistrodon rhojdostoma spP81382), Crotalus atrox sp P56742, Burkholderia cepacia , Arabidopsis thaliana , Caulobacter cresentus , Chlamidomonas reinhardt ( Chlamydomonas reinhardtii ), Mus Musculus musculus ), Pseudomonas syringae and Rhodococcus strains. Tryptophan oxidase has also been described in the literature and can be isolated from, for example, Coprinus sp. SF-1, Chinese cabbage with clubbing root disease, Arabidopsis thaliana, and mammalian liver. One component of the L-amino acid oxidase capable of converting tryptophan to indole-3-pyruvate was discussed in Example 3 below along with other sources for molecular cloning. Many D-amino acid oxidase genes are readily available in databases for molecular cloning.

트립토판 탈수소효소는 공지물로서, 예를 들어 시금치, 피섬 사티범(Pisum sativum), 프로소피스 줄리플로라, 배, 메즈퀴트(콩과식물의 일종), 밀, 옥수수, 토마토, 담배, 크로모박테리움 비올라슘(Chromobacterium violaceum) 및 락토바실리(Lactobacilli) 등에서 분리할 수 있다. 다수의 D-아미노산 탈수소효소 유전자 서열은 공지되어 있다.Tryptophan dehydrogenases are well known, for example, spinach, Pisum sativum , Prosopis Juliflora, Pears, Mesquite, Wheat, Corn, Tomato, Tobacco, Chromobacte It can be separated from such as Chromobacterium violaceum and Lactobacilli. Many D-amino acid dehydrogenase gene sequences are known.

도 11 내지 13에 도시한 바와 같이, 트립토판 산화효소와 같은 아미노산 산화효소가 트립토판을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는데 사용된다면 과산화수소의 존재를 감소 또는 심지어 제거하기 위하여 카탈라제를 첨가할 수 있다.As shown in Figures 11-13, catalase can be added to reduce or even eliminate the presence of hydrogen peroxide if an amino acid oxidase such as tryptophan oxidase is used to convert tryptophan to indole-3-pyruvate.

인돌-3-Indole-3- 젖산염에서From lactate 인돌-3- Indole-3- 피루브산염으로의To pyruvate 전환 transform

인돌-3-젖산염을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는 반응은 각종 폴리펩티드에 의해 촉매될 수 있는데, 그 예로는 1.1.1.110, 1.1.1.27, 1.1.1.28, 1.1.2.3, 1.1.1.222, 1.1.1.237, 1.1.3.- 또는 1.1.1.111 폴리펩티드 부류의 성분이 있다. 1.1.1.110 폴리펩티드 부류는 인돌젖산염 탈수소효소(인돌젖산:NAD+ 산화환원효소 라고도 불림)를 포함한다. 1.1.1.27, 1.1.1.28 및 1.1.2.3 부류는 젖산염 탈수소효소(젖산 탈수소효소, 젖산염:NAD+ 산화환원효소 라고도 불림)를 포함한다. 1.1.1.222 부류는 (R)-4-하이드록시페닐젖산염 탈수소효소(D-방향족 젖산염 탈수소효소, R-방향족 젖산염 탈수소효소 및 R-3-(4-하이드록시페닐)젖산염:NAD(P)+ 2-산화환원효소 라고도 불림)를 포함하고, 1.1.1.237 부류는 3-(4-하이드록시페닐피루브산염)환원효소(하이드록시페닐피루브산염 환원효소 및 4-하이드록시페닐젖산염:NAD+ 산화환원효소 라고도 불림)를 포함한다. 1.1.3.- 부류는 젖산염 산화효소를 포함하고, 1.1.1.111 부류는 (3-이미다졸-5-일)젖산염 탈수소효소( (S)-3-(이미다졸-5-일)젖산염:NAD(P)+ 산화환원효소 라고도 불림)를 포함한다. 이러한 부류에 속하는 여러 폴리펩티드는 인돌-3-젖산으로부터 인돌-3-피루브산염을 생성할 수 있을 것이다. 이러한전환의 예에 대해서는 실시예 2에서 검토하였다.The reaction for converting indole-3-lactate to indole-3-pyruvate can be catalyzed by various polypeptides, such as 1.1.1.110, 1.1.1.27, 1.1.1.28, 1.1.2.3, 1.1.1.222, 1.1 There are .1.237, 1.1.3.- or 1.1.1.111 components of the polypeptide class. 1.1.1.110 The polypeptide class includes indole lactate dehydrogenase (also called indole lactate: NAD + oxidoreductase). The classes 1.1.1.27, 1.1.1.28 and 1.1.2.3 include lactate dehydrogenases (also called lactate dehydrogenases, also called lactate: NAD + redox enzymes). The classes 1.1.1.222 include (R) -4-hydroxyphenyl lactate dehydrogenase (D-aromatic lactate dehydrogenase, R-aromatic lactate dehydrogenase and R-3- (4-hydroxyphenyl) lactate: NAD (P) + (Also referred to as 2-oxidoreductase), and the class 1.1.1.237 includes 3- (4-hydroxyphenylpyruvate) reductases (hydroxyphenylpyruvate reductase and 4-hydroxyphenyl lactate: NAD + redox Also called enzymes). 1.1.3.- Class includes lactate oxidase and 1.1.1.111 class includes (3-imidazol-5-yl) lactate dehydrogenase ((S) -3- (imidazol-5-yl) lactate: NAD (P) + also called oxidoreductase). Several polypeptides belonging to this class will be able to produce indole-3-pyruvate from indole-3-lactic acid. An example of such a conversion is discussed in Example 2.

또한, 화학적 반응을 사용하여 인돌-3-젖산을 인돌-3-피루브산염으로 전환시킬 수도 있다. 이러한 화학적 반응에는 B2 촉매(China Chemical Reporter, v 13, n 28, p 18(1), 2002), 희석한 과망간산염과 과염소산염을 이용한 대기중 산화, 또는 금속 촉매의 존재하에 과산화수소를 이용한 산화 등을 비롯한 여러 가지 방법을 잉용하여 달성할 수 있는 산화 단계를 포함한다.Chemical reactions may also be used to convert indole-3-lactic acid to indole-3-pyruvate. These chemical reactions include B2 catalysts (China Chemical Reporter, v 13, n 28, p 18 (1), 2002), atmospheric oxidation with diluted permanganate and perchlorate, or hydrogen peroxide in the presence of metal catalysts. It includes an oxidation step that can be achieved by using a variety of methods, including.

인돌-3-피루브산염에서 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid in indole-3-pyruvate (MP)으로의 전환Switch to (MP)

인돌-3-피루브산염의 MP로의 전환에는 여러 가지 공지의 폴리펩티드를 사용할 수 있다. 이러한 폴리펩티드 부류의 예로는 4.1.3.-, 4.1.3.16, 4.1.3.17 및 4.1.2-가 있다. 이러한 부류에는 탄소-탄소 합성효소/분해효소, 예컨대 두 카르복실산 기질의 축합을 촉매하는 알돌라제 등이 있다. 펩티드 부류 EC 4.1.3.-은 옥소산 기질(예, 인돌-3-피루브산염)을 친전자체로서 이용하여 탄소-탄소 결합을 형성하는 합성효소/분해효소인 반면, EC 4.1.2.-는 알데하이드 기질(예, 벤즈알데하이드)을 친전자체로서 이용하여 탄소-탄소 결합을 형성하는 합성효소/분해효소이다.Various known polypeptides can be used for the conversion of indole-3-pyruvate to MP. Examples of such polypeptide classes are 4.1.3.-, 4.1.3.16, 4.1.3.17 and 4.1.2-. This class includes carbon-carbon synthetases / degrading enzymes such as aldolases that catalyze the condensation of two carboxylic acid substrates. Peptide class EC 4.1.3.- is a synthetase / degrading enzyme that forms a carbon-carbon bond using an oxo acid substrate (eg indole-3-pyruvate) as an electrophile, while EC 4.1.2.- It is a synthetase / degrading enzyme that forms a carbon-carbon bond using an aldehyde substrate (eg benzaldehyde) as an electrophile.

예컨대, EP 1045-029에 기술된 폴리펩티드(EC 4.1.3.16, 4-하이드록시-2-옥소글루타르산염 알돌라제, 2-옥소-4-하이드록시글루타르산염 알돌라제 또는 KHG 알돌라제 라고도 불리는 4-하이드록시-2-옥소글루타르산염 글리옥실산염 분해효소)는 글리옥실산과 피루브산염을 4-하이드록시-2-케토글루타르산으로 전환시키고, 폴리펩티드 4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염 알돌라제(EC 4.1.3.17, 달리 4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염 피루브산염 분해효소 또는 ProA 알돌라제 라고도 불림)는 2개의 피루브산염과 같은 2개의 케토산을 4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염으로 축합시킨다. 이러한 분해효소를 이용한 반응은 본 명세서에 기술하였다.For example, the polypeptides described in EP 1045-029 (EC 4.1.3.16, 4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase, 2-oxo-4-hydroxyglutarate aldolase or KHG aldolase 4-hydroxy-2-oxoglutarate glyoxylate degrading enzyme), also called glyoxylic acid and pyruvate, converts 4-hydroxy-2-ketoglutaric acid, polypeptide 4-hydroxy-4-methyl 2-oxoglutarate aldolase (EC 4.1.3.17, otherwise referred to as 4-hydroxy-4-methyl-2-oxoglutarate pyruvate degrading enzyme or ProA aldolase) is characterized by two pyruvates and The same two keto acids are condensed with 4-hydroxy-4-methyl-2-oxoglutarate. Reactions using such degrading enzymes are described herein.

도 1과 2 및 도 11 내지 13은 3-탄소(C3) 분자가 인돌-3-피루브산염과 결합하는 반응의 모식도이다. EC 4.1.2.- 및 4.1.3.-의 다수의 성분들, 특히 PLP를 이용하는 폴리펩티드는 세린, 시스테인 및 알라닌 등의 아미노산 또는 이의 유도체인 C3 분자를 이용할 수 있다. EC 4.1.2.- 및 4.1.3.-의 대표 성분들에 의해 촉매되는 알돌 축합은 이 경로의 C3 분자가 피루브산염이나 이의 유도체일 것을 요구한다. 하지만, 다른 화합물도 C3 탄소원으로 작용할 수 있고 피루브산염으로 전환될 수 있다. 피루브산염과 암모니아는 L-세린, L-시스테인 및 이탈이 충분한 기를 보유한 세린과 시스테인의 유도체, 예컨대 O-메틸-L-세린, O-벤질-L-세린, S-메틸시스테인, S-벤질시스테인, S-알킬-L-시스테인, O-아실-L-세린 및 3-클로로-L-알라닌의 베타 제거 반응(예컨대, 트립토파네이즈 또는 β-타이로시나제에 의해 촉매되는 반응)에 의해 수득될 수 있다. 아스파르트산염은 PLP 매개의 베타-분해효소 반응, 예컨대 트립토파네이즈(EC 4.1.99.1) 및/또는 β-타이로시나제(EC 4.1.99.2, 타이로신-페놀 분해효소라고도 불림)에 의해 촉매되는 반응에서 피루브산염의 소스로서 작용할 수 있다.베타-분해효소 반응의 속도는 무라투 등(Mouratou et al., J.Biol.Chem 274:1320-5, 1999)이 기술하고 실시예 8에 제시한 바와 같이 폴리펩티드(4.1.99.1-2)에 부위 지시성 돌연변이유발을 수행함으로써 증가시킬 수 있다. 이러한 변형은 그 폴리펩티드가 이카르복실산 아미노산 기질을 수용할 수 있도록 한다. 젖산염 또한 피루브산염의 소스로서 작용할 수 있어서, 젖산염 탈수소효소와 산화된 보조인자 또는 젖산염 산화효소와 산소를 첨가하면 피루브산염으로 산화된다. 이러한 반응의 예는 하기에 설명하였다. 예를 들어, 도 2와 도 11 내지 13에 도시한 바와 같이 피루브산염이 C3 분자로서 사용되는 경우에 ProA 알돌라제는 인돌-3-피루브산염과 접촉시킬 수 있다. 1 and 2 and FIGS. 11 to 13 are schematic diagrams of reactions in which 3-carbon (C3) molecules bind to indole-3-pyruvate. Polypeptides using multiple components of EC 4.1.2.- and 4.1.3.-, in particular PLP, can utilize C3 molecules which are amino acids or derivatives thereof such as serine, cysteine and alanine. Aldol condensation catalyzed by representative components of EC 4.1.2.- and 4.1.3.- requires that the C3 molecules in this pathway are pyruvate or derivatives thereof. However, other compounds can also act as C3 carbon sources and can be converted to pyruvate. Pyruvates and ammonia are L-serine, L-cysteine and derivatives of serine and cysteine having sufficient leaving groups such as O-methyl-L-serine, O-benzyl-L-serine, S-methylcysteine, S-benzylcysteine Obtained by beta elimination reaction of S-alkyl-L-cysteine, O-acyl-L-serine and 3-chloro-L-alanine (e.g., catalyzed by tryptophanase or β-tyrosinase) Can be. Aspartate is catalyzed by PLP mediated beta-lyase enzymes such as tryptophanase (EC 4.1.99.1) and / or β-tyrosinase (EC 4.1.99.2, also called tyrosine-phenol degrading enzymes). Can act as a source of pyruvate. The rate of beta-lyase enzyme reaction is described by Muratou et al. (J. Biol. Chem 274: 1320-5, 1999) and shown in Example 8. Increase by performing site directed mutagenesis on the polypeptide (4.1.99.1-2). Such modifications allow the polypeptide to accommodate the dicarboxylic acid amino acid substrate. Lactate can also serve as a source of pyruvate, which is oxidized to pyruvate by addition of lactate dehydrogenase and oxidized cofactors or lactate oxidase and oxygen. Examples of such reactions are described below. For example, ProA aldolase can be contacted with indole-3-pyruvate when pyruvate is used as the C3 molecule, as shown in FIGS. 2 and 11-13.

MP는 또한 화학적 반응을 이용하여 제조할 수 있는데, 그 예로는 실시예 5에 제시된 알돌 축합이 있다. MP can also be prepared using chemical reactions, for example the aldol condensation set forth in Example 5.                 

MPMP 에서 in 모나틴으로의With monatin 전환 transform

MP에서 모나틴으로의 전환에는 다음과 같은 폴리펩티드 중 1 이상에 의해 촉매될 수 있다: 트립토판 아미노전이효소(2.6.1.27), 트립토판 탈수소효소(1.4.1.19), D-아미노산 탈수소효소(1.4.99.1), 글루탐산염 탈수소효소(1.4.1.2-4), 페닐알라닌 탈수소효소(EC 1.4.1.20), 트립토판-페닐피루브산염 아미노전이효소(2.6.1.28) 또는 보다 일반적으로 아미노전이효소 과(2.6.1.-)의 성분들, 예컨대 아스파르트산염 아미노전이효소(EC 2.6.1.1), 타이로신(방향족) 아미노전이효소(2.6.1.5), D-트립토판 아미노전이효소 또는 D-알라닌(2.6.1.21) 아미노전이효소(도 2). 이러한 아미노전이효소의 11가지 성분은 서열번호 11과 12에 예시한 이 부류의 신규 성분과 함께 하기 실시예 1에 기술하며, 이 아미노전이효소와 탈수소효소의 활성을 입증하는 반응은 실시예 7에 제시하였다.The MP to monatin conversion can be catalyzed by one or more of the following polypeptides: tryptophan aminotransferase (2.6.1.27), tryptophan dehydrogenase (1.4.1.19), D-amino acid dehydrogenase (1.4.99.1 ), Glutamate dehydrogenase (1.4.1.2-4), phenylalanine dehydrogenase (EC 1.4.1.20), tryptophan-phenylpyruvate aminotransferase (2.6.1.28) or more generally aminotransferase family (2.6.1. Components such as aspartate aminotransferase (EC 2.6.1.1), tyrosine (aromatic) aminotransferase (2.6.1.5), D-tryptophan aminotransferase or D-alanine (2.6.1.21) aminotransferase (FIG. 2). The eleven components of such aminotransferases are described in Example 1 below with novel components of this class illustrated in SEQ ID NOs: 11 and 12. The reaction demonstrating the activity of these aminotransferases and dehydrogenases is described in Example 7. Presented.

이 반응 역시 화학적 반응을 통해 수행될 수도 있다. 케토산(MP)의 아민화는 암모니아와 나트륨 시아노보로하이드라이드를 이용하여 환원성 아민화를 통해 수행할 수 있다.This reaction may also be carried out through a chemical reaction. Amination of keto acid (MP) can be carried out through reductive amination with ammonia and sodium cyanoborohydride.

도 11 내지 13에는 MP를 모나틴으로 전환시키는데 사용할 수 있고 인돌-3-피루브산염 또는 트립토판으로부터 모나틴의 수율을 증가시키는데 사용할 수 있는 또 다른 폴리펩티드를 제시하였다. 예를 들어, 아스파르트산염이 아미노 공급체인 경우에, 아스파르트산염 아미노전이효소는 아스파르트산염을 옥살로아세트산염으로 전환시키는데 사용할 수 있다(도 11). 이 옥살로아세트산염은 옥살로아세트산염 탈수소효소 등의 탈수소효소에 의해 피루브산염과 이산화탄소로 전환된다(도 11). 또한, 아미노 공여체로서 리신이 사용되는 경우에는 리신 ε-아미노전이효소를 사용하여 리신을 알리신으로 전환시킬 수 있다(도 12). 알리신은 자발적으로 1-피페리딘-6-카르복실산염으로 전환된다(도 12). MP를 모나틴으로 전환시키기 위해 환원성 아민화 반응을 촉매할 수 있는 폴리펩티드(예, 글루탐산염 탈수소효소)가 사용된다면 NAD(P)H를 재순환시키고(또는) 휘발성 산물을 생성할 수 있는 폴리펩티드(도 13)가 사용될 수 있으며, 그 예로는 포름산염 탈수소효소가 있다.11-13 show another polypeptide that can be used to convert MP to monatin and can be used to increase the yield of monatin from indole-3-pyruvate or tryptophan. For example, where aspartate is an amino feeder, aspartate aminotransferase can be used to convert aspartate to oxaloacetate (FIG. 11). This oxaloacetate is converted into pyruvate and carbon dioxide by dehydrogenase, such as oxaloacetate dehydrogenase (FIG. 11). In addition, when lysine is used as the amino donor, lysine ε-aminotransferase can be used to convert lysine to allicin (FIG. 12). Allicin is spontaneously converted to 1-piperidine-6-carboxylate (FIG. 12). Polypeptides capable of catalyzing reductive amination reactions (eg, glutamate dehydrogenases) are used to convert MPs to monatin, which can recycle NAD (P) H and / or produce volatile products (FIG. 13) can be used, for example formate dehydrogenase.

생합성Biosynthesis 경로 디자인 시 고려할 추가 사항 Additional considerations when designing a path

인돌-3-피루브산염, MP 및/또는 모나틴을 생성하는데 사용된 폴리펩티드에 따라서, 산물 형성을 향상시키기 위한 목적으로 보조인자, 기질 및/또는 추가 폴리펩티드를 생산 세포에 제공할 수 있다. Depending on the polypeptides used to produce indole-3-pyruvate, MP and / or monatin, cofactors, substrates and / or additional polypeptides may be provided to the producing cells for the purpose of enhancing product formation.

과산화수소의 제거Removal of hydrogen peroxide

과산화수소(HO)는 생성된다면 생산 세포에 유독하고 생성된 폴리펩티드 또는 중간체에 유해할 수 있는 산물이다. 전술한 L-아미노산 산화효소는 산물로서 H2O2를 생산한다. 따라서, L-아미노산 산화효소가 사용되는 경우에는 생성되는 H2O2를 제거하거나 또는 그 농도를 감소시켜 세포 또는 산물에 대한 잠재적 손상을 줄여야 한다.Hydrogen peroxide (HO) is a product that, if produced, is toxic to production cells and can be harmful to the resulting polypeptide or intermediate. The aforementioned L-amino acid oxidase produces H 2 O 2 as a product. Thus, when L-amino acid oxidase is used, the resulting H 2 O 2 must be removed or its concentration reduced to reduce potential damage to cells or products.

카탈라제는 세포 내에서 H2O2의 농도를 감소시키는 사용할 수 있다(도 11 내지 13). 생산 세포는 과산화수소의 물과 산소 가스로의 분해를 촉매하는 카탈라제(EC 1.11.1.6)를 암호화하는 유전자 또는 cDNA 서열을 발현할 수 있다. 예를 들어, 카탈라제는 생산 세포에 형질감염된 벡터로부터 발현될 수 있다. 사용할 수 있는 카탈라제의 예로는

Figure 112008031339168-pct00002
(스타필로코커스 크실로서스),
Figure 112008031339168-pct00003
(바실러스 할로듀란스),
Figure 112008031339168-pct00004
(칸디다 알비칸스),
Figure 112008031339168-pct00005
(스트렙토마이세스 코엘리컬러),
Figure 112008031339168-pct00006
(크산토모나스 캄페스트리스)(SwissProt 수탁번호)가 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다. L-아미노산 산화효소, D-아미노산 산화효소 또는 트립토판 산화효소를 이용하는 생물촉매 반응기에도 역시 카탈라제 폴리펩티드를 첨가할 수 있다.Catalase can be used to reduce the concentration of H 2 O 2 in cells (FIGS. 11-13). The producing cell may express a gene or cDNA sequence encoding catalase (EC 1.11.1.6) that catalyzes the breakdown of hydrogen peroxide into water and oxygen gas. For example, catalase can be expressed from a vector transfected into production cells. Examples of catalase that can be used include
Figure 112008031339168-pct00002
(Staphylococcus xylose),
Figure 112008031339168-pct00003
(Bacillus halodurance),
Figure 112008031339168-pct00004
(Candida Albicans),
Figure 112008031339168-pct00005
(Streptomyces coelicolor),
Figure 112008031339168-pct00006
(Swiss Prot Accession No.), but is not limited thereto. Catalase polypeptides can also be added to biocatalyst reactors using L-amino acid oxidase, D-amino acid oxidase or tryptophan oxidase.

PLPPLP (피리독살-5'-(Pyridoxal-5'- 인산염phosphate ) 유용성의 조절) Usability control

도 1에 도시한 바와 같이, PLP는 본 명세서에 기술된 1 이상의 생합성 단계들에서 이용될 수 있다. PLP는 반응의 총 효율을 제한하지 않을 정도의 PLP 농도로 보충될 수 있다. As shown in FIG. 1, PLP may be used in one or more biosynthesis steps described herein. PLPs can be supplemented with PLP concentrations that do not limit the total efficiency of the reaction.

비타민 B6(PLP 전구체)의 생합성 경로는 대장균에서 철저하게 연구된 바 있으며, 일부 단백질은 결정화되어 있다(Laber et al., FEBS Letters, 449:45-8, 1999). 피리독살 인산염 생합성에는 고유한 3가지 유전자(pdxA, pdxB 및 pdxJ)가 필요한데 반해, 다른 대사 경로에는 2가지 유전자(epd 또는 gapB 및 serC)가 필요로 된다. 대장균 경로에서 관찰되는 출발물의 하나는 1-데옥시-D-자일룰로스-5-인산염(DXP)이다. 일반적인 C2 및 C3 탄소 중심 대사물로부터 이 전구체가 합성되는 단계는 폴리펩티드 1-데옥시-D-자일룰로스-5-인산염 합성효소(DSX)에 의해 촉매된다. 다른 전구체로서, C4 당, D-에리트로스 4-인산염으로부터 형성된 트레오닌 유도체가 있다. 포스포-4-하이드록실-L 트레오닌(HTP)으로 전환되는데 필요한 유전자는 epd, pdxB 및 secC이다. PLP 형성의 마지막 반응은 pdxA와 pdxJ의 유전자 산물에 의해 촉매되는, DXP와 HTP 사이의 복잡한 분자내 축합 및 고리 닫힘 반응이다. Biosynthetic pathways of vitamin B 6 (PLP precursors) have been thoroughly studied in E. coli and some proteins have been crystallized (Laber et al., FEBS Letters, 449: 45-8, 1999). Pyridoxal phosphate biosynthesis requires three unique genes (pdxA, pdxB and pdxJ), while other metabolic pathways require two genes (epd or gapB and serC). One starter observed in the E. coli pathway is 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate (DXP). The synthesis of this precursor from common C2 and C3 carbon core metabolites is catalyzed by polypeptide 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase (DSX). Another precursor is a threonine derivative formed from D-erythrose 4-phosphate, a C4 sugar. Genes required for conversion to phospho-4-hydroxyl-L threonine (HTP) are epd, pdxB and secC. The final reaction of PLP formation is the complex intramolecular condensation and ring closure reaction between DXP and HTP, catalyzed by the gene products of pdxA and pdxJ.

PLP가 모나틴 생성용 발효 동안의 제한 영양소가 된다면 생산 숙주 세포에서 이 경로의 유전자 중 1 이상의 유전자의 발현을 증가시키면 모나틴의 수율도 증가시킬 수 있을 것이다. 숙주 유기체는 그 자연 경로의 유전자들을 복수의 카피로 포함할 수 있고, 또는 그 유기체 게놈에 비자연 경로의 유전자들의 카피를 병입시킬 수도 있다. 또한, 회수 경로의 유전자 복수 카피를 숙주 유기체에 클로닝할 수도 있다.If PLP becomes the limiting nutrient during fermentation for monatin production, increasing the expression of one or more of the genes of this pathway in production host cells may also increase the yield of monatin. The host organism may comprise genes of its natural pathway in a plurality of copies, or may inject copies of genes of the non-natural pathway into the organism genome. In addition, multiple copies of the gene of the recovery pathway can be cloned into the host organism.

모든 유기체에서 보존되는 1가지 회수 경로는 비타민 B6의 각종 유도체를 활성 PLP 형태로 재순환시킨다. 이 경로에 포함된 폴리펩티드에는 pdxK 키나제, pdxH 산화효소 및 pdxY 키나제가 있다. 이러한 1 이상의 유전자의 과잉발현은 PLP이용율을 증가시킬 수 있다.One recovery pathway, preserved in all organisms, recycles various derivatives of vitamin B 6 into active PLP form. Polypeptides included in this pathway include pdxK kinase, pdxH oxidase and pdxY kinase. Overexpression of such one or more genes may increase PLP utilization.

비타민 B6의 농도는 숙주 유기체에 존재하는 자연적 생합성 경로 유전자의 대사 조절의 제거 또는 억제를 통해 상승시킬 수 있다. PLP는 박테리아 플라보박테리움 종의 균주 238-7에서 전구체 트레오닌 유도체의 생합성에 관여하는 폴리펩티드를 억제한다. 대사 조절이 제거된 이 박테리아 균주는 피리독살 유도체를 과잉생산하여 PLP를 최고 20mg/L까지 분비할 수 있다. 이와 유사한 방식에 의한 모나틴 생성 숙주 유기체의 유전자 조작은 생합성 경로 유전자의 과잉발현 없이도 PLP 생산을 증가시킬 수 있을 것이다.The concentration of vitamin B 6 may be raised through the elimination or inhibition of metabolic regulation of the natural biosynthetic pathway genes present in the host organism. PLP inhibits polypeptides involved in the biosynthesis of precursor threonine derivatives in strain 238-7 of the bacterial Flavobacterium species. The metabolism-free bacterial strain can overproduce pyridoxal derivatives to secrete up to 20 mg / L PLP. Genetic engineering of monatin producing host organisms in a similar manner may increase PLP production without overexpression of the biosynthetic pathway genes.

암모늄 ammonium 이용성Usability

트립토파네이즈 반응은 암모니아를 보다 이용가능하거나 물을 제거함으로써 합성 방향(인돌로부터 트립토판의 생성)으로 유도할 수 있다. 환원성 아민화 반응, 예컨대 글루탐산염 탈수소효소에 의해 촉매된 반응도 과량의 암모늄에 의해 순방향으로 유도될 수 있다.Tryptopase reactions can be directed in the synthesis direction (production of tryptophan from indole) by making ammonia more available or by removing water. Reductive amination reactions, such as those catalyzed by glutamate dehydrogenase, can also be induced in the forward direction by excess ammonium.

암모니아는 탄산염 또는 인산염 완충계에서 탄산암모늄이나 인산암모늄 염으로서 이용할 수 있게 할 수 있다. 암모니아는 또한 피루브산 암모늄이나 포름산 암모늄으로서 제공될 수도 있다. 또는, 반응이 암모니아를 생성하는 반응, 예컨대 글루탐산염 탈수소효소 또는 트립토판 탈수소효소 반응 등과 연결된 경우에는 암모니아가 공급될 수도 있다. 암모니아는 페놀 또는 인돌, 피루브산염 및 NH3로 가수분해되는, EC 4.1.99.-(타이로신 또는 트립토판)의 천연 기질을 첨가하여 생성시킬 수도 있다. 이것은 효소가 이의 바람직한 기질을 가수분해하도록 하여 정상적인 평형 상태의 양 보다 증가된 수율의 합성 산물이 생성되도록 한다.Ammonia can be made available as ammonium carbonate or ammonium phosphate salts in carbonate or phosphate buffer systems. Ammonia may also be provided as ammonium pyruvate or ammonium formate. Alternatively, ammonia may be supplied when the reaction is linked to a reaction that produces ammonia, such as a glutamate dehydrogenase or tryptophan dehydrogenase reaction. Ammonia can also be produced by adding natural substrates of EC 4.1.99 .- (tyrosine or tryptophan) which are hydrolyzed with phenol or indole, pyruvate and NH 3 . This allows the enzyme to hydrolyze its desired substrate, resulting in an increased yield of synthetic product than the amount of normal equilibrium.

산물 및 부산물의 제거Removal of products and byproducts

트립토판 아미노전이효소를 통한 트립토판의 인돌-3-피루브산염으로의 전환은 이 반응을 통해 글루탐산염이 생성되고 보조기질로서 2-옥소글루타르산염(α-케토글루타르산염)을 필요로 하기 때문에 인돌-3-피루브산염의 생성율에 악영향을 미칠 수 있다. 글루탐산염은 상기 아미노전이효소를 억제할 수 있어서 상기 반응에 다량의 보조기질이 소비될 수 있기 때문이다. 더욱이, 고농도의 글루탐산염은 하류 분리 과정에 나쁜 영향을 미친다.The conversion of tryptophan to indole-3-pyruvate via tryptophan aminotransferase results in the production of glutamate through this reaction and requires 2-oxoglutarate (α-ketoglutarate) as an auxiliary substrate. May adversely affect the production rate of -3-pyruvate. This is because glutamate can inhibit the aminotransferase so that a large amount of auxiliary substrate can be consumed in the reaction. Moreover, high concentrations of glutamate adversely affect downstream separation processes.

폴리펩티드 글루탐산염 탈수소효소(GLDH)는 글루탐산염을 2-옥소글루타르산염으로 전환하여, 트립토판 아미노전이효소에 의해 촉매되는 반응에서 보조기질을 재순환시킨다. GLDH는 또한 호기 조건하에 세포의 에너지(ATP) 생산에 사용될 수 있는 환원성 등가물(NADH 또는 NADPH)을 생산한다. 또한, 글루탐산염의 GLDH에 의한 이용성은 부산물의 형성을 감소시키기도 한다. 또한, 이 반응은 세포의 질소원으로서 작용하거나 도 1에 제시한 경로의 최종 단계에서 환원성 아민화에 기질로서 사용될 수 있는 암모니아를 생성한다. 따라서, GLDH 폴리펩티드를 과잉발현하는 생산세포는 수율을 증가시키고 배지 및/또는 분리 공정의 비용을 감소시키는데 사용할 수 있다.Polypeptide glutamate dehydrogenase (GLDH) converts glutamate to 2-oxoglutarate to recycle auxiliary substrates in reactions catalyzed by tryptophan aminotransferase. GLDH also produces a reducing equivalent (NADH or NADPH) that can be used for the production of energy (ATP) of cells under aerobic conditions. In addition, the availability of glutamate by GLDH also reduces the formation of byproducts. This reaction also produces ammonia, which can act as a nitrogen source of the cell or be used as a substrate for reductive amination at the final stage of the route shown in FIG. Thus, production cells that overexpress GLDH polypeptide can be used to increase yield and reduce the cost of the medium and / or separation process.

트립토판에서 모나틴으로의 경로에서, 적당한 효소 부류의 아미노전이효소가 사용된다면 단계 3의 아미노 공급체(예, 글루탐산염 또는 아스파르트산염)는 단계 1에 필요한 아미노 수용체(예, 2-옥소-글루타르산염 또는 옥살로아세트산염)로 재전환될 수 있다. 이 경로에 2가지 별도의 아미노전이효소를 사용하되, 한 아미노전이효소의 기질이 다른 아미노전이효소의 활성에 경쟁적 억제작용을 하지 않는다면 이 경로의 효율이 증가될 수 있다.In the route from tryptophan to monatin, if the appropriate enzyme class of aminotransferase is used, the amino supply of step 3 (e.g. glutamate or aspartate) is required for the amino receptor (e.g. 2-oxo-glutar) Acid salts or oxaloacetates). If two separate aminotransferases are used in this pathway, the efficiency of this pathway can be increased if the substrate of one aminotransferase does not competitively inhibit the activity of the other aminotransferase.

본 명세서에 기술된 경로 중의 다수의 반응들은 가역성이며, 이에 따라 기질과 산물 사이에 평형이 형성될 것이다. 따라서, 폴리펩티드로부터 산물을 연속 제거하면 이 경로의 수율을 증가시킬 수 있다. 예컨대, 퍼미에이즈 또는 다른 수송 단백질을 이용하여 모나틴을 발효액으로 분비시키거나 생물촉매 반응기로부터 모나틴을 선택적 결정화하고 이와 동시에 기질을 재순환시키면 반응 수율이 증가될 것이다. Many of the reactions in the pathways described herein are reversible, so that an equilibrium will form between the substrate and the product. Thus, successive removal of products from polypeptides can increase the yield of this pathway. For example, secretion of monatin into the fermentation broth using permease or other transport protein or selective crystallization of monatin from the biocatalyst reactor and at the same time recycling the substrate will increase the reaction yield.

추가 효소 반응이나 아미노 공급체 기의 치환에 의한 부산물의 제거도 반응 수율을 증가시킬 수 있는 또 다른 방법이다. 이하 실시예 13에는 여러 가지 예를 검토하고 도 11 내지 13에 예시하였다. 이상적인 것은, 상 변화(증발) 또는 미반응성 최종산물, 예컨대 이산화탄소 등으로의 자발적 전환을 통해 역방향 반응시 이용할 수 없는 부산물이 생성되는 것이다.Removal of by-products by further enzymatic reactions or substitution of amino feeder groups is another way to increase reaction yield. In Example 13 below, various examples are examined and illustrated in FIGS. 11 to 13. Ideally, a phase change (evaporation) or spontaneous conversion to an unreacted end product such as carbon dioxide or the like produces byproducts that are not available in the reverse reaction.

기질 temperament 푸울의Pool 조절 control

인돌 푸울은 트립토판 전구체의 생산을 증가시키고(또는) 인돌-3-피루브산염 및/또는 트립토판을 포함하는 이화 경로의 변형을 통해 조절할 수 있다. 예컨대, 숙주 세포에서 EC 4.1.1.74를 암호화하는 유전자를 기능적으로 결실시키면 인돌-3-피루브산염으로부터 인돌-3-아세트산의 생산이 감소 또는 제거될 수 있다. 숙주 세포에서 EC 4.1.99.1을 암호화하는 유전자를 기능적으로 결실시키면 트립토판으로부터 인돌의 생산이 감소 또는 제거될 수 있다. 또는, EC 4.1.99.1을 암호화하는 유전자의 양을 증가시킨 시험관내 또는 생체내 과정에서 과량의 인돌은 기질로서 이용될 수 있다(Kawasaki et al., J.Ferm.and Bioeng., 82:604-6, 1996). 또한, D-에리트로스-4-인산염 및 코리스메이트와 같은 중간체의 농도를 증가시키기 위하여 유전자 변형을 일으킬 수 있다.Indole pools can be regulated through increased production of tryptophan precursors and / or through modification of catabolic pathways including indole-3-pyruvate and / or tryptophan. For example, functional deletion of a gene encoding EC 4.1.1.74 in a host cell can reduce or eliminate the production of indole-3-acetic acid from indole-3-pyruvate. Functional deletion of the gene encoding EC 4.1.99.1 in the host cell can reduce or eliminate the production of indole from tryptophan. Alternatively, excess indole may be used as a substrate in an in vitro or in vivo process that increases the amount of the gene encoding EC 4.1.99.1 (Kawasaki et al., J. Ferm. And Bioeng., 82: 604-). 6, 1996). In addition, genetic modifications can be made to increase the concentration of intermediates such as D-erythros-4-phosphate and corismate.

트립토판의 생산은 대부분의 유기체에서 조절되어진다. 그 조절 기작 중 하 나는 이 경로 내 특정 효소의 피드백 억제 작용을 통한 것으로서, 트립토판 농도가 증가하면 트립토판의 생산 속도가 감소한다. 즉, 트립토판 중간체를 통해 모나틴을 생산하기 위해 유전자조작된 숙주 세포가 사용되는 경우에는 트립토판 농도에 민감하지 않은 유기체를 사용할 수 있다. 그 예로, 고농도의 5-메틸트립토판에 반복 노출시켜 각종 트립토판 유사체에 의한 성장 억제에 내성인 카타란투스 로제우스(Catharanthus roseus) 균주가 선발된 바 있다(Schallenberg and Berlin, Z Naturforsch 34:541-5, 1979). 결과적으로 얻어진 균주의 트립토판 합성효소 활성은 산물 억제 반응에 의한 영향을 덜 받았고, 이는 유전자 내 돌연변이 때문인 것으로 추정된다. 이와 유사한 방식을 통해, 모나틴 생산에 사용된 숙주 세포도 최적화될 수 있다.Tryptophan production is regulated in most organisms. One of the regulatory mechanisms is through the feedback inhibitory action of specific enzymes in this pathway, and as tryptophan concentration increases, the production rate of tryptophan decreases. In other words, when genetically engineered host cells are used to produce monatin via tryptophan intermediates, organisms that are not sensitive to tryptophan concentration may be used. For example, by repeated exposure to high concentrations of 5-methyl-tryptophan is a rose is a Kata Lantus mouse (Catharanthus roseus) resistant to growth inhibition by various tryptophan analogs strain starter bar (Schallenberg and Berlin, Z Naturforsch 34 : 541-5, 1979). Tryptophan synthase activity of the resulting strains was less affected by product inhibition reactions, presumably due to mutations in the genes. In a similar manner, host cells used for monatin production can also be optimized.

트립토판 생산은 산물 억제에 덜 민감한 폴리펩티드를 생산하는 유도 발생의 사용을 통해 최적화될 수 있다. 예컨대, 배지에 트립토판은 함유하지 않고 비대사성 트립토판 유사체를 다량으로 함유하는 평판에서 선발을 실시할 수 있다. 미국 특허 제5,756,345호; 제4,742,007호; 제4,371,614호는 발효 유기체의 트립토판 생산율을 증가시키는데 사용한 방법을 기술하고 있다. 트립토판 생합성의 마지막 단계는 인돌에 세린의 첨가반응이다. 따라서, 세린의 유용성을 증가시키면 트립토판 생산 수율을 증가시킬 수 있다.Tryptophan production can be optimized through the use of induction generation to produce polypeptides that are less sensitive to product inhibition. For example, selection may be performed on a plate that does not contain tryptophan in the medium and that contains a large amount of non-metabolic tryptophan analogues. US Patent No. 5,756,345; 4,742,007; 4,371,614 describes a method used to increase the tryptophan production rate of fermented organisms. The final step in tryptophan biosynthesis is the addition of serine to indole. Thus, increasing the usefulness of serine can increase the yield of tryptophan production.

발효 유기체에 의해 생산되는 모나틴의 양은 숙주 유기체에 의해 생산되는 피루브산염의 양을 증가시킴으로써 증가시킬 수 있다. 따라서, 일부 효모, 예컨대 트리코스포론 큐타늄(Trichosporum cutaneum, Wang et al., Lett.Appl.Microbiol. 35:338-42, 2002) 및 토룰롭시스 글라브라타(Torulopsis glabrata, Li et al., Appl Microbiol.Biotechnol. 57:451-91, 2001)는 피루브산염을 과잉생산하는 바, 본 명세서에 개시된 방법에 사용할 수 있다. 또한, 유전자 변형을 유기체에 실시하여 피루브산 생산을 촉진할 수도 있는데, 그 예로는 대장균 균주 W1485lip2에서의 유전자 변형이 있다(Kawasaki et al., J.Ferm. and Bioeng. 82:604-6, 1996).The amount of monatin produced by the fermentation organism can be increased by increasing the amount of pyruvate produced by the host organism. Thus, some yeasts, such as Trichosporum cutaneum , Wang et al., Lett. Appl. Microbiol. 35: 338-42, 2002) and Torulopsis Glabrata glabrata , Li et al., Appl Microbiol. Biotechnol. 57: 451-91, 2001) can be used in the methods disclosed herein as overproducing pyruvate. Genetic modifications may also be performed in organisms to promote pyruvic acid production, for example, genetic modifications in E. coli strain W1485lip2 (Kawasaki et al., J. Ferm. And Bioeng. 82: 604-6, 1996). .

키랄성Chirality 조절 control

모나틴의 맛 프로필은 분자의 입체화학(키랄성)을 조절함으로써 변화시킬 수 있다. 따라서, 여러 음식물 시스템에는 여러 모나틴 이성체가 여러 농도의 배합으로 제공되는 것이 바람직할 수 있다. 키랄성은 pH와 폴리펩티드의 조합을 통해 조절할 수 있다.The taste profile of monatin can be changed by controlling the stereochemistry (chirality) of the molecule. Thus, it may be desirable for different food systems to provide different monatin isomers in various concentration combinations. Chirality can be controlled through a combination of pH and polypeptide.

Figure 112004048416573-pct00007
Figure 112004048416573-pct00007

모나틴 C4 위치에서의 라세미화(상기 번호 표시된 분자 참조)는 알파 탄소의 탈양성자화 및 재양성자화를 통해 일어날 수 있으며, 이것은 pH 이동이나 보조인자 PLP와의 반응을 통해 수행될 수 있다. 미생물에서는 라세미화를 일으키기에 충분할 정도의 pH 이동이 일어날 가능성이 적지만 PLP는 풍부하다. 폴리펩티드를 이용한 키랄성의 조절 방법은 모나틴 생산에 이용된 생합성 경로에 따라 달라진다.Racemization at the monatin C4 position (see molecule numbered above) can occur through deprotonation and reprotonation of alpha carbon, which can be done via pH shift or reaction with the cofactor PLP. Microorganisms are less likely to have a pH shift that is sufficient to cause racemization, but PLP is abundant. Methods of modulating chirality with polypeptides depend on the biosynthetic pathway used for monatin production.

모나틴이 도 2에 제시된 경로를 이용하여 형성되는 경우에는, 다음과 같은 점을 유념해야 한다. 생물촉매 반응에서, C2의 키랄성은 인돌-3-피루브산염을 MP로 전환시키는 효소에 의해 결정된다. 인돌-3-피루브산염을 MP로 전환시키는 효소에는 복수의 효소(예, EC 4.1.2.-, 4.1.3.-)가 있기 때문에 필요한 이성체를 형성하는 효소를 선택할 수 있다. 또는, 인돌-3-피루브산염을 MP로 전환시키는 효소의 거울상특이성을 유도 발생을 통해 변화시키거나 또는 촉매성 항체를 필요한 반응을 촉매하도록 유전자조작할 수도 있다. MP가 일단 생성되면(효소적이나 화학적 축합을 통해), 아미노 기는 본 명세서에 기술된 바와 같은 아미노전이효소를 통해 입체특이적으로 첨가할 수 있다. D형 또는 L형 방향족 산 아미노전이효소의 사용 여부에 따라 R형 또는 S형의 C4가 생성될 수 있다. 대부분의 아미노전이효소는 L-이성체에 특이적이지만, 일부 식물에는 D-트립토판 아미노전이효소가 존재하기도 한다(Kohiba and Mito, Proceedings of the 8th International Symposium on Vitamin B6 and Carbonyl Catalysis, Osaka, Japan 1990). 더욱이, D-알라닌 아미노전이효소(2.6.1.21), D-메티오닌-피루브산염 아미노전이효소(2.6.1.41) 및 (R)-3-아미노-2-메틸프로판산염 아미노전이효소(2.6.1.61) 및 (S)-3-아미노-2-메틸프로판산염 아미노전이효소(2.6.1.22)가 모두 동정되었다. 일부 아미노전이효소는 이 반응에 C2 탄소에 특정 배향을 가진 기질만을 허용하기도 한다. 따라서, MP로의 전환이 입체특이성이 아닐지라도 최종 산물의 입체화학은 아미노전이효소의 적당한 선택을 통해 조절될 수 있다. 이 반응이 가역성이기 때문에 미반응 MP(불필요한 이성체)는 그 구성 성분으로 재순환되어 MP의 라세미 혼합물이 개질될 수 있다.When monatin is formed using the route shown in Figure 2, it should be noted that: In biocatalytic reactions, the chirality of C2 is determined by an enzyme that converts indole-3-pyruvate to MP. Since there are a plurality of enzymes (eg EC 4.1.2.-, 4.1.3.-) in the enzyme for converting indole-3-pyruvate to MP, it is possible to select an enzyme that forms the required isomer. Alternatively, the enantiospecificity of the enzyme that converts indole-3-pyruvate to MP may be changed through induction generation or the catalytic antibody may be engineered to catalyze the required reaction. Once MP is produced (via enzymatic or chemical condensation), amino groups can be added stereospecifically via aminotransferases as described herein. Depending on whether D-type or L-type aromatic acid aminotransferase is used, C4 of type R or S may be generated. Most aminotransferases are specific for L-isomers, but some plants also have D-tryptophan aminotransferases (Kohiba and Mito, Proceedings of the 8th International Symposium on Vitamin B 6 and Carbonyl Catalysis, Osaka, Japan 1990 ). Moreover, D-alanine aminotransferase (2.6.1.21), D-methionine-pyruvate aminotransferase (2.6.1.41) and (R) -3-amino-2-methylpropanoate aminotransferase (2.6.1.61) And (S) -3-amino-2-methylpropanoate aminotransferase (2.6.1.22) were all identified. Some aminotransferases only allow substrates with a specific orientation to C2 carbon in this reaction. Thus, even if the conversion to MP is not stereospecific, the stereochemistry of the final product can be controlled through the appropriate choice of aminotransferases. Because this reaction is reversible, unreacted MP (unnecessary isomers) can be recycled to its constituents to modify the racemic mixture of MP.

기질의 활성화Activation of substrate

포스포에놀피루브산염(PEP) 등과 같은 인산화된 기질은 본 명세서에 개시된 반응에 사용될 수 있다. 인산화된 기질은 에너지면에서 더욱 유리하여 반응 속도 및/또는 수율을 증가시키는데 사용할 수 있다. 알돌 축합 시, 인산기의 첨가는 친핵성 기질의 에놀 호변이성체를 안정화시켜 반응성을 더욱 높인다. 다른 반응으로서, 인산화된 기질은 종종 더 나은 이탈기를 제공하기도 한다. 이와 유사하게 CoA 유도체 또는 파이로인산염 유도체로의 전환을 통해 기질이 활성화될 수도 있다.Phosphorylated substrates such as phosphoenolpyruvate (PEP) and the like can be used in the reactions disclosed herein. Phosphorylated substrates are more advantageous in terms of energy and can be used to increase reaction rate and / or yield. In aldol condensation, the addition of phosphate groups stabilizes the enol tautomers of the nucleophilic substrate to further increase reactivity. As another reaction, phosphorylated substrates often provide better leaving groups. Similarly, the substrate may be activated through conversion to CoA derivatives or pyrophosphate derivatives.

실시예Example 1 One

트립토판Tryptophan 아미노전이효소의  Aminotransferase 클로닝Cloning 및 발현 And expression

본 실시예는 트립토판을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는데 사용할 수 있는 트립토판 아미노전이효소의 클로닝에 사용한 방법에 관한 것이다.This example relates to a method used for cloning tryptophan aminotransferase that can be used to convert tryptophan to indole-3-pyruvate.

실험 개요Experiment overview

아미노전이효소를 암호화하는 11가지 유전자를 대장균에 클로닝하였다. 이 유전자는 바실러스 서브틸리스 D-알라닌 아미노전이효소(dat, 진뱅크 수탁번호 Y14082.1 bp 28622-29470 및 진뱅크 수탁번호 NP_388848.1, 각각 핵산 서열과 아미노산 서열), 시노라이조븀 멜리로티(라이조븀 멜리로티라고도 불림) 타이로신 아미노전이효소(tatA, 서열번호 1 및 2, 각각 핵산 서열과 아미노산 서열), 로도박터 스페로이즈 균주 2.4.1 타이로신 아미노전이효소(상동성을 통해 지지된 tatA, 서열번호 3과 4, 각각 핵산 서열과 아미노산 서열), 레이쉬마니아 메이저 광범위 기질 아미노전이효소(bsat, L.멕시카나의 펩티드 단편과의 상동성을 통해 지지된 bsat, 서열번호 7 및 8, 각각 핵산 서열과 아미노산 서열), 바실러스 서브틸리스 방향족 아미노전이효소(araT, 상동성을 통해 지지됨, 서열번호 9 및 10, 각각 핵산 서열 및 아미노산 서열), 락토바실러스 아밀로보러스 방향족 아미노전이효소(상동성을 통해 지지된 araT, 서열번호 11 및 12, 각각 핵산 서열 및 아미노산 서열), R.스페로이즈 35053 다중 기질 아미노전이효소(상동성을 통해 지지됨, 서열번호 13 및 14, 각각 핵산 서열 및 아미노산 서열), 로도박터 스페로이즈 균주 2.4.1 다중 기질 아미노전이효소(상동성을 통해 지지된 msa, 진뱅크 수탁번호 AAAE01000093.1, bp 14743-16155 및 진뱅크 수탁번호 ZP00005082.1, 각각 핵산 서열 및 아미노산 서열), 에세리히아 콜리 아스파르트산염 아미노전이효소(aspC, 진뱅크 수탁번호 AE000195.1 bp 2755-1565 및 진뱅크 수탁번호 AAC74014.1, 각각 핵산 서열 및 아미노산 서열), 및 대장균 타이로신 아미노전이효소(tyrB, 서열번호 31 및 32, 각각 핵산 서열 및 아미노산 서열)이다.Eleven genes encoding aminotransferase were cloned into E. coli. This gene is composed of Bacillus subtilis D-alanine aminotransferase (dat, GenBank Accession No. Y14082.1 bp 28622-29470 and GenBank Accession No. NP_388848.1, nucleic acid sequence and amino acid sequence, respectively), and cynorazorbium melorirot ( Tyrosine aminotransferases (tatA, SEQ ID NOs: 1 and 2, respectively, nucleic acid sequences and amino acid sequences), Rhodobacter spheroid strain 2.4.1 tyrosine aminotransferases (tatA, sequences supported through homology) Nos. 3 and 4, nucleic acid sequence and amino acid sequence respectively, bsat supported by homology with Laishmania major broad substrate aminotransferase (bsat, L. Mexicana peptide fragment, SEQ ID NOs: 7 and 8, respectively, nucleic acid Sequence and amino acid sequence), Bacillus subtilis aromatic aminotransferase (araT, supported through homology, SEQ ID NOs: 9 and 10, nucleic acid sequence and amino acid sequence, respectively), Lactobacillus amylobo Rusu aromatic aminotransferase (araT supported by homology, SEQ ID NOs: 11 and 12, respectively, nucleic acid sequence and amino acid sequence), R. spheroids 35053 multiple substrate aminotransferase (supported through homology, SEQ ID NO: 13 and 14, nucleic acid sequence and amino acid sequence respectively, Rhodobacter spheroid strain 2.4.1 multi-substrate aminotransferase (msa supported through homology, Genbank Accession No. AAAE01000093.1, bp 14743-16155 and Genbank Accession No. ZP00005082 .1, nucleic acid sequence and amino acid sequence), Escherichia coli aspartate aminotransferase (aspC, Genbank Accession No. AE000195.1 bp 2755-1565 and Genbank Accession No. AAC74014.1, respectively, nucleic acid sequence and amino acid sequence) And E. coli tyrosine aminotransferases (tyrB, SEQ ID NOs: 31 and 32, nucleic acid sequences and amino acid sequences, respectively).

이 유전자들을 클로닝하고, 발현시켜 트립토판에서 인돌-3-피루브산염으로의 전환 시의 활성에 대하여 상용 효소와 함께 시험하였다. 11가지 클론 모두 활성을 나타내었다.These genes were cloned, expressed and tested with commercial enzymes for activity at the conversion of tryptophan to indole-3-pyruvate. All 11 clones showed activity.

목적 활성을 가진 폴리펩티드를 함유할 수 있는 박테리아 균주의 동정Identification of Bacterial Strains That May Contain Polypeptides Having the Desired Activity

NCBI(National Center for Biotechnology Information) 데이터베이스에는 트립토판 아미노전이효소로 지정된 유전자가 없지만, 이 효소 활성을 나타내는 유기 체는 동정되어 있다. L-트립토판 아미노전이효소(TAT) 활성은 다음과 같은 소스의 세포 추출물이나 정제 단백질로부터 측정하였다: 페스투카 옥토플로라(Festuca octoflora) 유래의 라이조박테리아 분리물, 완두콩의 미토콘드리아 및 시토졸, 해바라기 크라운 혹 세포, 라이조븀 레구미노사럼 (Rhizobium leguminosarum) biovar 트리폴리(trifoli), 에르위니아 허비콜라 pv 집소필레, 슈도모나스 시린지 pv. 사바스타노이, 아그로박테리움 튜머페이션스, 아조스피릴룸 립페럼 및 브라실렌스, 엔테로박터 클로아세, 엔테로박터 아글로머란스, 브라디라이조븀 엘칸니, 칸디다 말토사, 아조토박터 비네란디, 래트 뇌, 래트 간, 시노라이조븀 멜리로티, 슈도모나스 플루오레슨스 CHA0, 락토코커스 락티스, 락토바실러스 카세이, 락토바실러스 헬베티쿠스, 밀 종자, 보리, 페이세올러스 아우레우스(녹두), 사카로마이세스 우바럼(칼스베르겐시스), 레이쉬마니아 종, 옥수수, 토마토 지맥, 완두콩 식물, 담배, 돼지, 클로스트리디움 스포로제네스 및 스트렙토마이세스 그리세우스.The NCBI (National Center for Biotechnology Information) database does not have a gene designated as tryptophan aminotransferase, but organisms exhibiting this enzyme activity have been identified. L-Tryptophan aminotransferase (TAT) activity was measured from cell extracts or purified proteins from the following sources: Lysobacterial isolates from Festuca octoflora , mitochondria and cytosol of peas, sunflower crown humps Cells, Rhizobium leguminosarum biovar trifoli, Erwinia herbola pv Ziposophyll, Pseudomonas syringe pv. Savastannoy, Agrobacterium Tumation, Azospirilum Lipferum and Brasilens, Enterobacter Cloase, Enterobacter Aglomeranse, Bradyraizobium Elcanni, Candida Maltosa, Azotobacter Vinelandi, Rat Brain, Rat liver, cyno-razobium melorirot, Pseudomonas fluorescence CHA0, Lactococcus lactis, Lactobacillus casei, Lactobacillus helvetticus, wheat seed, barley, Peiceolus aureus (mung bean), Saccharomyces uba Rum (Carlsbergensis), Laishmania spp., Corn, tomato veins, pea plants, tobacco, pigs, Clostridium sporogenes and Streptomyces griesus.

클로닝용Cloning 게놈  Genome DNADNA 의 분리Separation of

S.멜리로티(ATCC 기탁번호 9930)는 25℃하에 TY 배지(pH 7.2)에서 증식시켰다. 세포는 600nm에서의 광학밀도(OD600)가 1.85가 될 때까지 증식시키고, 게놈 DNA 제조를 위해 2% 접종물을 사용하였다. 게놈 DNA 분리를 위해 퀴아겐 게놈 팁 20/G 키트(Valencia, CA)를 사용하였다.S. melorirot (ATCC Accession No. 9930) was grown in TY medium (pH 7.2) at 25 ° C. Cells were grown until the optical density at 600 nm (OD 600 ) became 1.85 and 2% inoculum was used for genomic DNA preparation. The Qiagen Genome Tip 20 / G Kit (Valencia, CA) was used for genomic DNA isolation.

바실러스 서브틸리스 6051(ATCC)은 베레토 영양 배지(Bereto Nutrient Broth, Difco; Detroit, MI)에서 30℃하에 증식시켰다. 프로테이나제 K 및 리소자 임의 농도를 2배로 하고 접종 시간을 2 내지 3배로 증가시킨 점을 제외하고는 퀴아겐 게놈 팁 20/G 프로토콜에 따라서 게놈 DNA를 분리하였다. Bacillus subtilis 6051 (ATCC) was grown at 30 ° C. in Bereto Nutrient Broth, Difco; Detroit, MI. Genomic DNA was isolated according to the Qiagen Genome Tip 20 / G protocol, except that the proteinase K and lysosome arbitrary concentrations were doubled and the inoculation time was increased 2-3 times.

레이쉬마니아 메이저 ATCC 50122 게놈 DNA는 IDI, 인크(캐나다 퀘벡)에서 TE 완충액(pH 8.0)에 17ng/㎕의 농도로 공급받았다.Laishmania major ATCC 50122 genomic DNA was supplied at a concentration of 17 ng / μl in TE buffer (pH 8.0) in IDI, Inc. (Quebec, Canada).

로도박터 스페로이즈 2.4.1(휴스턴에 있는 텍사스 유니버시티의 샘 카플란 교수로부터 공급받음), R.스페로이즈 35053(ATCC 번호) 및 L.아밀로보러스 게놈 DNA는 표준 페놀 추출법으로 제조하였다. 대수기 후기의 세포를 수거하고 TEN 완충액(10mM Tris-HCl, pH7.5, 1mM EDTA, 100mM NaCl)에 재현탁한 뒤, 세포 현탁액 1ml 당 0.024ml의 나트륨 라우릴 사르코신을 첨가하여 용균시켰다. TE 완충액(10mM Tris-HCl, pH 7.5, 1mM EDTA)을 포화시킨 페놀 동량으로 3회 이상 추출한 후, 9:1 클로로포름:옥탄올로 1회, 클로로포름으로 3회 추출하여 DNA 용액을 제조하였다. DNA는 3M 아세트산나트륨(pH 6.8) 0.1 부피와 에탄올 2 부피를 첨가하여 침전시켰다. 침전물은 원심분리로 수거하고 70% 에탄올로 1회 세척하였다. 마지막으로, DNA를 0.10ml 증류수에 용해하였다.Rhodobacter spheroids 2.4.1 (provided by Professor Sam Kaplan of Texas University, Houston), R. spheroids 35053 (ATCC number) and L. amyloborus genomic DNA were prepared by standard phenol extraction methods. Late logarithmic cells were harvested and resuspended in TEN buffer (10 mM Tris-HCl, pH 7.5, 1 mM EDTA, 100 mM NaCl) and then lysed by adding 0.024 ml of sodium lauryl sarcosine per ml of cell suspension. After extracting the TE buffer (10 mM Tris-HCl, pH 7.5, 1 mM EDTA) three times or more with the same amount of saturated phenol, and then extracted once with 9: 1 chloroform: octanol, three times with chloroform to prepare a DNA solution. DNA was precipitated by adding 0.1 volume of 3M sodium acetate (pH 6.8) and 2 volumes of ethanol. The precipitate was collected by centrifugation and washed once with 70% ethanol. Finally, DNA was dissolved in 0.10 ml distilled water.

대장균 게놈 DNA는 균주 DH10B(Invitrogen)로부터 분리하여 퀴아겐 게놈-팁™(500/G) 키트를 사용하여 제조하였다. 상기 균주를 LB에서 OD650 1.87까지 증식시킨 배양액 30ml로부터 정제 DNA 0.3mg을 수득하였다. 정제한 DNA는 퀴아겐 용출 완충액(EB)에 0.37㎍/㎕의 농도로 용해시켰다.E. coli genomic DNA was isolated from strain DH10B (Invitrogen) and prepared using the Qiagen Genome-Tip ™ (500 / G) kit. 0.3 mg of purified DNA was obtained from 30 ml of the culture in which the strain was grown from LB to OD 650 1.87. Purified DNA was dissolved in Qiagen elution buffer (EB) at a concentration of 0.37 μg / μl.

폴리머라제Polymerase 연쇄 반응  Chain reaction 프로토콜protocol

pET 30 Xa/LIC 벡터(Novagen, Madison, WI)의 상용성 오버행(overhang)을 이용하여 프라이머를 제조하였다. pET 벡터는 Xa/LIC 부위의 5'측에 12개 염기의 일본쇄 오버행을 갖고 있고, Xa/LIC 부위의 3' 측에 15개 염기의 일본쇄 오버행을 갖고 있다. 이 플라스미드는 결찰 독립성 클로닝(Ligation Independent Cloning)을 위해 디자인한 것으로서, N-말단에는 His-태그 및 S-태그를 붙이고 C 말단에는 선택적으로 His-태그를 부착하였다. 융합 단백질로부터 태그가 제거될 수 있도록 당해 유전자의 개시 코돈 바로 앞에는 Xa 프로테아제 인식 부위(IEGR)를 도입시켰다. Primers were prepared using a compatible overhang of the pET 30 Xa / LIC vector (Novagen, Madison, Wis.). The pET vector has 12 base single chain overhangs on the 5 'side of the Xa / LIC region, and 15 base single chain overhangs on the 3' side of the Xa / LIC region. This plasmid was designed for Ligation Independent Cloning, with His- and S-tags attached to the N-terminus and His-tag selectively attached to the C-terminus. An Xa protease recognition site (IEGR) was introduced immediately before the start codon of the gene so that the tag could be removed from the fusion protein.

프라이머 디자인 시 유기체 특이적 서열의 5' 말단에 다음과 같은 서열을 첨가하였다: 순방향 프라이머:

Figure 112004048416573-pct00008
(서열번호 73); 역방향 프라이머:
Figure 112004048416573-pct00009
(서열번호 74).In the primer design, the following sequence was added at the 5 'end of the organism specific sequence: Forward primer:
Figure 112004048416573-pct00008
(SEQ ID NO: 73); Reverse primer:
Figure 112004048416573-pct00009
(SEQ ID NO: 74).

바실러스 서브틸리스 dat 프라이머: Bacillus subtilis dat primer:

N 말단:

Figure 112004048416573-pct00010
(서열번호 15)N terminus:
Figure 112004048416573-pct00010
(SEQ ID NO: 15)

C 말단:

Figure 112004048416573-pct00011
(서열번호 16).C terminus:
Figure 112004048416573-pct00011
(SEQ ID NO: 16).

시노라이조븀 멜리로티 tatA 프라이머: Cynorazobium melorilot tatA primers:

N 말단:

Figure 112004048416573-pct00012
(서열번호 17)N terminus:
Figure 112004048416573-pct00012
(SEQ ID NO: 17)

C 말단:

Figure 112004048416573-pct00013
(서열번호 18).C terminus:
Figure 112004048416573-pct00013
(SEQ ID NO: 18).

바실러스 서브틸리스 araT 프라이머: Bacillus subtilis araT primer:

N 말단:

Figure 112004048416573-pct00014
(서열번호 19)N terminus:
Figure 112004048416573-pct00014
(SEQ ID NO: 19)

C 말단:

Figure 112004048416573-pct00015
(서열번호 20).C terminus:
Figure 112004048416573-pct00015
(SEQ ID NO: 20).

로도박터 스페로이즈 msa(2.4.1 및 35053 모두): Rhodobacter spheroids msa (both 2.4.1 and 35053):                 

N 말단:

Figure 112004048416573-pct00016
(서열번호 21)N terminus:
Figure 112004048416573-pct00016
(SEQ ID NO: 21)

C 말단:

Figure 112004048416573-pct00017
(서열번호 22).C terminus:
Figure 112004048416573-pct00017
(SEQ ID NO: 22).

레이쉬마니아 메이저 bast:Laishmania major bast:

N 말단:

Figure 112004048416573-pct00018
(서열번호 23)N terminus:
Figure 112004048416573-pct00018
(SEQ ID NO: 23)

C 말단:

Figure 112004048416573-pct00019
(서열번호 24).C terminus:
Figure 112004048416573-pct00019
(SEQ ID NO: 24).

락토바실러스 아밀로보러스 araT:Lactobacillus amyloborus araT:

N 말단:

Figure 112004048416573-pct00020
(서열번호 25)N terminus:
Figure 112004048416573-pct00020
(SEQ ID NO: 25)

C 말단:

Figure 112004048416573-pct00021
(서열번호 26).C terminus:
Figure 112004048416573-pct00021
(SEQ ID NO 26).

로도박터 스페로이즈 tatA(2.4.1 및 35053 균주 모두):Rhodobacter spheroids tatA (both 2.4.1 and 35053 strains):

N 말단:

Figure 112004048416573-pct00022
(서열번호 27)N terminus:
Figure 112004048416573-pct00022
(SEQ ID NO 27)

C 말단:

Figure 112004048416573-pct00023
(서열번호 28).C terminus:
Figure 112004048416573-pct00023
(SEQ ID NO 28).

에세리히아 콜리 aspC:Eserihia Collie aspC:

N 말단:

Figure 112004048416573-pct00024
(서열번호 29)N terminus:
Figure 112004048416573-pct00024
(SEQ ID NO 29)

C 말단:

Figure 112004048416573-pct00025
(서열번호 30).C terminus:
Figure 112004048416573-pct00025
(SEQ ID NO: 30).

에세리히아 콜리 tyrB:Eserihia Collie tyrB:

N 말단:

Figure 112004048416573-pct00026
(서열번호 33)N terminus:
Figure 112004048416573-pct00026
(SEQ ID NO: 33)

C 말단:

Figure 112004048416573-pct00027
(서열번호 34).C terminus:
Figure 112004048416573-pct00027
(SEQ ID NO 34).

S.멜리로티(tatA) 유래의 유전자는 다음과 같은 PCR 프로토콜을 사용하여 증폭시켰다. 50㎕ 반응물에 0.1 내지 0.5㎍ 주형, 1.5μM의 각 프라이머, 각 dNTP 0.4mM, 3.5U의 Expand High Fidelity Polymerase(Roche, 인디아나주 인디아나폴리스), 및 1X Expand™ 완충액(Mg 첨가)을 사용하였다. 사용된 열순환기 프로그램은 다음과 같이 구성하였다: 고온 개시 96℃, 5분, 그 다음 94℃ 30초, 55℃ 2분, 72℃ 2.5분으로 이루어진 사이클 29회 반복. 29회 반복 후에는 시료를 72℃에서 10분 동안 유지한 다음 4℃에 보관하였다. 이 PCR 프로토콜에 따라 1199bp의 산물이 생성되었다.Genes derived from S. melototti (tatA) were amplified using the following PCR protocol. 50 μl of reaction was used with 0.1-0.5 μg template, 1.5 μM of each primer, 0.4 dM of each dNTP, 3.5 U of Expand High Fidelity Polymerase (Roche, Indianapolis, Indiana), and 1 × Expand ™ buffer (Mg addition). The thermocycler program used consisted of the following: 29 cycles consisting of hot start 96 ° C., 5 minutes, then 94 ° C. 30 seconds, 55 ° C. 2 minutes, 72 ° C. 2.5 minutes. After 29 repetitions, the samples were kept at 72 ° C. for 10 minutes and then stored at 4 ° C. This PCR protocol produced 1199 bp of product.

R.스페로이즈(msa 및 tatA), L.아밀로보러스 araT 및 바실러스 araT 유래의 유전자 서열은 다음과 같은 PCR 프로토콜로 증폭시켰다. 50㎕ 반응물에 0.1 내지 0.5㎍ 주형, 1.5μM의 각 프라이머, 각 dNTP 0.4mM, 3.5U의 Expand High Fidelity™ Polymerase(Roche, 인디아나주 인디아나폴리스), 및 1X Expand™ 완충액(Mg 첨가)을 사용하였다. 사용된 열순환기 프로그램은 다음과 같이 구성하였다: 고온 개시 96℃, 5분, 그 다음 94℃ 30초, 40 내지 60℃ 1분, 45초(구배 열순환기), 72℃ 2분, 15초로 이루어진 사이클 29회 반복. 29회 반복 후에는 시료를 72℃에서 10분 동안 유지한 다음 4℃에 보관하였다. Gene sequences derived from R. spheroids (msa and tatA), L. amyloborus araT and Bacillus araT were amplified by the following PCR protocol. 50 μl reaction was used with 0.1-0.5 μg template, 1.5 μM of each primer, 0.4 mM of each dNTP, 3.5 U of Expand High Fidelity ™ Polymerase (Roche, Indianapolis, Indiana), and 1 × Expand ™ buffer (Mg addition). . The thermocycler program used consisted of: high temperature start 96 ° C., 5 minutes, then 94 ° C. 30 seconds, 40 to 60 ° C. 1 minute, 45 seconds (gradient thermocycler), 72 ° C. 2 minutes, 15 seconds. 29 cycles repeated. After 29 repetitions, the samples were kept at 72 ° C. for 10 minutes and then stored at 4 ° C.

각 R.스페로이즈 msa 유전자에서, 42℃와 48℃의 어닐링 온도는 여러 산물을 생산했고, 특징적 밴드는 약 1464bp에서 나타났다. L.아밀로보러스 araT의 경우에, 42℃, 48℃ 및 56℃ 어닐링 온도는 1173bp에서 강한 밴드를 나타내는 단일 산물을 산출하였다. B.서브틸리스 araT의 경우에는, 40℃, 45℃, 50℃, 55℃ 어닐링 온도는 게놈 DNA와 콜로니 모두에서 하나의 주산물(1173bp)을 산출하였다. L.메이저 bsat의 경우에는, 55℃ 어닐링 온도에서 가장 순수한 산물(1239bp)이 산출되었다. 로도박터 tatA 유전자에서는 50 내지 55℃ 어닐링 온도가 정확한 크기(1260bp)의 순수한 산물을 제공했다. 두 대장균 유전자와 B.서브틸리스 dat 유전자에서는 55 내지 60℃의 어닐링 온도를 사용하였고, 어닐링 시간은 45초로 단축하였다. 그 결과, 정확한 크기의 순수한 산물이 수득되었다(대장균 유전자의 경우에는 약 1.3kb, dat 유전자의 경우에는 850bp).In each R. spheroid msa gene, annealing temperatures of 42 ° C. and 48 ° C. produced several products, with characteristic bands at about 1464 bp. For L. amyloborus araT, 42 ° C., 48 ° C. and 56 ° C. annealing temperatures yielded a single product exhibiting a strong band at 1173 bp. For B. subtilis araT, 40 ° C., 45 ° C., 50 ° C., 55 ° C. annealing temperatures yielded one main product (1173 bp) in both genomic DNA and colonies. For L. major bsat, the purest product (1239 bp) was obtained at 55 ° C. annealing temperature. The Rhodobacter tatA gene provided a pure product of the correct size (1260 bp) with an annealing temperature of 50-55 ° C. In both E. coli and B. subtilis dat genes, annealing temperatures of 55 to 60 ° C. were used, and the annealing time was reduced to 45 seconds. As a result, a pure product of the correct size was obtained (approximately 1.3 kb for E. coli gene, 850 bp for dat gene).

클로닝Cloning

PCR 산물은 퀴아겐 겔 추출 키트(Valencia, CA)를 사용하여 0.8% 또는 1% TAE-아가로스 겔로부터 겔 정제하였다. 이 PCR 산물을 아가로스 겔에서 표준물과 비교하여 정량한 다음, 결찰 독립성 클로닝(Novagen, Madison, WI)용의 제조자 권장 방법에 따라 T4 DNA 폴리머라제로 처리하였다.PCR products were gel purified from 0.8% or 1% TAE-agarose gel using the Qiagen gel extraction kit (Valencia, Calif.). This PCR product was quantified in comparison to a standard on an agarose gel and then treated with T4 DNA polymerase according to the manufacturer's recommended method for ligation independence cloning (Novagen, Madison, Wis.).

간략히 설명하면, 정제한 PCR 산물 약 0.2pmol을 dGTP의 존재하에 1U T4 DNA 폴리머라제로 22℃에서 30분 동안 처리하였다. 이 폴리머라제는 PCR 산물의 3' 말단으로부터 염기를 연속적으로 제거한다. 이 폴리머라제는 구아닌 잔기를 만나면 이 효소의 5'에서 3' 방향으로의 폴리머라제 활성이 엑소뉴클레아제 활성을 억제하여 추가 절제를 효과적으로 차단한다. 그 결과, pET Xa/LIC 벡터에 상용성인 일본쇄 오버행이 만들어진다. 폴리머라제는 75℃에서 20분간 항온처리하여 불활성화시킨다.Briefly, about 0.2 pmol of the purified PCR product was treated with 1 U T4 DNA polymerase in the presence of dGTP for 30 minutes at 22 ° C. This polymerase continuously removes the base from the 3 'end of the PCR product. When the polymerase encounters a guanine residue, the polymerase activity in the 5 'to 3' direction of the enzyme inhibits exonuclease activity, effectively blocking further ablation. As a result, a Japanese chain overhang compatible with the pET Xa / LIC vector is created. The polymerase is inactivated by incubation at 75 ° C. for 20 minutes.

벡터와 처리된 삽입물을 노바겐의 권유법에 따라 어닐링하였다. 약 0.02pmol의 처리된 삽입물과 0.01pmol의 벡터를 22℃에서 5분간 항온처리하고, 6.25mM의 EDTA(최종 농도)를 첨가한 뒤, 22℃에서 다시 항온처리하였다. NovaBlue™ 컴피턴 트 단세포(Novagen, Madison, WI)에 어닐링 반응물(1㎕)을 첨가하고, 얼음상에서 5분 동안 항온처리하였다. 혼합 후, 세포를 42℃에서 30초간 열충격으로 형질전환시켰다. 2분간 얼음 상에 세포를 방치하고 실온의 SOC 250㎕에서 225rpm의 진탕하에 37℃에서 30분 동안 회복시켰다. 세포를 가나마이신(25 내지 50㎍/㎖)을 함유하는 LB 평판에 평판배양하였다.Vectors and treated inserts were annealed according to Novagogen's recommendations. Approximately 0.02 pmol of the treated insert and 0.01 pmol of the vector were incubated at 22 ° C. for 5 minutes, 6.25 mM EDTA (final concentration) was added and then incubated again at 22 ° C. Annealing reaction (1 μl) was added to NovaBlue ™ competent single cells (Novagen, Madison, Wis.) And incubated on ice for 5 minutes. After mixing, cells were transformed with heat shock at 42 ° C. for 30 seconds. The cells were left on ice for 2 minutes and recovered for 30 minutes at 37 ° C. under shaking at 225 rpm in 250 μl of SOC at room temperature. Cells were plated on LB plates containing kanamycin (25-50 μg / ml).

퀴아겐 스핀 미니프렙 키트를 사용하여 플라스미드 DNA를 정제하고 XhoI와 XbaI를 사용하여 제한 분해하여 정확한 삽입체를 선별하였다. 디데옥시 사슬 종결 DNA 서열분석을 통해 정확한 삽입체를 보유하는 것으로 관찰되는 플라스미드 서열을 확인하였다. The plasmid DNA was purified using the Qiagen Spin Miniprep Kit and limited digestion with XhoI and XbaI to select the correct insert. Dideoxy chain termination DNA sequencing confirmed the plasmid sequences observed to have the correct inserts.

서열번호 1 내지 14 및 31과 32는 재조합체 아미노전이효소의 뉴클레오타이드 서열 및 이에 상응하는 아미노산 서열로서, 진뱅크 서열과의 임의의 변화는 단백질 서열내 침묵 변이이거나 보존적 치환을 초래하였다. 서열번호 11과 12는 신규 서열이다.SEQ ID NOs: 1 to 14 and 31 and 32 are the nucleotide sequences of the recombinant aminotransferases and their corresponding amino acid sequences, with any change with the Genbank sequence resulting in silent mutations or conservative substitutions in the protein sequence. SEQ ID NOs: 11 and 12 are new sequences.

유전자 발현 및 분석Gene Expression and Analysis

서열분석으로 확인한 플라스미드 DNA는 대장균 발현 숙주 BLR(DE3) 또는 BL21(DE3)(Novagen, Madison, WI)에 서브클로닝했다. 배양물을 증식시킨 뒤, 퀴아겐 미니프렙 키트를 사용하여 플라스미드를 분리한 뒤 동일성 확인을 위해 제한효소 분해로 분석하였다.Plasmid DNA confirmed by sequencing was subcloned into E. coli expression host BLR (DE3) or BL21 (DE3) (Novagen, Madison, Wis.). After the culture was grown, plasmids were isolated using a Qiagen miniprep kit and analyzed by restriction enzyme digestion for identity.

먼저, BLR(DE3) 및 BL21(DE3) 세포에서 L.아밀로보러스 araT, B.서브틸리스 araT 및 S.멜리로티 tatA를 이용하여 발현 유도하였다. 가나마이신(30mg/L)을 함유 하는 LB에서 OD600 0.5 내지 0.8까지 증식시킨 뒤 1mM IPTG(이소프로필 티오갈락토사이드)로 유도한 배양물을 이용하여 경시적 연구를 수행하였고, 유도 후 0시간, 1시간, 2시간 및 4시간째 시료를 채취하였다. 10% 나트륨 도데실 설페이트, 10% 2-머캅토에탄올 및 20% 글리세롤을 함유하는 120mM Tris-HCl(pH 6.8) 0.10ml에 시료 2.0ml의 세포를 재현탁시키고, 95℃에서 10분간 가열한 다음, 냉각하고 0.10ml H2O로 희석하였다. 이 총 세포 단백질 시료의 일정량을 4 내지 15% 구배 겔을 이용하는 SDS-PAGE로 분석하였다. 단백질 발현 양은 2시간 유도와 4시간 유도 사이에, 또는 BLR(DE3) 세포와 BL21(DE3) 세포 사이에 큰 차이가 없었다.First, expression was induced in BLR (DE3) and BL21 (DE3) cells using L. amyloborus araT, B. subtilis araT and S. melorirot tatA. In LB containing kanamycin (30 mg / L), OD 600 was propagated to 0.5 to 0.8 and then cultured with 1 mM IPTG (isopropyl thiogalactoside). Samples were taken at 1, 2, and 4 hours. 2.0 ml of the sample was resuspended in 0.10 ml of 120 mM Tris-HCl (pH 6.8) containing 10% sodium dodecyl sulfate, 10% 2-mercaptoethanol and 20% glycerol and heated at 95 ° C. for 10 minutes. , Cooled and diluted with 0.10ml H 2 O. An amount of this total cell protein sample was analyzed by SDS-PAGE using a 4-15% gradient gel. The amount of protein expression did not differ significantly between 2 and 4 hour induction, or between BLR (DE3) cells and BL21 (DE3) cells.

세포 추출물은 4시간 시료를 가지고 배양물 2ml로부터의 세포 펠릿을 0.25㎕ 벤조나제 뉴클레아제를 함유하는 노바겐 BugBuster™ 시약 0.25ml에 현탁시킨 뒤, 부드러운 진탕하에 20분 동안 실온에서 항온배양한 다음, 세포 찌꺼기를 제거하기 위해 16,000xg에서 원심분리하여 제조하였다. 세포의 가용성 단백질의 분석을 위해 상청액(세포 추출물)을 4 내지 15% 구배 겔 위에 로딩하였다.The cell extracts had a 4-hour sample and the cell pellets from 2 ml of culture were suspended in 0.25 ml Novagen BugBuster ™ reagent containing 0.25 μl Benzonase nuclease, then incubated at room temperature for 20 minutes under gentle shaking. , Was prepared by centrifugation at 16,000xg to remove cell debris. Supernatants (cell extracts) were loaded onto 4-15% gradient gels for analysis of soluble proteins of cells.

3가지 클론, L.아밀로보러스 araT(서열번호 11 및 12), B.서브틸리스 araT(서열번호 9 및 10) 및 S.멜리오티 tatA(서열번호 1 및 2)는 정확한 크기(약 45kDa)에 상응하는 가용성 단백질을 나타내었다. B.서브틸리스 araT 유전자 산물이 가장 다량으로 과잉발현되었고(또는) 다른 두 유전자 산물 보다 더 많이 용해되어 있었다.The three clones, L. amyloborus araT (SEQ ID NOs: 11 and 12), B. subtilis araT (SEQ ID NOs: 9 and 10), and S. melioti tatA (SEQ ID NOs: 1 and 2) are the correct size (approximately 45 kDa). Soluble protein). The B. subtilis araT gene product was overexpressed in the highest amount and / or more soluble than the other two gene products.

후속 발현법에서는, 양성 클론 유래의 플라스미드 DNA를 BL21(DE3)에 서브클 로닝하였는데, 그 이유는 이 숙주가 보다 양호한 증식성을 보였기 때문이다. 가나마이신 50mg/L를 함유하는 LB에서 증식시킨 배양물을 가지고 1mM IPTG를 이용하여 재유도하였으며, OD600이 약 0.8에 이를 때까지 유도하였다. 37℃에서 4시간 동안 증식시킨 후, 3000rpm으로 10분(4℃)간 원심분리하고 TEGGP 완충액(50mM Tris-HCl(pH 7.0), 0.5mM EDTA, 100mg/L 글루타치온, 5% 글리세롤 및 로쉐 완전 프로테아제 억제제 혼합물)으로 세척한 다음, -80℃ 에탄올에서 급속 동결시켰다.In subsequent expression, plasmid DNA from positive clones was subcloned into BL21 (DE3) because this host showed better proliferation. Cultures grown in LB containing 50 mg / L kanamycin were reinduced using 1 mM IPTG and induced until OD 600 reached about 0.8. After 4 hours propagation at 37 ° C., centrifugation at 3000 rpm for 10 minutes (4 ° C.) was followed by TEGGP buffer (50 mM Tris-HCl, pH 7.0), 0.5 mM EDTA, 100 mg / L glutathione, 5% glycerol and Roche Complete Protease. Inhibitor mixture), followed by rapid freezing in -80 ° C ethanol.

시료를 5㎕/㎖ 프로테아제 억제제 혼합물 세트 #3(Calbiochem-Novabiochem Corp., 캘리포니아 산디에고 소재)과 벤조나제 뉴클레아제 1㎕/ml를 함유하는 BugBuster™(Novagen) 시약 5ml 당 습윤 세포 중량 1g의 비율로 세포를 재현탁했다. 시료를 오비탈 진탕기에서 실온하에 20분 동안 항온배양하였다. 불용성 세포 찌꺼기는 16,000g에서 20분 동안 4℃하에 원심분리하여 제거하였다.Samples were weighed at 1 g of wet cell weight per 5 ml of BugBuster ™ (Novagen) reagent containing 5 μl / ml protease inhibitor mixture set # 3 (Calbiochem-Novabiochem Corp., San Diego, Calif.) And 1 μl / ml Benzonase nuclease. Cells were resuspended in proportions. Samples were incubated for 20 minutes at room temperature on an orbital shaker. Insoluble cell debris was removed by centrifugation at 16,000 g for 20 minutes at 4 ° C.

세포 추출물은 SDS-PAGE로 분석하고, 다음과 같은 방법에 따라 인돌-피루브산의 후속 생산을 통해 트립토판 아미노전이효소의 활성을 분석하였다. 1ml 반응물을 50mM 사붕소화나트륨(pH 8.5), 0.5mM EDTA, 0.5mM 비산나트륨, 50μM 피리독살 인산염, 5mM α-케토글루타르산염 및 5mM L-트립토판에 첨가하였다. 무세포 추출물이나 정제 효소를 첨가하여 반응을 개시시키고 30℃에서 30분간 항온처리하였다. 반응 정지를 위해 20% TCA(200㎕)를 첨가하고 침전된 단백질을 원심분리로 제거하였다. 327nm에서 흡광도를 측정하여 분석 완충액에 갓 제조한 인돌-3-피루브산염으로 작도한 표준 곡선과 비교했다. 기질 트립토판을 첨가하지 않은 대조용 반응이나 pET30a만으로 형질전환시킨 클론 유래의 무세포 추출물을 이용한 대조용 반응을 수행하였다.Cell extracts were analyzed by SDS-PAGE, and the activity of tryptophan aminotransferase was analyzed through subsequent production of indole-pyruvic acid according to the following method. 1 ml reaction was added to 50 mM sodium tetraborate (pH 8.5), 0.5 mM EDTA, 0.5 mM sodium arsenate, 50 μM pyridoxal phosphate, 5 mM α-ketoglutarate and 5 mM L-tryptophan. The reaction was initiated by the addition of cell-free extract or purified enzyme and incubated at 30 ° C. for 30 minutes. 20% TCA (200 μl) was added to stop the reaction and the precipitated protein was removed by centrifugation. Absorbance was measured at 327 nm and compared to a standard curve constructed with freshly prepared indole-3-pyruvate in assay buffer. A control reaction using no control substrate or a cell-free extract derived from clones transformed with pET30a alone was performed.

세포 추출물에 존재하는 본래의 대장균 아미노전이효소에 의한 배경값이 존재하기 때문에, 재조합 단백질은 제조자의 프로토콜(Novagen, 위스콘신 매디슨 소재)에 따라 His-Bind 카트리지를 사용하여 정제하였다. 용출 분획은 PD-10(Amersham Biosciences, 뉴저지 피츠카타웨이 소재)에서 탈염시키고, 50mM Tris, pH 7.0으로 용출시켰다. 정제 단백질은 SDS-PAGE로 분석하고 아미노전이효소 활성에 대해 분석했다.Because of the background value of the original E. coli aminotransferase present in the cell extract, the recombinant protein was purified using His-Bind cartridge according to the manufacturer's protocol (Novagen, Madison, WI). Elution fractions were desalted in PD-10 (Amersham Biosciences, Fitzkataway, NJ) and eluted with 50 mM Tris, pH 7.0. Purified proteins were analyzed by SDS-PAGE and aminotransferase activity.

1mM IPTG를 이용하여 37℃에서 유도(4시간)한 후 얻어지는 결과는 L.메이저 bsat, S.멜리로티 tatA, 대장균 aspC 및 두 R.스페로이즈 tatA 클론이 유의적 수준의 트립토판 아미노전이효소 활성을 나타낸다는 것을 입증하였다. B.서브틸리스로부터 araT 단백질은 과잉발현되고 가용성이었으나, 효소 활성은 거의 나타내지 않았다. L.아밀로보러스 araT 유전자 산물은 세포 추출물에서 가용성으로 나타났으나, His-Bind 카트리지를 이용한 정제 후 정확한 분자량을 갖는 단백질은 소량만이 확인되었다. msa 유전자 산물은 불용성이었고 추가 발현 실험은 봉입체 형성을 최소화하기 위해 24℃에서 수행했다. 10μM 내지 1mM 사이의 다양한 농도의 IPTG를 이용하여 가용성 단백질의 양을 최대화하였다.The results obtained after induction (4 hours) at 37 ° C using 1 mM IPTG showed that L. major bsat, S. melototti tatA, Escherichia coli aspC and two R. spheroids tatA clones showed significant levels of tryptophan aminotransferase activity. Proved. The araT protein was overexpressed and soluble from B. subtilis but showed little enzymatic activity. The L. amyloborus araT gene product was found to be soluble in cell extracts, but only a small amount of protein with the correct molecular weight was identified after purification using His-Bind cartridge. The msa gene product was insoluble and further expression experiments were performed at 24 ° C. to minimize inclusion body formation. Various concentrations of IPTG between 10 μM and 1 mM were used to maximize the amount of soluble protein.

하기 표 1은 1분 당 단백질 1mg 당 형성된 인돌-3-피루브산염(I3P)의 비활성(㎍)을 열거한 것이다. 몇몇 경우에는, 극소량의 재조합 단백질이 분석의 유효 직선 범위 이상의 높은 활성을 나타내었다. 이러한 경우에는 비활성 수치 앞에 '>'를 표시하였다.Table 1 below lists the inactivation (μg) of indole-3-pyruvate (I3P) formed per mg of protein per minute. In some cases, very low levels of recombinant protein showed high activity above the effective linear range of the assay. In this case, a '>' is shown before the inactive value.

표 1Table 1

세포 추출물(CE) 및 정제물(P) 형태의 클론과 상용화된 효소의 비활성Inactivation of enzymes compatible with clones in the form of cell extracts (CE) and purified products (P)

효소enzyme 비활성 (I3P㎍/단백질㎎/min)Inactive (I3Pμg / proteinmg / min) 주해exegesis L.메이저 bsat CEL. Major bsat CE >49.3> 49.3 L.메이저 bsat PL. Major bsat P >4280> 4280 S.멜리로티 tatA CES. melilotti tatA CE >28.6> 28.6 S.멜리로티 tatA PS. melilotti tatA P >931> 931 2.4.1 tatA CE2.4.1 tatA CE >41.2> 41.2 2.4.1 tatA P2.4.1 tatA P 10861086 35053 tatA CE35053 tatA CE >62.3> 62.3 35053 tatA P35053 tatA P >486> 486 L.아밀로보러스 araT CEL. amyloborus araT CE 1.261.26 L.아밀로보러스 araT PL. amyloborus araT P 00 His-Bind 카트리지 이후 소량의 단백질Small amount of protein after His-Bind cartridge B.서브틸리스 araT CEB. Subtilis araT CE 00 검출불가능Undetectable B.서브틸리스 araT PB. Subtilis araT P 1.5-4.51.5-4.5 2.4.1 msa P2.4.1 msa P 2.052.05 극히 적은 가용성 단백질Extremely low soluble protein 2.4.1 msa P2.4.1 msa P 00 His-Band 카트리지 이후 단백질 미검출Protein Not Detected After His-Band Cartridge 35053 msa CE35053 msa CE 3.973.97 극히 적은 가용성 단백질Extremely low soluble protein 35053 msa P35053 msa P 00 His-Band 카트리지 이후 단백질 미검출Protein Not Detected After His-Band Cartridge 대장균 aspC(P)Escherichia coli aspC (P) 800800 대장균 tyrB(P)E. coli tyrB (P) 1One 난용성Poorly soluble B.서브틸리스 D-아미노전이효소(P)B. subtilis D-aminotransferase (P) 2.72.7 기질로서 D-트립토판 사용Use of D-Tryptophan as a Substrate 광범위 아미노전이효소Widespread aminotransferase 2222 시그마 cat# T7684Sigma cat # T7684 돼지 II-A형Pig type II-A 1.51.5 시그마 G7005Sigma G7005 돼지 I형Pig Type I 1One 시그마 G2751Sigma G2751

클로닝한 재조합 단백질 모두를 비교하기 위해 정렬한 결과 araT, tatA, bsat 및 msa 서열 사이에는 고도 보존성 영역이 많지 않음을 알 수 있었다. 최고의 활성을 나타내는 재조합 단백질, 로도박터 tatA 유전자 산물 동족체, L.메이저 광범위 기질 아미노전이효소 및 시노라이조븀 멜리로티 타이로신 아미노전이효소의 정렬 시에는 여러 보존적 영역을 나타내었으나, 이들은 단백질 수준에서 단지 약 30 내지 43%의 동일성이 있었다. 광범위 D-특이성(D-알라닌) 아미노전이효소의 유용성은 모나틴의 다른 입체이성체 생산에 이용할 수 있다.As a result of sorting to compare all cloned recombinant proteins, it was found that there are not many highly conserved regions between the araT, tatA, bsat and msa sequences. The alignment of the recombinant protein, Rhodobacter tatA gene product homologue, L. major broad substrate aminotransferase and cynoraizobium melioroty tyrosine aminotransferase, which showed the highest activity, showed several conserved regions, but they were only weak at the protein level. There was an identity of 30-43%. The utility of a wide range of D-specific (D-alanine) aminotransferases can be used for the production of other stereoisomers of monatin.

실시예Example 2 2

인돌-3-Indole-3- 젖산염에서From lactate 인돌-3- Indole-3- 피루브산염으로의To pyruvate 전환 transform

도 1과 3에 도시한 바와 같이, 인돌-3-젖산은 인돌-3-피루브산염의 생산에 사용할 수 있다. 젖산과 피루브산염 사이의 전환은 인돌-3-피루브산염과 인돌-3-젖산염 간의 전환과 마찬가지로 가역적 반응이다. 그 다음, 인돌-3-피루브산염에 의한 340nm에서의 높은 배경값의 존재로 인하여 인돌-젖산염의 산화를 수행하였다.As shown in Figures 1 and 3, indole-3-lactic acid can be used for the production of indole-3-pyruvate. The conversion between lactic acid and pyruvate is a reversible reaction, as is the conversion between indole-3-pyruvate and indole-3-lactate. The oxidation of indole-lactate was then performed due to the presence of a high background value at 340 nm with indole-3-pyruvate.

표준 분석 혼합물은 100mM 인산칼륨(pH 8.0), 0.3mM NAD+, 젖산염 탈수소효소(LDH)(시그마-L2395, 미주리주 세인트루이스 소재) 7 유닛, 기질 2mM을 0.1ml로 구성하였다. 분석은 UV 투과성 미량역가 평판에서 분광분석기(Molecular Devices SpectraMax Plus platereader)를 이용하여 2반복으로 실시하였다. 폴리펩티드와 완충액을 혼합하고, 인돌-3-젖산과 NAD+를 함유하는 웰에 주입한 뒤 순간 혼합 후 9초 간격으로 각 웰의 340nm 흡광도를 판독하였다. 반응은 25℃에서 5분간 유지시켰다. NAD+로부터 NADH의 생산으로 인해 340nm에서의 흡광도가 증가하였다. 별도로 NAD+ 및 기질을 첨가하지 않은 음성 대조군도 분석하였다. 류코노스톡 메센테로이즈 유래의 D-LDH(시그마 카달로그 번호 L2395)는 바실러스 스테아로터모필러스 유래의 L-LDH(시그마 카달로그 번호 L5275) 보다 인돌 유도체 기질 시 보다 나은 활성을 나타내는 것으로 관찰되었다.The standard assay mixture consisted of 0.1 mM 100 mM potassium phosphate (pH 8.0), 0.3 mM NAD + , lactate dehydrogenase (LDH) (Sigma-L2395, St. Louis, MO), 2 mM substrate. The analysis was performed in two replicates using a spectrometer (Molecular Devices SpectraMax Plus platereader) on a UV-permeable microtiter plate. The polypeptide and the buffer were mixed, injected into wells containing indole-3-lactic acid and NAD + , and the 340 nm absorbance of each well was read at intervals of 9 seconds after instant mixing. The reaction was kept at 25 ° C. for 5 minutes. The absorbance at 340 nm increased due to the production of NADH from NAD + . A negative control without NAD + and substrate added was also analyzed. It was observed that D-LDH (Sigma catalog number L2395) derived from Leukonostock Mesenteroids showed better activity on indole derivative substrates than L-LDH (Sigma catalog number L5275) derived from Bacillus stearotermophilus.

D-LDH 폴리펩티드의 천연 기질인 D-젖산 및 NAD+ 또는 NADH 및 피루브산염에도 유사한 방법을 이용하였다. 피루브산염 환원반응의 Vmax는 젖산염 산화반응의 Vmax 보다 100 내지 1000배 높았다. D-LDH에 의한 인돌-3-젖산 산화반응의 Vmax 는 젖산 Vmax 의 약 1/5이었다. 또한, 0.5mM EDT와 0.5mM 비산나트륨을 함유하는 50mM 붕산나트륨 완충액을 이용하고 327nm(에놀-붕산염 유도체) 흡광도를 변화시켜 인돌-3-피루브산염의 존재를 측정하였다. L-LDH 및 D-LDH 폴리펩티드 모두에 대한 음성 대조군과 비교했을 때 작은 흡광도 변화가 반복적으로 관찰되었다.Similar methods were used for D-lactic acid and NAD + or NADH and pyruvate, which are natural substrates of D-LDH polypeptide. V max of pyruvate reduction reaction were 100 to 1000 times higher than the V max of lactate oxidation. The V max of the indole-3-lactic acid oxidation by D-LDH was about 1/5 of the lactic acid V max . In addition, the presence of indole-3-pyruvate was measured by using a 50 mM sodium borate buffer containing 0.5 mM EDT and 0.5 mM sodium arsenate and changing the absorbance at 327 nm (enol-borate derivative). Small absorbance changes were observed repeatedly compared to negative controls for both L-LDH and D-LDH polypeptides.

또한, 광범위 특이성의 젖산염 탈수소효소(EC 1.1.1.27, EC 1.1.1.28 및/또는 EC 1.1.2.3과 관련된 활성을 가진 효소)를 클로닝할 수 있고, 이를 이용하여 인돌-3-젖산으로부터 인돌-3-피루브산염을 제조할 수 있다. 광범위 특이성을 가진 탈수소효소의 소스로는 대장균, 네이제리아 고노로에(Neisseria gonorrhoeae) 및 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum)이 있다.In addition, a broad specificity of lactate dehydrogenase (an enzyme with activity associated with EC 1.1.1.27, EC 1.1.1.28 and / or EC 1.1.2.3) can be cloned and used to indole-3 from indole-3-lactic acid. Pyruvate can be prepared. Sources of broad-specific dehydrogenase are Escherichia coli, Neisseria gonorrhoeae , and Lactobacillus plantarum ).

또는, 인돌젖산염 탈수소효소(EC 1.1.1.110)를 함유하는 클로스트리듐 스포로제네스의 세포 추출물; 인돌-3-피루브산염에 대해 활성이 있는 것으로 공지된 p-하이드록시페닐젖산염 탈수소효소(EC 1.1.1.222)를 함유하는 트립파노소마 크루지 에피마스티고테스(Trypanosoma cruzi epimastigotes) 세포 추출물; 이미다졸-5-일 젖산염 탈수소효소(EC 1.1.1.111)를 함유하는 슈도모나스 아시도보란스(Pseudomonas acidovorans) 또는 대장균 세포 추출물; 하이드록시페닐피루브산염 환원효소(EC 1.1.1.237)를 함유하는 콜레우스 블루메이(Coleus blumei); 또는 D-방향족 젖산염 탈수소효소(EC 1.1.1.222)를 함유하는 칸디다 말토사(Candida maltosa) 세포 추출물과 인돌-3-젖산염을 접촉시켜 인돌-3-피루브산염을 제조할 수도 있다. 이러한 활성에 대해 설명하고 있는 참고문헌으로는 다음과 같은 것이 있다: Nowicki et al.(FEMS Microbiol Lett 71:119-24, 1992), Jean and DeMoss(Canadian J. Microbiol. 14 1968, Coote and Hassall(Biochem.J.111:237-9, 1969), Cortese et al.(C.R.Seances Soc.Biol.Fil. 162 390-5, 1968), Petersen and Alfermann(Z.Naturforsch.C: Biosci. 43 501-4, 1988), 및 Bhatnagar et al.(J.Gen Microbiol 135:353-60, 1989). 또한, 슈도모나스 종 유래의 것(Gu et al., J.Mol.Catalysis B: Enzymatic: 18:299-305, 2002)과 같은 젖산염 산화효소는 인돌-3-젖산을 인돌-3-피루브산염으로 산화시키는데 이용할 수 있다.Or cell extracts of Clostridium sporogenes containing indole lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.110); Indole-3-pyruvic acid is known to be active for the salts p- hydroxyphenyl lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.222) trip Fano Soma crew if epi maseuti and test (Trypanosoma cruzi containing epimastigotes ) cell extracts; Pseudomonas acidovorans or E. coli cell extracts containing imidazol-5-yl lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.111); Coleus blumei containing hydroxyphenylpyruvate reductase (EC 1.1.1.237); Alternatively, indole-3-pyruvate can be prepared by contacting indole-3-lactate with Candida maltosa cell extract containing D-aromatic lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.222). References describing this activity include: Nowicki et al. (FEMS Microbiol Lett 71: 119-24, 1992), Jean and DeMoss (Canadian J. Microbiol. 14 1968, Coote and Hassall). Biochem. J. 111: 237-9, 1969), Cortese et al. (CRSeances Soc. Biol. Fil. 162 390-5, 1968), Petersen and Alfermann (Z. Naturalforsch. C: Biosci. 43 501-4, 1988), and Bhatnagar et al. (J. Gen Microbiol 135: 353-60, 1989). Also derived from Pseudomonas species (Gu et al., J. Mol. Catalysis B: Enzymatic: 18: 299-305, Lactate oxidase (2002) can be used to oxidize indole-3-lactic acid to indole-3-pyruvate.

실시예Example 3 3

L-아미노산 산화효소를 이용한 L-L- using L-amino acid oxidase 트립토판의Tryptophan 인돌-3- Indole-3- 피루브산염으로의To pyruvate 전환  transform

본 실시예는 실시예 1에 기술한 트립토판 아미노전이효소 이용법의 대안으로서 산화효소(EC 1.4.3.2)를 통해 트립토판을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는 사용되는 방법을 설명한 것이다. L-아미노산 산화효소는 크로탈루스 듀리서스(Crotalus durisus)(시그마, 카달로그 번호 A-2805, 미주리주 세인트루이스 소재)로부터 정제하였다. 분자클로닝을 위한 L-아미노산 산화효소는 다음과 같은 수탁번호의 폴리펩티드를 포함한다: CAD21325.1, AAL14831, NP_490275, BAB78253, A38314, CAB71136, JE0266, T08202, S48644, CAC00499, P56742, P81383, O93364, P81382, P81375, S62692, P23623, AAD45200, AAC32267, CAA88452, AP003600 및 Z48565.This example describes the method used to convert tryptophan to indole-3-pyruvate via oxidase (EC 1.4.3.2) as an alternative to tryptophan aminotransferase use described in Example 1. L-amino acid oxidase was purified from Crotalus durisus (Sigma, Catalog No. A-2805, St. Louis, MO). L-amino acid oxidase for molecular cloning includes polypeptides of the following accession numbers: CAD21325.1, AAL14831, NP_490275, BAB78253, A38314, CAB71136, JE0266, T08202, S48644, CAC00499, P56742, P81383, O93364, P81382 , P81375, S62692, P23623, AAD45200, AAC32267, CAA88452, AP003600 and Z48565.

미량원심분리관에서 총부피를 1ml로 하여 반응물을 제조하고 37℃하에 진탕하면서 10분 동안 항온배양하였다. 반응 혼합물에는 5mM L-트립토판, 100mM 인산나트륨 완충액 pH 6.6, 0.5mM 비산나트륨, 0.5mM EDTA, 25mM 사붕산나트륨, 0.016mg 카탈라제(83U, 시그마 C-3515), 0.008mg FAD(시그마) 및 0.005 내지 0.125 유닛의 L-아미노산 산화효소를 첨가하였다. 음성 대조군에는 트립토판을 제외한 모든 성분을 첨가하였고, 대조군에는 산화효소를 제외한 모든 성분을 첨가하였다. 카탈라제는 산화 탈아민화 동안 형성되는 과산화수소를 제거하기 위해 사용하였다. 사붕산나트륨과 비산나트륨은 327nm에서 최대 흡광도를 나타내는 인돌-3-피루브산염의 에놀-붕산염 형태를 안정화시키기 위해 사용하였다. 인돌-3-피루브산염 표준물은 반응 혼합물에 0.1 내지 1mM의 농도로 제조하였다.The reaction mixture was prepared with a total volume of 1 ml in a microcentrifuge tube and incubated for 10 minutes with shaking at 37 ° C. The reaction mixture contains 5 mM L-tryptophan, 100 mM sodium phosphate buffer pH 6.6, 0.5 mM sodium arsenate, 0.5 mM EDTA, 25 mM sodium tetraborate, 0.016 mg catalase (83U, Sigma C-3515), 0.008 mg FAD (Sigma) and 0.005 to 0.125 unit of L-amino acid oxidase was added. All ingredients except tryptophan were added to the negative control, and all ingredients except oxidase were added to the control. Catalase was used to remove hydrogen peroxide formed during oxidative deamination. Sodium tetraborate and sodium arsenate were used to stabilize the enol-borate form of indole-3-pyruvate, showing a maximum absorbance at 327 nm. Indole-3-pyruvate standards were prepared in the reaction mixture at a concentration of 0.1 to 1 mM.

구입한 L-아미노산 산화효소는 단백질 1mg 당 1분 당 형성된 인돌-3-피루브산염 540㎍의 비활성을 나타내었다. 이것은 트립토판 아미노전이효소의 비활성과 동일한 수준이었다.The purchased L-amino acid oxidase showed an inactivation of 540 μg of indole-3-pyruvate formed per minute per mg of protein. This was the same level of inactivation of tryptophan aminotransferase.

실시예Example 4 4

알돌라제를Aldolase 이용한 인돌-3- Indole-3- 피루브산염의Pyruvate 2- 2- 하이드록시Hydroxy 2-(인돌-3-  2- (indole-3- 일메틸Methyl )-4-케토 ) -4-keto 글루타르산으로의To glutaric acid 전환 transform

본 실시예는 알돌라제(분해효소)를 이용하여 인돌-3-피루브산염을 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산 모나틴 전구체(MP)로 전환시키는데 사 용할 수 있는 방법을 설명한 것이다(도 2). 알돌 축합은 한 알데하이드 또는 케톤의 β-탄소와 다른 알데하이드 또는 케톤의 카르보닐 탄소 사이에 탄소-탄소 결합을 형성하는 반응이다. 한 기질의 카르보닐 기 인접 탄소에는 카르보음이온이 형성되고, 이것은 제2 기질의 카르보닐 탄소(친핵성 탄소)를 공격하는 친핵체로서 작용한다. 가장 일반적으로는, 친핵성 기질은 알데하이드로서, 대부분의 알돌라제는 EC 4.1.2.- 부류에 속한다. 흔히 친핵성 기질은 피루브산염일 때도 있다. 알돌라제가 두 케토산이나 두 알데하이드 사이의 축합반응을 촉매하는 것이 흔한 일은 아니다.This example converts indole-3-pyruvate to 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid monatin precursor (MP) using aldolase (degrading enzyme) It will be described a method that can be used to (Fig. 2). Aldol condensation is a reaction that forms a carbon-carbon bond between the β-carbon of one aldehyde or ketone and the carbonyl carbon of the other aldehyde or ketone. Carbonyl ions are formed in the carbon adjacent to the carbonyl group of one substrate, which acts as nucleophile attacking the carbonyl carbon (nucleophilic carbon) of the second substrate. Most commonly, the nucleophilic substrate is an aldehyde, with most aldolases belonging to the EC 4.1.2.- class. Often the nucleophilic substrate is pyruvate. It is not uncommon for aldolases to catalyze the condensation reaction between two keto acids or two aldehydes.

하지만, 두 카르복실산의 축합을 촉매하는 알돌라제가 동정된 바 있다. 예컨대, EP 1045-029호는 슈도모나스 배양물(EC 4.1.3.16)을 사용하여 글리옥실산과 피루브산염으로부터 L-4-하이드록시-2-케토글루타르산을 생산하는 예를 설명하고 있다. 또한, 4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염 알돌라제(4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염 피루브산염 분해효소, EC 4.1.3.17)는 두 케토산의 축합반응을 촉매할 수 있다. 따라서, 인돌-3-피루브산염과 피루브산염의 축합을 촉매하기 위하여 유사한 알돌라제 폴리펩티드를 사용하였다.However, aldolases have been identified that catalyze the condensation of two carboxylic acids. For example, EP 1045-029 describes an example of the production of L-4-hydroxy-2-ketoglutaric acid from glyoxylic acid and pyruvate using Pseudomonas culture (EC 4.1.3.16). In addition, 4-hydroxy-4-methyl-2-oxoglutarate aldolase (4-hydroxy-4-methyl-2-oxoglutarate pyruvate degrading enzyme, EC 4.1.3.17) is known as both keto acids. It can catalyze the condensation reaction. Thus, similar aldolase polypeptides were used to catalyze the condensation of indole-3-pyruvate with pyruvate.

클로닝Cloning

4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염 피루브산염 분해효소(ProA 알돌라제, EC 4.1.3.17) 및 4-하이드록시-2-옥소글루타르산염 글리옥실산염 분해효소(KHG 알돌라제, EC 4.1.3.16)는 도 2의 알돌라제 반응과 매우 유사한 반응을 촉매한다. 따라서, pET30 Xa/LIC 벡터(Novagen, 위스콘신주 매드슨 소재)에 상용성인 오버행을 가지고 프라이머를 디자인하였다. 이러한 프라이머의 디자인에 대해서는 실시예 1에 전술한 바와 같다.4-hydroxy-4-methyl-2-oxoglutarate pyruvate degrading enzyme (ProA aldolase, EC 4.1.3.17) and 4-hydroxy-2-oxoglutarate glyoxylate degrading enzyme (KHG egg Dolase, EC 4.1.3.16) catalyzes a reaction very similar to the aldolase reaction of FIG. 2. Thus, primers were designed with overhangs compatible with the pET30 Xa / LIC vector (Novagen, Madson, WI). The design of such primers is as described above in Example 1.

pET30 Xa/LIC 클로닝을 위하여 다음과 같은 프라이머를 디자인하였다:The following primers were designed for pET30 Xa / LIC cloning:

1. 슈도모나스 스트라미네아 proA 유전자(진뱅크 수탁번호 12964663 Version: 12964663) 및 코마모나스 테스토스테로니 proA 유전자(서열번호 65 및 66, 각각 핵산 서열과 아미노산 서열):1. Pseudomonas straminea proA gene (GenBank Accession No. 12964663 Version: 12964663) and Coomamonas testosterone proA gene (SEQ ID NOs: 65 and 66, respectively, nucleic acid sequence and amino acid sequence):

순방향 (서열번호 55)

Figure 112004048416573-pct00028
Forward (SEQ ID NO: 55)
Figure 112004048416573-pct00028

역방향 (서열번호 56)

Figure 112004048416573-pct00029
.Reverse (SEQ ID NO: 56)
Figure 112004048416573-pct00029
.

2. 시노라이조븀 멜리로티 1021 SMc00502 유전자(proA와 상동성, 진뱅크 수탁번호: 15074579 및 CAC46344, 각각 핵산 서열과 아미노산 서열): 2. Cynorazorbium melorilot 1021 SMc00502 gene (homologous to proA, Genbank Accession Nos. 15074579 and CAC46344, nucleic acid sequence and amino acid sequence, respectively):

순방향 (서열번호 61)

Figure 112004048416573-pct00030
Forward (SEQ ID NO: 61)
Figure 112004048416573-pct00030

역방향 (서열번호 62)

Figure 112004048416573-pct00031
.Reverse (SEQ ID NO: 62)
Figure 112004048416573-pct00031
.

3. 스핑고모노나스 종 LB126 fldZ 유전자(진뱅크 수탁번호 7573247 Version: 7573247, 추정상의 아실 전이효소 암호화):3. Sphingomonas spp. LB126 fldZ gene (Genbank Accession No. 7573247 Version: 7573247, putative acyl transferase encoding):

순방향 (서열번호 57)

Figure 112004048416573-pct00032
Forward (SEQ ID NO: 57)
Figure 112004048416573-pct00032

역방향 (서열번호 58)

Figure 112004048416573-pct00033
.Reverse (SEQ ID NO: 58)
Figure 112004048416573-pct00033
.

4. 아트로박터 키세리 pcmE 유전자(진뱅크 수탁번호 AF331043 Version: AF331043.1, 옥살로시트라말산염 알돌라제 암호화):4. Atlobacter chiserie pcmE gene (Genbank Accession No. AF331043 Version: AF331043.1, oxalocitramalate aldolase coding):

순방향 (서열번호 59)

Figure 112004048416573-pct00034
Forward (SEQ ID NO: 59)
Figure 112004048416573-pct00034

역방향 (서열번호 60)

Figure 112004048416573-pct00035
.Reverse (SEQ ID NO: 60)
Figure 112004048416573-pct00035
.

5. 예르시니아 페스티스 균주 CO92 YPO0082 유전자(진뱅크 수탁번호: 15978115 Version: 15978115, 가능한 전이효소 암호화):5. Yersinian pestis strain CO92 YPO0082 gene (Genbank Accession No .: 15978115 Version: 15978115, possible transferase encoding):

순방향 (서열번호 63)

Figure 112004048416573-pct00036
Forward (SEQ ID NO: 63)
Figure 112004048416573-pct00036

역방향 (서열번호 64)

Figure 112004048416573-pct00037
.Reverse (SEQ ID NO: 64)
Figure 112004048416573-pct00037
.

6. 바실러스 서브틸리스 khg 유전자(진뱅크 수탁번호 Z99115.1, GI:2634478, 126711-127301 및 CAB14127.1, 각각 핵산 서열 및 아미노산 서열):6. Bacillus subtilis khg gene (Genbank Accession No. Z99115.1, GI: 2634478, 126711-127301 and CAB14127.1, respectively nucleic acid sequence and amino acid sequence):

순방향 (서열번호 35)

Figure 112004048416573-pct00038
Forward (SEQ ID NO: 35)
Figure 112004048416573-pct00038

역방향 (서열번호 36)

Figure 112004048416573-pct00039
.Reverse (SEQ ID NO: 36)
Figure 112004048416573-pct00039
.

7. 대장균 khg 유전자(진뱅크 수탁번호 AE000279.1 1331-1972 및 AAC74920.1, 각각 핵산 서열 및 아미노산 서열):7.E. coli khg gene (GenBank Accession No. AE000279.1 1331-1972 and AAC74920.1, nucleic acid sequence and amino acid sequence, respectively):

순방향 (서열번호 37)

Figure 112004048416573-pct00040
Forward (SEQ ID NO: 37)
Figure 112004048416573-pct00040

역방향 (서열번호 38).Reverse (SEQ ID NO: 38) .

8. S.멜리로티 khg 유전자(진뱅크 수탁번호 AL591792.1, GI:15075850, 65353-64673 및 CAC47463.1, 각각 핵산 서열 및 아미노산 서열):8. S. melilotti khg gene (Genbank Accession No. AL591792.1, GI: 15075850, 65353-64673 and CAC47463.1, respectively nucleic acid sequence and amino acid sequence):

순방향 (서열번호 39)

Figure 112004048416573-pct00042
Forward (SEQ ID NO: 39)
Figure 112004048416573-pct00042

역방향 (서열번호 40)

Figure 112004048416573-pct00043
.Reverse (SEQ ID NO: 40)
Figure 112004048416573-pct00043
.

상기 1과 2, 6 내지 8에 기술한 유기체의 게놈 DNA를 퀴아겐 게놈-팁 프로토콜에 따라 정제하였다. 이와 유사한 기술로 3 내지 5에 기술한 유기체의 게놈 DNA도 정제할 수 있다.Genomic DNA of the organisms described in 1 and 2, 6 to 8 above were purified according to the Qiagen genome-tip protocol. Similar techniques can be used to purify the genomic DNA of organisms described in 3-5.

슈도모나스 스트라미네아(ATCC 33636)는 영양액체배지와 하이드록시벤조산염을 함유하는 배지에서 30℃하에 증식시켰다. 코마모나스 테스토스테로니(ATCC 49249)는 영양액체배지와 하이드록시벤조산염을 함유하는 배지에서 26℃하에 증식시켰다. 스핑고모나스 종 LB126(Flemish Institute for Technological Research, VITO, B-2400 Mol, Belgium)은 문헌[Wattiau et al. Research in Microbiol. 152:861-72, 2001]에 기술된 방법에 따라 증식시켰다. 아트로박터 키세리(Gulf Ecology Division, National Health and Environmental Effects Research Laboratory, U.S.Environmental Protectin Agency, Gulf Breeze, FL32561, USA)는 이튼(Eaton, J.Bacteriol. 183:3689-3703, 2001)이 기술한 프로토콜에 따라 증식시켰다. 시노라이조븀 멜리로티 1021(ATCC 51124)는 ATCC TY 배지 및 하이드록시벤조산염 배지에서 26℃ 하에 증식시켰다. 에르시니아 페스티스 균주 CO92(ATCC)는 ATCC 배지 739 말 혈액 아가에서 26℃ 하에 증식시켰다. 바실러스 서브틸리스 6051(ATCC)은 베레토 영양 액체배지(Difco; 미시간주 디트로이트 소재)에서 30℃하에 증식시켰다. 대장균 게놈 DNA는 실시예 1에 기술된 바와 같이 균주 DH10B(Invitrogen)로부터 분리하였다.Pseudomonas stramine (ATCC 33636) was grown at 30 ° C. in a medium containing nutrient liquid medium and hydroxybenzoate. Comamonas testosterone (ATCC 49249) was grown at 26 ° C. in a medium containing nutrient liquid medium and hydroxybenzoate. Sphingmonas spp. LB126 (Flemish Institute for Technological Research, VITO, B-2400 Mol, Belgium) is described by Wattiau et al. Research in Microbiol. 152: 861-72, 2001]. Atrocacter Kisseri (Gulf Ecology Division, National Health and Environmental Effects Research Laboratory, US Environmental Protectin Agency, Gulf Breeze, FL32561, USA), described by Eaton, J. Bacteriol. 183: 3689-3703, 2001. Proliferation was followed according to the protocol. Cynorazobium melorilot 1021 (ATCC 51124) was grown at 26 ° C. in ATCC TY medium and hydroxybenzoate medium. Ercinia pestis strain CO92 (ATCC) was grown at 26 ° C. in ATCC medium 739 horse blood agar. Bacillus subtilis 6051 (ATCC) was grown at 30 ° C. in Bereto nutritional liquid medium (Difco, Detroit, Mich.). E. coli genomic DNA was isolated from strain DH10B (Invitrogen) as described in Example 1.

실시예 1에 기술된 PCR, 클로닝 및 선별 프로토콜을 사용하여 C.테스토스테로니 및 S.멜리로티 proA 서열과 대장균, B.서브틸리스 및 S.멜리로티 khg 서열을 클로닝하였다. 전술한 다른 서열의 클로닝에도 이와 동일한 방법을 사용할 수 있다.The PCR, cloning and screening protocols described in Example 1 were used to clone the C. testosterone and S. melorirot proA sequences and the E. coli, B. subtilis and S. melorirot khg sequences. The same method can be used for cloning other sequences described above.

양성 클론의 서열분석에는 S-태그와 T7 종결인자 프라이머(Novagen) 및 내부 프라이머(Integrated DNA Technologies, Inc.(Coralville, IA) 제품)를 이용한 디데옥시 사슬 종결 서열분석법을 사용하였다. The sequencing of the positive clones used dideoxy chain termination sequencing using S-tags and T7 terminator primers (Novagen) and internal primers (Integrated DNA Technologies, Inc. (Coralville, IA)).                 

발현 및 활성 분석Expression and Activity Assay

플라스미드 DNA(서열분석으로 확인함)는 발현 숙주 BL21(DE3)(Novagen)에 서브클로닝하였다. 배양물은 50mg/L 가나마이신을 함유하는 LB 배지에서 증식시키고, 플라스미드는 퀴아겐 스핀 플라스미드 미니프렙 키트를 사용하여 분리하였으며, 이어서 제한효소 분해로 동일성을 확인하였다. 50mg/L 가나마이신을 함유하는 LB 배지에서 37℃하에 증식시킨 BL21(DE3) 작제물을 이용하여 유도 실험하였다. OD600이 약 0.6에 도달한 후 0.1mM IPTG를 이용하여 단백질 발현을 유도하였다. 세포는 30℃에서 4시간 동안 증식시킨 후 원심분리로 수거하였다. 세포를 그 다음 Bugbuster™시약 (Novagen)을 사용하여 용균하고 전술한 His-Bind 카트리지(실시예 1)를 사용하여 His-태그 재조합체 단백질을 정제하였다. 정제한 단백질은 PD-10 일회용 컬럼을 이용하여 탈염시키고 2mM MgCl2를 첨가한 50mM Tris-HCl 완충액(pH 7.3)으로 용출시켰다.Plasmid DNA (identified by sequencing) was subcloned into expression host BL21 (DE3) (Novagen). Cultures were grown in LB medium containing 50 mg / L kanamycin and plasmids were isolated using the Qiagen spin plasmid miniprep kit, followed by restriction enzyme digestion to identify identity. Induction experiments were performed using BL21 (DE3) constructs grown at 37 ° C. in LB medium containing 50 mg / L kanamycin. After OD 600 reached about 0.6, protein expression was induced using 0.1 mM IPTG. Cells were grown for 4 hours at 30 ° C. and then harvested by centrifugation. The cells were then lysed using Bugbuster ™ reagent (Novagen) and His-tag recombinant protein was purified using the His-Bind cartridge (Example 1) described above. Purified protein was desalted using a PD-10 disposable column and eluted with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.3) added 2 mM MgCl 2 .

재조합체 융합 단백질의 추정 분자량에서 가용성 단백질의 농도를 검출하기 위하여 4 내지 15% 구배 겔의 SDS-PAGE를 통해 단백질을 분석하였다.Proteins were analyzed via SDS-PAGE of 4-15% gradient gels to detect the concentration of soluble protein at the estimated molecular weight of the recombinant fusion protein.

단백질의 활성은 기질로서 인돌-3-피루브산염과 피루브산나트륨을 이용하여 분석하였다. 분석 혼합물은 100mM Tris-HCl(pH 7 내지 pH 8.9), 0 내지 8mM MgCl2, 3mM 인산칼륨(pH 8) 및 각 기질 6mM을 1ml에 함유한 것이다. 이 반응물에 다양한 양의 폴리펩티드(예컨대, 10 내지 100㎍)를 첨가하여 반응을 개시시키고 25℃ 내지 37℃에서 30분 동안 항온배양한 뒤, 여과한 다음 -80℃에서 동결시켰다.Protein activity was analyzed using indole-3-pyruvate and sodium pyruvate as substrates. The assay mixture contains 100 mM Tris-HCl (pH 7 to pH 8.9), 0 to 8 mM MgCl 2 , 3 mM potassium phosphate (pH 8) and 6 mM of each substrate in 1 ml. The reaction was initiated by the addition of varying amounts of polypeptide (eg 10-100 μg) to the reaction and incubated at 25 ° C.-37 ° C. for 30 minutes, then filtered and frozen at −80 ° C.

proAproA 유전자 산물에 의한 활성 결과 Activity result by gene product

C.테스토스테로니 proA 및 S.멜리로티 SMc00502 유전자 작제물은 IPTG 유도시 다량의 발현율을 나타내었다. 재조합체 단백질은 총 단백질 및 세포 추출물 시료의 SDS-PAGE 분석 결과 고도로 가용성이었다. C.테스토스테로니 유전자 산물은 >95% 순도로 정제되었다. His-Bind 카트리지를 이용한 친화성 정제 이후 S.멜리로티 유전자 산물의 수율은 극히 낮아지기 때문에 효소 분석에는 세포 추출물을 이용하였다.The C. testosterone proA and S. melorirot SMc00502 gene constructs showed high expression rates upon IPTG induction. Recombinant protein was highly soluble in SDS-PAGE analysis of total protein and cell extract samples. The C. testosterone gene product was purified to> 95% purity. Since the yield of the S. meloriti gene product was extremely low after the affinity purification using the His-Bind cartridge, the cell extract was used for the enzyme analysis.

두 재조합체 알돌라제는 모두 인돌-3-피루브산염과 피루브산염으로부터 MP의 형성을 촉매했다. 효소 활성에는 2가 인산마그네슘 및 인산칼륨의 존재가 요구되었다. 인돌-3-피루브산염, 피루브산염 또는 인산칼륨이 없는 경우에는 산물이 뚜렷하게 관찰되지 않았다. 효소 부재시에도 소량의 산물이 형성되었다(일반적으로 효소 존재 시보다 1차수 낮은 농도).Both recombinant aldolases catalyzed the formation of MP from indole-3-pyruvate and pyruvate. Enzyme activity required the presence of divalent magnesium phosphate and potassium phosphate. In the absence of indole-3-pyruvate, pyruvate or potassium phosphate, no distinct product was observed. Small amounts of product were formed even in the absence of enzymes (generally lower concentrations than orders of magnitude).

산물의 피크는 역상 C18 컬럼으로부터 인돌-3-피루브산염 보다 약간 늦게 용출되었고, 이 피크의 질량 스펙트럼은 산물 MP에 대해 예상된 모이온인 292.1의 충돌 유도성 모이온([M+H]+)을 나타냈다. 질량 스펙트럼에 존재하는 주요 딸단편으로는 m/z=158(1H-인돌-3-카르브알데하이드 카르보늄 이온), 168(3-부타-1,3-디에닐-1H-인돌 카르보늄 이온), 274(292-H2O), 256(292-2H2O), 238(292-3H2O), 228(292-CH4O3) 및 204(피루브산염 상실)인 것을 포함했다. 산물은 또한 트립토판과 같은 다른 인돌 함유 화합물에서 특징으로 나타나는 UV 스펙트럼을 나타내었는데, 279 내지 280에서 λmax와 약 290nm에서 작은 쇼울더를 나타내었다.The peak of the product eluted slightly later than indole-3-pyruvate from the reversed-phase C18 column, and the mass spectrum of this peak was the collision-inducing moiety ([M + H] + ) of 292.1, the expected ion for the product MP. Indicated. The major daughter fragments present in the mass spectrum are m / z = 158 (1H-indole-3-carbaldehyde carbonium ion) and 168 (3-buta-1,3-dienyl-1H-indole carbonium ion) , 274 (292-H 2 O), 256 (292-2H 2 O), 238 (292-3H 2 O), 228 (292-CH 4 O 3) and 204 (loss of pyruvate). The product also exhibited a UV spectrum characteristic of other indole containing compounds such as tryptophan, showing a lambda max at 279 to 280 and a small shoulder at about 290 nm.

C.테스토스테로니 알돌라제에 의해 생산되는 MP의 양은 반응 온도를 실온에서 37℃로 증가시키고, 기질 양 및 마그네슘 양을 증가시킨 결과 증가하였다. 효소의 합성 활성은 pH 증가에 따라서는 감소하였는데, 최대 산물에 바람직한 pH는 7로 관찰되었다. 트립토판 표준물을 기초로 할 때, 정제된 단백질 20㎍을 이용하여 표준 분석에 의해 생산된 MP의 양은 1ml 반응물 당 약 10 내지 40㎍이었다.The amount of MP produced by C. testosterone aldolase increased as the reaction temperature was increased from room temperature to 37 ° C. and the substrate and magnesium amounts were increased. Synthetic activity of the enzyme decreased with increasing pH, and the desired pH for the maximum product was observed to be 7. Based on tryptophan standards, the amount of MP produced by standard assay using 20 μg purified protein was about 10-40 μg per 1 ml reactant.

S.멜리로티 및 C.테스토스테로니 ProA 알돌라제 암호 서열은 전술한 다른 유전자와 고도의 상동성을 나타내기 때문에 재조합체 유전자 산물 모두가 이 반응을 촉매할 수 있을 것으로 예상했다. 더욱이, 위치 59와 87에 트레오닌(T)을 보유하는 알돌라제, 위치 119에 아르기닌(R)을 보유하는 알돌라제, 위치 120에 아스파르트산염(D)을 보유하는 알돌라제 및 위치 31과 71에 히스티딘(H)을 보유하는 알돌라제(C.테스토스테로니의 번호 시스템을 기초로 한다)는 유사한 활성을 가질 것으로 예상된다.Because the S. melototti and C. testosterone ProA aldolase coding sequences show a high degree of homology with the other genes described above, it was expected that both recombinant gene products could catalyze this reaction. Furthermore, aldolase having threonine (T) at positions 59 and 87, aldolase having arginine (R) at position 119, aldolase having aspartate (D) at position 120 and 31 Aldolases bearing histidine (H) at 71 (based on C. testosterone's numbering system) are expected to have similar activity.

khgkhg 유전자 산물에 의한 활성 결과 Activity result by gene product

B.서브틸리스 및 대장균 khg 유전자 작제물은 IPTG로 유도했을 때 단백질을 다량으로 발현하는 반면 S.멜리오티 khg는 발현율이 보다 낮다. 재조합체 단백질은 총 단백질 및 세포 추출물의 SDS-PAGE 분석으로 판단해보면 용해성이 큰 단백질이다. B.서브틸리스 및 대장균 khg 유전자 산물은 >95% 순도로 정제되었지만, S.멜리로티 유전자 산물의 수율은 His-Bind 카트리지를 이용한 친화성 정제 후 그 만큼 높아지지 않았다. B. subtilis and E. coli khg gene constructs express large amounts of protein when induced by IPTG, while S. meliothy khg has a lower expression rate. Recombinant proteins are highly soluble proteins, as determined by SDS-PAGE analysis of total protein and cell extracts. The B. subtilis and E. coli khg gene products were purified to> 95% purity, but the yield of S. memeliotti gene products did not increase as much after affinity purification using His-Bind cartridge.

이 효소의 활성에 마그네슘 및 인산염이 필요하다는 증거는 없었다. 하지만, 문헌에서는 이 분석을 인산나트륨 완충액 중에서 수행한다고 보고하고 있고, 보고에 따르면 이 효소는 이작용성으로서 인산화된 기질, 예컨대 2-케토-3-데옥시-6-포스포글루콘산염(KDPG)에 활성을 나타내고 있다. 효소 분석은 전술한 바와 같이 수행하였고, 몇몇 경우에는 인산염을 제외시켰다. 그 결과, 재조합체 KHG 알돌라제는 MP를 생산하였지만 ProA 알돌라제만큼 활성적이지는 않았다. 몇몇 경우에는 KHG에 의해 생산된 MP의 농도가 마그네슘 및 인산염만에 의해 생산된 양과 거의 동일하였다. 즉, 인산염은 KHG 활성을 증가시키는 것으로 보이지 않았다. 바실러스 효소는 최고 활성을 보였고, SRM(실시예 10 참조)으로 측정 시 마그네슘 및 인산염 만에 의한 활성 보다 약 20 내지 25% 더 높았다. 시노라이조븀 효소는 가장 낮은 활성을 보였으며, 이것은 발현 시 관찰되는 폴딩(folding)과 용해성 문제과 관련이 있을 가능성이 있다. 3가지 효소 모두 활성 부위 글루탐산염(B.서브틸리스 번호매김 시스템에서 위치 43)과 피루브산염과의 쉬프 염기 형성에 필요한 리신(위치 130)을 보유하였지만, B.서브틸리tm 효소는 활성 부위 잔기인 위치 47에 아르기닌이 아닌 트레오닌을 함유하고 있었다. B.서브틸리스 KHG는 보다 작았고, S.멜리로티 및 대장균 효소와 활성 부위 트레오닌을 가진 다른 효소와 달리 클러스터로 존재하는 것으로 보인다. 즉, 활성 부위의 차이가 B.서브틸리스 효소의 증가된 활성을 나타내는 원인일 가능성이 있다.There was no evidence that magnesium and phosphate were necessary for the activity of this enzyme. However, the literature reports that this assay is performed in sodium phosphate buffer, which reports that the enzyme is a bifunctional phosphorylated substrate such as 2-keto-3-deoxy-6-phosphogluconate (KDPG). It is showing activity. Enzyme analysis was performed as described above and in some cases phosphate was excluded. As a result, recombinant KHG aldolase produced MP but was not as active as ProA aldolase. In some cases the concentration of MP produced by KHG was about the same as that produced by magnesium and phosphate only. In other words, phosphate did not appear to increase KHG activity. Bacillus enzymes showed the highest activity and were about 20-25% higher than activity with magnesium and phosphate alone, as measured by SRM (see Example 10). Cynorizobium enzymes showed the lowest activity, possibly related to folding and solubility problems observed during expression. All three enzymes possessed lysine (position 130) for the formation of Schiff bases between active site glutamate (position 43 in the B. subtilis numbering system) and pyruvate, while B. subtilytm enzymes are active site residues. Phosphorus position 47 contained threonine but not arginine. B. subtilis KHG was smaller and appears to exist in clusters, unlike S. melorirot and E. coli enzymes and other enzymes with active site threonine. In other words, it is possible that the difference in the active sites is the cause of the increased activity of the B. subtilis enzyme.

알돌라제Aldolase 활성의 향상 Improvement of activity

촉매 항체는 천연 알돌라제 만큼 효율성이고, 광범위한 기질을 허용하며 도 2에 도시한 반응을 촉매하는데 사용될 수 있다.Catalytic antibodies are as efficient as natural aldolase, allow a wide range of substrates and can be used to catalyze the reaction shown in FIG.

알돌라제는 또한 유도 진화(directed evolution)를 통해 향상시킬 수 있는데, 예를 들면 인산염의 필요성을 없애고 거울상선택성을 전도시키기 위한 DNA 셔플링(shuffling)과 에러 프론(error-prone) PCR을 통해 진화시킨 KDPG 알돌라제(전술한 KHG와 고도 상동성임)에 대해 종래 기술된 바와 같이 향상시킬 수 있다. KDPG 알돌라제 폴리펩티드는 공급체 기질에 대한 특이성은 높지만 수용체 기질(즉, 인돌-3-피루브산염)에 대해서는 비교적 유동적이기 때문에 생화학적 반응에 유용하다(Koeller & Wong, Nature 409:232-9, 2001). KHG 알돌라제는 다수의 카르복실산과 피루브산염의 축합에 활성을 나타낸다. KHG 알돌라제의 포유동물 형태는 박테리아 형태 보다 특이성이 더 광범위한 것으로 사료되며, 예컨대 4-하이드록시 4-메틸 2-옥소글루타르산염에 대한 활성이 보다 높고 4-하이드록시-2-케토글루타르산염의 입체이성체 모두를 허용한다. 박테리아 소스는 R 이상체에 대해 10배의 선호도를 나타내는 것으로 보인다. 게놈 데이터베이스에서 이용가능한 KHG 상동체는 거의 100개에 달하고, 활성도 슈도모나스, 파라코커스, 프로비덴시아, 시노라이조븀, 모르가넬라, 대장균 및 포유동물 조직에서 입증된 바 있다. 이 효소는 모나틴 생산에 바람직한 거울상선택성을 맞추기 위한 출발점으로 사용될 수 있다.Aldolase can also be enhanced through directed evolution, e.g., through DNA shuffling and error-prone PCR to eliminate the need for phosphates and to conduct enantioselectivity. The KDPG aldolase (which is highly homologous to KHG described above) can be improved as previously described. KDPG aldolase polypeptides are useful for biochemical reactions because they have high specificity for the feed substrate but relatively fluid to the receptor substrate (ie, indole-3-pyruvate) (Koeller & Wong, Nature 409: 232-9, 2001). KHG aldolase is active in the condensation of many carboxylic acids with pyruvate. The mammalian form of KHG aldolase is believed to have a broader specificity than the bacterial form, such as higher activity against 4-hydroxy 4-methyl 2-oxoglutarate and 4-hydroxy-2-ketoglutar All of the stereoisomers of acid salts are allowed. The bacterial source appears to exhibit a 10-fold preference for the R ideal. Nearly 100 KHG homologs are available in the genomic database and have been demonstrated in activity Pseudomonas, Paracoccus, Providencia, cynorazobium, Morganella, Escherichia coli and mammalian tissue. This enzyme can be used as a starting point to achieve the desired enantioselectivity for monatin production.

피루브산염과 케토산 및/또는 인돌 같은 벌키한 소수성 기를 보유한 다른 기질을 이용하는 알돌라제는 이 폴리펩티드의 특이성, 속도 및 선택성을 맞추기 위하여 "진화"시킬 수 있다. 본 명세서에 입증된 KHG 및 ProA 알돌라제 외에도, 이러한 효소의 예로는 다음과 같은 것이 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다: KDPG 알돌라제 및 관련 폴리펩티드(KDPH); 노카르디오이즈 균주 유래의 트란스카르복시벤잘피루브산염 하이드라타제-알돌라제; 피루브산염과 2-카르복시벤즈알데하이드(방향족 고리 함유 기질)를 축합시키는 4-(2-카르복시페닐)-2-옥소부트-3-에노에이트 알돌라제(2'-카르복시벤잘피루브산염 알돌라제); 또한 피루브산염과 방향족 함유 알데하이드를 기질로서 이용하는 슈도모나스 푸티다 및 스핑고모나스 알로마티시보란스 유래의 트란스-O-하이드록시벤질리덴피루브산염 하이드라타제-알도라제; 2-옥소산을 기질로서 이용하고 유기체 마이크로코커스 데니트리피칸스에 존재하는 것으로 사료되는 3-하이드록시아스파르트산염 알돌라제(에리트로-3-하이드록시-L-아스파르트산염 글리옥실산염 분해효소); 벤질 기를 함유하는 기질을 이용하는 벤조인 알돌라제(벤즈알데하이드 분해효소); 디하이드로네오프테린 알돌라제; 벤즈알데하이드와 글리신을 축합시키는 L-트레오-3-페닐세린 벤즈알데하이드-분해효소(페닐세린 알돌라제); 4-하이드록시-2-옥소발레르산염 알돌라제; 1,2-디하이드록시벤질피루브산염 알돌라제; 및 2-하이드록시벤잘피루브산염 알돌라제.Aldolases utilizing pyruvate and other substrates with bulky hydrophobic groups such as keto acids and / or indole can be "evolved" to match the specificity, rate and selectivity of this polypeptide. In addition to the KHG and ProA aldolases demonstrated herein, examples of such enzymes include, but are not limited to: KDPG aldolase and related polypeptides (KDPH); Transcarboxybenzalpyruvate hydratase-aldolase from nocardioid strains; 4- (2-carboxyphenyl) -2-oxobut-3-enoate aldolase (2'-carboxybenzalpyruvate aldolase) for condensing pyruvate and 2-carboxybenzaldehyde (aromatic ring-containing substrate) ; Trans-O-hydroxybenzylidenepyruvate hydratase-aldorase derived from Pseudomonas putida and sphingonamonas allomatisivoranes using pyruvate and an aromatic-containing aldehyde as a substrate; 3-hydroxyaspartate aldolase (erythro-3-hydroxy-L-aspartate glyoxylate degrading enzyme) which uses 2-oxo acid as a substrate and is believed to be present in the organism Micrococcus denitrippicans; Benzoin aldolase (benzaldehyde degrading enzyme) using a substrate containing a benzyl group; Dihydroneopterin aldolase; L-threo-3-phenylserine benzaldehyde-degrading enzyme (phenylserine aldolase) for condensing benzaldehyde and glycine; 4-hydroxy-2-oxovaleric acid aldolase; 1,2-dihydroxybenzylpyruvate aldolase; And 2-hydroxybenzalpyruvate aldolase.

필요한 활성을 가진 폴리펩티드는 다음과 같은 방법을 사용하여 당해 클론을 선별함으로써 선발할 수 있다. 발현 카세트에 당해 클론을 운반하는 벡터를 이용하여 트립토판 영양요구변이주를 형질전환시키고, 소량의 모나틴 또는 MP를 함유하는 배지에서 증식시킨다. 아미노전이효소 및 알돌라제 반응은 가역성이므로, 세포는 모나틴의 라세미 혼합물로부터 트립토판을 생산할 수 있다. l와 유사한 방식으로, 탄소 및 에너지 원으로서 MP 또는 모나틴을 이용하는 성질을 통해 유기체(재조합체 및 야생형 모두)를 선별할 수 있다. 목표 알돌라제의 한 소스는 각종 슈도모나스 및 라이조박테리아 균주의 발현 라이브러리이다. 슈도모나드는 방향족 분자를 분해하는 다수의 독특한 이화 경로를 보유하며, 또한 다수의 알돌라제를 함유하는 반면, 라이조박테리아는 알돌라제는 함유하고 식물 근권에서 증식하는 것으로 알려져 있고 모나틴의 생합성 경로를 작도할 때 기술한 다수의 유전자를 보유하고 있다.Polypeptides with the required activity can be selected by selecting the clones using the following methods. Tryptophan mutant strains are transformed using vectors carrying the clones in the expression cassettes and propagated in medium containing small amounts of monatin or MP. Because aminotransferase and aldolase reactions are reversible, cells can produce tryptophan from racemic mixtures of monatin. In a similar manner to l, organisms (both recombinant and wild type) can be screened through the property of using MP or monatin as the carbon and energy source. One source of target aldolase is the expression library of various Pseudomonas and Lyzobacteria strains. Pseudomonads possess a number of unique catabolic pathways that degrade aromatic molecules, and also contain a number of aldolases, while lysobacteria contain aldolases and are known to proliferate in the plant root zone and the biosynthetic pathways of monatin Has a number of genes as described.

실시예Example 5 5

모니탄Montan 전구체의Precursor 화학적 합성 Chemical synthesis

실시예 4에는 인돌-3-피루브산염을 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산 모나틴 전구체(MP)를 전환시키기 위해 알돌라제를 이용하는 방법을 설명하였다. 본 실시예에는 MP를 화학적으로 합성하는 대안적 방법을 설명한다.Example 4 describes a method of using aldolase to convert indole-3-pyruvate to 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid monatin precursor (MP) It was. This example describes an alternative method of chemically synthesizing MP.

MP는 일반적으로 알돌형 축합을 통해 제조한다(도 4). 간략히 설명하면, 전형적인 알돌형 반응은 강염기, 예컨대 LDA(리튬 디이소프로필아미드), 리튬 헥사메틸디실라잔 또는 부틸 리튬을 이용하여 피루브산염 에스테르의 카르보음이온을 생성시키는 것을 포함한다. 생성된 카르보음이온은 인돌-피루브산염과 반응하여 결합 산물을 형성한다.MP is generally prepared via aldol-like condensation (FIG. 4). Briefly, typical aldol-type reactions include the generation of carboions of pyruvate esters using strong bases such as LDA (lithium diisopropylamide), lithium hexamethyldisilazane or butyl lithium. The resulting carboanions react with indole-pyruvate to form the binding product.

인돌 질소를 보호하기 위해 사용할 수 있는 보호기로는 t-부틸옥시카르보닐(Boc) 및 벤질옥시카르보닐(Cbz)이 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다. 카르복실산의 차단기로는 알킬 에스테르(예, 메틸, 에틸, 벤질 에스테르)가 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다. 이러한 보호기가 사용되는 경우에는 형성되는 산물의 입체 화학을 조절하는 것이 불가능하다. 하지만, R2 및/또는 R3이 (S)-2-부탄올, 멘톨 또는 키랄 아민과 같은 키랄 보호기(도 4)이면 한 MP 거울상이성체의 형성이 유리할 수 있다. Protective groups that can be used to protect indole nitrogen include t-butyloxycarbonyl (Boc) and benzyloxycarbonyl (Cbz), but are not limited thereto. Blocking groups of carboxylic acids include, but are not limited to, alkyl esters (eg, methyl, ethyl, benzyl esters). When such protecting groups are used, it is impossible to control the stereochemistry of the product formed. However, formation of one MP enantiomer may be advantageous if R 2 and / or R 3 is a chiral protecting group such as (S) -2-butanol, menthol or chiral amine (FIG. 4).

실시예Example 6 6

트립토판Tryptophan 또는 인돌-3- Or indole-3- 피루브산염에서From pyruvate 모나틴으로의With monatin 전환 transform

2가지 효소, 아미노전이효소와 알돌라제를 이용하는 시험관내 방법은 트립토판과 피루브산염으로부터 모나틴을 생성했다. 제1 단계에서 알파-케토글루타르산염은 트란스아민화 반응에서 트립토판 유래의 아미노기를 수용하는 수용체로서 인돌-3-피루브산염과 글루탐산염을 생성한다. 알돌라제는 제2 반응을 촉매하여 Mg2+와 인산염의 존재하에 피루브산염을 인돌-3-피루브산염과 반응시켜 모나틴의 알파-케토 유도체(MP), 즉 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산을 생성한다. 제1 반응에서 형성된 글루탐산염으로부터 아미노 기의 전이는 목적 산물인 모나틴을 생산했다. 산물을 정제하고 특성 분석한 결과 형성된 이성체는 S,S-모나틴인 것으로 확인되었다. 이하에 대안적 기질, 효소 및 조건과 함께 이 공정에 수행된 개선안을 기술하였다.In vitro methods using two enzymes, aminotransferase and aldolase, produced monatin from tryptophan and pyruvate. In the first step, alpha-ketoglutarate produces indole-3-pyruvate and glutamate as receptors to accept amino groups derived from tryptophan in transamination reactions. Aldolase catalyzes the second reaction and reacts pyruvate with indole-3-pyruvate in the presence of Mg 2+ and phosphate to give the alpha-keto derivative (MP), ie 2-hydroxy 2- (indole) of monatin. To yield 3--3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid. The transfer of amino groups from glutamate formed in the first reaction produced the desired product monatin. Purification and characterization of the product confirmed that the formed isomer was S, S-monatin. The following describes the improvements carried out in this process along with alternative substrates, enzymes and conditions.

효소enzyme

코마모나스 테스토스테로니 유래의 알돌라제인 4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염 피루브산염 분해효소(ProA 알돌라제, proA 유전자)(EC4.1.3.17)를 실시예 4에 기술한 바와 같이 클로닝하고, 발현시켜 정제하였다. B.서브틸리스, 대장 균 및 S.멜리로티 유래의 4-하이드록시-2-옥소글루타르산염 글리옥실산염 분해효소(KHG 알돌라제)(EC 4.1.3.16)도 실시예 4에 기술된 바와 같이 클로닝, 발현, 정제하였다. 4-hydroxy-4-methyl-2-oxoglutarate pyruvate degrading enzyme (ProA aldolase, proA gene) (EC4.1.3.17), which is an aldolase derived from Comamonas testosterone, was used in Example 4. Cloned, expressed and purified as described. 4-hydroxy-2-oxoglutarate glyoxylate degrading enzyme (KHG aldolase) from B. subtilis, Escherichia coli and S. melorirot (EC 4.1.3.16) is also described in Example 4. Cloned, expressed and purified as described.

모나틴 생산을 위해 알돌라제와 함께 사용된 아미노전이효소로는 대장균 aspC 유전자에 의해 암호화된 L-아스파르트산염 아미노전이효소, 대장균 tyrB 유전자에 의해 암호화된 타이로신 아미노전이효소, S.멜리로티 TatA 효소, L.메이저 bsat 유전자에 의해 암호화된 광범위 기질 아미노전이효소, 돼지 심장 유래의 또는 글루탐산-옥살로아세트산 아미노전이효소(IIa형)가 있다. 비포유동물 단백질의 클로닝, 발현 및 정제는 실시예 1에 기술하였다. 돼지 심장 유래의 글루탐산-옥살로아세트산 아미노전이효소(IIa형)는 시그마(#G7005)에서 입수하였다.The aminotransferases used with aldolase for monatin production include the L-aspartate aminotransferase encoded by the E. coli aspC gene, the tyrosine aminotransferase encoded by the E. coli tyrB gene, and the S. melotillo TatA enzyme. , Broad substrate aminotransferases encoded by the L. major bsat gene, glutamic acid-oxaloacetic acid aminotransferase (type IIa) derived from porcine heart. Cloning, expression and purification of non-mammalian proteins is described in Example 1. Glutamic acid-oxaloacetic acid aminotransferase (type IIa) from pig heart was obtained from Sigma (# G7005).

ProAProA 알돌라제Aldolase 및 L- And L- 아스파르트산염Aspartate 아미노전이효소를 이용한 방법 Method using aminotransferase

50mM 아세트산암모늄, pH8.0, 4mM MgCl2, 3mM 인산칼륨, 0.05mM 피리독살 인산염, 100mM 피루브산암모늄, 50mM 트립토판, 10mM 알파-케토글루타르산염, 160mg의 재조합체 C.테스토스테로니 ProA 알돌라제(미정제 세포 추출물, 약 30% 알돌라제), 233mg의 재조합체 대장균 L-아스파르트산염 아미노전이효소(미정제 세포 추출물, 약 40% 아미노전이효소)를 1 리터에 함유한 반응 혼합물을 이용하였다. 효소를 제외한 모든 성분은 함께 혼합하고 트립토판이 용해될 때까지 30℃에서 항온처리하였다. 그 다음, 효소를 첨가하고 반응 용액을 부드러운 진탕(100rpm)하에 3.5시간 동안 항온처리하였다. 효소 첨가 후 0.5시간 및 1시간이 경과했을 때 반응물에 일 정량의 고체 트립토판(각각 50mmol)을 첨가하였다. 첨가한 트립토판은 모두 용해되지 않았지만 농도는 50mM 또는 그 이상으로 유지되었다. 3.5시간 후 고체 트립토판을 여과제거하였다. 이 반응 혼합물을 표준물인 일정량의 트립토판과 함께 LC/MS로 분석한 결과 용액 내 트립토판의 농도는 60.5mM이고 모나틴의 농도는 5.81mM(1.05g)임을 관찰하였다.50 mM ammonium acetate, pH8.0, 4 mM MgCl 2 , 3 mM potassium phosphate, 0.05 mM pyridoxal phosphate, 100 mM ammonium pyruvate, 50 mM tryptophan, 10 mM alpha-ketoglutarate, 160 mg of recombinant C. Testosterone ProA aldolase (Crude cell extract, about 30% aldolase), reaction mixture containing 233 mg of recombinant E. coli L-aspartate aminotransferase (crude cell extract, about 40% aminotransferase) in 1 liter was used. . All components except enzymes were mixed together and incubated at 30 ° C. until tryptophan was dissolved. Enzymes were then added and the reaction solution was incubated for 3.5 hours under gentle shaking (100 rpm). At 0.5 hours and 1 hour after the addition of the enzyme, a quantity of solid tryptophan (50 mmol each) was added to the reaction. All of the added tryptophan was not dissolved but the concentration was maintained at 50 mM or higher. After 3.5 hours the solid tryptophan was filtered off. The reaction mixture was analyzed by LC / MS with a standard amount of tryptophan as standard, and the concentration of tryptophan in the solution was 60.5 mM and the concentration of monatin was 5.81 mM (1.05 g).

최종 산물은 다음과 같은 방법으로 정제하였다. 90%의 투명 용액을 바이오래드 AG50W-X8 수지 컬럼(225ml; 결합 용량 1.7meq/ml)에 적용하였다. 이 컬럼은 280nm에서의 흡광도가 분획을 통해 1차류의 <5%이 될 때까지 300ml 분획을 수집하면서 물로 세척하였다. 그 다음, 1M 아세트산암모늄 pH 8.4를 컬럼을 통해 용출시켜 300ml 분획 4개를 수집하였다. 모나틴을 함유한 분획은 총 4개였고, 미온의 수조가 구비된 회전증발기를 이용하여 105ml로 증발시켰다. 부피 감소시 침전물이 형성되었고, 이것을 증발 과정 동안 여과분리하였다.The final product was purified by the following method. 90% clear solution was applied to the Biorad AG50W-X8 resin column (225 ml; binding capacity 1.7 meq / ml). The column was washed with water, collecting 300 ml fractions until the absorbance at 280 nm became <5% of the primary through the fractions. Then, 1M ammonium acetate pH 8.4 was eluted through the column to collect four 300 ml fractions. Four fractions containing monatin were evaporated to 105 ml using a rotary evaporator equipped with a lukewarm water bath. A precipitate formed upon volume reduction, which was filtered off during the evaporation process.

LC/MS에 의한 컬럼 분획의 분석 결과, 트립토판과 모나틴의 99%가 컬럼에 결합되었음을 확인하였다. 증발 과정 동안 형성된 침전물은 >97% 트립토판과 <2% 모나틴을 함유하고 있었다. 상청액 중의 트립토판:산물의 비는 약 2:1 이었다.Analysis of column fractions by LC / MS confirmed that 99% of tryptophan and monatin were bound to the column. The precipitate formed during the evaporation process contained> 97% tryptophan and <2% monatin. The ratio of tryptophan: product in the supernatant was about 2: 1.

상청액(7ml)은 미리 0.5L 1M NaOH, 0.2L 물, 1.0L의 1.0M 아세트산 암모늄 pH 8.4 및 0.5L 물로 세척하여 아세트산염 형태로 전환시켜둔 100ml Fast Flow DEAE 세파로스(Amersham Biosciences) 컬럼에 적용하였다. 상청액은 <2ml/min의 양으로 로딩하고, 280nm에서의 흡광도가 약 0이 될 때까지 3 내지 4ml/min의 물로 세척하였다. 모나틴은 100mM 아세트산암모늄 pH 8.4로 용출시켰고, 100ml 분획 4개를 수집하였다.The supernatant (7 ml) was applied to a 100 ml Fast Flow DEAE Sepharose (Amersham Biosciences) column which was previously washed with 0.5 L 1 M NaOH, 0.2 L water, 1.0 L 1.0 M ammonium acetate pH 8.4 and 0.5 L water and converted to the acetate form. It was. The supernatant was loaded in an amount of <2 ml / min and washed with 3-4 ml / min water until the absorbance at 280 nm was about zero. Monatin was eluted with 100 mM ammonium acetate pH 8.4 and four 100 ml fractions were collected.

분획의 분석 결과, 유동 분획내 트립토판:모나틴의 비는 85:15였고, 용출물 분획내 비는 7:93이었다. 모나틴의 280nm에서의 흡광계수가 트립토판과 동일한 것으로 가정하면, 용출물 분획내 산물의 양은 0.146mmol 이었다. 총 1L 반응물로 환산하면 모나틴 약 2.4mmol(약 710mg)이 생성되는 것으로서, 68%의 회수율을 나타내었다.As a result of the fraction analysis, the ratio of tryptophan: monatin in the flow fraction was 85:15 and the ratio in the eluate fraction was 7:93. Assuming that the extinction coefficient of monatin at 280 nm is the same as tryptophan, the amount of product in the eluate fraction was 0.146 mmol. The total 1 L reactant produced about 2.4 mmol (about 710 mg) of monatin, yielding a recovery of 68%.

DEAE 세파로스 컬럼으로부터 용출물 분획은 <20ml로 증발시켰다. 분석 규모의 모나틴 특성규명을 위하여 실시예 10에 기술한 바와 같은 크로마토그래피 조건을 사용하는 C8 정제용 역상 컬럼에 산물의 일정량을 적용하여 추가 정제하였다. m/z=293 이온의 검출에 기초하여 모나틴을 자동 분획 수집하기 위하여 워터스 Fractionlynx™ 소프트웨어를 사용하였다. 모나틴의 해당 양성자화된 분자 이온을 보유한 C8 컬럼 유래의 분획을 수집하고, 무수 증발시킨 뒤, 소량의 물에 용해시켰다. 이 분획을 산물의 특성 규명에 사용하였다.Eluate fractions from the DEAE Sepharose column were evaporated to <20 ml. For monatin characterization on the analytical scale, the product was further purified by applying a certain amount of product to a C 8 preparative reversed phase column using chromatography conditions as described in Example 10. Waters Fractionlynx ™ software was used to automatically fractionate monatin based on the detection of m / z = 293 ions. Fractions from a C 8 column with the corresponding protonated molecular ions of monatin were collected, evaporated to dryness and dissolved in a small amount of water. This fraction was used to characterize the product.

그 결과 얻어지는 산물은 다음과 같은 방법으로 특성규명하였다.The resulting product was characterized in the following manner.

UV /가시광선 분광학. 효소적으로 생성된 모나틴의 UV/가시광선 분광 측정은 Cary 100 Bio UV/가시광선 분광광도계를 사용하여 수행하였다. 물에 용해한 정제 산물은 280nm에서 최대 흡광도를 나타내고, 인돌 함유 화합물의 전형적인 특징인 288nm에서 쇼울더를 보였다. UV / Visible Spectroscopy. UV / Visible spectroscopic measurements of enzymatically produced monatin were performed using a Cary 100 Bio UV / Visible spectrophotometer. The purified product dissolved in water showed a maximum absorbance at 280 nm and a shoulder at 288 nm, which is typical of indole-containing compounds.

LC /MS 분석. 시험관내 생화학적 반응에 의해 유도된 모나틴을 검출하기 위한 혼합물의 분석은 실시예 10에 기술한 바와 같이 수행하였다. 시험관내 효소적 합성 혼합물에 존재하는 모나틴의 전형적인 LC/MS 분석은 도 5에 예시하였다. 도 5의 하단 패널은 m/z=293에서 모나틴의 양성자화된 분자 이온에 대한 선택성 이온 크로마토그램을 도시한 것이다. 이와 같은 혼합물에서의 모나틴의 확인은 도 6에 도시한 질량 스펙트럼을 통해 확인하였다. LC/MS에 의한 정제 산물의 분석은 280nm에서의 흡광도와 293의 분자 이온을 가진 단일 피크를 나타냈다. 질량 스펙트럼은 도 6에 도시한 것과 동일하였다. LC / MS analysis. Analysis of the mixture to detect monatin induced by in vitro biochemical reactions was performed as described in Example 10. Typical LC / MS analysis of monatin present in the in vitro enzymatic synthesis mixture is illustrated in FIG. 5. The bottom panel of FIG. 5 shows a selective ion chromatogram for protonated molecular ions of monatin at m / z = 293. Identification of monatin in such mixtures was confirmed through the mass spectrum shown in FIG. 6. Analysis of the purification product by LC / MS showed a single peak with absorbance at 280 nm and molecular ions of 293. The mass spectrum was the same as shown in FIG.

MS/MS 분석. 실시예 10에 기술한 바와 같은 LC/MS/MS 딸이온 실험 역시 모나틴에 대해서도 실시하였다. 모나틴의 딸이온 질량 스펙트럼은 도 7에 도시하였다. 표지된 모든 단편 이온들에 대해 도 7에 가상적으로 구조 지정하였다. 여기에는 m/z = 275(293-H2O), 257(293-(2xH2O)), 230(275-COOH), 212(257-COOH), 168(3-부타-1,3-디에닐-1H-인돌 카르보늄 이온), 158(1H-인돌-3-카르브알데하이드 카르보늄 이온), 144(3-에틸-1H-인돌 카르보늄 이온), 130(3-메틸렌-1H-인돌 카르보늄 이온) 및 118(인돌 카르보늄 이온)의 단편 이온을 포함한다. 이 중 대부분은 MP에서 수득된 것과 같았는데(실시예 4), 이것은 분자의 인돌 부분에서 유래된 것이라면 예상된 것이었다. 몇 가지는 MP에서 관찰된 것보다 1질량 단위 정도 더 높았는데, 이는 케톤 대신에 아미노 기의 존재 때문인 것으로 사료된다. MS / MS analysis. LC / MS / MS daughter ion experiments as described in Example 10 were also performed for monatin. The daughter ion mass spectrum of monatin is shown in FIG. 7. All labeled fragment ions were virtually structured in FIG. 7. These include m / z = 275 (293-H 2 O), 257 (293- (2xH 2 O)), 230 (275-COOH), 212 (257-COOH), 168 (3-buta-1,3- Dienyl-1H-indole carbonium ion), 158 (1H-indole-3-carbaldehyde carbonium ion), 144 (3-ethyl-1H-indole carbonium ion), 130 (3-methylene-1H-indole Carbonium ions) and fragment ions of 118 (indole carbonium ions). Most of this was as obtained in MP (Example 4), which was expected if it was derived from the indole portion of the molecule. Some were about 1 mass unit higher than those observed for MP, presumably due to the presence of amino groups instead of ketones.

고해상능의 MS 분석. 도 8은 Applied Biosystems-Perkin Elmer Q-star 혼성 사중극/비행시간 질량분석계를 이용하여 정제 모나틴에 대해 수득한 질량 스펙트럼 을 도시한 것이다. 내부 질량 조정 표준물로서 트립토판을 사용하여 측정한 양성자화된 모나틴의 질량은 293.1144였다. C14H17N2O5 원소 조성에 기초하여 계산된 양성자화된 모나틴의 질량은 293.1137이었다. 이러한 2ppm 미만의 질량 측정 오차는 효소적으로 생성된 산물이 모나틴의 원소 조성이라는 결정적 증거를 제공하는 것이다. High resolution MS analysis. 8 shows the mass spectra obtained for purified monatin using an Applied Biosystems-Perkin Elmer Q-star hybrid quadrupole / flight time mass spectrometer. The mass of protonated monatin measured using tryptophan as internal mass control standard was 293.1144. The mass of protonated monatin calculated based on the C 14 H 17 N 2 O 5 element composition was 293.1137. This mass error of less than 2 ppm provides conclusive evidence that the enzymatically produced product is the elemental composition of monatin.

NMR 분광학. NMR 실험은 Varian Inova 500 MHz 장치를 사용하여 수행하였다. 모나틴 시료(약 3mg)는 0.5ml D2O에 용해하였다. 먼저, 용매(D2O)를 4.78ppm으로서 내부 대조물로 사용하였다. 물의 피크는 크기 때문에 물 피크를 억제하면서 1H-NMR을 진행시켰다. 물 피크의 광폭성으로 인해, 이어서 모나틴의 C-2 양성자를 대조 피크로 사용하고 공지값인 7.192ppm으로 첨가하였다. NMR spectroscopy. NMR experiments were performed using a Varian Inova 500 MHz device. The monatin sample (about 3 mg) was dissolved in 0.5 ml D 2 O. First, solvent (D 2 O) was used as an internal control as 4.78 ppm. Since the peak of water was large, 1 H-NMR was performed while suppressing the peak of water. Due to the broadness of the water peak, the C-2 proton of monatin was then used as the control peak and added at a known value of 7.192 ppm.

13C-NMR을 위해 1차적으로 수백회의 스캔을 실시한 결과, 시료가 할당된 시간 내에 적당한 13C 스펙트럼을 제공하기에는 지나치게 묽은 것으로 확인되었다. 따라서, 이종핵간 다중 양자 응집성(HMQC) 실험을 수행하였는데, 이것은 수소와 부착된 탄소의 상관관련성 및 탄소의 화학적 이동에 대한 정보를 제공해준다.Hundreds of primary scans for 13 C-NMR were found to be too dilute to provide adequate 13 C spectra within the allotted time. Thus, heteronuclear multiple quantum cohesion (HMQC) experiments were performed, which provide information on the correlation between hydrogen and attached carbon and the chemical shift of carbon.

1H 및 HMQC에 대한 결과는 표 2와 3에 정리하였다. 공지의 값과 비교한 결과, NMR 데이터는 효소적으로 생산된 모나틴이 (S,S), (R,R) 또는 이의 혼합물임을 시사하였다.Results for 1 H and HMQC are summarized in Tables 2 and 3. As compared with known values, NMR data suggested that the enzymatically produced monatin was (S, S), (R, R) or mixtures thereof.

키랄 LC /MS 분석. 시험관내 생산된 모나틴이 (R,R) 및 (S,S) 거울상이성체의 혼합물이 아닌 단일 이성체임을 확인하기 위하여, 실시예 10에 제시된 장치를 사용 하여 키랄 LC/MS 분석을 수행하였다. Chiral LC / MS Analysis. In order to confirm that the in vitro produced monatin is a single isomer rather than a mixture of (R, R) and (S, S) enantiomers, chiral LC / MS analysis was performed using the device shown in Example 10.

키랄 LC 분리는 실온에서 Chirobiotic T(Advanced Separations Technology) 키랄 크로마토그래피 컬럼을 사용하여 수행하였다. 공급자에 의해 제공된 프로토콜에 기초한 분리 및 검출은 트립토판의 R-(D) 및 S-(L) 이성체에 대하여 최적화된 것이다. LC 이동상은 A) 0.05%(v/v) 트리플루오로아세트산을 함유하는 물; B) 0.05%(v/v) 트리플루오로아세트산을 함유하는 메탄올로 구성된 혼합물을 사용하였다. 용출은 70% A와 30% B에서 등용매성이었다. 유속은 1.0ml/min로 하고 PDA 흡광도는 200nm 내지 400nm에서 모니터하였다. 모나틴과 트립토판의 키랄 LC/MS 분석 시 사용된 장치의 변수는 LC/MS 분석에 대해 실시예 10에서 기술한 것과 동일하게 사용하였다. 영역 m/z 150 내지 400에서 질량 스펙트럼을 수집하였다. 양성자화된 분자 이온에 대해 선발된 이온 크로마토그램(R-트립토판과 S-트립토판에 대해서는 [M+H]+=205, 모나틴에 대해서는 [M+H]+=293)으로, 혼합물 내 이 피분석물들의 존재를 직접 알 수 있었다. Chiral LC separations were performed using a Chirobiotic T (Advanced Separations Technology) chiral chromatography column at room temperature. Separation and detection based on the protocol provided by the supplier is optimized for the R- (D) and S- (L) isomers of tryptophan. The LC mobile phase was A) water containing 0.05% (v / v) trifluoroacetic acid; B) A mixture consisting of methanol containing 0.05% (v / v) trifluoroacetic acid was used. Elution was isocratic at 70% A and 30% B. The flow rate was 1.0 ml / min and PDA absorbance was monitored at 200 nm to 400 nm. The parameters of the instrument used in the chiral LC / MS analysis of monatin and tryptophan were used the same as described in Example 10 for LC / MS analysis. Mass spectra were collected in the region m / z 150-400. Ion chromatograms selected for protonated molecular ions ([M + H] + = 205 for R-tryptophan and S-tryptophan, [M + H] + = 293 for monatin), and the blood in the mixture The presence of the analytes was known directly.

키랄 크로마토그래피로 분리되고 MS로 모니터된 R- 및 S-트립토판과 모나틴에 대한 크로마토그램은 도 9에 도시하였다. 모나틴 크로마토그램에서 나타나는 단일 피크는 이 화합물이 단일 이성체이고 체류 시간이 S-트립토판과 거의 동일함을 시사하였다.Chromatograms for R- and S-tryptophan and monatin separated by chiral chromatography and monitored by MS are shown in FIG. 9. The single peak appearing in the monatin chromatogram suggested that this compound is a single isomer and the retention time is almost the same as S-tryptophan.

표 2 TABLE 2                 

1H NMR 데이터 1 H NMR data

Figure 112004048416573-pct00044
Figure 112004048416573-pct00044

1Vleggaar et al.(J.C.S. PerKin Trans. 1:3095-8, 1992). 1 Vleggaar et al. (JCS PerKin Trans. 1: 3095-8, 1992).

2Takeshi and Shusuke(JP2002060382, 2002-02-26). 2 Takeshi and Shusuke (JP2002060382, 2002-02-26).

표 3TABLE 3

13C NMR 데이터(HMQC 스펙트럼을 통해) 13 C NMR data (via HMQC spectrum)

Figure 112004048416573-pct00045
Figure 112004048416573-pct00045

1Vleggaar et al.(J.C.S. PerKin Trans. 1:3095-8, 1992). 1 Vleggaar et al. (JCS PerKin Trans. 1: 3095-8, 1992).

편광측정법 . 선광성은 Rudolph Autopol III 편광계로 측정하였다. 모나틴은 14.6mg/ml 수용액으로 제조하였다. S,S 모나틴(염 형태)의 예상 비선광성([α]D 20)은 1g/ml 수용액에서 -49.6이었다(Vleggaar et al.). 관찰된 [α]D 20은 효소적 생산 정제된 모나틴의 경우 -28.1이었고, 이것은 S,S 이성체임을 시사하는 것이었다. Polarization measurement method . Oddness was measured with a Rudolph Autopol III polarimeter. Monatin was prepared in 14.6 mg / ml aqueous solution. The expected non-photoreactivity ([α] D 20 ) of S, S monatin (salt form) was -49.6 in 1 g / ml aqueous solution (Vleggaar et al.). The observed [α] D 20 was -28.1 for the enzymatically produced purified monatin, suggesting that it is an S, S isomer.

개선안Improvement

시약 및 효소 농도를 비롯한 반응 조건을 최적화하고, 다음과 같은 시약 혼합물을 이용하여 10mg/ml의 수율을 수득하였다:Reaction conditions including reagent and enzyme concentrations were optimized and a yield of 10 mg / ml was obtained using the following reagent mixtures:

50mM 아세트산암모늄 pH 8.3, 2mM MgCl2, 200mM 피루브산염(나트륨 또는 암모늄염), 5mM 알파-케토글루타르산염(나트륨염), 0.05mM 피리독살 인산염, 효소 첨가 후 최종 부피를 1ml로 만들기 위한 탈기 수, 3mM 인산칼륨, 50㎍/ml의 재조합체 ProA 알돌라제(세포 추출물; 총 단백질 농도 167㎍/ml), 대장균 aspC 유전자에 의해 암호화된 L-아스파르트산염 아미노전이효소(세포 추출물; 총 단백질 농도 2500㎍/ml) 1000㎍/ml, 및 >60mM의 농도를 만들기 위한 고체 트립토판(포화됨; 반응 동안에는 일부는 미용해됨). 이 혼합물을 부드러운 교반이나 혼합하에 30℃에서 4시간 동안 항온처리하였다.50 mM ammonium acetate pH 8.3, 2 mM MgCl 2 , 200 mM pyruvate (sodium or ammonium salt), 5 mM alpha-ketoglutarate (sodium salt), 0.05 mM pyridoxal phosphate, degassing water to make final volume 1 ml after addition of enzyme, 3 mM potassium phosphate, 50 μg / ml recombinant ProA aldolase (cell extract; total protein concentration 167 μg / ml), L-aspartate aminotransferase (cell extract; total protein concentration 2500) encoded by E. coli aspC gene Μg / ml) and 1000 μg / ml, and solid tryptophan (saturated; some are undissolved during the reaction) to make concentrations> 60 mM. The mixture was incubated for 4 hours at 30 ° C. under gentle stirring or mixing.

치환substitution

알파-케토글루타르산염의 농도는 1mM로 감소시키고 9mM 아스파르트산염을 동량의 모나틴과 함께 보충할 수 있다. 제1 단계에서는 옥살로아세트산염과 같은 대안적 아미노산 수용체를 이용할 수 있다. The concentration of alpha-ketoglutarate can be reduced to 1 mM and 9 mM aspartate can be supplemented with the same amount of monatin. In the first step, alternative amino acid receptors such as oxaloacetate can be used.                 

대장균 L-아스파르트산염 아미노전이효소 대신에 재조합체 L.메이저 광범위 기질 아미노전이효소를 이용한 결과 모나틴이 유사한 수율로 수득되었다. 하지만, 분자량이 292인 제2의 미확인 산물(주 산물의 3 내지 10%)이 LC-MS 분석시 검출되었다. 아미노전이효소로서 대장균 tyrB 암호화 효소, S.멜리로티 tat A 암호화 효소 또는 돼지 심장 유래의 글루탐산-옥살로아세트산 아미노전이효소(IIa형)를 첨가한 경우에는 모나틴 농도가 0.1 내지 0.5mg/ml로 수득되었다. 인돌-3-피루브산염으로부터 반응을 개시한 경우에는 마지막 단계에 글루탐산염 탈수소효소와 NADH를 이용하여 환원성 아민화를 수행할 수 있다(실시예 7과 같이). Using mutant L. major broad substrate aminotransferase instead of E. coli L-aspartate aminotransferase, monatin was obtained in similar yields. However, a second unidentified product (3-10% of the main product) having a molecular weight of 292 was detected in the LC-MS analysis. When the aminotransferase was added to E. coli tyrB coding enzyme, S. meloriti tat A coding enzyme or glutamic acid-oxaloacetic acid aminotransferase (type IIa) derived from swine heart, the monatin concentration was 0.1 to 0.5 mg / ml. Obtained. When the reaction is initiated from indole-3-pyruvate, reductive amination can be carried out using glutamate dehydrogenase and NADH in the last step (as in Example 7).

모나틴을 효소적으로 생산하기 위하여 대장균 L-아스파르트산염 아미노전이효소와 함께 B.서브틸리스, 대장균 및 S.멜리로티 유래의 KHG 알돌라제도 사용하였다. 이 반응에는 다음과 같은 조건을 사용하였다: 50mM 아세트산암모늄 pH 8.3, 2mM MgCl2, 200mM 피루브산염, 0.05mM 피리독살 인산염, 효소 첨가 후 최종 부피를 0.5ml로 만들기 위한 탈기 수, 3mM 인산칼륨, 20㎍/ml의 재조합체 B.서브틸리스 KHG 알돌라제(정제된 것), 세포 추출물로부터 미정제된 대장균 L-아스파르트산염 아미노전이효소(AspC) 약 400㎍/ml, 및 12mM 인돌-3-피루브산염. 이 반응물을 진탕하에 30℃에서 30분 동안 항온처리하였다. B.서브틸리스 효소를 이용하여 생산한 모나틴의 양은 80ng/ml이었고, 증가량의 알돌라제에 의해 증가하였다. 인돌-3-피루브산염과 글루탐산염 대신에 포화량의 트립토판과 5mM 알파-케토글루타르산염으로 치환시킨 경우에는 모나틴의 생산량이 360ng/ml로 증가하였다. 50mM Tris pH 8.3에 용해시킨 각각 30㎍/ml의 상기 3가지 KHG 효소를 포화량의 트립토판과 함께 사용하여 반응을 반복하고 검출율을 향상시키기 위하여 1시간 동안 진행시켰다. 실시예 4에서와 같이 바실러스 효소가 최고의 활성을 나타내어, 모나틴 약 4000ng/ml을 생산하였다. 대장균 KHG는 3000ng/ml 모나틴을, S.멜리로티 효소는 2300ng/ml를 생산하였다.KHG aldolase derived from B. subtilis, E. coli and S. melorirot was used with E. coli L-aspartate aminotransferase to produce monatin enzymatically. The following conditions were used for the reaction: 50 mM ammonium acetate pH 8.3, 2 mM MgCl 2 , 200 mM pyruvate, 0.05 mM pyridoxal phosphate, degassed water to bring the final volume to 0.5 ml after enzyme addition, 3 mM potassium phosphate, 20 Μg / ml of recombinant B. subtilis KHG aldolase (purified), approximately 400 μg / ml crude E. coli L-aspartate aminotransferase (AspC) from cell extract, and 12 mM indole-3- Pyruvate. The reaction was incubated at 30 ° C. for 30 minutes under shaking. The amount of monatin produced using B. subtilis enzyme was 80 ng / ml and was increased by increasing amounts of aldolase. Substitution of saturated tryptophan and 5 mM alpha-ketoglutarate instead of indole-3-pyruvate and glutamate increased the production of monatin to 360 ng / ml. 30 μg / ml of these three KHG enzymes, each dissolved in 50 mM Tris pH 8.3, were used in combination with a saturated amount of tryptophan to repeat the reaction and run for 1 hour to improve detection rate. The Bacillus enzyme showed the highest activity as in Example 4, producing about 4000 ng / ml of monatin. Escherichia coli KHG produced 3000 ng / ml monatin and S. melorirot enzyme produced 2300 ng / ml.

실시예Example 7 7

MP와With MP 모나틴과의With monatin 상호전환 Interchange

모나틴을 형성하기 위한 MP의 아민화는 실시예 1과 6에서 동정된 바와 같은 아미노전이효소 또는 NADH 또는 NADPH와 같은 환원 보조인자를 요구하는 탈수소효소에 의해 촉매될 수 있다. 이 반응은 가역성이어서 양 방향으로 측정될 수 있다. 탈수소효소를 이용하는 경우 방향성은 암모늄 염의 농도에 의해 주로 조절될 수 있다.Amination of MP to form monatin can be catalyzed by an aminotransferase as identified in Examples 1 and 6 or a dehydrogenase that requires a reducing cofactor such as NADH or NADPH. This reaction is reversible and can be measured in both directions. When using dehydrogenases, the aromaticity can be controlled primarily by the concentration of the ammonium salt.

탈수소효소 활성. 모나틴의 산화성 탈아민화는 NAD(P)+가 발색성이 더 큰 NAD(P)H로 전환될 때 340nm에서의 흡광도의 증가를 나타냄에 따라 모니터하였다. 모나틴은 실시예 6에 기술된 바와 같이 효소적으로 생산하고 정제하였다.Dehydrogenase activity. Oxidative deamination of monatin was monitored as NAD (P) + showed an increase in absorbance at 340 nm when converted to NAD (P) H, which is more chromogenic. Monatin was produced and purified enzymatically as described in Example 6.

분석 혼합물은 50mM Tris-HCl, pH 8.0 내지 8.9, 0.33mM NAD+ 또는 NADP+, 2 내지 22 유닛의 글루탐산염 탈수소효소(시그마), 및 10 내지 15mM 기질을 0.2mL로 만든 전형적인 혼합물을 사용하였다. 분석은 Molecular Devices SpectraMax Plus platereader를 이용하여 UV 투과성 미량역가 평판에서 2반복으로 수행하였다. 효 소, 완충액 및 NAD(P)+를 함유하는 혼합물을 기질을 함유하는 웰에 주입하고 잠시 혼합한 후 10초 간격으로 340nm에서의 흡광도의 증가를 모니터하였다. 이 반응액을 25℃에서 10분간 항온처리하였다. 음성 대조군은 기질 첨가없이 수행하였고, 글루탐산염은 양성 대조군으로 이용하였다. 소 간에서 수득한 III형 글루탐산염 탈수소효소(시그마 #G-7882)는 글루탐산에서 알파-케토글루타르산염으로의 전환 속도의 약 1/100의 전환속도로 모나틴의 모나틴 전구체로의 전환을 촉매했다.The assay mixture used a typical mixture made of 50 mM Tris-HCl, pH 8.0-8.9, 0.33 mM NAD + or NADP + , 2-22 units of glutamate dehydrogenase (Sigma), and 0.2 mL of 10-15 mM substrate. Analysis was performed in duplicate on a UV-permeable microtiter plate using a Molecular Devices SpectraMax Plus platereader. Mixtures containing enzyme, buffer and NAD (P) + were injected into the wells containing the substrate and mixed briefly and then monitored for an increase in absorbance at 340 nm at 10 second intervals. The reaction solution was incubated at 25 ° C. for 10 minutes. Negative control was performed without substrate addition and glutamate was used as positive control. Type III glutamate dehydrogenase obtained from bovine liver (Sigma # G-7882) was used for the conversion of monatin to monatin precursor at a conversion rate of about 1/100 of the conversion rate of glutamic acid to alpha-ketoglutarate. Catalyzed.

아미노전이 활성. 모나틴 아미노전이효소 분석은 대장균 유래의 아스파르트산염 아미노전이효소(AspC), 대장균 유래의 타이로신 아미노전이효소(TyrB), L.메이저 유래의 광범위 기질 아미노전이효소(BSAT) 및 실시예 1에 기술된 2가지 상용화된 돼지 글루탐산염-옥살로아세트산염 아미노전이효소를 사용하여 수행했다. 옥살로아세트산염과 알파-케토글루타르산염을 모두 아미노 수용체로서 검사하였다. 분석에는 50mM Tris-HCl pH 8.0, 0.05mM PLP, 5mM 아미노 수용체, 5mM 모나틴 및 25㎍의 아미노전이효소를 0.5ml로 혼합한 혼합물을 사용하였다. 분석은 30℃에서 30분 간 항온처리한 후 0.5ml 이소프로필 알코올을 첨가하여 반응을 정지시켰다. 모나틴의 손실은 LC/MS(실시예 10)로 모니터하였다. 최대 활성은 아미노 수용체로서 옥살로아세트산염을 이용한 L.메이저 BSAT에 의해 나타났고, 그 다음으로 아미노 수용체로서 알파-케토글루타르산염을 이용한 동일 효소에 의해 나타났다. 옥살로아세트산염 이용 시의 상대적 활성은 다음과 같았다: BSAT > AspC > 돼지 IIa형 > 돼지 I형=TyrB. 알파-케토글루타르산염 이용 시의 상대적 활성은 다음과 같았다: BSAT > AspC > 돼지 I형 > 돼지 IIa형 > TyrB. Aminotransferase activity. The monatin aminotransferase assay was described in Aspartate aminotransferase (AspC) derived from E. coli, Tyrosine aminotransferase (TyrB) derived from E. coli, Broad substrate aminotransferase (BSAT) derived from L. major, and described in Example 1. Two commercialized porcine glutamate-oxaloacetate aminotransferases were performed. Oxaloacetate and alpha-ketoglutarate were both examined as amino acceptors. For analysis, a mixture of 50 mM Tris-HCl pH 8.0, 0.05 mM PLP, 5 mM amino acceptor, 5 mM monatin and 25 μg of aminotransferase in 0.5 ml was used. The assay was incubated at 30 ° C. for 30 minutes before the reaction was stopped by addition of 0.5 ml isopropyl alcohol. Loss of monatin was monitored by LC / MS (Example 10). Maximal activity was shown by L. major BSAT using oxaloacetate as amino acceptor followed by the same enzyme using alpha-ketoglutarate as amino acceptor. The relative activity when using oxaloacetate was as follows: BSAT>AspC> Porcine IIa> Porcine I = TyrB. The relative activity with alpha-ketoglutarate was as follows: BSAT>AspC> Porcine I> Porcine IIa> TyrB.

실시예Example 8 8

피루브산염Pyruvate 이외의 다른 C3 소스와  With other C3 sources 트립토판으로부터From tryptophan 모나틴의Monatin 제조  Produce

실시예 6에 전술한 바와 같이, 인돌-3-피루브산염 또는 트립토판은 C3 분자로서 피루브산염을 사용하면 모나틴으로 전환될 수 있다. 하지만, 몇몇 경우에는 피루브산염이 원료 물질로서 바람직하지 않을 수 있다. 예컨대, 피루브산염은 다른 C3 탄소원 보다 고가일 수 있고, 또는 배지에 첨가 시 발효에 악영향을 미칠 수 있다. 알라닌은 다수의 PLP 효소에 의해 아미노전이되어 피루브산염을 생성할 수 있다.As described above in Example 6, indole-3-pyruvate or tryptophan can be converted to monatin using pyruvate as the C3 molecule. In some cases, however, pyruvate may be undesirable as a raw material. For example, pyruvate may be more expensive than other C3 carbon sources, or may adversely affect fermentation when added to the medium. Alanine can be aminotransferred by a number of PLP enzymes to produce pyruvate.

트립토파네이즈 유사 효소는 아미노전이효소와 같은 다른 PLP 효소 보다 더 빠른 속도로 베타-제거반응을 수행한다. 이 부류(4.1.99.-)의 효소는 L-세린, L-시스테인, 이탈이 양호한 기를 가진 세린과 시스테인의 유도체, 예컨대 O-메틸-L-세린, O-벤질-L-세린, S-메틸시스테인, S-벤질시스테인, S-알킬-L-시스테인, O-아실-L-세린, 3-클로로-L-알라닌으로부터 암모니아와 피루브산염을 생성할 수 있다.Tryptopase-like enzymes perform beta-removal reactions faster than other PLP enzymes, such as aminotransferases. Enzymes of this class (4.1.99.-) are L-serine, L-cysteine, derivatives of serine and cysteine having good leaving groups such as O-methyl-L-serine, O-benzyl-L-serine, S- Ammonia and pyruvate can be produced from methylcysteine, S-benzylcysteine, S-alkyl-L-cysteine, O-acyl-L-serine, 3-chloro-L-alanine.

EC 4.1.99.- 폴리펩티드를 이용하여 모나틴을 생산하는 방법은 무라토우 등(Mouratou et al., J.Biol.Chem. 274:1320-5, 1999)의 방법에 따라 β-타이로시나제(TPL) 또는 트립토파네이즈를 변이시켜 개선시킬 수 있다. 무라토우 등은 β-타이로시나제를 이카르복실성 아미노산 β분해효소로 전환시키는 성질에 대해 설명하고 있는데, 이는 자연에서 발생하는 것으로 보고된 바 없는 것이다. 특이성의 변화는 발린(V) 283을 아르기닌(R)으로, 아르기닌(R) 100을 트레오닌(T)으로 치환시켜 수행하였다. 이러한 아미노산 변화는 분해효소가 가수분해성 탈아민화 반응에서 이카르복실성 아미노산(예, 아스파르트산염)을 수용하게 해준다. 따라서, 후속되는 알돌 축합 반응에는 피루브산염의 소스로서 아스파르트산염을 사용할 수 있다.EC 4.1.99.- A method for producing monatin using a polypeptide is β-tyrosinase according to the method of Murato et al. (Mouratou et al., J. Biol. Chem. 274: 1320-5, 1999). (TPL) or tryptophanase can be mutated to improve. Murato et al. Describe the properties of converting β-tyrosinase to dicarboxylic amino acid β-degrading enzymes, which have not been reported to occur in nature. Changes in specificity were performed by replacing valine (V) 283 with arginine (R) and arginine (R) 100 with threonine (T). This amino acid change allows the enzyme to accept dicarboxylic amino acids (eg aspartate) in the hydrolytic deamination reaction. Thus, aspartate can be used as a source of pyruvate in the subsequent aldol condensation reaction.

또한, 세포 또는 효소적 반응기에는 젖산염과 이 젖산염을 피루브산염으로 전환시키는 효소를 공급할 수 있다. 이 반응을 촉매할 수 있는 효소로는 젖산염 탈수소효소 및 젖산염 산화효소가 있다.The cell or enzymatic reactor may also be fed lactate and an enzyme that converts the lactate to pyruvate. Enzymes that can catalyze this reaction include lactate dehydrogenase and lactate oxidase.

게놈 Genome DNADNA 의 분리Separation of

트립토파네이즈 폴리펩티드는 예컨대 무라토우 등(JBC 274:1320-5, 1999)에서 이미 보고된 바 있다. 트립토파네이즈 폴리펩티드를 암호화하는 유전자를 분리하기 위하여 실시예 1에 기술한 바와 같은 PCR의 주형으로서 대장균 DH10B의 게놈 DNA를 사용하였다.Tryptopase polypeptides have already been reported, for example, in Murateau et al. (JBC 274: 1320-5, 1999). Genomic DNA of Escherichia coli DH10B was used as a template for PCR as described in Example 1 to isolate genes encoding tryptopase polypeptides.

타이로신-페놀 분해효소의 유전자는 C.프룬디(ATCC 카달로그 번호 8090, ATCC 13316; NCTC9750)로부터 분리하고 영양고체배지(Difco 0001)와 영양액체배지(Difco 0003)에서 OD 2.0이 될 때까지 37℃에서 증식시켰다. 게놈 DNA는 Quiagen Genomic-tip™100/G 키트를 사용하여 정제하였다.The tyrosine-phenol degrading enzyme gene was isolated from C. prundi (ATCC Catalog No. 8090, ATCC 13316; NCTC9750) and 37 ° C. until OD 2.0 in nutrient solid medium (Difco 0001) and nutrient liquid medium (Difco 0003). Proliferation at Genomic DNA was purified using the Quiagen Genomic-tip ™ 100 / G kit.

암호 서열의 Code sequence PCRPCR 증폭 Amplification

실시예 1에 전술한 바와 같이 pET 30 Xa/LIC 벡터(Novagen, 위스콘신 매디슨 소재)의 상용성 오버행을 이용하여 프라이머를 디자인하였다.Primers were designed using the compatibility overhang of the pET 30 Xa / LIC vector (Novagen, Madison, Wisconsin) as described above in Example 1.

대장균 tna(서열번호 41). pET30 Xa/LIC 클로닝용 N-말단 프라이머:

Figure 112004048416573-pct00046
(서열번호 43). E. coli tna (SEQ ID NO: 41). N-terminal primers for pET30 Xa / LIC cloning:
Figure 112004048416573-pct00046
(SEQ ID NO: 43).

pET30 Xa/LIC 클로닝용 C-말단 프라이머:

Figure 112004048416573-pct00047
(서열번호 44).C-terminal primers for pET30 Xa / LIC cloning:
Figure 112004048416573-pct00047
(SEQ ID NO: 44).

C.프룬디 tpl(서열번호 42). pET30 Xa/LIC 클로닝용 N-말단 프라이머:

Figure 112004048416573-pct00048
(서열번호 45).C. Prundi tpl (SEQ ID NO: 42). N-terminal primers for pET30 Xa / LIC cloning:
Figure 112004048416573-pct00048
(SEQ ID NO 45).

pET30 Xa/LIC 클로닝용 C-말단 프라이머:

Figure 112004048416573-pct00049
(서열번호 46).C-terminal primers for pET30 Xa / LIC cloning:
Figure 112004048416573-pct00049
(SEQ ID NO 46).

모든 PCR 반응에는 열순환기(Eppendorf Mastercycler™ Gradient 5331 Thermal Cycler)를 사용하였다. 50㎕에 0.5㎍ 주형(게놈 DNA), 1.0μM의 각 프라이머, 0.4mM 각 dNTP, 3.5U Expand High Fidelity Polymerase(Roche), 1X Expand 완충액(Mg 함유), 및 5% DMSO(최종 농도)를 함유한 반응물을 사용하였다. 사용한 열순환기 PCR 프로그램은 다음과 같다: 96℃ 고온 개시(5분), 94℃-30초, 40 내지 60℃-1분 45초, 72℃-2분 15초; 30회 반복. 최종 중합 단계는 7분 동안 수행했고, 그 다음 시료를 4℃에 보관하였다.For all PCR reactions, a thermocycler (Eppendorf Mastercycler ™ Gradient 5331 Thermal Cycler) was used. 50 μl contains 0.5 μg template (genomic DNA), 1.0 μM of each primer, 0.4 mM of each dNTP, 3.5 U Expand High Fidelity Polymerase (Roche), 1 × Expand buffer (containing Mg), and 5% DMSO (final concentration) One reaction was used. The thermocycler PCR program used was as follows: 96 ° C. high temperature start (5 min), 94 ° C.-30 sec, 40-60 ° C.-1 min 45 sec, 72 ° C.-2 min 15 sec; Repeat 30 times. The final polymerization step was carried out for 7 minutes and then the samples were stored at 4 ° C.

클로닝Cloning

적당한 클론을 찾기 위하여 실시예 1에 상세히 설명했던 클로닝 및 양성 클론 동정 절차를 사용하였다.The cloning and positive clone identification procedures described in detail in Example 1 were used to find suitable clones.

유전자 발현 및 활성 분석Gene Expression and Activity Analysis

플라스미드 DNA(서열분석으로 확인함)는 발현 숙주 BL21(DE3)(Novagen)에 서브클로닝하였다. 배양물은 30mg/L 가나마이신을 함유하는 LB 배지에서 증식시키고, 플라스미드는 퀴아겐 미니프렙 키트를 사용하여 분리하였으며, 이어서 제한효소 분 해로 동일성을 확인하였다. Plasmid DNA (identified by sequencing) was subcloned into expression host BL21 (DE3) (Novagen). Cultures were grown in LB medium containing 30 mg / L kanamycin, plasmids were isolated using the Qiagen miniprep kit and then identified for restriction by restriction enzyme digestion.

50mg/L 가나마이신을 함유하는 LB 배지에서 37℃하에 증식시킨 BL21(DE3) 발현 숙주를 이용하여 유도 실험하였다. 배양물의 OD600이 약 0.6에 도달한 후 0.1mM IPTG를 이용하여 단백질 발현을 유도하였다. 세포는 30℃에서 4시간 동안 증식시킨 후 원심분리로 수거하였다. 세포를 그 다음 5㎕/ml 프로테아제 억제제 혼합물 세트 #III(Calbiochem) 및 1㎕/ml 벤조네이즈 뉴클레아제(Novagen)을 함유하는 5ml(습윤세포중량g당)의 Bugbuster™시약 (Novagen)을 사용하여 용균하고 실시예 1에 전술한 His-Bind 카트리지(실시예 1)를 사용하여 His-태그 재조합체 단백질을 정제하였다. 정제한 단백질은 PD-10(G25 Sephadex, Amersham Biosciences) 컬럼을 이용하여 탈염시키고 100mM Tris-Cl 완충액(pH 8.0)으로 용출시켰다. 재조합체 융합 단백질의 추정 분자량에서 가용성 단백질의 농도를 검출하기 위하여 4 내지 15% 구배 겔의 SDS-PAGE를 통해 단백질을 분석하였다.Induction experiments were performed using a BL21 (DE3) expression host grown at 37 ° C. in LB medium containing 50 mg / L kanamycin. After OD 600 of the culture reached about 0.6, protein expression was induced using 0.1 mM IPTG. Cells were grown for 4 hours at 30 ° C. and then harvested by centrifugation. Cells were then used with 5 ml (per g of wet cell weight) Bugbuster ™ reagent (Novagen) containing 5 μl / ml protease inhibitor mixture set #III (Calbiochem) and 1 μl / ml benzonase nuclease (Novagen). His-tag recombinant protein was purified using the His-Bind cartridge (Example 1) described above in Example 1. Purified protein was desalted using a PD-10 (G25 Sephadex, Amersham Biosciences) column and eluted with 100 mM Tris-Cl buffer (pH 8.0). Proteins were analyzed via SDS-PAGE of 4-15% gradient gels to detect the concentration of soluble protein at the estimated molecular weight of the recombinant fusion protein.

돌연변이유발Mutagenesis

폴리펩티드 부류 4.1.99.-(트립토파네이즈 및 β-타이로시나제)의 일부 성분들은 아스파르트산염이나 유사 아미노산을 사용하여 임의의 변형 없이 베타-분해효소 반응을 수행한다. 하지만, 이 부류의 일부 성분은 기질 이용성 및/또는 산물의 창조를 위해 돌연변이될 필요가 있을 수 있다. 더욱이, 몇몇 경우에는 전환을 수행할 수 있는 폴리펩티드가 돌연변이유발을 통해 더욱 최적화될 수도 있다. Some components of the polypeptide class 4.1.99 .- (tryptophanase and β-tyrosinase) use bepartates or similar amino acids to perform beta-degrading enzyme reactions without any modification. However, some components of this class may need to be mutated for substrate availability and / or creation of products. Moreover, in some cases polypeptides capable of performing the conversion may be further optimized through mutagenesis.

따라서, PLP-결합 폴리펩티드의 3D 구조 분석에 근거하여 부위 지시성 돌연변이유발을 수행하였다. 폴리펩티드의 기질 특이성을 변화시키는 2가지 예를 하기에 제시하였다.Therefore, site directed mutagenesis was performed based on the 3D structural analysis of the PLP-binding polypeptide. Two examples of changing the substrate specificity of a polypeptide are given below.

트립토파네이즈의Tryptopase 돌연변이유발 예 1 Mutagenesis example 1

이하에 제시한 돌연변이유발 프로토콜은 아미노산 서열에 2개의 점 돌연변이를 도입시켰다. 제1 점 돌연변이는 위치 103에 있는 아르기닌(R)을 트레오닌(T)으로 변화시키고 제2 점 돌연변이는 위치 299에 있는 발린(V)을 아르기닌(R)으로 변화시켰다(번호 시스템은 대장균 성숙 단백질의 것을 이용). 그 다음, ATG Laboratories(Eden Prairie, MN)에 의뢰하여 돌연변이유발 실험을 수행하였다. 이어서 유전자 단편의 PCR로 돌연변이를 도입시키고 그 단편의 재조립 역시 PCR로 수행하였다. 아르기닌(R) 103을 트레오닌(T)으로 전환시키는데 사용한 프라이머는 다음과 같다:

Figure 112004048416573-pct00050
(서열번호 47) 및
Figure 112004048416573-pct00051
(서열번호 48).The mutagenesis protocol presented below introduces two point mutations in the amino acid sequence. The first point mutation changed arginine (R) at position 103 to threonine (T) and the second point mutation changed valine (V) at position 299 to arginine (R). Use that). Then, mutagenesis experiments were performed by ATG Laboratories (Eden Prairie, MN). Mutations were then introduced into the PCR of the gene fragments and reassembly of the fragments was also performed by PCR. The primers used to convert arginine (R) 103 to threonine (T) are as follows:
Figure 112004048416573-pct00050
(SEQ ID NO 47) and
Figure 112004048416573-pct00051
(SEQ ID NO 48).

발린(V)299을 아르기닌(R)으로 전환시키는데 사용한 프라이머:

Figure 112004048416573-pct00052
(서열번호 49) 및
Figure 112004048416573-pct00053
(서열번호 50).Primers used to convert valine (V) 299 to arginine (R):
Figure 112004048416573-pct00052
(SEQ ID NO 49) and
Figure 112004048416573-pct00053
(SEQ ID NO 50).

돌연변이체는 XbaI/HindIII 및 SphI으로 제한 분해하여 선별하고 서열분석으로 확인하였다.Mutants were selected by restriction digestion with XbaI / HindIII and SphI and confirmed by sequencing.

타이로신Tyrosine 페놀 분해효소( Phenolase ( ββ -- 타이로시나제 Tyrosinase )의 돌연변이유발 예 2) Mutagenesis example 2

타이로신-페놀 분해효소 아미노산 서열에 2개의 점 돌연변이를 실시하였다. 이 돌연변이는 위치 100에 있는 아르기닌(R)을 트레오닌(T)으로 전환시키고 위치 283에 있는 발린(V)을 아르기닌(R)으로 전환시켰다(C.프룬디 성숙 단백질 서열에서).Two point mutations were made to the tyrosine-phenol degrading enzyme amino acid sequence. This mutation converted arginine (R) at position 100 to threonine (T) and valine (V) at position 283 to arginine (R) (in the C. prundi mature protein sequence).

R100T 전환용 프라이머는 다음과 같다:

Figure 112004048416573-pct00054
(서열번호 51) 및
Figure 112004048416573-pct00055
(서열번호 52).Primers for R100T conversion are as follows:
Figure 112004048416573-pct00054
(SEQ ID NO: 51) and
Figure 112004048416573-pct00055
(SEQ ID NO 52).

V283R 전환용 프라이머는 다음과 같다:

Figure 112004048416573-pct00056
(서열번호 53) 및
Figure 112004048416573-pct00057
(서열번호 54).Primers for V283R conversion are as follows:
Figure 112004048416573-pct00056
(SEQ ID NO: 53) and
Figure 112004048416573-pct00057
(SEQ ID NO 54).

전술한 방법을 사용하였고, KpnI/SacI 분해 및 BstXI 분해로 클론을 선별하였다. 서열은 디데옥시 사슬 종결 서열분석법으로 확인하였다. 야생형 효소에 상대적으로 재조합체 단백질은 전술한 바와 같이 생산하였다.The method described above was used and clones were selected by KpnI / SacI digestion and BstXI digestion. The sequence was confirmed by dideoxy chain termination sequencing. Recombinant proteins were produced as described above relative to the wild type enzyme.

이 반응에는 50mM Tri-Cl pH 8.3, 2mM MgCl2, 200mM C3 탄소원, 5mM 알파-케토글루타르산염, 나트륨염, 0.05mM 피리독살 인산염, 효소 첨가 후 최종 부피가 0.5ml이 되게 하는 탈기 수, 3mM 인산칼륨 pH 7.5, 실시예 4에서 제조한 바와 같은 미정제 재조합체 C.테스토스테로니 ProA 알돌라제 25㎍, 실시예 1에서 제조한 바와 같은 미정제 L-아스파르트산염 아미노전이효소(AspC) 500㎍, 및 >60mM의 농도를 유지시키기 위한 고체 트립토판(포화됨; 반응 동안에는 일부는 미용해됨)로 구성된 혼합물을 사용하였다. 이 반응 혼합물을 혼합하면서 30℃에서 30분 동안 항온처리하였다. 세린, 알라닌 및 아스파르트산염은 C3 소스로 공급하였다. 베타-제거반응 및 베타-분해효소 반응을 수행할 수 있는 제2 PLP 효소(정제물)(트립토파네이즈(TNA), 이중 돌연변이체 트립토파네이즈, β-타이로시나제(TPL))의 존재 및 부재하 에 분석을 수행하였다. 그 결과는 표 4에 제시한 바와 같다:The reaction includes 50 mM Tri-Cl pH 8.3, 2 mM MgCl 2 , 200 mM C3 carbon source, 5 mM alpha-ketoglutarate, sodium salt, 0.05 mM pyridoxal phosphate, degassing to bring the final volume to 0.5 ml after the addition of enzyme, 3 mM Potassium phosphate pH 7.5, crude recombinant C.testosterone ProA aldolase 25 μg as prepared in Example 4, crude L-aspartate aminotransferase (AspC) 500 as prepared in Example 1 A mixture consisting of μg, and solid tryptophan (saturated; partly undissolved during the reaction) was used to maintain a concentration of> 60 mM. The reaction mixture was incubated at 30 ° C. for 30 minutes with mixing. Serine, alanine and aspartate were fed to the C3 source. The presence of a second PLP enzyme (tablet) (tryptophanase (TNA), double mutant tryptophanase, β-tyrosinase (TPL)) capable of carrying out beta-removal reaction and beta-lyase enzyme reaction Analysis was performed in the absence and in the absence. The results are shown in Table 4:

표 4Table 4

대안적 C3 탄소원을 이용한 모나틴 제조Monatin production using alternative C3 carbon sources

C3 탄소원C3 carbon source 추가 PLP 효소Additional PLP enzymes 상대적 활성Relative activity 무첨가No addition 무첨가No addition 0%0% 피루브산염Pyruvate 무첨가No addition 100%100% 세린Serine 무첨가No addition 3%3% 세린Serine 야생형 TNA(1U) 11㎍11 μg wild-type TNA (1U) 5.1%5.1% 세린Serine 이중 돌연변이체 TNA 80㎍80 μg double mutant TNA 4.6%4.6% 알라닌Alanine 무첨가No addition 32%32% 알라닌Alanine 야생형 TNA 11㎍11 μg wild-type TNA 41.7%41.7% 알라닌Alanine 돌연변이체 TNA 80㎍80 μg mutant TNA 43.9%43.9% 아스파르트산염Aspartate 야생형 TNA(10U) 110㎍110 μg wild-type TNA (10U) 7.7%7.7% 아스파르트산염Aspartate 5U 야생형 TPL(미정제)5U wild type TPL (crude) 5.1%5.1% 아스파르트산염Aspartate 돌연변이체 TNA 80㎍80 μg mutant TNA 3.3%3.3%

C3 소스로서 알라닌과 세린을 이용하여 제조한 모나틴은 LC/MS/MS 딸 스캔 분석으로 확인하였고, 실시예 6에서 생산된 모나틴의 특성과 동일하였다. 알라닌는 시험된 최고의 대안적 소스로서 AspC 효소에 의해 아미노전이되었다. 생산된 모나틴의 양은 제2 활성으로 아미노전이를 수행할 수 있는 트립토파네이즈 첨가시 증가하였다. 탄소원으로 세린을 사용하여 제조한 모나틴의 양은 트립토파네이즈 효소를 아미노전이효소에 비해 1/5만 첨가하여도 트립토파네이즈 효소의 첨가로 거의 2배가 되었다. AspC는 약간의 베타 제거 활성만을 수행할 수 있다. 아스파르트산염을 이용한 결과는 아스파르트산염에 대한 트립토파네이즈 활성이 종래 β-타이로시나제에 대해 제안되었던 바와 동일한 부위 지시성 돌연변이에 의해서도 증가하지 않음을 시사한다. 돌연변이체 β-타이로시나제는 보다 증가된 모나틴 생산 활성을 나타낼 것으로 예상된다. Monatine prepared using alanine and serine as the C3 source was confirmed by LC / MS / MS daughter scan analysis and was identical to the properties of monatin produced in Example 6. Alanine was aminotranslated by AspC enzyme as the best alternative source tested. The amount of monatin produced increased with the addition of tryptophanase, which can perform aminotransition with the second activity. The amount of monatin produced using serine as a carbon source was almost doubled by the addition of tryptophanase enzyme even when only 1/5 of tryptophanase enzyme was added to aminotransferase. AspC can only perform some beta clearance activity. The results with aspartate suggest that tryptophanase activity against aspartate is not increased by the same site directed mutations as previously proposed for β-tyrosinase. Mutant β-tyrosinase is expected to exhibit increased monatin production activity.                 

실시예Example 9 9

모나틴의Monatin 화학적 합성 Chemical synthesis

인돌-3-피루브산에 알라닌의 첨가는 모나틴을 생산하고 이 반응은 그리나드 또는 유기리튬 시약에 의해 합성적으로 수행될 수 있다.The addition of alanine to indole-3-pyruvic acid produces monatin and this reaction can be carried out synthetically with Grignard or organolithium reagents.

예컨대, 카르복시기와 아미노기를 적당하게 차단시킨 3-클로로- 또는 3-브로모-알라닌에 무수 조건 하에 마그네슘을 첨가한다. 그 다음 인돌-3-피루브산염(적당하게 차단시킨)을 첨가하여 결합된 산물을 형성시킨 후, 보호기를 제거하면 모나틴이 형성된다. 특히 유용한 보호기로는 부착과 제거가 용이한 THP(테트라하이드로피라닐 에테르)가 있다.For example, magnesium is added under anhydrous conditions to 3-chloro- or 3-bromo-alanine which is a suitable blocking of carboxyl and amino groups. Indole-3-pyruvate (suitably blocked) is then added to form the bound product, followed by removal of the protecting group to form monatin. Particularly useful protecting groups are THP (tetrahydropyranyl ether) which is easy to attach and remove.

실시예Example 10 10

모나틴Monatin  And MPMP 의 검출Detection of

본 실시예는 모나틴 또는 이의 전구체인 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산의 존재를 검출하는데 사용된 방법을 설명한 것이다.This example describes the method used to detect the presence of monatin or its precursor 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid.

LCLC /MS 분석/ MS analysis

모나틴의 알파-케토산 형태(모나틴 전구체, MP)와 시험관내 또는 생체내 생화학적 반응에 의해 유도된 모나틴의 혼합물 분석은 Waters 2690 액체 크로마토그래프와 Waters 996 Photo-Diode Array(PDA) 흡광도 모니터 및 Micromass Quatto Ultima 삼중 사중극 질량 분광광도계를 일렬로 구비하고 있는 Waters/Micromass 액체 크로마토그래피-직렬식 질량 분광학(LC/MS/MS) 장치를 사용하여 수행하였다. LC 분리는 2.1mmx150mm 크기의 Supelco Discovery C18 역상 크로마토그래피 컬럼이나 2.1mmx250mm 크기의 Xterra MS C8 역상 크로마토그래피 컬럼을 이용하여 실온에서 수행하였다. LC 이동상은 A) 0.05%(v/v) 트리플루오로아세트산을 함유하는 물과 B) 0.05%(v/v) 트리플루오로아세트산을 함유하는 메탄올을 혼합하여 사용하였다.Analysis of the mixture of alpha-ketosan form of monatin (monatin precursor, MP) and monatin induced by in vitro or in vivo biochemical reactions was performed using Waters 2690 liquid chromatograph and Waters 996 Photo-Diode Array (PDA) absorbance. This was performed using a Waters / Micromass Liquid Chromatography-Serial Mass Spectroscopy (LC / MS / MS) apparatus equipped with a monitor and a Micromass Quatto Ultima triple quadrupole mass spectrophotometer. LC separations were performed at room temperature using a Supelco Discovery C 18 reverse phase chromatography column of 2.1 mm × 150 mm or Xterra MS C 8 reverse phase chromatography column of 2.1 mm × 250 mm. The LC mobile phase was used by mixing A) water containing 0.05% (v / v) trifluoroacetic acid and B) methanol containing 0.05% (v / v) trifluoroacetic acid.

구배 용출은 5% B에서 35% B로 선형(0 내지 9분), 35% B에서 90% B로 선형(9 내지 16분, 90% B로 등용매(16 내지 20분), 90% B에서 5% B로 선형으로 구성하였고, 각 용출 마다 10분의 재평형 기간을 두었다. 유속은 0.25ml/min으로 하고 PDA 흡광도는 200nm에서 400nm에서 모니터하였다. ESI-MS의 모든 변수는 최적화하였고, 당해 피분석물의 양성자화된 분자 이온([M+H]+)의 발생과 특징적인 단편 이온의 생성에 기초하여 선발하였다.Gradient elution was linear from 5% B to 35% B (0 to 9 minutes), from 35% B to 90% B linear (9 to 16 minutes, 90% B isocratic (16 to 20 minutes), 90% B The solution was linearly configured at 5% B at, with a 10 min rebalance period for each elution, flow rate 0.25ml / min and PDA absorbance monitored from 200nm to 400nm.All parameters of ESI-MS were optimized, Selection was made based on the generation of protonated molecular ions ([M + H] + ) of the analyte and the generation of characteristic fragment ions.

모나틴의 LC/MS 분석에는 다음과 같은 장치의 변수를 사용하였다: 캐필러리(capillary): 3.5kV; 콘(cone): 40V; Hex1: 20V; 틈(aperture): 0V; Hex 2: 0V; 소스 온도: 100℃; 탈용매화 온도: 350℃; 탈용매화 가스: 500L/h; 콘 가스: 50L/h; 낮은 질량 해상능(Q1): 15.0; 높은 질량 해상능(Q1): 15.0; 이온 에너지: 0.2; 입구: 50V; 충돌 에너지: 2; 출구: 50V; 낮은 질량 해상능(Q2):15; 높은 질량 해상능(Q2): 15; 이온 에너지(Q2): 3.5; 배율기: 650. 보고된 질량/전하 비(m/z) 및 분자 질량의 불확실성은 ±0.01%였다. 모나틴의 알파-케토산 형태(MP) 및 모나틴의 혼합물에서의 1차 검출은 m/z 150 내지 400 범위에서 질량 스펙트럼의 수집과 함께 LC/MS 모니터링을 통해 달성되었다. 양성자화된 분자 이온(MP의 경우에는 [M+H]+=292이고, 모나틴의 경우에는 [M+H]+=293임)들에 대해 선발된 이온 크로마토그램을 실시하면 혼합물에서 상기 피분석물을 직접 동정할 수 있다.LC / MS analysis of monatin was carried out with the following device parameters: capillary: 3.5 kV; Cone: 40 V; Hex1: 20 V; Aperture: 0V; Hex 2: 0 V; Source temperature: 100 ° C .; Desolvation temperature: 350 ° C .; Desolvation gas: 500 L / h; Cone gas: 50L / h; Low mass resolution (Q1): 15.0; High mass resolution (Q1): 15.0; Ion energy: 0.2; Inlet: 50V; Collision energy: 2; Outlet: 50V; Low mass resolution (Q2): 15; High mass resolution (Q2): 15; Ion energy (Q2): 3.5; Multiplier: 650. The reported mass / charge ratio (m / z) and uncertainty in molecular mass was ± 0.01%. Primary detection in the alpha-ketosan form (MP) of monatin and the mixture of monatin was achieved through LC / MS monitoring with collection of mass spectra in the range of m / z 150-400. Selected ion chromatograms for protonated molecular ions ([M + H] + = 292 for MP and [M + H] + = 293 for monatin) were performed in the mixture. Analytes can be identified directly.

MS/MS 분석MS / MS analysis

LC/MS/MS 딸 이온 실험은 다음과 같이 모나틴에 대해 수행하였다. 딸이온 분석은 제1 질량 분석기(Q1)로부터 당해 모 이온(예, 모나틴의 경우 m/z=293)을 질량 분광광도계의 충돌 셀로 전달하는 것을 포함하고, 여기에서 아르곤이 도입되어 모이온을 단편(딸)이온으로 화학적으로 해리시킨다. 이러한 딸 이온은 그 다음 제2 질량 분석기(Q2)로 검출하고, 모이온의 구조 지정을 확인하는데 사용할 수 있다. LC / MS / MS daughter ion experiments were performed on monatin as follows. Daughter ion analysis involves the transfer of the parent ions (eg m / z = 293 for monatin) from the first mass spectrometer (Q1) to the collision cell of the mass spectrophotometer, where argon is introduced to Chemical dissociation into fragment ions. These daughter ions can then be detected by a second mass spectrometer (Q2) and used to confirm the structural designation of the parent ion.

모나틴의 LC/MS/MS 분석에는 다음과 같은 장치의 변수를 사용하였다: 캐필러리(capillary): 3.5kV; 콘(cone): 40V; Hex1: 20V; 틈(aperture): 0V; Hex 2: 0V; 소스 온도: 100℃; 탈용매화 온도: 350℃; 탈용매화 가스: 500L/h; 콘 가스: 50L/h; 낮은 질량 해상능(Q1): 13.0; 높은 질량 해상능(Q1): 13.0; 이온 에너지: 0.2; 입구: -5V; 충돌 에너지: 14; 출구: 1V; 낮은 질량 해상능(Q2):15; 높은 질량 해상능(Q2): 15; 이온 에너지(Q2): 3.5; 배율기: 650. LC / MS / MS analysis of monatin was carried out with the following device parameters: capillary: 3.5 kV; Cone: 40 V; Hex1: 20 V; Aperture: 0V; Hex 2: 0 V; Source temperature: 100 ° C .; Desolvation temperature: 350 ° C .; Desolvation gas: 500 L / h; Cone gas: 50L / h; Low mass resolution (Q1): 13.0; High mass resolution (Q1): 13.0; Ion energy: 0.2; Inlet: -5V; Collision energy: 14; Outlet: 1V; Low mass resolution (Q2): 15; High mass resolution (Q2): 15; Ion energy (Q2): 3.5; Multiplier: 650.

모나틴의Monatin 고수율High yield 분석 analysis

시험관내 또는 생체내 반응에서 얻어진 모나틴을 분석하기 위해, 혼합물의 고수율 분석(<5min/시료)을 전술한 장치와 LC/MS/MS에 기술한 것과 동일한 변수를 사용하여 수행하였다. LC 분리는 Waters Xterra MS C8(2.1mmx50mm) 크로마토그래피를 사용하여 실온에서 15% MeOH 수용액, 0.25% 아세트산을 0.3ml/min의 유속으로 등용매 용출시켜 수행하였다. 혼합물에 존재하는 모나틴의 검출은 선발 반응 모니터링(SRM)-직렬식 질량 분광학을 이용하여 수행하였다. 여기에는 모나틴을 검출하는 감도, 선택성 및 수율을 최대화하기 위해 특이적 충돌 유도식 모이온([M+H]+=293.1)의 딸이온(예, m/z=168.1에서의 단편 이온, 3-베타-1,3-디에닐-1H-인돌 카르보늄 이온으로 가지정됨)으로의 전이를 모니터하는 것을 포함한다. PDA 흡광도 데이터는 모나틴의 동질성을 추가 입증하기 위해 병행하여 수집하였다.In order to analyze monatin obtained in in vitro or in vivo reactions, high yield analysis of mixtures (<5 min / sample) was performed using the same parameters as described above in the instrument and LC / MS / MS. LC separation was carried out using Waters Xterra MS C 8 (2.1 mm × 50 mm) chromatography at room temperature by isocratic elution of 15% MeOH aqueous solution, 0.25% acetic acid at a flow rate of 0.3 ml / min. Detection of monatin present in the mixture was performed using selective reaction monitoring (SRM) -serial mass spectroscopy. This includes the daughter ions of specific collision-induced ions ([M + H] + = 293.1) (eg, fragment ions at m / z = 168.1) to maximize the sensitivity, selectivity, and yield of detecting monatin. Monitoring the transition to -beta-1,3-dienyl-1H-indole carbonium ions). PDA absorbance data was collected in parallel to further demonstrate the homogeneity of monatin.

실시예Example 11 11

박테리아의 Bacteria 모나틴Monatin 생산 production

본 실시예는 대장균 세포에서 모나틴을 생산하는 방법을 설명한 것이다. 당업자라면 다른 박테리아 세포에서 모나틴을 생성하는 데에도 이와 유사한 방법을 사용할 수 있음을 잘 알고 있을 것이다. 또한, 모나틴 합성 경로(도 2)에서 다른 유전자를 함유하는 벡터를 사용할 수도 있다.This example describes a method for producing monatin in E. coli cells. Those skilled in the art will appreciate that similar methods can be used to produce monatin in other bacterial cells. It is also possible to use vectors containing other genes in the monatin synthesis pathway (FIG. 2).

대장균 세포에서 트립토판을 증가 생산하는데 사용된 바 있는 최소 배지인 Trp-1 + 글루코스 배지(Zeman et al., Folia Microbiol. 35:200-4, 1990)는 다음과 같이 제조하였다. 나노퓨어 수 700ml에 다음과 같은 시약을 첨가하였다: 2g (NH4)2SO4, 13.6g KH2PO4, 0.2g MgSO4·7H 2O, 0.01g CaCl2·2H2O 및 0.5mg FeSO4·7H2O. pH는 7.0으로 조정하고 부피를 850ml로 증가시킨 뒤 이 배지를 오토클레이브하였다. 50% 글루코스 용액은 별도로 준비하여 멸균여과하였다. 이 용액 40ml를 기본 배지(850ml)에 첨가하고 최종 부피를 1L로 조정하였다. Trp-1 + glucose medium (Zeman et al., Folia Microbiol. 35: 200-4, 1990), the smallest medium used to increase tryptophan production in E. coli cells, was prepared as follows. To 700 ml Nanopure water was added the following reagents: 2 g (NH 4 ) 2 SO 4 , 13.6 g KH 2 PO 4 , 0.2 g MgSO 4 · 7H 2 O, 0.01 g CaCl 2 · 2H 2 O and 0.5 mg FeSO 4 · 7H 2 O. The pH was adjusted to 7.0 and the volume was increased to 850 ml and the medium autoclaved. 50% glucose solution was prepared separately and sterile filtered. 40 ml of this solution was added to the basal medium (850 ml) and the final volume was adjusted to 1 L.

10g/L L-트립토판 용액은 0.1M 인산나트륨 pH 7으로 제조하고 멸균여과하였다. 이하에 명시한 배양물에 일반적으로 1/10 부피를 첨가하였다. 10% 피루브산 나트륨 용액도 제조하여 멸균여과하였다. 일반적으로 10ml 분액을 배양물 1L에 대해 사용하였다. 앰피실린(100mg/ml), 가나마이신(25mg/ml) 및 IPTG(840mM) 스톡도 제조하고, 멸균여과한 뒤 사용하기 전까지 -20℃에 보관하였다. Tween 20(폴리옥시에틸렌 20-소르비탄 모노라우레이트)은 최종 농도가 0.2%(v/v)인 양으로 이용하였다. 앰피실린은 비치사 농도, 일반적으로 1 내지 10㎍/ml의 최종 농도로 사용하였다.10 g / L L-tryptophan solution was prepared at 0.1 M sodium phosphate pH 7 and sterile filtered. In general, 1/10 volume was added to the cultures indicated below. A 10% sodium pyruvate solution was also prepared and sterile filtered. Generally 10 ml aliquots were used for 1 L of culture. Ampicillin (100 mg / ml), kanamycin (25 mg / ml) and IPTG (840 mM) stocks were also prepared, sterilized and stored at −20 ° C. until use. Tween 20 (polyoxyethylene 20-sorbitan monolaurate) was used in an amount with a final concentration of 0.2% (v / v). Ampicillin was used at a non-fatal concentration, generally at a final concentration of 1-10 μg / ml.

대장균 BL21(DE3)::C.테스토스테로니 proA/pET30Xa/LIC(실시예 4에 기술된 것)의 새 평판을 50㎍/ml 가나마이신을 함유하는 LB 배지에 제조하였다. 가나마이신을 첨가한 LB 배지에 단일 콜로니의 접종물을 접종하고 30℃에서 하룻밤 배양하여 증식시켰다(5ml). 일반적으로, trp-1 + 글루코스 배지에서 유도 반응시키기 위하여 1:50 접종물을 사용하였다. 새로운 항생제는 50mg/L의 최종 농도로 첨가하였다. 유도에 앞서 진탕 플라스크를 37℃에서 증식시켰다.A new plate of E. coli BL21 (DE3) :: C.testosteroney proA / pET30Xa / LIC (described in Example 4) was prepared in LB medium containing 50 μg / ml kanamycin. Inoculated with a single colony inoculated in kanamycin-added LB medium and incubated overnight at 30 ℃ to grow (5ml). In general, 1:50 inoculum was used for induction reaction in trp-1 + glucose medium. Fresh antibiotics were added at a final concentration of 50 mg / L. Shake flasks were grown at 37 ° C. prior to induction.

OD600이 0.35 내지 0.8에 도달될 때까지 세포를 매시간 채취하였다. 그 다음, 0.1mM IPTG를 이용하여 세포를 유도하고 온도는 34℃로 감소시켰다. 유도하기 전에 시료(1ml)를 채취하여 5000xg에서 원심분리하였다. 상청액은 LC/MS 분석을 위해 -20℃에 동결시켜 두었다. 유도 후 4시간이 지나서 다시 시료 1ml을 취하여 원심분리하여 세포 펠릿과 배지를 분리하였다. 트립토판, 피루브산나트륨, 앰피실린 및 Tween은 전술한 바와 같이 첨가하였다. Cells were harvested every hour until OD 600 reached 0.35 to 0.8. Cells were then induced with 0.1 mM IPTG and the temperature was reduced to 34 ° C. Samples (1 ml) were taken and centrifuged at 5000xg before induction. The supernatant was frozen at -20 ° C for LC / MS analysis. After 4 hours of induction, 1 ml of the sample was again taken and centrifuged to separate the cell pellet and the medium. Tryptophan, sodium pyruvate, ampicillin and Tween were added as described above.

세포는 유도 후 48시간 동안 증식시키고 다시 시료 1ml을 취하여 전술한 바와 같이 제조해 두었다. 48시간째, 트립토판과 피루브산염의 추가 분액을 첨가하였다. 배양물 전 부피를 증식(유도 후) 약 70시간 후 4℃에서 3500rpm으로 20분 동안 원심분리하였다. 상청액은 버리고 배지와 세포는 -80℃에 동결시켰다. 배지 분획은 여과하고 LC/MS로 분석하였다. [M+H]+=293 피크의 높이와 면적은 실시예 10에 기술된 바와 같이 모니터하였다. 배지의 배경값은 감산하였다. 이 데이터는 [M+H]+=293 피크의 높이를 600nm에서의 배양물의 광학밀도로 나누어 플로팅함으로써 세포 증식에 대해 표준화하였다. Cells were proliferated for 48 hours after induction and again 1 ml of sample was prepared as described above. At 48 hours, additional aliquots of tryptophan and pyruvate were added. The entire volume of the culture was centrifuged for 20 minutes at 3500 rpm at 4 ° C. after about 70 hours of propagation (after induction). The supernatant was discarded and the medium and cells frozen at -80 ° C. Media fractions were filtered and analyzed by LC / MS. The height and area of the [M + H] + = 293 peaks were monitored as described in Example 10. The background value of the medium was subtracted. This data was normalized for cell proliferation by plotting the height of the [M + H] + = 293 peak divided by the optical density of the culture at 600 nm.

유도 시 보다 유도 4시간 후에 피루브산염, 앰피실린 및 Tween을 첨가한 경우 모나틴이 보다 많은 양으로 생산되었다. PLP, 추가 인산염 또는 추가 MgCl2와 같은 다른 첨가제는 모나틴의 생산을 증가시키지 못했다. 인돌-3-피루브산염 대신에 트립토판을 이용한 경우와, 접종 시 또는 유도 시 보다 유도 후 트립토판을 첨가한 경우에 보다 높은 역가의 모나틴이 수득되었다. 유도 전과 유도 4시간 후(기질 첨가 시기)에는 일반적으로 발효액이나 세포 추출물에 존재하는 모나틴의 농도가 검출하기가 불가능했다. 음성 대조군은 배양물에 트립토판과 피루브산염을 첨가하지 않고 pET30a 벡터만을 가진 세포를 이용하여 실험하였다. 모 MS 스캔 결과, (m+1)/z=293인 화합물은 보다 큰 분자에서 유도되지 않았고, 딸 스캔(실시예 10에서와 같이 실시)은 시험관내에서 제조된 모나틴과 유사함을 확인하였다.Four hours after induction, pyruvate, ampicillin and Tween were added to produce higher amounts of monatin. Other additives such as PLP, additional phosphate or additional MgCl 2 did not increase the production of monatin. Higher titers of monatin were obtained when tryptophan was used in place of indole-3-pyruvate and when tryptophan was added after induction than at inoculation or at induction. Before and after 4 hours of induction (time of substrate addition), the concentration of monatin present in fermentation broth or cell extracts was generally undetectable. Negative controls were tested using cells with only the pET30a vector without the addition of tryptophan and pyruvate to the culture. The parent MS scan showed that the compound with (m + 1) / z = 293 was not induced in the larger molecule, and the daughter scan (running as in Example 10) was similar to the monatin prepared in vitro. .

Tween의 효과는 Tween-20의 최종 농도를 0, 0.2%(v/v) 및 0.6%로 하여 조사 하였다. 진탕 플라스크에 의해 생산되는 모나틴의 최대량은 0.2% Tween에서 나타났다. 앰피실린의 농도는 0 내지 10㎍/ml로 다양하게 사용하였다. 세포 배양액 내의 모나틴의 양은 0 내지 1㎍/ml 사이에서 급격히(2.5X) 증가하였고, 앰피실린 농도가 1㎍/ml에서 10㎍/ml로 증가시킨 경우에는 1.3X로 증가하였다.The effect of tween was investigated with final concentrations of Tween-20 at 0, 0.2% (v / v) and 0.6%. The maximum amount of monatin produced by the shake flask was at 0.2% Tween. The concentration of ampicillin was used in various amounts from 0 to 10 µg / ml. The amount of monatin in the cell culture increased rapidly (2.5 ×) between 0 and 1 μg / ml and increased to 1.3 × when the ampicillin concentration increased from 1 μg / ml to 10 μg / ml.

일반적인 결과를 보여주는 시간 경과에 따른 실험 결과를 도 10에 도시하였다. 세포 배양액에 분리된 모나틴의 양은 세포 증식에 맞추어 표준화시키더라도 증가하였다. 트립토판의 몰흡광계수를 사용하면 배양액내 모나틴의 양이 10㎍/ml 미만인 것으로 추정되었다. proA 삽입체가 없는 벡터를 함유하는 세포를 이용하여 동일 실험을 반복하였다. 수치의 대부분이 음성이어서, m/z=293에서의 피크 높이는 이 배양물에서 배지 단독의 경우 보다 더 낮게 나타났다(도 10). 트립토판과 피루브산염을 첨가하지 않은 경우에도 그 수치는 일정하게 더 낮았는데, 이로써 모나틴 생산이 알돌라제 효소에 의해 촉매되는 효소 반응의 결과임을 알 수 있었다. Experimental results over time showing general results are shown in FIG. 10. The amount of monatin isolated in the cell culture was increased even when normalized to cell proliferation. Using the molar extinction coefficient of tryptophan, the amount of monatin in the culture was estimated to be less than 10 μg / ml. The same experiment was repeated with cells containing the vector without the proA insert. Most of the values were negative, so the peak height at m / z = 293 was lower than for the medium alone in this culture (FIG. 10). Even when tryptophan and pyruvate were not added, the levels were consistently lower, indicating that monatin production was the result of an enzymatic reaction catalyzed by the aldolase enzyme.

모나틴의 박테리아 세포에서의 생체내 생산은 800ml 진탕 플라스크 실험과 발효기에서 반복하였다. 모나틴 250ml 샘플(무세포 배양물)은 음이온 교환 크로마토그래피 및 정제용 역상 액체 크로마토그래피로 정제하였다. 이 샘플을 증발시키고 고해상능 질량 분석(실시예 6 참조)으로 처리하였다. 고해상능 MS 결과 생산되는 대사물이 모나틴임을 알 수 있었다.In vivo production of monatin in bacterial cells was repeated in an 800 ml shake flask experiment and fermentor. A 250 ml sample of monatin (cell-free culture) was purified by anion exchange chromatography and preparative reverse phase liquid chromatography. This sample was evaporated and treated by high resolution mass spectrometry (see Example 6). High resolution MS showed that the metabolite produced was monatin.

시험관내 분석은 아미노전이효소가 알돌라제 보다 다량으로 존재할 필요가 있음을 시사하는 바 모나틴의 생산량을 증가시키는 알돌라제 유전자와 함께 대장균 유래의 아스파르트산염 아미노전이효소를 과잉발현시켰다. aspC/pET30 Xa/LIC을 보 유한 오페론에 C.테스토스테로니 proA를 도입하기 위하여 다음과 같은 프라이머를 디자인하였다: 5' 프라이머:

Figure 112004048416573-pct00058
(서열번호 67) 및 3' 프라이머:
Figure 112004048416573-pct00059
(서열번호 68). 5' 프라이머에는 클로닝을 위해 BamHI 부위를 포함시키고, 3' 프라이머에는 SalI 부위를 포함시켰다. PCR은 실시예 4에 기술한 바와 같이 수행하고 겔 정제하였다. aspC/pET30 Xa/LIC 작제물은 PCR 산물과 마찬가지로 BamHI 및 SalI으로 분해시켰다. 분해물은 퀴아겐 스핀 컬럼으로 정제하였다. proA PCR 산물은 Roche Rapid DNA Ligation 키트를 제조자의 지시에 따라 사용함으로써 벡터에 결찰시켰다. 그 다음, 실시예 1에 기술한 바와 같이 Novablues Sinles(Novagen)를 사용하여 화학적 변형을 수행하였다. 콜로니는 50mg/L 가나마이신을 함유하는 LB 배지에서 증식시키고 플라스미드 DNA는 퀴아겐 스핀 미니프렙 키트를 사용하여 정제하였다. 제한 효소 분석으로 클론을 선별하고 Seqwright(Houston, TX)로 서열을 확인하였다. 작제물을 BLR(DE3), BLR(DE3)pLysS, BL21(DE3) 및 BL21(DE3)pLysS(Novagen)에 서브클로닝하였다. proA/pET30Xa/LIC 작제물 또한 BL21(DE3)pLysS에 형질전환시켰다.In vitro analysis suggested that the aminotransferase needed to be present in greater amounts than aldolase, and overexpressed E. coli-derived aspartate aminotransferase with the aldolase gene which increases the production of monatin. The following primers were designed to introduce C. testosterone proA into operon with aspC / pET30 Xa / LIC: 5 'primer:
Figure 112004048416573-pct00058
(SEQ ID NO: 67) and 3 'primer:
Figure 112004048416573-pct00059
(SEQ ID NO: 68). The 5 'primer contained the BamHI site for cloning and the 3' primer contained the SalI site. PCR was performed as described in Example 4 and gel purified. aspC / pET30 Xa / LIC constructs were digested with BamHI and SalI as well as PCR products. The digest was purified by Qiagen spin column. The proA PCR product was ligated to the vector by using the Roche Rapid DNA Ligation Kit according to the manufacturer's instructions. Next, chemical modifications were performed using Novablues Sinles (Novagen) as described in Example 1. Colonies were grown in LB medium containing 50 mg / L kanamycin and plasmid DNA was purified using the Qiagen spin miniprep kit. Clones were selected by restriction enzyme analysis and sequenced by Seqwright (Houston, TX). Constructs were subcloned into BLR (DE3), BLR (DE3) pLysS, BL21 (DE3) and BL21 (DE3) pLysS (Novagen). The proA / pET30Xa / LIC construct was also transformed into BL21 (DE3) pLysS.

전술한 표준 조건하에서의 BLR(DE3) 진탕 플라스크 시료는 초기에 비교했을 때에는 제2 유전자(aspC)의 첨가가 모나틴 생산량을 7배 증가시키는 것으로 관찰되었다. 증식 촉진을 위해 BL21(DE3) 유도된 숙주 균주를 사용하였다. proA 클론과 두 유전자 오페론 클론은 전술한 바와 같이 Trp-1 배지에서 유도하였고 pLysS 숙주에는 배지에 클로람페니콜(34mg/L)도 첨가하였다. 진탕 플라스크 실험은 0.2% Tween-20 및 1mg/L 앰피실린의 첨가 및 무첨가 하에 수행하였다. 배양액내 모나틴 의 양은 시험관내 생산된 정제 모나틴을 표준물로서 사용하여 계산하였다. SRM 분석은 실시예 10에 기술된 바와 같이 수행하였다. 세포는 증식 0시간, 4시간, 24시간, 48시간, 72시간 및 96시간째 샘플링하였다.In the BLR (DE3) shake flask samples under the standard conditions described above, the addition of a second gene (aspC) was observed to increase the monatin production seven-fold when compared initially. BL21 (DE3) derived host strain was used to promote proliferation. The proA clone and two gene operon clones were derived from Trp-1 medium as described above, and chloramphenicol (34 mg / L) was also added to the pLysS host. Shake flask experiments were performed with addition and no addition of 0.2% Tween-20 and 1 mg / L ampicillin. The amount of monatin in the culture was calculated using in vitro produced purified monatin as a standard. SRM analysis was performed as described in Example 10. Cells were sampled at 0, 4, 24, 48, 72 and 96 hours of proliferation.

배양액에 생산된 최대량에 대한 결과는 표 5에 나타내었다. 대부분의 경우에 두 유전자 작제물은 proA 작제물 단독 보다 모나틴을 다량으로 생성하였다. 보다 누설형인 세포 엔벨로프를 보유할 수 있는 pLysS 균주는 이 균주의 증식 속도는 일반적으로 보다 느리더라도 모나틴의 분비량은 더 많았다. Tween 및 앰피실린의 첨가는 유리한 영향을 미쳤다.The results for the maximum amount produced in the culture are shown in Table 5. In most cases both gene constructs produced higher amounts of monatin than the proA construct alone. The pLysS strain, which could have a more leaky cell envelope, had more secretion of monatin even though the growth rate of this strain was generally slower. The addition of Tween and ampicillin had a beneficial effect.

표 5Table 5

대장균 박테리아에 의해 생산된 모나틴의 양The amount of monatin produced by E. coli bacteria

작제물Construct 숙주host Tween+AmpTween + Amp 모나틴 ㎍/mlMonatin μg / ml 시간(hr)Hours (hr) proAproA BL21(DE3)BL21 (DE3) -- 0.410.41 7272 proAproA BL21(DE3)BL21 (DE3) ++ 1.581.58 4848 proAproA BL21(DE3)pLysSBL21 (DE3) pLysS -- 1.041.04 4848 proAproA BL21(DE3)pLysSBL21 (DE3) pLysS ++ 1.601.60 4848 aspC:proAaspC: proA BL21(DE3)BL21 (DE3) -- 0.090.09 4848 aspC:proAaspC: proA BL21(DE3)BL21 (DE3) ++ 0.580.58 4848 aspC:proAaspC: proA BL21(DE3)pLysSBL21 (DE3) pLysS -- 1.391.39 4848 aspC:proAaspC: proA BL21(DE3)pLysSBL21 (DE3) pLysS ++ 6.686.68 4848

실시예Example 12 12

효모내에서의In yeast 모나틴Monatin 생산 production

본 실시예는 진핵세포에서 모나틴을 생산하는데 사용되는 방법을 설명하는 것이다. 당업자라면 당해의 모든 세포에서 이와 유사한 방법을 사용하여 모나틴을 생산할 수 있음을 잘 알고 있을 것이다. 또한, 본 실시예에 기술한 유전자 외에 다 른 유전자도 사용할 수 있고(도 2에 도시한 것), 또는 본 실시예에 기술한 유전자 대신에 다른 유전자를 사용할 수도 있다.This example illustrates the method used to produce monatin in eukaryotic cells. Those skilled in the art will appreciate that similar methods can be used to produce monatin in all cells of interest. In addition to the gene described in this example, other genes may be used (as shown in FIG. 2), or other genes may be used instead of the gene described in this example.

대장균 aspC 및 C.테스토스테로니 proA 유전자를 사카로마이세스 세레비지에에 클로닝하고 발현시키기 위하여 pESC Yeast Epitope Tagging Vector System(Stratagene, La Jolla, CA)을 사용하였다. pESC 벡터는 대향 가닥에 상이한 다중 클로닝 부위와 함께 GAL1 및 GAL10 프로모터를 둘다 포함하여 동시에 두 유전자를 발현시킬 수 있다. pESC-His 벡터는 또한 숙주(YPH500)의 히스티딘 영양요구성을 보충하기 위하여 His3 유전자를 함유한다. GAL1 및 GAL10 프로모터는 글루코스에 의해 억제되고 갈락토스에 의해 유도된다; 효모에서 최적으로 발현시키는 데에는 코작(Kozak) 서열을 이용한다. pESC 플라스미드는 셔틀 벡터로서, 최초 작제물은 대장균에서 만들 수 있다(선발을 위한 bla 유전자 포함). 하지만, 다중 클로닝 부위에서 박테리아 리보솜 결합 부위를 제거하는 것이 좋다.The pESC Yeast Epitope Tagging Vector System (Stratagene, La Jolla, Calif.) Was used to clone and express the E. coli aspC and C. testosterone proA genes into Saccharomyces cerevisiae. The pESC vector can contain both GAL1 and GAL10 promoters with different multiple cloning sites on opposite strands to express both genes at the same time. The pESC-His vector also contains His3 gene to supplement histidine nutritional composition of the host (YPH500). GAL1 and GAL10 promoters are inhibited by glucose and induced by galactose; Kozak sequences are used for optimal expression in yeast. The pESC plasmid is a shuttle vector, and the first construct can be made in E. coli (including the bla gene for selection). However, it is good practice to remove bacterial ribosomal binding sites from multiple cloning sites.

pESC-His에 클로닝하기 위하여 다음과 같은 프라이머를 디자인하였다(제한 부위는 밑줄로 표시하고 코작 서열은 진한 글씨체이다): aspC(BamHI/SaclI), GAL1:

Figure 112004048416573-pct00060
(서열번호 69) 및
Figure 112004048416573-pct00061
(서열번호 70). proA(EcoRI/NotI), GAL10:
Figure 112004048416573-pct00062
(서열번호 71) 및
Figure 112004048416573-pct00063
(서열번호 72).The following primers were designed to clone into pESC-His (restrictions are underlined and Kozak sequences are in bold): aspC (BamHI / SaclI), GAL1:
Figure 112004048416573-pct00060
(SEQ ID NO: 69) and
Figure 112004048416573-pct00061
(SEQ ID NO 70). proA (EcoRI / NotI), GAL10:
Figure 112004048416573-pct00062
(SEQ ID NO: 71) and
Figure 112004048416573-pct00063
(SEQ ID NO: 72).

두 성숙 단백질의 제2 코돈은 코작 서열의 도입으로 인해 방향족 아미노산에서 발린으로 변화시켰다. 당해 유전자는 주형으로 실시예 1 및 4에 기술한 클론들 로부터 pET30Xa/LIC 미니프렙 DNA를 사용하여 증폭시켰다. PCR은 50㎕ 반응액에 다음과 같은 프로토콜과 열순환기(Eppendorf Master cycler gradient thermocycler)를 사용하여 수행하였다: 1.0㎕ 주형, 1.0μM 각 프라이머, 0.4mM 각 dNTP, 3.5U의 Expand High Fidelity Polymerase(Roche, 인디아나주 인디아나폴리스), 및 1X Expand™ 완충액(Mg 첨가). 사용된 열순환기 프로그램은 다음과 같이 구성하였다: 고온 개시 94℃, 5분, 그 다음 94℃ 30초, 50℃ 1분, 72℃ 2분으로 이루어진 사이클 29회 반복. 29회 반복 후에는 시료를 72℃에서 10분 동안 유지한 다음 4℃에 보관하였다. 이 PCR 산물은 1% TAE-아가로스 겔 분리로 정제한 뒤, QIAquick Gel Extraction Kit(퀴아겐, 캘리포니아 발렌시아 소재)를 사용하여 회수하였다.The second codon of the two mature proteins changed from aromatic amino acid to valine due to the introduction of the Kozak sequence. The gene was amplified using pET30Xa / LIC miniprep DNA from the clones described in Examples 1 and 4 as templates. PCR was performed using the following protocol and thermocycler (Eppendorf Master cycler gradient thermocycler) in 50 μl reaction solution: 1.0 μl template, 1.0 μM each primer, 0.4 mM dNTP, 3.5 U Expand High Fidelity Polymerase (Roche) , Indianapolis, Indiana), and 1 × Expand ™ Buffer (with Mg). The thermocycler program used consisted of the following: 29 cycles consisting of a high temperature start of 94 ° C., 5 minutes, then 94 ° C. 30 seconds, 50 ° C. 1 minute, 72 ° C. 2 minutes. After 29 repetitions, the samples were kept at 72 ° C. for 10 minutes and then stored at 4 ° C. This PCR product was purified by 1% TAE-agarose gel separation and recovered using the QIAquick Gel Extraction Kit (Qiagen, Valencia, CA).

pESC-His 벡터 DNA(2.7㎍)는 BamHI/SalI으로 분해하고 전술한 바와 같이 겔 정제하였다. aspC PCR 산물은 BamHI/SalI으로 분해하고 QIAquick PCR Purification Column으로 정제하였다. 결찰은 Roche Rapid DNA Ligation Kit를 사용하여 제조자의 프로토콜에 따라 수행하였다. 탈염된 결찰물은 펄스 콘트롤러 플러스를 구비한 Biorad Gene Pulser II를 제조자의 지시에 따라 사용하여 0.2cm Biorad 일회용 큐벳에서 40㎕ Electromax DH10B 컴피턴트 세포(Invitrogen)에 전기침투시켰다. SOC 배지 1ml에 회수하여 1시간 경과한 후, 형질전환체는 100㎍/ml 앰피실린을 함유하는 LB 배지에 평판배양하였다. 클론들의 플라스미드 DNA 제조물은 QIAprep Spin Miniprep Kit를 사용하여 수행하였다. 플라스미드 DNA는 제한 분해로 선별하고 이 벡터용으로 디자인된 프라이머를 사용하여 확인하기 위해 서열분석했다(Seqwright). pESC-His vector DNA (2.7 μg) was digested with BamHI / SalI and gel purified as described above. The aspC PCR product was digested with BamHI / SalI and purified by QIAquick PCR Purification Column. Ligation was performed according to the manufacturer's protocol using the Roche Rapid DNA Ligation Kit. Desalted ligation was electropermeated into 40 μl Electromax DH10B competent cells (Invitrogen) in a 0.2 cm Biorad disposable cuvette using Biorad Gene Pulser II with Pulse Controller Plus according to the manufacturer's instructions. After 1 hour of recovery in 1 ml of SOC medium, transformants were plated in LB medium containing 100 µg / ml ampicillin. Plasmid DNA preparation of clones was performed using the QIAprep Spin Miniprep Kit. Plasmid DNA was screened by restriction digest and sequenced for confirmation using primers designed for this vector (Seqwright).                 

aspC/pESC-His 클론은 proA PCR 산물과 마찬가지로 EcoRI 및 NotI으로 분해하였다. DNA는 전술한 바와 같이 정제하고 전술한 바와 같이 결찰시켰다. 두 유전자 작제물을 가지고 DH10B 세포를 형질전환시키고 제한분해 및 DNA 서열분석으로 선별하였다.aspC / pESC-His clones were digested with EcoRI and NotI as well as proA PCR products. DNA was purified as described above and ligated as described above. DH10B cells were transformed with two gene constructs and selected by restriction digest and DNA sequencing.

이 작제물을 가지고 S.c.EasyComp™ Transformation Kit(Invitrogen)를 이용하여 S.세리비지에 균주 YPH500을 형질전환시켰다. 형질전환 반응액은 2% 글루코스를 함유하는 SC-His 최소 배지(Invitrogen pYES2 manual)에 평판배양하였다. 전술한 PCR 프라이머를 사용하여 콜로니 PCR을 통해 proA 및 aspC 유전자가 존재하는지 각 효모 콜로니를 선별하였다. 펠릿화된 세포(2㎕)는 1㎕ 자이몰라제를 함유하는 Y-Lysis Buffer(Zymo Research) 20㎕에 현탁시키고 37℃에서 10분 동안 가열하였다. 이 현탁액 4㎕를 전술한 PCR 반응 혼합물과 프로그램을 이용하는 50㎕ PCR 반응에 사용하였다.This construct was used to transform S. cerevisiae strain YPH500 using S.c.EasyComp ™ Transformation Kit (Invitrogen). Transformants were plated in SC-His minimal medium (Invitrogen pYES2 manual) containing 2% glucose. Each yeast colony was selected for the presence of the proA and aspC genes by colony PCR using the PCR primers described above. Pelletized cells (2 μl) were suspended in 20 μl of Y-Lysis Buffer (Zymo Research) containing 1 μl Zymolase and heated at 37 ° C. for 10 minutes. 4 μl of this suspension was used for the 50 μl PCR reaction using the PCR reaction mixture and program described above.

배양액 5ml를 SC-His + 글루코스 상에서 30℃, 225rpm 하에 하룻밤 동안 증식시켰다. 갈락토스로 유도하기에 앞서 지연 기간을 최소화하기 위하여 세포를 라피노스 상에서 증식할 수 있도록 서서히 조정해 주었다. 약 12시간 동안 증식시킨 후, 600nm에서 흡광도를 측정하고, 적당량의 세포를 침전시킨 뒤 새 SC-His 배지에 OD 0.4가 되게 재현탁시켰다. 이어서 다음과 같은 탄소원을 사용하였다: 1% 라피노스 + 1% 글루코스, 0.5% 글루코스 + 1.5% 라피노스, 2% 라피노스 및 마지막으로 1% 라피노스 + 2% 갈락토스(유도용). 5 ml of the culture was grown overnight at 30 ° C., 225 rpm on SC-His + glucose. Cells were slowly adjusted to proliferate on raffinose to minimize delays prior to galactose induction. After propagation for about 12 hours, the absorbance was measured at 600 nm, an appropriate amount of cells were precipitated and resuspended in fresh SC-His medium to OD 0.4. Then the following carbon sources were used: 1% raffinose + 1% glucose, 0.5% glucose + 1.5% raffinose, 2% raffinose and finally 1% raffinose + 2% galactose (for induction).

유도 배지에서 약 16시간 동안 증식시킨 후, 50ml 배양물을 25ml 배양물로 분할하고 한쪽 배양물에만 다음과 같은 성분을 첨가하였다: 1g/L L-트립토판, 5mM 인산나트륨 pH 7.1, 1g/L 피루브산나트륨, 1mM MgCl2(최종 농도). 비유도 배지 유래의 배양액 및 세포 펠릿 시료와, 모나틴 경로의 기질에 첨가하기 전에 16시간 배양한 배양물 유래의 배양액 및 세포 펠릿 시료는 음성 대조군으로 보관하였다. 또한, 기능성 aspC 유전자( 및 절두형 proA 유전자) 만을 함유하는 작제물은 다른 음성 대조군으로 사용하였다. 세포는 유도 후 총 69시간 동안 증식시켰다. 때로, 효모 세포는 보다 낮은 OD로 유도되었고, 트립토판과 피루브산염을 첨가하기 전 4시간 동안만 증식되었다. 하지만, 이러한 모나틴 기질은 증식을 억제하는 것으로 보이며 보다 높은 OD 량의 첨가가 보다 효과적이었다.After about 16 hours of propagation in induction medium, 50 ml culture was divided into 25 ml cultures and the following components were added to only one culture: 1 g / L L-tryptophan, 5 mM sodium phosphate pH 7.1, 1 g / L pyruvic acid Sodium, 1 mM MgCl 2 (final concentration). Culture medium and cell pellet samples derived from non-induction medium and culture medium and cell pellet samples derived from the culture cultured for 16 hours before being added to the substrate of the monatin pathway were stored as negative controls. In addition, constructs containing only the functional aspC gene (and truncated proA gene) were used as other negative controls. Cells were expanded for a total of 69 hours after induction. Sometimes, yeast cells were induced with lower OD and proliferated only for 4 hours before the addition of tryptophan and pyruvate. However, these monatin substrates appeared to inhibit proliferation and higher OD amounts were more effective.

배양물에서 얻은 세포 펠릿은 이전 실시예에 기술된 바와 같이 프로테아제 억제제와 벤조나제 뉴클레아제의 첨가하에 5ml의 YeastBuster™ + 50㎕ THP(Novagen)/세포g(습윤중량)로 제조자의 프로토콜에 따라 용균시켰다. 배양액 및 배양 추출물은 여과하고 실시예 10에 기술된 바와 같이 SRM으로 분석하였다. 이 방법을 사용한 결과, 배양액 시료에서는 모나틴이 전혀 검출되지 않았는데, 이는 세포가 이러한 조건하에서는 모나틴을 분리할 수 없음을 알 수 있었다. 이러한 조건 하에서는 양성자 기동력이 불충분하거나 일반적인 아미노산 전달인자가 트립토판으로 포화되어 있을 수 있다. 단백질 발현은 SDS-PAGE를 통해 변화를 검출할 수 있는 수준은 아니었다.Cell pellets obtained from the cultures were prepared according to the manufacturer's protocol with 5 ml of YeastBuster ™ + 50 μl THP (Novagen) / g of cells (wet weight) under the addition of a protease inhibitor and Benzonase nuclease as described in the previous examples. Lysate. Cultures and culture extracts were filtered and analyzed by SRM as described in Example 10. As a result of this method, no monatin was detected in the culture sample, indicating that the cells could not separate monatin under these conditions. Under these conditions, proton maneuverability may be insufficient or a general amino acid transfer factor may be saturated with tryptophan. Protein expression was not at levels detectable through SDS-PAGE.

트립토판과 피루브산염을 배지에 첨가한 경우에는, 두 기능성 유전자를 가진 배양물의 세포 추출물에서 모나틴을 일시적으로 검출할 수 있었다(약 60㎍/ml). 하지만, 모든 음성 대조용 세포 추출물에서는 모나틴이 검출되지 않았다. 모나틴의 시험관내 분석은 실시예 6에 기술된 최적 분석법을 이용하여 4.4mg/ml의 총 단백질(일반적으로 대장균 세포 추출물에서 사용되는 양의 약 2배)을 가지고 2반복으로 수행하였다. 세포 추출물에서 제한성인 효소를 조사하기 위하여 32㎍/ml C.테스토스테로니 ProA 알돌라제 또는 400㎍/ml AspC 아미노전이효소 중 어느 하나를 첨가하여 다른 분석도 수행하였다. 음성 대조군은 효소를 첨가하지 않거나 AspC 아미노전이효소만을 첨가하여 수행하였다(알돌 축합은 효소 없이 어느 정도 일어날 수 있다). 양성 대조군은 부분 정제된 효소(30 내지 40%)를 가지고 알돌라제 16㎍/ml 및 아미노전이효소 400㎍/ml를 사용하여 수행하였다.When tryptophan and pyruvate were added to the medium, monatin was temporarily detected in the cell extracts of the cultures with the two functional genes (about 60 μg / ml). However, no monatin was detected in all negative control cell extracts. In vitro analysis of monatin was performed in two replicates with 4.4 mg / ml of total protein (typically about twice the amount used in E. coli cell extracts) using the optimal assay described in Example 6. Other assays were also performed by adding either 32 μg / ml C. Testosterone ProA aldolase or 400 μg / ml AspC aminotransferase to investigate the restriction enzymes in the cell extract. Negative controls were performed with no enzyme or only with AspC aminotransferase (aldol condensation can occur to some extent without enzyme). Positive controls were performed with 16 μg / ml aldolase and 400 μg / ml aminotransferase with partially purified enzyme (30-40%).

시험관내 결과는 SRM으로 분석하였다. 세포 추출물 분석 결과, 트립토판은 유도 후 배지에 첨가했을 때 세포로 유효하게 전달되어 트립토판이 추가되지 않은 세포에 비해 2차수 더 높은 트립토판 수준을 나타냄을 확인하였다. 시험관내 모나틴 분석 결과는 표 6에 나타내었다(수치는 ng/ml를 나타낸다).In vitro results were analyzed by SRM. As a result of the cell extract analysis, it was confirmed that tryptophan was effectively delivered to cells when added to the medium after induction, showing a second level of tryptophan level compared to cells to which tryptophan was not added. The results of in vitro monatin analysis are shown in Table 6 (values represent ng / ml).

표 6Table 6

효모 세포 추출물에 의한 모나틴 생산Monatine Production by Yeast Cell Extracts

aspC 작제물aspC construct +알돌라제+ Aldolase +AspC+ AspC 두 유전자 작제물Two gene constructs +알돌라제+ Aldolase +AspC+ AspC 억제(글루코스 배지)Inhibition (glucose medium) 00 888.3888.3 173.5173.5 00 465.2465.2 829829 24시간 유도24-hour induction 00 2832.82832.8 642.4642.4 00 1375.61375.6 9146.69146.6 69시간 유도69 hours induction 00 4937.34937.3 340.3340.3 71.971.9 1652.81652.8 23693.523693.5 69hr + 치환69hr + substitution 00 556.9556.9 659.1659.1 21.921.9 755.6755.6 16688.216688.2 + 대조군(정제 효소)+ Control (tablet enzyme) 2185321853 2185321853 - 대조군(효소 무첨가)-Control (without enzyme) 00 254.3254.3 00 254.3254.3

증식 배지에 기질의 첨가 여부에 관계없이 전장의 두 유전자 작제물 세포 추출물에서는 양성 결과가 수득되었다. 이러한 결과는 양성 대조군과 비교해보면 이 효소가 효모에 존재하는 총 단백질의 약 1%의 수준으로 발현된다는 것을 알 수 있었다. aspC 작제물(절두형 proA를 보유)의 세포 추출물을 알돌라제 첨가하에 분석했을 때 생산되는 모나틴의 양은 세포 추출물만을 분석할 때 보다 유의적으로 더 많았는데, 이것은 재조합체 AspC 아미노전이효소가 효모 총 단백질의 약 1 내지 2%를 차지한다는 것을 시사한다. 미유도 배양물의 세포 추출물은 세포내 본래의 아미노전이효소의 존재로 인하여 알돌라제 첨가하에 분석하는 경우 소량의 활성을 나타냈다. AspC 아미노전이효소 첨가 하에 분석하는 경우에는 미유도 세포 유래의 추출물의 활성은 AspC(약 200ng/ml)를 첨가한 음성 대조군에 의해 생산되는 모나틴의 양까지 증가하였다. 이에 반해, 두 유전자 작제물 세포 추출물의 분석 시 관찰되는 활성은 알돌라제가 첨가되는 경우 보다 아미노전이효소가 보충되는 경우에 더욱 증가하였다. 두 유전자는 동일 수준으로 발현되어야 할 것이므로, 실시예 6에 제시된 결과와 마찬가지로 아미노전이효소의 농도가 알돌라제의 농도 보다 높을 때 모나틴의 생산량이 최대가 될 수 있음이 시사되어진다.Positive results were obtained with the full length two gene construct cell extracts with or without the addition of a substrate to the growth medium. These results indicate that the enzyme is expressed at about 1% of the total protein present in yeast compared to the positive control. When the cell extracts of the aspC construct (with truncated proA) were analyzed under the addition of aldolase, the amount of monatin produced was significantly higher than when only the cell extracts were analyzed, indicating that the recombinant AspC aminotransferase It represents about 1 to 2% of yeast total protein. Cell extracts of uninduced cultures exhibited a small amount of activity when analyzed under the addition of aldolase due to the presence of native aminotransferases in the cells. When analyzed under the addition of AspC aminotransferase, the activity of extracts derived from uninduced cells increased to the amount of monatin produced by the negative control with AspC (about 200 ng / ml). In contrast, the activity observed in the analysis of the two gene construct cell extracts was further increased with aminotransferase supplementation than with aldolase. Since both genes should be expressed at the same level, it is suggested that the production of monatin can be maximized when the concentration of aminotransferase is higher than that of aldolase, as shown in Example 6.

실시예 13Example 13

연계 반응을 이용한 효소 공정의 개선Improvement of Enzyme Process Using Linked Reaction

이론적으로, 기질이나 중간체의 부반응이나 분해가 일어나지 않는다면 도 1에 예시한 효소 반응을 통해 형성되는 산물의 최대량은 각 반응의 평형 상수, 및 트립토판과 피루브산염의 농도에 정비례하게 된다. 하지만, 트립토판은 가용성이 큰 기질이 아니고, 피루브산염의 농도가 200mM 보다 많으면 수율에 악영향을 미치는 것으로 관찰된다(실시예 6).In theory, if no side reaction or degradation of the substrate or intermediate occurs, the maximum amount of product formed through the enzymatic reaction illustrated in FIG. 1 is directly proportional to the equilibrium constant of each reaction and the concentrations of tryptophan and pyruvate. However, tryptophan is not a highly soluble substrate, and it is observed that the pyruvate concentration is more than 200 mM adversely affects the yield (Example 6).

이상적인 것은, 모나틴의 농도가 기질에 비례하여 최대화되어 분리 비용을 줄일 수 있는 방법이다. 반응 혼합물로부터 모나틴을 제거하기 위해 물리적 분리를 수행하여 역반응의 발생 가능성을 차단할 수 있다. 그 다음, 원료와 촉매를 다시 생성시킬 수 있다. 모나틴은 그 크기, 전하 및 소수성 측면에서 몇몇 시약 및 중간체와 유사하기 때문에 모나틴에 대해 높은 친화성(예, 친화성 크로마토그래피 기술)이 없는 한 물리적 분리는 곤란할 것이다. 하지만, 모나틴 반응은 반응계의 평형을 모나틴 생성 방향으로 전환시키는 다른 반응들과 연계될 수 있다. 다음은, 트립토판 또는 인돌-3-피루브산염으로부터 산출되는 모나틴의 수율을 향상시키는 방법을 예시한 것이다.Ideally, the concentration of monatin is maximized in proportion to the substrate to reduce the separation cost. Physical separation may be performed to remove monatin from the reaction mixture to block the possibility of adverse reactions. The raw material and the catalyst can then be produced again. Because monatin is similar in size, charge, and hydrophobicity to some reagents and intermediates, physical separation will be difficult unless there is a high affinity for monatin (eg, affinity chromatography techniques). However, the monatin reaction can be associated with other reactions that shift the equilibrium of the reaction system to the direction of monatin production. The following illustrates a method of improving the yield of monatin produced from tryptophan or indole-3-pyruvate.

옥살로아세트산염 탈탄산효소(EC 4.1.1.3)를 이용한 연계 반응Linked reaction with oxaloacetate decarboxylase (EC 4.1.1.3)

도 11은 이 반응을 예시한 것이다. 이 반응에서는 인돌-3-피루브산염 생산 방향으로 반응을 유도하기 위하여 트립토판 산화효소 및 카탈라제를 이용한다. 카탈라제는 과산화수소가 역반응이나 효소 또는 중간체 손상에 이용될 수 없도록 과량을 사용한다. 카탈라제 반응 동안에서 산소가 재생된다. 또는, 인돌-3-피루브산염을 기질로서 사용할 수도 있다.11 illustrates this reaction. In this reaction, tryptophan oxidase and catalase are used to drive the reaction towards indole-3-pyruvate production. Catalase is used in excess so that hydrogen peroxide cannot be used for adverse reactions or enzyme or intermediate damage. Oxygen is regenerated during the catalase reaction. Alternatively, indole-3-pyruvate may be used as the substrate.

아스파트르산염은 MP의 아민화 시 아미노 공급체로서 사용되며, 아스파르트산염 아미노전이효소가 사용된다. 이상적인 것은, MP에서 모나틴으로의 반응에 비 해 트립토판/인돌-3-피루브산염 반응에 대한 특이성이 낮은 아미노전이효소를 사용하여 아스파르트산염이 인돌-3-피루브산염을 재아민화하는데 사용되지 않는 것이다. 옥살로아세트산염을 피루브산염과 이산화탄소로 전환시키기 위하여 옥살로아세트산염 탈탄산효소(슈도모나스 종 유래)를 첨가할 수 있다. CO2는 휘발성이므로, 효소와 반응할 가능성이 적어서 역반응을 감소시키거나 심지어 차단한다. 이 단계에서 생산된 피루브산염은 알돌 축합 반응에 유용하게 사용될 수 있다. 다른 탈탄산 효소도 사용할 수 있고, 상동체는 다음과 같은 미생물에 존재하는 것으로 알려져 있다: 악티노바실러스 악티노마이세템코미탄스, 아퀴펙스애오리커스, 아케오글로버스 풀지두스, 아조토박터 비네란디, 박테로이즈 프라질리스, 몇몇 보르데텔라 종, 캄필로박터 제주니, 클로로븀 테피둠, 클로로플렉서스 아우란티아커스, 엔테로코커스 페컬리스, 푸소박테리움 뉴클레아텀, 크렙시엘라 뉴모니애, 레지오넬라 뉴모필라, 마그네토코커스 MC-1, 만하이미아 헤모리티카, 메틸로바실러스 플라젤라투스 KT, 파스퇴렐라 멀토시다 Pm70, 페트로토가 미오테르마, 포피로모나스 진지발리스, 몇몇 슈도모나스 종, 몇몇 파이로코커스 종, 로도코커스, 몇몇 살모넬라 종, 몇몇 스트렙토코커스 종, 써모크로마티움 테피둠, 써모토가 마리티마, 트레포네마 팔리둠 및 몇몇 비브리오 종.Aspartate is used as an amino source in the amination of MP, and aspartate aminotransferase is used. Ideally, aspartate would not be used to reamine indole-3-pyruvate using aminotransferases with less specificity for tryptophan / indole-3-pyruvate reactions compared to MP-monatin reactions. . Oxaloacetate decarboxylase (from Pseudomonas species) may be added to convert oxaloacetate to pyruvate and carbon dioxide. Since CO 2 is volatile, it is less likely to react with enzymes, reducing or even blocking back reactions. The pyruvate produced at this stage can be usefully used for the aldol condensation reaction. Other decarboxylase enzymes can also be used, and homologues are known to be present in the following microorganisms: Actinobacillus actinomycetem comitans, Aquifex aoricus, Akeoglobus fulgidus, azotobacter vine Randi, Bacterose prazilis, several Bordetella spp., Campylobacter jejuni, chlorobium tepidum, chloroplexus aurantius, enterococcus peculis, fusobacterium nucleatum, Krebsiella nu Monia, Legionella pneumophila, Magnetococcus MC-1, Manheimia haemolytica, Methylovacillus plagelatus KT, Pasteurella multocida Pm70, Petrotoga myothema, Popiromonas gingivalis, several Pseudomonas species, some Pyrococcus species, Rhodococcus species, some Salmonella species, some Streptococcus species, Thermochromatium tepidum, Thermomotoga marittima, Treponema parley And several Vibrio species.

트립토판 아미노전이효소의 분석은 대장균의 아스파르트산염 아미노전이효소(AspC), 대장균의 타이로신 아미노전이효소(TyrB), L.메이저 유래의 광범위 기질 아미노전이효소(BSAT) 및 실시예 1에 기술한 바와 같은 2가지 상용화된 돼지 글루 탐산염-옥살로아세트산염 아미노전이효소를 사용하여 수행하였다. 아미노 수용체로서 옥살로아세트산염 및 알파-케토글루타르산염을 시험하였다. 모나틴 사용시의 활성(실시예 7) : 트립토판 사용시의 활성의 비를 비교하여 모나틴 아미노전이효소 반응에 가장 높은 특이성을 가진 효소를 결정하였다. 그 결과, 모나틴 반응 : 트립토판 반응에 가장 높은 특이성을 가진 효소는 돼지 II-A형 글루탐산염-옥살로아세트산염 아미노전이효소 GOAT(시그마 G7005)인 것을 알 수 있었다. 이 특이성은 사용된 아미노 수용체의 종류와는 무관하였다. 따라서, 이 효소를 옥살로아세트산염 탈탄산효소와의 연계 반응에 사용하였다.Assays of tryptophan aminotransferase were described in E. coli aspartate aminotransferase (AspC), E. coli tyrosine aminotransferase (TyrB), L. major major substrate aminotransferase (BSAT) and as described in Example 1. Two commercialized porcine glutamate-oxaloacetate aminotransferases were performed. Oxaloacetate and alpha-ketoglutarate were tested as amino acceptors. Activity using monatin (Example 7): An enzyme having the highest specificity for the monatin aminotransferase reaction was determined by comparing the ratio of the activity using tryptophan. As a result, it was found that the enzyme having the highest specificity for the monatin reaction: tryptophan reaction was porcine II-A glutamate-oxaloacetate aminotransferase GOAT (Sigma G7005). This specificity was independent of the type of amino receptor used. Therefore, this enzyme was used for the linkage reaction with oxaloacetate decarboxylase.

인돌-3-피루브산염으로부터 시작하는 일반적인 반응에는 50mM Tris-Cl pH 7.3, 6mM 인돌-3-피루브산염, 6mM 피루브산 나트륨, 6mM 아스파르트산염, 0.05mM PLP, 3mM 인산칼륨, 3mM MgCl2, 25㎍/ml 아미노전이효소, 50㎍/ml C.테스토스테로니 ProA 알돌라제 및 3 유닛/ml 탈탄산효소(시그마 O4878)를 사용하였다. 이 반응은 26℃에서 1시간 동안 진행시켰다. 몇몇 경우에는 상기 탈탄산효소를 제외시키거나 아스파르트산염 대신에 알파-케토글루타르산염을 사용하였다(음성 대조군으로서). 전술한 아미노전이효소들을 GOAT 대신 사용하여 종래의 특이성 실험을 확인하였다. 시료는 여과하고 실시예 10에 기술된 바와 같이 LC/MS로 분석하였다. 그 결과, GOAT 효소가 단백질 1mg 당 최대량의 모나틴을 생산하고 부산물로서 트립토판이 최소량이 생산됨을 확인하였다. 또한, 탈탄산효소를 첨가하였을 때 2 내지 3배 유리하였다. 대장균 AspC 효소 역시 다른 아미노전이효소에 비해서 다량의 모나틴을 생 산하였다.Typical reactions starting with indole-3-pyruvate include 50 mM Tris-Cl pH 7.3, 6 mM indole-3-pyruvate, 6 mM sodium pyruvate, 6 mM aspartate, 0.05 mM PLP, 3 mM potassium phosphate, 3 mM MgCl 2 , 25 μg / ml aminotransferase, 50 μg / ml C. testosterone ProA aldolase and 3 units / ml decarboxylase (Sigma O4878) were used. The reaction was carried out at 26 ° C. for 1 hour. In some cases the decarboxylase was excluded or alpha-ketoglutarate was used in place of aspartate (as negative control). The aminotransferases described above were used in place of GOAT to confirm conventional specificity experiments. Samples were filtered and analyzed by LC / MS as described in Example 10. As a result, it was confirmed that the GOAT enzyme produced the maximum amount of monatin per mg of protein and the minimum amount of tryptophan was produced as a by-product. It was also 2 to 3 times advantageous when decarboxylase was added. E. coli AspC enzyme also produced a higher amount of monatin than other aminotransferases.

모나틴 생산은 1) 인돌-피루브산염, 피루브산염 및 아스파르트산염을 2mM씩 주기적으로 첨가하고(30분 내지 1시간 마다), 2) 반응을 혐기 환경이나 탈기된 완충액 중에서 수행하고, 3) 반응을 하룻밤 동안 진행시키고, 4) 여러번 동결-해동하지 않은 갓 제조한 탈탄산효소를 사용함으로써 증가되었다. 탈탄산효소는 피루브산염의 농도가 12mM 보다 많은 경우에 억제되었다. 인돌-3-피루브산염의 농도가 4mM 보다 높은 경우에는 인돌-3-피루브산염과의 부반응이 촉진되었다. 이 반응에 사용되는 인돌-3-피루브산염의 양은 알돌라제의 양을 증가시킨다면 또한 증가시킬 수 있다. 다량의 인산염(50mM)과 아스파르트산염(50mM)은 이 탈탄산효소에 대해 억제 작용을 하는 것으로 관찰되었다. 탈탄산효소의 첨가량은 1시간 반응 내에 모나틴 생산의 감소 없이 0.5U/ml로 감소시킬 수 있었다. 온도를 26℃에서 30℃로, 30℃에서 37℃로 증가시키는 경우에도 모나틴의 생산량이 증가하였다. 하지만, 37℃에서는 인돌-3-피루브산염의 부반응도 촉진되었다. pH 7에서 7.3으로 증가시켜도 모나틴 생산량이 증가하였고, pH 7.3 내지 8.3 사이에서는 비교적 안정하였다.Monatin production is performed by 1) adding indole-pyruvate, pyruvate and aspartate periodically (every 30 minutes to 1 hour), 2) carrying out the reaction in an anaerobic or degassed buffer, and 3) carrying out the reaction. Proceed overnight and 4) increased by using freshly prepared decarboxylase that was not freeze-thawed multiple times. Decarboxylase was inhibited when the pyruvate concentration was greater than 12 mM. When the concentration of indole-3-pyruvate was higher than 4 mM, the side reaction with indole-3-pyruvate was promoted. The amount of indole-3-pyruvate used in this reaction can also be increased if the amount of aldolase is increased. Large amounts of phosphate (50 mM) and aspartate (50 mM) were observed to inhibit this decarboxylase. The amount of decarboxylase could be reduced to 0.5 U / ml without a decrease in monatin production in the 1 hour reaction. The production of monatin also increased when the temperature was increased from 26 ° C to 30 ° C and from 30 ° C to 37 ° C. However, the side reaction of indole-3-pyruvate was also promoted at 37 ° C. Increasing the pH from 7.3 to 7.3 increased the monatin production and was relatively stable between pH 7.3 and 8.3.

트립토판으로부터 개시되는 일반적인 반응에는 50mM Tris-Cl pH 7.3, 20mM 트립토판, 6mM 아스파르트산염, 6mM 피루브산 나트륨, 0.05mM PLP, 3mM 인산칼륨, 3mM MgCl2, 25㎍/ml 아미노전이효소, 50㎍/ml C.테스토스테로니 ProA 알돌라제, 4 유닛/ml 탈탄산효소, 5 내지 200mU/ml L-아미노산 산화효소(시그마 A-2805), 168U/ml 카탈라제(시그마 C-3515) 및 0.008mg FAD를 사용하였다. 이 반응은 30℃에 서 30분 동안 진행시켰다. 탈탄산효소의 첨가 시 반응이 향상되었다. 50mU/ml 산화효소가 사용되었을 때 최대량의 모나틴이 생산되었다. 인돌-3-피루브산염이 기질로서 사용되었을 때에도 유사한 개선이 관찰되었다. 또한, 1) 트립토판 농도가 낮고(즉, 아미노전이효소의 Km 이하로서 활성 부위에 있는 MP와 경쟁할 수 없는 정도), 2) 산화효소 : 알돌라제와 아미노전이효소의 비가 인돌-3-피루브산염이 축적할 수 없을 정도의 수준으로 유지될 때 모나틴의 생산량이 증가하였다. Typical reactions initiated from tryptophan include 50 mM Tris-Cl pH 7.3, 20 mM tryptophan, 6 mM aspartate, 6 mM sodium pyruvate, 0.05 mM PLP, 3 mM potassium phosphate, 3 mM MgCl 2 , 25 μg / ml aminotransferase, 50 μg / ml C Testosterone ProA aldolase, 4 units / ml decarboxylase, 5-200 mU / ml L-amino acid oxidase (Sigma A-2805), 168 U / ml catalase (Sigma C-3515) and 0.008 mg FAD It was. The reaction was run at 30 ° C. for 30 minutes. The reaction was improved upon addition of decarboxylase. The maximum amount of monatin was produced when 50mU / ml oxidase was used. Similar improvements were observed when indole-3-pyruvate was used as the substrate. In addition, 1) tryptophan concentration is low (i.e., less than K m of aminotransferase and cannot compete with MP in the active site), and 2) oxidase: ratio of aldolase and aminotransferase indole-3- The production of monatin was increased when pyruvate was maintained at levels that could not accumulate.

인돌-3-피루브산염 또는 트립토판으로부터의 개시 여부에 관계없이 항온처리 시간이 1 내지 2시간인 분석에서 생산되는 모나틴의 양은 효소 비가 동일하게 유지되면서 모든 효소의 양이 2 내지 4배가 사용될 때 증가하였다. 어떤 기질이 사용되든지 간에 약 1mg/ml 농도의 모나틴이 수득되었다. 인돌-피루브산염으로부터 개시되는 경우 생산되는 트립토판의 양은 일반적으로 산물 양의 20% 미만으로서, 연계 반응의 유용성을 보여주었다. 또 다른 최적화와 중간체 및 부반응 농도의 조절을 통해 생산성과 수율은 크게 향상시킬 수 있다.Regardless of initiation from indole-3-pyruvate or tryptophan, the amount of monatin produced in the assay with incubation time of 1 to 2 hours increased when the amount of all enzymes was used 2 to 4 times while the enzyme ratio remained the same. It was. Whatever substrate was used, monatin at a concentration of about 1 mg / ml was obtained. The amount of tryptophan produced when starting from indole-pyruvate is generally less than 20% of the product amount, demonstrating the utility of the linkage reaction. Further optimization and control of intermediate and side reaction concentrations can significantly improve productivity and yield.

리신 엡실론 아미노전이효소(EC 2.6.1.36)를 이용한 연계 반응Linked reaction with lysine epsilon aminotransferase (EC 2.6.1.36)

리신 엡실론 아미노전이효소(L-리신 6-아미노전이효소)는 몇몇 유기체, 예컨대 로도코커스, 마이코박테리움, 스트렙토마이세스, 노카디아, 플라보박테리움, 칸디다 유틸리스 및 스트렙토마이세스 등에서 관찰된다. 제1 단계로서 일부 베타-락탐 항생제 생산에 사용되는 유기체가 유용하다(Rius and Demain, J.Microbiol.Biotech., 7:95-100, 1997). 이 효소는 아미노 수용체로서 알파-케토 글루타르산염을 이용하여 리신의 C6를 PLP 매개 아미노전이화하여 리신을 L-2-아미노아디페이트 6-세미알데하이드(알리신)으로 전환시킨다. 알리신은 불안정하고 자발적으로 세포내 탈수반응을 진행하여 고리형 분자인 1-피페리데인 6-카르복실레이트를 형성한다. 이것은 임의의 역반응이 발생되지 않도록 효과적으로 억제한다. 이 반응식은 도 12에 도시하였다. 대안적 효소로서 리신-피루브산염 6-아미노전이효소(EC 2.6.1.71)도 사용할 수 있다.Lysine epsilon aminotransferase (L-lysine 6-aminotransferase) is found in several organisms such as Rhodococcus, Mycobacterium, Streptomyces, Nocadia, Flavobacterium, Candida Utility, Streptomyces and the like. . As a first step, organisms used to produce some beta-lactam antibiotics are useful (Rius and Demain, J. Microbiol. Biotech., 7: 95-100, 1997). This enzyme converts lysine to L-2-aminoadipate 6-semialdehyde (allysine) by using PLP mediated aminotranslation of C6 of lysine with alpha-keto glutarate as an amino acceptor. Allicin is unstable and spontaneously undergoes intracellular dehydration to form the cyclic molecule 1-piperidine 6-carboxylate. This effectively suppresses any adverse reactions from occurring. This scheme is shown in FIG. 12. As an alternative enzyme lysine-pyruvate 6-aminotransferase (EC 2.6.1.71) can also be used.

일반적인 반응에는 1ml 중에 50mM Tris-Cl pH 7.3, 20mM 인돌-3-피루브산염, 0.05mM PLP, 6mM 인산칼륨 pH 8, 2 내지 50mM 피루브산나트륨, 1.5mM MgCl2, 50mM 리신, 100㎍ 아미노전이효소(리신 엡실론 아미노전이효소 LAT-101, BioCatalytics Pasadena, CA) 및 200㎍ C.테스토스테로니 ProA 알돌라제를 사용하였다. 피루브산염의 농도를 증가시킴에 따라 모나틴의 생산량도 증가하였다. 이 반응 조건(50mM 피루브산염)하에서의 최대량은 옥살로아세트산염 탈탄산효소(약 0.1mg/ml)를 사용하는 연계 반응시 관찰되는 양 보다 10배 이하로 적었다.[M+H]+=293의 피크는 모나틴의 예상 시간에 용출되었고, 질량 스펙트럼 결과 다른 효소 반응에서 관찰되는 것과 같은 단편을 몇가지 함유하고 있었다. 질량/전하 비가 정확한(293) 제2 피크는 실시예 6에서 관찰된 S,S 모나틴에서 일반적으로 관찰된 시간 보다 약간 빠르게 용출되었는데, 이것은 모나틴의 다른 이성체의 존재를 암시할 수 있다. 이 효소에 의해 생산되는 트립토판의 양은 매우 적었다. 하지만, 피루브산염에 약간의 활성을 미칠 가능성이 있다(부산물로서 알라닌 생성). 또한, 이 효소는 불안정한 것으로 알려져 있다. 따라서, 안정성을 증가시키고, 피루브산염에 대한 활성을 감소시키고 MP에 대한 활성을 증가시키기 위하여 유도 진화 실험을 수행하여 개선시킬 수도 있다. 이 반응은 또한 전술한 바와 같이 L-아미노산 산화효소/카탈라제와 연계시킬 수도 있다.Typical reactions include 50 mM Tris-Cl pH 7.3, 20 mM indole-3-pyruvate, 0.05 mM PLP, 6 mM potassium phosphate pH 8, 2 to 50 mM sodium pyruvate, 1.5 mM MgCl 2 , 50 mM lysine, 100 μg aminotransferase ( Lysine epsilon aminotransferase LAT-101, BioCatalytics Pasadena, Calif.) And 200 μg C. Testosterone ProA aldolase were used. As the concentration of pyruvate increased, the production of monatin also increased. Under these reaction conditions (50 mM pyruvate), the maximum amount was less than 10 times less than that observed during the linkage reaction using oxaloacetate decarboxylase (about 0.1 mg / ml). [M + H] + = 293 The peak eluted at the expected time of monatin and contained several fragments as observed in other enzymatic reactions by mass spectra. The second peak, at an accurate mass / charge ratio of 293, eluted slightly faster than the time normally observed for S, S monatin observed in Example 6, which may suggest the presence of other isomers of monatin. The amount of tryptophan produced by this enzyme was very small. However, it is possible to have some activity on pyruvate (producing alanine as a byproduct). This enzyme is also known to be unstable. Thus, it may be improved by conducting directed evolution experiments to increase stability, reduce activity on pyruvate and increase activity on MP. This reaction can also be linked to L-amino acid oxidase / catalase as described above.

다른 연계 반응Other linkage reaction

트립토판 또는 인돌-피루브산염으로부터 모나틴의 수율을 증가시킬 수 있는 다른 연계 반응을 도 13에 도시하였다. 포름산염 탈수소효소(EC 1.2.1.2 또는 1.2.1.43)은 공통적인 효소이다. 일부 포름산염 탈수소효소는 NADH를 필요로 하는 반면 다른 탈수소효소는 NADPH를 필요로 한다. 글루탐산 탈수소효소는 암모늄계 완충액을 사용하여 이전 실시예에서 모나틴 전구체와 모나틴 사이의 상호전환을 촉매했다. 포름산염 암모늄과 포름산염 탈수소효소의 존재는 보조인자의 재생에 효율적인 시스템이고, 이산화탄소 생성은 역반응 속도를 감소시키는 효과적인 방법이다(Bommarius et al., Biocatalysis 10:37, 1994 and Galkin et al. Appl.Environ.Microbiol. 63:4651-6, 1997). 또한, 다량의 포름산암모늄은 반응 완충액에 용해될 수 있다. 글루탐산 탈수소효소 반응(또는 유사한 환원성 아민화)에 의해 생산되는 모나틴의 수율은 포름산염 탈수소효소와 포름산암모늄의 첨가로 향상될 수 있다.Another linkage reaction that can increase the yield of monatin from tryptophan or indole-pyruvate is shown in FIG. 13. Formate dehydrogenase (EC 1.2.1.2 or 1.2.1.43) is a common enzyme. Some formate dehydrogenases require NADH, while other dehydrogenases require NADPH. Glutamic acid dehydrogenase catalyzed the interconversion between monatin precursor and monatin in the previous example using ammonium based buffer. The presence of ammonium formate and formate dehydrogenase is an efficient system for the regeneration of cofactors, and carbon dioxide production is an effective way to reduce the rate of reverse reactions (Bommarius et al., Biocatalysis 10:37, 1994 and Galkin et al. Appl. Environ. Microbiol. 63: 4651-6, 1997). In addition, large amounts of ammonium formate can be dissolved in the reaction buffer. The yield of monatin produced by the glutamic acid dehydrogenase reaction (or similar reductive amination) can be improved by the addition of formate dehydrogenase and ammonium formate.

모나틴 생산 방향으로 평형을 유도하는 다른 방법을 사용할 수도 있다. 예컨대, MP의 모나틴으로의 전환 반응에서 아미노산 공급체로서 아미노프로판이 사용되고 이와 함께 미국 특허 제5,360,724호 및 제5,300,437호에 기술된 것과 같은 오메 가-아미노산 아미노전이효소(EC 2.6.1.18)가 사용된다면 그 결과 산출되는 산물 중 하나는 기질인 아미노프로판 보다 휘발성이 강한 산물인 아세톤일 것이다. 이 아세톤을 증발시키기 위해서 온도를 주기적으로 단시간 동안 상승시킬 수 있다. 이에 따라 평형이 줄어들게 된다. 아세톤의 비등점은 47℃로서, 이 온도는 단시간 동안 사용된다면 중간체를 분해시킬 가능성은 적은 온도이다. 알파-케토글루타르산염에 활성을 나타내는 대부분의 아미노전이효소는 모나틴 전구체에도 활성을 나타낸다. 이와 유사하게, 글리옥실산염/방향족 산 아미노전이효소가 아미노 공급체로서의 글리신과 함께 사용된다면 글리옥실산염이 생산되고, 이것은 비교적 불안정하며 글리신에 비해 현저히 감소된 비등점을 갖고 있다.Other methods of inducing equilibrium in the direction of monatin production may be used. For example, aminopropane is used as the amino acid source in the conversion of MP to monatin and with omega-amino acid aminotransferases (EC 2.6.1.18) as described in US Pat. Nos. 5,360,724 and 5,300,437. If so, one of the resulting products would be acetone, a product that is more volatile than the substrate aminopropane. To evaporate this acetone, the temperature can be periodically raised for a short time. This reduces equilibrium. The boiling point of acetone is 47 ° C, which is less likely to degrade the intermediate if used for a short time. Most aminotransferases that are active against alpha-ketoglutarate are also active with monatin precursors. Similarly, if glyoxylate / aromatic acid aminotransferase is used with glycine as the amino feeder, glyoxylate is produced, which is relatively unstable and has a markedly reduced boiling point compared to glycine.

실시예 14Example 14

재조합체 발현Recombinant Expression

시중에서 입수용이한 효소, cDNA 및 아미노산 서열과, 본 발명에서 개시된 효소 및 서열, 예컨대 서열번호 11 및 12, 뿐만 아니라 이의 변형체, 다형태, 돌연변이체, 단편 및 융합체를 이용하면 표준 실험실 기술로 효소 등의 임의의 단백질을 발현 및 정제할 수 있다. 당업자라면 이러한 효소 및 이의 단편이 당해의 임의의 세포 또는 유기체에서 재조합으로 생산되고 사용전에, 예컨대 서열번호 12 및 이의 유도체의 생산 전에 정제될 수 있음을 잘 이해할 것이다.Commercially available enzymes, cDNA and amino acid sequences and enzymes and sequences disclosed herein, such as SEQ ID NOs: 11 and 12, as well as variants, polymorphs, mutants, fragments and fusions thereof, can be used as standard laboratory techniques. Any protein such as can be expressed and purified. Those skilled in the art will appreciate that such enzymes and fragments thereof may be recombinantly produced in any cell or organism of interest and purified prior to use, such as before production of SEQ ID NO: 12 and derivatives thereof.

재조합체 단백질을 생산하는 방법은 당해 기술분야에 공지되어 있다. 즉, 본 발명의 범위는 효소 등의 임의의 단백질 또는 이의 단편의 재조합체 발현을 포함한다. 예를 들어, 미국 특허 제5,342,764(Johnson et al.); 미국 특허 제5,846,819호 (Pausch et al.); 미국 특허 제5,876,969호(Fleer et al.) 및 Sambrook et al.(Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, New York, 1989, Ch. 17) 참조.Methods of producing recombinant proteins are known in the art. In other words, the scope of the present invention includes recombinant expression of any protein such as enzyme or fragment thereof. See, eg, US Pat. No. 5,342,764 to Johnson et al .; US Patent No. 5,846,819 to Pausch et al .; See US Pat. No. 5,876,969 (Fleer et al.) And Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, New York, 1989, Ch. 17).

간략히 설명하면, 단백질 또는 펩티드를 암호화하는 부분, 전장 또는 변형 cDNA 서열을 박테리아 또는 진핵세포 발현 벡터 등의 발현 벡터에 결찰시킨다. 이 cDNA 서열의 상류에 프로모터를 배치하면 단백질 및/또는 펩티드를 생산할 수 있다. 프로모터의 예로는 lac, trp, tac, trc, 파지 람다의 주 오퍼레이터 및 프로모터 영역, fd 외피 단백질의 조절 영역, SV40의 조기 및 후기 프로모터, 폴리오마, 아데노바이러스, 레트로바이러스, 바큘로바이러스 및 시미안 바이러스 유래의 프로모터, 3-포스포글리세르산염 키나제의 프로모터, 효모 산 인산화효소의 프로모터, 효모 알파 정합 인자의 프로모터 및 이의 조합이 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.Briefly, a portion, full-length or modified cDNA sequence encoding a protein or peptide is ligated to an expression vector such as a bacterial or eukaryotic expression vector. Placing the promoter upstream of this cDNA sequence allows the production of proteins and / or peptides. Examples of promoters include lac, trp, tac, trc, main operator and promoter regions of phage lambda, regulatory regions of fd envelope proteins, early and late promoters of SV40, polyomas, adenoviruses, retroviruses, baculoviruses and simian Promoter derived from virus, promoter of 3-phosphoglycerate kinase, promoter of yeast acid kinase, promoter of yeast alpha matching factor and combinations thereof, but is not limited thereto.

본래의 천연 단백질의 생산에 적합한 벡터로는 pKC30(Shimatake and Rosenberg, 1981, Nature 292: 128), pKK177-3(Amann and Brosius, 1985, Gene 40:183) 및 pET-3(Studier and Moffatt, 1986, J.Mol.Biol.189:113)이 있다. DNA 서열은 다른 클로닝 매개체, 예컨대 다른 플라스미드, 박테리오파지, 코스미드, 동물 바이러스 및 효모 합성 염색체(YAC) 등으로 전달할 수 있다(Burke et al., 1987, Science 236:806-12). 이 벡터들은 체세포. 및 단순 또는 복잡 유기체, 예컨대 박테리아, 진균(Timberlake and Marshall, 1989, Science 244:1313-7), 무척추동물, 식물(Gasser and Fraley, 1989, Science 244:1993) 및 포유동물(Pursel et al., 1989, Science 244:1281-8) 등의 각종 숙주에 도입될 수 있고, 이 숙주는 이종 cDNA의 도입으로 돌연변이화된다.Suitable vectors for the production of native natural proteins include pKC30 (Shimatake and Rosenberg, 1981, Nature 292: 128), pKK177-3 (Amann and Brosius, 1985, Gene 40: 183) and pET-3 (Studier and Moffatt, 1986). , J. Mol. Biol. 189: 113). DNA sequences can be transferred to other cloning media such as other plasmids, bacteriophages, cosmids, animal viruses and yeast synthetic chromosomes (YAC) and the like (Burke et al., 1987, Science 236: 806-12). These vectors are somatic cells. And simple or complex organisms such as bacteria, fungi (Timberlake and Marshall, 1989, Science 244: 1313-7), invertebrates, plants (Gasser and Fraley, 1989, Science 244: 1993) and mammals (Pursel et al., 1989, Science 244: 1281-8), and the like, which are mutated by the introduction of heterologous cDNA.

포유동물 세포에서의 발현을 위해, cDNA 서열은 이종 프로모터, 예컨대 시미안 바이러스 SV40, pSV2 벡터(Mulligan and Berg, 1981, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 78:2072-6) 중의 프로모터 등에 결찰시키고 원숭이 COS-1 세포(Gluzman, 1981, Cell 23:175-82) 등의 세포에 도입시키면 일시적 또는 장기적 발현을 달성할 수 있다. 키메라 유전자의 안정된 통합은 생화학적 선택 마커, 예컨대 네오마이신(Southern and Berg, 1982, J.Mol.Appl.Genet. 1:327-41) 및 마이코페놀산(Mulligan and Berg, 1981, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 78:2072-6)을 통해 포유동물 세포에서 유지시킬 수 있다.For expression in mammalian cells, the cDNA sequence is ligated to heterologous promoters such as the Simian virus SV40, a promoter in the pSV2 vector (Mulligan and Berg, 1981, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78: 2072-6), and the like. Transduction into cells, such as monkey COS-1 cells (Gluzman, 1981, Cell 23: 175-82), can achieve transient or long-term expression. Stable integration of chimeric genes can be achieved by biochemical selection markers such as neomycin (Southern and Berg, 1982, J. Mol. Appl. Genet. 1: 327-41) and mycophenolic acid (Mulligan and Berg, 1981, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78: 2072-6).

인간이나 다른 포유동물 세포로의 DNA의 전이는 통상적인 기술이다. 벡터는 다음과 같은 방법 등에 의해 순수 DNA로서 수용체 세포에 도입시킨다(형질감염): 인산칼슘을 이용한 침전(Graham and vander Eb, 1973, Virology 52:466), 인산스트론튬을 이용한 침전(Brash et al., 1987, Mol.Cell Biol. 7:2013), 일렉트로포레이션(Neumann et al., 1982, EMBO J. 1:841), 리포펙션(Felgner et al., 1987, Proc.Natl.Acad.Sci USA 84:7413), DEAE 덱스트란(McCuthan et al., 1968, J.Natl.Cancer Inst. 41:351), 미량주입(Mueller et al., 1978, Cell 15:579), 원형질체 융합(Schafenr, 1980, Proc.Natl.Acad.Sci. USA 77:2163-7), 또는 펠릿 건(Klein et al., 1987, Nature 327:70). 또는, 바이러스 벡터를 이용한 감염을 통해 cDNA를 도입시킬 수 있는데, 그 벡터의 예로는 레트로바이러스(Bernstein et al., 1985, Gen.Engrg. 7:235), 아데노바이러스(Ahmad et al., 1986, J.Virol.57:267) 또는 헤르페스(Spaete et al., 1982, Cell 30:295)가 있다.Transfer of DNA to human or other mammalian cells is a common technique. Vectors are introduced into receptor cells as pure DNA (transfection) by the following methods: precipitation with calcium phosphate (Graham and vander Eb, 1973, Virology 52: 466), precipitation with strontium phosphate (Brash et al. , 1987, Mol. Cell Biol. 7: 2013), electroporation (Neumann et al., 1982, EMBO J. 1: 841), lipofection (Felgner et al., 1987, Proc. Natl. Acad. Sci USA 84: 7413), DEAE dextran (McCuthan et al., 1968, J. Natl. Cancer Inst. 41: 351), microinjection (Mueller et al., 1978, Cell 15: 579), protoplast fusion (Schafenr, 1980 , Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77: 2163-7), or pellet gun (Klein et al., 1987, Nature 327: 70). Alternatively, cDNA can be introduced through infection with viral vectors, examples of which include retroviruses (Bernstein et al., 1985, Gen. Engrg. 7: 235), adenoviruses (Ahmad et al., 1986, J. Virol. 57: 267) or herpes (Spaete et al., 1982, Cell 30: 295).

본 발명의 원리가 적용될 수 있는 가능한 많은 구체예를 검토해 볼 때, 예시된 구체예는 본 발명의 일부 특정 예일 뿐이며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 것을 자명하게 알 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 다음 청구의 범위에 따라 한정되어야 한다. 따라서, 이러한 청구의 범위와 취지에 속하는 모든 발명은 본 출원인의 발명으로 주장한다.When reviewing as many embodiments as possible to which the principles of the invention may be applied, it will be apparent that the illustrated embodiments are merely some specific examples of the invention and should not be considered as limiting the scope of the invention. The scope of the invention should be defined according to the following claims. Accordingly, all inventions falling within the scope and spirit of this claim are claimed as applicant's inventions.

SEQUENCE LISTING <110> Cargill, Incorporated <120> Polypeptides and Biosynthetic Pathways <130> 6682-65741 <150> 60/374,831 <151> 2002-04-23 <160> 74 <170> PatentIn version 3.1 <210> 1 <211> 1170 <212> DNA <213> Sinorhizobium meliloti <400> 1 atgttcgacg ccctcgcccg ccaagccgac gatcccttgc ttttcctgat cggcctgttc 60 aggaaggatg agcgccccgg aaaggtcgat ctcggcgtag gagtctatcg cgacgagacc 120 ggacgcacgc cgatcttccg ggccgtcaag gcggcggaaa agcggcttct cgaaacacag 180 gacagcaagg cctatatcgg ccccgaaggg gacctcgtct ttctcgatcg gctctgggaa 240 ctcgtcggcg gcgacacgat cgagcggagc catgttgcgg gcgtccagac gcccggcggc 300 tccggcgcgc tccgtttggc ggcggacctc atcgcccgca tgggcggccg aggcatctgg 360 ctcgggctgc cgagctggcc gaaccacgcg ccgatcttca aggcggccgg gctcgatatc 420 gccacctacg acttcttcga cattccgtcg cagtcggtca tcttcgataa tctggtgagc 480 gcgctggaag gcgccgcatc cggcgatgcg gtgctgctgc atgcaagctg ccacaacccg 540 accggcggcg tcctgagcga agcacaatgg atggagatcg ccgcgctggt ggccgagcgc 600 ggcctgctgc cgctcgtcga tctcgcctat caggggttcg gccgcggcct cgaccaggat 660 gtcgcgggcc tccggcatct tctcggcgtg gtcccggaag cgctcgtcgc ggtttcctgc 720 tcgaagtcct tcgggcttta tcgcgagcgc gcgggcgcga tcttcgcgcg gaccagctcg 780 actgcctcgg cggacagggt gcgctcaaac ctcgcgggcc tcgcacgcac cagctattcc 840 atgccgccgg atcacggcgc agccgtcgtg cggacgatcc ttgacgaccc ggaactcagg 900 cgcgactgga cggaggagct cgagacgatg cggctcagga tgacgggcct ccggcggtcg 960 cttgccgagg gactccgcac ccgctggcag agcctcggcg cagtcgccga tcaggagggc 1020 atgttctcca tgctgccgct ttccgaagcg gaggttatgc ggctcaggac cgagcacggc 1080 atctatatgc cggcatccgg ccgcatcaac atcgccgggc tgaagacggc ggaagccgcc 1140 gagattgccg gcaagttcac cagtctctga 1170 <210> 2 <211> 389 <212> PRT <213> Sinorhizobium meliloti <400> 2 Met Phe Asp Ala Leu Ala Arg Gln Ala Asp Asp Pro Leu Leu Phe Leu 1 5 10 15 Ile Gly Leu Phe Arg Lys Asp Glu Arg Pro Gly Lys Val Asp Leu Gly 20 25 30 Val Gly Val Tyr Arg Asp Glu Thr Gly Arg Thr Pro Ile Phe Arg Ala 35 40 45 Val Lys Ala Ala Glu Lys Arg Leu Leu Glu Thr Gln Asp Ser Lys Ala 50 55 60 Tyr Ile Gly Pro Glu Gly Asp Leu Val Phe Leu Asp Arg Leu Trp Glu 65 70 75 80 Leu Val Gly Gly Asp Thr Ile Glu Arg Ser His Val Ala Gly Val Gln 85 90 95 Thr Pro Gly Gly Ser Gly Ala Leu Arg Leu Ala Ala Asp Leu Ile Ala 100 105 110 Arg Met Gly Gly Arg Gly Ile Trp Leu Gly Leu Pro Ser Trp Pro Asn 115 120 125 His Ala Pro Ile Phe Lys Ala Ala Gly Leu Asp Ile Ala Thr Tyr Asp 130 135 140 Phe Phe Asp Ile Pro Ser Gln Ser Val Ile Phe Asp Asn Leu Val Ser 145 150 155 160 Ala Leu Glu Gly Ala Ala Ser Gly Asp Ala Val Leu Leu His Ala Ser 165 170 175 Cys His Asn Pro Thr Gly Gly Val Leu Ser Glu Ala Gln Trp Met Glu 180 185 190 Ile Ala Ala Leu Val Ala Glu Arg Gly Leu Leu Pro Leu Val Asp Leu 195 200 205 Ala Tyr Gln Gly Phe Gly Arg Gly Leu Asp Gln Asp Val Ala Gly Leu 210 215 220 Arg His Leu Leu Gly Val Val Pro Glu Ala Leu Val Ala Val Ser Cys 225 230 235 240 Ser Lys Ser Phe Gly Leu Tyr Arg Glu Arg Ala Gly Ala Ile Phe Ala 245 250 255 Arg Thr Ser Ser Thr Ala Ser Ala Asp Arg Val Arg Ser Asn Leu Ala 260 265 270 Gly Leu Ala Arg Thr Ser Tyr Ser Met Pro Pro Asp His Gly Ala Ala 275 280 285 Val Val Arg Thr Ile Leu Asp Asp Pro Glu Leu Arg Arg Asp Trp Thr 290 295 300 Glu Glu Leu Glu Thr Met Arg Leu Arg Met Thr Gly Leu Arg Arg Ser 305 310 315 320 Leu Ala Glu Gly Leu Arg Thr Arg Trp Gln Ser Leu Gly Ala Val Ala 325 330 335 Asp Gln Glu Gly Met Phe Ser Met Leu Pro Leu Ser Glu Ala Glu Val 340 345 350 Met Arg Leu Arg Thr Glu His Gly Ile Tyr Met Pro Ala Ser Gly Arg 355 360 365 Ile Asn Ile Ala Gly Leu Lys Thr Ala Glu Ala Ala Glu Ile Ala Gly 370 375 380 Lys Phe Thr Ser Leu 385 <210> 3 <211> 1260 <212> DNA <213> Rhodobacter sphaeroides <400> 3 atgcgctcta cgacggctcc tggtccgagt ggggcatgta tgacgatctc aaggtcgcga 60 aaggatgacg aaggaatgct gaccgccctg aagccgcagc ccgcggacaa gatcctgcaa 120 ctgatccaga tgttccgcga ggatgcgcgc gcggacaaga tcgatctggg cgtgggcgtc 180 tacaaggacc cgaccgggct caccccggtc atgcgggccg tgaaggcggc cgagaagcgg 240 ctctgggagg tcgagaccac caagacctac accggccttg ccgacgagcc ggcctacaat 300 gccgcgatgg cgaagctgat cctcgcgggc gcggtcccgg ccgaccgggt 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22 agaggagagt tagagcctca gccggggaag ctccggg 37 <210> 23 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 23 ggtattgagg gtcgcatgtc cacgcaggcg gccat 35 <210> 24 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 24 agaggagagt tagagcctca ctcacgattc acattgc 37 <210> 25 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 25 ggtattgagg gtcgcatgcc agaattagct aatga 35 <210> 26 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 26 agaggagagt tagagcctta ttcgtcctct tgtaaaa 37 <210> 27 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 27 ggtattgagg gtcgcatgcg ctctacgacg gctcc 35 <210> 28 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 28 agaggagagt tagagcctca gccgcgcagc accttgg 37 <210> 29 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 29 ggtattgagg gtcgcatgtt tgagaacatt accgc 35 <210> 30 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 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agatcaacgg ctgtaccgtg cgtaacgtct atatcaaaga agccttcgat 480 acgggcgtgc gttacgactt taaaggcaac tttgaccttg agggattaga acgcggtatt 540 gaagaagttg gtccgaataa cgtgccgtat atcgttgcaa ccatcaccag taactctgca 600 ggtggtcagc cggtttcact ggcaaactta aaagcgatgt acagcatcgc gaagaaatac 660 gatattccgg tggtaatgga ctccgcgcgc tttgctgaaa acgcctattt catcaagcag 720 cgtgaagcag aatacaaaga ctggaccatc gagcagatca cccgcgaaac ctacaaatat 780 gccgatatgc tggcgatgtc cgccaagaaa gatgcgatgg tgccgatggg cggcctgctg 840 tgcatgaaag acgacagctt ctttgatgtg tacaccgagt gcagaaccct ttgcgtggtg 900 caggaaggct tcccgacata tggcggcctg gaaggcggcg cgatggagcg tctggcggta 960 ggtctgtatg acggcatgaa tctcgactgg ctggcttatc gtatcgcgca ggtacagtat 1020 ctggtcgatg gtctggaaga gattggcgtt gtctgccagc aggcgggcgg tcacgcggca 1080 ttcgttgatg ccggtaaact gttgccgcat atcccggcag accagttccc ggcacaggcg 1140 ctggcctgcg agctgtataa agtcgccggt atccgtgcgg tagaaattgg ctctttcctg 1200 ttaggccgcg atccgaaaac cggtaaacaa ctgccatgcc cggctgaact gctgcgttta 1260 accattccgc gcgcaacata tactcaaaca catatggact tcattattga agcctttaaa 1320 catgtgaaag agaacgcggc gaatattaaa ggattaacct ttacgtacga accgaaagta 1380 ttgcgtcact tcaccgcaaa acttaaagaa gtttaa 1416 <210> 42 <211> 1371 <212> DNA <213> Citrobacter freundii <400> 42 atgaattatc cggcagaacc cttccgtatt aaaagcgttg aaactgtatc tatgatcccg 60 cgtgatgaac gcctcaagaa aatgcaggaa gcgggttaca atactttcct gttaaattcg 120 aaagatattt atattgacct gctgacagac agtggcacta acgcaatgag cgacaagcag 180 tgggccggaa tgatgatggg tgatgaagcg tacgcgggca gcgaaaactt ctatcatctg 240 gaaagaaccg tgcaggaact gtttggcttt aaacatattg ttccgactca ccaggggcgt 300 ggcgcagaaa acctgttatc gcagctggct attaaacctg ggcaatatgt tgccgggaat 360 atgtatttca ctaccacccg ttatcaccag gaaaaaaatg gtgcggtgtt tgtcgatatc 420 gttcgtgacg aagcgcacga tgccggtctg aatattgcgt ttaaaggtga tatcgatctt 480 aaaaaattac aaaagctgat tgatgaaaaa ggcgcagaga atattgcgta tatctgcctg 540 gcggtgacgg ttaacctcgc gggcggccaa ccggtctcga tggctaacat gcgtgcggtg 600 cgtgaactga cagaagcgca tggcattaaa gtgttctacg acgctacccg ctgcgtagaa 660 aacgcctact ttatcaaaga gcaagagcag ggctttgaga acaagagcat cgccgagatc 720 gtgcatgaga tgttcagcta cgccgacggt tgtaccatga gtggtaaaaa agactgtctg 780 gtgaacatcg gcggcttcct gtgcatgaac gatgacgaaa tgttctcttc tgccaaagag 840 ttagtcgtgg tctacgaagg gatgccatct tacggcggcc tggccggacg tgatatggaa 900 gcgatggcga ttggcctgcg tgaagccatg cagtacgaat atattgagca ccgcgtgaag 960 caggttcgct acctgggcga taagctgaaa gccgctggcg taccgattgt tgaaccggta 1020 ggcggtcacg cggtattcct cgatgcgcgt cgcttctgcg agcatctgac gcaagatgag 1080 ttcccggcac aaagtctggc tgccagcatc tatgtggaaa ccggcgtgcg cagtatggag 1140 cgcggaatta tctctgcggg ccgtaataac gtgaccggtg aacaccacag accgaaactg 1200 gaaaccgtgc gtctgactat tccacgtcgt gtttatacct acgcacatat ggatgttgtg 1260 gctgacggta ttattaaact ttaccagcac aaagaagata ttcgcgggct gaagtttatt 1320 tacgagccga agcagttgcg tttctttact gcacgctttg attacatcta a 1371 <210> 43 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 43 ggtattgagg gtcgcatgga aaactttaaa catct 35 <210> 44 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 44 agaggagagt tagagcctta aacttcttta agttttg 37 <210> 45 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 45 ggtattgagg gtcgcatgaa ttatccggca gaacc 35 <210> 46 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 46 agaggagagt tagagcctta gatgtaatca aagcgtg 37 <210> 47 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 47 ccagggcacc ggcgcagagc aaatctatat t 31 <210> 48 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 48 tgcgccggtg ccctggtgag tcggaatggt 30 <210> 49 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 49 tcctgcacgc ggcaaagggt tctgcactcg gt 32 <210> 50 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 50 ctttgccgcg tgcaggaagg cttcccgaca 30 <210> 51 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 51 aggggaccgg cgcagaaaac ctgttatcg 29 <210> 52 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 52 tctgcgccgg tcccctggtg agtcggaaca at 32 <210> 53 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 53 gttagtccgc gtctacgaag ggatgccat 29 <210> 54 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 54 gtagacgcgg actaactctt tggcagaag 29 <210> 55 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 55 ggtattgagg gtcgcatgta cgaactggga gttgt 35 <210> 56 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 56 agaggagagt tagagcctta gtcaatatat ttcaggc 37 <210> 57 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 57 ggtattgagg gtcgcatgtc cggcatcgtt gtcca 35 <210> 58 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 58 agaggagagt tagagcctca gacatatttc agtccca 37 <210> 59 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 59 ggtattgagg gtcgcatgcg actgaacaac ctcgg 35 <210> 60 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 60 agaggagagt tagagcctca gttctccacg tattcca 37 <210> 61 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 61 ggtattgagg gtcgcatgag cgtggttcac cggaa 35 <210> 62 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 62 agaggagagt tagagcctca atcgatatat ttcagtc 37 <210> 63 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 63 ggtattgagg gtcgcatgag cctggttaat atgaa 35 <210> 64 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 64 agaggagagt tagagcctta tgactttaac gcgttga 37 <210> 65 <211> 684 <212> DNA <213> C. testosteroni <400> 65 atgtacgaac tgggagttgt ctaccgcaat atccagcgcg ccgaccgcgc tgctgctgac 60 ggcctggccg ccctgggctc cgccaccgtg cacgaggcca tgggccgcgt cggtctgctc 120 aagccctata tgcgccccat ctatgccggc aagcaggtct cgggcaccgc cgtcacggtg 180 ctgctgcagc ccggcgacaa ctggatgatg catgtggctg ccgagcagat tcagcccggc 240 gacatcgtgg tcgcagccgt caccgcagag tgcaccgacg gctacttcgg cgatctgctg 300 gccaccagct tccaggcgcg cggcgcacgt gcgctgatca 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acgcgtcgac ttacagcact gccacaatcg 30 <210> 71 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 71 ccggaattca taatggtcga actgggagtt gt 32 <210> 72 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 72 gaatgcggcc gcttagtcaa tatatttcag gcc 33 <210> 73 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 73 ggtattgagg gtcgc 15 <210> 74 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 74 agaggagagt tagagcc 17                          SEQUENCE LISTING <110> Cargill, Incorporated <120> Polypeptides and Biosynthetic Pathways <130> 6682-65741 <150> 60 / 374,831 <151> 2002-04-23 <160> 74 <170> PatentIn version 3.1 <210> 1 <211> 1170 <212> DNA <213> Sinorhizobium meliloti <400> 1 atgttcgacg ccctcgcccg ccaagccgac gatcccttgc ttttcctgat cggcctgttc 60 aggaaggatg agcgccccgg aaaggtcgat ctcggcgtag gagtctatcg cgacgagacc 120 ggacgcacgc cgatcttccg ggccgtcaag gcggcggaaa agcggcttct cgaaacacag 180 gacagcaagg cctatatcgg ccccgaaggg gacctcgtct ttctcgatcg gctctgggaa 240 ctcgtcggcg gcgacacgat cgagcggagc catgttgcgg gcgtccagac gcccggcggc 300 tccggcgcgc tccgtttggc ggcggacctc atcgcccgca tgggcggccg aggcatctgg 360 ctcgggctgc cgagctggcc gaaccacgcg ccgatcttca aggcggccgg gctcgatatc 420 gccacctacg acttcttcga cattccgtcg cagtcggtca tcttcgataa tctggtgagc 480 gcgctggaag gcgccgcatc cggcgatgcg gtgctgctgc atgcaagctg ccacaacccg 540 accggcggcg tcctgagcga agcacaatgg atggagatcg ccgcgctggt ggccgagcgc 600 ggcctgctgc cgctcgtcga tctcgcctat caggggttcg gccgcggcct cgaccaggat 660 gtcgcgggcc tccggcatct tctcggcgtg gtcccggaag cgctcgtcgc ggtttcctgc 720 tcgaagtcct tcgggcttta tcgcgagcgc gcgggcgcga tcttcgcgcg gaccagctcg 780 actgcctcgg cggacagggt gcgctcaaac ctcgcgggcc tcgcacgcac cagctattcc 840 atgccgccgg atcacggcgc agccgtcgtg cggacgatcc ttgacgaccc ggaactcagg 900 cgcgactgga cggaggagct cgagacgatg cggctcagga tgacgggcct ccggcggtcg 960 cttgccgagg gactccgcac ccgctggcag agcctcggcg cagtcgccga tcaggagggc 1020 atgttctcca tgctgccgct ttccgaagcg gaggttatgc 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Ser Glu Ala Glu Val             340 345 350 Met Arg Leu Arg Thr Glu His Gly Ile Tyr Met Pro Ala Ser Gly Arg         355 360 365 Ile Asn Ile Ala Gly Leu Lys Thr Ala Glu Ala Ala Glu Ile Ala Gly     370 375 380 Lys Phe Thr Ser Leu 385 <210> 3 <211> 1260 <212> DNA <213> Rhodobacter sphaeroides <400> 3 atgcgctcta cgacggctcc tggtccgagt ggggcatgta tgacgatctc aaggtcgcga 60 aaggatgacg aaggaatgct gaccgccctg aagccgcagc ccgcggacaa gatcctgcaa 120 ctgatccaga tgttccgcga ggatgcgcgc gcggacaaga tcgatctggg cgtgggcgtc 180 tacaaggacc cgaccgggct caccccggtc atgcgggccg tgaaggcggc cgagaagcgg 240 ctctgggagg tcgagaccac caagacctac accggccttg ccgacgagcc ggcctacaat 300 gccgcgatgg cgaagctgat cctcgcgggc gcggtcccgg ccgaccgggt ggcctcggtc 360 gccacccccg gcggcacggg cgcggtgcgt caggcgctcg agctgatccg catggcctcg 420 cccgaggcca ccgtctggat ctcgaacccg acctggccga accatctgtc gatcgtgaaa 480 tatctcggca tcccgatgcg ggaataccgc tatttcgacg ccgagaccgg cgccgtcgat 540 gccgagggca tgatggagga tctggcccag gtgaaggcgg gcgacgtggt gctgctgcac 600 ggctgctgcc acaacccgac cggcgccaac ccgaacccgg tgcagtggct ggccatctgc 660 gagagcctgg cccggacagg cgcggtgccg ctgatcgacc tcgcctatca gggcttcggc 720 gacgggctcg agatggatgc ggcggcgacg cggcttctgg ccaccagact gcccgaggtg 780 ctgatcgcgg cctcctgctc gaagaacttc ggcatctacc gcgagcgcac gggcatcctg 840 atcgccatcg gcgaggcggc gggccggggc acggtgcagg ccaacctcaa cttcctgaac 900 cggcagaact actccttccc gccggaccat ggcgcgcggc tcgtgaccat gatcctcgag 960 gacgagacgc tgagcgccga ctggaaggcg gaactcgagg aggtgcggct caacatgctg 1020 acactgcgcc gccagcttgc cgatgcgctg caggccgaga ccggctcgaa ccgcttcggc 1080 ttcgtggccg agcatcgcgg catgttctcg cgcctcggga tcacgcccgc cgaggtggag 1140 cggctgcgga ccgagcacgg ggtctacatg gtgggcgatt cgcggctgaa catcgcgggg 1200 ctgaaccgga cgaccgtgcc ggtgctggcg cgcgcggtgg ccaaggtgct gcgcggctga 1260 <210> 4 <211> 419 <212> PRT <213> Rhodobacter sphaeroides <400> 4 Met Arg Ser Thr Thr Ala Pro Gly Pro Ser Gly Ala Cys Met Thr Ile 1 5 10 15 Ser Arg Ser Arg Lys Asp Asp Glu Gly Met Leu Thr Ala Leu Lys Pro             20 25 30 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Arg Thr Gly Ala Val Pro Leu Ile Asp Leu Ala Tyr Gln Gly Phe Gly 225 230 235 240 Asp Gly Leu Glu Met Asp Ala Ala Ala Thr Arg Leu Leu Ala Thr Arg                 245 250 255 Leu Pro Glu Val Leu Ile Ala Ala Ser Cys Ser Lys Asn Phe Gly Ile             260 265 270 Tyr Arg Glu Arg Thr Gly Ile Leu Ile Ala Ile Gly Glu Ala Ala Gly         275 280 285 Arg Gly Thr Val Gln Ala Asn Leu Asn Phe Leu Asn Arg Gln Asn Tyr     290 295 300 Ser Phe Pro Pro Asp His Gly Ala Arg Leu Val Thr Met Ile Leu Glu 305 310 315 320 Asp Glu Thr Leu Ser Ala Asp Trp Lys Ala Glu Leu Glu Glu Val Arg                 325 330 335 Leu Asn Met Leu Thr Leu Arg Arg Gln Leu Ala Asp Ala Leu Gln Ala             340 345 350 Glu Thr Gly Ser Asn Arg Phe Gly Phe Val Ala Glu His Arg Gly Met         355 360 365 Phe Ser Arg Leu Gly Ile Thr Pro Ala Glu Val Glu Arg Leu Arg Thr     370 375 380 Glu His Gly Val Tyr Met Val Gly Asp Ser Arg Leu Asn Ile Ala Gly 385 390 395 400 Leu Asn Arg Thr Thr Val Pro Val Leu Ala Arg Ala Val Ala Lys Val                 405 410 415 Leu Arg Gly              <210> 5 <211> 1260 <212> DNA <213> Rhodobacter sphaeroides <400> 5 atgcgctcta cgacggctcc tggtccgagt ggggcatgta tgacgatctc aaggtcgcga 60 aaggatgacg aaggaatgct gaccgccctg aagccgcagc ccgcggacaa gatcctgcaa 120 ctgatccaga tgttccgcga ggatgcgcgc gcggacaaga tcgatctggg cgtgggcgtc 180 tacaaggacc cgaccgggct caccccggtc atgcgggccg tgaaggccgc cgagaagcgg 240 ctctgggagg tcgagaccac caagacctac accggccttg ccggcgagcc cgcctacaat 300 gccgcgatgg cgaagctgat cctcgcaggc gcggtcccgg ccgaccgggt ggcctcggtc 360 gccacccccg gcggcacggg cgcggtgcgt caggcgctcg agctgatccg catggcctcg 420 cccgaggcca ctgtctggat ctcgaacccg acctggccga accatctgtc gatcgtgaaa 480 tatctcggca tcccgatgcg ggaataccgc tatttcgacg ccgagaccgg cgccgtcgat 540 gccgagggct tgatggagga tctggcccag gtgaaggcgg gcgacgtggt gctgctgcac 600 ggctgctgcc acaacccgac cggcgccaac ccgaacccgg tgcagtggct ggccgtctgc 660 gagagcctgg cccggacagg cgcggtgccg ctgatcgacc tcgcctatca gggcttcggc 720 gacgggctcg agatggatgc ggcggcgacg cggcttctgg ccaccagact gcccgaggtg 780 ctgatcgcgg cctcctgctc gaagaacttc ggcatctacc gcgagcgaac gggcatcctg 840 atcgccatcg gcgaggcggc gggccggggc acggtgcagg ccaacctcaa cttcctgaac 900 cggcagaact actccttccc gccggaccat ggcgcgcggc tcgtgaccat gatcctcgag 960 gacgagacgc tgagcgccga ctggaaggcg gaactcgagg aggtgcggct caacatgctg 1020 acgctgcgcc gccagcttgc cgatgcgctg caggccgaga ccggctcgaa ccgcttcggc 1080 ttcgtggccg agcatcgcgg catgttctcg cgcctcggga tcacgcccgc cgaggtggag 1140 cggctgcgga ccgagcacgg ggtctacatg gtgggcgatt cgcggctgaa catcgcgggg 1200 ctgaaccgga cgaccgtgcc ggtgctggcg cgcgcggtgg ccaaggtgct gcgcggctga 1260 <210> 6 <211> 419 <212> PRT <213> Rhodobacter sphaeroides <400> 6 Met Arg Ser Thr Thr Ala Pro Gly Pro Ser Gly Ala Cys Met Thr Ile 1 5 10 15 Ser Arg Ser Arg Lys Asp Asp Glu Gly Met Leu Thr Ala Leu Lys Pro             20 25 30 Gln Pro Ala Asp Lys Ile Leu Gln Leu Ile Gln Met Phe Arg Glu Asp         35 40 45 Ala Arg Ala Asp Lys Ile Asp Leu Gly Val Gly Val Tyr Lys Asp Pro     50 55 60 Thr Gly Leu Thr 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Pro Glu Val Leu Ile Ala Ala Ser Cys Ser Lys Asn Phe Gly Ile             260 265 270 Tyr Arg Glu Arg Thr Gly Ile Leu Ile Ala Ile Gly Glu Ala Ala Gly         275 280 285 Arg Gly Thr Val Gln Ala Asn Leu Asn Phe Leu Asn Arg Gln Asn Tyr     290 295 300 Ser Phe Pro Pro Asp His Gly Ala Arg Leu Val Thr Met Ile Leu Glu 305 310 315 320 Asp Glu Thr Leu Ser Ala Asp Trp Lys Ala Glu Leu Glu Glu Val Arg                 325 330 335 Leu Asn Met Leu Thr Leu Arg Arg Gln Leu Ala Asp Ala Leu Gln Ala             340 345 350 Glu Thr Gly Ser Asn Arg Phe Gly Phe Val Ala Glu His Arg Gly Met         355 360 365 Phe Ser Arg Leu Gly Ile Thr Pro Ala Glu Val Glu Arg Leu Arg Thr     370 375 380 Glu His Gly Val Tyr Met Val Gly Asp Ser Arg Leu Asn Ile Ala Gly 385 390 395 400 Leu Asn Arg Thr Thr Val Pro Val Leu Ala Arg Ala Val Ala Lys Val                 405 410 415 Leu Arg Gly              <210> 7 <211> 1239 <212> DNA <213> Leishmania major <400> 7 atgtccatgc aggcggccat gaccacggcg gagcgctggc agaagattca ggcacaagct 60 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tagcccacct aatcctgagc aacaacgaac tgcgaaagga gtgggaggca 960 gagctatcag ccatggcaga gcgcatccgt acgatgcgcc gcaccgtgta cgacgagctg 1020 ctgcgcctgc agacgcccgg gagctgggaa catgtcatta accagattgg catgttttcc 1080 ttcctcgggc tgtcaaaggc gcagtgcgaa tactgccaaa accacaacat cttcatcaca 1140 gtgtcgggcc gcgctaacat ggcaggtctg acgcatgaga cggcgctgat gctagcacag 1200 acgatcaacg atgctgtgcg caatgtgaat cgtgagtga 1239 <210> 8 <211> 412 <212> PRT <213> Leishmania major <400> 8 Met Ser Met Gln Ala Ala Met Thr Thr Ala Glu Arg Trp Gln Lys Ile 1 5 10 15 Gln Ala Gln Ala Pro Asp Val Ile Phe Asp Leu Ala Lys Arg Ala Ala             20 25 30 Ala Ala Lys Gly Pro Lys Ala Asn Leu Val Ile Gly Ala Tyr Arg Asp         35 40 45 Glu Gln Gly Arg Pro Tyr Pro Leu Arg Val Val Arg Lys Ala Glu Gln     50 55 60 Leu Leu Leu Asp Met Asn Leu Asp Tyr Glu Tyr Leu Pro Ile Ser Gly 65 70 75 80 Tyr Gln Pro Phe Ile Asp Glu Ala Val Lys Ile Ile Tyr Gly Asn Thr                 85 90 95 Val Glu Leu Glu Asn Leu Val Ala Val Gln Thr Leu Ser Gly Thr Gly 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tcacaacagg cgcaagccaa 300 gccattgatg ctgcattccg gacgatttta tctcccggtg atgaagtcat tatgccaggg 360 cctatttatc cgggctatga acctattatc aatttgtgcg gggccaagcc tgtcattgtt 420 gatactacgt cacacggctt taagcttacc gcccggctga ttgaagatgc tctgacaccc 480 aacaccaagt gtgtcgtgct tccttatccg tcaaacccta ccggcgtgac tttatctgaa 540 gaagaactga aaagcatcgc agctctctta aaaggcagaa atgtcttcgt attgtctgat 600 gaaatataca gtgaattaac atatgacaga ccgcattact ccatcgcaac ctatttgcgg 660 gatcaaacga ttgtcattaa cgggttgtca aaatcacaca gcatgaccgg ttggagaatt 720 ggatttttat ttgcaccgaa agacattgca aagcacattt taaaggttca tcaatacaat 780 gtgtcgtgcg cctcatccat ttctcaaaaa gccgcgcttg aagctgtcac aaacggcttt 840 gacgatgcat tgattatgag agaacaatac aaaaaacgtc tggactatgt ttatgaccgt 900 cttgtttcca tgggacttga cgtagttaaa ccgtccggtg cgttttatat cttcccttct 960 attaaatcat ttggaatgac ttcatttgat tttagtatgg ctcttttgga agacgctggc 1020 gtggcactcg tgccgggcag ctcgttctca acatatggtg aaggatatgt aaggctgtct 1080 tttgcatgct caatggacac gctgagagaa ggcctagacc gtttagaatt 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gcaacacggt ggatgccgcc 180 tatcaggagt tgctgaccca gggctggctg caggccgagc ccgcgcgggg caccttcgtg 240 gcgcaggatc tgccgcaggg gatgctggtg cacaggcccg cgcccgcgcc ggtcgagccg 300 gtcgcgatgc gcgcggggct cgccttctcc gatggcgcgc cggaccccga gctggtgccc 360 gacaaggcgc tggcgcgggc ctttcgccgg gcgctcctgt cgcccgcctt ccgcgccgga 420 gcggattacg gcgatgcccg cggcacctcc tcgctgcggg aggcgctggc agcctatctc 480 gcctcggacc ggggcgtggt cgcggatcct gcgcggctgc tgatcgcgcg gggcagccag 540 atggcgctgt tcctggtagc ccgggcggcg ctggcgccgg gagaggcgat cgcggtcgag 600 gagccgggct atccgctggc ctgggaggcg ttccgcgcag cgggagcgga ggtgcgcggc 660 gtgccggtgg atggcggcgg cctcaggatc gacgcgctcg aggccgcgct ggcccgggat 720 ccgcgaatcc gggcggtcta tgtcacgccc catcaccagt atccgacgac cgtcaccatg 780 ggcgcggcgc ggcggttgca gcttctggaa ctggcagagc gccaccggct cgcgctgatc 840 gaggacgact acgaccacga ataccgcttc gagggccgtc cggtgctgcc gctggctgcc 900 cgcgcgccgg aaggtctgcc gctgatctat gtgggctcgc tgtcgaaact gctctcgccc 960 ggtatccggc tgggatacgc gctggcgccc gagcggctgc tgacccgcat 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37 <210> 23 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 23 ggtattgagg gtcgcatgtc cacgcaggcg gccat 35 <210> 24 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 24 agaggagagt tagagcctca ctcacgattc acattgc 37 <210> 25 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 25 ggtattgagg gtcgcatgcc agaattagct aatga 35 <210> 26 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 26 agaggagagt tagagcctta ttcgtcctct tgtaaaa 37 <210> 27 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 27 ggtattgagg gtcgcatgcg ctctacgacg gctcc 35 <210> 28 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 28 agaggagagt tagagcctca gccgcgcagc accttgg 37 <210> 29 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 29 ggtattgagg gtcgcatgtt tgagaacatt accgc 35 <210> 30 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 30 agaggagagt tagagcctta cagcactgcc acaatcg 37 <210> 31 <211> 1194 <212> DNA <213> E. coli <400> 31 gtgtttcaaa aagttgacgc ctacgctggc gacccgattc ttacgcttat ggagcgtttt 60 aaagaagacc ctcgcagcga caaagtgaat ttaagtatcg gtctgtacta caacgaagac 120 ggaattattc cacaactgca agccgtggcg gaggcggaag cgcgcctgaa tgcgcagcct 180 catggcgctt cgctttattt accgatggaa gggcttaact gctatcgcca tgccattgcg 240 ccgctgctgt ttggtgcgga ccatccggta ctgaaacaac agcgcgtagc aaccattcaa 300 acccttggcg gctccggggc attgaaagtg ggcgcggatt tcctgaaacg ctacttcccg 360 gaatcaggcg tctgggtcag cgatcctacc tgggaaaacc gcgtagcaat attcgccggg 420 gctggattcg aagtgagtac ttacccctgg tatgacgaag cgactaacgg cgtgcgcttt 480 aatgacctgt tggcgacgct gaaaacatta cctgcccgca gtattgtgtt gctgcatcca 540 tgttgccaca acccaacggg tgccgatctc actaatgatc agtgggatgc ggtgattgaa 600 attctcaaag cccgcgagct tattccattc ctcgatattg cctatcaagg atttggtgcc 660 ggtatggaag aggatgccta cgctattcgc gccattgcca gcgctggatt acccgctctg 720 gtgagcaatt cgttctcgaa aattttctcc ctttacggcg agcgcgtcgg cggactttct 780 gttatgtgtg aagatgccga agccgctggc cgcgtactgg ggcaattgaa agcaacagtt 840 cgccgcaact actccagccc gccgaatttt ggtgcgcagg tggtggctgc agtgctgaat 900 gacgaggcat tgaaagccag ctggctggcg gaagtagaag agatgcgtac tcgcattctg 960 gcaatgcgtc aggaattggt gaaggtatta agcacagaga tgccagaacg caatttcgat 1020 tatctgctta atcagcgcgg catgttcagt tataccggtt taagtgccgc tcaggttgac 1080 cgactacgtg aagaatttgg tgtctatctc atcgccagcg gtcgcatgtg tgtcgccggg 1140 ttaaatacgg caaatgtaca acgtgtggca aaggcgtttg ctgcggtgat gtaa 1194 <210> 32 <211> 397 <212> PRT <213> E. coli <400> 32 Val Phe Gln Lys Val Asp Ala Tyr Ala Gly Asp Pro Ile Leu Thr Leu 1 5 10 15 Met Glu Arg Phe Lys Glu Asp Pro Arg Ser Asp Lys Val Asn Leu Ser             20 25 30 Ile Gly Leu Tyr Tyr Asn Glu Asp Gly Ile Ile Pro Gln Leu Gln Ala         35 40 45 Val Ala Glu Ala Glu Ala Arg Leu Asn Ala Gln Pro His Gly Ala Ser     50 55 60 Leu Tyr Leu Pro Met Glu Gly Leu Asn Cys Tyr Arg His Ala Ile Ala 65 70 75 80 Pro Leu Leu Phe Gly Ala Asp His Pro Val Leu Lys Gln Gln Arg Val                 85 90 95 Ala Thr Ile Gln Thr Leu Gly Gly Ser Gly Ala Leu Lys Val Gly Ala             100 105 110 Asp Phe Leu Lys Arg Tyr Phe Pro Glu Ser Gly Val Trp Val Ser Asp         115 120 125 Pro Thr Trp Glu Asn Arg Val Ala Ile Phe Ala Gly Ala Gly Phe Glu     130 135 140 Val Ser Thr Tyr Pro Trp Tyr Asp Glu Ala Thr Asn Gly Val Arg Phe 145 150 155 160 Asn Asp Leu Leu Ala Thr Leu Lys Thr Leu Pro Ala Arg Ser Ile Val                 165 170 175 Leu Leu His Pro Cys Cys His Asn Pro Thr Gly Ala Asp Leu Thr Asn             180 185 190 Asp Gln Trp Asp Ala Val Ile Glu Ile Leu Lys Ala Arg Glu Leu Ile         195 200 205 Pro Phe Leu Asp Ile Ala Tyr Gln Gly Phe Gly Ala Gly Met Glu Glu     210 215 220 Asp Ala Tyr Ala Ile Arg Ala Ile Ala Ser Ala Gly Leu Pro Ala Leu 225 230 235 240 Val Ser Asn Ser Phe Ser Lys Ile Phe Ser Leu Tyr Gly Glu Arg Val                 245 250 255 Gly Gly Leu Ser Val Met Cys Glu Asp Ala Glu Ala Ala Gly Arg Val             260 265 270 Leu Gly Gln Leu Lys Ala Thr Val Arg Arg Asn Tyr Ser Ser Pro Pro         275 280 285 Asn Phe Gly Ala Gln Val Val Ala Ala Val Leu Asn Asp Glu Ala Leu     290 295 300 Lys Ala Ser Trp Leu Ala Glu Val Glu Glu Met Arg Thr Arg Ile Leu 305 310 315 320 Ala Met Arg Gln Glu Leu Val Lys Val Leu Ser Thr Glu Met Pro Glu                 325 330 335 Arg Asn Phe Asp Tyr Leu Leu Asn Gln Arg Gly Met Phe Ser Tyr Thr             340 345 350 Gly Leu Ser Ala Ala Gln Val Asp Arg Leu Arg Glu Glu Phe Gly Val         355 360 365 Tyr Leu Ile Ala Ser Gly Arg Met Cys Val Ala Gly Leu Asn Thr Ala     370 375 380 Asn Val Gln Arg Val Ala Lys Ala Phe Ala Ala Val Met 385 390 395 <210> 33 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 33 ggtattgagg gtcgcgtgtt tcaaaaagtt gacgc 35 <210> 34 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 34 agaggagagt tagagcctta catcaccgca gcaaacg 37 <210> 35 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 35 ggtattgagg gtcgcatgga gtccaaagtc gttga 35 <210> 36 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 36 agaggagagt tagagcctta cacttggaaa acagcct 37 <210> 37 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 37 ggtattgagg gtcgcatgaa aaactggaaa acaag 35 <210> 38 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 38 agaggagagt tagagcctta cagcttagcg ccttcta 37 <210> 39 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 39 ggtattgagg gtcgcatgcg aggggcatta ttcaa 35 <210> 40 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 40 agaggagagt tagagcctca gcccttgagc gcgaag 36 <210> 41 <211> 1416 <212> DNA <213> E. coli <400> 41 atggaaaact ttaaacatct ccctgaaccg ttccgcattc gtgttattga gccagtaaaa 60 cgtaccaccc gcgcttatcg tgaagaggca attattaaat ccggtatgaa cccgttcctg 120 ctggatagcg aagatgtttt tatcgattta ctgaccgaca gcggcaccgg ggcggtgacg 180 cagagcatgc aggctgcgat gatgcgcggc gacgaagcct acagcggcag tcgtagctac 240 tatgcgttag ccgagtcagt gaaaaatatc tttggttatc aatacaccat tccgactcac 300 cagggccgtg gcgcagagca aatctatatt ccggtactga ttaaaaaacg cgagcaggaa 360 aaaggcctgg atcgcagcaa aatggtggcg ttctctaact atttctttga taccacgcag 420 ggccatagcc agatcaacgg ctgtaccgtg cgtaacgtct atatcaaaga agccttcgat 480 acgggcgtgc gttacgactt taaaggcaac tttgaccttg agggattaga acgcggtatt 540 gaagaagttg gtccgaataa cgtgccgtat atcgttgcaa ccatcaccag taactctgca 600 ggtggtcagc cggtttcact ggcaaactta aaagcgatgt acagcatcgc gaagaaatac 660 gatattccgg tggtaatgga ctccgcgcgc tttgctgaaa acgcctattt catcaagcag 720 cgtgaagcag aatacaaaga ctggaccatc gagcagatca cccgcgaaac ctacaaatat 780 gccgatatgc tggcgatgtc cgccaagaaa gatgcgatgg tgccgatggg cggcctgctg 840 tgcatgaaag acgacagctt ctttgatgtg tacaccgagt gcagaaccct ttgcgtggtg 900 caggaaggct tcccgacata tggcggcctg gaaggcggcg cgatggagcg tctggcggta 960 ggtctgtatg acggcatgaa tctcgactgg ctggcttatc gtatcgcgca ggtacagtat 1020 ctggtcgatg gtctggaaga gattggcgtt gtctgccagc aggcgggcgg tcacgcggca 1080 ttcgttgatg ccggtaaact gttgccgcat atcccggcag accagttccc ggcacaggcg 1140 ctggcctgcg agctgtataa agtcgccggt atccgtgcgg tagaaattgg ctctttcctg 1200 ttaggccgcg atccgaaaac cggtaaacaa ctgccatgcc cggctgaact gctgcgttta 1260 accattccgc gcgcaacata tactcaaaca catatggact tcattattga agcctttaaa 1320 catgtgaaag agaacgcggc gaatattaaa ggattaacct ttacgtacga accgaaagta 1380 ttgcgtcact tcaccgcaaa acttaaagaa gtttaa 1416 <210> 42 <211> 1371 <212> DNA Citrobacter freundii <400> 42 atgaattatc cggcagaacc cttccgtatt aaaagcgttg aaactgtatc tatgatcccg 60 cgtgatgaac gcctcaagaa aatgcaggaa gcgggttaca atactttcct gttaaattcg 120 aaagatattt atattgacct gctgacagac agtggcacta acgcaatgag cgacaagcag 180 tgggccggaa tgatgatggg tgatgaagcg tacgcgggca gcgaaaactt ctatcatctg 240 gaaagaaccg tgcaggaact gtttggcttt aaacatattg ttccgactca ccaggggcgt 300 ggcgcagaaa acctgttatc gcagctggct attaaacctg ggcaatatgt tgccgggaat 360 atgtatttca ctaccacccg ttatcaccag gaaaaaaatg gtgcggtgtt tgtcgatatc 420 gttcgtgacg aagcgcacga tgccggtctg aatattgcgt ttaaaggtga tatcgatctt 480 aaaaaattac aaaagctgat tgatgaaaaa ggcgcagaga atattgcgta tatctgcctg 540 gcggtgacgg ttaacctcgc gggcggccaa ccggtctcga tggctaacat gcgtgcggtg 600 cgtgaactga cagaagcgca tggcattaaa gtgttctacg acgctacccg ctgcgtagaa 660 aacgcctact ttatcaaaga gcaagagcag ggctttgaga acaagagcat cgccgagatc 720 gtgcatgaga tgttcagcta cgccgacggt tgtaccatga gtggtaaaaa agactgtctg 780 gtgaacatcg gcggcttcct gtgcatgaac gatgacgaaa tgttctcttc tgccaaagag 840 ttagtcgtgg tctacgaagg gatgccatct tacggcggcc tggccggacg tgatatggaa 900 gcgatggcga ttggcctgcg tgaagccatg cagtacgaat atattgagca ccgcgtgaag 960 caggttcgct acctgggcga taagctgaaa gccgctggcg taccgattgt tgaaccggta 1020 ggcggtcacg cggtattcct cgatgcgcgt cgcttctgcg agcatctgac gcaagatgag 1080 ttcccggcac aaagtctggc tgccagcatc tatgtggaaa ccggcgtgcg cagtatggag 1140 cgcggaatta tctctgcggg ccgtaataac gtgaccggtg aacaccacag accgaaactg 1200 gaaaccgtgc gtctgactat tccacgtcgt gtttatacct acgcacatat ggatgttgtg 1260 gctgacggta ttattaaact ttaccagcac aaagaagata ttcgcgggct gaagtttatt 1320 tacgagccga agcagttgcg tttctttact gcacgctttg attacatcta a 1371 <210> 43 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 43 ggtattgagg gtcgcatgga aaactttaaa catct 35 <210> 44 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 44 agaggagagt tagagcctta aacttcttta agttttg 37 <210> 45 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 45 ggtattgagg gtcgcatgaa ttatccggca gaacc 35 <210> 46 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 46 agaggagagt tagagcctta gatgtaatca aagcgtg 37 <210> 47 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 47 ccagggcacc ggcgcagagc aaatctatat t 31 <210> 48 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 48 tgcgccggtg ccctggtgag tcggaatggt 30 <210> 49 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 49 tcctgcacgc ggcaaagggt tctgcactcg gt 32 <210> 50 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 50 ctttgccgcg tgcaggaagg cttcccgaca 30 <210> 51 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 51 aggggaccgg cgcagaaaac ctgttatcg 29 <210> 52 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 52 tctgcgccgg tcccctggtg agtcggaaca at 32 <210> 53 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 53 gttagtccgc gtctacgaag ggatgccat 29 <210> 54 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 54 gtagacgcgg actaactctt tggcagaag 29 <210> 55 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 55 ggtattgagg gtcgcatgta cgaactggga gttgt 35 <210> 56 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 56 agaggagagt tagagcctta gtcaatatat ttcaggc 37 <210> 57 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 57 ggtattgagg gtcgcatgtc cggcatcgtt gtcca 35 <210> 58 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 58 agaggagagt tagagcctca gacatatttc agtccca 37 <210> 59 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 59 ggtattgagg gtcgcatgcg actgaacaac ctcgg 35 <210> 60 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 60 agaggagagt tagagcctca gttctccacg tattcca 37 <210> 61 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 61 ggtattgagg gtcgcatgag cgtggttcac cggaa 35 <210> 62 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 62 agaggagagt tagagcctca atcgatatat ttcagtc 37 <210> 63 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 63 ggtattgagg gtcgcatgag cctggttaat atgaa 35 <210> 64 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 64 agaggagagt tagagcctta tgactttaac gcgttga 37 <210> 65 <211> 684 <212> DNA C. testosteroni <400> 65 atgtacgaac tgggagttgt ctaccgcaat atccagcgcg ccgaccgcgc tgctgctgac 60 ggcctggccg ccctgggctc cgccaccgtg cacgaggcca tgggccgcgt cggtctgctc 120 aagccctata tgcgccccat ctatgccggc aagcaggtct cgggcaccgc cgtcacggtg 180 ctgctgcagc ccggcgacaa ctggatgatg catgtggctg ccgagcagat tcagcccggc 240 gacatcgtgg tcgcagccgt caccgcagag tgcaccgacg gctacttcgg cgatctgctg 300 gccaccagct tccaggcgcg cggcgcacgt gcgctgatca tcgatgccgg cgtgcgcgac 360 gtgaagacgc tgcaggagat ggactttccg gtctggagca aggccatctc ttccaagggc 420 acgatcaagg ccaccctggg ctcggtcaac atccccatcg tctgcgccgg catgctggtc 480 acgcccggtg acgtgatcgt ggccgacgac gacggcgtgg tctgcgtgcc cgccgcgcgt 540 gccgtggaag tgctggccgc cgcccagaag cgtgaaagct tcgaaggcga aaagcgcgcc 600 aagctggcct cgggcatcct cggcctggat atgtacaaga tgcgcgagcc cctggaaaag 660 gccggcctga aatatattga ctaa 684 <210> 66 <211> 227 <212> PRT C. testosteroni <400> 66 Met Tyr Glu Leu Gly Val Val Tyr Arg Asn Ile Gln Arg Ala Asp Arg 1 5 10 15 Ala Ala Ala Asp Gly Leu Ala Ala Leu Gly Ser Ala Thr Val His Glu             20 25 30 Ala Met Gly Arg Val Gly Leu Leu Lys Pro Tyr Met Arg Pro Ile Tyr         35 40 45 Ala Gly Lys Gln Val Ser Gly Thr Ala Val Thr Val Leu Leu Gln Pro     50 55 60 Gly Asp Asn Trp Met Met His Val Ala Ala Glu Gln Ile Gln Pro Gly 65 70 75 80 Asp Ile Val Val Ala Ala Val Thr Ala Glu Cys Thr Asp Gly Tyr Phe                 85 90 95 Gly Asp Leu Leu Ala Thr Ser Phe Gln Ala Arg Gly Ala Arg Ala Leu             100 105 110 Ile Ile Asp Ala Gly Val Arg Asp Val Lys Thr Leu Gln Glu Met Asp         115 120 125 Phe Pro Val Trp Ser Lys Ala Ile Ser Ser Lys Gly Thr Ile Lys Ala     130 135 140 Thr Leu Gly Ser Val Asn Ile Pro Ile Val Cys Ala Gly Met Leu Val 145 150 155 160 Thr Pro Gly Asp Val Ile Val Ala Asp Asp Asp Gly Val Val Cys Val                 165 170 175 Pro Ala Ala Arg Ala Val Glu Val Leu Ala Ala Ala Gln Lys Arg Glu             180 185 190 Ser Phe Glu Gly Glu Lys Arg Ala Lys Leu Ala Ser Gly Ile Leu Gly         195 200 205 Leu Asp Met Tyr Lys Met Arg Glu Pro Leu Glu Lys Ala Gly Leu Lys     210 215 220 Tyr Ile Asp 225 <210> 67 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 67 actcggatcc gaaggagata tacatatgta cgaactggga ct 42 <210> 68 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 68 cggctgtcga ccgttagtca atatatttca ggc 33 <210> 69 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 69 cgcggatcca taatggttga gaacattacc g 31 <210> 70 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 70 acgcgtcgac ttacagcact gccacaatcg 30 <210> 71 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 71 ccggaattca taatggtcga actgggagtt gt 32 <210> 72 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 72 gaatgcggcc gcttagtcaa tatatttcag gcc 33 <210> 73 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 73 ggtattgagg gtcgc 15 <210> 74 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> primer <400> 74 agaggagagt tagagcc 17  

Claims (57)

글루코스를 모나틴(monatin)으로 전환시키는 것을 포함하는 모나틴 제조방법으로서, 상기 방법은A method for preparing monatin, comprising converting glucose into monatin, the method comprising: 글루코스를 트립토판으로 전환시키는 단계;Converting glucose into tryptophan; 상기 트립토판을 제1 폴리펩티드와 접촉시키는 단계로서, 상기 제1 폴리펩티드는 아미노전이효소이고 트립토판을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는 것인 단계;Contacting the tryptophan with a first polypeptide, wherein the first polypeptide is an aminotransferase and converts tryptophan to indole-3-pyruvate; 상기 인돌-3-피루브산염을 제2 폴리펩티드 및, 피루브산염, 포스포에놀피루브산염, 알라닌, 세린, 시스테인 및 이의 조합으로 구성되는 군 중에서 선택되는 C3 탄소원과 접촉시키는 단계로서, 상기 제2 폴리펩티드는 알돌라제이고 인돌-3-피루브산염 및, 피루브산염, 포스포에놀피루브산염, 알라닌, 세린, 시스테인 및 이의 조합으로 구성되는 군 중에서 선택되는 C3 탄소원을 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산으로 전환시키는 것인 단계; 및Contacting the indole-3-pyruvate with a second polypeptide and a C3 carbon source selected from the group consisting of pyruvate, phosphoenolpyruvate, alanine, serine, cysteine and combinations thereof, wherein the second polypeptide Is aldolase and a C3 carbon source selected from the group consisting of indole-3-pyruvate and pyruvate, phosphoenolpyruvate, alanine, serine, cysteine and combinations thereof is 2-hydroxy 2- (indole- Converting to 3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid; And 상기 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산과 제3 폴리펩티드를 접촉시키는 단계로서, 상기 제3 폴리펩티드는 아미노전이효소이고 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산을 모나틴으로 전환시키는 것인 단계Contacting the 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid with a third polypeptide, wherein the third polypeptide is an aminotransferase and 2-hydroxy 2- (indole-3 -Ylmethyl) -4-keto glutaric acid is converted to monatin 를 포함하는 것인 모나틴 제조방법.Monatine manufacturing method comprising a. 트립토판 또는 인돌-3-젖산을 모나틴으로 전환시키는 것을 포함하는 모나틴 제조방법으로서, 상기 방법은A process for preparing monatin comprising converting tryptophan or indole-3-lactic acid to monatin, the method comprising 트립토판 또는 인돌-3-젖산과 제1 폴리펩티드를 접촉시키는 단계로서, 상기 트립토판을 제1 폴리펩티드와 접촉시키는 경우, 상기 제1 폴리펩티드는 아미노전이효소, 탈수소효소, 또는 산화효소로부터 선택되고, 상기 인돌-3-젖산을 제1 폴리펩티드와 접촉시키는 경우, 상기 제1 폴리펩티드는 산화효소, 탈수소효소 또는 환원효소로부터 선택되고, 상기 제1 폴리펩티드는 트립토판 또는 인돌-3-젖산을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는 것인 단계;Contacting tryptophan or indole-3-lactic acid with a first polypeptide, wherein when the tryptophan is contacted with the first polypeptide, the first polypeptide is selected from aminotransferase, dehydrogenase, or oxidase, and the indole- When 3-lactic acid is contacted with a first polypeptide, the first polypeptide is selected from oxidase, dehydrogenase or reductase, and the first polypeptide converts tryptophan or indole-3-lactic acid to indole-3-pyruvate To make; 상기 인돌-3-피루브산염과 제2 폴리펩티드 및, 피루브산염, 포스포에놀피루브산염, 알라닌, 세린, 시스테인 및 이의 조합으로 구성되는 군 중에서 선택되는 C3 탄소원을 접촉시키는 단계로서, 상기 제2 폴리펩티드는 알돌라제이고 인돌-3-피루브산염 및, 피루브산염, 포스포에놀피루브산염, 알라닌, 세린, 시스테인 및 이의 조합으로 구성되는 군 중에서 선택되는 C3 탄소원을 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산으로 전환시키는 것인 단계; 및Contacting the indole-3-pyruvate with a second polypeptide and a C3 carbon source selected from the group consisting of pyruvate, phosphoenolpyruvate, alanine, serine, cysteine and combinations thereof, wherein the second polypeptide Is aldolase and a C3 carbon source selected from the group consisting of indole-3-pyruvate and pyruvate, phosphoenolpyruvate, alanine, serine, cysteine and combinations thereof is 2-hydroxy 2- (indole- Converting to 3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid; And 상기 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산과 제3 폴리펩티드를 접촉시키는 단계로서, 상기 제3 폴리펩티드는 아미노전이효소 또는 탈수소효소이고 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산을 모나틴으로 전환시키는 것인 단계Contacting the 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid with a third polypeptide, wherein the third polypeptide is an aminotransferase or a dehydrogenase and 2-hydroxy 2- ( Converting indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid to monatin 를 포함하는 것인 모나틴 제조방법.Monatine manufacturing method comprising a. 제2항에 있어서, 트립토판을 제1 폴리펩티드와 접촉시키는 경우, 제1 폴리펩티드는 효소 클래스 EC 2.6.1.27 유래의 트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.19 유래의 트립토판 탈수소효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.5 유래의 타이로신(방향족) 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.28 유래의 트립토판-페닐피루브산염 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.1 유래의 아스파르트산염 아미노전이효소, 트립토판 산화효소, 효소 클래스 EC 1.4.3.2 유래의 L-아미노산 산화효소, 효소 클래스 EC 1.4.99.1 유래의 D-아미노산 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.3.3 유래의 D-아미노산 산화효소, D-트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.21 유래의 D-알라닌 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.2, 효소 클래스 EC 1.4.1.3 또는 효소 클래스 EC 1.4.1.4 유래의 글루탐산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.20 유래의 페닐알라닌 탈수소효소 및 이의 조합으로 구성되는 군 중에서 선택되는 것으로서, 트립토판을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는 것인 모나틴 제조방법.The enzyme of claim 2, wherein when the tryptophan is contacted with the first polypeptide, the first polypeptide is tryptophan aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.27, tryptophan dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.19, enzyme class EC 2.6. Tyrosine (aromatic) aminotransferase derived from 1.5, tryptophan-phenylpyruvate aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.28, aspartate aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.1, tryptophan oxidase, enzyme class EC 1.4 .3.2 L-amino acid oxidase derived from enzyme class, D-amino acid dehydrogenase derived from enzyme class EC 1.4.99.1, D-amino acid oxidase derived from enzyme class EC 1.4.3.3, D-tryptophan aminotransferase, enzyme class EC 2.6. D-alanine aminotransferase from 1.21, glutamate dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.2, enzyme class EC 1.4.1.3 or enzyme class EC 1.4.1.4, As being selected from the group consisting of bovine class phenylalanine dehydrogenase, and combinations thereof of the EC 1.4.1.20 pedigree of monatin manufacturing method of converting tryptophan to indole-3-pyruvate. 제2항에 있어서, 인돌-3-젖산을 제1 폴리펩티드와 접촉시키는 경우, 제1 폴리펩티드는 효소 클래스 EC 1.1.1.110 유래의 인돌젖산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.222 유래의 R-4-하이드록시페닐젖산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.237 유래의 3-(4)-하이드록시페닐피루브산염 환원효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.27, 효소 클래스 EC 1.1.1.28, 또는 효소 클래스 EC 1.1.2.3 유래의 젖산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.111 유래의 (3-이미다졸-5-일)젖산염 탈수소효소 및 이의 조합로 구성되는 군 중에서 선택되는 것으로서, 인돌-3-젖산을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는 것인 모나틴 제조방법.3. The method of claim 2, wherein when contacting indole-3-lactic acid with the first polypeptide, the first polypeptide is indole lactate dehydrogenase from enzyme class EC 1.1.1.110, R-4-hydroxy from enzyme class EC 1.1.1.222 Hydroxyphenyl lactate dehydrogenase, 3- (4) -hydroxyphenylpyruvate reductase from enzyme class EC 1.1.1.237, enzyme class EC 1.1.1.27, enzyme class EC 1.1.1.28, or enzyme class EC 1.1.2.3 Lactate dehydrogenase, (3-imidazol-5-yl) lactate dehydrogenase from enzyme class EC 1.1.1.111 and combinations thereof, wherein indole-3-pyruvate is selected from indole-3-pyruvate. Method of producing monatin is converted to. 제2항 또는 제3항에 있어서, 제1 폴리펩티드, 제3 폴리펩티드 또는 제1 폴리펩티드 및 제3 폴리펩티드가 서열번호 2,4,6,8,10,12,14,32, 진뱅크(Genbank) 수탁번호 NP_388848.1, 진뱅크 수탁번호 ZP00005082.1 또는 진뱅크 수탁번호 AAC74014.1에 제시된 아미노산 서열을 포함하고, 상기 아미노산 서열은 트립토판을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는 것The Genbank access according to claim 2 or 3, wherein the first polypeptide, the third polypeptide or the first polypeptide and the third polypeptide are SEQ ID NOs: 2,4,6,8,10,12,14,32 Comprising the amino acid sequence set forth in No. NP_388848.1, GenBank Accession No. ZP00005082.1 or GenBank Accession No. AAC74014.1, said amino acid sequence converting tryptophan to indole-3-pyruvate 인 모나틴 제조방법.Phosphorus monatin production method. 제2항에 있어서, 상기 제2 폴리펩티드가 효소 클래스 EC 4.1.3.16 또는 효소 클래스 EC 4.1.3.17 유래의 알돌라제인 것인 모나틴 제조방법.The method of claim 2, wherein said second polypeptide is an aldolase from enzyme class EC 4.1.3.16 or enzyme class EC 4.1.3.17. 제6항에 있어서, 상기 알돌라제가 효소 클래스 EC 4.1.3.16 유래의 4-하이드록시-2-옥소글루타르산염 글리옥실산염 분해효소, 효소 클래스 EC 4.1.3.17 유래의 4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염 피루브산염 분해효소 또는 이의 조합인 것인 모나틴 제조방법.The method of claim 6, wherein the aldolase is 4-hydroxy-2-oxoglutarate glyoxylate degrading enzyme from enzyme class EC 4.1.3.16, 4-hydroxy-4- from enzyme class EC 4.1.3.17. Method for producing monatin, which is methyl-2-oxoglutarate pyruvate degrading enzyme or a combination thereof. 제2항에 있어서, 상기 제3 폴리펩티드가 효소 클래스 EC 2.6.1.5 유래의 타이로신(방향족) 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.19 유래의 트립토판 탈수소효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.28 유래의 트립토판-페닐피루브산염 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.27 유래의 트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.1 유래의 아스파르트산염 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.21 유래의 D-알라닌 아미노전이효소, D-트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.2, 효소 클래스 EC 1.4.1.3, 또는 효소 클래스 EC 1.4.1.4 유래의 글루탐산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.20 유래의 페닐알라닌 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.99.1 유래의 D-아미노산 탈수소효소 및 이의 조합으로 구성되는 군 중에서 선택되는 것인 모나틴 제조방법.The method of claim 2, wherein the third polypeptide is a tyrosine (aromatic) aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.5, tryptophan dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.19, tryptophan-phenyl from enzyme class EC 2.6.1.28 Pyruvate aminotransferase, tryptophan aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.27, aspartate aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.1, D-alanine aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.21, D- Tryptophan aminotransferase, enzyme class EC 1.4.1.2, enzyme class EC 1.4.1.3, or glutamate dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.4, phenylalanine dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.20, enzyme class EC 1.4. A method for producing monatin, selected from the group consisting of D-amino acid dehydrogenase derived from 99.1 and combinations thereof. 제2항에 있어서, 상기 제1 폴리펩티드가 효소 클래스 EC 1.4.3.2 또는 효소 클래스 EC 1.4.3.3 유래의 아미노산 산화효소 및 효소 클래스 EC 1.11.1.6 유래의 카탈라제를 포함하며, 트립토판을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는 것인 모나틴 제조방법.The method of claim 2, wherein the first polypeptide comprises an amino acid oxidase from enzyme class EC 1.4.3.2 or enzyme class EC 1.4.3.3 and a catalase from enzyme class EC 1.11.1.6, wherein tryptophan is selected from indole-3-pyruvic acid. Method of producing monatin that is converted to a salt. 제9항에 있어서, 상기 아미노산 산화효소가 트립토판 산화효소를 포함하는 것인 모나틴 제조방법.10. The method of claim 9, wherein said amino acid oxidase comprises tryptophan oxidase. 삭제delete 제2항에 있어서, 상기 피루브산염이 알라닌 및 알라닌의 아미노기전이를 행할 수 있는 폴리펩티드; 세린 및 세린의 베타-제거를 행할 수 있는 폴리펩티드; 시스테인 및 시스테인의 베타-제거를 행할 수 있는 폴리펩티드; 아스파르트산염 및 이카르복실성 아미노산과 베타-분해효소 반응을 행할 수 있는 폴리펩티드; 젖산염 및 효소 클래스 EC 1.1.1.27, 효소 클래스 EC 1.1.1.28, 또는 효소 클래스 EC 1.1.2.3 유래의 젖산염 탈수소효소; 또는 이의 조합에 의해 생성되는 것인 모나틴 제조방법.The method of claim 2, wherein the pyruvate is a polypeptide capable of performing the amino transfer of alanine and alanine; Serine and polypeptides capable of beta-removing serine; Polypeptides capable of beta-removing cysteine and cysteine; Polypeptides capable of beta-degrading enzyme reactions with aspartate and dicarboxylic amino acids; Lactate dehydrogenase from lactate and enzyme class EC 1.1.1.27, enzyme class EC 1.1.1.28, or enzyme class EC 1.1.2.3; Or a combination thereof. 제2항에 있어서, 상기 트립토판이 인돌-3-피루브산염으로 전환될 때 생성된 과산화수소를 카탈라제와 접촉시켜 그 과산화수소의 양을 감소시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 모나틴 제조방법.The method of claim 2, further comprising contacting the resulting hydrogen peroxide with catalase to reduce the amount of hydrogen peroxide when the tryptophan is converted to indole-3-pyruvate. 제2항에 있어서, 상기 제2 폴리펩티드는 서열번호 66, 진뱅크 수탁번호 CAC46344, 진뱅크 수탁번호 CAB14127.1, 진뱅크 수탁번호 AAC74920.1 또는 진뱅크 수탁번호 CAC47463.1에 제시된 아미노산 서열로 구성되고, 상기 아미노산 서열은 인돌-3-피루브산염과 피루브산염을 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산으로 전환시키는 것인 모나틴 제조방법.The amino acid sequence of claim 2, wherein the second polypeptide consists of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 66, Genbank Accession No. CAC46344, Genbank Accession No. CAB14127.1, Genbank Accession No. AAC74920.1, or Genbank Accession No. CAC47463.1. Wherein said amino acid sequence converts indole-3-pyruvate and pyruvate to 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid. 제8항에 있어서, 상기 제3 폴리펩티드가 아스파르트산염 아미노전이효소를 포함하여, 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산이 아스파르트산염과 접촉하면 옥살로아세트산염과 모나틴을 생성하는 것인 모나틴 제조방법.The oxaloacetic acid salt of claim 8, wherein the third polypeptide comprises aspartate aminotransferase, such that when 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid is contacted with aspartate. Monatine production method to produce and monatin. 제15항에 있어서, 옥살로아세트산염을 탈탄산효소와 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 모나틴 제조방법. The method of claim 15, further comprising contacting oxaloacetate with a decarboxylase. 제2항에 있어서, 상기 제3 폴리펩티드는 리신 엡실론 아미노전이효소이고 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산을 리신과 추가로 접촉시키는 것인 모나틴 제조방법.The monatin preparation of claim 2 wherein the third polypeptide is lysine epsilon aminotransferase and further contacts 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid with lysine. Way. 제2항에 있어서, 상기 제3 폴리펩티드는 환원적 아민화 활성을 가진 효소이고 NAD(P)H를 재순환시킬 수 있으며, 상기 제3 폴리펩티드는 글루탐산염 탈수소효소, 페닐알라닌 탈수소효소, 트립토판 탈수소효소, 포름산염 탈수소효소 또는 이의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되고, 상기 제3 폴리펩티드가 포름산염 탈수소효소인 경우 이산화탄소를 생성하는 것인 모나틴 제조방법.The method of claim 2, wherein the third polypeptide is an enzyme having reductive amination activity and is capable of recycling NAD (P) H, wherein the third polypeptide is glutamate dehydrogenase, phenylalanine dehydrogenase, tryptophan dehydrogenase, form A method for producing monatin, selected from the group consisting of an acid dehydrogenase or a combination thereof, wherein the third polypeptide produces carbon dioxide if the third polypeptide is formate dehydrogenase. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제2항에 있어서, 상기 방법은 인돌-3-젖산을 모나틴으로 전환시키는 단계를 포함하는 것인 모나틴 제조방법.The method of claim 2, wherein the method comprises converting indole-3-lactic acid to monatin. 제2항에 있어서, 모나틴이 10g/L 이상 생성되는 것인 모나틴 제조방법.The method of claim 2, wherein monatin is produced at least 10 g / L. 인돌-3-피루브산염을 모나틴으로 전환시키는 것을 포함하는 모나틴 제조방법으로서, 상기 방법은A method for preparing monatin, comprising converting indole-3-pyruvate to monatin, the method comprising 상기 인돌-3-피루브산염과 제1 폴리펩티드 및, 피루브산염, 포스포에놀피루브산염, 알라닌, 세린, 시스테인 및 이의 조합으로 구성되는 군 중에서 선택되는 C3 탄소원을 접촉시키는 단계로서, 상기 제1 폴리펩티드는 알돌라제이고 인돌-3-피루브산염 및, 피루브산염, 포스포에놀피루브산염, 알라닌, 세린, 시스테인 및 이의 조합으로 구성되는 군 중에서 선택되는 C3 탄소원을 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산으로 전환시키는 것인 단계; 및Contacting the indole-3-pyruvate with a first polypeptide and a C3 carbon source selected from the group consisting of pyruvate, phosphoenolpyruvate, alanine, serine, cysteine and combinations thereof, wherein the first polypeptide Is aldolase and a C3 carbon source selected from the group consisting of indole-3-pyruvate and pyruvate, phosphoenolpyruvate, alanine, serine, cysteine and combinations thereof is 2-hydroxy 2- (indole- Converting to 3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid; And 상기 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산과 제2 폴리펩티드를 접촉시키는 단계로서, 상기 제2 폴리펩티드는 아미노전이효소이고 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산 모나틴으로 전환시키는 것인 단계Contacting the 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid with a second polypeptide, wherein the second polypeptide is an aminotransferase and 2-hydroxy 2- (indole-3 -Ylmethyl) -4-keto glutaric acid monatin conversion 를 포함하는 것인 모나틴 제조방법.Monatine manufacturing method comprising a. 트립토판을 모나틴으로 전환시키는 것을 포함하는 모나틴 제조방법으로서, 상기 방법은A method for producing monatin, comprising converting tryptophan to monatin, wherein the method 상기 트립토판을 제1 폴리펩티드와 접촉시키는 단계로서, 상기 제1 폴리펩티드는 아미노전이효소이고 트립토판을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는 것인 단계;Contacting the tryptophan with a first polypeptide, wherein the first polypeptide is an aminotransferase and converts tryptophan to indole-3-pyruvate; 상기 인돌-3-피루브산염을 제2 폴리펩티드 및, 피루브산염, 포스포에놀피루브산염, 알라닌, 세린, 시스테인 및 이의 조합으로 구성되는 군 중에서 선택되는 C3 탄소원과 접촉시키는 단계로서, 상기 제2 폴리펩티드는 알돌라제이고 인돌-3-피루브산염 및, 피루브산염, 포스포에놀피루브산염, 알라닌, 세린, 시스테인 및 이의 조합으로 구성되는 군 중에서 선택되는 C3 탄소원을 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산으로 전환시키는 것인 단계; 및Contacting the indole-3-pyruvate with a second polypeptide and a C3 carbon source selected from the group consisting of pyruvate, phosphoenolpyruvate, alanine, serine, cysteine and combinations thereof, wherein the second polypeptide Is aldolase and a C3 carbon source selected from the group consisting of indole-3-pyruvate and pyruvate, phosphoenolpyruvate, alanine, serine, cysteine and combinations thereof is 2-hydroxy 2- (indole- Converting to 3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid; And 상기 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산과 제3 폴리펩티드를 접촉시키는 단계로서, 상기 제3 폴리펩티드는 아미노전이효소이고 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산을 모나틴으로 전환시키는 것인 단계Contacting the 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid with a third polypeptide, wherein the third polypeptide is an aminotransferase and 2-hydroxy 2- (indole-3 -Ylmethyl) -4-keto glutaric acid is converted to monatin 를 포함하는 것인 모나틴 제조방법.Monatine manufacturing method comprising a. 모나틴을 생성할 수 있는 숙주 세포로서, As a host cell capable of producing monatin, 상기 세포는 The cells 트립토판을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키고, 효소 클래스 EC 2.6.1.27 유래의 트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.19 유래의 트립토판 탈수소효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.5 유래의 타이로신(방향족) 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.28 유래의 트립토판-페닐피루브산염 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.1 유래의 아스파르트산염 아미노전이효소, 트립토판 산화효소, 효소 클래스 EC 1.4.3.2 유래의 L-아미노산 산화효소, 효소 클래스 EC 1.4.99.1 유래의 D-아미노산 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.3.3 유래의 D-아미노산 산화효소, D-트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.21 유래의 D-알라닌 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.2, 효소 클래스 EC 1.4.1.3 또는 효소 클래스 EC 1.4.1.4 유래의 글루탐산염 탈수소효소 및 효소 클래스 EC 1.4.1.20 유래의 페닐알라닌 탈수소효소로 구성되는 군으로부터 선택되는 제1 폴리펩티드를 암호화하는 제1 핵산,Tryptophan is converted to indole-3-pyruvate, tryptophan aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.27, tryptophan dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.19, tyrosine (aromatic) amino from enzyme class EC 2.6.1.5 Transferase, tryptophan-phenylpyruvate aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.28, aspartate aminotransferase, tryptophan oxidase derived from enzyme class EC 2.6.1.1, L-amino acid oxidation from enzyme class EC 1.4.3.2 Enzyme, D-amino acid dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.99.1, D-amino acid oxidase from enzyme class EC 1.4.3.3, D-tryptophan aminotransferase, D-alanine aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.21 Glutamate dehydrogenase from enzyme, enzyme class EC 1.4.1.2, enzyme class EC 1.4.1.3 or enzyme class EC 1.4.1.4 and phenyl derived from enzyme class EC 1.4.1.20 A first nucleic acid encoding a first polypeptide selected from the group consisting of alanine dehydrogenases, 인돌-3-피루브산염를 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산으로 전환시키고, 효소 클래스 EC 4.1.3.16 또는 효소 클래스 EC 4.1.3.17 유래의 알돌라제로 구성되는 군으로부터 선택되는 제2 폴리펩티드를 암호화하는 제2 핵산, 및Indole-3-pyruvate is converted to 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid and composed of aldolase from enzyme class EC 4.1.3.16 or enzyme class EC 4.1.3.17 A second nucleic acid encoding a second polypeptide selected from the group consisting of: and 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산을 모나틴으로 전환시키고, 효소 클래스 EC 2.6.1.5 유래의 타이로신(방향족) 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.19 유래의 트립토판 탈수소효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.28 유래의 트립토판-페닐피루브산염 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.27 유래의 트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.1 유래의 아스파르트산염 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.21 유래의 D-알라닌 아미노전이효소, D-트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.2, 효소 클래스 EC 1.4.1.3, 또는 효소 클래스 EC 1.4.1.4 유래의 글루탐산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.20 유래의 페닐알라닌 탈수소효소 및 효소 클래스 EC 1.4.99.1 유래의 D-아미노산 탈수소효소로 구성되는 군으로부터 선택되는 제3 폴리펩티드를 암호화하는 제3 핵산2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid is converted to monatin and tyrosine (aromatic) aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.5, enzyme class EC 1.4.1.19 Tryptophan dehydrogenase derived, tryptophan-phenylpyruvate aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.28, tryptophan aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.27, aspartate aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.1, D-alanine aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.21, D-tryptophan aminotransferase, glutamate dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.2, enzyme class EC 1.4.1.3, or enzyme class EC 1.4.1.4, A third nucleic acid encoding a third polypeptide selected from the group consisting of phenylalanine dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.20 and D-amino acid dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.99.1 을 포함하고,Including, 상기 제1 핵산 내지 제3 핵산 중 하나 이상은 상기 숙주 세포에 대해 외인성인 것인 숙주 세포.At least one of said first to third nucleic acids is exogenous to said host cell. 제26항에 있어서, 상기 제1 폴리펩티드 내지 제3 폴리펩티드 중 하나 이상은 효소 클래스 2.6.1.27 유래의 트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.19 유래의 트립토판 탈수소효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.5 유래의 타이로신(방향족) 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.28 유래의 트립토판-페닐피루브산염 아미노전이효소, 트립토판 산화효소, 효소 클래스 EC 1.4.3.2 유래의 L-아미노산 산화효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.1 유래의 아스파르트산염 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.99.1 유래의 D-아미노산 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.3.3 유래의 D-아미노산 산화효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.21 유래의 D-알라닌 아미노전이효소, D-트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC11.1.1.110 유래의 인돌젖산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.222 유래의 R-4-하이드록시페닐젖산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.237 유래의 3-(4)-하이드록시페닐피루브산염 환원효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.27, 효소 클래스 EC 1.1.1.28, 또는 효소 클래스 EC 1.1.2.3 유래의 젖산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.111 유래의 (3-이미다졸-5-일)젖산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 4.1.3.16 또는 효소 클래스 EC 4.1.3.17 유래의 알돌라제, 효소 클래스 EC 1.4.1.20 유래의 페닐알라닌 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.2, 효소 클래스 EC 1.4.1.3, 또는 효소 클래스 EC 1.4.1.4 유래의 글루탐산염 탈수소효소 및 이의 조합으로 구성되는 군 중에서 선택되는 것인 숙주 세포.The method of claim 26, wherein at least one of the first to third polypeptides is from tryptophan aminotransferase from enzyme class 2.6.1.27, tryptophan dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.19, from enzyme class EC 2.6.1.5 Tyrosine (aromatic) aminotransferase, tryptophan-phenylpyruvate aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.28, tryptophan oxidase, L-amino acid oxidase from enzyme class EC 1.4.3.2, enzyme class EC 2.6.1.1 Aspartate aminotransferase, D-amino acid dehydrogenase derived from enzyme class EC 1.4.99.1, D-amino acid oxidase derived from enzyme class EC 1.4.3.3, D-alanine aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.21, D-tryptophan aminotransferase, indole lactate dehydrogenase from enzyme class EC11.1.1.110, R-4-hydroxyphenyl lactate from enzyme class EC 1.1.1.222 Hydrogenase, 3- (4) -hydroxyphenylpyruvate reductase from enzyme class EC 1.1.1.237, lactate dehydrogen from enzyme class EC 1.1.1.27, enzyme class EC 1.1.1.28, or enzyme class EC 1.1.2.3 Enzyme, (3-imidazol-5-yl) lactate dehydrogenase from enzyme class EC 1.1.1.111, aldolase from enzyme class EC 4.1.3.16 or enzyme class EC 4.1.3.17, derived from enzyme class EC 1.4.1.20 A host cell selected from the group consisting of phenylalanine dehydrogenase, enzyme class EC 1.4.1.2, enzyme class EC 1.4.1.3, or glutamate dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.4 and combinations thereof. 제27항에 있어서, 상기 제1 폴리펩티드 내지 제3 폴리펩티드 중 하나 이상은 효소 클래스 EC 2.6.1.27 유래의 트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.19 유래의 트립토판 탈수소효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.5 유래의 타이로신(방향족) 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.28 유래의 트립토판-페닐피루브산염 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.1 유래의 아스파르트산염 아미노전이효소, 트립토판 산화효소, 효소 클래스 EC 1.4.3.2 유래의 L-아미노산 산화효소, 효소 클래스 EC 1.4.99.1 유래의 D-아미노산 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.3.3 유래의 D-아미노산 산화효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.21 유래의 D-알라닌 아미노전이효소, D-트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 4.1.3.16 또는 효소 클래스 EC 4.1.3.17 유래의 알돌라제, 효소 클래스 EC 1.4.1.20 유래의 페닐알라닌 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.2, 효소 클래스 EC 1.4.1.3, 또는 효소 클래스 EC 1.4.1.4 유래의 글루탐산염 탈수소효소 및 이의 조합으로 구성되는 군 중에서 선택되는 것인 숙주 세포.The method of claim 27, wherein at least one of the first to third polypeptides is from tryptophan aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.27, tryptophan dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.19, enzyme class EC 2.6.1.5 Tyrosine (aromatic) aminotransferase, tryptophan-phenylpyruvate aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.28, aspartate aminotransferase, enzyme tryptophan oxidase from enzyme class EC 2.6.1.1, enzyme class EC 1.4.3.2 L-amino acid oxidase derived from, D-amino acid dehydrogenase derived from enzyme class EC 1.4.99.1, D-amino acid oxidase derived from enzyme class EC 1.4.3.3, D-alanine aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.21 , D-tryptophan aminotransferase, aldolase from enzyme class EC 4.1.3.16 or enzyme class EC 4.1.3.17, phenylalanine deactivation from enzyme class EC 1.4.1.20 A host cell selected from the group consisting of hydrogenase, enzyme class EC 1.4.1.2, enzyme class EC 1.4.1.3, or glutamate dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.4 and combinations thereof. 제27항에 있어서, 상기 제1 폴리펩티드 내지 제3 폴리펩티드 중 하나 이상은 효소 클래스 EC 1.1.1.110 유래의 인돌젖산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.222 유래의 R-4-하이드록시페닐젖산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.237 유래의 3-(4)-하이드록시페닐피루브산염 환원효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.27, 효소 클래스 EC 1.1.1.28, 또는 효소 클래스 EC 1.1.2.3 유래의 젖산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.111 유래의 (3-이미다졸-5-일)젖산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 4.1.3.16 또는 효소 클래스 EC 4.1.3.17 유래의 알돌라제, 효소 클래스 EC 1.4.1.19 유래의 트립토판 탈수소효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.28 유래의 트립토판-페닐피루브산염 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.27 유래의 트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.5 유래의 타이로신(방향족) 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.1 유래의 아스파르트산염 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.2, 효소 클래스 EC 1.4.1.3, 또는 효소 클래스 EC 1.4.1.4 유래의 글루탐산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.20 유래의 페닐알라닌 탈수소효소, D-트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.99.1 유래의 D-아미노산 탈수소효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.21 유래의 D-알라닌 아미노전이효소 및 이의 조합으로 구성되는 군 중에서 선택되는 것인 숙주 세포.The method of claim 27, wherein at least one of the first to third polypeptides is an indole lactate dehydrogenase derived from enzyme class EC 1.1.1.110, an R-4-hydroxyphenyl lactate dehydrogenase derived from enzyme class EC 1.1.1.222, 3- (4) -hydroxyphenylpyruvate reductase from enzyme class EC 1.1.1.237, lactate dehydrogenase, enzyme from enzyme class EC 1.1.1.27, enzyme class EC 1.1.1.28, or enzyme class EC 1.1.2.3 (3-imidazol-5-yl) lactate dehydrogenase from class EC 1.1.1.111, aldolase from enzyme class EC 4.1.3.16 or enzyme class EC 4.1.3.17, tryptophan dehydrogen from enzyme class EC 1.4.1.19 Enzyme, tryptophan-phenylpyruvate aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.28, tryptophan aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.27, tyrosine (aromatic) aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.5, Aspartate aminotransferase from bovine class EC 2.6.1.1, glutamate dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.2, or enzyme class EC 1.4.1.3, or enzyme class EC 1.4.1.4 Selected from the group consisting of phenylalanine dehydrogenase, D-tryptophan aminotransferase, D-amino acid dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.99.1, D-alanine aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.21 and combinations thereof Phosphorus host cell. 제27항에 있어서, 상기 알돌라제는 효소 클래스 EC 4.1.3.16 유래의 4-하이드록시-2-옥소글루타르산염 알돌라제 또는 효소 클래스 EC 4.1.3.17 유래의 4-하이드록시-4-메틸-2-옥소글루타르산염 알돌라제인 것인 숙주 세포.The method of claim 27, wherein the aldolase is 4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase from enzyme class EC 4.1.3.16 or 4-hydroxy-4-methyl from enzyme class EC 4.1.3.17 The host cell being 2-oxoglutarate aldolase. 제26항에 있어서, 숙주 세포가 박테리아 세포인 것인 숙주 세포.The host cell of claim 26, wherein the host cell is a bacterial cell. 제26항에 있어서, 숙주 세포가 효모 세포인 것인 숙주 세포.The host cell of claim 26, wherein the host cell is a yeast cell. 제27항에 있어서, 상기 세포는 1종 이상의 추가 외인성 핵산 서열에 의해 암호화되는 1종 이상의 추가의 폴리펩티드를 포함하고, 상기 추가의 폴리펩티드는 카탈라제, 옥살로아세트산염 탈탄산효소, 리신 엡실론 아미노전이효소 및 포름산염 탈수소효소로 구성되는 군 중에서 선택되는 활성을 포함하는 것인 숙주 세포.The cell of claim 27, wherein the cell comprises one or more additional polypeptides encoded by one or more additional exogenous nucleic acid sequences, wherein the additional polypeptide is catalase, oxaloacetate decarboxylase, lysine epsilon aminotransferase. And formate dehydrogenase; and a host cell comprising an activity selected from the group consisting of. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete - 제1 폴리펩티드를 이용하여 트립토판 또는 인돌-3-젖산을 인돌-3-피루브산염으로 전환시키는 단계로서, 트립토판이 상기 제1 폴리펩티드와 접촉하는 경우, 상기 제1 폴리펩티드는 효소 클래스 EC 2.6.1.27 유래의 트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.19 유래의 트립토판 탈수소효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.5 유래의 타이로신(방향족) 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.28 유래의 트립토판-페닐피루브산염 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.1 유래의 아스파르트산염 아미노전이효소, 트립토판 산화효소, 효소 클래스 EC 1.4.3.2 유래의 L-아미노산 산화효소, 효소 클래스 EC 1.4.99.1 유래의 D-아미노산 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.3.3 유래의 D-아미노산 산화효소, D-트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.21 유래의 D-알라닌 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.2, 효소 클래스 EC 1.4.1.3 또는 효소 클래스 EC 1.4.1.4 유래의 글루탐산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.20 유래의 페닐알라닌 탈수소효소 및 이의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되고; 인돌-3-젖산이 상기 제1 폴리펩티드와 접촉하는 경우, 상기 제1 폴리펩티드는 효소 클래스 EC 1.1.1.110 유래의 인돌젖산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.222 유래의 R-4-하이드록시페닐젖산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.237 유래의 3-(4)-하이드록시페닐피루브산염 환원효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.27, 효소 클래스 EC 1.1.1.28, 또는 효소 클래스 EC 1.1.2.3 유래의 젖산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.1.1.111 유래의 (3-이미다졸-5-일)젖산염 탈수소효소 및 이의 조합로 구성되는 군 중에서 선택되는 단계;-Converting tryptophan or indole-3-lactic acid to indole-3-pyruvate using a first polypeptide, wherein when the tryptophan contacts the first polypeptide, the first polypeptide is derived from enzyme class EC 2.6.1.27 Tryptophan aminotransferase, tryptophan dehydrogenase derived from enzyme class EC 1.4.1.19, tyrosine (aromatic) aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.5, tryptophan-phenylpyruvate aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.28 Aspartate aminotransferase, tryptophan oxidase from enzyme class EC 2.6.1.1, L-amino acid oxidase from enzyme class EC 1.4.3.2, D-amino acid dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.99.1, enzyme class EC D-amino acid oxidase derived from 1.4.3.3, D-tryptophan aminotransferase, D-alanine aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.21, enzyme Selected from the class EC 1.4.1.2, EC 1.4.1.3 class enzyme or enzyme class phenylalanine dehydrogenase, and combinations thereof of the group consisting of the EC 1.4.1.4 derived glutamate dehydrogenase, the enzyme class EC 1.4.1.20 is derived; When indole-3-lactic acid contacts the first polypeptide, the first polypeptide is indole lactate dehydrogenase from enzyme class EC 1.1.1.110, R-4-hydroxyphenyl lactate dehydrogen from enzyme class EC 1.1.1.222. Enzyme, 3- (4) -hydroxyphenylpyruvate reductase from enzyme class EC 1.1.1.237, lactate dehydrogenase from enzyme class EC 1.1.1.27, enzyme class EC 1.1.1.28, or enzyme class EC 1.1.2.3 , (3-imidazol-5-yl) lactate dehydrogenase from enzyme class EC 1.1.1.111 and combinations thereof; - 인돌-3-피루브산염을 알돌 축합 반응에 의해 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산으로 전환시키는 단계; 및Converting indole-3-pyruvate to 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid by aldol condensation reaction; And - 제2 폴리펩티드를 이용하여 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산을 모나틴으로 전환시키는 단계로서, 상기 제2 폴리펩티드는 효소 클래스 EC 2.6.1.5 유래의 타이로신(방향족) 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.19 유래의 트립토판 탈수소효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.28 유래의 트립토판-페닐피루브산염 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.27 유래의 트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.1 유래의 아스파르트산염 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 2.6.1.21 유래의 D-알라닌 아미노전이효소, D-트립토판 아미노전이효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.2, 효소 클래스 EC 1.4.1.3, 또는 효소 클래스 EC 1.4.1.4 유래의 글루탐산염 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.1.20 유래의 페닐알라닌 탈수소효소, 효소 클래스 EC 1.4.99.1 유래의 D-아미노산 탈수소효소 및 이의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 것인 단계Converting 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid to monatin using a second polypeptide, wherein the second polypeptide is of enzyme class EC 2.6.1.5 Tyrosine (aromatic) aminotransferase, tryptophan dehydrogenase derived from enzyme class EC 1.4.1.19, tryptophan-phenylpyruvate aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.28, tryptophan aminotransferase derived from enzyme class EC 2.6.1.27, Aspartate aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.1, D-alanine aminotransferase from enzyme class EC 2.6.1.21, D-tryptophan aminotransferase, enzyme class EC 1.4.1.2, enzyme class EC 1.4.1.3, Or glutamate dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.4, phenylalanine dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.1.20, D-amino acid dehydrogenase from enzyme class EC 1.4.99.1 and its derivatives Which is selected from the group consisting of the steps 를 포함하는 모나틴 제조 방법.Monatine manufacturing method comprising a. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제2항에 있어서, 상기 방법은 질량 분광분석에 의한 2-하이드록시 2-(인돌-3-일메틸)-4-케토 글루타르산의 검출 단계를 추가로 포함하는 것인 모나틴 제조방법.The method of claim 2, wherein the method further comprises the step of detecting 2-hydroxy 2- (indol-3-ylmethyl) -4-keto glutaric acid by mass spectrometry. 삭제delete 제2항에 있어서, 상기 트립토판이 효소 클래스 EC 4.1.99.1 유래의 폴리펩티드를 사용하여 인돌로부터 생성되는 것인 모나틴 제조방법.The method of claim 2, wherein said tryptophan is produced from indole using a polypeptide from enzyme class EC 4.1.99.1. 삭제delete 삭제delete
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