KR101799987B1 - 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법 - Google Patents

2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101799987B1
KR101799987B1 KR1020160152244A KR20160152244A KR101799987B1 KR 101799987 B1 KR101799987 B1 KR 101799987B1 KR 1020160152244 A KR1020160152244 A KR 1020160152244A KR 20160152244 A KR20160152244 A KR 20160152244A KR 101799987 B1 KR101799987 B1 KR 101799987B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
enzyme
coa
hydroxy
contacting
acid
Prior art date
Application number
KR1020160152244A
Other languages
English (en)
Inventor
김용환
이성국
박성훈
Original Assignee
주식회사 씨원켐
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 씨원켐 filed Critical 주식회사 씨원켐
Priority to KR1020160152244A priority Critical patent/KR101799987B1/ko
Priority to PCT/KR2017/012922 priority patent/WO2018093135A2/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101799987B1 publication Critical patent/KR101799987B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/26—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member
    • C07D307/30—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D307/32—Oxygen atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C53/00—Saturated compounds having only one carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or hydrogen
    • C07C53/02—Formic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C53/00—Saturated compounds having only one carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or hydrogen
    • C07C53/122—Propionic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C59/00—Compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups
    • C07C59/185—Saturated compounds having only one carboxyl group and containing keto groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법은, 3-하이드록시프로피온산(3-hydroxypropionic acid)을 준비하는 단계; 상기 3-하이드록시프로피온산에 CoA(Coenzyme A)와 제1효소를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA(3-hydroxy-propionyl-CoA)를 얻는 단계; 상기 3-하이드록시-프로피오닐-CoA에 포름산(formic acid)과 제2효소를 접촉시켜 4-하이드록시-2-옥소부타노익산(4-hydroxy-2-oxobutanoic acid)을 얻는 단계; 상기 4-하이드록시-2-옥소부타노익산에 제3효소를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산(2,4-dihydroxy-butanoic acid)을 얻는 단계; 및 상기 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤(2-hydroxy-gamma-butyrolactone)을 얻는 단계;를 포함한다.
상기 제1효소는 ATP를 소모하는 하이드록시-프로피오닐-CoA-신터테이즈(3-hydroxy-propionyl-CoA synthetase)이고, 상기 제2효소는 2-케토부틸레이트 포르메이트 리아제(2-ketobutyrate formate lyase)이고, 상기 제3효소는 2-옥소부티레이트 탈수소효소(2-oxobutyrate dehydrogenase) 이고, 상기 제4효소는 파라옥소나제(paraoxonase)이다.

Description

2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법{Method of producing 2-hydroxy-gamma-butyrolactone}
본 발명은 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법, 더욱 상세하게는 3-하이드록시프로피온산(3-hydroxypropionic acid) 및 포름산(formic acid)으로부터 효소를 통한 생합성 경로를 통해 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 제조하는 방법에 관한 것이다.
하이드록시부티로락톤(hydroxybutyrolactone)은 포토레지스트, 금속 표면의 코팅재료, 제약, 농약, 조미료 및 향료 등의 중간물질로 널리 활용되는 물질이다.
이 중, (S)-3-하이드록시부티로락톤은 콜레스테롤 강하약, (S)-카르니틴, 안티 HIV 프로테아제 억제약, 광범위한 항생제를 포함한 다양한 약품의 중간물질 제조용 핵심 4-탄소 중간물질이다. (S)-3-하이드록시부티로락톤은 Hollingsworth 공정으로 제조될 수 있다(미국등록특허 5,374,773).
(R)-3-하이드록시부티로락톤 또는 (R)-3,4-디하이드록시 부티르산 감마 락톤은 다양한 약품 중간물질 제조용 핵심 4-탄소 중간물질이다. 또한 이것은 건강식품 첨가제 및 강장제 보충물, 다양한 신경 시스템 및 대사 장애의 치료를 포함한 여러 용도에 사용되는 성분 및 천연 발생 비타민인 L-카르니틴으로 전환될 수 있다. (R)-3-하이드록시부티로락톤은 4-연결 L-헥소스를 갖는 출발물질을 사용할 필요가 있으므로 Hollingsworth 공정으로 제조될 수 없는데, 이러한 출발물질은 알려져 있지 않다. 즉 (R)-3-하이드록시부티로락톤의 상업적 가치가 있는 직접 합성루트는 없다. 이에 따라, 3-하이드록시부티로락톤의 경우 제조시 카이랄성이 치우쳐져 있다.
한편, 2번 탄소 위치에 하이드록시기(수산화기, OH)가 치환된 2-하이드록시-감마-부티로락톤은 포토레지스트를 위한 수지 및 금속 표면의 코팅을 위한 재료로 이용될 수 있는 중요한 중간체이다. 특히 (R) 또는 (S) 형태의 이성질체를 가지는 2-하이드록시-감마-부티로락톤은 포토레지스트, 금속 표면의 코팅재료의 중간체 뿐만 아니라 제약, 농약, 조미료 및 향료의 중간물질로도 활용된다.
미국등록특허 제3,024,250호 미국등록특허 제3,868,370호 미국등록특허 제3,997,569호 미국등록특허 제4,105,674호 미국등록특허 제4,155,919호 미국등록특허 제4,772,729호 미국등록특허 제4,940,805호 미국등록특허 제5,292,939호 미국등록특허 제5,319,110호 미국등록특허 제5,374,773호 미국등록특허 제5,502,217호
상술한 특허문헌은 다양한 락톤 제조 공정을 발표하나, 2-하이드록시(hydroxy) 위치의 감마-부티로락톤의 제조 공정에 대해서는 언급하지 않고 있다.
본 발명은 이러한 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법, 특히 생합성을 이용한 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법은, 3-하이드록시프로피온산(3-hydroxypropionic acid)을 준비하는 단계; 상기 3-하이드록시프로피온산에 CoA(Coenzyme A)와 제1효소를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA(3-hydroxy-propionyl-CoA)를 얻는 단계; 상기 3-하이드록시-프로피오닐-CoA에 포름산(formic acid)과 제2효소를 접촉시켜 4-하이드록시-2-옥소부타노익산(4-hydroxy-2-oxobutanoic acid)을 얻는 단계; 상기 4-하이드록시-2-옥소부타노익산에 제3효소를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산(2,4-dihydroxy-butanoic acid)을 얻는 단계; 및 상기 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤(2-hydroxy-gamma-butyrolactone)을 얻는 단계;를 포함한다. 이 때 상기 제1효소는 ATP를 소모하는 하이드록시-프로피오닐-CoA-신터테이즈(3-hydroxy-propionyl-CoA synthetase)이고, 상기 제2효소는 2-케토부틸레이트 포르메이트 리아제(2-ketobutyrate formate lyase)이고, 상기 제3효소는 2-옥소부티레이트 탈수소효소(2-oxobutyrate dehydrogenase)이고, 상기 제4효소는 파라옥소나제(paraoxonase)이다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1효소는 ATP를 소모하고 ADP 및 오쏘인산염(orthophosphate)을 생성하는 효소일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1효소는 ATP를 소모하고 AMP 및 파이로인산염(pyrophosphate)을 생성하는 효소일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법은, 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계; 상기 3-하이드록시프로피온산에 CoA와 제1효소를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA를 얻는 단계; 포름산에 CoA와 제5효소를 접촉시켜 포르밀-CoA(formyl-CoA)를 얻는 단계; 상기 3-하이드록시-프로피오닐-CoA와 상기 포르밀-CoA를 반응물질로 하는 제6효소를 통해 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA(4-hydroxy-2-oxobutanoyl-CoA)를 얻는 단계; 상기 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA에 제3효소를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노일-CoA(2,4-dihydroxy-butanoyl-CoA)를 얻는 단계; 상기 2,4-디하이드록시부타노일-CoA에 제7효소를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산을 얻는 단계; 및 상기 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 얻는 단계;를 포함한다. 이 때 상기 제1효소는 아데노신삼인산(ATP)을 소모하는 하이드록시-프로피오닐-CoA-신터테이즈(3-hydroxy-propionyl-CoA synthetase)이고, 상기 제5효소는 아데노신삼인산(ATP)을 소모하는 포르밀-CoA 신터테이즈(formyl-CoA synthetase)이고, 상기 제6효소는 티올레이즈(thiolase)이고, 상기 제3효소는 2-옥소부티레이트 탈수소효소(2-oxobutyrate dehydrogenase)이고, 상기 제7효소는 티오에스터라제(thioesterase)이고, 상기 제4효소는 파라옥소나제(paraoxonase)이다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1효소 및 상기 제5효소는 ATP를 소모하고 ADP 및 오쏘인산염(orthophosphate)을 생성하는 효소일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1효소 및 상기 제5효소는 ATP를 소모하고 AMP 및 파이로인산염(pyrophosphate)을 생성하는 효소일 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법은, 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계; 상기 3-하이드록시프로피온산에 아세틸-CoA(acetyl-CoA)와 제8효소를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA(3-hydroxy-propionyl-CoA)를 얻는 단계; 상기 3-하이드록시-프로피오닐-CoA에 포름산(formic acid)과 제2효소를 접촉시켜 4-하이드록시-2-옥소부타노익산(4-hydroxy-2-oxobutanoic acid)을 얻는 단계; 상기 4-하이드록시-2-옥소부타노익산에 제3효소를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산(2,4-dihydroxy-butanoic acid)을 얻는 단계; 및 상기 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤(2-hydroxy-gamma-butyrolactone)을 얻는 단계;를 포함한다. 이 때 상기 제8효소는 아실-CoA 트랜스퍼라아제(acyl-CoA transferase)이고, 상기 제2효소는 2-케토부틸레이트 포르메이트 리아제(2-ketobutyrate formate lyase)이고, 상기 제3효소는 2-옥소부티레이트 탈수소효소(2-oxobutyrate dehydrogenase)이고, 상기 제4효소는 파라옥소나제(paraoxonase)이다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법은, 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계; 상기 3-하이드록시프로피온산에 아세틸-CoA(acetyl-CoA)와 제8효소를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA(3-hydroxy-propionyl-CoA)를 얻는 단계; 포름산에 아세틸-CoA(acetyl-CoA)와 상기 제8효소를 접촉시켜 포르밀-CoA(formyl-CoA)를 얻는 단계; 상기 3-하이드록시-프로피오닐-CoA과 상기 포르밀-CoA을 반응물질로 하는 제6효소를 통해 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA(4-hydroxy-2-oxobutanoyl-CoA)를 얻는 단계; 상기 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA에 제3효소를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노일-CoA(2,4-dihydroxy-butanoyl-CoA)를 얻는 단계; 상기 2,4-디하이드록시부타노일-CoA에 제7효소를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산(2,4-dihydroxy-butanoic acid)을 얻는 단계; 및 상기 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤(2-hydroxy-gamma-butyrolactone)을 얻는 단계;를 포함한다. 이 때 상기 제8효소는 아실-CoA 트랜스퍼라아제(acyl-CoA transferase)이고, 상기 제6효소는 티올레이즈(thiolase)이고, 상기 제3효소는 2-옥소부티레이트 탈수소효소(2-oxobutyrate dehydrogenase) 이고, 상기 제7효소는 티오에스터라제(thioesterase)이고, 상기 제4효소는 파라옥소나제(paraoxonase)이다.
상기 실시예들 중 어느 하나에 있어서, 상기 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계는, 포도당(glucose)의 해당과정(glycolysis)을 통해 얻을 수 있는 피루브산(pyruvic acid)에 제9효소를 접촉시켜 아세틸-CoA(acetyl-CoA)를 얻는 단계; 상기 아세틸-CoA에 제10효소를 접촉시켜 말로닐-CoA(malonyl-CoA)를 얻는 단계; 상기 말로닐-CoA에 제11효소를 접촉시켜 말론산(malonic acid)을 얻는 단계; 상기 말론산에 제12효소를 접촉시켜 말로네이트-세미알데하이드(malonate-mialdehyde)를 얻는 단계; 및 상기 말로네이트-세미알데하이드에 제13효소를 접촉시켜 상기 3-하이드록시프로피온산을 얻는 단계;를 포함할 수 있다. 이 때 상기 제9효소는 피루베이트 포르메이트 리아제(pyruvate formate lyase)이고, 상기 제10효소는 말로닐-CoA 카르복시-리아제(malonyl-CoA carboxy-lyase)이고, 상기 제11효소는 말로네이트-CoA 트랜스퍼라아제(malonate-CoA transferase)이고, 상기 제12효소는 말로네이트-세미알데하이드 탈수소효소(malonate-semialdehyde dehydrogenase)이고, 상기 제13효소는 3-하이드록시프로피오네이트 탈수소효소(3-hydroxypropionate dehydrogenase)일 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 따르면, 3-하이드록시프로피온산(3-hydroxypropionic acid) 및 포름산(formic acid)으로부터 효소를 통한 생합성 경로를 통해 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 제조할 수 있다. 특히, 효소가 발현될 수 있도록 유전자 조작된 미생물에, 3-하이드록시프로피온산과 포름산을 외부에서 투입하여 효소 반응을 일으켜, 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 제조할 수 있다. 만약 3-하이드록시프로피온산과 포름산을 생산할 수 있도록 한 미생물을 사용하는 경우, 저가의 당류 및 글리세롤을 이용하여 바로 목적산물인 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 생산할 수 있다.
도 1 및 도 2는 일 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 합성 경로를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 다른 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 합성 경로를 나타낸 도면이다.
도 5는 또다른 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 합성 경로를 나타낸 도면이다.
도 6은 또다른 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 합성 경로를 나타낸 도면이다.
도 7은 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용된다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2는 일 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 합성 경로를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법은, 3-하이드록시프로피온산(3-hydroxypropionic acid)을 준비하는 단계, 3-하이드록시프로피온산에 CoA(Coenzyme A)와 제1효소(E1)를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA(3-hydroxy-propionyl-CoA)를 얻는 단계, 3-하이드록시-프로피오닐-CoA에 포름산(formic acid)과 제2효소(E2)를 접촉시켜 4-하이드록시-2-옥소부타노익산(4-hydroxy-2-oxobutanoic acid)을 얻는 단계, 4-하이드록시-2-옥소부타노익산에 제3효소(E3)를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산(2,4-dihydroxy-butanoic acid)을 얻는 단계 및 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소(E4)를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤(2-hydroxy-gamma-butyrolactone)을 얻는 단계를 포함한다.
도 1을 참조하면, 3-하이드록시프로피온산이 준비된다. 3-하이드록시프로피온산은 포도당과 같은 당류 또는 글리세롤과 같은 탄소원을 이용하여 3-하이드록시프로피온산과 포름산(개미산, formic acid)을 생산할 수 있도록 한 미생물로부터 얻을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계에 대해서는 후술한다.
우선, 3-하이드록시프로피온산에 제1효소(E1)를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA를 얻는 단계가 수행된다. 이 때 제1효소(E1)는 하이드록시-프로피오닐-CoA-신터테이즈로, 3-하이드록시프로피온산과 CoA를 반응물질로, 3-하이드록시-프로피오닐-CoA 및 인산염(phosphate)을 생성물질로 하는 효소로, 반응시 ATP를 소모한다.
일 실시예에 따르면, 제1효소(E1)는 ATP를 소모하고 ADP 및 오쏘인산염(orthophosphate, Pi)을 생성하는 효소일 수 있다. (도 1 참조) 또 다른 실시예에 따르면, 제1효소(E1)는 ATP를 소모하고 AMP 및 파이로인산염(pyrophosphate, PPi)을 생성하는 효소일 수 있다. (도 2 참조) 제1효소(E1)의 효소번호(Enzyme Commission number, EC)는 EC 6.2.1.36일 수 있다.
이후, 3-하이드록시-프로피오닐-CoA에 포름산과 제2효소(E2)를 접촉시켜 4-하이드록시-2-옥소부타노익산을 얻는 단계가 수행된다. 포름산은 포도당과 같은 당류 또는 글리세롤과 같은 탄소원을 이용하여 3-하이드록시프로피온산과 포름산을 생산할 수 있도록 한 미생물로부터 얻을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이 때 제2효소(E2)는 2-케토부틸레이트 포르메이트 리아제로, 아세틸-CoA와 포름산을 반응물질로, 피루브산(pyruvate)과 CoA를 생성물질로 하는 효소이다. 즉 제2효소(E2)에 의해 3-하이드록시-프로피오닐-CoA의 1번 탄소에 결합되어 있던 CoA가 떨어져 나가고, 포름산이 결합하여 4-하이드록시-2-옥소부타노익산이 생성된다. 제2효소(E2)의 효소번호는 EC 2.3.1.54일 수 있다.
이후, 4-하이드록시-2-옥소부타노익산에 제3효소(E3)를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산을 얻는 단계가 수행된다. 이 때 제3효소(E3)는 2-옥소부티레이트 탈수소효소로, NAD(P)H를 조효소로 하여 4-하이드록시-2-옥소부타노익산의 탈수소 반응을 일으켜 2,4-디하이드록시부타노익산과 NAD(P)+를 생성한다. 제3효소(E3)의 효소번호는 EC 1.1.1.27일 수 있다.
이후, 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소(E4)를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 얻는 단계가 수행된다. 이 때 제4효소(E4)는 파라옥소나제(paraoxonase)로, 2,4-디하이드록시부타노익산을 고리화하여 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 얻는다. 제4효소(E4)의 효소번호는 EC 3.1.8.1일 수 있다.
제1효소(E1), 제2효소(E2), 제3효소(E3) 및 제4효소(E4)는 재조합된 유전자로부터 발현된 재조합 효소일 수 있다. 상기 효소들을 발현할 미생물로는 예컨대 대장균, 효모, 코리네균 등 다양한 숙주미생물을 이용할 수 있다. 즉 제1 내지 제4효소(E4)가 발현될 수 있도록 유전자 조작된 미생물에, 3-하이드록시프로피온산과 포름산을 외부에서 투입하여 효소 반응을 일으켜, 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 제조할 수 있다. 만약 3-하이드록시프로피온산과 포름산을 생산할 수 있도록 한 미생물을 사용하는 경우, 저가의 당류 및 글리세롤을 이용하여 바로 목적산물인 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 생산할 수 있다.
도 3 및 도 4는 다른 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 합성 경로를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법은, 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계, 3-하이드록시프로피온산에 CoA와 제1효소(E1)를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA(3-hydroxy-propionyl-CoA)를 얻는 단계, 포름산에 CoA와 제5효소(E5)를 접촉시켜 포르밀-CoA(formyl-CoA)를 얻는 단계, 3-하이드록시-프로피오닐-CoA와 포르밀-CoA를 반응물질로 하는 제6효소(E6)를 통해 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA(4-hydroxy-2-oxobutanoyl-CoA)를 얻는 단계, 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA에 제3효소(E3)를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노일-CoA(2,4-dihydroxy-butanoyl-CoA)를 얻는 단계, 2,4-디하이드록시부타노일-CoA에 제7효소(E7)를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산을 얻는 단계 및 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소(E4)를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 얻는 단계를 포함한다.
도 4를 참조하면, 준비된 3-하이드록시프로피온산에 제1효소(E1)를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA를 얻는 단계가 수행된다. 이 때 제1효소(E1)는 하이드록시-프로피오닐-CoA-신터테이즈로, 3-하이드록시프로피온산과 CoA를 반응물질로, 3-하이드록시-프로피오닐-CoA 및 인산염(phosphate)을 생성물질로 하는 효소로, 반응시 ATP를 소모한다.
3-하이드록시-프로피오닐-CoA를 얻는 단계와는 별도로, 포름산에 CoA와 제5효소(E5)를 접촉시켜 포르밀-CoA(formyl-CoA)를 얻는 단계가 수행된다. 이 때 제5효소(E5)는 포름산과 CoA를 반응물질로 하고, 아데노신삼인산(ATP)을 소모하여 포르밀-CoA를 얻는 포르밀-CoA 신터테이즈(formyl-CoA synthetase)이다.
일 실시예에 따르면, 제1효소(E1) 및 제5효소(E5)는 ATP를 소모하고 ADP 및 오쏘인산염(orthophosphate, Pi)을 생성하는 효소일 수 있다. (도 3 참조) 또 다른 실시예에 따르면, 제1효소(E1) 및 제5효소(E5)는 ATP를 소모하고 AMP 및 파이로인산염(pyrophosphate, PPi)을 생성하는 효소일 수 있다. (도 4 참조) 제1효소(E1) 및 제5효소(E5)의 효소번호는 각각 EC 6.2.1.36, EC 6.2.1.1일 수 있다.
이후, 생성된 3-하이드록시-프로피오닐-CoA 및 포르밀-CoA를 반응물질로 하는 제6효소(E6)를 통해 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA를 얻는 단계가 수행된다. 이 때 제6효소(E6)는 티올레이즈(thiolase)이고, 효소번호는 EC 2.3.1.9일 수 있다.
이후, 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA에 제3효소(E3)를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노일-CoA(2,4-dihydroxy-butanoyl-CoA)를 얻는 단계가 수행된다. 제3효소(E3)는 2-옥소부티레이트 탈수소효소(2-oxobutyrate dehydrogenase)로, NAD(P)H를 조효소로 하여 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA의 탈수소 반응을 일으켜 2,4-디하이드록시부타노일-CoA와 NAD(P)+를 생성한다. 제3효소(E3)의 효소번호는 EC 1.1.1.27일 수 있다.
이후, 2,4-디하이드록시부타노일-CoA에 제7효소(E7)를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산(2,4-dihydroxy-butanoic acid)을 얻는 단계가 수행된다. 이 때 제7효소(E7)는 티오에스터라제(thioesterase)이고, 이에 의해 2,4-디하이드록시부타노일-CoA의 1번 탄소에 결합된 CoA가 떨어져나가고, 하이드록시기(OH)가 결합하여 2,4-디하이드록시부타노익산이 생성된다. 제7효소(E7)의 효소번호는 EC 3.1.2.X일 수 있다.
이후, 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소(E4)를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 얻는 단계가 수행된다. 이 때 제4효소(E4)는 파라옥소나제(paraoxonase)로, 2,4-디하이드록시부타노익산을 고리화하여 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 얻는다. 제4효소(E4)의 효소번호는 EC 3.1.8.1일 수 있다.
제1효소(E1), 제5효소(E5), 제6효소(E6), 제3효소(E3), 제7효소(E7) 및 제4효소(E4)는 재조합된 유전자로부터 발현된 재조합 효소일 수 있다. 상기 효소들을 발현할 미생물로는 예컨대 대장균, 효모, 코리네균 등 다양한 숙주미생물을 이용할 수 있다. 즉 제1효소(E1), 제5효소(E5), 제6효소(E6), 제3효소(E3), 제7효소(E7) 및 제4효소(E4)가 발현될 수 있도록 유전자 조작된 미생물에, 3-하이드록시프로피온산과 포름산을 외부에서 투입하여 효소 반응을 일으켜, 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 제조할 수 있다. 만약 3-하이드록시프로피온산과 포름산을 생산할 수 있도록 한 미생물을 사용하는 경우, 저가의 당류 및 글리세롤을 이용하여 바로 목적산물인 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 생산할 수 있다.
도 5는 또다른 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 합성 경로를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법은, 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계, 3-하이드록시프로피온산에 아세틸-CoA(acetyl-CoA)와 제8효소(E8)를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA(3-hydroxy-propionyl-CoA)를 얻는 단계, 3-하이드록시-프로피오닐-CoA에 포름산과 제2효소(E2)를 접촉시켜 4-하이드록시-2-옥소부타노익산(4-hydroxy-2-oxobutanoic acid)을 얻는 단계, 4-하이드록시-2-옥소부타노익산에 제3효소(E3)를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산(2,4-dihydroxy-butanoic acid)을 얻는 단계 및 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소(E4)를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤(2-hydroxy-gamma-butyrolactone)을 얻는 단계를 포함한다.
도 5를 참조하면, 준비된 3-하이드록시프로피온산에 제8효소(E8)를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA(3-hydroxy-propionyl-CoA)를 얻는 단계가 수행된다. 이 때 제8효소(E8)는 아실-CoA 트랜스퍼라아제(acyl-CoA transferase)로, 3-하이드록시-프로피오닐-CoA 및 아세틸-CoA를 반응물질로, 3-하이드록시-프로피오닐-CoA 및 아세테이트(acetate)를 생성물질로 하는 효소이다. 제8효소(E8)의 효소번호는 EC 2.8.3.8일 수 있다.
이후, 3-하이드록시-프로피오닐-CoA에 포름산과 제2효소(E2)를 접촉시켜 4-하이드록시-2-옥소부타노익산을 얻는 단계, 4-하이드록시-2-옥소부타노익산에 제3효소(E3)를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산을 얻는 단계, 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소(E4)를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 얻는 단계가 차례로 수행된다. 제2 내지 제4효소(E4)의 반응 메커니즘은 상술한 바와 같다.
제8효소(E8), 제2효소(E2), 제3효소(E3) 및 제4효소(E4)는 재조합된 유전자로부터 발현된 재조합 효소일 수 있다. 상기 효소들을 발현할 미생물로는 예컨대 대장균, 효모, 코리네균 등 다양한 숙주미생물을 이용할 수 있다. 즉 제8효소(E8), 제2효소(E2), 제3효소(E3) 및 제4효소(E4)가 발현될 수 있도록 유전자 조작된 미생물에, 3-하이드록시프로피온산과 포름산을 외부에서 투입하여 효소 반응을 일으켜, 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 제조할 수 있다. 만약 3-하이드록시프로피온산과 포름산을 생산할 수 있도록 한 미생물을 사용하는 경우, 저가의 당류 및 글리세롤을 이용하여 바로 목적산물인 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 생산할 수 있다.
도 6은 또다른 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 합성 경로를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따른 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법은, 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계, 3-하이드록시프로피온산에 아세틸-CoA(acetyl-CoA)와 제8효소(E8)를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA(3-hydroxy-propionyl-CoA)를 얻는 단계, 포름산에 아세틸-CoA(acetyl-CoA)와 제8효소(E8)를 접촉시켜 포르밀-CoA(formyl-CoA)를 얻는 단계, 3-하이드록시-프로피오닐-CoA과 포르밀-CoA을 반응물질로 하는 제6효소(E6)를 통해 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA(4-hydroxy-2-oxobutanoyl-CoA)를 얻는 단계, 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA에 제3효소(E3)를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노일-CoA(2,4-dihydroxy-butanoyl-CoA)를 얻는 단계, 2,4-디하이드록시부타노일-CoA에 제7효소(E7)를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산(2,4-dihydroxy-butanoic acid)을 얻는 단계 및 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소(E4)를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤(2-hydroxy-gamma-butyrolactone)을 얻는 단계를 포함한다.
도 6을 참조하면, 준비된 3-하이드록시프로피온산에 제8효소(E8)를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA를 얻는 단계가 수행된다. 이 때 제8효소(E8)는 아실-CoA 트랜스퍼라아제(acyl-CoA transferase)로, 3-하이드록시-프로피오닐-CoA 및 아세틸-CoA를 반응물질로, 3-하이드록시-프로피오닐-CoA 및 아세테이트(acetate)를 생성물질로 하는 효소이다. 제8효소(E8)의 효소번호는 EC 2.8.3.8일 수 있다.
3-하이드록시-프로피오닐-CoA를 얻는 단계와는 별도로, 포름산에 아세틸-CoA와 제8효소(E8)를 접촉시켜 포르밀-CoA(formyl-CoA)를 얻는 단계가 수행된다. 즉 제8효소(E8)는 양 단계에서 모두 기능할 수 있다.
이후, 생성된 3-하이드록시-프로피오닐-CoA 및 포르밀-CoA를 반응물질로 하는 제6효소(E6)를 통해 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA를 얻는 단계, 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA에 제3효소(E3)를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노일-CoA(2,4-dihydroxy-butanoyl-CoA)를 얻는 단계, 2,4-디하이드록시부타노일-CoA에 제7효소(E7)를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산(2,4-dihydroxy-butanoic acid)을 얻는 단계, 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소(E4)를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 얻는 단계가 차례로 수행된다. 제6효소(E6), 제3효소(E3), 제7효소(E7) 및 제4효소(E4)의 반응 메커니즘은 상술한 바와 같다.
제8효소(E8), 제6효소(E6), 제3효소(E3), 제7효소(E7) 및 제4효소(E4)는 재조합된 유전자로부터 발현된 재조합 효소일 수 있다. 상기 효소들을 발현할 미생물로는 예컨대 대장균, 효모, 코리네균 등 다양한 숙주미생물을 이용할 수 있다. 즉 제8효소(E8), 제6효소(E6), 제3효소(E3), 제7효소(E7) 및 제4효소(E4)가 발현될 수 있도록 유전자 조작된 미생물에, 3-하이드록시프로피온산과 포름산을 외부에서 투입하여 효소 반응을 일으켜, 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 제조할 수 있다. 만약 3-하이드록시프로피온산과 포름산을 생산할 수 있도록 한 미생물을 사용하는 경우, 저가의 당류 및 글리세롤을 이용하여 바로 목적산물인 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 생산할 수 있다.
도 7은 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계를 나타낸 도면이다.
상술한 실시예들 중 어느 하나에 있어서, 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계는, 포도당(glucose)의 해당과정(glycolysis)을 통해 얻을 수 있는 피루브산(pyruvic acid)에 제9효소(E9)를 접촉시켜 아세틸-CoA(acetyl-CoA)를 얻는 단계, 아세틸-CoA에 제10효소(E10)를 접촉시켜 말로닐-CoA(malonyl-CoA)를 얻는 단계, 말로닐-CoA에 제11효소(E11)를 접촉시켜 말론산(malonic acid)을 얻는 단계, 말론산에 제12효소(E12)를 접촉시켜 말로네이트-세미알데하이드(malonate-mialdehyde)를 얻는 단계 및 말로네이트-세미알데하이드에 제13효소(E13)를 접촉시켜 상기 3-하이드록시프로피온산을 얻는 단계를 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 포도당의 해당과정을 통해 얻을 수 있는 피루브산에 제9효소(E9)를 접촉시켜 아세틸-CoA를 얻는 단계가 수행된다. 제9효소(E9)는 피루베이트 포르메이트 리아제(pyruvate formate lyase)로, 피루브산과 CoA를 반응물로, 아세틸-CoA와 포르메이트(formate) 또는 포름산을 생성물로 하는 효소이다. 제9효소(E9)의 효소번호는 EC 2.3.1.54일 수 있다.
이후, 아세틸-CoA에 제10효소(E10)를 접촉시켜 말로닐-CoA(malonyl-CoA)를 얻는 단계가 수행된다. 제10효소(E10)는 말로닐-CoA 카르복시-리아제(malonyl-CoA carboxy-lyase)로, 이산화탄소(CO2)와 아세틸-CoA를 반응물로, 말로닐-CoA를 생성물로 하는 효소이다. 제10효소(E10)의 효소번호는 EC　4.1.1.9일 수 있다.
이후, 말로닐-CoA에 제11효소(E11)를 접촉시켜 말론산(malonic acid)을 얻는 단계가 수행된다. 제11효소(E11)는 말로네이트-CoA 트랜스퍼라아제(malonate-CoA transferase)로, 말로닐-CoA와 아세테이트를 반응물로, 말론산과 아세틸-CoA를 생성물로 하는 효소이다. 제11효소(E11)의 효소번호는 EC　2.8.3.3일 수 있다.
이후, 말론산에 제12효소(E12)를 접촉시켜 말로네이트-세미알데하이드(malonate-mialdehyde)를 얻는 단계가 수행된다. 제12효소(E12)는 말로네이트-세미알데하이드 탈수소효소(malonate-semialdehyde dehydrogenase)이다. 제12효소(E12)의 효소번호는 EC 1.2.1.15일 수 있다.
이후, 말로네이트-세미알데하이드에 제13효소(E13)를 접촉시켜 3-하이드록시프로피온산을 얻는 단계가 수행된다. 제13효소(E13)는 3-하이드록시프로피오네이트 탈수소효소(3-hydroxypropionate dehydrogenase)이다. 제13효소(E13)의 효소번호는 EC 1.1.1.59일 수 있다.
이렇게 3-하이드록시프로피온산을 얻은 이후에는, 상술한 합성 경로를 따라 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 제조할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 3-하이드록시프로피온산(3-hydroxypropionic acid)을 준비하는 단계;
    상기 3-하이드록시프로피온산에 CoA(Coenzyme A)와 제1효소를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA(3-hydroxy-propionyl-CoA)를 얻는 단계;
    상기 3-하이드록시-프로피오닐-CoA에 포름산(formic acid)과 제2효소를 접촉시켜 4-하이드록시-2-옥소부타노익산(4-hydroxy-2-oxobutanoic acid)을 얻는 단계;
    상기 4-하이드록시-2-옥소부타노익산에 제3효소를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산(2,4-dihydroxy-butanoic acid)을 얻는 단계; 및
    상기 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤(2-hydroxy-gamma-butyrolactone)을 얻는 단계;를 포함하고,
    상기 제1효소는 ATP를 소모하는 하이드록시-프로피오닐-CoA-신터테이즈(3-hydroxy-propionyl-CoA synthetase)이고,
    상기 제2효소는 2-케토부틸레이트 포르메이트 리아제(2-ketobutyrate formate lyase)이고,
    상기 제3효소는 2-옥소부티레이트 탈수소효소(2-oxobutyrate dehydrogenase) 이고,
    상기 제4효소는 파라옥소나제(paraoxonase)인,
    2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1효소는 ATP를 소모하고 ADP 및 오쏘인산염(orthophosphate)을 생성하는, 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1효소는 ATP를 소모하고 AMP 및 파이로인산염(pyrophosphate)을 생성하는, 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법.
  4. 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계;
    상기 3-하이드록시프로피온산에 CoA와 제1효소를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA를 얻는 단계;
    포름산에 CoA와 제5효소를 접촉시켜 포르밀-CoA(formyl-CoA)를 얻는 단계;
    상기 3-하이드록시-프로피오닐-CoA와 상기 포르밀-CoA를 반응물질로 하는 제6효소를 통해 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA(4-hydroxy-2-oxobutanoyl-CoA)를 얻는 단계;
    상기 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA에 제3효소를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노일-CoA(2,4-dihydroxy-butanoyl-CoA)를 얻는 단계;
    상기 2,4-디하이드록시부타노일-CoA에 제7효소를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산을 얻는 단계; 및
    상기 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤을 얻는 단계;를 포함하고,
    상기 제1효소는 아데노신삼인산(ATP)을 소모하는 하이드록시-프로피오닐-CoA-신터테이즈(3-hydroxy-propionyl-CoA synthetase)이고,
    상기 제5효소는 아데노신삼인산(ATP)을 소모하는 포르밀-CoA 신터테이즈(formyl-CoA synthetase)이고,
    상기 제6효소는 티올레이즈(thiolase)이고,
    상기 제3효소는 2-옥소부티레이트 탈수소효소(2-oxobutyrate dehydrogenase) 이고,
    상기 제7효소는 티오에스터라제(thioesterase)이고,
    상기 제4효소는 파라옥소나제(paraoxonase)인,
    2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1효소 및 상기 제5효소는 ATP를 소모하고 ADP 및 오쏘인산염 (orthophosphate)을 생성하는, 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1효소 및 상기 제5효소는 ATP를 소모하고 AMP 및 파이로인산염 (pyrophosphate)을 생성하는, 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법.
  7. 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계;
    상기 3-하이드록시프로피온산에 아세틸-CoA(acetyl-CoA)와 제8효소를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA(3-hydroxy-propionyl-CoA)를 얻는 단계;
    상기 3-하이드록시-프로피오닐-CoA에 포름산(formic acid)과 제2효소를 접촉시켜 4-하이드록시-2-옥소부타노익산(4-hydroxy-2-oxobutanoic acid)을 얻는 단계;
    상기 4-하이드록시-2-옥소부타노익산에 제3효소를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산(2,4-dihydroxy-butanoic acid)을 얻는 단계; 및
    상기 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤(2-hydroxy-gamma-butyrolactone)을 얻는 단계;를 포함하고,
    상기 제8효소는 아실-CoA 트랜스퍼라아제(acyl-CoA transferase)이고,
    상기 제2효소는 2-케토부틸레이트 포르메이트 리아제(2-ketobutyrate formate lyase)이고,
    상기 제3효소는 2-옥소부티레이트 탈수소효소(2-oxobutyrate dehydrogenase) 이고,
    상기 제4효소는 파라옥소나제(paraoxonase)인,
    2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법.
  8. 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계;
    상기 3-하이드록시프로피온산에 아세틸-CoA(acetyl-CoA)와 제8효소를 접촉시켜 3-하이드록시-프로피오닐-CoA(3-hydroxy-propionyl-CoA)를 얻는 단계;
    포름산에 아세틸-CoA(acetyl-CoA)와 상기 제8효소를 접촉시켜 포르밀-CoA(formyl-CoA)를 얻는 단계;
    상기 3-하이드록시-프로피오닐-CoA과 상기 포르밀-CoA을 반응물질로 하는 제6효소를 통해 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA(4-hydroxy-2-oxobutanoyl-CoA)를 얻는 단계;
    상기 4-하이드록시-2-옥소부타노일-CoA에 제3효소를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노일-CoA(2,4-dihydroxy-butanoyl-CoA)를 얻는 단계;
    상기 2,4-디하이드록시부타노일-CoA에 제7효소를 접촉시켜 2,4-디하이드록시부타노익산(2,4-dihydroxy-butanoic acid)을 얻는 단계; 및
    상기 2,4-디하이드록시부타노익산에 제4효소를 접촉시켜 2-하이드록시-감마-부티로락톤(2-hydroxy-gamma-butyrolactone)을 얻는 단계;를 포함하고,
    상기 제8효소는 아실-CoA 트랜스퍼라아제(acyl-CoA transferase)이고,
    상기 제6효소는 티올레이즈(thiolase)이고,
    상기 제3효소는 2-옥소부티레이트 탈수소효소(2-oxobutyrate dehydrogenase) 이고,
    상기 제7효소는 티오에스터라제(thioesterase)이고,
    상기 제4효소는 파라옥소나제(paraoxonase)인,
    2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3-하이드록시프로피온산을 준비하는 단계는,
    포도당(glucose)의 해당과정(glycolysis)을 통해 얻을 수 있는 피루브산(pyruvic acid)에 제9효소를 접촉시켜 아세틸-CoA(acetyl-CoA)를 얻는 단계;
    상기 아세틸-CoA에 제10효소를 접촉시켜 말로닐-CoA(malonyl-CoA)를 얻는 단계;
    상기 말로닐-CoA에 제11효소를 접촉시켜 말론산(malonic acid)을 얻는 단계;
    상기 말론산에 제12효소를 접촉시켜 말로네이트-세미알데하이드(malonate-mialdehyde)를 얻는 단계; 및
    상기 말로네이트-세미알데하이드에 제13효소를 접촉시켜 상기 3-하이드록시프로피온산을 얻는 단계;를 포함하고,
    상기 제9효소는 피루베이트 포르메이트 리아제(pyruvate formate lyase)이고,
    상기 제10효소는 말로닐-CoA 카르복시-리아제(malonyl-CoA carboxy-lyase)이고,
    상기 제11효소는 말로네이트-CoA 트랜스퍼라아제(malonate-CoA transferase)이고,
    상기 제12효소는 말로네이트-세미알데하이드 탈수소효소(malonate-semialdehyde dehydrogenase)이고,
    상기 제13효소는 3-하이드록시프로피오네이트 탈수소효소(3-hydroxypropionate dehydrogenase)인,
    2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법.
KR1020160152244A 2016-11-15 2016-11-15 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법 KR101799987B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160152244A KR101799987B1 (ko) 2016-11-15 2016-11-15 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법
PCT/KR2017/012922 WO2018093135A2 (ko) 2016-11-15 2017-11-15 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160152244A KR101799987B1 (ko) 2016-11-15 2016-11-15 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101799987B1 true KR101799987B1 (ko) 2017-11-21

Family

ID=60808743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160152244A KR101799987B1 (ko) 2016-11-15 2016-11-15 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101799987B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220061483A (ko) * 2020-11-06 2022-05-13 주식회사 씨원바이오 효소를 이용한 2-하이드록시-γ-부티로락톤의 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001072681A1 (fr) 2000-03-31 2001-10-04 Kaneka Corporation PROCEDE D'OBTENTION D'α-HYDROXY-η-BUTYROLACTONE OPTIQUEMENT ACTIF
WO2008022953A1 (de) 2006-08-24 2008-02-28 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur herstellung von d,l-2-hydroxy-4-alkylthiobuttersäuren

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001072681A1 (fr) 2000-03-31 2001-10-04 Kaneka Corporation PROCEDE D'OBTENTION D'α-HYDROXY-η-BUTYROLACTONE OPTIQUEMENT ACTIF
WO2008022953A1 (de) 2006-08-24 2008-02-28 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur herstellung von d,l-2-hydroxy-4-alkylthiobuttersäuren

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
논문(Nature Communications 4, Article number: 1414 , 2013, pp. 1~9)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220061483A (ko) * 2020-11-06 2022-05-13 주식회사 씨원바이오 효소를 이용한 2-하이드록시-γ-부티로락톤의 제조방법
KR102547254B1 (ko) 2020-11-06 2023-06-30 주식회사 씨원바이오 효소를 이용한 2-하이드록시-γ-부티로락톤의 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kruis et al. Ethyl acetate production by the elusive alcohol acetyltransferase from yeast
Lee et al. Metabolomic profiles of Aspergillus oryzae and Bacillus amyloliquefaciens during rice koji fermentation
Schwendenwein et al. Selective enzymatic transformation to aldehydes in vivo by fungal carboxylate reductase from Neurospora crassa
Moon et al. Biotechnological production of erythritol and its applications
An et al. New biotransformation process for production of the fragrant compound γ-dodecalactone from 10-hydroxystearate by permeabilized Waltomyces lipofer cells
WO2008115840A3 (en) Compositions and methods for the biosynthesis of 1,4-butanediol and its precursors
Zhang et al. Systematically engineered fatty acid Catabolite pathway for the production of (2 S)-Naringenin in Saccharomyces cerevisiae
JP2012529267A5 (ko)
Aguilar-Zarate et al. Gallic acid production under anaerobic submerged fermentation by two bacilli strains
Babu et al. Engineering Escherichia coli for the production of adipic acid through the reversed β-oxidation pathway
Duan et al. Advances in engineering methylotrophic yeast for biosynthesis of valuable chemicals from methanol
Kataoka et al. Optical resolution of racemic pantolactone with a novel fungal enzyme, lactonohydrolase
CN105745327A (zh) 由可再生资源生产化合物的高产路线
Yoon et al. CRISPR interference–mediated metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum for homo‐butyrate production
Panić et al. Plant-mediated stereoselective biotransformations in natural deep eutectic solvents
Goretti et al. Production of flavours and fragrances via bioreduction of (4 R)-(-)-carvone and (1 R)-(-)-myrtenal by non-conventional yeast whole-cells
AU2011266953A8 (en) Production of Biodiesel by yeast from lignocellulose and glycerol
Ling et al. Functions of enyolreductase (ER) domains of PKS cluster in lipid synthesis and enhancement of PUFAs accumulation in Schizochytrium limacinum SR21 using triclosan as a regulator of ER
KR101799987B1 (ko) 2-하이드록시-감마-부티로락톤의 제조방법
Wu et al. Advances in the optimization of central carbon metabolism in metabolic engineering
Nandanwar et al. Taking advantage of promiscuity of cold-active enzymes
Peng et al. Aluminum and fluoride stresses altered organic acid and secondary metabolism in tea (Camellia sinensis) plants: influences on plant tolerance, tea quality and safety
Mao et al. 15α-hydroxylation of D-ethylgonendione by Penicillium raistrickii in deep eutectic solvents DESs containing system
Tous Mohedano et al. Optimization of pinocembrin biosynthesis in Saccharomyces cerevisiae
Zhao et al. Microbial production of vitamin B5: current status and prospects

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant