KR102028161B1 - Process for preparing 2,3-butanediol using transformant - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메탄올탈수소효소를 코딩하는 유전자, 알데하이드 라이에이즈를 코딩하는 유전자 및 아세토인 환원효소를 코딩하는 유전자를 포함하는 2,3-부탄디올 생산용 재조합 벡터, 상기 각 유전자가 도입된 2,3-부탄디올 생산용 형질전환 미생물, 상기 재조합 벡터 또는 형질전환 미생물을 포함하는 2,3-부탄디올 생산용 조성물, 상기 조성물을 포함하는 2,3-부탄디올 생산용 키트 및 상기 형질전환 미생물을 배양하는 단계를 포함하는 2,3-부탄디올 생산방법에 관한 것이다. 본 발명의 형질전환 미생물을 이용하면, 연속된 효소반응에 의하여, 별도의 부산물을 생성하지 않으면서도 에탄올로부터 2,3-부탄디올을 생성할 수 있으므로, 2,3-부탄디올의 경제적인 생산에 널리 활용될 수 있을 것이다.The present invention provides a recombinant vector for producing 2,3-butanediol, comprising a gene encoding a methanol dehydrogenase, a gene encoding an aldehyde lyase, and a gene encoding acetoin reductase, wherein each of the genes 2,3- is introduced. Transformant microorganism for producing butanediol, composition for producing 2,3-butanediol comprising the recombinant vector or transforming microorganism, kit for producing 2,3-butanediol comprising the composition and culturing the transforming microorganism It relates to a 2,3-butanediol production method. By using the transformed microorganism of the present invention, it is possible to produce 2,3-butanediol from ethanol without producing a by-product by a continuous enzymatic reaction, and thus widely used for economic production of 2,3-butanediol. Could be.

Description

형질전환 미생물을 이용한 2,3-부탄디올 생산방법{Process for preparing 2,3-butanediol using transformant} Process for preparing 2,3-butanediol using transformant

본 발명은 형질전환 미생물을 이용한 2,3-부탄디올 생산방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 메탄올탈수소효소를 코딩하는 유전자, 알데하이드 라이에이즈를 코딩하는 유전자 및 아세토인 환원효소를 코딩하는 유전자를 포함하는 2,3-부탄디올 생산용 재조합 벡터, 상기 각 유전자가 도입된 2,3-부탄디올 생산용 형질전환 미생물, 상기 재조합 벡터 또는 형질전환 미생물을 포함하는 2,3-부탄디올 생산용 조성물, 상기 조성물을 포함하는 2,3-부탄디올 생산용 키트 및 상기 형질전환 미생물을 배양하는 단계를 포함하는 2,3-부탄디올 생산방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing 2,3-butanediol using a transformed microorganism, and more particularly, to a gene encoding a methanol dehydrogenase, a gene encoding an aldehydease, and a gene encoding acetoin reductase. Recombinant vector for producing 2,3-butanediol, comprising a transformed microorganism for producing 2,3-butanediol wherein each gene is introduced, the composition for producing 2,3-butanediol comprising the recombinant vector or a transforming microorganism, the composition It relates to a 2,3-butanediol production kit comprising a 2,3-butanediol production method comprising culturing the transforming microorganism.

세계적으로 지구온난화에 대한 관심이 높아지고 있으며 주요 원인은 이산화탄소와 메탄 등의 온실효과로 알려져 있다. 이를 해결하기 위하여 이산화탄소를 사용하는 미생물을 활용하여 이산화탄소로부터 고부가가치 산물을 생산하는 연구가 활발히 수행되고 있으며, 최근 이산화탄소를 전환하기 위하여 컴퓨터로 계산하여 설계한 합성 생촉매를 만들고 이를 활용한 대사 경로를 재구축하는 연구가 수행되었다.There is a growing interest in global warming around the world, and the main cause is known as greenhouse effect such as carbon dioxide and methane. In order to solve this problem, researches on producing high value-added products from carbon dioxide by using microorganisms using carbon dioxide have been actively conducted. Recently, a synthetic biocatalyst designed by computer was designed to convert carbon dioxide and metabolic pathways were utilized. A rebuilding study was conducted.

메탄의 주요 발생원은 혐기성소화의 산물인 바이오가스와 자연적으로 생성된 천연가스이다. 바이오가스의 주요성분은 메탄과 이산화탄소이고, 천연가스의 70~90%는 메탄이며 나머지는 에탄과 소량의 프로판으로 구성되어있다. 최근, 셰일층에서 생산되는 천연가스인 셰일가스의 생산량이 급증하여 메탄 및 에탄의 사용에 대한 관심이 높은 상황이다. 그에 따라 메탄을 활용할 수 있는 능력을 가진 미생물인 메탄자화균에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 메탄자화균이 보유한 메탄산화효소(methane monooxygenase, MMO)는 넓은 범위의 기질을 사용할 수 있어 메탄 뿐만 아니라 에탄과 같은 보다 긴 알칸(alkane)을 산화시킬 수 있는 능력을 보유하고 있으며, 메탄올 탈수소효소(methanol dehydrogenase, MDH) 역시 보다 넓은 범위의 기질을 사용할 수 있어, 다중 탄소 알콜도 산화시킬 수 있다고 알려져 있다.The main sources of methane are biogas, which is the product of anaerobic digestion, and natural gas produced naturally. The main components of biogas are methane and carbon dioxide, 70-90% of natural gas is methane and the remainder consists of ethane and a small amount of propane. Recently, the production of shale gas, a natural gas produced in the shale layer, has rapidly increased, and there is a high interest in the use of methane and ethane. As a result, research on methane magnetization, a microorganism with the ability to utilize methane, is being actively conducted, and methane monooxygenase (MMO) possessed by methane bacteria can use a wide range of substrates. It also has the ability to oxidize longer alkanes such as ethane, and methanol dehydrogenase (MDH) is also known to be able to use a wider range of substrates, oxidizing multiple carbon alcohols. have.

한편, 2,3-부탄디올은 광범위하게 산업적으로 이용되고 있는데, 프린트 잉크, 화장품, 합성수지를 합성을 위한 용매제 등 다양한 제조 산업에서 이용되고 있다. 또한 생물학적으로 생산된 2,3-부탄디올은 탈수과정을 통해 메틸에틸케톤(용매제)과 1,3-부타디엔(합성고무 생산에 사용) 등 유용한 물질로 변환이 가능하다는 장점이 있다. 이같은 2,3-부탄디올은 에어로박터 에어로제네스(Aerobacter aerogenes), 크렙시엘라 유모니아(Klebsiella pneumonia), 크렙시엘라 옥시티카(Klebsiella oxytoca), 바실러스 폴리믹사(Bacillus polymyxa) 등과 같은 미생물로부터 글루코스를 원료로 하여 생산되고 있다. 그러나, 상기 미생물을 이용할 경우에는, 2,3-부탄디올 뿐만 아니라, 부산물로 아세토인, 에탄올, 락테이트, 아세테이트 등이 함께 생산되고 있어, 2,3-부탄디올의 생산수율이 낮다는 단점이 있었다. 이러한 단점을 극복하고자, 다양한 연구가 수행되고 있다. 예를 들어, 한국등록특허 제1562866호에는 재조합 크렙시엘라 옥시토카 M1 균주를 사용하여, 아세토인과 같은 부산물의 함량을 감소시키고, 2,3-부탄디올의 수율을 증가시키는 방법이 개시되어 있다.On the other hand, 2,3-butanediol is widely used industrially, it is used in a variety of manufacturing industries such as printing inks, cosmetics, synthetic resins, solvents for synthesis. In addition, biologically produced 2,3-butanediol has the advantage that it can be converted into useful materials such as methyl ethyl ketone (solvent) and 1,3-butadiene (used for synthetic rubber production) through the dehydration process. Such 2,3-butanediol is derived from glucose from microorganisms such as Aerobacter aerogenes , Klebsiella pneumonia , Klebsiella oxytoca , Bacillus polymyxa , and the like. It is produced by. However, when using the microorganism, not only 2,3-butanediol, but also acetoin, ethanol, lactate, acetate and the like are produced together as a by-product, there is a disadvantage that the production yield of 2,3-butanediol is low. To overcome this drawback, various studies have been conducted. For example, Korean Patent No. 1562866 discloses a method for reducing the content of by-products such as acetoin and increasing the yield of 2,3-butanediol using a recombinant Krebsiella oxytoca M1 strain.

이러한 배경하에서, 본 발명자들은 형질전환된 미생물을 이용하여 보다 효과적으로 2,3-부탄디올을 생산하는 방법을 개발하기 위하여, 예의 연구노력한 결과, 메탄올탈수소효소, 알데하이드 라이에이즈 및 아세토인 환원효소를 함께 발현시키도록 형질전환된 형질전환 미생물을 사용할 경우, 에탄올로부터 2,3-부탄디올을 생산할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.Under these backgrounds, the present inventors have diligently expressed methanol dehydrogenase, aldehyde lyase, and acetoin reductase to develop a method for producing 2,3-butanediol more effectively using transformed microorganisms. When using a transformed microorganism transformed to make it possible to produce 2,3-butanediol from ethanol, the present invention was completed.

본 발명의 하나의 목적은 메탄올탈수소효소를 코딩하는 유전자, 알데하이드 라이에이즈를 코딩하는 유전자 및 아세토인 환원효소를 코딩하는 유전자를 포함하는 2,3-부탄디올 생산용 재조합 벡터를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a recombinant vector for producing 2,3-butanediol comprising a gene encoding a methanol dehydrogenase, a gene encoding an aldehyde lyase and a gene encoding acetoin reductase.

본 발명의 다른 목적은 상기 각 유전자가 도입된 2,3-부탄디올 생산용 형질전환 미생물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a transformed microorganism for producing 2,3-butanediol to which each gene is introduced.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 재조합 벡터 또는 형질전환 미생물을 포함하는 2,3-부탄디올 생산용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention to provide a composition for producing 2,3-butanediol comprising the recombinant vector or transformed microorganism.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 조성물을 포함하는 2,3-부탄디올 생산용 키트를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a kit for producing 2,3-butanediol containing the composition.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 형질전환 미생물을 배양하는 단계를 포함하는 2,3-부탄디올 생산방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for producing 2,3-butanediol comprising culturing the transformed microorganism.

본 발명자들은 형질전환된 미생물을 이용하여 보다 효과적으로 2,3-부탄디올을 생산하는 방법을 개발하기 위하여 다양한 연구를 수행한 결과, 에탄올을 아세트알데히드로 전환시키고, 전환된 아세트알데히드를 아세토인으로 전환시킨 다음, 전환된 아세토인으로 2,3-부탄디올을 생산하는 공정을 형질전환 미생물을 통해 구현시키는 방법을 개발하였다. 즉, 미생물에서 발현되는 메탄올탈수소효소는 메탄올을 포름알데히드로 전환시키는 활성 이외에도 에탄올을 아세트알데히드로 전환시킬 수 있고, 알데하이드 라이에이즈는 포름알데히드 또는 아세트알데히드와 같은 알데히드류 화합물을 연결시켜서 DHA, 아세토인 등의 화합물을 생성할 수 있으며, 아세토인 환원효소는 상기 아세토인을 2,3-부탄디올로 전환시킬 수 있음을 확인하고, 상기 3종의 효소를 모두 발현시킬 수 있는 형질전환 미생물을 이용할 경우, 에탄올로부터 2,3-부탄디올을 생산할 수 있음을 확인하였다. 특히, 상기 효소의 연쇄반응을 수행할 경우에는, 아세트알데히드 또는 아세토인과 같은 주반응산물이 생성될 뿐, 부가적인 부산물이 생성되지 않으므로, 최종산물의 생성수율이 높은 수준을 나타낸다는 장점이 있다. 아울러, 통상적인 메탄자화균에서 발현되는 메탄산화수소를 추가로 발현시킬 경우, 대기중의 에탄을 에탄올로 전환시킴으로써, 대기중의 에탄으로부터 2,3-부탄디올을 생산할 수 있어, 2,3-부탄디올의 생산성을 현저히 향상시킬 수 있음을 확인하였다.The present inventors conducted various studies to develop a method for producing 2,3-butanediol more effectively using a transformed microorganism, and as a result, the conversion of ethanol to acetaldehyde and the conversion of acetaldehyde to acetoin Next, a method for producing 2,3-butanediol with converted acetoin was developed through a transgenic microorganism. That is, the methanol dehydrogenase expressed in the microorganism can convert ethanol to acetaldehyde in addition to the activity of converting methanol into formaldehyde, and the aldehyde lyase connects aldehyde compounds such as formaldehyde or acetaldehyde to form DHA and acetoin. When the acetoin reductase is able to convert the acetoin to 2,3-butanediol, and a transgenic microorganism capable of expressing all three enzymes, It was confirmed that 2,3-butanediol can be produced from ethanol. In particular, when the chain reaction of the enzyme is carried out, only the main reaction product such as acetaldehyde or acetoin is produced, and no additional by-products are generated, resulting in a high yield of the final product. . In addition, in the case of further expressing hydrogen methane oxide expressed in the normal methane magnetization bacteria, by converting the ethane in the air to ethanol, 2,3-butanediol can be produced from the ethane in the air, 2,3-butanediol It was confirmed that the productivity of can be significantly improved.

이처럼, 메탄올탈수소효소, 알데하이드 라이에이즈 및 아세토인 환원효소를 함께 발현시킬 수 있는 형질전환 미생물을 통해 에탄올로부터 2,3-부탄디올을 생산하는 방법은 지금까지 전혀 알려져 있지 않고, 본 발명자에 의하여 최초로 개발되었다.As such, a method for producing 2,3-butanediol from ethanol through a transforming microorganism capable of expressing methanol dehydrogenase, aldehyde lyase and acetoin reductase is not known at all, and was first developed by the present inventors. It became.

상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시양태로서, 본 발명은 메탄올탈수소효소를 코딩하는 유전자, 알데하이드 라이에이즈를 코딩하는 유전자 및 아세토인 환원효소를 코딩하는 유전자를 포함하는 2,3-부탄디올 생산용 재조합 벡터를 제공한다.As one embodiment for achieving the above object, the present invention is a recombinant for producing 2,3-butanediol comprising a gene encoding a methanol dehydrogenase, a gene encoding an aldehyde lyase and a gene encoding acetoin reductase Provide a vector.

본 발명의 용어 "메탄올탈수소효소(methanol dehydrogenase, MDH)"란, 메탄올을 포름알데히드로 전환시키는 반응을 촉매하는 효소를 의미하는데, 이러한 효소반응을 수행하기 위한 에너지로서 NAD+를 이용하는 것으로 알려져 있다. 상기 메탄올탈수소효소의 종류로는 당업계에 알려진 모든 종류의 효소를 사용할 수 있는데, 일 예로서, 3-히드록시아실-CoA 탈수소효소(3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase), 3-히드록시부티릴-CoA 탈수소효소(3-hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase), 알코올 탈수소효소(Alcohol dehydrogenase), 알도-케토 환원효소(Aldo-keto reductase) 등이 될 수 있다. 예시적으로, 본 발명에서는 대장균에서 발현하기 위해 최적화된 서열번호 1의 메탄올탈수소효소 유전자를 이용하여 형질전환 미생물을 제작하였다.The term "methanol dehydrogenase (MDH)" of the present invention refers to an enzyme that catalyzes a reaction for converting methanol into formaldehyde, and it is known to use NAD + as energy for performing such an enzyme reaction. As the methanol dehydrogenase, all kinds of enzymes known in the art may be used. For example, 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase, 3-hydroxybutyryl- CoA dehydrogenase (3-hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase), alcohol dehydrogenase (Alcohol dehydrogenase), aldo-keto reductase (Aldo-keto reductase) and the like. For example, in the present invention, a transformed microorganism was prepared using the methanol dehydrogenase gene of SEQ ID NO: 1 optimized for expression in E. coli.

본 발명의 용어 "알데하이드 라이에이즈(aldehyde lyase)"란, 화합물에서 알데히드 그룹을 제거하는 활성을 나타내는 효소를 의미한다. 예를 들어, 포름알데히드 3분자를 반응시켜서 DHA를 생성하거나 또는 아세트알데히드 2분자를 반응시켜서 아세토인을 생성할 수 있다. 상기 알데하이드 라이에이즈의 종류로는 당업계에 알려진 모든 종류의 효소를 사용할 수 있는데, 일 예로서, 포몰라제(formolase, FLS), 알돌라제(aldolase), 벤즈알데하이드 라이에이즈(benzaldehyde lyase), 프로피오인 합성효소(propioin synthase) 등이 될 수 있다. 예시적으로, 본 발명에서는 대장균에서 발현하기 위해 최적화된 서열번호 2의 포몰라제 유전자를 이용하여 형질전환 미생물을 제작하였다.As used herein, the term "aldehyde lyase" refers to an enzyme that exhibits the activity of removing an aldehyde group from a compound. For example, three molecules of formaldehyde may be reacted to produce DHA, or two molecules of acetaldehyde may be reacted to produce acetoin. As the aldehyde lyase, all kinds of enzymes known in the art may be used. For example, formolase (FLS), aldolase, benzaldehyde lyase, Propioin synthase, and the like. For example, in the present invention, a transformed microorganism was prepared using the formolase gene of SEQ ID NO: 2 optimized for expression in E. coli.

본 발명의 용어 "아세토인 환원효소(acetoin reductase)"란, 아세토인은 2,3-부탄디올로 전환시키는 반응을 촉매하는 효소를 의미한다. 상기 아세토인 환원효소로는 일 예로서, 알코올 탈수소효소(alcohol dehydrogenase) 등이 될 수 있고, 다른 예로서, 2,3-부탄디올 탈수소효소(2,3-butanediol dehydrogenase) 등이 될 수 있다. 예시적으로, 본 발명에서는 상기 2,3-부탄디올 탈수소효소를 코딩하는 budABC 유전자를 이용하여 형질전환 미생물을 제작하였다.As used herein, the term "acetoin reductase" refers to an enzyme that catalyzes the reaction of acetoin to 2,3-butanediol. The acetoin reductase may be, for example, alcohol dehydrogenase, and the like, and may be, for example, 2,3-butanediol dehydrogenase. For example, in the present invention, a transformed microorganism was prepared using the budABC gene encoding the 2,3-butanediol dehydrogenase.

아울러, 상기 각 효소는 본 발명에서 사용되는 각각의 활성을 나타내는 한, 각 효소를 구성하는 아미노산 서열의 하나 이상의 위치에서의 1개 또는 다수개(단백질의 아미노산 잔기의 입체 구조에 있어서의 위치나 종류에 따라서 상이하지만, 구체적으로는 2 내지 20개, 바람직하게는 2 내지 10개, 보다 바람직하게는 2 내지 5개)의 아미노산이 치환, 결실, 삽입, 첨가 또는 역위된 아미노산 서열을 포함할 수 있는데, 상기 각 효소의 활성을 유지 또는 강화시킬 수 있는 한, 상기 각 효소의 아미노산 서열에 대하여, 80% 이상, 구체적으로는 90% 이상, 보다 구체적으로는 95% 이상, 보다 더욱 구체적으로는 99% 이상의 상동성을 가지는 단백질로서, 실질적으로 각 효소와 동일하거나 상응하는 생물학적 활성을 가지는 아미노산 서열이라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환 또는 부가되는 아미노산 서열을 갖는 경우도 본 발명의 범주에 포함하며, 이는 당업자에게 자명하다. In addition, each said enzyme is one or more in one or more positions of the amino acid sequence which comprises each enzyme as long as it shows each activity used by this invention (position or kind in the three-dimensional structure of the amino acid residue of a protein) Depending on the specific amino acid sequence, specifically 2 to 20, preferably 2 to 10, more preferably 2 to 5) amino acids may include amino acid sequences substituted, deleted, inserted, added or inverted. At least 80%, specifically at least 90%, more specifically at least 95%, and even more specifically at 99%, relative to the amino acid sequence of each enzyme as long as it can maintain or enhance the activity of each enzyme. If a protein having the above homology is an amino acid sequence having a biological activity substantially the same as or corresponding to that of each enzyme, some sequences may be deleted, modified, or replaced. Alternatively, if having an amino acid sequence which is added also, and included in the scope of the present invention, which is apparent to those skilled in the art.

본 발명의 용어 "상동성"이란, 두 개의 폴리뉴클레오티드 또는 폴리펩타이드 모이티 사이의 동일성의 퍼센트를 말한다. 하나의 모이티로부터 다른 하나의 모이티까지의 서열 간 상동성은 알려진 당해 기술에 의해 결정될 수 있다. 예를 들면, 상동성을 서열정보를 정렬하고 용이하게 입수 가능한 컴퓨터 프로그램을 이용하여 두 개의 폴리뉴클레오티드 분자 또는 두 개의 폴리펩타이드 분자 간의 서열 정보를 직접 정렬하여 결정될 수 있다. 상기 컴퓨터 프로그램은 BLAST(NCBI), CLC Main Workbench(CLC bio), MegAlignTM(DNASTAR Inc) 등일 수 있다. 또한, 폴리뉴클레오티드 간 상동성은 상동 영역 간의 안정된 이중가닥을 이루는 조건 하에서 폴리뉴클레오티드의 혼성화한 후, 단일-가닥-특이적 뉴클레아제로 분해시켜 분해된 단편의 크기를 결정함으로써 결정할 수 있다.As used herein, the term "homology" refers to the percent identity between two polynucleotides or polypeptide moieties. Homology between sequences from one moiety to another may be determined by known techniques. For example, homology can be determined by aligning sequence information and directly aligning sequence information between two polynucleotide molecules or two polypeptide molecules using readily available computer programs. The computer program may be BLAST (NCBI), CLC Main Workbench (CLC bio), MegAlign ™ (DNASTAR Inc), or the like. In addition, homology between polynucleotides can be determined by hybridization of polynucleotides under conditions of stable double-stranding between homologous regions, followed by digestion with single-strand-specific nucleases to determine the size of the digested fragments.

다른 실시양태로서, 본 발명은 In another embodiment, the present invention 메탄올탈수소효소를Methanol dehydrogenase 코딩하는 유전자,  Gene coding, 알데하Aldeha 이드 Id 라이에이즈를Rise 코딩하는 유전자 및  The gene that encodes and 아세토인Acetoin 환원효소를 코딩하는 유전자가 도입된 2,3-부탄디올 생산용 형질전환 미생물을 제공한다. Provided is a transformed microorganism for producing 2,3-butanediol having a gene encoding a reductase.

상기 메탄올탈수소효소, 알데하이드 라이에이즈 및 아세토인 환원효소에 대하여는 상술한 바와 동일하다.The methanol dehydrogenase, aldehyde lyase and acetoin reductase are the same as described above.

본 발명의 용어 "형질전환 미생물"이란, 형질전환체라고도 호칭되며, 목적 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 벡터를 이용하여 숙주의 내부로 도입된 후, 상기 목적 단백질을 발현시키도록 변이된 세포 또는 미생물을 의미한다. 이때, 상기 숙주세포에 도입되는 폴리뉴클레오티드는 숙주세포 내로 도입되어 발현될 수 있는 한, 어떠한 형태라도 무방하다. The term "transforming microorganism" of the present invention, also referred to as a transformant, a cell or microorganism which is mutated to express the target protein after the polynucleotide encoding the target protein is introduced into the host using a vector. Means. In this case, the polynucleotide introduced into the host cell may be any form as long as it can be introduced into and expressed in the host cell.

본 발명에서 제공하는 상기 형질전환 미생물은 상기 각 효소를 코딩하는 각각의 폴리뉴클레오티드 서열이 도입된 발현벡터를 숙주세포에 도입하여 제작할 수 있다. 이때, 사용될 수 있는 숙주세포로는 본 발명의 각 효소를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열이 도입되어 각 효소를 발현시킬 수 있는 숙주세포라면 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 생물전환공정에 적용하기에 적합한 배양가능한 단세포성 원핵생물 또는 진핵생물의 세포를 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 대장균, 효모 등을 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는 대장균 BL21(DE3) 세포를 사용할 수 있다.The transformed microorganism provided by the present invention may be prepared by introducing an expression vector into which a polynucleotide sequence encoding each enzyme is introduced into a host cell. In this case, the host cell that can be used is not particularly limited as long as it is a host cell capable of expressing each enzyme by introducing a polynucleotide sequence encoding each enzyme of the present invention, but preferably suitable for application to a bioconversion process. Cultureable unicellular prokaryotic or eukaryotic cells can be used, more preferably E. coli, yeast, etc., and most preferably E. coli BL21 (DE3) cells.

본 발명의 형질전환 미생물은 그로부터 발현되는 효소의 연속반응에 의해 배지에 포함된 에탄올로부터 2,3-부탄디올을 생산할 수 있다. 즉, 메탄올탈수소효소는 배지내의 에탄올을 아세트알데히드로 전환시키고, 상기 아세트알데히드는 알데하이드 라이에이즈에 의해 아세토인으로 전환되며, 상기 아세토인은 아세토인 환원효소에 의해 2,3-부탄디올로 전환된다. 이처럼, 상기 효소의 연쇄반응을 수행할 경우에는, 아세트알데히드 또는 아세토인과 같은 주반응산물이 생성될 뿐, 부가적인 부산물이 생성되지 않으므로, 최종산물의 생성수율이 높은 수준을 나타낸다는 장점이 있다.The transformed microorganism of the present invention can produce 2,3-butanediol from ethanol contained in the medium by the continuous reaction of the enzyme expressed therefrom. That is, methanol dehydrogenase converts ethanol in the medium to acetaldehyde, the acetaldehyde is converted to acetoin by aldehyde lyase, and the acetoin is converted to 2,3-butanediol by acetoin reductase. As such, when the chain reaction of the enzyme is performed, only a main reaction product such as acetaldehyde or acetoin is produced, and no additional by-products are generated, resulting in a high yield of the final product. .

한편, 이같은 방법에 의해 생산된 2,3-부탄디올의 생산성을 향상시키기 위하여, 본 발명의 형질전환 미생물은 메탄산화효소를 코딩하는 유전자가 추가로 도입된 것이 될 수 있다.On the other hand, in order to improve the productivity of 2,3-butanediol produced by such a method, the transforming microorganism of the present invention may be an additional gene encoding a methanase.

본 발명의 용어 "메탄산화효소(methane monooxygenase, MMO)"란, 메탄을 산화하여 메탄올을 생성하는 산화반응을 촉매할 수 있는 효소를 의미한다. 상기 메탄산화효소는 메탄으로부터 메탄올을 생산하는 반응을 촉매하는 활성을 나타내는 한, 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.), 로도코커스 속(Rhodococcus sp). 브레비박테리움 속(Brevibacterium sp.), 코마노나스 속 (Comanonas sp.), 아시네토박터 속(Acinetobacter sp.), 아트로박터 속(Arthrobacter sp.), 브라키모나스 속(Brachymonas sp.), 또는 메틸로시너스 속(Methylosinus sp.) 등의 미생물로 부터 유래된 메탄산화효소가 될 수 있다.The term "methane monooxygenase (MMO)" of the present invention means an enzyme capable of catalyzing the oxidation reaction of oxidizing methane to produce methanol. The methanase is not particularly limited as long as it exhibits an activity of catalyzing a reaction for producing methanol from methane. For example, Pseudomonas sp. And Rhodococcus sp. Brevibacterium sp., Comanonas sp., Acinetobacter sp., Arthrobacter sp., Brachymonas sp., Or It can be a methanase derived from microorganisms such as Methylosinus sp.

본 발명에 있어서, 상기 메탄산화효소는 대기중의 에탄을 흡수하여 에탄올로 전환시킬 수 있으므로, 에탄올보다도 저렴한 에탄을 원료로 사용함으로써, 2,3-부탄디올의 생산성을 향상시키는데 사용될 수 있다.In the present invention, since the methanase can absorb ethane in the air and convert it into ethanol, it can be used to improve the productivity of 2,3-butanediol by using ethane cheaper than ethanol as a raw material.

In addition 다른 실시양태로서, 본 발명은 상기 재조합 벡터, 형질전환된 미생물 또는 상기 미생물의 In another embodiment, the present invention provides a recombinant vector, a transformed microorganism or a 배양산물을Culture products 포함하는 2,3- 2,3-containing 부탄디올Butanediol 생산용 조성물을 제공한다. It provides a composition for production.

상술한 바와 같이, 상기 3종의 효소를 코딩하는 유전자가 도입된 형질전환 미생물에서는 상기 3종의 효소의 연쇄반응에 의하여 에탄올로부터 2,3-부탄디올을 생산할 수 있으므로, 상기 형질전환 미생물 또는 이의 배양물을 이용하면 에탄올로부터 2,3-부탄디올을 높은 수율로 생산할 수 있다. As described above, in the transformed microorganism into which the gene encoding the three enzymes is introduced, 2,3-butanediol may be produced from ethanol by a chain reaction of the three enzymes, and thus, the transformed microorganism or its culture. Water can be used to produce 2,3-butanediol from ethanol in high yields.

뿐만 아니라, 상기 3종의 효소를 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터 역시 2,3-부탄디올 생산용 조성물의 유효성분으로 사용될 수 있다.In addition, the recombinant vector including the gene encoding the three enzymes may also be used as an active ingredient of the composition for producing 2,3-butanediol.

본 발명에 있어서, 상기 형질전환 미생물의 배양산물은 2,3-부탄디올을 높은 수율로 생산하는데 사용될 수 있는 한, 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 상기 형질전환 미생물의 배양물, 배양상등액, 파쇄물, 이들의 분획물 등이 될 수 있고, 다른 예로서, 형질전환 미생물의 배양물을 원심분리하여 수득한 배양상등액, 형질전환 미생물을 물리적으로 또는 초음파처리하여 수득한 파쇄물, 상기 배양물, 배양상등액, 파쇄물 등을 원심분리, 크로마토그래피 등의 방법에 적용하여 수득한 분획물 등이 될 수 있다.In the present invention, the culture product of the transforming microorganism is not particularly limited as long as it can be used to produce 2,3-butanediol in high yield, for example, the culture of the transforming microorganism, culture supernatant, Lysates, fractions thereof, and the like, and as another example, a culture supernatant obtained by centrifuging a culture of a transforming microorganism, a lysate obtained by physically or sonicating a transforming microorganism, the culture, a culture supernatant , Fractions obtained by applying the crushed material to a method such as centrifugation, chromatography, and the like.

또 다른 실시양태로서, 본 발명은 상기 2,3-In another embodiment, the present invention provides the above 2,3- 부탄디올Butanediol 생산용 조성물을 포함하는 2,3- 2,3- comprising compositions for production 부탄디올Butanediol 생산용  For production 키트를Kit 제공한다. to provide.

본 발명의 2,3-부탄디올 생산용 키트는 상기 2,3-부탄디올 생산용 조성물을 포함하여 2,3-부탄디올을 생산하는데 사용될 수 있는데, 특별히 이에 제한되지 않으나, 상기 반응에 적합한 한 종류 또는 그 이상의 다른 구성 성분 조성물, 용액 또는 장치가 포함될 수 있고, 구체적인 예로 상기 2,3-부탄디올 생산에 사용되는 완충액, 상기 2,3-부탄디올 생산을 수행하기 위한 반응용기, 상기 2,3-부탄디올 생산을 수행하기 위한 진탕배양기, 상기 2,3-부탄디올 생산 반응을 수행하기 위한 타이머 등을 포함할 수 있다. The kit for producing 2,3-butanediol of the present invention may be used to produce 2,3-butanediol, including the composition for producing 2,3-butanediol, but is not particularly limited thereto, and one or more kinds thereof are suitable for the reaction. Other components of the composition, solution or device may be included, specific examples of the buffer used for the production of 2,3-butanediol, the reaction vessel for performing the production of 2,3-butanediol, the production of 2,3-butanediol It may include a shake incubator for performing, a timer for performing the 2,3-butanediol production reaction.

또 다른 실시양태로서, 본 발명은 상기 형질전환 미생물을 에탄올을 포함하는 배지에서 배양하는 단계를 포함하는, 에탄올로부터 2,3-As another embodiment, the present invention comprises the step of culturing the transforming microorganism in a medium containing ethanol, 2,3- from ethanol 부탄디올을Butanediol 생산하는 방법을 제공한다.  Provide a way to produce.

이때, 상기 형질전환 미생물에 대하여는 앞서 설명한 바와 동일하다.In this case, the transformed microorganism is the same as described above.

또한, 상기 배지에 포함된 에탄올의 농도는 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서 0.01 내지 6%(v/v)가 될 수 있고, 다른 예로서, 0.1 내지 2%(v/v)가 될 수 있으며, 또 다른 예로서, 1.7%(v/v)가 될 수 있다.In addition, the concentration of ethanol in the medium is not particularly limited, but may be, for example, 0.01 to 6% (v / v), and as another example, 0.1 to 2% (v / v). And as another example, it may be 1.7% (v / v).

또한, 상기 배양을 통해 수득한 배양물로부터 2,3-부탄디올을 회수하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In addition, it may further comprise the step of recovering 2,3-butanediol from the culture obtained through the culture.

본 발명의 용어 "배양"이란, 미생물을 적당히 인공적으로 조절한 환경조건에서 생육시키는 방법을 의미한다. As used herein, the term "culture" means a method of growing microorganisms under appropriately artificially controlled environmental conditions.

본 발명에 있어서, 상기 형질전환 미생물을 배양하는 방법은 당업계에 널리 알려져 있는 방법을 이용하여 수행할 수 있다. 구체적으로 상기 배양은 상기 형질전환 미생물로부터 2,3-부탄디올을 생산할 수 있는 한 특별히 이에 제한되지 않으나, 배치 공정 또는 주입 배치 또는 반복 주입 배치 공정(fed batch or repeated fed batch process)에서 연속식으로 배양할 수 있다.In the present invention, the method of culturing the transformed microorganism can be carried out using a method well known in the art. Specifically, the culture is not particularly limited as long as it can produce 2,3-butanediol from the transformed microorganism, but is continuously cultured in a batch process or in a fed batch or repeated fed batch process can do.

배양에 사용되는 배지는 적당한 탄소원, 질소원, 아미노산, 비타민 등을 함유한 통상의 배지 내에서 호기성 조건 하에서 온도, pH 등을 조절하면서 적절한 방식으로 특정 균주의 요건을 충족해야 한다. 사용될 수 있는 탄소원으로는 글루코즈, 자일로즈, 수크로즈, 락토즈, 프락토즈, 말토즈, 전분, 셀룰로즈와 같은 당 및 탄수화물, 대두유, 해바라기유, 피마자유, 코코넛유 등과 같은 오일 및 지방, 팔미트산, 스테아린산, 리놀레산과 같은 지방산, 글리세롤, 에탄올과 같은 알코올, 아세트산과 같은 유기산 등을 부가적으로 사용할 수 있는데, 이들 물질은 개별적으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 질소원으로는 암모니아, 황산암모늄, 염화암모늄, 초산암모늄, 인산암모늄, 탄산안모늄, 및 질산 암모늄과 같은 무기질소원; 글루탐산, 메티오닌, 글루타민과 같은 아미노산 및 펩톤, NZ-아민, 육류 추출물, 효모 추출물, 맥아 추출물, 옥수수 침지액, 카세인 가수분해물, 어류 또는 그의 분해생성물, 탈지 대두 케이크 또는 그의 분해생성물 등 유기질소원이 사용될 수 있다. 이들 질소원은 단독 또는 조합되어 사용될 수 있다. 상기 배지에는 인원으로서 인산 제1칼륨, 인산 제2칼륨 및 대응되는 소듐-함유 염이 포함될 수 있다. 사용될 수 있는 인원으로는 인산이수소칼륨 또는 인산수소이칼륨 또는 상응하는 나트륨-함유 염이 포함된다. 또한, 무기화합물로는 염화나트륨, 염화칼슘, 염화철, 황산마그네슘, 황산철, 황산망간 및 탄산칼슘 등이 사용될 수 있다. 마지막으로, 상기 물질에 더하여 아미노산 및 비타민과 같은 필수 성장 물질이 사용될 수 있다.The medium used for culturing should meet the requirements of the particular strain in an appropriate manner while controlling the temperature, pH, etc. under aerobic conditions in a conventional medium containing a suitable carbon source, nitrogen source, amino acids, vitamins and the like. Carbon sources that can be used include sugars and carbohydrates such as glucose, xylose, sucrose, lactose, fructose, maltose, starch, cellulose, oils and fats such as soybean oil, sunflower oil, castor oil, coconut oil, palmitic Acids, stearic acid, fatty acids such as linoleic acid, alcohols such as glycerol, ethanol, organic acids such as acetic acid and the like can additionally be used, and these materials can be used individually or as a mixture. Nitrogen sources that can be used include inorganic nitrogen sources such as ammonia, ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium acetate, ammonium phosphate, anmonium carbonate, and ammonium nitrate; Amino acids such as glutamic acid, methionine, glutamine and organic nitrogen sources such as peptone, NZ-amine, meat extract, yeast extract, malt extract, corn steep liquor, casein hydrolyzate, fish or its degradation product, skim soy cake or its degradation product Can be. These nitrogen sources may be used alone or in combination. The medium may include, as personnel, monopotassium phosphate, dipotassium phosphate and corresponding sodium-containing salts. Personnel that may be used include potassium dihydrogen phosphate or dipotassium hydrogen phosphate or the corresponding sodium-containing salts. In addition, as the inorganic compound, sodium chloride, calcium chloride, iron chloride, magnesium sulfate, iron sulfate, manganese sulfate and calcium carbonate may be used. Finally, in addition to the above substances, essential growth substances such as amino acids and vitamins can be used.

또한, 배양 배지에 적절한 전구체들이 사용될 수 있다. 상기된 원료들은 배양과정에서 배양물에 적절한 방식에 의해 회분식, 유가식 또는 연속식으로 첨가될 수 있으나, 특별히 이에 제한되지는 않는다. 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아와 같은 기초 화합물 또는 인산 또는 황산과 같은 산 화합물을 적절한 방식으로 사용하여 배양물의 pH를 조절할 수 있다.In addition, suitable precursors to the culture medium may be used. The raw materials described above may be added batchwise, fed-batch or continuous in a suitable manner to the culture in the culture process, but is not particularly limited thereto. Basic compounds such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia or acid compounds such as phosphoric acid or sulfuric acid can be used in an appropriate manner to adjust the pH of the culture.

또한, 지방산 폴리글리콜 에스테르와 같은 소포제를 사용하여 기포 생성을 억제할 수 있다. 호기 상태를 유지하기 위해 배양물 내로 산소 또는 산소-함유 기체(예, 공기)를 주입한다. 배양물의 온도는 보통 27℃ 내지 37℃, 바람직하게는 30℃ 내지 35℃이다. 배양은 상기 펩타이드의 생성량이 최대로 얻어질 때까지 계속한다. 이러한 목적으로 보통 10 내지 100 시간에서 달성된다.In addition, antifoaming agents such as fatty acid polyglycol esters can be used to inhibit bubble generation. Inject oxygen or an oxygen-containing gas (eg air) into the culture to maintain aerobic conditions. The temperature of the culture is usually 27 ° C to 37 ° C, preferably 30 ° C to 35 ° C. Incubation is continued until the maximum amount of production of the peptide is obtained. For this purpose it is usually achieved in 10 to 100 hours.

아울러, 반응액으로부터 2,3-부탄디올을 회수하는 단계는 투석, 원심분리, 여과, 용매추출, 크로마토그래피, 결정화 등의 당업계에 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 반응액을 원심분리하여 형질전환 미생물을 제거하고 얻어진 상등액을, 용매추출법에 적용하여 목적하는 2,3-부탄디올을 회수하는 방법을 사용할 수 있고, 이외에도 상기 목적하는 2,3-부탄디올의 특성에 맞추어 공지된 실험방법을 조합하여 상기 2,3-부탄디올을 회수할 수 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다.In addition, the step of recovering 2,3-butanediol from the reaction solution may be carried out by a method known in the art such as dialysis, centrifugation, filtration, solvent extraction, chromatography, crystallization. For example, the reaction solution may be centrifuged to remove transformed microorganisms, and the obtained supernatant may be subjected to a solvent extraction method to recover the desired 2,3-butanediol. Any method that can recover the 2,3-butanediol by combining known experimental methods according to the properties of butanediol can be used without particular limitation.

본 발명의 형질전환 미생물을 이용하면, 연속된 효소반응에 의하여, 별도의 부산물을 생성하지 않으면서도 에탄올로부터 2,3-부탄디올을 생성할 수 있으므로, 2,3-부탄디올의 경제적인 생산에 널리 활용될 수 있을 것이다.By using the transformed microorganism of the present invention, it is possible to produce 2,3-butanediol from ethanol without producing a by-product by a continuous enzymatic reaction, and thus widely used for economic production of 2,3-butanediol. Could be.

도 1은 형질전환 대장균에서 발현된 포몰라제의 활성을 분석한 결과를 나타내는 그래프로서, (○)는 기질인 아세트알데히드의 수준을 나타내고, (●)는 반응산물인 아세토인의 수준을 나타낸다.
도 2는 에탄올 및 글루코스를 단독으로 또는 함께 포함하는 배지조건에서 형질전환 대장균 BL21-pMDHFLS2로부터 생산된 아세토인의 수준을 정량분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 에탄올을 포함하는 배지에서 배양된 MDH 및 FLS를 발현시키는 형질전환 대장균(Recombinant strain producing acetoin)과 MDH, FLS 및 bdh1를 발현시키는 형질전환 대장균(Recombinant strain producing 2,3-butanediol)의 배양산물에 포함된 성분을 HPLC를 통해 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
1 is a graph showing the results of analyzing the activity of formolae expressed in transformed Escherichia coli, (○) indicates the level of acetaldehyde as a substrate, and (●) indicates the level of acetoin as a reaction product.
Figure 2 is a graph showing the results of quantitative analysis of the level of acetoin produced from transforming Escherichia coli BL21-pMDHFLS2 in a medium condition containing ethanol and glucose alone or together.
3 is a culture of Recombinant strain producing acetoin expressing MDH and FLS cultured in a medium containing ethanol and Recombinant strain producing 2,3-butanediol expressing MDH, FLS and bdh1 It is a graph showing the results of analyzing the components contained in the product through HPLC.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are for illustrative purposes only and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예Example 1: 형질전환 대장균의 제작 1: Preparation of Transgenic E. Coli

대장균에 메탄올탈수소효소의 유전자와 알데하이드 라이에이즈의 일종인 포몰라제(formolase, FLS) 유전자를 도입하여, 에탄올로부터 2,3-부탄디올을 생합성할 수 있는 형질전환 대장균을 제작하였다.The E. coli gene of methanol dehydrogenase and the formolase (FLS) gene, which is a kind of aldehydease, were introduced to produce a transformant Escherichia coli capable of biosynthesizing 2,3-butanediol from ethanol.

실시예Example 1-1: 재조합 벡터의 수득 1-1: Obtaining Recombinant Vectors

첫 째, 바실러스 균주(Bacillus methanolicus MGA3)에서 유래된 메탄올탈수소효소(NAD+-dependent methanol dehydrogenase)를 코딩하는 mdh 유전자를 대장균에서 발현하기 위해 최적화된 서열로 변경하여 합성하고(서열번호 1), 합성된 mdh 유전자를 pACYCDuet™-1 벡터(Novagen)에 클로닝하여, 재조합 벡터 pMDH를 수득하였다.First, the mdh gene encoding MAD + -dependent methanol dehydrogenase derived from Bacillus strain (Bacillus methanolicus MGA3) was synthesized by changing to an optimized sequence for expression in Escherichia coli (SEQ ID NO: 1). Mdh gene was cloned into pACYCDuet ™ -1 vector (Novagen) to obtain recombinant vector pMDH.

둘 째, 알데하이드 라이에이즈의 일종인 포몰라제(formolase, FLS) 유전자(서열번호 2)를 합성하고, 합성된 FLS 유전자를 pACYCDuet™-1 벡터(Novagen)에 클로닝하여, 재조합 벡터 pFLS를 수득하였다.Second, formolase (FLS) gene (SEQ ID NO: 2), a kind of aldehyde lyase, was synthesized, and the synthesized FLS gene was cloned into a pACYCDuet ™ -1 vector (Novagen) to obtain a recombinant vector pFLS. .

셋 째, 상기 합성된 FLS 유전자를 pET21b(+) 벡터(Novagen)에 클로닝하여, 재조합 벡터 pFLS_2를 수득하였다.Third, the synthesized FLS gene was cloned into pET21b (+) vector (Novagen) to obtain recombinant vector pFLS_2.

넷 째, 상기 합성된 mdh 유전자와 FLS 유전자를 pACYCDuet™-1 벡터(Novagen)에 클로닝하여, 재조합 벡터 pMDHFLS를 수득하였다.Fourth, the synthesized mdh gene and FLS gene were cloned into pACYCDuet ™ -1 vector (Novagen) to obtain a recombinant vector pMDHFLS.

다섯 째, 아세토인 환원효소의 일종인 2,3-부탄디올 탈수소효소(2,3-butanediol dehydrogenase, bdh1)를 코딩하는 budABC 유전자를 합성하고, 합성된 budABC 유전자를 pAWP89 벡터(Addgene)에 클로닝하여, 재조합 벡터 pBUD를 수득하였다.Fifth, a budABC gene encoding 2,3-butanediol dehydrogenase (bdh1), a kind of acetoin reductase, was synthesized, and the synthesized budABC gene was cloned into a pAWP89 vector (Addgene). Recombinant vector pBUD was obtained.

실시예Example 1-2: 형질전환 대장균의 제작 1-2: Production of Transgenic E. Coli

상기 실시예 1-1에서 합성된 4가지 재조합 벡터를 대장균(E. coli BL21(DE3))에 도입하여, 각각의 형질전환 대장균을 제작하였다.Four recombinant vectors synthesized in Example 1-1 were introduced into Escherichia coli (E. coli BL21 (DE3)), and each transformed Escherichia coli was prepared.

구체적으로, 재조합 벡터 pMDH를 대장균에 도입하여, 형질전환 대장균 BL21-pMDH를 제작하였고; 재조합 벡터 pFLS를 대장균에 도입하여, 형질전환 대장균 BL21-pFLS를 제작하였으며; 재조합 벡터 pMDHFLS를 대장균에 도입하여, 형질전환 대장균 BL21-pMDHFLS를 제작하였고; 재조합 벡터 pMDH 및 pFLS_2를 함께 대장균에 도입하여, 형질전환 대장균 BL21-pMDHFLS2를 제작하였으며; 재조합 벡터 pMDH, pFLS_2 및 pBUD를 함께 대장균에 도입하여, 형질전환 대장균 BL21-pMDHFLSBUD를 제작하였다.Specifically, recombinant vector pMDH was introduced into Escherichia coli to prepare transformed Escherichia coli BL21-pMDH; Recombinant vector pFLS was introduced into Escherichia coli to produce transformed Escherichia coli BL21-pFLS; Recombinant vector pMDHFLS was introduced into E. coli to produce transformed E. coli BL21-pMDHFLS; Recombinant vectors pMDH and pFLS_2 were introduced together into E. coli to produce transformed E. coli BL21-pMDHFLS2; Recombinant vectors pMDH, pFLS_2 and pBUD were introduced together into E. coli to produce transformed E. coli BL21-pMDHFLSBUD.

상기 제작된 각 형질전환 대장균을 10mL의 LB배지에서 하룻밤 동안 전 배양하고, 상기 전 배양한 배양액을 LB배지에 접종하여 OD600기준 0.5 내지 0.6까지 배양한 후 0.1mM의 이소프로필 β-D-1-티오갈락토피라노시드(IPTG)를 첨가하여 유전자의 전사를 유도하였으며, IPTG를 첨가한 후에 37℃에서 4.5시간 또는 15℃에서 24시간동안 단백질을 발현하였다.Each of the prepared E. coli was cultured overnight in 10mL LB medium, and the incubated culture solution was inoculated in LB medium and cultured to 0.5 to 0.6 based on OD600, and then 0.1 mM isopropyl β-D-1-. Thiogalactopyranoside (IPTG) was added to induce transcription of the gene, and protein was expressed for 4.5 hours at 37 ° C or 24 hours at 15 ° C after the addition of IPTG.

실시예Example 2: 형질전환 대장균을 이용한 2,3- 2: 2,3- using transgenic E. coli 부탄디올의Butanediol 생산 production

실시예Example 2-1:  2-1: 포몰라제의Formolase 활성 분석 Activity analysis

상기 실시예 1-2에서 제작된 형질전환 대장균 BL21-pFLS에서 포몰라제를 생산한 다음, 원심분리하여 균체를 수득하고, 반응완충액(0.082% Monosodium phosphate monohydrate, 1.32% Potassium phosphate 및 100 mM NaPO4, pH 8.0)에 현탁시켰다.Formolase was produced in the transformed Escherichia coli BL21-pFLS prepared in Example 1-2, followed by centrifugation to obtain the cells, and the reaction buffer (0.082% Monosodium phosphate monohydrate, 1.32% Potassium phosphate and 100 mM NaPO 4). , pH 8.0).

이어, 상기 현탁액에 PMSF와 리소자임을 가한 후, 초음파 파쇄기에 적용하여, 균체를 파쇄하였으며, 파쇄된 균체를 원심분리하여 포몰라제를 포함하는 상층액을 수득하였다.Subsequently, PMSF and lysozyme were added to the suspension, followed by application to an ultrasonic crusher, and the cells were crushed. The crushed cells were centrifuged to obtain a supernatant containing formolase.

상기 수득한 상층액에 100 mM NaPO4(pH 8.0), 2 mM MgSO4, 134 mM 아세트알데히드 및 0.1 mM TPP를 가하고, 상온에서 24시간 동안 반응시킨 후, 일정 시간마다 생성된 아세토인의 수준을 정량분석하여 상기 포몰라제의 활성을 검증하였다(도 1).100 mM NaPO 4 (pH 8.0), 2 mM MgSO 4 , 134 mM acetaldehyde and 0.1 mM TPP were added to the obtained supernatant, and reacted at room temperature for 24 hours. Quantitative analysis confirmed the activity of the formolase (FIG. 1).

도 1은 형질전환 대장균에서 발현된 포몰라제의 활성을 분석한 결과를 나타내는 그래프로서, (○)는 기질인 아세트알데히드의 수준을 나타내고, (●)는 반응산물인 아세토인의 수준을 나타낸다. 도 1에서 보듯이, 본 발명의 형질전환 대장균에서 발현된 포몰라제는 2시간이 경과된 시점부터 일정한 수준의 효소활성을 나타냄을 확인하였다.1 is a graph showing the results of analyzing the activity of formolae expressed in transformed Escherichia coli, (○) indicates the level of acetaldehyde as a substrate, and (●) indicates the level of acetoin as a reaction product. As shown in FIG. 1, it was confirmed that formolase expressed in the transformed E. coli of the present invention exhibited a constant level of enzyme activity from 2 hours.

실시예Example 2-2: 형질전환 대장균을 이용한  2-2: using transformed Escherichia coli 아세토인의Acetoin 생산 production

상기 실시예 1-2에서 제작된 형질전환 대장균 중에서 BL21-pMDHFLS2를 배양하고, 도입된 2종의 유전자를 발현시킨 다음, 에탄올 또는 글루코스를 포함하는 LB 배지 또는 M9 배지에서 반응시킨 후, 반응산물로서 생산된 아세토인의 정량분석을 수행하였다(도 2).BL21-pMDHFLS2 was cultured in the transformed Escherichia coli prepared in Example 1-2, two introduced genes were expressed, and then reacted in LB medium or M9 medium containing ethanol or glucose, and then as a reaction product. Quantitative analysis of the produced acetoin was performed (FIG. 2).

도 2는 에탄올 및 글루코스를 단독으로 또는 함께 포함하는 배지조건에서 형질전환 대장균 BL21-pMDHFLS2로부터 생산된 아세토인의 수준을 정량분석한 결과를 나타내는 그래프이다. Figure 2 is a graph showing the results of quantitative analysis of the level of acetoin produced from transforming Escherichia coli BL21-pMDHFLS2 in a medium condition containing ethanol and glucose alone or together.

도 2에서 보듯이, 에탄올이 포함된 LB 배지를 사용할 경우에만, BL21-pMDHFLS2로부터 아세토인을 높은 수율로 생산할 수 있음을 확인하였다.As shown in Figure 2, only when using the ethanol-containing LB medium, it was confirmed that a high yield of acetoin from BL21-pMDHFLS2.

실시예Example 2-3: 형질전환 대장균을 이용한 2,3- 2-3: 2,3- using transformed E. coli 부탄디올의Butanediol 생산 production

상기 실시예 1-2에서 제작된 형질전환 대장균 중에서, 형질전환 대장균 BL21-pMDHFLS2 및 상기 형질전환 대장균 BL21-pMDHFLS2에 재조합 벡터 pBUD가 추가된 형질전환 대장균 BL21-pMDHFLSBUD을 1.7%(v/v) 에탄올이 첨가된 LB 배양액에서 배양한 다음, 배양액 내의 반응산물을 HPLC를 통해 분석하였다(도 3). 이때, 대조군으로는 야생형 대장균을 사용하였다.Among the transformed Escherichia coli prepared in Example 1-2, transformed Escherichia coli BL21-pMDHFLS2 and transformed Escherichia coli BL21-pMDHFLS2 were added 1.7% (v / v) ethanol of transformed Escherichia coli BL21-pMDHFLSBUD. After culturing in the added LB culture, the reaction product in the culture was analyzed by HPLC (FIG. 3). At this time, wild type Escherichia coli was used as a control.

도 3은 에탄올을 포함하는 배지에서 배양된 MDH 및 FLS를 발현시키는 형질전환 대장균(Recombinant strain producing acetoin)과 MDH, FLS 및 bdh1를 발현시키는 형질전환 대장균(Recombinant strain producing 2,3-butanediol)의 배양산물에 포함된 성분을 HPLC를 통해 분석한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 3에서 보듯이, MDH 및 FLS를 발현시키는 형질전환 대장균은 에탄올을 이용하여 아세토인만을 생산할 수 있었으나, FLS 및 bdh1를 발현시키는 형질전환 대장균은 에탄올을 이용하여 아세토인 뿐만 아니라, 2,3-부탄디올을 생산할 수 있음을 확인하였다.3 is a culture of Recombinant strain producing acetoin expressing MDH and FLS cultured in a medium containing ethanol and Recombinant strain producing 2,3-butanediol expressing MDH, FLS and bdh1 It is a graph showing the results of analyzing the components contained in the product through HPLC. As shown in Figure 3, transforming Escherichia coli expressing MDH and FLS was able to produce only acetoin using ethanol, transgenic Escherichia coli expressing FLS and bdh1, as well as acetoin using ethanol, 2,3- It was confirmed that butanediol can be produced.

상기 결과에서 보듯이, 메탄올탈수소효소(methanol dehydrogenase, MDH), 알데하이드 라이에이즈(aldehyde lyase)의 일종인 포몰라제(FLS) 및 아세토인 환원효소(acetoin reductase)의 일종인 2,3-부탄디올 탈수소효소(2,3-butanediol dehydrogenase, bdh1)를 발현시킬 수 있는 형질전환 대장균은 상기 발현된 효소의 연쇄반응을 통해, 에탄올로부터 2,3-부탄디올을 생산할 수 있음을 확인하였다.As shown in the above results, 2,3-butanediol dehydrogenase, which is a kind of methanol dehydrogenase (MDH), formaldehyde (FLS), which is a kind of aldehyde lyase, and acetoin reductase, E. coli, which can express an enzyme (2,3-butanediol dehydrogenase, bdh1), was able to produce 2,3-butanediol from ethanol through a chain reaction of the expressed enzyme.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. In this regard, the embodiments described above are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the following claims and equivalent concepts rather than the detailed description are included in the scope of the present invention.

<110> University-Industry Cooperation Group of Kyung Hee University <120> Process for preparing 2,3-butanediol using transformant <130> KPA161710-KR <160> 2 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 1164 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> recombinant methanol dehydrogenase <400> 1 atggaaatga cgaacactca gtcagccttc tttatgccta gcgtaaattt gttcggcgcg 60 ggtagcgtga atgaggtcgg tacccgcttg gcagatttag gtgtgaaaaa agcgctgctg 120 gttaccgatg cgggtctgca cggcttggga ctgtcggaaa aaattagtag cattatccgt 180 gccgccgggg tcgaagtgtc gatttttcct aaagcggagc cgaatcctac agataagaat 240 gtggccgaag gcttggaagc gtacaacgcg gaaaactgcg atagcattgt gactttgggc 300 ggcggtagca gccatgatgc cggcaaagca atcgcgttgg tggcagcgaa cggcggcaaa 360 attcacgact atgaaggcgt cgatgtgagt aaagaaccta tggtcccact tattgccatt 420 aataccaccg caggtacggg tagcgagctg accaagttca ctattatcac tgacaccgaa 480 cgtaaagtga agatggcaat cgtggataag catgtgactc cgaccctgag tattaatgac 540 ccagagttga tggtaggtat gccgcctagc ctgaccgcgg cgactgggct tgatgcgttg 600 actcatgcga tcgaagcata tgtctcaacc ggtgccaccc cgatcaccga tgcgcttgcg 660 attcaagcga tcaaaatcat cagcaaatat ctgccgcgcg cggtggccaa tggcaaagat 720 attgaagccc gtgaacaaat ggcgtttgca cagagcttag cgggtatggc ctttaataac 780 gcgggattag gctatgtgca tgccatcgca catcaactgg gcggctttta taactttcct 840 catggcgttt gtaatgccgt gctgttacct tacgtttgtc gttttaattt aattagcaaa 900 gtggaacgct acgccgaaat cgcggcgttc ttaggcgaaa atgtggatgg cctgagcacg 960 tatgacgcgg cggaaaaagc gattaaagcc attgaacgca tggcgaaaga cctgaacatt 1020 cctaaaggtt ttaaggagtt aggcgcgaaa gaagaggata tcgaaaccct ggcaaagaat 1080 gcgatgaaag acgcgtgcgc gttgactaac cctcgcaagc cgaagctgga ggaggtcatt 1140 caaatcatta aaaatgcgat gtaa 1164 <210> 2 <211> 1725 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> recombinant formolase <400> 2 atggctatga ttactggtgg tgaactggtt gttcgtaccc tgattaaagc tggcgtagaa 60 catctgtttg gcctgcatgg cattcatatt gacaccattt ttcaggcttg cctggaccac 120 gacgtcccaa tcattgatac tcgccacgaa gcggcggcag gccacgctgc ggaaggttat 180 gcccgcgcgg gcgctaaact gggtgttgcc ctggtgaccg ctggcggtgg ctttaccaat 240 gccgttacgc cgatcgcgaa cgctcggacc gatcgcactc cggttctgtt cctgaccggt 300 tctggtgctc ttcgtgatga cgaaaccaac accctgcagg ccggtattga tcaggtggcc 360 atggcggccc cgatcacgaa atgggctcat cgtgttatgg caactgaaca catcccgcgt 420 ctggttatgc aggccattcg tgccgctctg agcgccccac gtggcccggt gctgctggat 480 ctgccatggg acatcctgat gaaccaaatc gatgaagatt ccgttatcat cccagacctg 540 gtgctgtctg ctcacggtgc ccatccagac ccggctgacc tggaccaggc tctggcactg 600 ctgcgtaaag ccgaacgccc agttatcgta ctgggctccg aggcgtcccg caccgcacgc 660 aagaccgcac tgagcgcatt cgtagcggcg accggtgtac cggttttcgc tgactatgaa 720 ggcctgtcca tgctgagcgg cctgccggac gctatgcgtg gcggcctggt gcagaacctg 780 tactcctttg caaaagctga tgcagctccg gacctggtac tgatgctggg tgctcgtttc 840 ggtctgaaca ccggtcatgg ttccggtcaa ctgatcccgc attctgctca ggtgatccag 900 gtggatccag acgcgtgtga actgggtcgc ctgcaaggca tcgcgctggg tatcgtggct 960 gatgtaggtg gcaccattga agcgctggct caggcgaccg cacaggacgc cgcgtggccg 1020 gaccgcggcg actggtgcgc caaggtaact gacctggccc aggagcgtta cgcttccatc 1080 gcggctaaat ccagctctga acatgcgctg cacccgttcc acgcttctca ggttatcgcg 1140 aaacacgtgg acgcaggcgt gaccgtcgtt gcggatggtg gcctgactta tctgtggctg 1200 tccgaagtta tgtctcgtgt caaaccaggc ggcttcctgt gccacggcta tctgaacagc 1260 atgggtgtag gcttcggtac tgccctgggt gcgcaggttg cggatctgga ggcaggtcgt 1320 cgtaccatcc tggtgaccgg cgacggctct gttggttatt ccattggcga attcgacacc 1380 ctggtacgca aacagctgcc gctgattgta attatcatga acaaccagtc ttggggctgg 1440 accctgcact ttcagcagct ggccgttggt cctaaccgtg tcaccggcac ccgcctggaa 1500 aatggttcct atcacggcgt tgctgcggca ttcggtgctg atggttacca cgtcgactct 1560 gtcgagagct tcagcgccgc tctggctcag gcactggcac acaaccgccc ggcatgcatc 1620 aacgttgctg tggccctgga cccgatcccg ccggaggaac tgatcctgat tggcatggac 1680 ccgtttgcgg gctccacgga gaatctgtat ttccaatccg gcgcg 1725 <110> University-Industry Cooperation Group of Kyung Hee University <120> Process for preparing 2,3-butanediol using transformant <130> KPA161710-KR <160> 2 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 1164 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> recombinant methanol dehydrogenase <400> 1 atggaaatga cgaacactca gtcagccttc tttatgccta gcgtaaattt gttcggcgcg 60 ggtagcgtga atgaggtcgg tacccgcttg gcagatttag gtgtgaaaaa agcgctgctg 120 gttaccgatg cgggtctgca cggcttggga ctgtcggaaa aaattagtag cattatccgt 180 gccgccgggg tcgaagtgtc gatttttcct aaagcggagc cgaatcctac agataagaat 240 gtggccgaag gcttggaagc gtacaacgcg gaaaactgcg atagcattgt gactttgggc 300 ggcggtagca gccatgatgc cggcaaagca atcgcgttgg tggcagcgaa cggcggcaaa 360 attcacgact atgaaggcgt cgatgtgagt aaagaaccta tggtcccact tattgccatt 420 aataccaccg caggtacggg tagcgagctg accaagttca ctattatcac tgacaccgaa 480 cgtaaagtga agatggcaat cgtggataag catgtgactc cgaccctgag tattaatgac 540 ccagagttga tggtaggtat gccgcctagc ctgaccgcgg cgactgggct tgatgcgttg 600 actcatgcga tcgaagcata tgtctcaacc ggtgccaccc cgatcaccga tgcgcttgcg 660 attcaagcga tcaaaatcat cagcaaatat ctgccgcgcg cggtggccaa tggcaaagat 720 attgaagccc gtgaacaaat ggcgtttgca cagagcttag cgggtatggc ctttaataac 780 gcgggattag gctatgtgca tgccatcgca catcaactgg gcggctttta taactttcct 840 catggcgttt gtaatgccgt gctgttacct tacgtttgtc gttttaattt aattagcaaa 900 gtggaacgct acgccgaaat cgcggcgttc ttaggcgaaa atgtggatgg cctgagcacg 960 tatgacgcgg cggaaaaagc gattaaagcc attgaacgca tggcgaaaga cctgaacatt 1020 cctaaaggtt ttaaggagtt aggcgcgaaa gaagaggata tcgaaaccct ggcaaagaat 1080 gcgatgaaag acgcgtgcgc gttgactaac cctcgcaagc cgaagctgga ggaggtcatt 1140 caaatcatta aaaatgcgat gtaa 1164 <210> 2 <211> 1725 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> recombinant formolase <400> 2 atggctatga ttactggtgg tgaactggtt gttcgtaccc tgattaaagc tggcgtagaa 60 catctgtttg gcctgcatgg cattcatatt gacaccattt ttcaggcttg cctggaccac 120 gacgtcccaa tcattgatac tcgccacgaa gcggcggcag gccacgctgc ggaaggttat 180 gcccgcgcgg gcgctaaact gggtgttgcc ctggtgaccg ctggcggtgg ctttaccaat 240 gccgttacgc cgatcgcgaa cgctcggacc gatcgcactc cggttctgtt cctgaccggt 300 tctggtgctc ttcgtgatga cgaaaccaac accctgcagg ccggtattga tcaggtggcc 360 atggcggccc cgatcacgaa atgggctcat cgtgttatgg caactgaaca catcccgcgt 420 ctggttatgc aggccattcg tgccgctctg agcgccccac gtggcccggt gctgctggat 480 ctgccatggg acatcctgat gaaccaaatc gatgaagatt ccgttatcat cccagacctg 540 gtgctgtctg ctcacggtgc ccatccagac ccggctgacc tggaccaggc tctggcactg 600 ctgcgtaaag ccgaacgccc agttatcgta ctgggctccg aggcgtcccg caccgcacgc 660 aagaccgcac tgagcgcatt cgtagcggcg accggtgtac cggttttcgc tgactatgaa 720 ggcctgtcca tgctgagcgg cctgccggac gctatgcgtg gcggcctggt gcagaacctg 780 tactcctttg caaaagctga tgcagctccg gacctggtac tgatgctggg tgctcgtttc 840 ggtctgaaca ccggtcatgg ttccggtcaa ctgatcccgc attctgctca ggtgatccag 900 gtggatccag acgcgtgtga actgggtcgc ctgcaaggca tcgcgctggg tatcgtggct 960 gatgtaggtg gcaccattga agcgctggct caggcgaccg cacaggacgc cgcgtggccg 1020 gaccgcggcg actggtgcgc caaggtaact gacctggccc aggagcgtta cgcttccatc 1080 gcggctaaat ccagctctga acatgcgctg cacccgttcc acgcttctca ggttatcgcg 1140 aaacacgtgg acgcaggcgt gaccgtcgtt gcggatggtg gcctgactta tctgtggctg 1200 tccgaagtta tgtctcgtgt caaaccaggc ggcttcctgt gccacggcta tctgaacagc 1260 atgggtgtag gcttcggtac tgccctgggt gcgcaggttg cggatctgga ggcaggtcgt 1320 cgtaccatcc tggtgaccgg cgacggctct gttggttatt ccattggcga attcgacacc 1380 ctggtacgca aacagctgcc gctgattgta attatcatga acaaccagtc ttggggctgg 1440 accctgcact ttcagcagct ggccgttggt cctaaccgtg tcaccggcac ccgcctggaa 1500 aatggttcct atcacggcgt tgctgcggca ttcggtgctg atggttacca cgtcgactct 1560 gtcgagagct tcagcgccgc tctggctcag gcactggcac acaaccgccc ggcatgcatc 1620 aacgttgctg tggccctgga cccgatcccg ccggaggaac tgatcctgat tggcatggac 1680 ccgtttgcgg gctccacgga gaatctgtat ttccaatccg gcgcg 1725

Claims (18)

메탄올탈수소효소(methanol dehydrogenase, MDH)를 코딩하는 유전자, 알데하이드 라이에이즈(aldehyde lyase)를 코딩하는 유전자 및 아세토인 환원효소(acetoin reductase)를 코딩하는 유전자를 모두 포함하는, 2,3-부탄디올 생산용 재조합 벡터.
For producing 2,3-butanediol, which includes both a gene encoding methanol dehydrogenase (MDH), a gene encoding aldehyde lyase and a gene encoding acetoin reductase Recombinant vector.
제1항에 있어서,
상기 메탄올탈수소효소는 에탄올을 아세트알데히드로 전환시키는 것인, 2,3-부탄디올 생산용 재조합 벡터.
The method of claim 1,
The methanol dehydrogenase is to convert ethanol to acetaldehyde, 2,3-butanediol production recombinant vector.
제1항에 있어서,
상기 메탄올탈수소효소는 서열번호 1의 폴리뉴클레오티드로부터 발현되는 것인, 2,3-부탄디올 생산용 재조합 벡터.
The method of claim 1,
The methanol dehydrogenase is expressed from the polynucleotide of SEQ ID NO: 1, 2,3-butanediol production recombinant vector.
제1항에 있어서,
상기 알데하이드 라이에이즈는 아세트알데히드를 아세토인으로 전환시키는 것인, 2,3-부탄디올 생산용 재조합 벡터.
The method of claim 1,
The aldehyde lyase is to convert acetaldehyde into acetoin, recombinant vector for producing 2,3-butanediol.
제1항에 있어서,
상기 알데하이드 라이에이즈는 포몰라제(formolase, FLS)인 것인, 2,3-부탄디올 생산용 재조합 벡터.
The method of claim 1,
The aldehyde lyase is formolase (formolase, FLS), 2,3-butanediol production recombinant vector.
제5항에 있어서,
상기 포몰라제는 서열번호 2의 폴리뉴클레오티드로부터 발현되는 것인, 2,3-부탄디올 생산용 재조합 벡터.
The method of claim 5,
The formolase is expressed from the polynucleotide of SEQ ID NO: 2, 2,3-butanediol production recombinant vector.
제1항에 있어서,
상기 아세토인 환원효소는 아세토인을 2,3-부탄디올로 전환시키는 것인, 2,3-부탄디올 생산용 재조합 벡터.
The method of claim 1,
The acetoin reductase is to convert acetoin to 2,3-butanediol, recombinant vector for producing 2,3-butanediol.
제1항에 있어서,
상기 아세토인 환원효소는 2,3-부탄디올 탈수소효소(2,3-butanediol dehydrogenase, BDH1)인 것인, 2,3-부탄디올 생산용 재조합 벡터.
The method of claim 1,
The acetoin reductase is 2,3-butanediol dehydrogenase (2,3-butanediol dehydrogenase, BDH1), 2,3-butanediol production recombinant vector.
제1항에 있어서,
상기 재조합 벡터는 메탄산화효소(methane monooxygenase, MMO)를 코딩하는 유전자를 추가로 포함하는 것인, 2,3-부탄디올 생산용 재조합 벡터.
The method of claim 1,
The recombinant vector further comprises a gene encoding a methane oxidase (methane monooxygenase, MMO), 2,3-butanediol production recombinant vector.
제9항에 있어서,
상기 메탄산화효소는 대기중의 에탄을 에탄올로 전환시키는 것인, 2,3-부탄디올 생산용 재조합 벡터.
The method of claim 9,
The methanase is a recombinant vector for producing 2,3-butanediol which is to convert ethane in the ethanol in the atmosphere.
메탄올탈수소효소(methanol dehydrogenase, MDH)를 코딩하는 유전자, 알데하이드 라이에이즈(aldehyde lyase)를 코딩하는 유전자 및 아세토인 환원효소(acetoin reductase)를 코딩하는 유전자가 도입된, 2,3-부탄디올 생산용 형질전환 미생물.
A trait for producing 2,3-butanediol, in which a gene encoding methanol dehydrogenase (MDH), a gene encoding aldehyde lyase and a gene encoding acetoin reductase were introduced. Transition microorganisms.
제11항에 있어서,
상기 형질전환 미생물은 메탄산화효소(methane monooxygenase, MMO)를 코딩하는 유전자가 추가로 도입된 것인, 2,3-부탄디올 생산용 형질전환 미생물.
The method of claim 11,
The transforming microorganism is a gene that encodes methane oxidase (methane monooxygenase, MMO) is further introduced, the transformation microorganism for 2,3-butanediol production.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 재조합 벡터, 제11항 또는 제12항의 형질전환 미생물 또는 상기 형질전환 미생물의 배양산물을 포함하는, 2,3-부탄디올 생산용 조성물.
The recombinant vector of claim 1, wherein the recombinant microorganism of claim 11 or 12, or a culture product of the transformed microorganism, comprising 2,3-butanediol.
제13항에 있어서,
상기 배양산물은 상기 형질전환 미생물의 배양물, 배양상등액, 파쇄물 및 이들의 분획물로 구성된 군으로부터 선택되는 것인, 2,3-부탄디올 생산용 조성물.
The method of claim 13,
The culture product is selected from the group consisting of the culture of the transformed microorganism, culture supernatant, lysate and fractions thereof, 2,3-butanediol production composition.
제13항의 2,3-부탄디올 생산용 조성물을 포함하는, 2,3-부탄디올 생산용 키트.
A kit for producing 2,3-butanediol, comprising the composition for producing 2,3-butanediol of claim 13.
제11항 또는 제12항의 형질전환 미생물을 에탄올을 포함하는 배지에서 배양하는 단계를 포함하는, 에탄올로부터 2,3-부탄디올을 생산하는 방법.
A method for producing 2,3-butanediol from ethanol, comprising culturing the transformed microorganism of claim 11 or 12 in a medium comprising ethanol.
제16항에 있어서,
상기 배지내 에탄올의 농도는 0.01 내지 6%(v/v)인 것인, 방법.
The method of claim 16,
The concentration of ethanol in the medium is 0.01 to 6% (v / v).
제16항에 있어서,
상기 배양을 통해 수득한 배양물로부터 2,3-부탄디올을 회수하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.

The method of claim 16,
It further comprises the step of recovering 2,3-butanediol from the culture obtained through the culture.

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