WO2022181654A1 - Variant acyl-coa hydrolase - Google Patents

Variant acyl-coa hydrolase Download PDF

Info

Publication number
WO2022181654A1
WO2022181654A1 PCT/JP2022/007457 JP2022007457W WO2022181654A1 WO 2022181654 A1 WO2022181654 A1 WO 2022181654A1 JP 2022007457 W JP2022007457 W JP 2022007457W WO 2022181654 A1 WO2022181654 A1 WO 2022181654A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coa
acyl
amino acid
seq
coa hydrolase
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/007457
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
仁美 中村
匡平 磯部
健司 河村
勝成 山田
元 佐分
佳晃 寺岡
倫史 亀田
仁善 池部
Original Assignee
東レ株式会社
国立研究開発法人産業技術総合研究所
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 東レ株式会社, 国立研究開発法人産業技術総合研究所 filed Critical 東レ株式会社
Priority to JP2022519048A priority Critical patent/JPWO2022181654A1/ja
Publication of WO2022181654A1 publication Critical patent/WO2022181654A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/74Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/80Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/80Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi
    • C12N15/81Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi for yeasts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/16Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/44Polycarboxylic acids

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

The present invention addresses the problem of improving the capacity for producing 3-hydroxyadipic acid and/or α-hydromconic acid by using variant acyl-CoA hydrolase or bacteria with a nucleic acid that codes for the variant acyl-CoA hydrolase introduced thereto. Provided is a variant acyl-CoA hydrolase having acyl-CoA-hydrolase activity, comprising a polypeptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, or a polypeptide having an amino acid sequence having at least 60% sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and having acyl-CoA hydrolase activity, wherein a portion of the amino acids has been substituted. Or, provided is a microorganism with a nucleic acid that codes for said variant acyl-CoA hydrolase introduced thereto.

Description

変異型アシル-CoAヒドロラーゼMutant Acyl-CoA Hydrolase
 本発明は、微生物による3-ヒドロキシアジピン酸および/またはα-ヒドロムコン酸の製造に有用な変異型アシル-CoAヒドロラーゼ、および当該変異型酵素をコードする核酸を導入した微生物、および当該微生物を用いた3-ヒドロキシアジピン酸および/またはα-ヒドロムコン酸の製造方法に関する。 The present invention provides a mutant acyl-CoA hydrolase useful for the production of 3-hydroxyadipic acid and/or α-hydromuconic acid by a microorganism, a microorganism introduced with a nucleic acid encoding the mutant enzyme, and a microorganism using the microorganism. The present invention relates to a method for producing 3-hydroxyadipic acid and/or α-hydromuconic acid.
 3-ヒドロキシアジピン酸(IUPAC名:3-hydroxyhexanedioic acid)およびα-ヒドロムコン酸(IUPAC名:(E)-hex-2-enedioic acid)は炭素数6のジカルボン酸である。これらは、多価アルコールと重合することでポリエステルとして、また多価アミンと重合することでポリアミドの原料として用いることができる。また、これらの末端にアンモニアを付加してラクタム化することで、単独でもポリアミド原料になり得る。 3-hydroxyadipic acid (IUPAC name: 3-hydroxyhexanedioic acid) and α-hydromuconic acid (IUPAC name: (E)-hex-2-enedioic acid) are dicarboxylic acids with 6 carbon atoms. These can be used as polyesters by polymerizing with polyhydric alcohols, and as raw materials for polyamides by polymerizing with polyvalent amines. In addition, by adding ammonia to these terminals to lactamize them, they can be used as raw materials for polyamide even by themselves.
 微生物を利用した3-ヒドロキシアジピン酸等の製造方法として、特許文献1では、3-ヒドロキシアジピン酸およびα-ヒドロムコン酸の生産に関与するポリペプチドをコードする核酸を導入、または当該ポリペプチドの発現を増強した遺伝子改変微生物および該当微生物を用いた物質製造方法が開示されている。 As a method for producing 3-hydroxyadipic acid or the like using a microorganism, Patent Document 1 discloses introducing a nucleic acid encoding a polypeptide involved in the production of 3-hydroxyadipic acid and α-hydromuconic acid, or expressing the polypeptide. A genetically modified microorganism with enhanced , and a method for producing a substance using the microorganism are disclosed.
 微生物を利用した3-ヒドロキシアジピン酸の生合成に関連する文献の例としては、非天然の微生物を用いた1,3-ブタジエンの製造に関する特許文献2の中で、スクシニル-CoAから1,3-ブタジエンを生合成する経路において3-ヒドロキシアジピル-CoAから3-ヒドロキシアジピン酸(3-ヒドロキシアジペート)を代謝中間体として生成する反応が記載されている。 Examples of documents related to the biosynthesis of 3-hydroxyadipic acid using microorganisms include Patent Document 2, which relates to the production of 1,3-butadiene using unnatural microorganisms. A reaction to produce 3-hydroxyadipate (3-hydroxyadipate) as a metabolic intermediate from 3-hydroxyadipyl-CoA in the biosynthetic pathway of -butadiene has been described.
 微生物を利用したα-ヒドロムコン酸の生合成に関連する文献の例としては、非天然の微生物を用いたムコン酸の製造に関する特許文献3の中で、スクシニル-CoAからtrans,trans-ムコン酸を生成する経路において2,3-デヒドロアジピル-CoAからα-ヒドロムコン酸(2,3-デヒドロアジペート)を代謝中間体として生成する反応が記載されている。 Examples of documents related to the biosynthesis of α-hydromuconic acid using microorganisms include Patent Document 3 regarding the production of muconic acid using non-natural microorganisms, which describes production of trans,trans-muconic acid from succinyl-CoA. A reaction is described that produces α-hydromuconic acid (2,3-dehydroadipate) as a metabolic intermediate from 2,3-dehydroadipyl-CoA in the resulting pathway.
 特許文献1から3に記載された3-ヒドロキシアジピン酸またはα-ヒドロムコン酸生合成経路では、いずれもCoAトランスフェラーゼ、アシル-CoAヒドロラーゼあるいはアシル-CoAシンターゼ(アシル-CoAリガーゼ)が3-ヒドロキシアジピン酸またはα-ヒドロムコン酸を生成する酵素としての記載があるが、特許文献1では3-ヒドロキシアジピル-CoAから3-ヒドロキシアジピン酸または2,3-デヒドロアジピル-CoAからα-ヒドロムコン酸を生成する酵素としては、CoAトランスフェラーゼが好ましいとの記載がある。 In the 3-hydroxyadipic acid or α-hydromuconic acid biosynthetic pathways described in Patent Documents 1 to 3, CoA transferase, acyl-CoA hydrolase, or acyl-CoA synthase (acyl-CoA ligase) converts 3-hydroxyadipic acid. Or it is described as an enzyme that produces α-hydromuconic acid, but in Patent Document 1, 3-hydroxyadipyl-CoA produces 3-hydroxyadipate or 2,3-dehydroadipyl-CoA produces α-hydromuconic acid. It is described that CoA transferase is preferable as the enzyme that does this.
 非特許文献1では、微生物を利用したアジピン酸の製造を目的とし、大腸菌のアシル-CoAヒドロラーゼであるTesBが、アジピン酸等を含む様々なアシル-CoAを加水分解することが記載されているが、当該酵素は基質許容性が広く、多様なアシル-CoAの加水分解を触媒することから、物質生産には適していないことが記載されている。 Non-Patent Document 1 describes that Escherichia coli acyl-CoA hydrolase TesB hydrolyzes various acyl-CoAs including adipic acid for the purpose of producing adipic acid using microorganisms. , describes that the enzyme has a wide substrate tolerance and catalyzes the hydrolysis of various acyl-CoAs, making it unsuitable for substance production.
WO2019/107516号WO2019/107516 特表2013-535203号公報Japanese translation of PCT publication No. 2013-535203 米国特許出願公開第2011/0124911A1号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2011/0124911A1
 3-ヒドロキシアジピン酸またはα-ヒドロムコン酸の生合成経路に関しては、前述のとおりアシル-CoAヒドロラーゼを用いることで、3-ヒドロキシアジピン酸またはα-ヒドロムコン酸が生成され得ることが示唆されているものの、アシル-CoAヒドロラーゼを用いた3-ヒドロキシアジピン酸またはα-ヒドロムコン酸の生合成は推奨されておらず、実際に3-ヒドロキシアジピン酸またはα-ヒドロムコン酸の製造を目的とした検証はなされていない。 Regarding the biosynthetic pathway of 3-hydroxyadipic acid or α-hydromuconic acid, it has been suggested that 3-hydroxyadipic acid or α-hydromuconic acid can be produced by using acyl-CoA hydrolase as described above. , the biosynthesis of 3-hydroxyadipic acid or α-hydromuconic acid using acyl-CoA hydrolase is not recommended, and actual verification aimed at producing 3-hydroxyadipic acid or α-hydromuconic acid has not been performed. do not have.
 そこで、3-ヒドロキシアジピル-CoAおよび/または2,3-デヒドロアジピル-CoAを基質とした加水分解反応において優れた活性を示す変異型アシル-CoAヒドロラーゼを見いだし、新たな3-ヒドロキシアジピン酸またはα-ヒドロムコン酸の生合成経路を確立することで、微生物を用いた3-ヒドロキシアジピン酸および/またはα-ヒドロムコン酸の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, we have found a mutant acyl-CoA hydrolase that exhibits excellent activity in the hydrolysis reaction using 3-hydroxyadipyl-CoA and/or 2,3-dehydroadipyl-CoA as a substrate, and developed a new 3-hydroxyadipic acid. Alternatively, an object is to provide a method for producing 3-hydroxyadipic acid and/or α-hydromuconic acid using microorganisms by establishing a biosynthetic pathway for α-hydromuconic acid.
 本発明者らは上記目的を達成するため鋭意検討した結果、特定のアミノ酸置換を導入した変異型アシル-CoAヒドロラーゼが、3-ヒドロキシアジピル-CoAを3-ヒドロキシアジピン酸へ、または2,3-デヒドロアジピル-CoAをα-ヒドロムコン酸へと加水分解する反応を触媒する優れた活性を示すことを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors have made intensive studies to achieve the above objects, and as a result, a mutant acyl-CoA hydrolase introduced with a specific amino acid substitution converts 3-hydroxyadipyl-CoA to 3-hydroxyadipate or 2,3 -Dehydroadipyl-CoA was found to exhibit excellent activity to catalyze the hydrolysis reaction to α-hydromuconic acid, leading to the completion of the present invention.
 具体的には、本発明は次の(1)~(8)から構成される。
(1)下記の(i)および(ii)から選択されるポリペプチドの一部のアミノ酸が置換した、変異型アシル-CoAヒドロラーゼであって、3-ヒドロキシアジピル-CoAおよび/または2,3-デヒドロアジピル-CoA加水分解活性を有する、変異型アシルCoA-ヒドロラーゼ:
 (i)配列番号1のアミノ酸配列を有するポリペプチド;または、
 (ii)配列番号1のアミノ酸配列と60%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、アシル-CoAヒドロラーゼ活性を有するポリペプチド。
(2)前記置換が、アシル-CoA基質と相互作用をする領域のいずれかのアミノ酸の置換である、(1)に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼ。
(3)前記アシル-CoA基質と相互作用をする領域が、配列番号1のアミノ酸配列でのアミノ酸残基30~40、64~70、82~89、202~228および/または277~286に相当する領域である、(2)に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼ。
(4)前記置換が、配列番号1のアミノ酸配列における、L31、Q33、F35、F64、P67、G84、N85、S86、F87、D204、L205、N206、F207、L208、P209、および/またはF219残基に相当するアミノ酸の置換である、(3)に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼ。
(5)(1)~(4)のいずれかに記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子を有する微生物。
(6)(5)に記載の微生物を、炭素源を発酵原料として含む培地にて培養する工程を含む、3-ヒドロキシアジピン酸および/またはα-ヒドロムコン酸の製造方法。
(7)アシル-CoAヒドロラーゼ活性を有するポリペプチドのアミノ酸配列のうち一部のアミノ酸を置換したアミノ酸配列をコードする遺伝子を発現させて、3-ヒドロキシアジピル-CoAおよび/または2,3-デヒドロアジピル-CoA加水分解活性を有するポリペプチドを得る工程を含む、変異型アシル-CoAヒドロラーゼの製造方法。
(8)前記置換が、前記ポリペプチドにおけるアシル-CoA基質と相互作用をする領域のいずれかのアミノ酸の置換である、(7)に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼの製造方法。
 本明細書は本願の優先権の基礎となる日本国特許出願番号2021-028444号の開示内容を包含する。
Specifically, the present invention comprises the following (1) to (8).
(1) A mutant acyl-CoA hydrolase in which some amino acids in a polypeptide selected from (i) and (ii) below are substituted, wherein 3-hydroxyadipyl-CoA and/or 2,3 - a mutant acyl-CoA-hydrolase with dehydroadipyl-CoA hydrolysis activity:
(i) a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; or
(ii) a polypeptide having an amino acid sequence having 60% or more sequence identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having acyl-CoA hydrolase activity;
(2) The mutant acyl-CoA hydrolase according to (1), wherein the substitution is of any amino acid in the region that interacts with the acyl-CoA substrate.
(3) the region that interacts with the acyl-CoA substrate corresponds to amino acid residues 30-40, 64-70, 82-89, 202-228 and/or 277-286 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; The mutant acyl-CoA hydrolase according to (2), which is a region that
(4) the substitution is L31, Q33, F35, F64, P67, G84, N85, S86, F87, D204, L205, N206, F207, L208, P209, and/or F219 residues in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; A mutant acyl-CoA hydrolase according to (3), which is a substitution of amino acids corresponding to groups.
(5) A microorganism having a gene encoding the mutant acyl-CoA hydrolase according to any one of (1) to (4).
(6) A method for producing 3-hydroxyadipic acid and/or α-hydromuconic acid, which comprises culturing the microorganism according to (5) in a medium containing a carbon source as a fermentation raw material.
(7) 3-hydroxyadipyl-CoA and/or 2,3-dehydrogen is expressed by expressing a gene encoding an amino acid sequence in which some amino acids are substituted in the amino acid sequence of a polypeptide having acyl-CoA hydrolase activity; A method for producing a mutant acyl-CoA hydrolase, comprising the step of obtaining a polypeptide having adipyl-CoA hydrolysis activity.
(8) The method for producing a mutant acyl-CoA hydrolase according to (7), wherein the substitution is any amino acid substitution in the region that interacts with the acyl-CoA substrate in the polypeptide.
This specification includes the disclosure of Japanese Patent Application No. 2021-028444, which is the basis of priority of this application.
 本発明に係る変異型アシル-CoAヒドロラーゼは、3-ヒドロキシアジピル-CoAおよび/または2,3-デヒドロアジピル-CoAを基質とした加水分解反応において3-ヒドロキシアジピン酸および/またはα-ヒドロムコン酸の生産性に優れる。そのため、本発明に係る微生物は変異型アシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子を有することから、3-ヒドロキシアジピン酸および/またはα-ヒドロムコン酸の生産性に優れ、これらの物質の生産性を大幅に向上させることができる。 The mutant acyl-CoA hydrolase according to the present invention produces 3-hydroxyadipyl-CoA and/or α-hydromucon in a hydrolysis reaction using 3-hydroxyadipyl-CoA and/or 2,3-dehydroadipyl-CoA as a substrate. Excellent acid productivity. Therefore, since the microorganism according to the present invention has a gene encoding a mutant acyl-CoA hydrolase, it is excellent in productivity of 3-hydroxyadipic acid and/or α-hydromuconic acid, and the productivity of these substances is greatly improved. can be improved.
 以下、本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば種々変更して実施することができる。 Although the present invention will be described in more detail below, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with various modifications within the scope of the gist of the present invention.
 以下、本明細書では3-ヒドロキシアジピン酸を3HA、α-ヒドロムコン酸をHMA、3-ヒドロキシアジピル-CoAを3HA-CoA,また2,3-デヒドロアジピル-CoAをHMA-CoAと略すことがある。 Hereinafter, in the present specification, 3-hydroxyadipic acid is abbreviated as 3HA, α-hydromuconic acid as HMA, 3-hydroxyadipyl-CoA as 3HA-CoA, and 2,3-dehydroadipyl-CoA as HMA-CoA. There is
1.変異型アシル-CoAヒドロラーゼ
 本明細書に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼは、下記の(i)および(ii)から選択されるポリペプチドの一部のアミノ酸が置換した変異型アシル-CoAヒドロラーゼである。
 (i)配列番号1のアミノ酸配列を有するポリペプチド、
 (ii)配列番号1のアミノ酸配列と60%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、アシル-CoAヒドロラーゼ活性を有するポリペプチド。
 なお、本明細書において、「変異型」とは、「野生型」として同定されている公知のタンパク質または遺伝子に改変を加えたものを指す。
1. Mutant Acyl-CoA Hydrolase The mutant acyl-CoA hydrolase described herein is a mutant acyl-CoA hydrolase in which some amino acids in a polypeptide selected from (i) and (ii) below are substituted. be.
(i) a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1;
(ii) a polypeptide having an amino acid sequence having 60% or more sequence identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having acyl-CoA hydrolase activity;
As used herein, the term "mutant" refers to a known protein or gene identified as a "wild type" that has been modified.
 アシル-CoAヒドロラーゼとは、加水分解酵素のファミリー、特にチオエステル結合に作用するものに属しており、アシル-CoAと水を基質として、CoAとカルボキシレートを生成する化学反応を触媒する酵素である。本明細書において、アシル-CoAヒドロラーゼの酵素活性は、3HA-CoAおよび/またはHMA-CoA加水分解活性により判定することができる。3HA-CoAおよび/またはHMA-CoA加水分解活性は、アシル-CoAヒドロラーゼを発現し、3HA-CoAおよび/またはHMA-CoAを生産する機能を持つ微生物の培養により得られる3HAおよび/またはHMAの生産量から、あるいは、精製したアシル-CoAヒドロラーゼと3HA-CoAおよび/またはHMA-CoAを溶液中で混合して得られるCoA、3HAおよび/またはHMAの生産量、あるいは3HA-CoAおよび/またはHMA-CoAの消費量から判定することができる。 Acyl-CoA hydrolase belongs to the family of hydrolases, especially those that act on thioester bonds, and is an enzyme that catalyzes a chemical reaction that produces CoA and carboxylate using acyl-CoA and water as substrates. As used herein, the enzymatic activity of acyl-CoA hydrolase can be determined by 3HA-CoA and/or HMA-CoA hydrolysis activity. The 3HA-CoA and/or HMA-CoA hydrolysis activity is the production of 3HA and/or HMA obtained by culturing a microorganism that expresses acyl-CoA hydrolase and has the function of producing 3HA-CoA and/or HMA-CoA. from the amount of CoA, 3HA and/or HMA produced by mixing purified acyl-CoA hydrolase and 3HA-CoA and/or HMA-CoA in solution, or 3HA-CoA and/or HMA- It can be determined from the consumption of CoA.
 本明細書に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼは、下記の(i)および(ii)から選択されるポリペプチドの一部のアミノ酸が置換したポリペプチドであり:
(i)配列番号1のアミノ酸配列を有するポリペプチド、すなわち、大腸菌由来のアシル-CoAヒドロラーゼ(TesB)、
(ii)配列番号1のアミノ酸配列と60%以上の配列同一性を示すアミノ酸配列を有し、アシル-CoAヒドロラーゼ活性を有するポリペプチド;
 好ましくは、前記の置換により3HA-CoAおよび/またはHMA-CoA加水分解活性が向上した、変異型アシル-CoAヒドロラーゼである。
The mutant acyl-CoA hydrolase described herein is a polypeptide in which some amino acids of the polypeptide selected from (i) and (ii) below are substituted:
(i) a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, namely acyl-CoA hydrolase from E. coli (TesB);
(ii) a polypeptide having an amino acid sequence exhibiting 60% or more sequence identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having acyl-CoA hydrolase activity;
Preferred is a mutant acyl-CoA hydrolase having improved 3HA-CoA and/or HMA-CoA hydrolysis activity due to the above substitutions.
 本明細書に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼは、一部のアミノ酸が置換した変異型アシル-CoAヒドロラーゼであって、3HA-CoAおよび/またはHMA-CoA加水分解活性を有することを特徴とする。具体的には、30℃の条件下で、3HA-CoAおよび/またはHMA-CoA加水分解活性を有し、好ましくは置換前、すなわち、対応する野生型のアシル-CoAヒドロラーゼと比較して高い3HA-CoAおよび/またはHMA-CoA加水分解活性を有し、より好ましくは比活性で1.1~100倍、さらに好ましくは1.5~50倍、特に好ましくは2.0~20倍の3HA-CoAおよび/またはHMA-CoA加水分解活性を有することを特徴とする。 The mutant acyl-CoA hydrolase described herein is a mutant acyl-CoA hydrolase in which some amino acids are substituted, and is characterized by having 3HA-CoA and/or HMA-CoA hydrolysis activity. . Specifically, it has 3HA-CoA and/or HMA-CoA hydrolysis activity under conditions of 30° C., preferably higher 3HA than before substitution, ie, the corresponding wild-type acyl-CoA hydrolase. - 3HA having CoA and/or HMA-CoA hydrolysis activity, more preferably 1.1 to 100 times the specific activity, still more preferably 1.5 to 50 times, particularly preferably 2.0 to 20 times the specific activity - It is characterized by having CoA and/or HMA-CoA hydrolysis activity.
 配列番号1のアミノ酸配列と60%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有するポリペプチドとは、TesBとして同定されているものとのアミノ酸配列の配列同一性が60%以上であり、アシル-CoAヒドロラーゼと類似の機能または構造を有すると推定されるポリペプチドのことをいう。本明細書に記載の発明で利用されるアシル-CoAヒドロラーゼとしては、配列番号1のアミノ酸配列に対して配列同一性が60%以上であり、65%以上、70%以上、80%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上または99%以上であることが好ましい。以下、本明細書では配列番号1のアミノ酸配列と配列同一性を示すアミノ酸配列を有し、アシル-CoAヒドロラーゼ活性を有するポリペプチドを「ホモログ」と称することがある。 A polypeptide having an amino acid sequence having 60% or more sequence identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 has 60% or more amino acid sequence identity with that identified as TesB, and acyl-CoA Refers to a polypeptide presumed to have a function or structure similar to that of hydrolase. The acyl-CoA hydrolase used in the invention described herein has a sequence identity of 60% or more, 65% or more, 70% or more, 80% or more, 90% or more, to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. % or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more. Hereinafter, in this specification, a polypeptide having an amino acid sequence showing sequence identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having acyl-CoA hydrolase activity may be referred to as a "homolog".
 配列番号1のアミノ酸配列と60%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有するポリペプチドの例としては、Serratia grimesii由来のアシル-CoAヒドロラーゼ(NCBI Protein ID:WP_037425284、配列番号2)、Hafnia psychrotolerans由来のアシル-CoAヒドロラーゼ(NCBI Protein ID:WP_188474315、配列番号3)、Pseudomonas aeruginosa由来のアシル-CoAヒドロラーゼ(NCBI Protein ID:MXH36765、配列番号4)、Acinetobacter baumanii由来のアシル-CoAヒドロラーゼ(NCBI Protein ID:SST03463、配列番号5)、Shimwellia blattae由来のアシル-CoAヒドロラーゼ(NCBI Protein ID:WP_002438960、配列番号6)、Enterobacter cloacae由来のアシル-CoAヒドロラーゼ(NCBI Protein ID:WP_063144757、配列番号7)などが挙げられる。 Examples of polypeptides having an amino acid sequence having 60% or more sequence identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 include Serratia grimesii-derived acyl-CoA hydrolase (NCBI Protein ID: WP_037425284, SEQ ID NO: 2), Hafnia psycholerans-derived acyl-CoA hydrolase (NCBI Protein ID: WP_188474315, SEQ ID NO: 3), Pseudomonas aeruginosa-derived acyl-CoA hydrolase (NCBI Protein ID: MXH36765, SEQ ID NO: 4), Acinetobacter baumanii-derived acyl-CoA hydrolase (NCBI Pro SST03463, SEQ ID NO: 5), Shimwellia blattae-derived acyl-CoA hydrolase (NCBI Protein ID: WP_002438960, SEQ ID NO: 6), Enterobacter cloacae-derived acyl-CoA hydrolase (NCBI Protein ID: WP_063144757, SEQ ID NO: 7), etc. .
 本明細書において「配列同一性」とは、2つのアミノ酸配列または塩基配列にギャップを導入して、またはギャップを導入しないで整列させた場合の、最適なアラインメントにおいて、オーバーラップする全アミノ酸配列(翻訳開始点となるアミノ酸を含む)または塩基配列(開始コドンを含む)に対する同一アミノ酸または塩基の割合(パーセンテージ)を意味し、式(1)によって算出する。配列同一性は、この分野で汎用されているアルゴリズムであるBLAST(Basic Local Alignment Search Tool)を用いて容易に調べることができる。例えばBLASTは、NCBI(National Center for Biotechnology Information)やKEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)などのウェブサイトから誰でも利用可能であり、デフォルトのパラメーターを用いて容易に配列同一性を調べることができる。
 配列同一性(%)=一致数(ギャップ同士は無視する)/短いほうの配列長(ギャップを含まない長さ)×100・・・式(1)
 式(1)に従い、Genetyxの機能(%Identity Matrix)を用いて配列番号1~7に記載のアミノ酸配列間の配列同一性を算出すると、配列番号1のアミノ酸配列と最も配列同一性の値が低い配列番号5の値は61.18%となり、配列番号1~7に記載のアミノ酸配列は、お互いに少なくとも60%以上の配列同一性を有している。Genetyxを用いた配列同一性の算出結果を表1に示す。なお、下記表1において、一番左側の数字は配列番号を示す。
As used herein, the term “sequence identity” refers to an optimal alignment of two amino acid sequences or nucleotide sequences with or without gaps, and the overlapping entire amino acid sequences ( It means the ratio (percentage) of identical amino acids or bases to the base sequence (including the amino acid serving as the translation initiation point) or the base sequence (including the initiation codon), and is calculated according to formula (1). Sequence identity can be easily checked using BLAST (Basic Local Alignment Search Tool), an algorithm widely used in this field. For example, BLAST is available to anyone from websites such as NCBI (National Center for Biotechnology Information) and KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes), and can easily check sequence identity using default parameters. .
Sequence identity (%) = number of matches (ignoring gaps)/shorter sequence length (length without gaps) x 100 Equation (1)
According to the formula (1), when the sequence identity between the amino acid sequences described in SEQ ID NOS: 1 to 7 is calculated using the function of Genetyx (% Identity Matrix), the sequence identity value is the highest with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 The low value for SEQ ID NO: 5 is 61.18%, and the amino acid sequences set forth in SEQ ID NOs: 1-7 have at least 60% or more sequence identity with each other. Table 1 shows the results of sequence identity calculations using Genetyx. In addition, in the following Table 1, the leftmost number indicates the sequence number.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 本明細書に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼの特徴として、配列番号1のアミノ酸配列を有するポリペプチド、あるいは配列番号1のアミノ酸配列と60%以上の配列同一性を示すアミノ酸配列を有し、アシル-CoAヒドロラーゼ活性を有するポリペプチドの一部のアミノ酸が置換した変異型アシル-CoAヒドロラーゼであって、3HA-CoAおよび/またはHMA-CoA加水分解活性を有する変異型アシル-CoAヒドロラーゼであることが挙げられる。変異型アシル-CoAヒドロラーゼのアミノ酸置換による変異は、その変異を有する変異型アシル-CoAヒドロラーゼが、3HA-CoAおよび/またはHMA-CoA加水分解活性を有する限り、特に限定されないが、アシル-CoA基質と相互作用をする領域におけるアミノ酸置換であることが好ましい。アシル-CoA基質と相互作用をするアミノ酸を置換した領域の数は特に限定されず、1領域であっても複数の領域であってもよい。アシル-CoA基質と相互作用をする領域におけるアミノ酸置換数は、その変異を有する変異型アシル-CoAヒドロラーゼが3HA-CoAおよび/またはHMA-CoA加水分解活性を有する限り、特に限定されないが1~数個であることが好ましく、具体的には1~10個が好ましく、1~6個が好ましく、1~5個がより好ましく、1~4個がさらに好ましく、1~3個がよりさらに好ましく、1~2個がよりさらに好ましく、1個が特に好ましい。 The mutant acyl-CoA hydrolases described herein are characterized by having a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, or having an amino acid sequence exhibiting 60% or more sequence identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, A mutant acyl-CoA hydrolase in which some amino acids in a polypeptide having acyl-CoA hydrolase activity are substituted, and the mutant acyl-CoA hydrolase has 3HA-CoA and/or HMA-CoA hydrolysis activity is mentioned. Mutation by amino acid substitution of the mutant acyl-CoA hydrolase is not particularly limited as long as the mutant acyl-CoA hydrolase having the mutation has 3HA-CoA and/or HMA-CoA hydrolysis activity, but acyl-CoA substrate Preferred are amino acid substitutions in regions that interact with The number of regions substituted with amino acids that interact with the acyl-CoA substrate is not particularly limited, and may be one region or multiple regions. The number of amino acid substitutions in the region that interacts with the acyl-CoA substrate is not particularly limited as long as the mutant acyl-CoA hydrolase having the mutation has 3HA-CoA and/or HMA-CoA hydrolysis activity, but 1 to several is preferably 1 to 10, specifically preferably 1 to 10, preferably 1 to 6, more preferably 1 to 5, further preferably 1 to 4, even more preferably 1 to 3, 1 to 2 are more preferred, and 1 is particularly preferred.
 本明細書に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼは、アシルCoA基質と相互作用する領域におけるアミノ酸が野生型から置換されていることが好ましい。本明細書において、「相互作用」とは、タンパク質や低分子化合物などが互いに影響を及ぼすことを指し、例えば、静電作用や分子間力、水素結合などの影響が挙げられる。アシル-CoAヒドロラーゼにおける、アシル-CoA基質と相互作用する領域を決定する手段は、特に限定されないが、例えば以下の手段を取り得る。野生型のTesB(配列番号1)とHMA-CoA基質の共結晶構造の情報からTesBにおける基質と相互作用する領域を識別できる(詳細は後述する)。次いで、目的のアシル-CoAヒドロラーゼ、すなわちTesBのホモログにおいて、配列番号1の当該領域に相当する領域を、基質と相互作用する領域として決定する。 The mutant acyl-CoA hydrolase described herein preferably has amino acids substituted from the wild type in the region that interacts with the acyl-CoA substrate. As used herein, the term "interaction" refers to the mutual influence of proteins, low-molecular-weight compounds, and the like, and includes, for example, the effects of electrostatic action, intermolecular force, and hydrogen bonding. The means for determining the region of acyl-CoA hydrolase that interacts with the acyl-CoA substrate is not particularly limited, but the following means can be used, for example. From the co-crystal structure information of wild-type TesB (SEQ ID NO: 1) and the HMA-CoA substrate, the region of TesB that interacts with the substrate can be identified (details will be described later). Then, in the acyl-CoA hydrolase of interest, ie, the homologue of TesB, the region corresponding to that region of SEQ ID NO: 1 is determined as the substrate-interacting region.
 TesBとHMA-CoAの共結晶、すなわち複合体結晶は、タンパク質水溶液の調製工程(A)、結晶化工程(B)、結晶中のタンパク質に基質を結合させる工程(C)で調製できる。特に好ましい調製方法としては、TesBまたは配列表の配列番号8のアミノ酸配列を含むTesBを1~20mg/mLの濃度で含有する標的タンパク質水溶液を調製するA工程と、1~5M塩化ナトリウム水溶液を含有する10~200mM酢酸ナトリウム水溶液を上記TesB水溶液に加えてTesBの結晶を成長させ、塩析させるB工程と、B工程の後に析出したTesB結晶を1~10mMのHMA-CoA溶液に浸漬させ、結晶中のTesBにHMA-CoAを結合させるC工程、を備える調製方法が挙げられる。 A co-crystal of TesB and HMA-CoA, that is, a complex crystal, can be prepared in the step of preparing an aqueous protein solution (A), the crystallization step (B), and the step of binding a substrate to the protein in the crystal (C). A particularly preferred preparation method includes step A for preparing a target protein aqueous solution containing TesB or TesB containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 in the sequence listing at a concentration of 1 to 20 mg / mL, and a 1 to 5 M sodium chloride aqueous solution. A 10 to 200 mM sodium acetate aqueous solution is added to the above TesB aqueous solution to grow TesB crystals and salt out, and the TesB crystals precipitated after the B step are immersed in a 1 to 10 mM HMA-CoA solution to obtain crystals. Attaching HMA-CoA to TesB in step C.
 具体的には、TesBまたは配列表の配列番号8に示されるアミノ酸配列を含むTesBを緩衝水溶液に溶解する。緩衝水溶液は、例えば、トリス緩衝液やリン酸緩衝液などが挙げられ、トリス緩衝液が好ましい。タンパク質の濃度は0.1~20mg/mLが好ましく、1~10mg/mLがより好ましい。 Specifically, TesB or TesB containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 in the sequence listing is dissolved in an aqueous buffer solution. The aqueous buffer solution includes, for example, Tris buffer and phosphate buffer, and Tris buffer is preferred. The protein concentration is preferably 0.1-20 mg/mL, more preferably 1-10 mg/mL.
 結晶化工程は蒸気拡散法が好ましく、例えば、ハンギングドロップ法およびシッティングドロップ法が利用できる。具体的には、タンパク質溶液約10μL未満を、貯留層溶液と混合し、このタンパク質/貯留層溶液と貯留層をカバーガラス等で密封し、結晶が成長するまで静置すればよい。 The vapor diffusion method is preferable for the crystallization process, and for example, the hanging drop method and the sitting drop method can be used. Specifically, less than about 10 μL of the protein solution may be mixed with the reservoir solution, the protein/reservoir solution and the reservoir may be sealed with a cover glass or the like, and allowed to stand until crystals grow.
 貯留層溶液としては、例えば、当該分野で公知の沈殿剤および緩衝水溶液が挙げられ、沈殿剤と緩衝水溶液を組み合わせて使用しても良い。沈殿剤としては、塩化ナトリウムやポリエチレングリコールが好ましく、塩化ナトリウムがより好ましい。塩化ナトリウムの濃度は1~10Mが好ましく、1~5Mがより好ましい。 The reservoir solution includes, for example, a precipitant and an aqueous buffer solution known in the art, and a combination of the precipitant and an aqueous buffer solution may be used. As the precipitant, sodium chloride and polyethylene glycol are preferred, and sodium chloride is more preferred. The concentration of sodium chloride is preferably 1-10M, more preferably 1-5M.
 緩衝水溶液は1~1000mMの市販の緩衝水溶液が好ましく、10~200mM酢酸ナトリウム水溶液がより好ましい。また、結晶を成長させる温度としては、3~25℃が好ましく、10~20℃がより好ましい。結晶を成長させる時間は1日~1年が好ましく、3日~3週間がより好ましい。 The buffer solution is preferably a 1-1000 mM commercially available buffer solution, more preferably a 10-200 mM sodium acetate solution. The temperature for growing crystals is preferably 3 to 25°C, more preferably 10 to 20°C. The crystal growth time is preferably 1 day to 1 year, more preferably 3 days to 3 weeks.
 その後、上記TesB結晶をHMA-CoA溶液に加えて、そのまま静置すればTesBとHMA-CoAの複合体が形成される。基質濃度としては、1~50mMが好ましく、1~10mMがより好ましい。静置する時間は1~60分が好ましく、1~30分がより好ましい。静置する温度としては、3~25℃が好ましく、10~20℃がより好ましい。 After that, the TesB crystals are added to the HMA-CoA solution and allowed to stand, forming a complex of TesB and HMA-CoA. The substrate concentration is preferably 1-50 mM, more preferably 1-10 mM. The standing time is preferably 1 to 60 minutes, more preferably 1 to 30 minutes. The temperature for standing is preferably 3 to 25°C, more preferably 10 to 20°C.
 上記の結晶は、X線結晶構造解析に供した際に少なくとも10Å以下の分解能、好ましくは4.0Å以下の分解能、より好ましくは3.4Å以下の分解能、特に好ましくは2.2Å以下の分解能を与えるだけの品質を有していることが好ましい。 The crystal has a resolution of at least 10 Å or less, preferably 4.0 Å or less, more preferably 3.4 Å or less, and particularly preferably 2.2 Å or less when subjected to X-ray crystal structure analysis. It is preferable to have the quality to give.
 本明細書に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼでアミノ酸置換導入の対象としたアミノ酸残基は、TesBとHMA-CoA基質の共結晶構造を用いて実施した分子動力学(Molecular dynamics:MD)法により選出することができ、中でも、選択した基質結合領域の構造変化を促進させた改良MDシミュレーション手法であるAdaptive Lambda Square Dynamics(ALSD)法が好ましく用いられる。ALSD手法の詳細は、Journal of Computational Chemistry,35,39-50(2014)に記載されている。 The amino acid residues targeted for amino acid substitution introduction in the mutant acyl-CoA hydrolase described herein were obtained by molecular dynamics (MD) method using the co-crystal structure of TesB and HMA-CoA substrate. Among them, the Adaptive Lambda Square Dynamics (ALSD) method, which is an improved MD simulation method that promotes structural changes in the selected substrate binding region, is preferably used. Details of the ALSD method are described in Journal of Computational Chemistry, 35, 39-50 (2014).
 ALSD法により本明細書に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼでアミノ酸置換導入の対象としたアミノ酸残基を選択する場合、基質であるHMA-CoAの構造変化を促進させ、TesBとの複合体構造を網羅的に探索する。具体的には、シミュレーションから得られた立体構造のうち、TesBの活性部位とHMA-CoAの反応部位が接触している複合体構造を選び出し、TesB中の各アミノ酸残基の、HMA-CoAとの接触率を算出した。異なる基質である3HA-CoAについても同様の計算を行い、3HA-CoAとの接触率を算出し、各基質に対する選択性が高まった変異型TesBを提案するために、基質によって接触率が大きく異なるアミノ酸残基を置換候補として選出する。すなわち、3HA-CoAとの複合体では高い接触率を持ち、HMA-CoAとは低い接触率を持つアミノ酸残基を選出し、これらのアミノ酸残基の置換を選出する。本MD計算法では、各シミュレーションにつき、TesB結晶構造中の全てのアミノ酸残基に対し、各基質との接触率を相対的に示すNスコアが付与される。なお、本明細書に記載の発明で得られたTesBとHMA-CoA基質の共結晶構造では、TesBが4量体となっている(総残基数1144)。基質によって接触率が大きく異なるアミノ酸残基は、高いNスコアを示す。高いNスコアとは、0以上であり、0.1以上であることが好ましく、0.2以上であることがより好ましく、0.3以上であることがより好ましく、0.4以上であることが特に好ましい。置換候補となるアミノ酸残基は、2回のシミュレーションから選出する。Nスコアが1回の算出結果において上位10位以内であり、尚且つ、2回の算出結果で上位30位以内であるアミノ酸残基を置換候補として選出する。 When selecting the target amino acid residue for amino acid substitution introduction in the mutant acyl-CoA hydrolase described herein by the ALSD method, the structural change of the substrate HMA-CoA is promoted to form a complex structure with TesB. comprehensively explore. Specifically, among the three-dimensional structures obtained from the simulation, a complex structure in which the active site of TesB and the reactive site of HMA-CoA are in contact is selected, and each amino acid residue in TesB is combined with HMA-CoA. was calculated. Similar calculations were performed for 3HA-CoA, which is a different substrate, and the contact rate with 3HA-CoA was calculated. In order to propose a mutant TesB with increased selectivity for each substrate, the contact rate varies greatly depending on the substrate. Amino acid residues are selected as substitution candidates. That is, amino acid residues having a high contact rate with 3HA-CoA complexes and a low contact rate with HMA-CoA are selected, and substitutions of these amino acid residues are selected. In this MD calculation method, all amino acid residues in the TesB crystal structure are assigned an N score, which indicates the relative contact rate with each substrate, for each simulation. In the co-crystal structure of TesB and HMA-CoA substrate obtained in the invention described in this specification, TesB is a tetramer (total number of residues: 1144). Amino acid residues with significantly different contact rates depending on the substrate show a high N-score. A high N score is 0 or more, preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, more preferably 0.3 or more, and 0.4 or more is particularly preferred. Amino acid residues serving as substitution candidates are selected from two rounds of simulation. An amino acid residue whose N score is within the top 10 in one calculation result and within the top 30 in the two calculation results is selected as a substitution candidate.
 配列番号1~7のアミノ酸配列を有するアシル-CoAヒドロラーゼの多重整列において、アシル-CoA基質と相互作用をする領域とMD計算法により選出した好ましいアミノ酸置換部位を表2に示すとおりである。すなわち、アシル-CoA基質と相互作用をする領域としては、配列番号1のアミノ酸配列でのアミノ酸残基30~40、64~70、82~89、202~228および/または277~286に相当する領域であることが好ましく、これら領域の中でも、配列番号1のアミノ酸配列におけるL31、Q33、F35、F64、P67、G84、N85、S86、F87、D204、L205、N206、F207、L208、P209、および/またはF219残基に相当するアミノ酸であることがより好ましく、配列番号1のアミノ酸配列におけるN206および/またはQ33残基に相当するアミノ酸であることがさらに好ましい。置換後のアミノ酸については、置換後の変異型アシル-CoAヒドロラーゼが3HA-CoAおよび/またはHMA-CoA加水分解活性を有する限り、特に制限はないが、アミノ酸置換は、アミノ酸残基の極性が維持される置換であることが好ましい。すなわち、疎水性アミノ酸残基は他の疎水性残基に、親水性アミノ酸残基は他の親水性残基に置換することが好ましい。この時、グリシンは疎水性と親水性のどちらにも分類することができる。また、置換するアミノ酸残基が芳香族側鎖を有する場合、極性が維持される残基に置換、または他の芳香族側鎖に置換することが好ましい。例えば、N206とQ33残基のアミノ酸置換では、親水性アミノ酸であるリシン、アルギニン、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、セリン、トレオニン、システイン、チロシン、グルタミンまたはアスパラギンへの置換が好ましく、その中でも塩基性アミノ酸であるリジン、アルギニン、ヒスチジンへの置換がより好ましい。配列番号1のアミノ酸配列における好適な置換位置および好適な置換アミノ酸の候補を表3に示す。 In the multiple alignment of acyl-CoA hydrolases having the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 1 to 7, the regions interacting with the acyl-CoA substrate and the preferred amino acid substitution sites selected by the MD calculation method are shown in Table 2. That is, the region that interacts with the acyl-CoA substrate corresponds to amino acid residues 30-40, 64-70, 82-89, 202-228 and/or 277-286 in the amino acid sequence of SEQ ID NO:1. are preferably regions, among these regions L31, Q33, F35, F64, P67, G84, N85, S86, F87, D204, L205, N206, F207, L208, P209 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, and It is more preferably an amino acid corresponding to the F219 residue, more preferably an amino acid corresponding to the N206 and/or Q33 residue in the amino acid sequence of SEQ ID NO:1. The amino acid after substitution is not particularly limited as long as the mutant acyl-CoA hydrolase after substitution has 3HA-CoA and/or HMA-CoA hydrolysis activity, but the amino acid substitution maintains the polarity of the amino acid residue. It is preferred that the substitution is That is, it is preferable to replace a hydrophobic amino acid residue with another hydrophobic residue, and a hydrophilic amino acid residue with another hydrophilic residue. At this time, glycine can be classified as either hydrophobic or hydrophilic. In addition, when the amino acid residue to be substituted has an aromatic side chain, it is preferable to substitute a residue that maintains polarity or substitute another aromatic side chain. For example, amino acid substitutions of N206 and Q33 residues to the hydrophilic amino acids lysine, arginine, histidine, aspartic acid, glutamic acid, glycine, serine, threonine, cysteine, tyrosine, glutamine or asparagine are preferred, among which the base Substitution with lysine, arginine, and histidine, which are natural amino acids, is more preferred. Table 3 shows preferred substitution positions and preferred substitution amino acid candidates in the amino acid sequence of SEQ ID NO:1.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 アシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子は、配列番号1~7に記載のアミノ酸配列、またはこれらのホモログのアミノ酸配列に翻訳され得るような塩基配列であれば特に限定されず、各アミノ酸に対応するコドン(標準遺伝暗号)を参考に決定することができる。その際、本明細書において使用される宿主微生物にとってよく使用されているコドンで塩基配列を再設計してもよい。また、酵素精製などのため、タグ配列となるアミノ酸配列に翻訳され得る塩基配列を加えてもよい。 The gene encoding the acyl-CoA hydrolase is not particularly limited as long as it is a nucleotide sequence that can be translated into the amino acid sequences set forth in SEQ ID NOs: 1 to 7 or homologous amino acid sequences thereof, and codons corresponding to each amino acid (standard genetic code) can be determined by reference. At that time, the nucleotide sequence may be redesigned with codons commonly used for the host microorganism used herein. Also, for enzyme purification, etc., a nucleotide sequence that can be translated into the amino acid sequence that serves as the tag sequence may be added.
 配列番号1に記載のアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードする遺伝子の塩基配列の具体例としては、配列番号9に記載の塩基配列が挙げられる。 A specific example of the nucleotide sequence of the gene encoding the polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 9.
2.変異型アシル-CoAヒドロラーゼを発現する微生物
 本明細書に記載の微生物は、「1.変異型アシル-CoAヒドロラーゼ」の項に記載したいずれかの変異型アシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子を有する微生物である。本明細書に記載の微生物は、変異型アシル-CoAヒドロラーゼを発現可能な遺伝子を含むことを特徴とし、3HA-CoAおよび/またはHMA-CoAの加水分解能を有する。好ましくは、アミノ酸の置換を有しないアシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子を有する対応する微生物と比較して、高い3HA-CoAおよび/またはHMA-CoAの加水分解能を有する。具体的には、例えば、30℃の条件下の微生物培養において、野生型と比較して、3HAおよび/またはHMAの比生産活性で1.05~10倍、特に1.1~5倍、さらには1.2~3倍の加水分解能を有することが好ましい。
2. Microorganisms Expressing Mutant Acyl-CoA Hydrolase The microorganisms described herein are microorganisms having a gene encoding any of the mutant acyl-CoA hydrolases described in the section "1. Mutant acyl-CoA hydrolase". is. The microorganisms described herein are characterized by containing a gene capable of expressing a mutant acyl-CoA hydrolase, and are capable of hydrolyzing 3HA-CoA and/or HMA-CoA. Preferably, it has increased 3HA-CoA and/or HMA-CoA hydrolysis compared to a corresponding microorganism having a gene encoding an acyl-CoA hydrolase without amino acid substitutions. Specifically, for example, in a microbial culture at 30° C., the specific production activity of 3HA and/or HMA is 1.05 to 10 times, particularly 1.1 to 5 times, more than that of the wild type. preferably has 1.2 to 3 times higher hydrolytic capacity.
 本明細書に記載の微生物にて変異型アシル-CoAヒドロラーゼを発現させる方法は特に限定されず、公知の手法による、内在のアシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子への変異の導入、微生物内で自律複製可能な発現ベクターを利用した変異型アシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子の導入、微生物のゲノム上への相同組換え等の手法を用いた変異型アシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子の導入、または内在のアシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子の、変異型アシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子への置換などの方法が具体例として挙げられるが、本明細書に記載の微生物では、微生物のゲノム上への相同組換え等の手法を用いた変異型アシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子の導入や、微生物内で自律複製可能な発現ベクターを利用した変異型アシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子の導入することが好ましい。 The method for expressing the mutant acyl-CoA hydrolase in the microorganism described herein is not particularly limited. Introduction of a gene encoding a mutant acyl-CoA hydrolase using a replicable expression vector, introduction of a gene encoding a mutant acyl-CoA hydrolase using techniques such as homologous recombination onto the genome of a microorganism, or Specific examples include methods such as replacing a gene encoding an endogenous acyl-CoA hydrolase with a gene encoding a mutant acyl-CoA hydrolase. Introduction of a gene encoding a mutant acyl-CoA hydrolase using a technique such as homologous recombination, or introduction of a gene encoding a mutant acyl-CoA hydrolase using an expression vector capable of autonomous replication in microorganisms is preferred.
 本明細書において、発現させる変異型アシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子を発現ベクターに組み込む場合、当該発現ベクターはプロモーター、リボソーム結合配列、発現させるタンパク質をコードする遺伝子、転写終結配列により構成されていることが好ましい。 As used herein, when a gene encoding a mutant acyl-CoA hydrolase to be expressed is incorporated into an expression vector, the expression vector is composed of a promoter, a ribosome binding sequence, a gene encoding a protein to be expressed, and a transcription termination sequence. is preferred.
 変異型アシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子を微生物ゲノムに組み込む場合、ゲノム組み込み用核酸はプロモーター、リボソーム結合配列、発現させるタンパク質をコードする遺伝子、転写終結配列により構成されていること、微生物が従来保有している野生型アシル-CoAヒドロラーゼまたはそのホモログを置き換える形で変異型アシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子を組み込むことが好ましい。また、プロモーター活性を制御する遺伝子が含まれていてもよい。 When integrating a gene encoding a mutant acyl-CoA hydrolase into the genome of a microorganism, the nucleic acid for integration into the genome consists of a promoter, a ribosome binding sequence, a gene encoding a protein to be expressed, and a transcription termination sequence. It is preferable to incorporate a gene encoding a mutant acyl-CoA hydrolase in a form that replaces the wild-type acyl-CoA hydrolase or its homologue. It may also contain a gene that controls promoter activity.
 本明細書において、用いるプロモーターは、微生物内で酵素を発現させられるものであれば特に限定されないが、例えばgapプロモーター、trpプロモーター、lacプロモーター、tacプロモーター、T7プロモーターなどが挙げられる。 In the present specification, the promoter used is not particularly limited as long as it allows the enzyme to be expressed in the microorganism, and examples thereof include gap promoter, trp promoter, lac promoter, tac promoter, T7 promoter and the like.
 本明細書において、発現ベクターを用いて遺伝子の導入や、タンパク質の発現を行う場合は、当該微生物中で自律複製可能であれば特に限定されないが、例えばpBBR1MCSベクター、pBR322ベクター、pMWベクター、pETベクター、pRSFベクター、pCDFベクター、pACYCベクター、および上述のベクターの派生型などが挙げられる。 In the present specification, when an expression vector is used to introduce a gene or express a protein, it is not particularly limited as long as it can autonomously replicate in the microorganism. Examples include pBBR1MCS vector, pBR322 vector, pMW vector, pET vector. , pRSF vectors, pCDF vectors, pACYC vectors, and derivatives of the vectors described above.
 本明細書において、ゲノム組み込み用核酸を用いて遺伝子の導入や、タンパク質の発現を行う場合は、部位特異的相同組換えを用いて導入する。部位特異的相同組換えの方法は特に限定されないが、例えばλ RedレコンビナーゼおよびsacB遺伝子を用いる方法(例えば、Biosci.Biotechnol.Biochem.2007;71(12):2905-2911を参照)、λ RedレコンビナーゼおよびFLPレコンビナーゼを用いる方法(例えば、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2000;97(12):6640-6645を参照)が挙げられる。 In this specification, site-specific homologous recombination is used to introduce a gene or express a protein using a nucleic acid for genome integration. Although the method of site-specific homologous recombination is not particularly limited, for example, a method using λ Red recombinase and sacB gene (see, for example, Biosci.Biotechnol.Biochem.2007;71(12):2905-2911), λ Red recombinase and methods using FLP recombinase (see, eg, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000;97(12):6640-6645).
 発現ベクターまたはゲノム組み込み用核酸の導入方法は、微生物に核酸を導入する方法であれば特に限定されないが、例えば、エレクトロポレーション法(例えば、J.Bacteriol.1988;170:2796-2801を参照)、カルシウムイオン法(例えば、J.Mol.Biol.1970;53(1):159-162を参照)などが挙げられる。 The method of introducing the expression vector or the nucleic acid for genome integration is not particularly limited as long as it is a method of introducing the nucleic acid into the microorganism. , the calcium ion method (see, eg, J. Mol. Biol. 1970;53(1):159-162).
 本明細書において使用される微生物は、変異型アシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子を有する遺伝子改変微生物であれば特に限定されないが、3HAおよび/またはHMA生産能を有する微生物であることが好ましい。具体的には、Serratia属、Escherichia属、Hafnia属、Corynebacterium属、Bacillus属、Streptomyces属、Cupriavidus属、Acinetobacter属、Alcaligenes属、Nocardioides属、Brevibacterium属、Delftia属、Shimwellia属、およびAerobacter属からなる群より選ばれる微生物であることが好ましく、Serratia属またはEscherichia属に属する微生物がより好ましく、Escherichia属微生物が特に好ましい。 The microorganism used herein is not particularly limited as long as it is a genetically modified microorganism having a gene encoding a mutant acyl-CoA hydrolase, but is preferably a microorganism capable of producing 3HA and/or HMA. Specifically, the genus Serratia, the genus Escherichia, the genus Hafnia, the genus Corynebacterium, the genus Bacillus, the genus Streptomyces, the genus Cupriavidus, the genus Acinetobacter, the genus Alcaligenes, the genus Nocardioides, the genus Brevibacterium, the genus Delftiabacteria, and the genus Delftiabacteria, It is preferably a microorganism that is more selected, more preferably a microorganism belonging to the genus Serratia or Escherichia, and particularly preferably a microorganism belonging to the genus Escherichia.
 本明細書に記載の微生物が3HAおよび/またはHMA生産能を有する場合、変異型アシル-CoAヒドロラーゼを保有しない従来微生物よりも優れた3HAおよび/またはHMAの生産性を有することを特徴とする。ここで、「優れた3HAおよび/またはHMAの生産性」とは、同一の宿主微生物、発酵条件下で変異を導入していない野生型アシル-CoAヒドロラーゼのみを発現した微生物株に比べて高い蓄積濃度および/または収率で3HAおよび/またはHMAを生産することを意味する。 When the microorganism described herein has the ability to produce 3HA and/or HMA, it is characterized by having a productivity of 3HA and/or HMA that is superior to conventional microorganisms that do not possess mutant acyl-CoA hydrolase. Here, "excellent 3HA and/or HMA productivity" means higher accumulation than a microbial strain that expresses only a wild-type acyl-CoA hydrolase that has not been mutated under the same host microorganism and fermentation conditions. It means producing 3HA and/or HMA in concentration and/or yield.
 本明細書に記載の微生物による3HAおよび/またはHMAの製造方法において、3HA収率は式(2)に従って算出する。HMA収率は、式(2)の3HAをHMAに置き換えることで算出する。
 収率(%)=3HA(mol)/炭素源の消費量(mol)×100・・・式(2)
 3HAおよびHMAは、下記スキーム1に示す反応経路により生産され、これら有機酸の発酵生産の際は、反応A、反応B、反応C、反応D、および反応Eを触媒する酵素を発現する微生物株を使用する。
In the method for producing 3HA and/or HMA by microorganisms described herein, the 3HA yield is calculated according to formula (2). HMA yield is calculated by replacing 3HA in formula (2) with HMA.
Yield (%) = 3HA (mol)/carbon source consumption (mol) x 100 Formula (2)
3HA and HMA are produced by the reaction pathway shown in Scheme 1 below, and during the fermentative production of these organic acids, a microbial strain that expresses an enzyme that catalyzes reaction A, reaction B, reaction C, reaction D, and reaction E. to use.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 上記スキーム1は、3HAおよび/またはHMAを生産するために必要な反応経路の例を示している。ここで、反応Aは、アセチル-CoAおよびスクシニル-CoAから3-オキソアジピル-CoAおよび補酵素Aを生成する反応を示す。反応Bは、3-オキソアジピル-CoAから3-ヒドロキシアジピル-CoAを生成する反応を示す。反応Cは、3-ヒドロキシアジピル-CoAから2,3-デヒドロアジピル-CoAを生成する反応を示す。反応Dは、3-ヒドロキシアジピル-CoAから3HAを生成する反応を示す。反応Eは、2,3-デヒドロアジピル-CoAからHMAを生成する反応を示す。 Scheme 1 above shows examples of the reaction pathways required to produce 3HA and/or HMA. Here, reaction A represents a reaction that produces 3-oxoadipyl-CoA and coenzyme A from acetyl-CoA and succinyl-CoA. Reaction B shows the reaction to produce 3-hydroxyadipyl-CoA from 3-oxoadipyl-CoA. Reaction C shows a reaction to produce 2,3-dehydroadipyl-CoA from 3-hydroxyadipyl-CoA. Reaction D shows the reaction to form 3HA from 3-hydroxyadipyl-CoA. Reaction E shows the reaction to produce HMA from 2,3-dehydroadipyl-CoA.
 これらの反応を触媒する酵素の具体例としては、反応Aを触媒する酵素としてアシルトランスフェラーゼ、反応Bを触媒する酵素として3-オキソアジピル-CoAレダクターゼ、反応Cを触媒する酵素としてエノイル-CoAヒドラターゼ、反応Dおよび反応Eを触媒する酵素としてアシル-CoAヒドロラーゼが挙げられる。 Specific examples of enzymes that catalyze these reactions include an acyltransferase as the enzyme that catalyzes reaction A, 3-oxoadipyl-CoA reductase as the enzyme that catalyzes reaction B, and enoyl-CoA hydratase as the enzyme that catalyzes reaction C. Enzymes that catalyze D and reaction E include acyl-CoA hydrolases.
 反応Aを触媒する酵素をコードする遺伝子の具体例としては、Pseudomonas putida KT2440株由来のアシルトランスフェラーゼpcaF(NCBI Gene ID:1041755、配列番号10)が挙げられる。 A specific example of a gene encoding an enzyme that catalyzes reaction A is acyltransferase pcaF (NCBI Gene ID: 1041755, SEQ ID NO: 10) derived from Pseudomonas putida strain KT2440.
 反応Bを触媒する酵素をコードする遺伝子の具体例としては、Serratia marcescens ATCC13880株由来の3-オキソアジピル-CoAレダクターゼ(NCBI Gene ID:JMPQ01000047.1、配列番号11)が挙げられる。 A specific example of a gene encoding an enzyme that catalyzes reaction B is 3-oxoadipyl-CoA reductase (NCBI Gene ID: JMPQ01000047.1, SEQ ID NO: 11) derived from Serratia marcescens ATCC 13880 strain.
 反応Cを触媒する酵素をコードする遺伝子の具体例としては、Pseudomonas putida KT2440株由来のエノイル-CoAヒドラターゼpaaF(NCBI Gene ID:1046932、配列番号12)が挙げられる。 A specific example of a gene encoding an enzyme that catalyzes reaction C is enoyl-CoA hydratase paaF (NCBI Gene ID: 1046932, SEQ ID NO: 12) derived from Pseudomonas putida strain KT2440.
 反応Dおよび反応Eを触媒する酵素をコードする遺伝子の具体例としては、Escherichia coli MG1655株由来のTesB(NCBI Gene ID:HXW89_RS08820、配列番号9)が挙げられる。 Specific examples of genes encoding enzymes that catalyze reactions D and E include TesB (NCBI Gene ID: HXW89_RS08820, SEQ ID NO: 9) derived from Escherichia coli MG1655 strain.
 反応A~Cを触媒する酵素をコードする遺伝子は、微生物が従来保有する遺伝子でもよいし、人為的に導入しても良い。遺伝子の導入方法は特に限定されず、微生物内で自律複製可能な発現ベクターに当該遺伝子を組み込み微生物に導入する方法や、微生物のゲノムに当該遺伝子を組み込む方法などを用いることができる。 The genes encoding the enzymes that catalyze reactions A to C may be genes that are conventionally possessed by microorganisms, or may be introduced artificially. The method for introducing the gene is not particularly limited, and a method of introducing the gene into an autonomously replicable expression vector into the microorganism, a method of incorporating the gene into the genome of the microorganism, or the like can be used.
3.3-ヒドロキシアジピン酸および/またはα-ヒドロムコン酸の製造方法
 本明細書に記載の3HAおよび/またはHMAの製造方法は、「2.変異型アシル-CoAヒドロラーゼを発現する微生物」に記載の微生物を、炭素源を発酵原料として含む培地にて培養する工程を含む、ことを特徴とする。なお、前記微生物の細胞内で発現した変異型アシル-CoAヒドロラーゼを微生物細胞から取り出し、精製して3HAおよび/またはHMAの製造に使用することもできる。本明細書に記載の3HAおよび/またはHMAの製造方法は、野生型のアシル-CoAヒドロラーゼを有する微生物を使用した場合と比較して、例えば、1.05~10倍、特に1.1~5倍、さらには1.2~3倍の3HA-CoAおよび/またはHMA-CoA加水分解能を有することが好ましい。
3. Method for producing 3-hydroxyadipic acid and/or α-hydromuconic acid The method for producing 3HA and/or HMA described herein is the same as described in “2. The method is characterized by including a step of culturing the microorganism in a medium containing a carbon source as a fermentation raw material. The mutant acyl-CoA hydrolase expressed in the microbial cell can be isolated from the microbial cell, purified, and used to produce 3HA and/or HMA. The method for producing 3HA and/or HMA described herein is, for example, 1.05- to 10-fold, particularly 1.1- to 5-fold higher than when using a microorganism having a wild-type acyl-CoA hydrolase. It is preferred to have a 3HA-CoA and/or HMA-CoA hydrolysis that is 1.2- to 3-fold higher.
 本明細書に記載の3HAおよび/またはHMAの製造方法では、前記遺伝子改変微生物を、通常の微生物が利用し得る炭素源を発酵原料として含有する培地、好ましくは液体培地中において培養し、有機酸を製造する。当該遺伝子改変微生物が利用し得る炭素源の他には、窒素源、無機塩および必要に応じてアミノ酸やビタミンなどの有機微量栄養素を程よく含有した培地を用いる。上記栄養源を含有していれば、天然培地、合成培地のいずれでも利用できる。 In the method for producing 3HA and/or HMA described herein, the genetically modified microorganism is cultured in a medium, preferably a liquid medium, containing a carbon source usable by ordinary microorganisms as a fermentation raw material, and organic acid to manufacture. In addition to a carbon source that can be used by the genetically modified microorganism, a medium containing a nitrogen source, inorganic salts, and, if necessary, organic micronutrients such as amino acids and vitamins in appropriate amounts is used. Either a natural medium or a synthetic medium can be used as long as it contains the above nutrients.
 発酵原料とは、当該遺伝子改変微生物が代謝し得る原料である。「代謝」とは、微生物が細胞外から取り入れた、あるいは細胞内で別の化学物質により生じたある化合物質が、酵素反応により別の化学物質へと変換されることを指す。炭素源としては、糖類を好ましく用いることができる。また、糖以外にも、前記遺伝子改変微生物が単一炭素源として成育に利用可能なものであれば好ましく用いることができる。好ましい炭素源の具体例としては、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、キシロース、アラビノース等の単糖類、これら単糖類が結合したシュクロース等の二糖類や、多糖類、これら糖類を含有する澱粉糖化液、糖蜜、セルロース含有バイオマス糖化液などが挙げられる。 A fermentation raw material is a raw material that can be metabolized by the genetically modified microorganism. The term “metabolism” refers to the conversion of a chemical substance taken by a microorganism from outside the cell or produced by another chemical substance inside the cell into another chemical substance by an enzymatic reaction. Sugars can be preferably used as the carbon source. In addition to sugar, any substance that can be used as a single carbon source for the growth of the genetically modified microorganism can be preferably used. Specific examples of preferred carbon sources include monosaccharides such as glucose, fructose, galactose, mannose, xylose, and arabinose, disaccharides such as sucrose to which these monosaccharides are bound, polysaccharides, and starch saccharification solutions containing these sugars. , molasses, cellulose-containing biomass saccharification liquid, and the like.
 また、3HAおよび/またはHMAを生産する場合、上記に挙げた糖以外にも、コハク酸などの炭素源を添加することで3HAおよび/またはHMAを生産することができる。 Also, when producing 3HA and/or HMA, 3HA and/or HMA can be produced by adding a carbon source such as succinic acid in addition to the sugars listed above.
 上記に挙げた炭素源は、一種類のみ用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。炭素源の添加において、培地中の炭素源の濃度は、特に限定されず、炭素源の種類などに応じて適宜設定することができ、好ましくは、糖類は5~300g/L,コハク酸は0.1~100g/Lである。 The carbon sources listed above may be used alone or in combination. In the addition of the carbon source, the concentration of the carbon source in the medium is not particularly limited, and can be appropriately set according to the type of carbon source. .1 to 100 g/L.
 窒素源としては、例えば、アンモニアガス、アンモニア水、アンモニウム塩類、尿素、硝酸塩類、その他補助的に使用される有機窒素源、例えば、油粕類、大豆加水分解液、カゼイン分解物、その他のアミノ酸、ビタミン類、コーンスティープリカー、酵母または酵母エキス、肉エキス、ペプトン等のペプチド類、各種発酵菌体およびその加水分解物などが使用できる。培地中の窒素源の濃度は、特に限定されないが、好ましくは0.1~50g/Lである。 Nitrogen sources include, for example, ammonia gas, aqueous ammonia, ammonium salts, urea, nitrates, and other auxiliary organic nitrogen sources such as oil cakes, soybean hydrolysates, casein hydrolysates, other amino acids, Vitamins, corn steep liquor, yeast or yeast extract, meat extract, peptides such as peptone, various fermented cells and hydrolysates thereof can be used. The nitrogen source concentration in the medium is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 50 g/L.
 当該遺伝子改変微生物の培養に用いる無機塩類としては、例えば、リン酸塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、鉄塩およびマンガン塩等を適宜添加使用することができる。 As inorganic salts used for culturing the genetically modified microorganism, for example, phosphate, magnesium salt, calcium salt, iron salt, manganese salt, etc. can be added and used as appropriate.
 有機酸を生産するための遺伝子改変微生物の培養条件は、前記成分組成の培地、培養温度、攪拌速度、pH、通気量、植菌量などを、当該遺伝子改変微生物の種類および外部条件などに応じて、適宜調節あるいは選択して設定する。液体培養において発泡がある場合には、鉱油、シリコーン油および界面活性剤などの消泡剤を適宜培地に配合することができる。 The culture conditions for genetically modified microorganisms for producing organic acids are the medium having the above-mentioned composition, culture temperature, stirring speed, pH, aeration amount, planting amount, etc., depending on the type of genetically modified microorganism and external conditions. Then, adjust or select and set as appropriate. If foaming occurs in the liquid culture, antifoaming agents such as mineral oil, silicone oil and surfactants can be appropriately added to the medium.
 前記遺伝子改変微生物の培養物中に、有機酸が回収可能な量まで生産された後、生産された当該生産物を回収することができる。生産された当該生産物の回収、例えば単離は、蓄積量が適度に高まった時点で培養を停止し、その培養物から、発酵生産物を採取する一般的な方法に準じて行うことができる。具体的には、遠心分離、ろ過などにより菌体を分離したのち、カラムクロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、活性炭処理、結晶化、膜分離、蒸留などにより、当該生産物を培養物から単離することができる。より具体的には、当該生産物の塩に酸性分を添加して析出物を回収する方法、培養物を逆浸透膜やエバポレーターなどを用いた濃縮操作により水を除去して当該生産物の濃度を高めた後、蒸留操作により回収、または冷却結晶化や断熱結晶化により当該生産物および/または当該生産物の塩の結晶を析出させ、遠心分離やろ過などにより当該生産物および/または当該生産物の塩の結晶を得る方法、培養物にアルコールを添加して糖が生産物をエステルとした後、蒸留操作により当該生産物のエステルを回収後、加水分解により当該生産物を得る方法などを挙げることが出来るがこれらに限定されるものではない。また、これらの回収方法は生成物の物性などにより適当に選択して最適化することができる。 After the organic acid is produced in a recoverable amount in the culture of the genetically modified microorganism, the produced product can be recovered. Recovery of the produced product, for example, isolation, can be carried out according to a general method of stopping the culture when the amount of accumulation has increased appropriately and collecting the fermentation product from the culture. . Specifically, after separating the cells by centrifugation, filtration, etc., the product is isolated from the culture by column chromatography, ion exchange chromatography, activated carbon treatment, crystallization, membrane separation, distillation, etc. be able to. More specifically, a method of adding an acidic component to the salt of the product to recover the precipitate, a method of concentrating the culture using a reverse osmosis membrane, an evaporator, etc. to remove water and increase the concentration of the product is recovered by a distillation operation, or crystals of the product and/or a salt of the product are precipitated by cooling crystallization or adiabatic crystallization, and the product and/or the product are obtained by centrifugation, filtration, etc. A method of obtaining a crystal of a salt of a substance, a method of adding alcohol to a culture to convert a sugar product into an ester, recovering the ester of the product by distillation, and obtaining the product by hydrolysis, etc. Examples include, but are not limited to. Moreover, these recovery methods can be appropriately selected and optimized according to the physical properties of the product.
4.変異型アシル-CoAヒドロラーゼの製造方法
 本明細書に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼの製造方法(以下、「酵素製造方法」とも称する)は、アシル-CoAヒドロラーゼ活性を有するポリペプチドのアミノ酸配列のうち一部のアミノ酸を置換したアミノ酸配列をコードする遺伝子を発現させる工程を含む、ことを特徴とする。本明細書に記載の酵素製造方法は、前記ポリペプチドよりも高い3-ヒドロキシアジピル-CoAおよび/または2,3-デヒドロアジピル-CoA加水分解活性を有するアシル-CoAヒドロラーゼを得ることが好ましい。
4. Method for Producing Mutant Acyl-CoA Hydrolase The method for producing a mutant acyl-CoA hydrolase described herein (hereinafter also referred to as the “enzyme production method”) comprises It is characterized by including a step of expressing a gene encoding an amino acid sequence in which some of the amino acids are substituted. Preferably, the enzyme production method described herein yields an acyl-CoA hydrolase with higher 3-hydroxyadipyl-CoA and/or 2,3-dehydroadipyl-CoA hydrolysis activity than said polypeptide. .
 本明細書に記載の酵素製造方法において、前記ポリペプチドにおけるアミノ酸の置換は、アシル-CoA基質と相互作用をする領域のいずれかのアミノ酸の置換であることが好ましい。 In the enzyme production method described herein, the amino acid substitution in the polypeptide is preferably substitution of any amino acid in the region that interacts with the acyl-CoA substrate.
 本明細書に記載の酵素製造方法は、好ましくは「2.変異型アシル-CoAヒドロラーゼを発現する微生物」の項に記載のいずれかの微生物を、当該微生物種に適した培地、温度等の条件下で培養する工程を含む。詳細な培養条件は、特に矛盾のない限り、「3.3-ヒドロキシアジピン酸および/またはα-ヒドロムコン酸の製造方法」の項の記載に準ずる。 The method for producing an enzyme described herein preferably comprises any of the microorganisms described in the section “2. including the step of culturing under. Unless otherwise contradicted, the detailed culture conditions conform to those described in the section "Method for producing 3.3-hydroxyadipic acid and/or α-hydromuconic acid".
 本明細書に記載の酵素製造方法は、好ましくは、微生物を培養した培養液より、変異型アシル-CoAを単離・精製する工程を含む。具体的には、変異型アシル-CoAヒドロラーゼは、例えば、液体培地で前記微生物を培養した培養液より、遠心分離によって菌体を回収し、菌体破砕を行った後、硫安沈殿、ゲルクロマトグラフィー等の公知の精製を行うことで製造することができる。本明細書に記載の酵素製造方法は、変異型アシルCoAヒドロラーゼを取得できれば、その具体的な手段は限定されず、公知の手段をいずれも使用することができる。 The enzyme production method described herein preferably includes a step of isolating and purifying mutant acyl-CoA from a culture medium in which microorganisms are cultured. Specifically, the mutant acyl-CoA hydrolase is obtained by, for example, collecting the cells from a culture solution obtained by culturing the microorganism in a liquid medium by centrifugation, disrupting the cells, and then subjecting them to ammonium sulfate precipitation and gel chromatography. It can be produced by performing known purification such as. The method for producing the enzyme described herein is not limited to specific means as long as the mutant acyl-CoA hydrolase can be obtained, and any known means can be used.
 本発明を以下の実施例によってさらに具体的に説明する。しかし、本発明の範囲は、この実施例によって制限されないものとする。 The present invention will be explained more specifically by the following examples. However, the scope of the invention shall not be limited by this example.
 (参考例1)アシル-CoAヒドロラーゼ発現用プラスミドの作製
 大腸菌内で自律複製可能なベクターpCDF-1b(Novagen製)をKpnIで切断し、pCDF-1b/KpnIを得た。大腸菌由来のアシル-CoAヒドロラーゼであるTesB(配列番号1)をコードする遺伝子を増幅するために、Escherichia coli str.K-12 substr.MG1655株のゲノムDNAを鋳型としてアシル-CoAヒドロラーゼ遺伝子tesB(NCBI GeneID:HXW89_RS08820、配列番号9)の全長をPCR増幅するためのプライマーを設計し(配列番号13、14)、常法に従ってPCR反応を行った。得られた断片およびpCDF-1b/KpnIを、In-Fusion HD Cloning Kitを用いて連結し、大腸菌株DH5αに導入した。得られた組換え株から当該プラスミドを抽出し、常法により塩基配列を確認したプラスミドをpCDF-1b::tesBとした。
(Reference Example 1) Preparation of plasmid for expressing acyl-CoA hydrolase A vector pCDF-1b (manufactured by Novagen) capable of autonomous replication in E. coli was cleaved with KpnI to obtain pCDF-1b/KpnI. To amplify the gene encoding TesB (SEQ ID NO: 1), an acyl-CoA hydrolase from Escherichia coli str. K-12 substr. Using the genomic DNA of the MG1655 strain as a template, primers for PCR amplification of the full length of the acyl-CoA hydrolase gene tesB (NCBI GeneID: HXW89_RS08820, SEQ ID NO: 9) were designed (SEQ ID NOS: 13 and 14), and a PCR reaction was performed according to a conventional method. gone. The resulting fragment and pCDF-1b/KpnI were ligated using the In-Fusion HD Cloning Kit and introduced into E. coli strain DH5α. The plasmid was extracted from the obtained recombinant strain, and the plasmid whose nucleotide sequence was confirmed by a conventional method was designated as pCDF-1b::tesB.
 (参考例2)変異型アシル-CoAヒドロラーゼ発現用プラスミドの作製
 アシル-CoAヒドロラーゼへのアミノ酸置換の導入には、QuickChange site-directed mutagenesis kit(New England Biolabs製)を用いた。pCDF-1b::tesBを鋳型として、置換するアミノ酸残基の配列を含むプライマーを設計し(配列番号15~21)、常法に従ってプラスミドの全長をPCR反応で増幅した。得られた断片をKLD Enzyme Mix(New England Biolabs製)を用いて処理し、大腸菌株DH5αに導入した。得られた組換え株から当該プラスミドを抽出し、常法により塩基配列を確認したプラスミドをpCDF-1b::tesB-N206K、pCDF-1b::tesB-N206H、pCDF-1b::tesB-N206G、pCDF-1b::tesB-N206R、pCDF-1b::tesB-Q33Rとした。なお、2つのアミノ酸残基を置換したTesB-N206R-Q33Rを発現するためのプラスミドは、pCDF-1b::tesB-N206Rを鋳型としたPCR反応により増幅した断片を用いて作製し、常法により塩基配列を確認したプラスミドをpCDF-1b::tesB-N206R-Q33Rとした。
(Reference Example 2) Preparation of Plasmid for Expressing Mutant Acyl-CoA Hydrolase A QuickChange site-directed mutagenesis kit (manufactured by New England Biolabs) was used to introduce an amino acid substitution into an acyl-CoA hydrolase. Using pCDF-1b::tesB as a template, primers containing sequences of amino acid residues to be substituted were designed (SEQ ID NOS: 15 to 21), and the full length of the plasmid was amplified by PCR according to a conventional method. The resulting fragment was treated with KLD Enzyme Mix (manufactured by New England Biolabs) and introduced into E. coli strain DH5α. The plasmid was extracted from the obtained recombinant strain, and the plasmid whose base sequence was confirmed by a conventional method was pCDF-1b::tesB-N206K, pCDF-1b::tesB-N206H, pCDF-1b::tesB-N206G, pCDF-1b::tesB-N206R and pCDF-1b::tesB-Q33R. A plasmid for expressing TesB-N206R-Q33R with two amino acid residues substituted was prepared using a fragment amplified by a PCR reaction using pCDF-1b::tesB-N206R as a template, and A plasmid whose nucleotide sequence was confirmed was designated as pCDF-1b::tesB-N206R-Q33R.
 (参考例3)3HA-CoA合成酵素の発現用プラスミドの作製
 大腸菌内で自律複製可能なベクターpBBR1MCS-2(ME Kovach,(1995),Gene 166:175-176)をXhoIで切断し、pBBR1MCS-2/XhoIを得た。当該ベクターに構成的な発現プロモーターを組み込むために、Escherichia coli(E.coli)str.K-12 substr.MG1655のゲノムDNAを鋳型としてgapA(NCBI GeneID:NC_000913.3)の上流域200b(配列番号22)をPCR増幅するためのプライマーを設計し(配列番号23、24)、常法に従ってPCR反応を行った。得られた断片およびpBBR1MCS-2/XhoIを、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ株式会社製)を用いて連結し、E.coli DH5αに導入した。得られた組換え株から当該プラスミドを抽出し、常法により塩基配列を確認したプラスミドをpBBR1MCS-2::Pgapとした。続いてpBBR1MCS-2::PgapをScaIで切断し、pBBR1MCS-2::Pgap/ScaIを得た。反応Aを触媒する酵素をコードする遺伝子を増幅するために、Pseudomonas putida KT2440株のゲノムDNAを鋳型としてアシルトランスフェラーゼ遺伝子pcaF(配列番号10)の全長をPCR増幅するためのプライマーを設計し(配列番号25、26)、常法に従ってPCR反応を行った。得られた断片およびpBBR1MCS-2::Pgap/ScaIを、In-Fusion HD Cloning Kitを用いて連結し、大腸菌株DH5αに導入した。得られた組換え株から当該プラスミドを抽出し、常法により塩基配列を確認したプラスミドをpBBR1MCS-2::ATとした。続いてpBBR1MCS-2::ATをScaIで切断し、pBBR1MCS-2::AT/ScaIを得た。反応Bを触媒する3-オキソアジピル-CoAレダクターゼをコードする核酸を増幅するために、Serratia marcescens ATCC13880株のゲノムDNAを鋳型として3-オキソアジピル-CoAレダクターゼ遺伝子(配列番号11)の全長をPCR増幅するためのプライマーを設計し(配列番号27、28)、常法に従ってPCR反応を行った。得られた断片およびpBBR1MCS-2::AT/ScaIを、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ株式会社製)を用いて連結し、E.coli DH5αに導入した。得られた組換え株から当該プラスミドを抽出し、常法により塩基配列を確認したプラスミドをpBBR1MCS-2::AT3OR-kanRとした。続いてpBBR1MCS-2::AT3OR-kanRをSapIで切断し、pBBR1MCS-2::AT3OR-kanR/SapIを得た。クロラムフェニコール耐性遺伝子(配列番号36)の全長をPCR増幅するためのプライマーを設計し(配列番号37、38)、情報に従ってPCR反応を行った。得られた断片およびpBBR1MCS-2::AT3OR-kanR/SapIを、In-Fusion HD Cloning Kitを用いて連結し、大腸菌株DH5αに導入した。得られた組換え株から当該プラスミドを抽出し、常法により塩基配列を確認したプラスミドをpBBR1MCS-2::AT3ORとした。
(Reference Example 3) Preparation of plasmid for expression of 3HA-CoA synthase A vector pBBR1MCS-2 (ME Kovach, (1995), Gene 166: 175-176) capable of autonomous replication in E. coli was cleaved with XhoI to obtain pBBR1MCS- 2/XhoI was obtained. To incorporate a constitutive expression promoter into the vector, Escherichia coli (E. coli) str. K-12 substr. Using the genomic DNA of MG1655 as a template, primers for PCR amplification of the upstream region 200b (SEQ ID NO: 22) of gapA (NCBI GeneID: NC_000913.3) were designed (SEQ ID NOS: 23 and 24), and a PCR reaction was performed according to a conventional method. rice field. The obtained fragment and pBBR1MCS-2/XhoI were ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (manufactured by Takara Bio Inc.). It was introduced into E. coli DH5α. The plasmid was extracted from the obtained recombinant strain, and the plasmid whose nucleotide sequence was confirmed by a conventional method was named pBBR1MCS-2::Pgap. pBBR1MCS-2::Pgap was subsequently cut with ScaI to give pBBR1MCS-2::Pgap/ScaI. In order to amplify the gene encoding the enzyme that catalyzes reaction A, primers were designed for PCR amplification of the full-length acyltransferase gene pcaF (SEQ ID NO: 10) using the genomic DNA of Pseudomonas putida KT2440 strain as a template (SEQ ID NO: 25, 26), PCR reaction was carried out according to a standard method. The resulting fragment and pBBR1MCS-2::Pgap/ScaI were ligated using the In-Fusion HD Cloning Kit and introduced into E. coli strain DH5α. The plasmid was extracted from the obtained recombinant strain, and the plasmid whose nucleotide sequence was confirmed by a conventional method was named pBBR1MCS-2::AT. pBBR1MCS-2::AT was then cut with ScaI to give pBBR1MCS-2::AT/ScaI. In order to amplify the nucleic acid encoding the 3-oxoadipyl-CoA reductase that catalyzes reaction B, to PCR amplify the full length of the 3-oxoadipyl-CoA reductase gene (SEQ ID NO: 11) using the genomic DNA of Serratia marcescens ATCC 13880 strain as a template were designed (SEQ ID NOS: 27 and 28), and a PCR reaction was performed according to a conventional method. The obtained fragment and pBBR1MCS-2::AT/ScaI were ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (manufactured by Takara Bio Inc.). It was introduced into E. coli DH5α. The plasmid was extracted from the obtained recombinant strain, and the plasmid whose base sequence was confirmed by a conventional method was named pBBR1MCS-2::AT3OR-kanR. Subsequently pBBR1MCS-2::AT3OR-kanR was cut with SapI to give pBBR1MCS-2::AT3OR-kanR/SapI. Primers for PCR amplification of the full-length chloramphenicol resistance gene (SEQ ID NO: 36) were designed (SEQ ID NOS: 37, 38) and PCR reactions were performed according to the information. The resulting fragment and pBBR1MCS-2::AT3OR-kanR/SapI were ligated using the In-Fusion HD Cloning Kit and introduced into E. coli strain DH5α. The plasmid was extracted from the obtained recombinant strain, and the plasmid whose nucleotide sequence was confirmed by a conventional method was named pBBR1MCS-2::AT3OR.
 (参考例4)脱水酵素の発現用プラスミドの作製
 pMW119(ニッポンジーン社製)をSacIで切断し、pMW119/SacIを得た。当該ベクターに構成的な発現プロモーターを組み込むために、E.coli str.K-12 substr.MG1655のゲノムDNAを鋳型としてgapA(NCBI Gene ID:NC_000913.3)の上流域200b(配列番号22)をPCR増幅するためのプライマーを設計し(配列番号29、30)、常法に従ってPCR反応を行った。得られた断片およびpMW119/SacIを、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ株式会社製)を用いて連結し、E.coli DH5αに導入した。得られた組換え株から当該プラスミドを抽出し、常法により塩基配列を確認したプラスミドをpMW119::Pgapとした。続いて、pMW119::PgapをSphIで切断し、pMW119::Pgap/SphIを得た。反応Cを触媒する酵素をコードする遺伝子を増幅するために、Pseudomonas putida KT2440株のゲノムDNAを鋳型としてエノイル-CoAヒドラターゼ遺伝子paaF(配列番号12)の全長をPCR増幅するためのプライマーを設計し(配列番号31、32)、常法に従ってPCR反応を行った。得られた断片およびpMW119::Pgap/SphIを、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ株式会社製)を用いて連結し、E.coli DH5αに導入した。得られた組換え株から当該プラスミドを抽出し、常法により塩基配列を確認した。得られたプラスミドをpMW119::EHとした。
(Reference Example 4) Preparation of Dehydratase Expression Plasmid pMW119 (manufactured by Nippon Gene) was cleaved with SacI to obtain pMW119/SacI. To incorporate a constitutive expression promoter into the vector, E. coli str. K-12 substr. Using the genomic DNA of MG1655 as a template, primers for PCR amplification of the upstream region 200b (SEQ ID NO: 22) of gapA (NCBI Gene ID: NC_000913.3) were designed (SEQ ID NOS: 29 and 30), and a PCR reaction was performed according to a conventional method. gone. The resulting fragment and pMW119/SacI were ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (manufactured by Takara Bio Inc.). It was introduced into E. coli DH5α. The plasmid was extracted from the obtained recombinant strain, and the plasmid whose base sequence was confirmed by a conventional method was designated as pMW119::Pgap. pMW119::Pgap was subsequently cut with SphI to give pMW119::Pgap/SphI. In order to amplify the gene encoding the enzyme that catalyzes reaction C, primers were designed for PCR amplification of the full-length enoyl-CoA hydratase gene paaF (SEQ ID NO: 12) using the genomic DNA of Pseudomonas putida strain KT2440 as a template ( SEQ ID NOS: 31, 32), PCR reaction was performed according to a conventional method. The obtained fragment and pMW119::Pgap/SphI were ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (manufactured by Takara Bio Inc.). It was introduced into E. coli DH5α. The plasmid was extracted from the obtained recombinant strain, and the base sequence was confirmed by a conventional method. The resulting plasmid was named pMW119::EH.
 (参考例5)3HA-CoA合成酵素とアシル-CoAヒドロラーゼの発現用プラスミドの作製
 pBBR1MCS-2::AT3ORをMfeIとKpnIで切断し、pBBR1MCS-2::AT3OR/MfeI_KpnIを得た。TesB(配列番号1)をコードする遺伝子を増幅するために、pCDF-1b::tesBを鋳型としてアシル-CoAヒドロラーゼ遺伝子tesB(NCBI GeneID:HXW89_RS08820、配列番号9)遺伝子の全長をPCR増幅するためのプライマーを設計し(配列番号39、40)、常法に従ってPCR反応を行った。得られた断片およびpBBR1MCS-2::AT3OR/MfeI_KpnIを、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ株式会社製)を用いて連結し、E.coli DH5αに導入した。得られた組換え株から当該プラスミドを抽出し、常法により塩基配列を確認したプラスミドをpBBR1MCS-2::AT3OR-tesBとした。
(Reference Example 5) Construction of Plasmids for Expression of 3HA-CoA Synthase and Acyl-CoA Hydrolase pBBR1MCS-2::AT3OR was cleaved with MfeI and KpnI to obtain pBBR1MCS-2::AT3OR/MfeI_KpnI. To amplify the gene encoding TesB (SEQ ID NO: 1), pCDF-1b::tesB was used as a template for PCR amplification of the full length of the acyl-CoA hydrolase gene tesB (NCBI GeneID: HXW89_RS08820, SEQ ID NO: 9) gene. Primers were designed (SEQ ID NOs: 39 and 40), and PCR reaction was carried out according to a standard method. The resulting fragment and pBBR1MCS-2::AT3OR/MfeI_KpnI were ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (manufactured by Takara Bio Inc.). It was introduced into E. coli DH5α. The plasmid was extracted from the obtained recombinant strain, and the plasmid whose nucleotide sequence was confirmed by a conventional method was named pBBR1MCS-2::AT3OR-tesB.
 (参考例6)3HA-CoA合成酵素と変異型アシル-CoAヒドロラーゼの発現用プラスミドの作製
TesB-N206R(配列番号41)をコードする遺伝子を増幅するために、pCDF-1b::tesB-N206Rを鋳型としてアシル-CoAヒドロラーゼ遺伝子tesB-N206R変異型アシル-CoAヒドロラーゼ遺伝子の全長をPCR増幅するためのプライマーを設計し(配列番号39、40)、常法に従ってPCR反応を行った。得られた断片およびpBBR1MCS-2::AT3OR/MfeI_KpnIを、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ株式会社製)を用いて連結し、E.coli DH5αに導入した。得られた組換え株から当該プラスミドを抽出し、常法により塩基配列を確認したプラスミドをpBBR1MCS-2::AT3OR-tesB-N206Rとした。
(Reference Example 6) Preparation of plasmids for expression of 3HA-CoA synthase and mutant acyl-CoA hydrolase To amplify the gene encoding TesB-N206R (SEQ ID NO: 41), pCDF-1b::tesB-N206R was used. As a template, primers for PCR amplification of the full-length acyl-CoA hydrolase gene tesB-N206R mutant acyl-CoA hydrolase gene were designed (SEQ ID NOs: 39 and 40), and PCR reaction was carried out according to a conventional method. The resulting fragment and pBBR1MCS-2::AT3OR/MfeI_KpnI were ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (manufactured by Takara Bio Inc.). It was introduced into E. coli DH5α. The plasmid was extracted from the resulting recombinant strain, and the plasmid whose base sequence was confirmed by a conventional method was named pBBR1MCS-2::AT3OR-tesB-N206R.
 (参考例7)アシル-CoAヒドロラーゼの発現と精製
 アシル-CoAヒドロラーゼおよび変異型アシル-CoAヒドロラーゼは、pCDF-1b::tesBまたはpCDF-1b::tesB-N206Rを導入した大腸菌BL21(DE3)株で発現した。具体的には、LB培地(Bactoトリプトン(Difco Laboratories製)10g/L、Bacto酵母エキス(Difco Laboratories製)5g/L、塩化ナトリウム5g/L)50mLに、前記大腸菌を一白金耳植菌し、30℃、120rpmで振とう培養した。当該培養液10mLを2L坂口フラスコに入ったLB培地1Lに添加し、37℃、120rpmで振とう培養した。OD600が0.25~0.35になった時点で、振盪培養機の温度設定を18℃に下げ、振とう培養した。OD600が0.6程度になった時点で、イソプロピル-β-D-1チオガラクトピラノシド(IPTG)(Sigma-Aldrich製)を終濃度500uMとなるように添加し、18℃でさらに20時間振とう培養した。
(Reference Example 7) Expression and Purification of Acyl-CoA Hydrolase Acyl-CoA hydrolase and mutant acyl-CoA hydrolase were produced by E. coli BL21 (DE3) strain into which pCDF-1b::tesB or pCDF-1b::tesB-N206R was introduced. expressed in Specifically, 50 mL of LB medium (Bacto tryptone (manufactured by Difco Laboratories) 10 g / L, Bacto yeast extract (manufactured by Difco Laboratories) 5 g / L, sodium chloride 5 g / L) is inoculated with one platinum loop of the E. coli, Shaking culture was performed at 30° C. and 120 rpm. 10 mL of the culture solution was added to 1 L of LB medium in a 2 L Sakaguchi flask, and cultured with shaking at 37° C. and 120 rpm. When the OD600 reached 0.25 to 0.35, the temperature setting of the shaking culture machine was lowered to 18°C, and shaking culture was carried out. When the OD600 reached about 0.6, isopropyl-β-D-1 thiogalactopyranoside (IPTG) (manufactured by Sigma-Aldrich) was added to a final concentration of 500 μM, and the mixture was heated at 18° C. for another 20 hours. Cultured with shaking.
 大腸菌で発現したアシル-CoAヒドロラーゼは、His・Bind Kits(Novagen社製)を用いて精製した。His-bind resin精製で得られた酵素液は、アミコンウルトラ(メルクミリポア製)UF膜(MW10000)を用いて濃縮し、保存用バッファー(20mM Tris-HCl、100mM NaCl、pH8.0)で置換した。精製した酵素溶液は、ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)で純度を解析し、酵素濃度はバイオラッドプロテインアッセイ(ブラッドフォード法)により測定した。 The acyl-CoA hydrolase expressed in E. coli was purified using His Bind Kits (manufactured by Novagen). The enzyme solution obtained by His-bind resin purification was concentrated using Amicon Ultra (manufactured by Merck Millipore) UF membrane (MW 10000) and replaced with storage buffer (20 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, pH 8.0). . Purified enzyme solutions were analyzed for purity by polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), and enzyme concentrations were determined by the Bio-Rad protein assay (Bradford method).
 (参考例8)HMA-CoA基質の合成
 3-ヒドロキシアジピン酸-3,6-ラクトンは、国際公開第2016/068108号明細書に記載の方法で製造した。HMA-CoAの合成に使用した試薬は、記載がない限り富士フィルム和光純薬社製の試薬を使用した。3-ヒドロキシアジピン酸-3,6-ラクトン80mg(0.56mmol)をジクロロメタン2mLに溶解し、N,N-ジメチルホルムアミド5μL(0.05mmol)とオキサリルクロリド90μL(1.0mmol)を加え、室温で30分間攪拌した。反応終了後、ロータリーエバポレーターで濃縮し、得られた液体にテトラヒドロフラン2mLを加え、アシル-クロライド溶液(0.28M)を得た。
(Reference Example 8) Synthesis of HMA-CoA Substrate 3-Hydroxyadipate-3,6-lactone was produced by the method described in WO2016/068108. Reagents used in the synthesis of HMA-CoA were manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. unless otherwise specified. Dissolve 80 mg (0.56 mmol) of 3-hydroxyadipic acid-3,6-lactone in 2 mL of dichloromethane, add 5 μL (0.05 mmol) of N,N-dimethylformamide and 90 μL (1.0 mmol) of oxalyl chloride, and stir at room temperature. Stirred for 30 minutes. After completion of the reaction, the mixture was concentrated with a rotary evaporator, and 2 mL of tetrahydrofuran was added to the obtained liquid to obtain an acyl-chloride solution (0.28M).
 Coenzyme A 9.6mg(0.012mmol、Sigma-Aldrich製)を0.5Mの炭酸水素ナトリウム溶液0.5mLに溶解し、アシル-クロライド溶液0.5mLを加え、室温で攪拌した。15分後、1Nの塩酸を加え、反応液のpHを2~3に調整した。反応終了後、ロータリーエバポレーターで濃縮し、ODSカラム(Purif-pack ODS 20, 30 μm, Shoko Scientific)で3-ヒドロキシアジピン酸-3,6-ラクトン-CoAを粗精製した(メタノール:0.1%ギ酸水溶液、グラジエント=0-25%A、10分)。得られた溶出液をロータリーエバポレーターで濃縮し、0.5Mの炭酸水素ナトリウムを加えた。16時間後、pHが2~3になるまで50%ギ酸水溶液を加え、0.22μmフィルターでろ過した後、HPLCで精製した。 9.6 mg (0.012 mmol, manufactured by Sigma-Aldrich) of Coenzyme A was dissolved in 0.5 mL of 0.5 M sodium hydrogen carbonate solution, 0.5 mL of acyl-chloride solution was added, and the mixture was stirred at room temperature. After 15 minutes, 1N hydrochloric acid was added to adjust the pH of the reaction mixture to 2-3. After completion of the reaction, it was concentrated with a rotary evaporator, and 3-hydroxyadipic acid-3,6-lactone-CoA was crudely purified with an ODS column (Purif-pack ODS 20, 30 μm, Shoko Scientific) (methanol: 0.1% formic acid in water, gradient = 0-25% A, 10 min). The resulting eluate was concentrated on a rotary evaporator and 0.5M sodium bicarbonate was added. After 16 hours, a 50% formic acid aqueous solution was added until the pH reached 2-3, filtered through a 0.22 μm filter, and then purified by HPLC.
[HPLCによるHMA-CoAの精製]
 HPLC:1260Infinity(Agilent Technologies製)
 カラム:Synergi hydro-RP(Phenomenex製)、長さ250mm、内径4.6mm、粒径4μm
 移動相A:50mMリン酸カリウム(pH5.4)
 移動相B:アセトニトリル
 グラジエント(5-20%B、10分)
 流速:1.0mL/分
 カラム温度:40℃
 上記の条件でHPLC精製したHMA-CoAをロータリーエバポレーターで濃縮し、Strata C18-Eカラム(Phenomenex製)でリン酸カリウムを除去し、ロータリーエバポレーターで濃縮後、真空下で乾燥させてHMA-CoA 2.7mgを得た。得られたHMA-CoAのNMRスペクトルは以下の通りであった。
H-NMR(400MHz、D2O):δ0.79(s、3H)、0.92(s、3H)、δ2.39-2.42(m、2H)、δ2.51-2.56(m、2H)、δ2.80-2.83(m、2H)、δ2.98-3.01(m、2H)、δ3.30-3.33(m、3H)、δ3.42-3.45(m、2H)、δ3.55-3.59(m、1H)、δ3.83-3.86(m、1H)、4.02(s、1H)、δ4.24(s、2H)、4.58(d、1H)、4.75-4.94(m、3H)、δ5.85(d、1H)、δ6.21(d、1H)、δ6.91-6.97(m、1H)δ8.42(s、1H)、δ8.67(s、1H)。
[Purification of HMA-CoA by HPLC]
HPLC: 1260 Infinity (manufactured by Agilent Technologies)
Column: Synergi hydro-RP (manufactured by Phenomenex), length 250 mm, inner diameter 4.6 mm, particle size 4 μm
Mobile phase A: 50 mM potassium phosphate (pH 5.4)
Mobile phase B: acetonitrile gradient (5-20% B, 10 min)
Flow rate: 1.0 mL/min Column temperature: 40°C
HMA-CoA purified by HPLC under the above conditions was concentrated by a rotary evaporator, potassium phosphate was removed by a Strata C18-E column (manufactured by Phenomenex), concentrated by a rotary evaporator, and dried under vacuum to obtain HMA-CoA 2 .7 mg was obtained. The NMR spectrum of the obtained HMA-CoA was as follows.
1 H-NMR (400 MHz, DO): δ 0.79 (s, 3H), 0.92 (s, 3H), δ 2.39-2.42 (m, 2H), δ 2.51-2.56 (m , 2H), δ2.80-2.83 (m, 2H), δ2.98-3.01 (m, 2H), δ3.30-3.33 (m, 3H), δ3.42-3.45 (m, 2H), δ 3.55-3.59 (m, 1H), δ 3.83-3.86 (m, 1H), 4.02 (s, 1H), δ 4.24 (s, 2H), 4.58 (d, 1H), 4.75-4.94 (m, 3H), δ 5.85 (d, 1H), δ 6.21 (d, 1H), δ 6.91-6.97 (m, 1H) δ 8.42 (s, 1H), δ 8.67 (s, 1H).
 (参考例9)野生型TesBと基質のMDシミュレーション
 配列番号8に示されるアミノ酸配列を含むTesBとHMA-CoAの複合結晶構造、または前記構造のHMA-CoAを3HA-CoAに置換したTesBと3HA-CoAの複合結晶構造を使用し、ALDS法を用いたMDシミュレーションを行った。各シミュレーションについてTesBのアミノ酸残基と基質との接触率を算出し、各アミノ酸残基に対して異なる基質による接触率の変動をNスコアで表記した。各シミュレーションは2回ずつ実施し、いずれかのシミュレーションにおいて算出されたNスコアが0以上であったアミノ酸残基を表4に示す。なお、各アミノ酸残基の残基番号は、配列番号1のアミノ酸配列に相当する番号を記載している。
(Reference Example 9) MD simulation of wild-type TesB and substrate A composite crystal structure of TesB and HMA-CoA containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, or TesB and 3HA in which HMA-CoA in the structure is replaced with 3HA-CoA An MD simulation using the ALDS method was performed using the -CoA composite crystal structure. The contact rate between the TesB amino acid residue and the substrate was calculated for each simulation, and the variation in the contact rate due to different substrates for each amino acid residue was expressed as an N score. Each simulation was performed twice, and Table 4 shows amino acid residues with an N score of 0 or more calculated in any of the simulations. The residue number of each amino acid residue is the number corresponding to the amino acid sequence of SEQ ID NO:1.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 (参考例10)変異型TesB-N206Rと基質のMDシミュレーション
 シミュレーションで使用した構造が配列番号42の変異型アシル-CoAヒドロラーゼ(TesB-N206R)である以外は、参考例8と同様の方法でNスコアを算出した。TesB-N206Rの構造は、参考例8にTesBとHMA-CoAの複合結晶構造において、TesB(配列番号8)のN206残基に相当するアスパラギンを、in silicoでアルギニンに置換して作製した。各シミュレーションは2回ずつ実施し、いずれかのシミュレーションにおいて算出されたNスコアが0以上であったアミノ酸残基を表5に示す。なお、各アミノ酸残基の残基番号は、配列番号1のアミノ酸配列に相当する番号を記載している。
(Reference Example 10) MD simulation of mutant TesB-N206R and substrate N A score was calculated. The structure of TesB-N206R was prepared by substituting arginine in silico for the asparagine corresponding to the N206 residue of TesB (SEQ ID NO: 8) in the composite crystal structure of TesB and HMA-CoA in Reference Example 8. Each simulation was performed twice, and Table 5 shows amino acid residues with an N score of 0 or more calculated in any of the simulations. The residue number of each amino acid residue is the number corresponding to the amino acid sequence of SEQ ID NO:1.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 (比較例1)野生型TesBをコードする遺伝子を保有する大腸菌株の培養
 配列番号1に記載の大腸菌由来の野生型アシル-CoAヒドロラーゼTesBを保有するコントロール株として、グルコース・トランスポーターPtsG(配列番号33)をコードする遺伝子、およびピルビン酸キナーゼPykFとPykA(配列番号34、35)をコードする遺伝子を削除し、pBBR1MCS-2::AT3OR、pMW119::EHとpCDF-1b::tesBを保有するEscherichia coli HMS174(DE3)株を使用した。
(Comparative Example 1) Cultivation of E. coli strain carrying gene encoding wild-type TesB 33) and the genes encoding pyruvate kinases PykF and PykA (SEQ ID NOS:34, 35) are deleted and pBBR1MCS-2::AT3OR, pMW119::EH and pCDF-1b::tesB are retained. Escherichia coli strain HMS174(DE3) was used.
 pH7に調整したクロラムフェニコール15μg/mL、アンピシリン100μg/mLとストレプトマイシン50μg/mLを含有するLB培地(Bactoトリプトン(Difco Laboratories社製)10g/L、Bacto酵母エキス(Difco Laboratories社製)5g/L、塩化ナトリウム5g/L)5mLに、前記大腸菌株を一白金耳植菌し、30℃、120rpmで18時間振とう培養した。当該培養液0.05mLを試験管に入ったpH6.5に調整したクロラムフェニコール15μg/mL、アンピシリン100μg/mLとストレプトマイシン50μg/mLを含有する培地I(グルコース10g/L、硫酸アンモニウム1g/L、リン酸カリウム50mM、硫酸マグネシウム0.025g/L、硫酸鉄0.0625mg/L、硫酸マンガン2.7mg/L、塩化カルシウム0.33mg/L、塩化ナトリウム1.25g/L、Bactoトリプトン2.5g/L、Bacto酵母エキス1.25g/L)5mLに添加し、30℃、120rpmで24時間振とう培養した。 LB medium containing chloramphenicol 15 µg/mL adjusted to pH 7, ampicillin 100 µg/mL and streptomycin 50 µg/mL (Bacto tryptone (manufactured by Difco Laboratories) 10 g/L, Bacto yeast extract (manufactured by Difco Laboratories) 5 g/ml One platinum loop of the E. coli strain was inoculated into 5 mL of L, sodium chloride 5 g/L, and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 18 hours. 0.05 mL of the culture solution was placed in a test tube and medium I containing 15 μg/mL chloramphenicol, 100 μg/mL ampicillin and 50 μg/mL streptomycin adjusted to pH 6.5 (glucose 10 g/L, ammonium sulfate 1 g/L , potassium phosphate 50 mM, magnesium sulfate 0.025 g/L, iron sulfate 0.0625 mg/L, manganese sulfate 2.7 mg/L, calcium chloride 0.33 mg/L, sodium chloride 1.25 g/L, Bacto tryptone2. 5 g/L, Bacto yeast extract 1.25 g/L) and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 24 hours.
 当該培養液より菌体を遠心分離した上清をMillex-GV(0.22μm、PVDF、Merck社製)を用いて膜処理し、透過液をLC-MS/MSにて分析した。培養上清中に蓄積した3HAおよびHMAの定量分析を行った結果を表6に示す。 The supernatant obtained by centrifuging the cells from the culture medium was subjected to membrane treatment using Millex-GV (0.22 μm, PVDF, manufactured by Merck), and the permeate was analyzed by LC-MS/MS. Table 6 shows the results of quantitative analysis of 3HA and HMA accumulated in the culture supernatant.
 [LC-MS/MSによる3HAおよびHMAの定量分析条件]
 HPLC:1290Infinity(Agilent Technologies社製)
 カラム:Synergi hydro-RP(Phenomenex社製)、長さ100mm、内径3mm、粒径2.5μm
 移動相:0.1%ギ酸水溶液/メタノール=70/30
 流速:0.3mL/分
 カラム温度:40℃
 LC検出器:DAD(210nm)
 MS/MS:Triple-Quad LC/MS(Agilent Technologies社製)
 イオン化方法:ESI ネガティブモード
[Conditions for quantitative analysis of 3HA and HMA by LC-MS/MS]
HPLC: 1290 Infinity (manufactured by Agilent Technologies)
Column: Synergi hydro-RP (manufactured by Phenomenex), length 100 mm, inner diameter 3 mm, particle size 2.5 μm
Mobile phase: 0.1% formic acid aqueous solution/methanol = 70/30
Flow rate: 0.3 mL/min Column temperature: 40°C
LC detector: DAD (210 nm)
MS/MS: Triple-Quad LC/MS (manufactured by Agilent Technologies)
Ionization method: ESI negative mode
 (比較例2)野生型TesBをコードする遺伝子を保有するセラチア属細菌株の培養
 配列番号1に記載の大腸菌由来の野生型アシル-CoAヒドロラーゼTesBを保有するコントロール株として、グルコース・トランスポーターPtsG(配列番号43)をコードする遺伝子、およびピルビン酸キナーゼPykFとPykA(配列番号44、45)をコードする遺伝子を削除し、pBBR1MCS-2::AT3OR-tesBを保有するセラチア・グリメシー(Serratia grimesii)NBRC13537株を使用した。
(Comparative Example 2) Cultivation of a Serratia bacterial strain carrying a gene encoding a wild-type TesB As a control strain carrying the E. coli-derived wild-type acyl-CoA hydrolase TesB set forth in SEQ ID NO: 1, the glucose transporter PtsG ( Serratia grimesii NBRC13537 harboring pBBR1MCS-2::AT3OR-tesB with deletion of the genes encoding pyruvate kinase PykF and PykA (SEQ ID NOs:44, 45) and the genes encoding pyruvate kinase PykF and PykA (SEQ ID NOs:44, 45). used the stock.
  pH7に調整したカナマイシン25μg/mLを含有するLB培地(Bactoトリプトン(Difco Laboratories社製)10g/L、Bacto酵母エキス(Difco Laboratories社製)5g/L、塩化ナトリウム5g/L)5mLに、前記大腸菌株を一白金耳植菌し、30℃、120rpmで18時間振とう培養した。当該培養液0.05mLを試験管に入ったpH6.5に調整したカナマイシン25μg/mLを含有する培地I(グルコース10g/L、硫酸アンモニウム1g/L、リン酸カリウム50mM、硫酸マグネシウム0.025g/L、硫酸鉄0.0625mg/L、硫酸マンガン2.7mg/L、塩化カルシウム0.33mg/L、塩化ナトリウム1.25g/L、Bactoトリプトン2.5g/L、Bacto酵母エキス1.25g/L)5mLに添加し、30℃、120rpmで24時間振とう培養した。 LB medium containing 25 µg/mL of kanamycin adjusted to pH 7 (Bacto tryptone (manufactured by Difco Laboratories) 10 g/L, Bacto yeast extract (manufactured by Difco Laboratories) 5 g/L, sodium chloride 5 g/L), the E. coli One platinum loop of the strain was inoculated and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 18 hours. 0.05 mL of the culture solution was placed in a test tube and medium I containing 25 μg/mL of kanamycin adjusted to pH 6.5 (glucose 10 g/L, ammonium sulfate 1 g/L, potassium phosphate 50 mM, magnesium sulfate 0.025 g/L , iron sulfate 0.0625 mg/L, manganese sulfate 2.7 mg/L, calcium chloride 0.33 mg/L, sodium chloride 1.25 g/L, Bacto tryptone 2.5 g/L, Bacto yeast extract 1.25 g/L) It was added to 5 mL and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 24 hours.
 当該培養液より菌体を遠心分離した上清をMillex-GV(0.22μm、PVDF、Merck社製)を用いて膜処理し、透過液をLC-MS/MSにて分析した。LC-MS/MSの分析条件は、比較例1と同様の条件とした。培養上清中に蓄積した3HAおよびHMAの定量分析を行った結果を表7に示す。 The supernatant obtained by centrifuging the cells from the culture medium was subjected to membrane treatment using Millex-GV (0.22 μm, PVDF, manufactured by Merck), and the permeate was analyzed by LC-MS/MS. The analysis conditions for LC-MS/MS were the same as in Comparative Example 1. Table 7 shows the results of quantitative analysis of 3HA and HMA accumulated in the culture supernatant.
 (比較例3)野生型TesBの酵素活性評価
 参考例7に記載の方法で精製した野生型TesBの酵素活性を測定した。具体的には、50mM Tris-HCl、50mM塩化ナトリウム、10mM塩化マグネシウムと1mMトリス(2-カルボキシエチル)ホスフィンを含む溶液に、100μMの基質(3HA-CoAまたはHMA-CoA)と0.175mg/mLの野生型TesBを添加し、総液量100~200μLで反応を行った。反応開始から2、5、15、30、60分経過後に反応液20μLをギ酸水溶液(50%v/v)5μLで停止し、氷上で10分間置いた後、沈殿物を遠心除去し(13,000rpm、10min、4℃)、上清をLC-MS/MSにて分析した。LC-MS/MSの分析条件は、比較例1と同様の条件とした。反応上清中に蓄積した3HAおよびHMAの定量分析を行い、野生型TesBを添加していないネガティブコントロールの反応上清中に蓄積した3HAおよびHMA量との差分を、野生型TesBが加水分解した基質量とした。野生型TesB反応の経時変化から、kcat/Km値を算出した(Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2016;113(14):E2001-10を参照)。その結果を表8に示す。
(Comparative Example 3) Evaluation of enzymatic activity of wild-type TesB Enzymatic activity of wild-type TesB purified by the method described in Reference Example 7 was measured. Specifically, 100 μM substrate (3HA-CoA or HMA-CoA) and 0.175 mg/mL were added to a solution containing 50 mM Tris-HCl, 50 mM sodium chloride, 10 mM magnesium chloride and 1 mM tris(2-carboxyethyl)phosphine. of wild-type TesB was added and the reaction was carried out in a total volume of 100-200 μL. After 2, 5, 15, 30, and 60 minutes from the start of the reaction, 20 μL of the reaction solution was stopped with 5 μL of formic acid aqueous solution (50% v/v), left on ice for 10 minutes, and then centrifuged to remove the precipitate (13, 000 rpm, 10 min, 4° C.), and the supernatant was analyzed by LC-MS/MS. The analysis conditions for LC-MS/MS were the same as in Comparative Example 1. Quantitative analysis of 3HA and HMA accumulated in the reaction supernatant was performed, and wild-type TesB hydrolyzed the difference from the amount of 3HA and HMA accumulated in the negative control reaction supernatant to which wild-type TesB was not added. The amount of substrate was used. The kcat/Km values were calculated from the time course of the wild-type TesB response (see Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2016;113(14):E2001-10). Table 8 shows the results.
 (実施例1)変異型TesB-N206Kをコードする遺伝子を保有する大腸菌株の培養
 変異型TesB-N206Kの活性評価株として、グルコース・トランスポーターPtsG(配列番号33)をコードする遺伝子、およびピルビン酸キナーゼPykFとPykA(配列番号34、35)をコードする遺伝子を削除し、pBBR1MCS-2::AT3OR、pMW119::EHとpCDF-1b::tesB-N206Kを保有するEscherichia coli HMS174(DE3)株を使用した。
(Example 1) Cultivation of Escherichia coli Strain Having Gene Encoding Mutant TesB-N206K As a strain for evaluating the activity of mutant TesB-N206K, a gene encoding the glucose transporter PtsG (SEQ ID NO: 33) and pyruvate The Escherichia coli HMS174 (DE3) strain carrying pBBR1MCS-2::AT3OR, pMW119::EH and pCDF-1b::tesB-N206K with deletion of the genes encoding the kinases PykF and PykA (SEQ ID NOS:34, 35) was used.
 pH7に調整したクロラムフェニコール15μg/mL、アンピシリン100μg/mLとストレプトマイシン50μg/mLを含有するLB培地(Bactoトリプトン(Difco Laboratories社製)10g/L、Bacto酵母エキス(Difco Laboratories社製)5g/L、塩化ナトリウム5g/L)5mLに、前記大腸菌株を一白金耳植菌し、30℃、120rpmで18時間振とう培養した。当該培養液0.05mLを試験管に入ったpH6.5に調整したクロラムフェニコール15μg/mL、アンピシリン100μg/mLとストレプトマイシン50μg/mLを含有する培地I(グルコース10g/L、硫酸アンモニウム1g/L、リン酸カリウム50mM、硫酸マグネシウム0.025g/L、硫酸鉄0.0625mg/L、硫酸マンガン2.7mg/L、塩化カルシウム0.33mg/L、塩化ナトリウム1.25g/L、Bactoトリプトン2.5g/L、Bacto酵母エキス1.25g/L)5mLに添加し、30℃、120rpmで24時間振とう培養した。 LB medium containing chloramphenicol 15 µg/mL adjusted to pH 7, ampicillin 100 µg/mL and streptomycin 50 µg/mL (Bacto tryptone (manufactured by Difco Laboratories) 10 g/L, Bacto yeast extract (manufactured by Difco Laboratories) 5 g/ml One platinum loop of the E. coli strain was inoculated into 5 mL of L, sodium chloride 5 g/L, and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 18 hours. 0.05 mL of the culture solution was placed in a test tube and medium I containing 15 μg/mL chloramphenicol, 100 μg/mL ampicillin and 50 μg/mL streptomycin adjusted to pH 6.5 (glucose 10 g/L, ammonium sulfate 1 g/L , potassium phosphate 50 mM, magnesium sulfate 0.025 g/L, iron sulfate 0.0625 mg/L, manganese sulfate 2.7 mg/L, calcium chloride 0.33 mg/L, sodium chloride 1.25 g/L, Bacto tryptone2. 5 g/L, Bacto yeast extract 1.25 g/L) and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 24 hours.
 当該培養液より菌体を遠心分離した上清をMillex-GV(0.22μm、PVDF、Merck社製)を用いて膜処理し、透過液をLC-MS/MSにて分析した。LC-MS/MSの分析条件は、比較例1と同様の条件とした。培養上清中に蓄積した3HAおよびHMAの定量分析を行った結果を表6に示す。 The supernatant obtained by centrifuging the cells from the culture medium was subjected to membrane treatment using Millex-GV (0.22 μm, PVDF, manufactured by Merck), and the permeate was analyzed by LC-MS/MS. The analysis conditions for LC-MS/MS were the same as in Comparative Example 1. Table 6 shows the results of quantitative analysis of 3HA and HMA accumulated in the culture supernatant.
 (実施例2)変異型TesB-N206Hをコードする遺伝子を保有する大腸菌株の培養
 変異型TesB-N206Hの活性評価株として、グルコース・トランスポーターPtsG(配列番号33)をコードする遺伝子、およびピルビン酸キナーゼPykFとPykA(配列番号34、35)をコードする遺伝子を削除し、pBBR1MCS-2::AT3OR、pMW119::EHとpCDF-1b::tesB-N206Hを保有するEscherichia coli HMS174(DE3)株を使用した。
(Example 2) Culture of Escherichia coli Strain Having Gene Encoding Mutant TesB-N206H As a strain for evaluating the activity of mutant TesB-N206H, a gene encoding the glucose transporter PtsG (SEQ ID NO: 33) and pyruvate The Escherichia coli HMS174 (DE3) strain carrying pBBR1MCS-2::AT3OR, pMW119::EH and pCDF-1b::tesB-N206H with deletion of the genes encoding the kinases PykF and PykA (SEQ ID NOS:34, 35) was used.
 pH7に調整したクロラムフェニコール15μg/mL、アンピシリン100μg/mLとストレプトマイシン50μg/mLを含有するLB培地(Bactoトリプトン(Difco Laboratories社製)10g/L、Bacto酵母エキス(Difco Laboratories社製)5g/L、塩化ナトリウム5g/L)5mLに、前記大腸菌株を一白金耳植菌し、30℃、120rpmで18時間振とう培養した。当該培養液0.05mLを試験管に入ったpH6.5に調整したクロラムフェニコール15μg/mL、アンピシリン100μg/mLとストレプトマイシン50μg/mLを含有する培地I(グルコース10g/L、硫酸アンモニウム1g/L、リン酸カリウム50mM、硫酸マグネシウム0.025g/L、硫酸鉄0.0625mg/L、硫酸マンガン2.7mg/L、塩化カルシウム0.33mg/L、塩化ナトリウム1.25g/L、Bactoトリプトン2.5g/L、Bacto酵母エキス1.25g/L)5mLに添加し、30℃、120rpmで24時間振とう培養した。 LB medium containing chloramphenicol 15 µg/mL adjusted to pH 7, ampicillin 100 µg/mL and streptomycin 50 µg/mL (Bacto tryptone (manufactured by Difco Laboratories) 10 g/L, Bacto yeast extract (manufactured by Difco Laboratories) 5 g/ml One platinum loop of the E. coli strain was inoculated into 5 mL of L, sodium chloride 5 g/L, and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 18 hours. 0.05 mL of the culture solution was placed in a test tube and medium I containing 15 μg/mL chloramphenicol, 100 μg/mL ampicillin and 50 μg/mL streptomycin adjusted to pH 6.5 (glucose 10 g/L, ammonium sulfate 1 g/L , potassium phosphate 50 mM, magnesium sulfate 0.025 g/L, iron sulfate 0.0625 mg/L, manganese sulfate 2.7 mg/L, calcium chloride 0.33 mg/L, sodium chloride 1.25 g/L, Bacto tryptone2. 5 g/L, Bacto yeast extract 1.25 g/L) and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 24 hours.
 当該培養液より菌体を遠心分離した上清をMillex-GV(0.22μm、PVDF、Merck社製)を用いて膜処理し、透過液をLC-MS/MSにて分析した。LC-MS/MSの分析条件は、比較例1と同様の条件とした。培養上清中に蓄積した3HAおよびHMAの定量分析を行った結果を表6に示す。 The supernatant obtained by centrifuging the cells from the culture medium was subjected to membrane treatment using Millex-GV (0.22 μm, PVDF, manufactured by Merck), and the permeate was analyzed by LC-MS/MS. The analysis conditions for LC-MS/MS were the same as in Comparative Example 1. Table 6 shows the results of quantitative analysis of 3HA and HMA accumulated in the culture supernatant.
 (実施例3)変異型TesB-N206Gをコードする遺伝子を保有する大腸菌株の培養
 変異型TesB-N206Kの活性評価株として、グルコース・トランスポーターPtsG(配列番号33)をコードする遺伝子、およびピルビン酸キナーゼPykFとPykA(配列番号34、35)をコードする遺伝子を削除し、pBBR1MCS-2::AT3OR、pMW119::EHとpCDF-1b::tesB-N206Gを保有するEscherichia coli HMS174(DE3)株を使用した。
(Example 3) Culture of Escherichia coli Strain Having Gene Encoding Mutant TesB-N206G As a strain for evaluating the activity of mutant TesB-N206K, a gene encoding the glucose transporter PtsG (SEQ ID NO: 33) and pyruvate The Escherichia coli HMS174 (DE3) strain carrying pBBR1MCS-2::AT3OR, pMW119::EH and pCDF-1b::tesB-N206G with deletion of the genes encoding the kinases PykF and PykA (SEQ ID NOS: 34, 35) was used.
 pH7に調整したクロラムフェニコール15μg/mL、アンピシリン100μg/mLとストレプトマイシン50μg/mLを含有するLB培地(Bactoトリプトン(Difco Laboratories社製)10g/L、Bacto酵母エキス(Difco Laboratories社製)5g/L、塩化ナトリウム5g/L)5mLに、前記大腸菌株を一白金耳植菌し、30℃、120rpmで18時間振とう培養した。当該培養液0.05mLを試験管に入ったpH6.5に調整したクロラムフェニコール15μg/mL、アンピシリン100μg/mLとストレプトマイシン50μg/mLを含有する培地I(グルコース10g/L、硫酸アンモニウム1g/L、リン酸カリウム50mM、硫酸マグネシウム0.025g/L、硫酸鉄0.0625mg/L、硫酸マンガン2.7mg/L、塩化カルシウム0.33mg/L、塩化ナトリウム1.25g/L、Bactoトリプトン2.5g/L、Bacto酵母エキス1.25g/L)5mLに添加し、30℃、120rpmで24時間振とう培養した。 LB medium containing chloramphenicol 15 µg/mL adjusted to pH 7, ampicillin 100 µg/mL and streptomycin 50 µg/mL (Bacto tryptone (manufactured by Difco Laboratories) 10 g/L, Bacto yeast extract (manufactured by Difco Laboratories) 5 g/ml One platinum loop of the E. coli strain was inoculated into 5 mL of L, sodium chloride 5 g/L, and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 18 hours. 0.05 mL of the culture solution was placed in a test tube and medium I containing 15 μg/mL chloramphenicol, 100 μg/mL ampicillin and 50 μg/mL streptomycin adjusted to pH 6.5 (glucose 10 g/L, ammonium sulfate 1 g/L , potassium phosphate 50 mM, magnesium sulfate 0.025 g/L, iron sulfate 0.0625 mg/L, manganese sulfate 2.7 mg/L, calcium chloride 0.33 mg/L, sodium chloride 1.25 g/L, Bacto tryptone2. 5 g/L, Bacto yeast extract 1.25 g/L) and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 24 hours.
 当該培養液より菌体を遠心分離した上清をMillex-GV(0.22μm、PVDF、Merck社製)を用いて膜処理し、透過液をLC-MS/MSにて分析した。LC-MS/MSの分析条件は、比較例1と同様の条件とした。培養上清中に蓄積した3HAおよびHMAの定量分析を行った結果を表6に示す。 The supernatant obtained by centrifuging the cells from the culture medium was subjected to membrane treatment using Millex-GV (0.22 μm, PVDF, manufactured by Merck), and the permeate was analyzed by LC-MS/MS. The analysis conditions for LC-MS/MS were the same as in Comparative Example 1. Table 6 shows the results of quantitative analysis of 3HA and HMA accumulated in the culture supernatant.
 (実施例4)変異型TesB-N206Rをコードする遺伝子を保有する大腸菌株の培養
 変異型TesB-N206Rの活性評価株として、グルコース・トランスポーターPtsG(配列番号33)をコードする遺伝子、およびピルビン酸キナーゼPykFとPykA(配列番号34、35)をコードする遺伝子を削除し、pBBR1MCS-2::AT3OR、pMW119::EHとpCDF-1b::tesB-N206Rを保有するEscherichia coli HMS174(DE3)株を使用した。
(Example 4) Culture of Escherichia coli Strain Having Gene Encoding Mutant TesB-N206R As a strain for evaluating the activity of mutant TesB-N206R, a gene encoding the glucose transporter PtsG (SEQ ID NO: 33) and pyruvate The Escherichia coli HMS174 (DE3) strain carrying pBBR1MCS-2::AT3OR, pMW119::EH and pCDF-1b::tesB-N206R with deletion of the genes encoding the kinases PykF and PykA (SEQ ID NOS:34, 35) was used.
 pH7に調整したクロラムフェニコール15μg/mL、アンピシリン100μg/mLとストレプトマイシン50μg/mLを含有するLB培地(Bactoトリプトン(Difco Laboratories社製)10g/L、Bacto酵母エキス(Difco Laboratories社製)5g/L、塩化ナトリウム5g/L)5mLに、前記大腸菌株を一白金耳植菌し、30℃、120rpmで18時間振とう培養した。当該培養液0.05mLを試験管に入ったpH6.5に調整したクロラムフェニコール15μg/mL、アンピシリン100μg/mLとストレプトマイシン50μg/mLを含有する培地I(グルコース10g/L、硫酸アンモニウム1g/L、リン酸カリウム50mM、硫酸マグネシウム0.025g/L、硫酸鉄0.0625mg/L、硫酸マンガン2.7mg/L、塩化カルシウム0.33mg/L、塩化ナトリウム1.25g/L、Bactoトリプトン2.5g/L、Bacto酵母エキス1.25g/L)5mLに添加し、30℃、120rpmで24時間振とう培養した。 LB medium containing chloramphenicol 15 µg/mL adjusted to pH 7, ampicillin 100 µg/mL and streptomycin 50 µg/mL (Bacto tryptone (manufactured by Difco Laboratories) 10 g/L, Bacto yeast extract (manufactured by Difco Laboratories) 5 g/ml One platinum loop of the E. coli strain was inoculated into 5 mL of L, sodium chloride 5 g/L, and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 18 hours. 0.05 mL of the culture solution was placed in a test tube and medium I containing 15 μg/mL chloramphenicol, 100 μg/mL ampicillin and 50 μg/mL streptomycin adjusted to pH 6.5 (glucose 10 g/L, ammonium sulfate 1 g/L , potassium phosphate 50 mM, magnesium sulfate 0.025 g/L, iron sulfate 0.0625 mg/L, manganese sulfate 2.7 mg/L, calcium chloride 0.33 mg/L, sodium chloride 1.25 g/L, Bacto tryptone2. 5 g/L, Bacto yeast extract 1.25 g/L) and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 24 hours.
 当該培養液より菌体を遠心分離した上清をMillex-GV(0.22μm、PVDF、Merck社製)を用いて膜処理し、透過液をLC-MS/MSにて分析した。LC-MS/MSの分析条件は、比較例1と同様の条件とした。培養上清中に蓄積した3HAおよびHMAの定量分析を行った結果を表6に示す。 The supernatant obtained by centrifuging the cells from the culture medium was subjected to membrane treatment using Millex-GV (0.22 μm, PVDF, manufactured by Merck), and the permeate was analyzed by LC-MS/MS. The analysis conditions for LC-MS/MS were the same as in Comparative Example 1. Table 6 shows the results of quantitative analysis of 3HA and HMA accumulated in the culture supernatant.
 (実施例5)変異型TesB-Q33Rをコードする遺伝子を保有する大腸菌株の培養
 変異型TesB-Q33Rの活性評価株として、グルコース・トランスポーターPtsG(配列番号33)をコードする遺伝子、およびピルビン酸キナーゼPykFとPykA(配列番号34、35)をコードする遺伝子を削除し、pBBR1MCS-2::AT3OR、pMW119::EHとpCDF-1b::tesB-Q33Rを保有するEscherichia coli HMS174(DE3)株を使用した。
(Example 5) Cultivation of Escherichia coli Strain Having Gene Encoding Mutant TesB-Q33R As a strain for evaluating the activity of mutant TesB-Q33R, a gene encoding the glucose transporter PtsG (SEQ ID NO: 33) and pyruvate The Escherichia coli HMS174(DE3) strain carrying pBBR1MCS-2::AT3OR, pMW119::EH and pCDF-1b::tesB-Q33R with deletion of the genes encoding the kinases PykF and PykA (SEQ ID NOS:34, 35) was used.
 pH7に調整したクロラムフェニコール15μg/mL、アンピシリン100μg/mLとストレプトマイシン50μg/mLを含有するLB培地(Bactoトリプトン(Difco Laboratories社製)10g/L、Bacto酵母エキス(Difco Laboratories社製)5g/L、塩化ナトリウム5g/L)5mLに、前記大腸菌株を一白金耳植菌し、30℃、120rpmで18時間振とう培養した。当該培養液0.05mLを試験管に入ったpH6.5に調整したクロラムフェニコール15μg/mL、アンピシリン100μg/mLとストレプトマイシン50μg/mLを含有する培地I(グルコース10g/L、硫酸アンモニウム1g/L、リン酸カリウム50mM、硫酸マグネシウム0.025g/L、硫酸鉄0.0625mg/L、硫酸マンガン2.7mg/L、塩化カルシウム0.33mg/L、塩化ナトリウム1.25g/L、Bactoトリプトン2.5g/L、Bacto酵母エキス1.25g/L)5mLに添加し、30℃、120rpmで24時間振とう培養した。 LB medium containing chloramphenicol 15 µg/mL adjusted to pH 7, ampicillin 100 µg/mL and streptomycin 50 µg/mL (Bacto tryptone (manufactured by Difco Laboratories) 10 g/L, Bacto yeast extract (manufactured by Difco Laboratories) 5 g/ml One platinum loop of the E. coli strain was inoculated into 5 mL of L, sodium chloride 5 g/L, and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 18 hours. 0.05 mL of the culture solution was placed in a test tube and medium I containing 15 μg/mL chloramphenicol, 100 μg/mL ampicillin and 50 μg/mL streptomycin adjusted to pH 6.5 (glucose 10 g/L, ammonium sulfate 1 g/L , potassium phosphate 50 mM, magnesium sulfate 0.025 g/L, iron sulfate 0.0625 mg/L, manganese sulfate 2.7 mg/L, calcium chloride 0.33 mg/L, sodium chloride 1.25 g/L, Bacto tryptone2. 5 g/L, Bacto yeast extract 1.25 g/L) and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 24 hours.
 当該培養液より菌体を遠心分離した上清をMillex-GV(0.22μm、PVDF、Merck社製)を用いて膜処理し、透過液をLC-MS/MSにて分析した。LC-MS/MSの分析条件は、比較例1と同様の条件とした。培養上清中に蓄積した3HAおよびHMAの定量分析を行った結果を表6に示す。 The supernatant obtained by centrifuging the cells from the culture medium was subjected to membrane treatment using Millex-GV (0.22 μm, PVDF, manufactured by Merck), and the permeate was analyzed by LC-MS/MS. The analysis conditions for LC-MS/MS were the same as in Comparative Example 1. Table 6 shows the results of quantitative analysis of 3HA and HMA accumulated in the culture supernatant.
 (実施例6)変異型TesB-N206R-Q33Rをコードする遺伝子を保有する大腸菌株の培養
 変異型TesB-N206R-Q33Rの活性評価株として、グルコース・トランスポーターPtsG(配列番号33)をコードする遺伝子、およびピルビン酸キナーゼPykFとPykA(配列番号34、35)をコードする遺伝子を削除し、pBBR1MCS-2::AT3OR、pMW119::EHとpCDF-1b::tesB-N206R-Q33Rを保有するEscherichia coli HMS174(DE3)株を使用した。
(Example 6) Culture of Escherichia coli Strain Having Gene Encoding Mutant TesB-N206R-Q33R Gene Encoding Glucose Transporter PtsG (SEQ ID NO: 33) as a Mutant TesB-N206R-Q33R Activity Evaluation Strain , and the genes encoding pyruvate kinase PykF and PykA (SEQ ID NOS: 34, 35) have been deleted and carry pBBR1MCS-2::AT3OR, pMW119::EH and pCDF-1b::tesB-N206R-Q33R. The HMS174(DE3) strain was used.
 pH7に調整したクロラムフェニコール15μg/mL、アンピシリン100μg/mLとストレプトマイシン50μg/mLを含有するLB培地(Bactoトリプトン(Difco Laboratories社製)10g/L、Bacto酵母エキス(Difco Laboratories社製)5g/L、塩化ナトリウム5g/L)5mLに、前記大腸菌株を一白金耳植菌し、30℃、120rpmで18時間振とう培養した。当該培養液0.05mLを試験管に入ったpH6.5に調整したクロラムフェニコール15μg/mL、アンピシリン100μg/mLとストレプトマイシン50μg/mLを含有する培地I(グルコース10g/L、硫酸アンモニウム1g/L、リン酸カリウム50mM、硫酸マグネシウム0.025g/L、硫酸鉄0.0625mg/L、硫酸マンガン2.7mg/L、塩化カルシウム0.33mg/L、塩化ナトリウム1.25g/L、Bactoトリプトン2.5g/L、Bacto酵母エキス1.25g/L)5mLに添加し、30℃、120rpmで24時間振とう培養した。 LB medium containing chloramphenicol 15 µg/mL adjusted to pH 7, ampicillin 100 µg/mL and streptomycin 50 µg/mL (Bacto tryptone (manufactured by Difco Laboratories) 10 g/L, Bacto yeast extract (manufactured by Difco Laboratories) 5 g/ml One platinum loop of the E. coli strain was inoculated into 5 mL of L, sodium chloride 5 g/L, and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 18 hours. 0.05 mL of the culture solution was placed in a test tube and medium I containing 15 μg/mL chloramphenicol, 100 μg/mL ampicillin and 50 μg/mL streptomycin adjusted to pH 6.5 (glucose 10 g/L, ammonium sulfate 1 g/L , potassium phosphate 50 mM, magnesium sulfate 0.025 g/L, iron sulfate 0.0625 mg/L, manganese sulfate 2.7 mg/L, calcium chloride 0.33 mg/L, sodium chloride 1.25 g/L, Bacto tryptone2. 5 g/L, Bacto yeast extract 1.25 g/L) and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 24 hours.
 当該培養液より菌体を遠心分離した上清をMillex-GV(0.22μm、PVDF、Merck社製)を用いて膜処理し、透過液をLC-MS/MSにて分析した。LC-MS/MSの分析条件は、比較例1と同様の条件とした。培養上清中に蓄積した3HAおよびHMAの定量分析を行った結果を表6に示す。 The supernatant obtained by centrifuging the cells from the culture medium was subjected to membrane treatment using Millex-GV (0.22 μm, PVDF, manufactured by Merck), and the permeate was analyzed by LC-MS/MS. The analysis conditions for LC-MS/MS were the same as in Comparative Example 1. Table 6 shows the results of quantitative analysis of 3HA and HMA accumulated in the culture supernatant.
 (実施例7)変異型TesB-N206Rをコードする遺伝子を保有するセラチア属細菌株の培養
 配列番号41に記載の大腸菌由来の変異型アシル-CoAヒドロラーゼTesB-N206Rを保有する株として、グルコース・トランスポーターPtsG(配列番号43)をコードする遺伝子、およびピルビン酸キナーゼPykFとPykA(配列番号44、45)をコードする遺伝子を削除し、pBBR1MCS-2::AT3OR-tesB-N206Rを保有するセラチア・グリメシー(Serratia grimesii)NBRC13537株を使用した。
(Example 7) Cultivation of Serratia bacteria strain carrying gene encoding mutant TesB-N206R Serratia glimesi harboring pBBR1MCS-2::AT3OR-tesB-N206R with deletion of the gene encoding the porter PtsG (SEQ ID NO:43) and the genes encoding the pyruvate kinases PykF and PykA (SEQ ID NOS:44, 45) (Serratia grimesii) strain NBRC13537 was used.
 pH7に調整したカナマイシン25μg/mLを含有するLB培地(Bactoトリプトン(Difco Laboratories社製)10g/L、Bacto酵母エキス(Difco Laboratories社製)5g/L、塩化ナトリウム5g/L)5mLに、前記大腸菌株を一白金耳植菌し、30℃、120rpmで18時間振とう培養した。当該培養液0.05mLを試験管に入ったpH6.5に調整したカナマイシン25μg/mLを含有する培地I(グルコース10g/L、硫酸アンモニウム1g/L、リン酸カリウム50mM、硫酸マグネシウム0.025g/L、硫酸鉄0.0625mg/L、硫酸マンガン2.7mg/L、塩化カルシウム0.33mg/L、塩化ナトリウム1.25g/L、Bactoトリプトン2.5g/L、Bacto酵母エキス1.25g/L)5mLに添加し、30℃、120rpmで24時間振とう培養した。 LB medium containing 25 µg/mL of kanamycin adjusted to pH 7 (Bacto tryptone (manufactured by Difco Laboratories) 10 g/L, Bacto yeast extract (manufactured by Difco Laboratories) 5 g/L, sodium chloride 5 g/L), the E. coli One platinum loop of the strain was inoculated and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 18 hours. 0.05 mL of the culture solution was placed in a test tube and medium I containing 25 μg/mL of kanamycin adjusted to pH 6.5 (glucose 10 g/L, ammonium sulfate 1 g/L, potassium phosphate 50 mM, magnesium sulfate 0.025 g/L , iron sulfate 0.0625 mg/L, manganese sulfate 2.7 mg/L, calcium chloride 0.33 mg/L, sodium chloride 1.25 g/L, Bacto tryptone 2.5 g/L, Bacto yeast extract 1.25 g/L) It was added to 5 mL and cultured with shaking at 30° C. and 120 rpm for 24 hours.
 当該培養液より菌体を遠心分離した上清をMillex-GV(0.22μm、PVDF、Merck社製)を用いて膜処理し、透過液をLC-MS/MSにて分析した。LC-MS/MSの分析条件は、比較例1と同様の条件とした。培養上清中に蓄積した3HAおよびHMAの定量分析を行った結果を表7に示す。 The supernatant obtained by centrifuging the cells from the culture medium was subjected to membrane treatment using Millex-GV (0.22 μm, PVDF, manufactured by Merck), and the permeate was analyzed by LC-MS/MS. The analysis conditions for LC-MS/MS were the same as in Comparative Example 1. Table 7 shows the results of quantitative analysis of 3HA and HMA accumulated in the culture supernatant.
 (実施例8)変異型TesB-N206Rの酵素活性評価
 参考例7に記載の方法で精製した変異型TesB-N206Rの酵素活性を測定した。具体的には、50mM Tris-HCl、50mM塩化ナトリウム、10mM塩化マグネシウムと1mMトリス(2-カルボキシエチル)ホスフィンを含む溶液に、100μMの基質(3HA-CoAまたはHMA-CoA)と0.175mg/mLの変異型TesB-N206Rを添加し、総液量100~200μLで反応を行った。反応開始から2、5、15、30、60分経過後に反応液20μLをギ酸水溶液(50%v/v)5μLで停止し、氷上で10分間置いた後、沈殿物を遠心除去し(13,000rpm、10min、4℃)、上清をLC-MS/MSにて分析した。LC-MS/MSの分析条件は、比較例1と同様の条件とした。反応上清中に蓄積した3HAおよびHMAの定量分析を行い、野生型TesBを添加していないネガティブコントロールの反応上清中に蓄積した3HAおよびHMA量との差分を、変異型TesB-N206Rが加水分解した基質量とした。変異型TesB-N206R反応の経時変化から、kcat/Km値を算出した(Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2016;113(14):E2001-10を参照)。その結果を表8に示す。
(Example 8) Evaluation of enzymatic activity of mutant TesB-N206R The enzymatic activity of mutant TesB-N206R purified by the method described in Reference Example 7 was measured. Specifically, 100 μM substrate (3HA-CoA or HMA-CoA) and 0.175 mg/mL were added to a solution containing 50 mM Tris-HCl, 50 mM sodium chloride, 10 mM magnesium chloride and 1 mM tris(2-carboxyethyl)phosphine. Mutant TesB-N206R was added, and the reaction was carried out in a total volume of 100 to 200 μL. After 2, 5, 15, 30, and 60 minutes from the start of the reaction, 20 μL of the reaction solution was stopped with 5 μL of formic acid aqueous solution (50% v/v), left on ice for 10 minutes, and then centrifuged to remove the precipitate (13, 000 rpm, 10 min, 4° C.), and the supernatant was analyzed by LC-MS/MS. The analysis conditions for LC-MS/MS were the same as in Comparative Example 1. Quantitative analysis of 3HA and HMA accumulated in the reaction supernatant was performed, and the difference between the amount of 3HA and HMA accumulated in the reaction supernatant of a negative control to which wild-type TesB was not added was calculated by adding mutant TesB-N206R. The amount of the decomposed substrate was defined as the amount. The kcat/Km values were calculated from the time course of the mutant TesB-N206R response (see Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2016;113(14):E2001-10). Table 8 shows the results.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 比較例1および実施例1の結果から、配列番号1に示されるアミノ酸配列において、206番目のアスパラギン残基をリジンに置換した変異型TesBをコードする遺伝子を保有する大腸菌株は、野生型TesBをコードする遺伝子を保有する大腸菌株と比較し、HMAの生産量が高いことが示された。 From the results of Comparative Example 1 and Example 1, the E. coli strain carrying the gene encoding the mutant TesB in which the 206th asparagine residue in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is substituted with lysine produces wild-type TesB. High production of HMA was shown compared to E. coli strains harboring the encoding gene.
 比較例1、実施例2および実施例5の結果から、配列番号1に示されるアミノ酸配列において、206番目のアスパラギン残基をヒスチジンに、または33番目のグルタミンをアルギニンに置換した変異型TesBをコードする遺伝子を保有する大腸菌株は、野生型TesBをコードする遺伝子を保有する大腸菌株と比較し、3HAの生産量が高いことが示された。 From the results of Comparative Example 1, Example 2, and Example 5, in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, the 206th asparagine residue was substituted with histidine, or the 33rd glutamine was substituted with arginine, encoding mutant TesB. E. coli strains harboring the gene encoding wild-type TesB were shown to produce higher amounts of 3HA than E. coli strains harboring the gene encoding wild-type TesB.
 比較例1、実施例3および実施例4の結果から、配列番号1に示されるアミノ酸配列において、206番目のアスパラギン残基をグリシンまたはアルギニンに置換した変異型TesBをコードする遺伝子を保有する大腸菌株は、野生型TesBをコードする遺伝子を保有する大腸菌株と比較し、3HAおよびHMAの生産量が高いことが示された。 From the results of Comparative Example 1, Example 3, and Example 4, E. coli strains harboring the gene encoding mutant TesB in which the asparagine residue at position 206 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is replaced with glycine or arginine showed higher production of 3HA and HMA compared to E. coli strains harboring the gene encoding wild-type TesB.
 比較例1および実施例6の結果から、配列番号1に示されるアミノ酸配列において、206番目のアスパラギン残基と33番目のグルタミンをアルギニンに置換した変異型TesBをコードする遺伝子を保有する大腸菌株は、野生型TesBをコードする遺伝子を保有する大腸菌株と比較し、3HAおよびHMAの生産量が高いことが示された。 From the results of Comparative Example 1 and Example 6, the E. coli strain carrying the gene encoding the mutant TesB in which the asparagine residue at position 206 and the glutamine at position 33 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 are substituted with arginine is , showed higher production of 3HA and HMA compared to E. coli strains harboring the gene encoding wild-type TesB.
 比較例2および実施例7の結果から、配列番号1に示されるアミノ酸配列において、206番目のアスパラギン残基をアルギニンに置換した変異型TesBをコードする遺伝子を保有するセラチア・グリメシー株は、野生型TesBをコードする遺伝子を保有するセラチア・グリメシー株と比較し、3HAおよびHMAの生産量が高いことが示された。 From the results of Comparative Example 2 and Example 7, the Serratia glimesi strain carrying the gene encoding the mutant TesB in which the asparagine residue at position 206 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is replaced with arginine is the wild type Higher production of 3HA and HMA was shown compared to the Serratia glimesi strain harboring the gene encoding TesB.
 比較例3および実施例8の結果から、配列番号1に示されるアミノ酸配列において、206番目のアスパラギン残基をアルギニンに置換した変異型TesBは、野生型TesBと比較し、高い3HAおよびHMA生成活性を有することが示された。
 本明細書で引用した全ての刊行物、特許および特許出願はそのまま引用により本明細書に組み入れられるものとする。
From the results of Comparative Example 3 and Example 8, the mutant TesB in which the asparagine residue at position 206 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 was replaced with arginine had higher 3HA and HMA producing activity than wild-type TesB. was shown to have
All publications, patents and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety.

Claims (8)

  1.  下記の(i)および(ii)から選択されるポリペプチドの一部のアミノ酸が置換した変異型アシル-CoAヒドロラーゼであって、3-ヒドロキシアジピル-CoAおよび/または2,3-デヒドロアジピル-CoA加水分解活性を有する、変異型アシル-CoAヒドロラーゼ:
     (i)配列番号1のアミノ酸配列を有するポリペプチド;または
     (ii)配列番号1のアミノ酸配列と60%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、アシル-CoAヒドロラーゼ活性を有するポリペプチド。
    A mutant acyl-CoA hydrolase in which some amino acids in a polypeptide selected from (i) and (ii) below are substituted, wherein 3-hydroxyadipyl-CoA and/or 2,3-dehydroadipyl - a mutant acyl-CoA hydrolase with CoA hydrolysis activity:
    (i) a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO:1; or (ii) a polypeptide having an amino acid sequence having 60% or more sequence identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO:1 and having acyl-CoA hydrolase activity.
  2.  前記置換が、アシル-CoA基質と相互作用をする領域のいずれかのアミノ酸の置換である、請求項1に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼ。 The mutant acyl-CoA hydrolase according to claim 1, wherein the substitution is of any amino acid in the region that interacts with the acyl-CoA substrate.
  3.  前記アシル-CoA基質と相互作用をする領域が、配列番号1のアミノ酸配列でのアミノ酸残基30~40、64~70、82~89、202~228および/または277~286に相当する領域である、請求項2に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼ。 The region that interacts with the acyl-CoA substrate corresponds to amino acid residues 30-40, 64-70, 82-89, 202-228 and/or 277-286 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 The mutant acyl-CoA hydrolase of claim 2, wherein the mutant acyl-CoA hydrolase is
  4.  前記置換が、配列番号1のアミノ酸配列における、L31、Q33、F35、F64、P67、G84、N85、S86、F87、D204、L205、N206、F207、L208、P209、および/またはF219残基に相当するアミノ酸の置換である、請求項3に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼ。 said substitutions correspond to residues L31, Q33, F35, F64, P67, G84, N85, S86, F87, D204, L205, N206, F207, L208, P209 and/or F219 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 4. The mutant acyl-CoA hydrolase according to claim 3, which is a substitution of amino acids to
  5.  請求項1~4のいずれか1項に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼをコードする遺伝子を有する微生物。 A microorganism having a gene encoding the mutant acyl-CoA hydrolase according to any one of claims 1 to 4.
  6.  請求項5に記載の微生物を、炭素源を発酵原料として含む培地にて培養する工程を含む、3-ヒドロキシアジピン酸および/またはα-ヒドロムコン酸の製造方法。 A method for producing 3-hydroxyadipic acid and/or α-hydromuconic acid, which comprises culturing the microorganism according to claim 5 in a medium containing a carbon source as a fermentation raw material.
  7.  アシル-CoAヒドロラーゼ活性を有するポリペプチドのアミノ酸配列のうち一部のアミノ酸を置換したアミノ酸配列をコードする遺伝子を発現させて、3-ヒドロキシアジピル-CoAおよび/または2,3-デヒドロアジピル-CoA加水分解活性を有するポリペプチドを得る工程を含む、変異型アシル-CoAヒドロラーゼの製造方法。 3-hydroxyadipyl-CoA and/or 2,3-dehydroadipyl- by expressing a gene encoding an amino acid sequence in which some amino acids are substituted in the amino acid sequence of a polypeptide having acyl-CoA hydrolase activity A method for producing a mutant acyl-CoA hydrolase, comprising the step of obtaining a polypeptide having CoA hydrolysis activity.
  8.  前記置換が、前記ポリペプチドにおけるアシル-CoA基質と相互作用をする領域のいずれかのアミノ酸の置換である、請求項7に記載の変異型アシル-CoAヒドロラーゼの製造方法。 The method for producing a mutant acyl-CoA hydrolase according to claim 7, wherein said substitution is an amino acid substitution in any region of said polypeptide that interacts with an acyl-CoA substrate.
PCT/JP2022/007457 2021-02-25 2022-02-24 Variant acyl-coa hydrolase WO2022181654A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022519048A JPWO2022181654A1 (en) 2021-02-25 2022-02-24

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021028444 2021-02-25
JP2021-028444 2021-02-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022181654A1 true WO2022181654A1 (en) 2022-09-01

Family

ID=83049042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/007457 WO2022181654A1 (en) 2021-02-25 2022-02-24 Variant acyl-coa hydrolase

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2022181654A1 (en)
WO (1) WO2022181654A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011512868A (en) * 2008-03-11 2011-04-28 ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ. Synthesis of adipic acid (ester or thioester)
JP2011515111A (en) * 2008-03-27 2011-05-19 ジェノマティカ, インコーポレイテッド Microorganisms to produce adipic acid and other compounds
WO2019107516A1 (en) * 2017-11-30 2019-06-06 東レ株式会社 GENE-MODIFIED MICROORGANISM FOR PRODUCING 3-HYDROXYADIPIC ACID, α-HYDROMUCONIC ACID AND/OR ADIPIC ACID, AND PRODUCTION METHOD FOR SAID CHEMICAL PRODUCTS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011512868A (en) * 2008-03-11 2011-04-28 ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ. Synthesis of adipic acid (ester or thioester)
JP2011515111A (en) * 2008-03-27 2011-05-19 ジェノマティカ, インコーポレイテッド Microorganisms to produce adipic acid and other compounds
WO2019107516A1 (en) * 2017-11-30 2019-06-06 東レ株式会社 GENE-MODIFIED MICROORGANISM FOR PRODUCING 3-HYDROXYADIPIC ACID, α-HYDROMUCONIC ACID AND/OR ADIPIC ACID, AND PRODUCTION METHOD FOR SAID CHEMICAL PRODUCTS

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE PROTEIN 19 May 2022 (2022-05-19), ANONYMOUS : "acyl-CoA thioesterase II [Serratia grimesii]", XP055961704, retrieved from NCBI Database accession no. WP_037425284 *
DATABASE PROTEIN 30 July 2018 (2018-07-30), ANONYMOUS : "acyl-CoA thioesterase [Escherichia coli]", XP055961708, retrieved from NCBI Database accession no. STM59535 *
JURGEN NAGGERT, MEENA L NARASIMHANG, LINDA DEVEAUXG, HYESEON CHOG, ZAFAR I RANDHAWAB, JOHN E CRONAN, BRIAN N GREENLL, STUART SMITH: "Cloning, Sequencing, and Characterization of Escherichia coli Thioesterase 11", S. A, 15 June 1991 (1991-06-15), pages 11044 - 11050, XP055271646, Retrieved from the Internet <URL:http://www.jbc.org/content/266/17/11044.full.pdf#page=1&view=FitH> *
KALLSCHEUER NICOLAI; GäTGENS JOCHEM; LüBCKE MARVIN; PIETRUSZKA JöRG; BOTT MICHAEL; POLEN TINO: "Improved production of adipate withEscherichia coliby reversal of β-oxidation", APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY, SPRINGER BERLIN HEIDELBERG, BERLIN/HEIDELBERG, vol. 101, no. 6, 8 December 2016 (2016-12-08), Berlin/Heidelberg, pages 2371 - 2382, XP036164229, ISSN: 0175-7598, DOI: 10.1007/s00253-016-8033-3 *

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022181654A1 (en) 2022-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7331691B2 (en) Genetically modified microorganism for producing 3-hydroxyadipic acid, α-hydromuconic acid and/or adipic acid and method for producing said chemical
KR101656063B1 (en) Expression system for psicose epimerase and production for psicose using the same
CN109154008B (en) Process for producing 3-hydroxyadipic acid
US10266862B2 (en) Method for preparing psicose
WO2020230718A1 (en) Genetically modified microorganism for producing 3-hydroxyhexanedioic acid, (e)-hex-2-enedioic acid and/or hexanedioic acid, and production method for said chemicals
US20170298400A1 (en) Method for producing psicose
US11168317B2 (en) Expression system for psicose epimerase and production for psicose using the same
WO2020230719A1 (en) Genetically modified microorganism for producing 3-hydroxyhexanedioic acid, (e)-hex-2-enedioic acid and/or hexanedioic acid, and production method for said chemicals
KR20160097691A (en) The novel Lysine Decarboxylase and Process for producing cadeverine using the same
WO2021187533A1 (en) Genetically modified microorganism for producing 3-hydroxyhexanedioic acid and/or (e)-hex-2-enedioic acid and production method for said chemicals
JP5142268B2 (en) Improved gallic acid synthase and method for producing gallic acid
JP5140848B2 (en) Method for producing gallic acid
WO2023182322A1 (en) Genetically-modified microorganism for producing 3-hydroxyadipic acid and/or 3-oxoadipic acid and production method for said chemical products
WO2023157816A1 (en) GENETICALLY MODIFIED MICROORGANISM FOR PRODUCING 3-HYDROXYADIPIC ACID AND/OR α-HYDROMUCONIC ACID, AND METHOD FOR PRODUCING CHEMICAL PRODUCT
WO2021230222A1 (en) Genetically modified microorganism and method for producing organic acid
WO2022181654A1 (en) Variant acyl-coa hydrolase
Han et al. Metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum for the high-level production of valerolactam, a nylon-5 monomer
WO2022102635A1 (en) GENETICALLY MODIFIED MICROORGANISM FOR PRODUCING 3-HYDROXYADIPIC ACID AND/OR α-HYDROMUCONIC ACID, AND METHOD FOR PRODUCING CHEMICAL PRODUCT
WO2011086834A1 (en) Process for production of n-acetyl-d-neuraminic acid
JP2023144366A (en) GENETICALLY ENGINEERED MICROBE FOR PRODUCING 3-HYDROXYADIPIC ACID AND/OR α-HYDROMUCONIC ACID, AND METHOD FOR PRODUCING THE CHEMICAL
CN116240193A (en) Choline kinase mutant and application thereof in production of citicoline
JP2004075561A (en) Method for producing optically active mandelic acid amide derivative
CN117737021A (en) Mutant citrate synthase and use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022519048

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22759689

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22759689

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1