WO2024005033A1 - 芳香族化合物の製造方法 - Google Patents

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WO2024005033A1
WO2024005033A1 PCT/JP2023/023872 JP2023023872W WO2024005033A1 WO 2024005033 A1 WO2024005033 A1 WO 2024005033A1 JP 2023023872 W JP2023023872 W JP 2023023872W WO 2024005033 A1 WO2024005033 A1 WO 2024005033A1
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seq
corynebacterium
cytochrome
acid
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達也 長村
史員 高橋
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花王株式会社
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    • C12P7/40Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/44Polycarboxylic acids

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing aromatic compounds using modified coryneform bacteria.
  • microorganisms to produce useful aromatic compounds, including gallic acid, from glucose, which is an inexpensive raw material.
  • Microorganisms possess a metabolic pathway (shikimate pathway) that biosynthesizes aromatic compounds. That is, phosphoenolpyruvate produced during glycolysis combines with erythrose 4-phosphate supplied from the pentose phosphate pathway to form 3-deoxy-D-arabinopeptulosonic acid 7-phosphate (DAHP). , 3-dehydroquinic acid (DHQ), and 3-dehydroshikimic acid (DHS) to become shikimic acid.
  • DAHP 3-deoxy-D-arabinopeptulosonic acid 7-phosphate
  • DHQ 3-dehydroquinic acid
  • DHS 3-dehydroshikimic acid
  • the phosphate group of shikimic acid is transferred from adenosine triphosphate to become 3-phosphoshikimic acid, which becomes chorismic acid via 3-phosphoenolpyruvylshikimic acid.
  • a double bond is formed after the formation of a 6-membered carbon ring, and protocatechuic acid derived from DHS produces gallic acid, 2,4-pyridinedicarboxylic acid (2,4-PDCA)
  • Aromatic compounds such as , 2,5-pyridinedicarboxylic acid (2,5-PDCA), catechol, para-aminobenzoic acid (4-ABA), and 4-amino-3-hydroxybenzoic acid (4,3-AHBA) are produced. ( Figure 1).
  • gallic acid has strong reducing properties, so it is used as a raw material for producing photographic developers and blue ink, and esters such as propyl gallate are used as antioxidants for oils, fats, and butter.
  • esters such as propyl gallate are used as antioxidants for oils, fats, and butter.
  • pyrogallol which is synthesized by decarboxylating gallic acid, is used as an electronic material, an organic synthesis reagent, a photographic developer, a mordant for wool, etc., so it would be beneficial to efficiently produce gallic acid.
  • polybenzoxazole (PBO) which is an engineering plastic with excellent heat resistance and mechanical strength, is used for textile materials and insulating films for semiconductor devices (Non-Patent Document 1), and can be used as a raw material for its production.
  • Amino-3-hydroxybenzoic acids (4,3-AHBA) have also attracted attention in recent years.
  • para-aminobenzoic acid (4-ABA)
  • 4-ABA para-aminobenzoic acid
  • UV absorbers and pharmaceuticals as well as polymers has traditionally been chemically synthesized, but since it requires a large amount of energy, it is difficult to use an environmentally friendly process. A fermentation production technology is desired.
  • coryneform bacteria are aerobic bacteria and use oxygen as an electron acceptor for respiration. It is known that there are two types of terminal oxidases in the respiratory chain of coryneform bacteria: cytochrome aa 3-type oxidase and cytochrome bd-type oxidase (Non-Patent Document 2). Conventionally, regarding the relationship between enzymes related to the respiratory chain of coryneform bacteria and substance production, for example, the productivity of lysine, a TCA cycle derivative, was improved in strains with disrupted cytochrome bd type oxidase (Non-patent Document 3).
  • Patent Document 4 discloses a microorganism that has been engineered to inactivate its respiratory pathway in order to increase the amount of NAD(P)H that can be used for oxidoreductases that require NAD(P)H. has been done.
  • Non-patent Document 1 U.S. Patent Application Publication No. 2008/0293101
  • Non-patent Document 1 Hiroki Murase, SENI GAKKAISHI (Textile and Industry), Vol.66, No.6 (2010)
  • Non-patent Document 2 Michael Bott et al., Journal of Biotechnology, Vol. 104, Issues 1-3, 2003, 129-153
  • Non-patent Document 3 Armin Kabus et al., American Society for Microbiology Applied and Environmental Microbiology Vol.73, 2006, No.3, 861-868
  • Non-patent document 4 Cong Chen et al., Journal of Biotechnology Vol.332, 2021, 20-28
  • the present invention relates to the following 1) to 2).
  • 1) A method for producing an aromatic compound or a salt thereof, comprising the step of culturing a modified coryneform bacterium in which the function of the cytochrome bd-type oxidase complex is suppressed or deleted.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing production routes of various aromatic compounds when Corynebacterium glutamicum is used as a host.
  • aroG and aroF are genes encoding 2-dehydro-3-deoxyarabinoheptonate aldolase
  • aroB is a gene encoding 3-dehydroquinate synthase
  • aroD is a gene encoding dehydroquinate dehydratase.
  • qsuD is a gene encoding quinic acid/shikimate dehydrogenase
  • aroE3 is a gene encoding shikimate dehydrogenase
  • qsuB is a gene encoding dehydroshikimate dehydratase
  • aroA is a gene encoding 5-enolic acid pyruvylshikimate-3-phosphate.
  • aroC is a gene encoding chorismate synthase
  • aroK is a gene encoding shikimate kinase
  • pabAB is 4-amino-4-deoxychorismate synthase
  • pabC is a gene encoding chorismate synthase
  • This gene encodes 4-amino-4-deoxychorismate lyase, and is an endogenous gene group of Corynebacterium glutamicum.
  • pobA* is a gene encoding a polypeptide having 3,4-dihydroxybenzoate hydroxylase activity, which is a mutant of parahydroxybenzoate hydroxylase (pobA) derived from Corynebacterium glutamicum
  • pobA parahydroxybenzoate hydroxylase
  • phbh* is a gene encoding a polypeptide having 3,4-dihydroxybenzoate hydroxylase activity, which is a mutant of parahydroxybenzoate hydroxylase (pobA) derived from Corynebacterium glutamicum.
  • This gene encodes a polypeptide having para-aminobenzoate hydroxylase activity, which is a mutant of para-hydroxybenzoate hydroxylase derived from Caulobacter vibrioides, and is a pathway that is metabolized by external gene introduction.
  • E4P is erythrose 4-phosphate
  • PEP is phosphoenolpyruvate
  • DAHP is 3-deoxy-D-arabino-heptulosonic acid 7-phosphate
  • DHQ dehydroquinic acid
  • DHS dehydroshikimic acid
  • SHK is shikimic acid
  • S3P is shikimic acid-3-phosphate
  • EPSP is 5-enoylpyruvinylshikimic acid-3-phosphate.
  • the present invention relates to providing a method for efficiently producing aromatic compounds using transformed coryneform bacteria.
  • the present inventors investigated gallic acid, para-aminobenzoic acid, 4-amino- It has been found that the productivity of aromatic compounds including 3-hydroxybenzoic acid is improved.
  • aromatic compounds such as gallic acid, para-aminobenzoic acid, and 4-amino-3-hydroxybenzoic acid or salts thereof can be efficiently produced by a fermentation method that has a low environmental impact.
  • the identity of amino acid sequences or nucleotide sequences is calculated by the Lipman-Pearson method (Science, 1985, 227: 1435-1441). Specifically, genetic information processing software GENETYX Ver. It is calculated by performing an analysis using a search homology program of 12 with Unit size to compare (ktup) set to 2.
  • amino acid sequence or a nucleotide sequence is preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably 97% or more, more preferably 98% or more, and more preferably means 99% or more identity.
  • an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added, or inserted means 1 to 10, preferably 1 to 8, more preferably 1 It refers to an amino acid sequence in which 5 or less of the above amino acids, more preferably 1 to 3 amino acids, are deleted, substituted, added, or inserted.
  • a nucleotide sequence in which one or several nucleotides are deleted, substituted, added, or inserted refers to 1 to 30 nucleotides, preferably 1 to 24 nucleotides, more preferably 1 to 15 nucleotides.
  • nucleotide sequence in which 1 to 9 nucleotides, and even more preferably 1 to 9 nucleotides, are deleted, substituted, added, or inserted.
  • "addition" of amino acids or nucleotides includes addition of amino acids or nucleotides to one and both ends of a sequence.
  • aromatic compounds are organic aromatic compounds biosynthesized within coryneform bacteria, specifically aromatic compounds synthesized via the shikimate pathway, preferably 3-dehydroshikimate.
  • protocatechuic acid derived from DHS gallic acid derived from protocatechuic acid, 2,4-pyridinedicarboxylic acid (2,4-PDCA), 2,5-pyridinedicarboxylic acid (2,5-PDCA), Catechol; para-hydroxybenzoic acid derived from chorismic acid, para-aminobenzoic acid (4-ABA), 4-amino-3-hydroxybenzoic acid (4,3-AHBA), 2,5-pyridinedicarboxylic acid (2,5 -PDCA), tyrosine, tryptophan, etc. are preferred, and gallic acid, para-aminobenzoic acid, and 4-amino-3-hydroxybenzoic acid are more preferred.
  • Examples of the salts of the aromatic compound include base addition salts, acid addition salts, and the like.
  • Examples of base addition salts include salts with alkali metals such as sodium and potassium, salts with alkaline earth metals such as calcium and magnesium, and examples of acid addition salts include hydrochlorides, sulfates, Examples include mineral acid salts such as nitrates and phosphates.
  • a coryneform bacterium in which the function of the cytochrome bd-type oxidase complex is suppressed or deleted is used.
  • the "cytochrome bd-type oxidase complex” is an enzyme associated with aerobic respiration of coryneform bacteria, and specifically, it is one of the terminal oxidases of the respiratory chain.
  • Coryneform bacteria are known to have bd-type oxidase and aa3-type oxidase as terminal oxidases in the respiratory chain.
  • the bd-type oxidase complex has been shown to consist of subunit I and subunit II, which have been shown to correspond to CydA and CydB, respectively, based on N-terminal sequence analysis (Kusumoto et al. .2000, Arch Microbiol 173:390-397).
  • Aa3 oxidase is known to consist of four subunits (CtaD, CtaC, CtaE, CtaF) and is known to form a complex with the cytochrome bc1 complex (QcrB, QcrA, QcrC). There is.
  • the cytochrome bd type oxidase complex preferably includes a polypeptide complex having cytochrome bd type oxidase activity shown in (A) or (B) below.
  • (A) the polypeptide composed of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 2 is a cytochrome bd-type oxidase derived from Corynebacterium glutamicum.
  • the polypeptide, which refers to subunit I and consists of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4 refers to cytochrome bd type oxidase subunit II derived from Corynebacterium glutamicum.
  • the identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 2 or 4 is preferably 95% or more, more preferably 96% or more, still more preferably 97% or more, and even more preferably 98%. More preferably, it is 99% or more.
  • amino acid sequences having at least 90% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4 include deletions or substitutions of one or several amino acids with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4. , added, or inserted amino acid sequences.
  • cytochrome bd-type oxidase complex activity can be determined, for example, by referring to the non-patent literature described above (Kusumoto et al. 2000, Arch Microbiol 173:390-397). Specifically, cytochrome bd-type oxidase is extracted as a membrane protein from bacterial cells, and the enzyme obtained by purification using a column or the like is used to measure the reaction that oxidizes quinol to quinone. be able to.
  • Polypeptides consisting of an amino acid sequence having at least 90% identity and functioning as cytochrome bd type oxidase subunit II include, for example, Corynebacterium crenatum, Corynebacterium crudilactis, and Corynebacterium crudilactis. Bacterium efficiens, Corynebacterium SP.
  • Sa1YVA5 Corynebacterium SP.Sa1YVA5
  • Corynebacterium hadale Corynebacterium gottingense
  • Corynebacterium godavarianum cytochrome bd type oxidase subunit I
  • cytochrome bd type oxidase subunit II derived from Corynebacterium senegalense.
  • Methods for introducing mutations such as deletion, substitution, addition, or insertion of amino acids into the amino acid sequence of the polypeptide include, for example, deletion, substitution, or insertion of nucleotides into the nucleotide sequence encoding the amino acid sequence. Examples include methods of introducing mutations such as additions or insertions. Methods for introducing mutations into nucleotide sequences include, for example, chemical mutagens such as ethyl methanesulfonate, N-methyl-N-nitrosoguanidine, and nitrous acid, or physical mutagens such as ultraviolet rays, X-rays, gamma rays, and ion beams.
  • chemical mutagens such as ethyl methanesulfonate, N-methyl-N-nitrosoguanidine, and nitrous acid
  • physical mutagens such as ultraviolet rays, X-rays, gamma rays, and ion beams.
  • mutagenesis site-directed mutagenesis, the method described by Dieffenbach et al. (Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 581-621, 1995), and the like.
  • Methods for introducing site-specific mutations include a method using splicing overlap extension (SOE) PCR (Horton et al., Gene 77, 61-68, 1989), and an ODA method (Hashimoto-Gotoh et al., Gene, 152). , 271-276, 1995), the Kunkel method (Kunkel, TA, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1985, 82, 488), and the like.
  • SOE splicing overlap extension
  • Site-Directed Mutagenesis System Mutan-SuperExpress Km kit (Takara Bio Inc.), Transformer TM Site-Directed Mutagenesis kit (Clonetech Inc.), KOD-Plu
  • site-specific mutagenesis kits such as s-Mutagenesis Kit (Toyobo) Kits are also available.
  • a modified coryneform bacterium (also referred to as a "transformant") in which the function of the cytochrome BD oxidase complex is suppressed or deleted has a decreased expression of the cytochrome BD oxidase complex in the host bacterium. or a bacterial strain in which the function of the protein as a cytochrome BD oxidase complex is suppressed or deleted, preferably, by introducing a mutation, the expression of the cytochrome BD oxidase complex is different from that of the parent bacterium.
  • Examples include bacterial strains (mutated strains) in which the function of the protein as a cytochrome bd-type oxidase complex is reduced or lost compared to that of the cytochrome bd-type oxidase complex.
  • expression of a protein means that a translation product is produced from a gene encoding the protein and is localized in a functional state at its action site.
  • Decreased or lost expression of the cytochrome bd-type oxidase complex by introducing a mutation means that changes at the gene level, transcription level, post-transcriptional regulation level, translation level, and post-translational modification level result in changes in the trait. It means a state in which the amount of cytochrome bd type oxidase complex protein present in the transformant is reduced or lost, preferably significantly reduced or lost compared to that in the parent bacterium.
  • the expression of the cytochrome BD oxidase complex is reduced compared to the parent bacterium means that the expression level of the cytochrome BD oxidase complex present in the transformant is reduced compared to the parent bacterium; More specifically, the expression level of the protein is usually reduced to 50% or less, preferably 20% or less, more preferably 10% or less compared to the parent bacterium, and thereby its activity is similarly reduced. means that Most preferably, the expression level of the cytochrome bd type oxidase complex is 0%, ie, the expression of the cytochrome bd type oxidase complex is lost.
  • the expression level of the cytochrome bd-type oxidase complex is compared by measuring the expression level of the polypeptide using a well-known immunological method such as Western blotting or immunohistological staining.
  • the modified coryneform bacteria in which the expression of the cytochrome BD oxidase complex is reduced or lost can suppress the function of the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex on the chromosomal DNA of the host bacterium. It can be obtained by Here, the suppression of the function may be either complete suppression (inhibition) or incomplete suppression of the function.
  • a gene encoding a cytochrome bd-type oxidase complex means a DNA consisting of a transcription region including an ORF and a transcription regulatory region such as a promoter of the gene.
  • the gene encoding the cytochrome bd-type oxidase complex preferably includes the following polynucleotides (a) or (b).
  • the polynucleotide consisting of the nucleotide sequence shown by SEQ ID NO: 1 refers to the gene cg1301 (cydA) encoding cytochrome bd type oxidase subunit I, derived from Corynebacterium glutamicum
  • the polynucleotide consisting of the nucleotide sequence shown by SEQ ID NO: 3 refers to the gene cg1300 (cydB) derived from Corynebacterium glutamicum and encoding cytochrome bd type oxidase subunit II.
  • nucleotide sequences having at least 90% identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 include one or several nucleotide sequences with respect to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3. Includes deleted, substituted, added, or inserted nucleotide sequences.
  • the method for introducing mutations such as deletion, substitution, addition, or insertion of nucleotides into a nucleotide sequence is as described above.
  • the polynucleotide may be in single-stranded or double-stranded form, or may be DNA or RNA.
  • the DNA may be artificial DNA such as cDNA or chemically synthesized DNA.
  • the function of the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex can be suppressed by deletion or absence of the coding region, non-coding region, transcription or translation initiation region of the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex.
  • Introducing an activating mutation (deletion or inactivation of the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex), or having the activity of degrading the transcript of the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex This can be achieved by suppressing transcription or translation by introducing a polynucleotide or a polynucleotide that suppresses translation of the transcription product into protein.
  • the deletion or inactivation of the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex involves removing part or all of the nucleotide sequence of the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex from the genome. or replacement with other nucleotide sequences, insertion of other polynucleotide fragments into the sequence of the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex, initiation of transcription or translation of the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex. This can be achieved by, for example, giving mutations to the region.
  • part or all of the nucleotide sequence of the gene encoding the cytochrome bd-type oxidase complex is deleted or inactivated. More specific examples include methods for specifically deleting or inactivating the gene encoding the cytochrome bd-type oxidase complex in the genome of cells, and methods for randomly deleting the gene in bacterial cells. Examples include a method of selecting cells having a desired mutation by imparting a deletion or inactivation mutation and then evaluating the expression level and activity of the cytochrome bd type oxidase complex, or performing genetic analysis.
  • Specific deletion or inactivation of the gene encoding the cytochrome bd-type oxidase complex includes, for example, a method using homologous recombination. That is, a DNA fragment of a gene encoding a cytochrome BD oxidase complex into which an inactivating mutation has been introduced by polynucleotide substitution or insertion, or an outer region of a gene encoding a cytochrome BD oxidase complex.
  • a DNA fragment that does not contain the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex is constructed, and this is integrated into the parent bacterium to create a homologous assembly in the region of the genome of the parent bacterium that contains the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex. By causing this change, it is possible to delete or inactivate the gene encoding the cytochrome bd-type oxidase complex on the genome.
  • a recombinant vector (such as a plasmid) containing a DNA fragment containing a partial region of the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex is integrated into the parent bacterium, and the cytochrome BD oxidase complex in the genome of the parent bacterium is injected into the parent bacterium. It is also possible to inactivate the gene encoding the cytochrome bd type oxidase complex by disrupting a partial region of the encoding gene by homologous recombination.
  • a DNA fragment obtained by randomly cloning a gene into which an inactivating mutation has been introduced is introduced into a cell, and the DNA fragment between the gene and the gene on the genome of the cell is introduced into the cell.
  • Examples include a method of causing homologous recombination in cells, and a method of irradiating cells with ultraviolet rays, gamma rays, etc. to induce mutations.
  • An inactivating mutation of a gene refers to a mutation such as a silence mutation, a missense mutation, a nonsense mutation, a frameshift mutation, etc., which causes the target gene to lose its original function.
  • a gene into which an inactivating mutation has been introduced does not express a protein, or expresses a protein whose original activity is impaired.
  • a method for producing a DNA fragment containing a gene encoding a cytochrome bd-type oxidase complex into which an inactivating mutation has been introduced includes site-directed mutagenesis. Site-specific mutation introduction can be performed using a mutation primer containing the nucleotide mutation to be introduced.
  • the region upstream of the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex can be By creating DNA fragments amplified on the side and downstream sides, and then ligating them together using SOE-PCR (splicing by overlap extension PCR) (Gene, 1989, 77(1): p61-68), DNA fragments containing desired mutations can be constructed.
  • SOE-PCR splicing by overlap extension PCR
  • the mutation primer can be produced by a well-known oligonucleotide synthesis method such as the phosphoramidite method (Nucleic Acids Research, 1989, 17:7059-7071).
  • the gene encoding the cytochrome bd-type oxidase complex to be used as a template may be prepared from the host bacterium by a conventional method, or may be chemically synthesized.
  • methods applicable to coryneform bacteria include competent cell transformation method (J Bacteriol, 1967, 93: 1925-1937), electroporation method (FEMS Microbiol Lett, 1990, 55: 135-138), protoplast Examples include the transformation method (Mol Gen Genet, 1979, 168: 111-115) and the Tris-PEG method (J Bacteriol, 1983, 156: 1130-1134).
  • a cytochrome bd-type oxidase complex can be used as a polynucleotide having the activity of decomposing the transcript of a gene encoding the cytochrome bd-type oxidase complex, or a polynucleotide that suppresses the translation of the transcript into protein.
  • a cytochrome bd-type oxidase complex can be used as a polynucleotides that include a nucleotide sequence that is complementary or substantially complementary to the nucleotide sequence of the mRNA of the encoded gene, or a portion thereof.
  • antisense RNA against the mRNA of the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex examples include ribozymes for mRNA of .
  • Bacteria in which the function of the gene encoding the cytochrome bd-type oxidase complex is suppressed can be selected by confirming their genome sequence.
  • bacteria in which the function of the gene encoding the cytochrome BD oxidase complex is suppressed can be selected using the expression level or activity of the cytochrome BD oxidase complex as an indicator.
  • the host bacterium is a coryneform bacterium.
  • coryneform bacteria include a group of microorganisms defined as coryneform bacteria in Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, Vol. 8, 599 (1974), specifically Corynebacterium spp., Brevibacterium spp. Examples include bacteria of the genus Eum, Arthrobacter, Mycobacterium, Rhodococcus, Streptomyces, Micrococcus, and the like.
  • Corynebacterium genus bacteria include Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium efficiens, Corynebacterium ammoniagenes, Corynebacterium halotolerance, and Corynebacterium alkano. Examples include Corynebacterium alkanolyticum, Corynebacterium crenatum, Corynebacterium crudilactis, and Corynebacterium callunae. Examples of the Brevibacterium genus include Brevibacterium ammoniagenes. Examples of bacteria belonging to the genus Arthrobacter include Arthrobacter globiformis. Bacteria of the genus Mycobacterium include Mycobacterium bovis, etc.
  • Micrococcus Bacteria of the genus Micrococcus include Micrococcus freudenreichii, Micrococcus leuteus, Micrococcus ureae, and Micrococcus ureae. Examples include Micrococcus roseus.
  • Coryneform bacteria Corynebacterium genus is preferred, and Corynebacterium glutamicum is more preferred.
  • the above-mentioned microbial cell may be a wild strain, but may also be a mutant strain thereof or an artificially genetically modified cell.
  • the coryneform bacterium used as a host may be one that is suitable for producing aromatic compounds or salts thereof. , 4-pyridinedicarboxylic acid, 2,5-pyridinedicarboxylic acid, catechol, para-hydroxybenzoic acid, para-aminobenzoic acid, 4-amino-3-hydroxybenzoic acid and other aromatic aromas derived from 3-dehydroshikimic acid and chorismic acid. From the viewpoint of production efficiency of group compounds or salts thereof, it is preferable to use coryneform bacteria with improved 3-dehydroshikimic acid production activity and further chorismate production activity.
  • polyesters selected from the following (C), (D), (E) and (F) are used. It is preferable to use coryneform bacteria with enhanced peptide expression as the host.
  • C Polypeptide with 3,4-dihydroxybenzoic acid hydroxylase activity
  • D Polypeptide with 3-dehydroshikimate dehydratase activity
  • E Polypeptide necessary for biosynthesis of para-aminobenzoic acid from chorismate
  • F Polypeptide having para-aminobenzoic acid hydroxylase activity
  • the modified coryneform bacterium of the present invention is preferably a modified coryneform bacterium in which the function of the cytochrome bd-type oxidase complex is suppressed or deleted, and includes at least the following (C), (D), and (E).
  • the polypeptide (C) having 3,4-dihydroxybenzoic acid hydroxylase activity is a polypeptide that catalyzes the reaction of producing gallic acid from protocatechuic acid, and for example, (C1) shown in SEQ ID NO: 5. or (C2) a polypeptide consisting of an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5 and having 3,4-dihydroxybenzoic acid hydroxylase activity. It will be done.
  • the polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 5 is a polypeptide having 3,4-dihydroxybenzoate hydroxylase activity, which is a mutant of parahydroxybenzoate hydroxylase (pobA) derived from Corynebacterium glutamicum. (denoted as "pobA*" in FIG. 1).
  • examples of the polypeptide having an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 5 of (C2) and having 3,4-dihydroxybenzoic acid hydroxylase activity include, for example, Corynebacterium spp.
  • polypeptides having 3,4-dihydroxybenzoate hydroxylase activity derived from bacteria include 4-hydroxybenzoate-3-monooxygenase derived from Corynebacterium glutamicum, and polypeptides derived from Corynebacterium suranareeae. ) and 4-hydroxybenzoate-3-monooxygenase derived from Corynebacterium crudilactis.
  • the polypeptide (D) having 3-dehydroshikimate dehydratase activity is a polypeptide that catalyzes the reaction of producing protocatechuic acid from 3-dehydroshikimate, and includes, for example, the amino acid sequence shown in (D1) SEQ ID NO: 6. or (D2) a polypeptide consisting of an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 and having 3-dehydroshikimate dehydratase activity.
  • the polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6 is 3-dehydroshikimate dehydratase derived from Corynebacterium glutamicum and is known as "qsuB".
  • examples of the polypeptide having an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 of (D2) and having 3-dehydroshikimate dehydratase activity include, for example, a polypeptide derived from a Corynebacterium genus bacterium. Specific examples include 3-dehydroshikimate dehydratase derived from Corynebacterium glutamicum and 3-dehydroshikimate dehydratase derived from Corynebacterium suranaleae.
  • Polypeptides necessary for biosynthesizing para-aminobenzoic acid from (E) chorismate include (EI) 4-amino-4-deoxychorismate synthase (4-amino-4-deoxychorismate synthase), (EII) ) 4-amino-4-deoxychorismate lyase. Therefore, enhancement of the expression of polypeptides necessary for biosynthesizing para-aminobenzoic acid from chorismate includes an embodiment in which expression of any one or more of these polypeptides is enhanced. Para-aminobenzoic acid is produced from chorismic acid via 4-amino-4-deoxychorismate.
  • chorismate to 4-amino-4-deoxychorismate involves para-aminobenzoate synthetase component II (PabA) and para-aminobenzoate synthetase component I (PabB). Sumate is converted to para-aminobenzoic acid by 4-amino-4-deoxychorismate lyase (PabC).
  • PabA para-aminobenzoate synthetase component II
  • PabB para-aminobenzoate synthetase component I
  • PabC 4-amino-4-deoxychorismate lyase
  • EI 4-amino-4-deoxychorismate synthase is a polypeptide that catalyzes the reaction of producing 4-amino-4-deoxychorismate from chorismate.
  • Examples include polypeptides having acid synthase activity.
  • (EII) 4-amino-4-deoxychorismate lyase is a polypeptide that catalyzes the reaction of producing para-aminobenzoic acid from 4-amino-4-deoxychorismate; for example, (EII-1) A polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, or (EII-2) consisting of an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, and 4-amino-4-deoxycoli Examples include polypeptides having sumate lyase activity.
  • polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 is 4-amino-4-deoxychorismate synthase derived from Corynebacterium glutamicum, known as "pabAB” and shown by SEQ ID NO: 8.
  • the polypeptide consisting of the amino acid sequence is 4-amino-4-deoxychorismate lyase derived from Corynebacterium glutamicum and is known as "pabC".
  • the polypeptide (F) having a polypeptide having para-aminobenzoic acid hydroxylase activity is a polypeptide that catalyzes the reaction of producing 4-amino-3-hydroxybenzoic acid from para-aminobenzoic acid, for example, (F1) A polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9, or (F2) a polypeptide consisting of an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9, and having para-aminobenzoate hydroxylase activity. can be mentioned.
  • the polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 is a polypeptide having para-aminobenzoate hydroxylase activity, which is a variant of para-hydroxybenzoate hydroxylase derived from Caulobacter vibrioides ( In Figure 1, it is expressed as “phbh*”).
  • (F2) a polypeptide consisting of an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 and having para-aminobenzoic acid hydroxylase activity, for example, para-hydroxybenzoic acid derived from Caulobacter bacteria.
  • Acid hydroxylases include, specifically, parahydroxybenzoate hydroxylase derived from Caulobacter rhizosphaerae, parahydroxybenzoate hydroxylase derived from Caulobacter sp., and the like.
  • gallic acid in the production of gallic acid, it is preferable to use a host in which the expression of a polypeptide having (C) 3,4-dihydroxybenzoic acid hydroxylase activity is enhanced, and (D) a host with enhanced expression of a polypeptide having dehydroshikimic acid dehydratase activity. It is more preferable to use a host in which expression of the polypeptide having the above-described polypeptide is enhanced.
  • para-aminobenzoic acid it is preferable to use a host in which the expression of the polypeptide necessary for biosynthesizing para-aminobenzoic acid from (E) chorismic acid is enhanced, and 4-amino-3-hydroxybenzoic acid
  • a host in which the expression of a polypeptide having 3,4-dihydroxybenzoic acid hydroxylase activity is enhanced it is preferable to use a host in which the expression of a polypeptide having 3,4-dihydroxybenzoic acid hydroxylase activity is enhanced, and (E) in order to biosynthesize para-aminobenzoic acid from chorismate. It is more preferable to use a host in which expression of the necessary polypeptide is enhanced.
  • coryneform bacteria used as a host in the present invention from the viewpoint of improving 3-dehydroshikimic acid production or chorismate production activity, for example, polypeptides shown in (G) to (O) below may be used. It is preferable to use coryneform bacteria with enhanced expression.
  • G a polypeptide having 3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate synthase activity,
  • H a polypeptide having 3-dehydroquinic acid synthase activity;
  • II a polypeptide having 3-dehydroquinic acid dehydratase activity;
  • J a polypeptide having 5-shikimate dehydrogenase activity,
  • K a polypeptide having shikimate kinase activity;
  • L a polypeptide having 3-phosphoshikimate-1-carboxyvinyltransferase activity,
  • M a polypeptide having chorismate synthase activity;
  • N a polypeptide having pyruvate phosphate dikinase activity;
  • O Enzymes involved in the pentose phosphate pathway: glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconolactonase, phosphogluconate dehydrogenase, ribose-5-phosphate
  • the host coryneform bacterium in which the expression of the polypeptide is enhanced is a coryneform bacterium into which the polynucleotide necessary for the expression of the polypeptide has been introduced so as to be able to express it, and the polypeptide is
  • the bacteria may be foreign or may be naturally present in the bacteria. Examples include coryneform bacteria into which the polynucleotide can be expressed, and coryneform bacteria in which the degree of expression of the polynucleotide is enhanced.
  • coryneform bacteria into which a vector or DNA fragment containing the polynucleotide and a control region operably linked thereto have been introduced, and coryneform bacteria in which the control region of the polynucleotide has been replaced with a strong control region.
  • Examples include bacteria.
  • the strong control region include, but are not limited to, known high-expression promoters such as the T7 promoter, lac promoter, tac promoter, trp promoter, tu promoter, and gap promoter.
  • an inducible promoter derived from prokaryotes can be used, such as the vanA promoter, which is induced by the addition of ferulic acid, vanillic acid, or vanillin, and the vanA promoter, which is induced by the addition of resorcinol or 2,4-dihydroxybenzoic acid.
  • Examples include, but are not limited to, the promoter (hereinafter abbreviated as Pben), the promoter of the cg2118 gene, the promoter of the ptsS (cg2925) gene, etc., which are induced by the addition of either fructose or sucrose.
  • Pben the promoter
  • the promoter of the cg2118 gene the promoter of the ptsS (cg2925) gene, etc.
  • a DNA fragment containing the strong control region and the polynucleotide sequence of a selection marker is introduced into the host cell, and homologous recombination or Examples include methods for selecting cells transformed by non-homologous recombination and the like.
  • modified coryneform bacteria By culturing the modified coryneform bacteria produced in this way, evaluating the productivity of aromatic compounds or their salts, and selecting appropriate transformants, useful aromatic compounds or salts thereof producing bacteria can be obtained. can be obtained.
  • the product can be measured according to the method described in Examples below.
  • the method for producing an aromatic compound or a salt thereof of the present invention is carried out by culturing the above-mentioned modified coryneform bacteria, preferably in the presence of saccharides, and recovering the target aromatic compound or salt thereof.
  • saccharide glucose is preferred, but in addition to monosaccharides such as fructose, mannose, arabinose, xylose, and galactose, saccharides that can generate glucose through metabolism can also be used.
  • Such sugars include oligosaccharides or polysaccharides having glucose units; disaccharides such as cellobiose, sucrose, lactose, maltose, trehalose, cellobiose, xylobiose; polysaccharides such as dextrin or soluble starch, etc. can be mentioned.
  • molasses can also be used as a raw material containing these raw material compounds.
  • inedible agricultural waste such as straw (rice straw, barley straw, wheat straw, rye straw, oat straw, etc.), bagasse, corn stover, energy crops such as switchgrass, napier grass, miscanthus, and wood chips are also used.
  • a saccharification solution containing a plurality of sugars such as glucose, which is obtained by saccharifying waste paper or the like with a saccharifying enzyme or the like.
  • the medium for culturing the transformant may be a natural medium or a synthetic medium, as long as it contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, etc., and can efficiently culture the modified coryneform bacteria of the present invention. Either may be used.
  • a carbon source the above-mentioned sugars or molasses or saccharified liquid containing them are used, but in addition to the above-mentioned sugars, sugar alcohols such as mannitol, sorbitol, xylitol, and glycerin; acetic acid, citric acid, lactic acid, and fumaric acid are also used.
  • the concentration of saccharides, which are raw material compounds, in the culture solution is preferably 1 to 20 w/v%, more preferably 2 to 10 w/v%, even more preferably 2 to 5 w/v%.
  • nitrogen sources include peptone, meat extract, yeast extract, casein hydrolyzate, soybean meal alkaline extract, alkylamines such as methylamine, nitrogen-containing organic compounds such as amino acids, ammonia or its salts (ammonium chloride, Inorganic or organic ammonium compounds such as ammonium sulfate, ammonium nitrate, ammonium acetate), urea, aqueous ammonia, sodium nitrate, potassium nitrate, etc. can be used.
  • alkylamines such as methylamine
  • nitrogen-containing organic compounds such as amino acids, ammonia or its salts (ammonium chloride, Inorganic or organic ammonium compounds such as ammonium sulfate, ammonium nitrate, ammonium acetate), urea, aqueous ammonia, sodium nitrate, potassium nitrate, etc.
  • nitrogen-containing organic compounds such as amino acids, ammonia or its salts (ammonium chloride, Inorgan
  • the inorganic salts include primary potassium phosphate, secondary potassium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous nitrate, manganese sulfate, zinc sulfate, cobalt sulfate, calcium carbonate, and the like.
  • vitamins, antifoaming agents, etc. can be added as necessary.
  • the vitamins include biotin, thiamine (vitamin B1), pyridoxine (vitamin B6), pantothenic acid, inositol, and nicotinic acid.
  • Media for coryneform bacteria include A medium [J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 7:182-196 (2004)], BT medium [J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 8:91-103 (2004)], Examples include CGXII medium [Patent No. 6322576], and these media may be used with the saccharide concentration within the above range.
  • the transformant prior to the reaction or culture containing saccharides, it is preferable to grow the transformant by culturing it in the same medium under aerobic conditions at a temperature of about 25 to 38°C for about 12 to 48 hours.
  • the culture temperature or reaction temperature is preferably 15 to 45°C, more preferably 25 to 37°C. Further, the culture or reaction time can be carried out for 24 hours to 168 hours, preferably 24 hours to 96 hours, more preferably 24 hours to 72 hours, with stirring or shaking as necessary. Furthermore, during culturing, antibiotics such as ampicillin and kanamycin may be added to the medium as necessary. Cultivation may be performed in a batch, fed-batch, or continuous manner. Among these, batch type is preferred.
  • the culture or reaction may be carried out under aerobic conditions or reducing conditions, but it is preferably carried out under aerobic conditions. When the reaction or culture is carried out under aerobic conditions, it is preferable to carry out the reaction or culturing under conditions that suppress excessive growth of the transformant from the viewpoint of production efficiency of aromatic compounds or salts thereof.
  • the method for recovering and purifying the aromatic compound or its salt from the culture can be carried out by combining well-known ion exchange resin methods, precipitation methods, crystallization methods, recrystallization methods, concentration methods, and other methods.
  • ionic substances are removed using a cation and anion exchange resin, and the aromatic compound or its salt can be obtained by concentrating.
  • the aromatic compound or its salt accumulated in the culture may be used as it is without being isolated.
  • the present invention further discloses the following aspects.
  • a method for producing an aromatic compound or a salt thereof comprising the step of culturing a modified coryneform bacterium in which the function of the cytochrome bd-type oxidase complex is suppressed or deleted.
  • the modified coryneform bacterium is a bacterial strain in which expression of the cytochrome bd type oxidase complex is reduced or lost compared to the parent bacterium.
  • the cytochrome bd type oxidase complex is the following (A) or (B): (A) A complex composed of a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 2 and a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4, (B) A polypeptide consisting of an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and functioning as cytochrome bd type oxidase subunit I and an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4.
  • the modified coryneform bacterium is a bacterial strain obtained by deleting or inactivating part or all of the nucleotide sequence of the following polynucleotide (a) or (b), ⁇ 2> or ⁇ 3 >Method.
  • ⁇ 5> As a host, at least the following (C), (D), (E) and (F): (C) Polypeptide with 3,4-dihydroxybenzoic acid hydroxylase activity (D) Polypeptide with 3-dehydroshikimate dehydratase activity (E) Polypeptide necessary for biosynthesis of para-aminobenzoic acid from chorismate (F) The method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, using a coryneform bacterium in which expression of one or more polypeptides selected from polypeptides having para-aminobenzoic acid hydroxylase activity is enhanced.
  • the polypeptide having 3,4-dihydroxybenzoic acid hydroxylase activity is (C1) a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 5, or (C2) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 5.
  • the method of ⁇ 5> which is a polypeptide consisting of an amino acid sequence having at least 90% identity with , and having 3,4-dihydroxybenzoate hydroxylase activity.
  • the polypeptide having 3-dehydroshikimate dehydratase activity is (D1) a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6, or (D2) at least 90% of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6.
  • EII A polypeptide consisting of an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence and having 4-amino-4-deoxychorismate synthase activity, , (EII-1) a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, or (EII-2) consisting of an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, and 4- The method of ⁇ 8>, which is a polypeptide having amino-4-deoxychorismate lyase activity.
  • the polypeptide having para-aminobenzoic acid hydroxylase activity is (F1) a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9, or (F2) at least 90% of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9.
  • the method of ⁇ 5> which is a polypeptide consisting of an amino acid sequence having the same identity as , and having para-aminobenzoic acid hydroxylase activity.
  • the aromatic compound or its salt is gallic acid, protocatechuic acid, catechol, 2,4-pyridinedicarboxylic acid, 2,5-pyridinedicarboxylic acid, parahydroxybenzoic acid, paraaminobenzoic acid, 4-amino-3-hydroxy
  • the aromatic compound or its salt is gallic acid, protocatechuic acid, para-hydroxybenzoic acid, para-aminobenzoic acid, 4-amino-3-hydroxybenzoic acid, or a salt thereof, ⁇ 1> to ⁇ 11>. Either way.
  • ⁇ 14> The method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>, wherein the aromatic compound or a salt thereof is gallic acid, para-aminobenzoic acid, 4-amino-3-hydroxybenzoic acid, or a salt thereof.
  • the coryneform bacteria are Corynebacterium bacteria.
  • Corynebacterium bacteria include Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium efficiency, Corynebacterium ammoniagenes, Corynebacterium halotolerans, Corynebacterium alcanolyticum, Corynebacterium carnae, Corynebacterium crenatum or Corynebacterium
  • ⁇ 17> The method of ⁇ 16>, wherein the Corynebacterium bacterium is Corynebacterium glutamicum.
  • F A coryneform bacterium in which the expression of one or more polypeptides selected from polypeptides having para-aminobenzoic acid hydroxylase activity is enhanced.
  • the cytochrome bd type oxidase complex is the following (A) or (B): (A) A complex composed of a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 2 and a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4, (B) A polypeptide consisting of an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and functioning as cytochrome bd type oxidase subunit I and an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4.
  • coryneform bacterium of ⁇ 18> which is a polypeptide complex having cytochrome bd type oxidase activity shown in ⁇ 20>
  • coryneform bacterium according to ⁇ 18> or ⁇ 19> wherein part or all of the nucleotide sequence of the polynucleotide (a) or (b) below is deleted or inactivated.
  • the polypeptide having 3,4-dihydroxybenzoic acid hydroxylase activity is (C1) a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 5, or (C2) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 5.
  • the coryneform bacterium according to any one of ⁇ 18> to ⁇ 20> which is a polypeptide consisting of an amino acid sequence having at least 90% identity with , and having 3,4-dihydroxybenzoic acid hydroxylase activity.
  • the polypeptide having 3-dehydroshikimate dehydratase activity is (D1) a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6, or (D2) at least 90% of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6.
  • the coryneform bacterium according to any one of ⁇ 18> to ⁇ 20> which is a polypeptide consisting of an amino acid sequence having % identity and having 3-dehydroshikimate dehydratase activity.
  • E The polypeptide necessary for biosynthesizing para-aminobenzoic acid from chorismate is synthesized by (EI) 4-amino-4-deoxychorismate synthase and (EII) 4-amino-4-deoxychorismate.
  • EI) 4-amino-4-deoxychorismate synthase is a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by (EI-1) SEQ ID NO: 7, or (EI-2) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7.
  • EII A polypeptide consisting of an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence and having 4-amino-4-deoxychorismate synthase activity, , (EII-1) a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, or (EII-2) consisting of an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, and 4- The coryneform bacterium of ⁇ 23>, which is a polypeptide having amino-4-deoxychorismate lyase activity.
  • the polypeptide having para-aminobenzoic acid hydroxylase activity is (F1) a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9, or (F2) at least 90% of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9.
  • Coryneform bacterium according to any one of ⁇ 18> to ⁇ 26>, wherein the coryneform bacterium is a bacterium belonging to the genus Corynebacterium.
  • Corynebacterium bacteria include Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium efficiency, Corynebacterium ammoniagenes, Corynebacterium halotolerans, Corynebacterium alcanolyticum, Corynebacterium carnae, Corynebacterium crenatum or Corynebacterium
  • the coryneform bacterium of ⁇ 27> which is U. cruzilactis.
  • ⁇ 29> The Coryneform bacterium of ⁇ 28>, wherein the Corynebacterium bacterium is Corynebacterium glutamicum.
  • ⁇ Preparation of strain with improved chorismate production activity 1) Construction of a plasmid with a tu promoter introduced into the cg1829 (aroC) promoter region
  • the 5' upstream region of the cg1829 gene region (SEQ ID NO: 10) was carried out by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NO: 11 and 12).
  • the 5' side region (SEQ ID NO: 13) in the cg1829 gene ORF was amplified by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NO: 14 and 15) to obtain a DNA fragment.
  • a DNA fragment containing the tu promoter (SEQ ID NO: 16) was amplified by PCR using the ATCC13032 strain genome as a template and two types of DNA primers (SEQ ID NO: 17 and 18) to obtain a DNA fragment.
  • pHKPsacB1 (see patent application 2014-523757) was used as a template and amplified by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NOs: 19 and 20), and the resulting PCR product was injected with DpnI (Takara Bio). Processing was performed.
  • each DNA fragment was purified using NucleoSpin Gel and PCR Clean-up (Takara Bio) and ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio) to create plasmid pHKPsacB_Ptu- aroC was produced.
  • the KC367sr strain was analyzed by PCR method (Sapphire Amp (Takara Bio)) using primers of SEQ ID NOs: 11 and 21, the expected results were obtained, indicating that the KC367sr strain was introduced with the plasmid pHKPsacB_Ptu-aroC1. It was confirmed that this was a cross-over homologous recombinant.
  • the KC367sr strain was cultured in 1 mL of LB liquid medium (10 g/L tryptone, 5 g/L yeast extract, 10 g/L sodium chloride) for 24 hours, and a portion of the culture medium was plated on LB agar medium containing 20% sucrose.
  • strain KC367 was obtained.
  • PCR method (Sapphire Amp (Takara Bio)) using primers of SEQ ID NOs: 21 and 22, strain KC367 is a double-crossover homologous recombinant in which the tu promoter has been introduced into the cg1829 (aroC) promoter region as expected. It was confirmed.
  • a DNA fragment containing the tu promoter (SEQ ID NO: 16) was amplified by PCR using the ATCC13032 strain genome as a template and two types of DNA primers (SEQ ID NO: 17 and 18) to obtain a DNA fragment. Furthermore, using pHKPsacB1 as a template, amplification was performed by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NOs: 19 and 20), and the resulting PCR product was treated with DpnI (Takara Bio).
  • each DNA fragment was purified using NucleoSpin Gel and PCR Clean-up (Takara Bio) and ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio) to create plasmid pHKPsacB_Ptu- tkt was created.
  • the KC376sr strain has plasmid pHKPsacB_Ptu-tkt in the promoter region of cg1774. It was confirmed that this was a single-crossover homologous recombinant introduced into the plant.
  • the KC376sr strain was cultured in 1 mL of LB liquid medium (10 g/L tryptone, 5 g/L yeast extract, 10 g/L sodium chloride) for 24 hours, and a portion of the culture medium was plated on LB agar medium containing 20% sucrose. By culturing, strain KC376 was obtained.
  • strain KC376 is a double-crossover homologous recombinant in which the tu promoter has been introduced into the cg1774 (tkt) promoter region as expected. It was confirmed.
  • a DNA fragment containing the tu promoter (SEQ ID NO: 16) was amplified by PCR using the ATCC13032 strain genome as a template and two types of DNA primers (SEQ ID NO: 17 and 18) to obtain a DNA fragment. Furthermore, using pHKPsacB1 as a template, amplification was performed by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NOs: 19 and 20), and the resulting PCR product was treated with DpnI (Takara Bio).
  • each DNA fragment was purified using NucleoSpin Gel and PCR Clean-up (Takara Bio) and ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio) to create plasmid pHKPsacB_Ptu- ppsA was produced.
  • the KC408sr strain was cultured in 1 mL of LB liquid medium (10 g/L tryptone, 5 g/L yeast extract, 10 g/L sodium chloride) for 24 hours, and a portion of the culture medium was plated on LB agar medium containing 20% sucrose. By culturing, strain KC408 was obtained.
  • strain KC408 was found to be a double-crossover homologous recombinant in which the tu promoter was introduced into the cg0644 (tkt) promoter region as expected. It was confirmed.
  • a DNA fragment (SEQ ID NO: 45) containing the promoter of the cg2875 gene was amplified by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NO: 46 and 47) using the ATCC13032 strain genome as a template to obtain a DNA fragment. Ta. Furthermore, using pHKPsacB1 as a template, amplification was performed by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NOs: 19 and 20), and the resulting PCR product was treated with DpnI (Takara Bio).
  • each DNA fragment was purified using NucleoSpin Gel and PCR Clean-up (Takara Bio) and ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio) to create plasmid pHKPsacB_Pcg2875- pabAB was produced.
  • the KC412sr strain was introduced with the plasmid pHKPsacB_Pcg2875-pabAB1. It was confirmed that this was a cross-over homologous recombinant.
  • the KC412sr strain was cultured in 1 mL of LB liquid medium (10 g/L tryptone, 5 g/L yeast extract, 10 g/L sodium chloride) for 24 hours, and a portion of the culture medium was plated on LB agar medium containing 20% sucrose. By culturing, strain KC412 was obtained.
  • the KC412 strain was a double-crossover homologous recombinant in which the promoter of the cg2875 gene was introduced into the cg1134 (pabAB) promoter region by the PCR method (Sapphire Amp (Takara Bio)) using primers of SEQ ID NOs: 48 and 49. It was confirmed that
  • pHKPsacB1 As a template, amplification was performed by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NOs: 19 and 20), and the resulting PCR product was treated with DpnI (Takara Bio). For the three types of PCR products obtained, each DNA fragment was purified using NucleoSpin Gel and PCR Clean-up (Takara Bio), and ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio) to create plasmid pHKPsacB_ ⁇ cydAB. Created.
  • the KC418sr strain was cultured in 1 mL of LB liquid medium (10 g/L tryptone, 5 g/L yeast extract, 10 g/L sodium chloride) for 24 hours, and a portion of the culture medium was plated on LB agar medium containing 20% sucrose. By culturing, KC418 strain was obtained. By PCR method (Sapphire Amp (Takara Bio)) using primers of SEQ ID NOs: 56 and 57, it was confirmed that the KC418 strain is a double-crossover homologous recombinant in which the cg1300-1301 (cydAB) gene region is deleted as expected. It was confirmed.
  • pHKPsacB1 As a template, amplification was performed by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NOs: 19 and 20), and the resulting PCR product was treated with DpnI (Takara Bio). For the three types of PCR products obtained, each DNA fragment was purified using NucleoSpin Gel and PCR Clean-up (Takara Bio), and ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio) to create plasmid pHKPsacB_ ⁇ ctaCF. Created.
  • the KC469sr strain was cultured in 1 mL of LB liquid medium (10 g/L tryptone, 5 g/L yeast extract, 10 g/L sodium chloride) for 24 hours, and a portion of the culture medium was plated on LB agar medium containing 20% sucrose. By culturing, strain KC469 was obtained. By PCR method (Sapphire Amp (Takara Bio)) using primers with SEQ ID NOs: 64 and 65, strain KC469 was found to be a double-crossover homologous recombinant with deletion of the cg2408-2409 (ctaCF) gene region as expected. It was confirmed.
  • Two types of fragments (SEQ ID NOs: 68 and 69) of the HFM122 mutant gene were synthesized (Eurofin Genomics and Genscript), and PCR was performed using two types of DNA primers (SEQ ID NOs: 70 and 71 and 72 and 73), respectively.
  • a DNA fragment was obtained by amplification.
  • each DNA fragment was purified using NucleoSpin Gel and PCR Clean-up (Takara Bio), and ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio) to create plasmid pECsf_gapS_pabABC_tuD_HFM122.
  • LA_OPT1- HFM122LA_OPT2 was produced.
  • the 5' upstream region of the cg2484 gene region (SEQ ID NO: 74) was amplified by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NO: 75 and 76), and the 3' region of the cg2484 gene region (SEQ ID NO: 77) was amplified by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NOs: 78 and 79) to obtain DNA fragments.
  • a DNA fragment (SEQ ID NO: 45) containing the promoter of the cg2875 gene was amplified by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NO: 46 and 47) using the ATCC13032 strain genome as a template to obtain a DNA fragment.
  • Ta The 5' upstream region of the cg2484 gene region (SEQ ID NO: 74) was amplified by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NO: 75 and 76), and the 3' region of the cg2484 gene region (SEQ ID NO: 77) was amplified
  • the above plasmid pECsf_gapS_pabABC_tuD_HFM122LA_OPT1-HFM122LA_OPT2 was amplified by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NO: 69 and 80) as a template, and the obtained PCR product was treated with DpnI (Takara Bio). Furthermore, using pHKPsacB1 as a template, amplification was performed by PCR using two types of DNA primers (SEQ ID NOs: 19 and 20), and the resulting PCR product was treated with DpnI (Takara Bio).
  • each DNA fragment was purified using NucleoSpin Gel and PCR Clean-up (Takara Bio) and ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio) to create plasmid pHKPsacB_ ⁇ cg2484: :Pcg2875-HFM122LA_OPT1-HFM122LA_OPT2 was produced.
  • the KC417sr strain was analyzed by the PCR method (Sapphire Amp (Takara Bio)) using primers with SEQ ID NOs: 67 and 81, the expected results were obtained, so the KC417sr strain contained the plasmid pHKPsacB_ ⁇ cg2484::Pcg2875-HFM122LA_OPT1-HFM122LA_OPT2. It was confirmed that this was a single-crossover homologous recombinant in which the following was introduced.
  • the KC417sr strain was cultured in 1 mL of LB liquid medium (10 g/L tryptone, 5 g/L yeast extract, 10 g/L sodium chloride) for 24 hours, and a portion of the culture medium was plated on LB agar medium containing 20% sucrose. By culturing, strain KC417 was obtained. As expected, the KC417 strain was introduced with the HFM122 mutant gene linked to the promoter of the cg2875 gene into the cg2484 gene region by the PCR method (Sapphire Amp (Takara Bio)) using primers of SEQ ID NOs: 81 and 82. It was confirmed that it was a type homologous recombinant.
  • the KC427sr strain was cultured in 1 mL of LB liquid medium (10 g/L tryptone, 5 g/L yeast extract, 10 g/L sodium chloride) for 24 hours, and a portion of the culture medium was plated on LB agar medium containing 20% sucrose. By culturing, strain KC427 was obtained. By PCR method (Sapphire Amp (Takara Bio)) using primers of SEQ ID NOs: 56 and 57, it was confirmed that the KC427 strain is a double-crossover type homologous recombinant in which the cg1300-1301 (cydAB) gene region is deleted as expected. It was confirmed.
  • the KC470sr strain was cultured in 1 mL of LB liquid medium (10 g/L tryptone, 5 g/L yeast extract, 10 g/L sodium chloride) for 24 hours, and a portion of the culture medium was plated on LB agar medium containing 20% sucrose. By culturing, strain KC470 was obtained. By PCR method (Sapphire Amp (Takara Bio)) using primers of SEQ ID NOs: 64 and 65, it was confirmed that the KC470 strain is a double-crossover homologous recombinant in which the cg2408-2409 (ctaCF) gene region is deleted as expected. It was confirmed.
  • ctaCF cg2408-2409
  • GAL productivity evaluation> Preparation of GAL-producing cydAB disrupted strain
  • the above-mentioned plasmid pHKPsacB_ ⁇ cydAB was introduced into the KC148 strain (patent application 2020-94649) using a transformation method by electroporation, and the KC201sr strain was selected for kanamycin resistance. Obtained.
  • the KC201sr strain was analyzed by PCR method (Sapphire Amp (Takara Bio)) using primers of SEQ ID NOs: 51 and 56, the expected results were obtained.
  • the KC201sr strain is a single-crossover strain into which the plasmid pHKPsacB_ ⁇ cydAB has been introduced. It was confirmed that it was a type homologous recombinant.
  • the KC201sr strain was cultured in 1 mL of LB liquid medium (10 g/L tryptone, 5 g/L yeast extract, 10 g/L sodium chloride) for 24 hours, and a portion of the culture medium was plated on LB agar medium containing 20% sucrose. By culturing, strain KC201 was obtained.
  • KC201 strain is a double-crossover type homologous recombinant in which the cg1300-1301 (cydAB) gene region is deleted as expected. It was confirmed.
  • the KC468sr strain was cultured in 1 mL of LB liquid medium (10 g/L tryptone, 5 g/L yeast extract, 10 g/L sodium chloride) for 24 hours, and a portion of the culture medium was plated on LB agar medium containing 20% sucrose. By culturing, strain KC468 was obtained. By PCR method (Sapphire Amp (Takara Bio)) using primers of SEQ ID NOs: 64 and 65, it was confirmed that the KC468 strain is a double-crossover homologous recombinant in which the cg2408-2409 (ctaCF) gene region is deleted as expected. It was confirmed.
  • Glucose was analyzed using ICsep ION-300 (7.8 mm x 300 mm, Tokyo Kasei Kogyo), using a 37 mM sulfuric acid solution as the eluent, at a flow rate of 0.5 mL/min, and at a column temperature of 50°C. RI was used to detect glucose.

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Abstract

形質転換されたコリネ型細菌を用いて芳香族化合物を効率よく製造する方法を提供する。 シトクロームbd型酸化酵素複合体の機能が抑制又は欠失された改変コリネ型細菌を培養する工程を含む、芳香族化合物又はその塩の製造方法。

Description

芳香族化合物の製造方法
 本発明は、改変コリネ型細菌を用いた芳香族化合物の製造方法に関する。
 近年、安価な原料であるグルコースから、微生物を用いて没食子酸を始め、有用な芳香族化合物を生産することが所望されている。微生物は、芳香族化合物を生合成する代謝経路(シキミ酸経路)を保有する。すなわち、解糖系で作られるホスホエノールピルビン酸がペントースリン酸経路から供給されるエリスロース4-リン酸と結合して3-デオキシ-D-アラビノペプツロソン酸7-リン酸(DAHP)となり、3-デヒドロキナ酸(DHQ)、3-デヒドロシキミ酸(DHS)を経てシキミ酸となる。さらに、シキミ酸はアデノシン3リン酸からリン酸基が転移して、3-ホスホシキミ酸となり、3-ホスホエノ-ルピルビルシキミ酸を経てコリスミ酸となる。シキミ酸経路では炭素6員環が形成された後、二重結合の形成が行われ、DHSから誘導されるプロトカテク酸からは、没食子酸、2,4-ピリジンジカルボン酸(2,4-PDCA)、2,5-ピリジンジカルボン酸(2,5-PDCA)、カテコール、パラアミノ安息香酸(4-ABA)、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸(4,3-AHBA)等の芳香族化合物が生産される(図1)。
 このうち、没食子酸は、還元性が強いことから、写真の現像剤や青インクの製造原料等に使用され、また、没食子酸プロピル等のエステルは、油脂やバターの酸化防止剤として使用されている。さらに、没食子酸を脱炭酸して合成されるピロガロールは、電子材料、有機合成試薬、写真の現像液、毛織物の媒染剤等として使用されることから、没食子酸を効率よく生産させることは有益である。また、耐熱性や力学強度に優れたエンジニアリングプラスチックであるポリベンズオキサゾール(PBO)は、繊維材料及び半導体素子の絶縁膜等に利用されるが(非特許文献1)、その製造原料となり得る4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸(4,3-AHBA)類も近年注目されている。また、紫外線吸収剤や医薬品の原料の他、ポリマー原料にもなり得るパラアミノ安息香酸(4-ABA)は、従来化学合成されているが、多大なエネルギーを必要とするため、環境調和型なプロセスである発酵生産技術が望まれている。
 一方、コリネ型細菌は好気性細菌であり、呼吸に酸素を電子受容体として利用する。コリネ型細菌の呼吸鎖の末端酸化酵素には、シトクロームaa3型酸化酵素とシトクロームbd型酸化酵素の2種類があることが知られている(非特許文献2)。
 従来、コリネ型細菌の呼吸鎖関連酵素と物質生産との関係については、例えばシトクロームbd型酸化酵素を破壊した株でTCA回路派生物であるリジンの生産性が向上したこと(非特許文献3)、シトクロームbd型酸化酵素を過剰発現させた株でジアセチルの生産性が向上したこと(非特許文献4)が報告されている。また、特許文献1には、NAD(P)Hを必要とする酸化還元酵素に使用可能なNAD(P)Hの量を増やすべく、呼吸経路を不活性化するように操作された微生物が開示されている。
 しかしながら、シトクロームbd型酸化酵素の機能を抑制又は欠失させた場合に、芳香族化合物の生産性が向上することについては、これまでに全く知られていない。
  〔特許文献1〕米国特許出願公開第2008/0293101号明細書
  〔非特許文献1〕村瀬浩貴,SENI GAKKAISHI(繊維と工業), Vol.66, No.6 (2010)
  〔非特許文献2〕Michael Bott et al., Journal of Biotechnology,Vol.104, Issues 1-3,2003,129-153
  〔非特許文献3〕Armin Kabus et al., American Society for Microbiology Applied and Environmental Microbiology Vol.73, 2006, No.3, 861-868
  〔非特許文献4〕Cong Chen et al., Journal of Biotechnology Vol.332, 2021, 20-28
 本発明は、以下の1)~2)に係るものである。
 1)シトクロームbd型酸化酵素複合体の機能が抑制又は欠失された改変コリネ型細菌を培養する工程を含む、芳香族化合物又はその塩の製造方法。
 2)シトクロームbd型酸化酵素複合体の機能が抑制又は欠失された改変コリネ型細菌であって、少なくとも下記の(C)、(D)、(E)及び(F):
 (C)3,4-ジヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチド
 (D)3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチド
 (E)コリスミ酸からパラアミノ安息香酸を生合成するために必要なポリペプチド
 (F)パラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチド
から選ばれる1以上のポリペプチドの発現が強化されている、コリネ型細菌。
宿主としてコリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)を用いた場合の各種芳香族化合物の生産経路を示す模式図。図中、aroG及びaroFは2-デヒドロ-3-デオキシアラビノヘプトン酸アルドラーゼをコードする遺伝子であり、aroBは3-デヒドロキナ酸シンターゼをコードする遺伝子であり、aroDはデヒドロキナ酸デヒドラターゼをコードする遺伝子であり、qsuDはキナ酸/シキミ酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子であり、aroE3はシキミ酸デヒドロゲナーゼであり、qsuBはデヒドロシキミ酸デヒドラターゼをコードする遺伝子であり、aroAは5-エノール酸ピルビルシキミ酸-3-リン酸シンターゼをコードする遺伝子であり、aroCはコリスミ酸シンターゼをコードする遺伝子であり、そしてaroKはシキミ酸キナーゼをコードする遺伝子であり、pabABは4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸シンターゼ、pabCは4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸リアーゼをコードする遺伝子であり、コリネバクテリウム グルタミカムの内在性の遺伝子群である。pobA*はコリネバクテリウム グルタミカム由来のパラヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ(pobA)の変異体である3,4ージヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子であり、phbh*はカウロバクター ビブリオイデス(Caulobacter vibrioides)由来のパラヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼの変異体であるパラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子であり、外部からの遺伝子導入により代謝される経路である。図中、E4Pはエリスロース4-リン酸であり、PEPはホスホエノールピルビン酸であり、DAHPは3-デオキシ-D-アラビノ-ヘプツロソン酸7-リン酸であり、DHQはデヒドロキナ酸であり、DHSはデヒドロシキミ酸であり、SHKはシキミ酸であり、S3Pはシキミ酸-3-リン酸であり、EPSPは5-エノイルピルビニルシキミ酸-3-リン酸である。
発明の詳細な説明
 本発明は、形質転換されたコリネ型細菌を用いて芳香族化合物を効率よく製造する方法を提供することに関する。
 本発明者らは、コリネ型細菌の呼吸鎖の末端酸化酵素の一つであるbd型酸化酵素の機能を抑制又は欠失させた形質転換体において、没食子酸、パラアミノ安息香酸、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸を始めとする芳香族化合物の生産性が向上することを見出した。
 本発明によれば、環境負荷の少ない発酵法によって、没食子酸、パラアミノ安息香酸、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸のような芳香族化合物又はその塩を効率よく製造することが可能になる。
 本発明において、アミノ酸配列又はヌクレオチド配列の同一性は、Lipman-Pearson法(Science,1985,227:1435-1441)によって計算される。具体的には、遺伝情報処理ソフトウェアGENETYX Ver.12のホモロジー解析(Search homology)プログラムを用いて、Unit size to compare(ktup)を2として解析を行うことにより算出される。
 本発明において、アミノ酸配列又はヌクレオチド配列に関する「少なくとも90%の同一性」とは、好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、より好ましくは97%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性をいう。
 本発明において、「1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加、又は挿入されたアミノ酸配列」とは、1個以上10個以下、好ましくは1個以上8個以下、より好ましくは1個以上5個以下、さらに好ましくは1個以上3個以下のアミノ酸が欠失、置換、付加、又は挿入されたアミノ酸配列をいう。また、「1又は数個のヌクレオチドが欠失、置換、付加、又は挿入されたヌクレオチド配列」とは、1個以上30個以下、好ましくは1個以上24個以下、より好ましくは1個以上15個以下、さらにより好ましくは1個以上9個以下のヌクレオチドが欠失、置換、付加、又は挿入されたヌクレオチド配列をいう。本発明において、アミノ酸又はヌクレオチドの「付加」には、配列の一末端及び両末端へのアミノ酸又はヌクレオチドの付加が含まれる。
 本発明において、芳香族化合物とは、コリネ型細菌内で生合成される有機芳香族化合物であり、具体的にはシキミ酸経路を介して合成される芳香族化合物、好ましくは、3-デヒドロシキミ酸(DHS)やコリスミ酸から誘導される芳香族化合物を指す(図1)。
 具体的には、プロトカテク酸、カテコール、没食子酸、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、パラヒドロキシ安息香酸、4-アミノ安息香酸、2,3-ジヒドロキシ安息香酸、2,4-ピリジンジカルボン酸、2,5-ピリジンジカルボン酸、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸等が挙げられる。
 このうち、DHSから誘導されるプロトカテク酸;プロトカテク酸から誘導される没食子酸、2,4-ピリジンジカルボン酸(2,4-PDCA)、2,5-ピリジンジカルボン酸(2,5-PDCA)、カテコール;コリスミ酸から誘導されるパラヒドロキシ安息香酸、パラアミノ安息香酸(4-ABA)、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸(4,3-AHBA)、2,5-ピリジンジカルボン酸(2,5-PDCA)、チロシン、トリプトファン等が好ましく、より好ましくは、没食子酸、パラアミノ安息香酸、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸が挙げられる。
 当該芳香族化合物の塩としては、塩基付加塩、酸付加塩等を挙げることができる。塩基付加塩としては、例えば、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属との塩、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属との塩等が挙げられ、酸付加塩としては、例えば、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩等の鉱酸塩等が挙げられる。
 本発明の芳香族化合物又はその塩の製造方法は、シトクロームbd型酸化酵素複合体の機能が抑制又は欠失されたコリネ型細菌が用いられる。
 「シトクロームbd型酸化酵素複合体」は、コリネ型細菌の好気呼吸関連酵素であり、具体的には、呼吸鎖の末端酸化酵素の一つである。
 コリネ型細菌は、呼吸鎖の末端酸化酵素としてbd型酸化酵素とaa3型酸化酵素を有することが知られている。bd型酸化酵素複合体は、サブユニットIとサブユニットIIからなることが示されており、N末端配列の解析に基づいて、それぞれCydAとCydBに相当することが示されている(Kusumoto et al.2000, Arch Microbiol 173:390-397)。
 aa3酸化酵素は4つのサブユニットからなることが知られており(CtaD、CtaC、CtaE、CtaF)、チトクロムbc1複合体(QcrB、QcrA、QcrC)と複合体を形成していることが知られている。(前記非特許文献2)
 bd酸化酵素とbc1-aa3複合体のプロトン排出効率は、それぞれH+/O比が2および6であることが知られており、1分子の酸素当たりに汲みだせるプロトン排出効率はbd型酸化酵素の方が低いため、最終的に得られるATPの合成効率も低いことが報告されている(Matsushita K. (2013) Respiratory Chain and Energy Metabolism of Corynebacterium glutamicum. In: Yukawa H., Inui M. (eds) Corynebacterium glutamicum. Microbiology Monographs, vol 23. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-29857-8_11)。
 本発明において、シトクロームbd型酸化酵素複合体としては、好適には、下記(A)又は(B)で示されるシトクロームbd型酸化酵素活性を有するポリペプチド複合体が挙げられる。
 (A)配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド及び配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドから構成される複合体
 (B)配列番号2で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIとして機能するポリペプチド及び配列番号4で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIIとして機能するポリペプチドから構成される複合体
 ここで、(A)配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)由来の、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIを指し、配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)由来の、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIIを指す。
 (A)のポリペプチドにおいて、配列番号2又は4で示されるアミノ酸配列との同一性は、好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、さらに好ましくは97%以上、さらにより好ましくは98%以上、なお好ましくは99%以上である。
 配列番号2又は4で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列の例としては、配列番号2又は4で示されるアミノ酸配列に対して1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加、又は挿入されたアミノ酸配列が挙げられる。
 シトクロームbd型酸化酵素複合体活性を有することは、例えば、前記記載の非特許文献を参考にするなどして測定することができる(Kusumoto et al.2000, Arch Microbiol 173:390-397)。具体的には菌体から膜タンパク質としてシトクロームbd型酸化酵素を抽出し、カラムなどを用いて精製することで得られた酵素を用いて、キノールをキノンに酸化する反応を測定することにより確認することができる。
 (B)の配列番号2で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つシトクロームbd型酸化酵素サブユニットIとして機能するポリペプチド及び配列番号4で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つシトクロームbd型酸化酵素サブユニットIIとして機能するポリペプチドとしては、例えばコリネバクテリウム クレナタム(Corynebacterium crenatum)、コリネバクテリウム クルジラクチス(Corynebacterium crudilactis)、コリネバクテリウム エフィシェンス(Corynebacterium efficiens)、コリネバクテリウム SP.Sa1YVA5(Corynebacterium SP.Sa1YVA5)、Corynebacterium hadale、Corynebacterium gottingense、Corynebacterium godavarianum、Corynebacterium senegalense由来の、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットI及びシトクロームbd型酸化酵素サブユニットII等が挙げられる。
 上記ポリペプチドのアミノ酸配列に対してアミノ酸の欠失、置換、付加、又は挿入等の変異を導入する方法としては、例えば、該アミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列に対してヌクレオチドの欠失、置換、付加、又は挿入等の変異を導入する方法が挙げられる。ヌクレオチド配列への変異導入の手法としては、例えば、エチルメタンスルホネート、N-メチル-N-ニトロソグアニジン、亜硝酸等の化学的変異原又は紫外線、X線、ガンマ線、イオンビーム等の物理的変異原による突然変異誘発、部位特異的変異導入法、Dieffenbachら(Cold Spring Harbar Laboratory Press,New York,581-621,1995)に記載の方法、等が挙げられる。部位特異的変異導入の手法としては、Splicing overlap extension(SOE)PCR(Horton et al.,Gene 77,61-68,1989)を利用した方法、ODA法(Hashimoto-Gotoh et al.,Gene,152,271-276,1995)、Kunkel法(Kunkel,T.A.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1985,82,488)等が挙げられる。あるいは、Site-Directed Mutagenesis System Mutan-SuperExpress Kmキット(タカラバイオ社)、TransformerTM Site-Directed Mutagenesisキット(Clonetech社)、KOD-Plus-Mutagenesis Kit(東洋紡社)等の市販の部位特異的変異導入用キットを利用することもできる。
 本発明において、シトクロームbd型酸化酵素複合体の機能が抑制又は欠失された改変コリネ型細菌(「形質転換体」とも称する)としては、宿主細菌におけるシトクロームbd型酸化酵素複合体の発現が低下又は喪失し、当該タンパク質のシトクロームbd型酸化酵素複合体としての機能が抑制又は欠失している細菌株、好ましくは、変異を導入することによりシトクロームbd型酸化酵素複合体の発現が親細菌に比べて低下又は喪失し、当該タンパク質のシトクロームbd型酸化酵素複合体としての機能が低下又は喪失された細菌株(変異導入株)が挙げられる。
 本発明において、タンパク質の「発現」とは、当該タンパク質をコードする遺伝子から、翻訳産物が産生され、且つ機能的な状態でその作用部位に局在することをいう。変異を導入することによりシトクロームbd型酸化酵素複合体の発現が低下又は喪失したとは、遺伝子レベル、転写レベル、転写後調節レベル、翻訳レベル、翻訳後修飾レベルでの改変により、結果として、形質転換体内に存在するシトクロームbd型酸化酵素複合体タンパク質量が低下又は喪失した状態、好ましくは親細菌におけるそれに比べて有意に低下又は喪失した状態を意味する。
 「シトクロームbd型酸化酵素複合体の発現が親細菌に比べて低下した」とは、形質転換体内に存在するシトクロームbd型酸化酵素複合体の発現量が親細菌に比べて低下していること、より具体的には親細菌と比較して、当該タンパク質の発現量が、通常50%以下、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下に低下し、それによりその活性もまた同様に低下していることを意味する。最も好ましくは、シトクロームbd型酸化酵素複合体の発現量が0%、すなわちシトクロームbd型酸化酵素複合体の発現喪失である。
 尚、シトクロームbd型酸化酵素複合体の発現量の比較は、ウェスタンブロッティングや免疫組織染色等の周知の免疫学的手法により当該ポリペプチドの発現量を測定することにより実施される。
 上記シトクロームbd型酸化酵素複合体の発現が低下又は喪失した改変コリネ型細菌は、具体的には、宿主細菌の染色体DNA上のシトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子の機能を抑制することにより取得することができる。ここで、機能の抑制は、機能の完全抑制(阻害)及び不完全抑制のいずれでも良い。
 シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子とは、ORFを含む転写領域及び当該遺伝子のプロモーター等の転写調節領域からなるDNAを意味する。本発明において、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子としては、好適には下記(a)又は(b)のポリヌクレオチド、が挙げられる。
 (a)配列番号1で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド及び配列番号3で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドから構成される複合体をコードするポリヌクレオチド、
 (b)配列番号1で示されるヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIとして機能するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド及び配列番号3で示されるヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIIとして機能するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドから構成される複合体をコードするポリヌクレオチド。
 ここで、(a)配列番号1で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドは、コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)由来の、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIをコードする遺伝子cg1301(cydA)を指し、配列番号3で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドは、コリネバクテリウム グルタミカム由来の、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIIをコードする遺伝子cg1300(cydB)を指す。
 配列番号1又は配列番号3で示されるヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列の例としては、配列番号1又は配列番号3で示されるヌクレオチド配列に対して1又は数個のヌクレオチドが欠失、置換、付加、又は挿入されたヌクレオチド配列が挙げられる。ヌクレオチド配列にヌクレオチドの欠失、置換、付加、又は挿入等の変異を導入する方法は、上述したとおりである。上記ポリヌクレオチドは、1本鎖若しくは2本鎖の形態であり得、又はDNAであってもRNAであってもよい。該DNAは、cDNA、化学合成DNA等の人工DNAであり得る。
 斯かるシトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子の機能の抑制は、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子のコード領域、非コード領域、転写又は翻訳開始領域に対して欠失又は不活性化する変異を導入すること(シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子の欠失又は不活性化)、或いはシトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子の転写産物を分解する活性を有するポリヌクレオチド、当該転写産物からタンパク質への翻訳を抑制するポリヌクレオチドの導入により転写や翻訳を抑制することにより行なうことができる。
 一態様として、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子の欠失又は不活性化は、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子のヌクレオチド配列の一部若しくは全部をゲノム中から除去するか又は他のヌクレオチド配列と置き換えること、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子の配列中に他のポリヌクレオチド断片を挿入すること、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子の転写又は翻訳開始領域に変異を与えること、等によって実現することができる。好適には、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子のヌクレオチド配列の一部若しくは全部を欠失させるか又は不活性化させる。より具体的な例としては、細胞のゲノム上のシトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子を特異的に欠失又は不活性化させる方法、及び、菌体細胞中の当該遺伝子にランダムな欠失又は不活性化変異を与えた後、シトクロームbd型酸化酵素複合体の発現量や活性評価、又は遺伝子解析を行って所望の変異を有する細胞を選択する方法が挙げられる。
 シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子の特異的な欠失又は不活性化には、例えば相同組換えによる方法が挙げられる。すなわち、ポリヌクレオチドの置換や挿入等によって不活性化変異を導入したシトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子のDNA断片、又はシトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子の外側領域を含むがシトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子を含まないDNA断片を構築し、これを親細菌内に組み込んで親細菌のゲノムのシトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子を含む領域に相同組換えを起こさせることにより、ゲノム上のシトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子を欠失又は不活性化させることが可能である。
 或いは、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子の一部領域を含むDNA断片を有する組換えベクター(プラスミド等)を親細菌内に組み込み、親細菌のゲノムのシトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子の一部領域を相同組換えにより分断することによって、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子を不活性化することも可能である。
 菌体中の遺伝子をランダムに欠失又は不活性化させる方法としては、不活性化変異を導入した遺伝子をランダムにクローニングしたDNA断片を細胞に導入し、該細胞のゲノム上の遺伝子との間に相同組換えを起こさせる方法、細胞に紫外線、γ線等を照射して突然変異を誘発する方法などが挙げられる。遺伝子の不活性化変異とは、サイレンス変異、ミスセンス変異、ナンセンス変異、フレームシフト変異等により、標的とする遺伝子が本来有する機能が失われる変異を意味する。例えば、不活性化変異を導入した遺伝子はタンパク質を発現しないか、又は本来の活性が損なわれたタンパク質を発現する。
 不活性化変異を導入したシトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子を含むDNA断片を作製する方法としては、部位特異的変異導入が挙げられる。部位特異的変異導入は、導入すべきヌクレオチド変異を含む変異用プライマーを用いて行うことができる。例えば、導入すべきヌクレオチド変異を含む2組のプライマーを用いたシトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子を鋳型とするPCRにより、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子を含む領域の上流側及び下流側をそれぞれ増幅したDNA断片を作製し、次いでこれらをSOE-PCR(splicing by overlap extension PCR)(Gene,1989,77(1):p61-68)により1つに連結することにより、所望の変異を含むDNA断片を構築することができる。あるいは、部位特異的変異導入には、インバースPCR法やアニーリング法など(村松ら編、「改訂第4版 新遺伝子工学ハンドブック」、羊土社、p82-88)、又はStratagene社のQuickChange II Site-Directed Mutagenesis Kitや、QuickChange Multi Site-Directed Mutagenesis Kit等の市販の部位特異的変異導入用キットを使用することもできる。
 変異用プライマーは、ホスホロアミダイト法(Nucleic Acids Research,1989,17:7059-7071)等の周知のオリゴヌクレオチド合成法により作製することができる。鋳型とするシトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子は、宿主細菌から、常法により調製してもよく、又は化学合成してもよい。
 DNA断片やベクターを宿主細菌に導入するには、例えば、リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、リポフェクション法、パーテイクルガン法、PEG法等の周知の技術を適用することができる。例えばコリネ型細菌に適用可能な方法としては、コンピテントセル形質転換法(J Bacteriol,1967,93:1925-1937)、エレクトロポレーション法(FEMS Microbiol Lett,1990,55:135-138)、プロトプラスト形質転換法(Mol Gen Genet,1979,168:111-115)、Tris-PEG法(J Bacteriol,1983,156:1130-1134)などが挙げられる。
 また、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子の転写産物を分解する活性を有するポリヌクレオチド、或いは当該転写産物からタンパク質への翻訳を抑制するポリヌクレオチドとしては、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子のmRNAのヌクレオチド配列と相補的又は実質的に相補的なヌクレオチド配列或いはその一部を含むポリヌクレオチドが挙げられる。具体的には、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子のmRNAに対するアンチセンスRNA、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子のmRNAに対するsiRNA、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子のmRNAに対するリボザイム等が挙げられる。
 シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子の機能が抑制された細菌は、そのゲノム配列を確認することにより選択することができる。あるいは、シトクロームbd型酸化酵素複合体の発現量又は活性を指標に、シトクロームbd型酸化酵素複合体をコードする遺伝子の機能が抑制された細菌を選択することができる。
 本発明において、宿主細菌はコリネ型細菌である。コリネ型細菌としては、Bergey's Manual of Determinative Bacteriology、Vol. 8、599(1974)において、コリネ型細菌として定義されている一群の微生物が挙げられ、具体的には、コリネバクテリウム属菌、ブレビバクテリウム属菌、アースロバクター属菌、マイコバクテリウム属菌、ロドコッカス属菌、ストレプトマイセス属菌、マイクロコッカス属菌、等が挙げられる。
 コリネバクテリウム属菌としては、コリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、コリネバクテリウム エフィシェンス(Corynebacterium efficiens)、コリネバクテリウム アンモニアゲネス(Corynebacterium ammoniagenes)、コリネバクテリウム ハロトレランス(Corynebacterium halotolerance)、コリネバクテリウム アルカノリティカム(Corynebacterium alkanolyticum)、コリネバクテリウム クレナタム(Corynebacterium crenatum)、コリネバクテリウム クルジラクチス(Corynebacterium crudilactis)、コリネバクテリウム カルナエ(Corynebacterium callunae)等が挙げられる。
 ブレビバクテリウム属菌としては、ブレビバクテリウム アンモニアゲネス(Brevibacterium ammoniagenes)等が挙げられる。
 アースロバクター属菌としては、アースロバクター グロビフォルミス(Arthrobacter globiformis)等が挙げられる。
 マイコバクテリウム属菌としては、マイコバクテリウム ボビス等が挙げられ、マイクロコッカス属菌としては、マイクロコッカス フロイデンライヒ(Micrococcus freudenreichii)、マイクロコッカス ルテウス(Micrococcus leuteus)、マイクロコッカス ウレアエ(Micrococcus ureae)、マイクロコッカス ロゼウス(Micrococcus roseus)等が挙げられる。
 コリネ型細菌のうち、好ましくはコリネバクテリウム属菌であり、より好ましくはコリネバクテリウム グルタミカムである。
 上記微生物細胞は野生株であってもよいが、その変異株や人為的な遺伝子組換え体であってもよい。
 本発明において、宿主として用いられるコリネ型細菌は、芳香族化合物又はその塩の生産に適するものであればよいが、芳香族化合物又はその塩の生産効率の観点、特にプロトカテク酸、没食子酸、2,4-ピリジンジカルボン酸、2,5-ピリジンジカルボン酸、カテコール、パラヒドロキシ安息香酸、パラアミノ安息香酸、4―アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸等の3-デヒドロシキミ酸やコリスミ酸から誘導される芳香族化合物又はその塩の生産効率の点から、3-デヒドロシキミ酸生産活性、更にはコリスミ酸生産活性が向上したコリネ型細菌を用いるのが好ましい。具体的には、3-デヒドロシキミ酸及びコリスミ酸から誘導される化合物の生産効率を高める点から、下記の(C)、(D)、(E)及び(F)から選ばれる1以上のポリペプチドの発現が強化されたコリネ型細菌を宿主として用いるのが好ましい。
 (C)3,4-ジヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチド
 (D)3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチド
 (E)コリスミ酸からパラアミノ安息香酸を生合成するために必要なポリペプチド
 (F)パラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチド
 したがって、本発明の改変コリネ型細菌は、好ましくはシトクロームbd型酸化酵素複合体の機能が抑制又は欠失された改変コリネ型細菌であって、少なくとも下記の(C)、(D)、(E)及び(F):
 (C)3,4-ジヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチド
 (D)3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチド
 (E)コリスミ酸からパラアミノ安息香酸を生合成するために必要なポリペプチド
 (F)パラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチド
から選ばれる1以上のポリペプチドの発現が強化されている、コリネ型細菌である。
 ここで、(C)の3,4-ジヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドは、プロトカテク酸から没食子酸を生成する反応を触媒するポリペプチドであり、例えば、(C1)配列番号5で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(C2)配列番号5で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ3,4ージヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドが挙げられる。
 ここで、配列番号5で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、コリネバクテリウム グルタミカム由来のパラヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ(pobA)の変異体である3,4ージヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドである(図1では「pobA*」と表記)。
 また、(C2)の配列番号5で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ3,4ージヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドとしては、例えばコリネバクテリウム属細菌由来の3,4-ジヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドが挙げられ、具体的には、コリネバクテリウム グルタミカム由来の4-ヒドロキシ安息香酸-3-モノオキシゲナーゼ、コリネバクテリウム スラナレアエ(Corynebacterium suranareeae)由来の4-ヒドロキシ安息香酸-3-モノオキシゲナーゼ、コリネバクテリウム クルディラクティス(Corynebacterium crudilactis)由来の4-ヒドロキシ安息香酸-3-モノオキシゲナーゼ等が挙げられる。
 (D)の3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチドは、3-デヒドロシキミ酸からプロトカテク酸を生成する反応を触媒するポリペプチドであり、例えば、(D1)配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(D2)配列番号6で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチドが挙げられる。
 ここで、配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、コリネバクテリウム グルタミカム由来の3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼであり、「qsuB」として知られている。
 また、(D2)の配列番号6で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチドとしては、例えばコリネバクテリウム属細菌由来の3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼが挙げられ、具体的には、コリネバクテリウム グルタミカム由来の3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ、コリネバクテリウム スラナレアエ由来の3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ等が挙げられる。
 (E)のコリスミ酸からパラアミノ安息香酸を生合成するために必要なポリペプチドとしては、(EI)4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸シンターゼ(4-amino-4-deoxychorismate  synthase)、(EII)4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸リアーゼ(4-amino-4-deoxychorismate  lyase)が挙げられる。したがって、コリスミ酸からパラアミノ安息香酸を生合成するために必要なポリペプチドの発現強化は、これらのいずれか1以上のポリペプチドの発現を強化する態様が挙げられる。
 パラアミノ安息香酸は、コリスミ酸から4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸を経て生成される。コリスミ酸から4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸への変換には、パラアミノ安息香酸シンセターゼ コンポーネントII(PabA)とパラアミノ安息香酸シンセターゼ コンポーネントI(PabB)が関与し、4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸は4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸リアーゼ(PabC)によってパラアミノ安息香酸に変換される。
 上記(EI)4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸シンターゼは、コリスミ酸から4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸を生成する反応を触媒するポリペプチドであり、例えば、(EI-1)配列番号7で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(EI-2)配列番号7で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸シンターゼ活性を有するポリペプチドが挙げられる。
 上記(EII)4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸リアーゼは、4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸からパラアミノ安息香酸を生成する反応を触媒するポリペプチドであり、例えば、(EII-1)配列番号8で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(EII-2)配列番号8で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸リアーゼ活性を有するポリペプチドが挙げられる。
 ここで、配列番号7で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、コリネバクテリウム グルタミカム由来の4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸シンターゼであり、「pabAB」として知られ、配列番号8で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、コリネバクテリウム グルタミカム由来の4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸リアーゼであり、「pabC」として知られている。
 (F)のパラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドを有するポリペプチドは、パラアミノ安息香酸から4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸を生成する反応を触媒するポリペプチドであり、例えば、(F1)配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(F2)配列番号9で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つパラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドが挙げられる。
 ここで、配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、カウロバクター ビブリオイデス(Caulobacter vibrioides)由来のパラヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼの変異体であるパラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドである(図1では「phbh*」と表記)。
 また、(F2)配列番号9で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つパラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドとしては、例えばカウロバクター属細菌由来のパラヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼが挙げられ、具体的には、カウロバクター リゾスファエラエ(Caulobacter rhizosphaerae)由来のパラヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ、カウロバクター スピーシー(Caulobacter sp.)由来のパラヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ等が挙げられる。
 このうち、没食子酸の生産においては、(C)3,4-ジヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドが発現強化された宿主を用いるのが好ましく、更に、(D)デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチドが発現強化された宿主を用いるのがより好ましい。
 また、パラアミノ安息香酸の生産においては、(E)コリスミ酸からパラアミノ安息香酸を生合成するために必要なポリペプチドが発現強化された宿主を用いるのが好ましく、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸の生産においては、(F)3,4-ジヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドが発現強化された宿主を用いるのが好ましく、さらに(E)コリスミ酸からパラアミノ安息香酸を生合成するために必要なポリペプチドが発現強化された宿主を用いるのがより好ましい。
 また、本発明において宿主として用いられるコリネ型細菌としては、3-デヒドロシキミ酸生産もしくはコリスミ酸生産活性を向上させる点から、さらに、例えば以下の(G)~(O)に示されるポリペプチドの発現が強化されたコリネ型細菌を用いるのが好ましい。
 (G)3-デオキシ-D-アラビノ-ヘプツロソネート-7-リン酸シンターゼ活性を有するポリペプチド、
 (H)3-デヒドロキナ酸シンターゼ活性を有するポリペプチド、
 (I)3-デヒドロキナ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチド、
 (J)5-シキミ酸デヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド、
 (K)シキミ酸キナーゼ活性を有するポリペプチド、
 (L)3-ホスホシキミ酸-1-カルボキシビニルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチド、
 (M)コリスミ酸シンターゼ活性を有するポリペプチド、
 (N)ピルビン酸リン酸ジキナーゼ活性を有するポリペプチド、
 (O)ペントースリン酸経路に関わる酵素群:グルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼ、6-ホスホグルコノラクトナーゼ、ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ、リボース-5-リン酸イソメラーゼ、リブロース-5-リン酸-3-エピメラーゼ、トランスケトラーゼ及びトランスアルドラーゼから選ばれる1以上。
 上記ポリペプチドの発現が強化された宿主コリネ型細菌は、具体的には、当該ポリペプチドの発現に必要なポリヌクレオチドが発現可能なように導入されたコリネ型細菌であって、そのポリペプチドは外来のものであっても、当該細菌が本来有しているものであっても良い。例えば、当該ポリヌクレオチドが発現可能なように導入されたコリネ型細菌、当該ポリヌクレオチドの発現の程度が増強されたコリネ型細菌が挙げられる。具体的には、当該ポリヌクレオチド及びこれと作動可能に連結された制御領域を含むベクターやDNA断片が導入されたコリネ型細菌や、当該ポリヌクレオチドの制御領域が強制御領域に置換されたコリネ型細菌等が挙げられる。
 ここで、強制御領域としては、公知の高発現プロモーターであるT7プロモーター、lacプロモーター、tacプロモーター、trpプロモーター、tuプロモーター、gapプロモーター等が例示されるが、これらに特に限定されない。
 更に、強制御領域としては原核生物由来の誘導プロモーターを用いることができ、フェルラ酸、バニリン酸またはバニリンの添加により誘導がかかるvanAプロモーター、レゾルシノールまたは2,4-ジヒドロキシ安息香酸の添加により誘導がかかるrhcHプロモーター、4-ヒドロキシ安息香酸の添加により誘導がかかるpcaIプロモーター、3-ヒドロキシ安息香酸の添加により誘導がかかるnagI(cg3351)遺伝子のプロモーター、安息香酸の添加により誘導がかかるbenA(cg2637)遺伝子のプロモーター(以下、Pbenと略す)、もしくはフラクトースまたはスクロースのいずれかの添加により誘導がかかるcg2118遺伝子のプロモーターまたはptsS(cg2925)遺伝子のプロモーター等が例示されるが、これらに特に限定されない。
 宿主細胞のゲノム上に存在する前記ポリヌクレオチドの制御領域を強制御領域に置換する方法としては、強制御領域と選択マーカーのポリヌクレオチド配列を含むDNA断片を宿主細胞に導入し、相同組換え又は非相同組換え等により形質転換された細胞を選択する方法等が挙げられる。
 斯くして、作製された改変コリネ型細菌を培養し、芳香族化合物又はその塩の生産性を評価し、適切な形質転換体を選択することにより、有用な芳香族化合物又はその塩の生産菌を得ることができる。生産物の測定方法は、後記実施例に記載の方法にしたがって行うことができる。
 本発明の芳香族化合物又はその塩の製造方法は、上述した改変コリネ型細菌を培養、好ましくは糖類の存在下で培養し、目的の芳香族化合物又はその塩を回収することにより実施される。
 糖類としては、グルコースが好適であるが、フルクトース、マンノース、アラビノース、キシロース、ガラクトース等の単糖類の他、代謝によりグルコースを生成し得る糖類も使用できる。このような糖類にはグルコース単位を有するオリゴ糖又は多糖類が含まれ、セロビオース、スクロース(ショ糖)、ラクトース、マルトース、トレハロース、セロビオース、キシロビオース等の二糖類;デキストリン又は可溶性澱粉等の多糖類等が挙げられる。
 また、例えばこれらの原料化合物を含む原料として、糖蜜も用いることができる。また、わら(稲わら、大麦わら、小麦わら、ライ麦わら、オート麦わら等)、バガス、コーンストーバー等の非可食農産廃棄物や、スイッチグラス、ネピアグラス、ミスキャンサス等のエネルギー作物や、木くず、古紙等を糖化酵素等で糖化した、グルコース等の複数の糖を含む糖化液を用いることもできる。
 形質転換体を培養する培地は、炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、本発明の改変コリネ型細菌の培養を効率的に行うことができる培地であれば、天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。
 炭素源としては、上記の糖類又はそれを含む糖蜜や糖化液が用いられるが、上記の糖類の他に、マンニトール、ソルビトール、キシリトール、グリセリンのような糖アルコール;酢酸、クエン酸、乳酸、フマル酸、マレイン酸、グルコン酸のような有機酸;エタノール、プロパノールのようなアルコール;ノルマルパラフィンのような炭化水素等も用いることができる。炭素源は、1種を単独で、又は2種以上を混合して使用できる。
 培養液中の原料化合物である糖類の濃度は、1~20w/v%が好ましく、2~10w/v%がより好ましく、2~5w/v%がさらに好ましい。
 窒素源としては、例えば、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、カゼイン加水分解物、大豆粕アルカリ抽出物、メチルアミン等のアルキルアミン類、アミノ酸等の含窒素有機化合物、アンモニアもしくはその塩(塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、酢酸アンモニウムのような無機又は有機アンモニウム化合物)、尿素、アンモニア水、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等を使用することができる。
 無機塩類としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硝酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸亜鉛、硫酸コバルト、炭酸カルシウム等が挙げられる。
 さらに、必要に応じて、ビタミン類や消泡剤等を添加することもできる。ビタミン類としては、ビオチン、チアミン(ビタミンB1)、ピリドキシン(ビタミンB6)、パントテン酸、イノシトール、ニコチン酸等が挙げられる。
 コリネ型細菌用培地としては、A培地〔J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 7:182-196 (2004)〕、BT培地〔J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 8:91-103 (2004)〕、CGXII培地〔特許第6322576号〕等が挙げられ、これらの培地において、糖類濃度を上記範囲にして用いればよい。
 なお、糖類を含む反応又は培養に先立ち、同様の培地で、形質転換体を好気条件下で、温度約25~38℃で、約12~48時間培養して増殖させることが好ましい。
 培養温度又は反応温度は、15~45℃が好ましく、25~37℃がより好ましい。
 また、培養又は反応時間は、24時間~168時間、好ましくは24時間~96時間、より好ましくは24時間~72時間、必要に応じ撹拌又は振とうしながら行うことができる。また、培養中は必要に応じてアンピシリンやカナマイシン等の抗生物質を培地に添加してもよい。
 培養は、バッチ式、流加式、連続式の何れでもよい。中でも、バッチ式が好ましい。
 培養又は反応は、好気的条件で行ってもよく、還元条件で行ってもよいが、好気的条件下で行うのが好ましい。
 好気的条件下で反応又は培養を行う場合、芳香族化合物又はその塩の生成効率の点から、形質転換体の過度の増殖を抑制する条件下で行うのが好ましい。
 培養物からの芳香族化合物又はその塩の回収及び精製方法は特に制限されない。すなわち、周知のイオン交換樹脂法、沈澱法、晶析法、再結晶法、濃縮法その他の方法を組み合わせることにより実施できる。例えば、菌体を遠心分離等で除去した後、カチオン及びアニオン交換樹脂でイオン性の物質を除き、濃縮すれば芳香族化合物又はその塩を取得することができる。培養物中に蓄積された芳香族化合物又はその塩は、そのまま単離することなく用いてもよい。
 上述した実施形態に関し、本発明においては更に以下の態様が開示される。
 <1>シトクロームbd型酸化酵素複合体の機能が抑制又は欠失された改変コリネ型細菌を培養する工程を含む、芳香族化合物又はその塩の製造方法。
 <2>改変コリネ型細菌が、シトクロームbd型酸化酵素複合体の発現が親細菌に比べて低下又は喪失した細菌株である、<1>の方法。
 <3>シトクロームbd型酸化酵素複合体が下記(A)又は(B):
 (A)配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド及び配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドから構成される複合体、
 (B)配列番号2で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIとして機能するポリペプチド及び配列番号4で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIIとして機能するポリペプチドから構成される複合体、
で示されるシトクロームbd型酸化酵素活性を有するポリペプチド複合体である、<1>又は<2>の方法。
 <4>改変コリネ型細菌が、下記(a)又は(b)のポリヌクレオチドのヌクレオチド配列の一部若しくは全部を欠失させるか又は不活性化してなる細菌株である、<2>又は<3>方法。
 (a)配列番号1で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド及び配列番号3で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドから構成される複合体をコードするポリヌクレオチド、
 (b)配列番号1で示されるヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIとして機能するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド及び配列番号3で示されるヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIIとして機能するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドから構成される複合体をコードするポリヌクレオチド。
 <5>宿主として、少なくとも下記の(C)、(D)、(E)及び(F):
 (C)3,4-ジヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチド
 (D)3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチド
 (E)コリスミ酸からパラアミノ安息香酸を生合成するために必要なポリペプチド
 (F)パラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチド
から選ばれる1以上のポリペプチドの発現が強化されたコリネ型細菌を用いる、<1>~<4>のいずれかの方法。
 <6>(C)3,4-ジヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドが、(C1)配列番号5で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(C2)配列番号5で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ3,4ージヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドである、<5>の方法。
 <7>(D)3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチドが、(D1)配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(D2)配列番号6で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチドである、<5>の方法。
 <8>(E)コリスミ酸からパラアミノ安息香酸を生合成するために必要なポリペプチドが、(EI)4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸シンターゼ及び(EII)4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸リアーゼから選ばれる1以上である、<5>の方法。
 <9>(EI)4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸シンターゼが、(EI-1)配列番号7で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(EI-2)配列番号7で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸シンターゼ活性を有するポリペプチドであり、(EII)4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸リアーゼが、(EII-1)配列番号8で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(EII-2)配列番号8で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸リアーゼ活性を有するポリペプチドである、<8>の方法。
 <10>(F)パラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドが、(F1)配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(F2)配列番号9で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つパラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドである、<5>の方法。
 <11>宿主として、さらに下記の(G)~(O):
 (G)3-デオキシ-D-アラビノ-ヘプツロソネート-7-リン酸シンターゼ活性を有するポリペプチド、
 (H)3-デヒドロキナ酸シンターゼ活性を有するポリペプチド、
 (I)3-デヒドロキナ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチド、
 (J)5-シキミ酸デヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド、
 (K)シキミ酸キナーゼ活性を有するポリペプチド、
 (L)3-ホスホシキミ酸-1-カルボキシビニルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチド、
 (M)コリスミ酸シンターゼ活性を有するポリペプチド、
 (N)ピルビン酸リン酸ジキナーゼ活性を有するポリペプチド、
 (O)ペントースリン酸経路に関わる酵素群:グルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼ、6-ホスホグルコノラクトナーゼ、ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ、リボース-5-リン酸イソメラーゼ、リブロース-5-リン酸-3-エピメラーゼ、トランスケトラーゼ及びトランスアルドラーゼから選ばれる1以上、
から選ばれる1以上のポリペプチドの発現が強化されたコリネ型細菌を用いる、<5>~<10>のいずれかの方法。
 <12>芳香族化合物又はその塩が没食子酸、プロトカテク酸、カテコール、2,4-ピリジンジカルボン酸、2,5-ピリジンジカルボン酸、パラヒドロキシ安息香酸、パラアミノ安息香酸、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸、又はそれらの塩である、<1>~<11>のいずれかの方法。
 <13>芳香族化合物又はその塩が没食子酸、プロトカテク酸、パラヒドロキシ安息香酸、パラアミノ安息香酸、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸、又はそれらの塩である、<1>~<11>のいずれかの方法。
 <14>芳香族化合物又はその塩が没食子酸、パラアミノ安息香酸、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸、又はそれらの塩である、<1>~<11>のいずれかの方法。
 <15>コリネ型細菌がコリネバクテリウム属細菌である、<1>~<14>のいずれかの方法。
 <16>コリネバクテリウム属細菌がコリネバクテリウム グルタミカム、コリネバクテリウム エフィシェンス、コリネバクテリウム アンモニアゲネス、コリネバクテリウムハロトレランス、コリネバクテリウム アルカノリティカム、コリネバクテリウム カルナエ、コリネバクテリウム クレナタム又はコリネバクテリウム クルジラクチスである、<15>の方法。
 <17>コリネバクテリウム属細菌がコリネバクテリウム グルタミカムである、<16>の方法。
 <18>シトクロームbd型酸化酵素複合体の機能が抑制又は欠失された改変コリネ型細菌であって、少なくとも下記の(C)、(D)、(E)及び(F):
 (C)3,4-ジヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチド
 (D)3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチド
 (E)コリスミ酸からパラアミノ安息香酸を生合成するために必要なポリペプチド
 (F)パラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチド
から選ばれる1以上のポリペプチドの発現が強化されている、コリネ型細菌。
 <19>シトクロームbd型酸化酵素複合体が下記(A)又は(B):
 (A)配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド及び配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドから構成される複合体、
 (B)配列番号2で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIとして機能するポリペプチド及び配列番号4で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIIとして機能するポリペプチドから構成される複合体、
で示されるシトクロームbd型酸化酵素活性を有するポリペプチド複合体である、<18>のコリネ型細菌。
 <20>下記(a)又は(b)のポリヌクレオチドのヌクレオチド配列の一部若しくは全部を欠失させるか又は不活性化してなる、<18>又は<19>のコリネ型細菌。
 (a)配列番号1で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド及び配列番号3で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドから構成される複合体をコードするポリヌクレオチド、
 (b)配列番号1で示されるヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIとして機能するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド及び配列番号3で示されるヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIIとして機能するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドから構成される複合体をコードするポリヌクレオチド。
 <21>(C)3,4-ジヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドが、(C1)配列番号5で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(C2)配列番号5で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ3,4ージヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドである、<18>~<20>のいずれかのコリネ型細菌。
 <22>(D)3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチドが、(D1)配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(D2)配列番号6で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチドである、<18>~<20>のいずれかのコリネ型細菌。
 <23>(E)コリスミ酸からパラアミノ安息香酸を生合成するために必要なポリペプチドが、(EI)4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸シンターゼ及び(EII)4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸リアーゼから選ばれる1以上である、<18>~<20>のいずれかのコリネ型細菌。
 <24>(EI)4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸シンターゼが、(EI-1)配列番号7で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(EI-2)配列番号7で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸シンターゼ活性を有するポリペプチドであり、(EII)4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸リアーゼが、(EII-1)配列番号8で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(EII-2)配列番号8で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ4-アミノ-4-デオキシコリスミ酸リアーゼ活性を有するポリペプチドである、<23>のコリネ型細菌。
 <25>(F)パラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドが、(F1)配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は(F2)配列番号9で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つパラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドである、<18>~<20>のいずれかのコリネ型細菌。
 <26>さらに下記の(G)~(O):
 (G)3-デオキシ-D-アラビノ-ヘプツロソネート-7-リン酸シンターゼ活性を有するポリペプチド、
 (H)3-デヒドロキナ酸シンターゼ活性を有するポリペプチド、
 (I)3-デヒドロキナ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチド、
 (J)5-シキミ酸デヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド、
 (K)シキミ酸キナーゼ活性を有するポリペプチド、
 (L)3-ホスホシキミ酸-1-カルボキシビニルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチド、
 (M)コリスミ酸シンターゼ活性を有するポリペプチド、
 (N)ピルビン酸リン酸ジキナーゼ活性を有するポリペプチド、
 (O)ペントースリン酸経路に関わる酵素群:グルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼ、6-ホスホグルコノラクトナーゼ、ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ、リボース-5-リン酸イソメラーゼ、リブロース-5-リン酸-3-エピメラーゼ、トランスケトラーゼ及びトランスアルドラーゼから選ばれる1以上、
から選ばれる1以上のポリペプチドの発現が強化された、<18>~<25>のいずれかのコリネ型細菌。
 <27>コリネ型細菌がコリネバクテリウム属細菌である、<18>~<26>のいずれかのコリネ型細菌。
 <28>コリネバクテリウム属細菌がコリネバクテリウム グルタミカム、コリネバクテリウム エフィシェンス、コリネバクテリウム アンモニアゲネス、コリネバクテリウムハロトレランス、コリネバクテリウム アルカノリティカム、コリネバクテリウム カルナエ、コリネバクテリウム クレナタム又はコリネバクテリウム クルジラクチスである、<27>のコリネ型細菌。
 <29>コリネバクテリウム属細菌がコリネバクテリウム グルタミカムである、<28>のコリネ型細菌。
 以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではない。
<コリスミ酸生産活性向上株の作製>
 1)cg1829(aroC) プロモーター領域にtuプロモーターを導入したプラスミドの構築
 cg1829遺領域の5'側上流領域(配列番号10)を2種類のDNAプライマー(配列番号11と12)を用いたPCRにて増幅し、またcg1829遺伝子ORF中の5'側領域(配列番号13)を2種類のDNAプライマー(配列番号14と15)を用いたPCRにて増幅し、DNA断片を得た。また、tuプロモーターを含むDNA断片(配列番号16)をATCC13032株のゲノムをテンプレートとして、2種類のDNAプライマー(配列番号17と18)を用いたPCRにて増幅して、DNA断片を得た。また、pHKPsacB1(特願2014-523757を参照)を鋳型にし、2種類のDNAプライマー(配列番号19と20)を用いたPCRにて増幅し、得られたPCR産物に対してDpnI(タカラバイオ)による処理を行った。得られた4種類のPCR産物に対し、NucleoSpin Gel and PCR Clean-up(タカラバイオ)を用いて各DNA断片を精製し、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ)により連結することでプラスミドpHKPsacB_Ptu-aroCを作製した。
 2)cg1829(aroC) プロモーター領域にtuプロモーターを導入した株の作製
 エレクトロポレーションによる形質転換法を用いて、上述のプラスミドpHKPsacB_Ptu-aroCをKC315株(特願2021-201877)に導入し、カナマイシン耐性で選択することにより、KC367sr株を取得した。配列番号11と21のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))によりKC367sr株を解析したところ、予想通りの結果が得られたことから、KC367sr株はプラスミドpHKPsacB_Ptu-aroCが導入された1回交差型相同組換え体であることを確認した。
 KC367sr株を1mLのLB液体培地(10g/Lトリプトン、5g/L酵母エキス、10g/L塩化ナトリウム)の中で24時間培養し、培養液の一部を20%スクロース含有LB寒天培地上で塗抹培養することにより、KC367株を得た。配列番号21と22のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))により、KC367株が予想通りcg1829(aroC) プロモーター領域にtuプロモーターを導入されている2回交差型相同組換え体であることを確認した。
 3)cg1774(tkt) プロモーター領域にtuプロモーターを導入したプラスミドの構築
 cg1774遺伝子領域の5'側上流領域(配列番号23)を2種類のDNAプライマー(配列番号24と25)を用いたPCRにて増幅し、またcg1774遺伝子ORF中の5'側領域(塩基番号26)を2種類のDNAプライマー(配列番号27と28)を用いたPCRにて増幅し、DNA断片を得た。また、tuプロモーターを含むDNA断片(配列番号16)をATCC13032株のゲノムをテンプレートとして、2種類のDNAプライマー(配列番号17と18)を用いたPCRにて増幅して、DNA断片を得た。また、pHKPsacB1を鋳型にし、2種類のDNAプライマー(配列番号19と20)を用いたPCRにて増幅し、得られたPCR産物に対してDpnI(タカラバイオ)による処理を行った。得られた4種類のPCR産物に対し、NucleoSpin Gel and PCR Clean-up(タカラバイオ)を用いて各DNA断片を精製し、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ)により連結することでプラスミドpHKPsacB_Ptu-tktを作製した。
 4)cg1774(tkt) プロモーター領域にtuプロモーターを導入した株の作製 エレクトロポレーションによる形質転換法を用いて、上述のプラスミドpHKPsacB_Ptu-tktをKC367株に導入し、カナマイシン耐性で選択することにより、KC376sr株を取得した。配列番号24と29のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))によりKC376sr株を解析したところ、予想通りの結果が得られたことから、KC376sr株はプラスミドpHKPsacB_Ptu-tktがcg1774のプロモーター領域に導入された1回交差型相同組換え体であることを確認した。
 KC376sr株を1mLのLB液体培地(10g/Lトリプトン、5g/L酵母エキス、10g/L塩化ナトリウム)の中で24時間培養し、培養液の一部を20%スクロース含有LB寒天培地上で塗抹培養することにより、KC376株を得た。配列番号29と30のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))により、KC376株が予想通りcg1774(tkt) プロモーター領域にtuプロモーターを導入されている2回交差型相同組換え体であることを確認した。
 5)cg0644(ppsA) プロモーター領域にtuプロモーターを導入したプラスミドの構築
 cg0644遺伝子領域の5'側上流領域(配列番号31)を2種類のDNAプライマー(配列番号32と33)を用いたPCRにて増幅し、またcg0644遺伝子ORF中の5'側領域(塩基番号34)を2種類のDNAプライマー(配列番号35と36)を用いたPCRにて増幅し、DNA断片を得た。また、tuプロモーターを含むDNA断片(配列番号16)をATCC13032株のゲノムをテンプレートとして、2種類のDNAプライマー(配列番号17と18)を用いたPCRにて増幅して、DNA断片を得た。また、pHKPsacB1を鋳型にし、2種類のDNAプライマー(配列番号19と20)を用いたPCRにて増幅し、得られたPCR産物に対してDpnI(タカラバイオ)による処理を行った。得られた4種類のPCR産物に対し、NucleoSpin Gel and PCR Clean-up(タカラバイオ)を用いて各DNA断片を精製し、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ)により連結することでプラスミドpHKPsacB_Ptu-ppsAを作製した。
 6)cg0644(ppsA) プロモーター領域にtuプロモーターを導入した株の作製
 エレクトロポレーションによる形質転換法を用いて、上述のプラスミドpHKPsacB_Ptu-ppsAをKC376株に導入し、カナマイシン耐性で選択することにより、KC408sr株を取得した。配列番号32と37のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))によりKC408sr株を解析したところ、予想通りの結果が得られたことから、KC408sr株はプラスミドpHKPsacB_Ptu-tktが導入された1回交差型相同組換え体であることを確認した。
 KC408sr株を1mLのLB液体培地(10g/Lトリプトン、5g/L酵母エキス、10g/L塩化ナトリウム)の中で24時間培養し、培養液の一部を20%スクロース含有LB寒天培地上で塗抹培養することにより、KC408株を得た。配列番号37と38のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))により、KC408株が予想通りcg0644(tkt) プロモーター領域にtuプロモーターを導入されている2回交差型相同組換え体であることを確認した。
<4-アミノ安息香酸(4-ABA)の生産性評価>
(1)4-ABA生産株の作製
 1)cg1134(pabAB) プロモーター領域にcg2875遺伝子のプロモーターを導入するためのプラスミドの構築
 cg1134遺伝子領域の5'側上流領域(配列番号39)を2種類のDNAプライマー(配列番号40と41)を用いたPCRにて増幅し、またcg1134遺伝子ORF中の5'側領域(配列番号42)を2種類のDNAプライマー(配列番号43と44)を用いたPCRにて増幅し、DNA断片を得た。また、cg2875遺伝子のプロモーターを含むDNA断片(配列番号45)をATCC13032株のゲノムをテンプレートとして、2種類のDNAプライマー(配列番号46と47)を用いたPCRにて増幅して、DNA断片を得た。また、pHKPsacB1を鋳型にし、2種類のDNAプライマー(配列番号19と20)を用いたPCRにて増幅し、得られたPCR産物に対してDpnI(タカラバイオ)による処理を行った。得られた4種類のPCR産物に対し、NucleoSpin Gel and PCR Clean-up(タカラバイオ)を用いて各DNA断片を精製し、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ)により連結することでプラスミドpHKPsacB_Pcg2875-pabABを作製した。
 2)cg1134(pabAB) プロモーター領域にcg2875遺伝子のプロモーターを導入した株の作製
 エレクトロポレーションによる形質転換法を用いて、上述のプラスミドpHKPsacB_Pcg2875-pabABをKC408株に導入し、カナマイシン耐性で選択することにより、KC412sr株を取得した。配列番号40と48のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))によりKC412sr株を解析したところ、予想通りの結果が得られたことから、KC412sr株はプラスミドpHKPsacB_Pcg2875-pabABが導入された1回交差型相同組換え体であることを確認した。
 KC412sr株を1mLのLB液体培地(10g/Lトリプトン、5g/L酵母エキス、10g/L塩化ナトリウム)の中で24時間培養し、培養液の一部を20%スクロース含有LB寒天培地上で塗抹培養することにより、KC412株を得た。配列番号48と49のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))により、KC412株が予想通りcg1134(pabAB) プロモーター領域にcg2875遺伝子のプロモーターを導入されている2回交差型相同組換え体であることを確認した。
(2)4-ABA生産cydAB破壊株の作製
 1)cg1300-1301(cydAB)遺伝子領域を欠損するためのプラスミドの構築
 cg1300遺伝子領域の5'側上流領域(配列番号50)を2種類のDNAプライマー(配列番号51と52)を用いたPCRにて増幅し、またcg1301遺伝子領域の3'側下流領域(塩基番号53)を2種類のDNAプライマー(配列番号54と55)を用いたPCRにて増幅し、DNA断片を得た。また、pHKPsacB1を鋳型にし、2種類のDNAプライマー(配列番号19と20)を用いたPCRにて増幅し、得られたPCR産物に対してDpnI(タカラバイオ)による処理を行った。得られた3種類のPCR産物に対し、NucleoSpin Gel and PCR Clean-up(タカラバイオ)を用いて各DNA断片を精製し、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ)により連結することでプラスミドpHKPsacB_ΔcydABを作製した。
 2)cg1300-1301(cydAB)遺伝子領域を欠損した株の作製
 エレクトロポレーションによる形質転換法を用いて、上述のプラスミドpHKPsacB_ΔcydABをKC412株に導入し、カナマイシン耐性で選択することにより、KC418sr株を取得した。配列番号51と56のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))によりKC418sr株を解析したところ、予想通りの結果が得られたことから、KC418sr株はプラスミドpHKPsacB_ΔcydABが導入された1回交差型相同組換え体であることを確認した。
 KC418sr株を1mLのLB液体培地(10g/Lトリプトン、5g/L酵母エキス、10g/L塩化ナトリウム)の中で24時間培養し、培養液の一部を20%スクロース含有LB寒天培地上で塗抹培養することにより、KC418株を得た。配列番号56と57のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))により、KC418株が予想通りcg1300-1301(cydAB)遺伝子領域が欠損されている2回交差型相同組換え体であることを確認した。
(3)4-ABA生産ctaCF破壊株の作製
 1)cg2408-2409(ctaCF)遺伝子領域を欠損するためのプラスミドの構築
 cg2408遺伝子領域の5'側上流領域(配列番号58)を2種類のDNAプライマー(配列番号59と60)を用いたPCRにて増幅し、またcg2409遺伝子領域の3'側領域(塩基番号61)を2種類のDNAプライマー(配列番号62と63)を用いたPCRにて増幅し、DNA断片を得た。また、pHKPsacB1を鋳型にし、2種類のDNAプライマー(配列番号19と20)を用いたPCRにて増幅し、得られたPCR産物に対してDpnI(タカラバイオ)による処理を行った。得られた3種類のPCR産物に対し、NucleoSpin Gel and PCR Clean-up(タカラバイオ)を用いて各DNA断片を精製し、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ)により連結することでプラスミドpHKPsacB_ΔctaCFを作製した。
 2)cg2408-2409(ctaCF)遺伝子領域を欠損した株の作製
 エレクトロポレーションによる形質転換法を用いて、上述のプラスミドpHKPsacB_ΔctaCFをKC412株に導入し、カナマイシン耐性で選択することにより、KC469sr株を取得した。配列番号59と64のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))によりKC469sr株を解析したところ、予想通りの結果が得られたことから、KC469sr株はプラスミドpHKPsacB_ΔctaCFが導入された1回交差型相同組換え体であることを確認した。
 KC469sr株を1mLのLB液体培地(10g/Lトリプトン、5g/L酵母エキス、10g/L塩化ナトリウム)の中で24時間培養し、培養液の一部を20%スクロース含有LB寒天培地上で塗抹培養することにより、KC469株を得た。配列番号64と65とのプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))により、KC469株が予想通りcg2408-2409(ctaCF)遺伝子領域が欠損されている2回交差型相同組換え体であることを確認した。
(4)形質転換株の培養
 1)上記で得られた形質転換株をLBプレートに画線し、30℃で3日間培養した。プレート上に生育した菌体を、CGTG15培地(表4)6mLに植菌し、30℃、250rpmで24時間振盪培養(前培養)を行った。CGTG15培地(構成成分からurea除く)を、Bio Jr.8(エイブル株式会社)の培養槽に60mL仕込んだ。前記前培養液を1.2mL植菌し、32℃、pH6.9,700rpm、60mL/minの通気量の条件で30時間振盪培養を行い、芳香族化合物の生産性を評価した。培養液を希硫酸で適宜希釈し、遠心にて菌体を除去した後、上清を回収した。上清中の濃度を定量した。結果を表に示した。
2)結果
 比較すると、KC418株において4-ABA濃度が向上していることが確認され、cydAB遺伝子の破壊効果は生産には好影響を及ぼすことが示された。また、KC469は4-ABA濃度が低下していることが確認され、ctaCF遺伝子の破壊効果は生産には悪影響を及ぼすことが示された(表1-1、表1-2)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
<4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸(4,3-AHBA)の生産性評価>
(1)4,3-AHBA生産菌の作製
 1)cg2484遺伝子領域にcg2875遺伝子のプロモーターと結合させたHFM122変異体遺伝子を導入するためのプラスミドの構築
 pECsf_gapS_pabABC_tuD_HFM122(特願2019-203523を参照)を鋳型に2種類のDNAプライマー(配列番号63と64)を用いたPCRにて増幅し、得られたPCR産物に対してDpnI(タカラバイオ)による処理を行った。HFM122変異体遺伝子の2種類の断片(配列番号68と69)を遺伝子合成し(ユーロフィンゲノミクスおよびジェンスクリプト)、それぞれ2種類のDNAプライマー(配列番号70と71および72と73)を用いたPCRにて増幅して、DNA断片を得た。得られた3種類のPCR産物に対し、NucleoSpin Gel and PCR Clean-up(タカラバイオ)を用いて各DNA断片を精製し、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ)により連結することでプラスミドpECsf_gapS_pabABC_tuD_HFM122LA_OPT1-HFM122LA_OPT2を作製した。
 cg2484遺伝子領域の5'側上流領域(配列番号74)を2種類のDNAプライマー(配列番号75と76)を用いたPCRにて増幅し、またcg2484遺伝子領域の3'側領域(配列番号77)を2種類のDNAプライマー(配列番号78と79)を用いたPCRにて増幅し、DNA断片を得た。また、cg2875遺伝子のプロモーターを含むDNA断片(配列番号45)をATCC13032株のゲノムをテンプレートとして、2種類のDNAプライマー(配列番号46と47)を用いたPCRにて増幅して、DNA断片を得た。また、上記プラスミドpECsf_gapS_pabABC_tuD_HFM122LA_OPT1-HFM122LA_OPT2を鋳型に2種類のDNAプライマー(配列番号69と80)を用いたPCRにて増幅し、得られたPCR産物に対してDpnI(タカラバイオ)による処理を行った。また、pHKPsacB1を鋳型にし、2種類のDNAプライマー(配列番号19と20)を用いたPCRにて増幅し、得られたPCR産物に対してDpnI(タカラバイオ)による処理を行った。得られた5種類のPCR産物に対し、NucleoSpin Gel and PCR Clean-up(タカラバイオ)を用いて各DNA断片を精製し、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ)により連結することでプラスミドpHKPsacB_Δcg2484::Pcg2875-HFM122LA_OPT1-HFM122LA_OPT2を作製した。
 2)cg2484遺伝子領域にcg2875遺伝子のプロモーターと結合させたHFM122変異体遺伝子を導入した株の作製
 エレクトロポレーションによる形質転換法を用いて、上述のプラスミドpHKPsacB_Δcg2484::Pcg2875-HFM122LA_OPT1-HFM122LA_OPT2をKC412株に導入し、カナマイシン耐性で選択することにより、KC417sr株を取得した。配列番号67と81のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))によりKC417sr株を解析したところ、予想通りの結果が得られたことから、KC417sr株はプラスミドpHKPsacB_Δcg2484::Pcg2875-HFM122LA_OPT1-HFM122LA_OPT2が導入された1回交差型相同組換え体であることを確認した。
 KC417sr株を1mLのLB液体培地(10g/Lトリプトン、5g/L酵母エキス、10g/L塩化ナトリウム)の中で24時間培養し、培養液の一部を20%スクロース含有LB寒天培地上で塗抹培養することにより、KC417株を得た。配列番号81と82のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))により、KC417株が予想通りcg2484遺伝子領域にcg2875遺伝子のプロモーターと結合させたHFM122変異体遺伝子を導入されている2回交差型相同組換え体であることを確認した。
(2)4,3-AHBA生産cydAB破壊株の作製
 エレクトロポレーションによる形質転換法を用いて、上述のプラスミドpHKPsacB_ΔcydABをKC417株に導入し、カナマイシン耐性で選択することにより、KC427sr株を取得した。配列番号51と56のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))によりKC427sr株を解析したところ、予想通りの結果が得られたことから、KC427sr株はプラスミドpHKPsacB_ΔcydABが導入された1回交差型相同組換え体であることを確認した。
 KC427sr株を1mLのLB液体培地(10g/Lトリプトン、5g/L酵母エキス、10g/L塩化ナトリウム)の中で24時間培養し、培養液の一部を20%スクロース含有LB寒天培地上で塗抹培養することにより、KC427株を得た。配列番号56と57のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))により、KC427株が予想通りcg1300-1301(cydAB)遺伝子領域が欠損されている2回交差型相同組換え体であることを確認した。
(3)4,3-AHBA生産ctaCF破壊株の作製
 エレクトロポレーションによる形質転換法を用いて、上述のプラスミドpHKPsacB_ΔctaCFをKC417株に導入し、カナマイシン耐性で選択することにより、KC470sr株を取得した。配列番号59と64のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))によりKC470sr株を解析したところ、予想通りの結果が得られたことから、KC470sr株はプラスミドpHKPsacB_ΔctaCFが導入された1回交差型相同組換え体であることを確認した。
 KC470sr株を1mLのLB液体培地(10g/Lトリプトン、5g/L酵母エキス、10g/L塩化ナトリウム)の中で24時間培養し、培養液の一部を20%スクロース含有LB寒天培地上で塗抹培養することにより、KC470株を得た。配列番号64と65のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))により、KC470株が予想通りcg2408-2409(ctaCF)遺伝子領域が欠損されている2回交差型相同組換え体であることを確認した。
(4)形質転換株の培養
 1)上記で得られた形質転換株をLBプレートに画線し、30℃で3日間培養した。プレート上に生育した菌体を、CGTG15培地6mLに植菌し、30℃、250rpmで24時間振盪培養(前培養)を行った。CGTG15培地(構成成分からurea除く)を、Bio Jr.8(エイブル株式会社)の培養槽に60mL仕込んだ。前記前培養液を1.2mL植菌し、32℃、pH6.9,700rpm、60mL/minの通気量の条件で30時間振盪培養を行い、芳香族化合物の生産性を評価した。培養液を希硫酸で適宜希釈し、遠心にて菌体を除去した後、上清を回収した。上清中の濃度を定量した。結果を表に示した。
 2)結果
 比較すると、KC427株において4,3-AHBA濃度が向上していることが確認され、cydAB遺伝子の破壊効果は生産には好影響を及ぼすことが示された。また、KC470は4,3-AHBA濃度が低下していることが確認され、ctaCF遺伝子の破壊効果は生産には悪影響を及ぼすことが示された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
<没食子酸(GAL)の生産性評価>
(1)GAL生産cydAB破壊株の作製
 エレクトロポレーションによる形質転換法を用いて、上述のプラスミドpHKPsacB_ΔcydABをKC148株(特願2020-94649)に導入し、カナマイシン耐性で選択することにより、KC201sr株を取得した。配列番号51と56のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))によりKC201sr株を解析したところ、予想通りの結果が得られたことから、KC201sr株はプラスミドpHKPsacB_ΔcydABが導入された1回交差型相同組換え体であることを確認した。
 KC201sr株を1mLのLB液体培地(10g/Lトリプトン、5g/L酵母エキス、10g/L塩化ナトリウム)の中で24時間培養し、培養液の一部を20%スクロース含有LB寒天培地上で塗抹培養することにより、KC201株を得た。配列番号56と57のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))により、KC201株が予想通りcg1300-1301(cydAB)遺伝子領域が欠損されている2回交差型相同組換え体であることを確認した。
(2)GAL生産ctaCF破壊株の作製
 エレクトロポレーションによる形質転換法を用いて、上述のプラスミドpHKPsacB_ΔctaCFをKC148株に導入し、カナマイシン耐性で選択することにより、KC468sr株を取得した。配列番号59と64のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))によりKC468sr株を解析したところ、予想通りの結果が得られたことから、KC468sr株はプラスミドpHKPsacB_ΔctaCFが導入された1回交差型相同組換え体であることを確認した。
 KC468sr株を1mLのLB液体培地(10g/Lトリプトン、5g/L酵母エキス、10g/L塩化ナトリウム)の中で24時間培養し、培養液の一部を20%スクロース含有LB寒天培地上で塗抹培養することにより、KC468株を得た。配列番号64と65のプライマーを用いるPCR法(Sapphire Amp(タカラバイオ))により、KC468株が予想通りcg2408-2409(ctaCF)遺伝子領域が欠損されている2回交差型相同組換え体であることを確認した。
(3)形質転換株の培養
 1)上記で得られた形質転換株をLBプレートに画線し、30℃で3日間培養した。プレート上に生育した菌体を、CGTG15培地6mLに植菌し、30℃、250rpmで24時間振盪培養(前培養)を行った。CGTG15培地(構成成分からurea除く)に安息香酸ナトリウムを終濃度1mMとなるように添加し、Bio Jr.8(エイブル株式会社)の培養槽に60mL仕込んだ。前記前培養液を1.2mL植菌し、32℃、pH6.9,600rpm、60mL/minの通気量の条件で30時間振盪培養を行い、GALの生産性を評価した。培養液を希硫酸で適宜希釈し、遠心にて菌体を除去した後、上清を回収した。上清中の濃度を定量した。結果を表に示した。
 2)結果
 比較すると、KC201株においてGAL濃度が向上していることが確認され、cydAB遺伝子の破壊効果は生産には好影響を及ぼすことが示された。また、KC468はGAL濃度が低下していることが確認され、ctaCF遺伝子の破壊効果は生産には悪影響を及ぼすことが示された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
(4)分析条件
 回収した上清はアクロプレップ96フィルタープレート(0.2μmGHP膜、日本ポール)を用いて不溶物の除去を行ない、反応液をHPLCに供した。
 HPLCの装置はChromaster(日立ハイテクサイエンス)を用いた。没食子酸の分析には、L-カラム ODS(4.6mm I.D.×150mm、化学物質評価研究機構)を用い、溶離液Aを0.1M リン酸二水素カリウムの0.1%リン酸溶液、溶離液Bを70%メタノールとし、流速1.0mL/分、カラム温度40℃の条件にてグラジエント溶出を行なった。没食子酸の検出にはUV検出器(検出波長280nm)を用いた。
 グルコースの分析にはICsep ION-300(7.8mm×300mm、東京化成工業)を用い、溶離液を37mM硫酸溶液とし、流速0.5mL/分、カラム温度50℃の条件で検出を行った。グルコースの検出にはRIを用いた。

Claims (17)

  1.  シトクロームbd型酸化酵素複合体の機能が抑制又は欠失された改変コリネ型細菌を培養する工程を含む、芳香族化合物又はその塩の製造方法。
  2.  シトクロームbd型酸化酵素複合体が下記(A)又は(B):
     (A)配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド及び配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドから構成される複合体、
     (B)配列番号2で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIとして機能するポリペプチド及び配列番号4で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIIとして機能するポリペプチドから構成される複合体、
    で示されるシトクロームbd型酸化酵素活性を有するポリペプチド複合体である、請求項1に記載の方法。
  3.  改変コリネ型細菌が、下記(a)又は(b)のポリヌクレオチドのヌクレオチド配列の一部若しくは全部を欠失させるか又は不活性化してなる細菌株である、請求項1又は2に記載の方法。
     (a)配列番号1で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド及び配列番号3で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドから構成される複合体をコードするポリヌクレオチド、
     (b)配列番号1で示されるヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIとして機能するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド及び配列番号3で示されるヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIIとして機能するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドから構成される複合体をコードするポリヌクレオチド。
  4.  宿主として、少なくとも下記の(C)、(D)、(E)及び(F):
     (C)3,4-ジヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチド
     (D)3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチド
     (E)コリスミ酸からパラアミノ安息香酸を生合成するために必要なポリペプチド
     (F)パラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチド
    から選ばれる1以上のポリペプチドの発現が強化されたコリネ型細菌を用いる、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
  5.  宿主として、さらに下記の(G)~(O):
     (G)3-デオキシ-D-アラビノ-ヘプツロソネート-7-リン酸シンターゼ活性を有するポリペプチド、
     (H)3-デヒドロキナ酸シンターゼ活性を有するポリペプチド、
     (I)3-デヒドロキナ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチド、
     (J)5-シキミ酸デヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド、
     (K)シキミ酸キナーゼ活性を有するポリペプチド、
     (L)3-ホスホシキミ酸-1-カルボキシビニルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチド、
     (M)コリスミ酸シンターゼ活性を有するポリペプチド、
     (N)ピルビン酸リン酸ジキナーゼ活性を有するポリペプチド、
     (O)ペントースリン酸経路に関わる酵素群:グルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼ、6-ホスホグルコノラクトナーゼ、ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ、リボース-5-リン酸イソメラーゼ、リブロース-5-リン酸-3-エピメラーゼ、トランスケトラーゼ及びトランスアルドラーゼから選ばれる1以上、
    から選ばれる1以上のポリペプチドの発現が強化されたコリネ型細菌を用いる、請求項4に記載の方法。
  6.  芳香族化合物又はその塩が没食子酸、プロトカテク酸、カテコール、2,4-ピリジンジカルボン酸、2,5-ピリジンジカルボン酸、パラヒドロキシ安息香酸、パラアミノ安息香酸、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸、又はそれらの塩である、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
  7.  芳香族化合物又はその塩が没食子酸、プロトカテク酸、パラヒドロキシ安息香酸、パラアミノ安息香酸、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸、又はそれらの塩である、請求項6に記載の方法。
  8.  芳香族化合物又はその塩が没食子酸、4-アミノ安息香酸、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸、又はそれらの塩である、請求項7に記載の方法。
  9.  コリネ型細菌がコリネバクテリウム属細菌である、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。
  10.  コリネバクテリウム属細菌がコリネバクテリウム グルタミカム、コリネバクテリウム  エフィシェンス、コリネバクテリウム アンモニアゲネス、コリネバクテリウム ハロトレランス、コリネバクテリウム アルカノリティカム、コリネバクテリウム カルナエ、コリネバクテリウム クレナタム又はコリネバクテリウム クルジラクチスである、請求項9に記載の方法。
  11.  コリネバクテリウム属細菌がコリネバクテリウム グルタミカムである、請求項10に記載の方法。
  12.  シトクロームbd型酸化酵素複合体の機能が抑制又は欠失された改変コリネ型細菌であって、少なくとも下記の(C)、(D)、(E)及び(F):
     (C)3,4-ジヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチド
     (D)3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチド
     (E)コリスミ酸からパラアミノ安息香酸を生合成するために必要なポリペプチド
     (F)パラアミノ安息香酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチド
    から選ばれる1以上のポリペプチドの発現が強化されている、コリネ型細菌。
  13.  シトクロームbd型酸化酵素複合体が下記(A)又は(B):
     (A)配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド及び配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドから構成される複合体、
     (B)配列番号2で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIとして機能するポリペプチド及び配列番号4で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIIとして機能するポリペプチドから構成される複合体、
    で示されるシトクロームbd型酸化酵素活性を有するポリペプチド複合体である、請求項12に記載のコリネ型細菌。
  14.  下記(a)又は(b)のポリヌクレオチドのヌクレオチド配列の一部若しくは全部を欠失させるか又は不活性化してなる、請求項12又は13に記載のコリネ型細菌。
     (a)配列番号1で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド及び配列番号3で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドから構成される複合体をコードするポリヌクレオチド、
     (b)配列番号1で示されるヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIとして機能するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド及び配列番号3で示されるヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、シトクロームbd型酸化酵素サブユニットIIとして機能するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドから構成される複合体をコードするポリヌクレオチド。
  15.  コリネ型細菌がコリネバクテリウム属細菌である、請求項12~14のいずれか1項に記載のコリネ型細菌。
  16.  コリネバクテリウム属細菌がコリネバクテリウム グルタミカム、コリネバクテリウム エフィシェンス、コリネバクテリウム アンモニアゲネス、コリネバクテリウム ハロトレランス、コリネバクテリウム アルカノリティカム、コリネバクテリウム カルナエ、コリネバクテリウム クレナタム又はコリネバクテリウム クルジラクチスである、請求項15に記載のコリネ型細菌。
  17.  コリネバクテリウム属細菌がコリネバクテリウム グルタミカムである、請求項16に記載のコリネ型細菌。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002017363A (ja) * 2000-07-05 2002-01-22 Ajinomoto Co Inc 微生物を利用した物質の製造法
JP2002191370A (ja) * 1999-12-16 2002-07-09 Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd 新規ポリヌクレオチド
JP2021073914A (ja) * 2019-11-08 2021-05-20 花王株式会社 4−アミノ安息香酸水酸化活性を有するポリペプチド及びその利用
JP2021185831A (ja) * 2020-05-29 2021-12-13 花王株式会社 没食子酸生産能を有する形質転換体

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002191370A (ja) * 1999-12-16 2002-07-09 Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd 新規ポリヌクレオチド
JP2002017363A (ja) * 2000-07-05 2002-01-22 Ajinomoto Co Inc 微生物を利用した物質の製造法
JP2021073914A (ja) * 2019-11-08 2021-05-20 花王株式会社 4−アミノ安息香酸水酸化活性を有するポリペプチド及びその利用
JP2021185831A (ja) * 2020-05-29 2021-12-13 花王株式会社 没食子酸生産能を有する形質転換体

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