JP2010187573A - Method for producing (r)-3-hydroxyisobutyric acid - Google Patents
Method for producing (r)-3-hydroxyisobutyric acid Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010187573A JP2010187573A JP2009033582A JP2009033582A JP2010187573A JP 2010187573 A JP2010187573 A JP 2010187573A JP 2009033582 A JP2009033582 A JP 2009033582A JP 2009033582 A JP2009033582 A JP 2009033582A JP 2010187573 A JP2010187573 A JP 2010187573A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lactaldehyde
- dehydrogenase
- hydroxyisobutyric acid
- reductase
- producing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
本発明は、2−メチル−1,3−プロパンジオールから(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸への酸化反応を触媒するジオールオキシドレダクターゼおよびアルデヒドデヒドロゲナーゼと、それら酵素を用いた(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸の製造方法に関する。 The present invention relates to diol oxidoreductase and aldehyde dehydrogenase that catalyze the oxidation reaction of 2-methyl-1,3-propanediol to (R) -3-hydroxyisobutyric acid, and (R) -3- The present invention relates to a method for producing hydroxyisobutyric acid.
(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸は、医薬中間体として有用な化合物であることが知られている。(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸は、1つの不斉炭素をもち、立体異性体を有することから、化学的な純度だけでなく、立体化学的な純度(光学純度)も高い(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸が求められている。 (R) -3-hydroxyisobutyric acid is known to be a useful compound as a pharmaceutical intermediate. (R) -3-Hydroxyisobutyric acid has one asymmetric carbon and has a stereoisomer, so that not only chemical purity but also stereochemical purity (optical purity) is high (R)- There is a need for 3-hydroxyisobutyric acid.
従来、(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸を製造する方法として、イソ酪酸を原料に微生物を用いて生成する方法が知られている。非特許文献1では、(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸を生成する酵母としてキャンディダ ルゴーサ IFO 0750(Candida rugosa IFO 0750)が見出されたが、その光学純度は93.3%eeと十分なものではなかった。さらに、非特許文献2では、キャンディダ ルゴーサ IFO 0750を親株として誘導された変異株MME 1027が高い立体選択性を有することが示されたが、その生産速度は1.1g/l/時間と工業生産において十分に高いと言えるものではなかった。 Conventionally, as a method for producing (R) -3-hydroxyisobutyric acid, a method for producing isobutyric acid as a raw material using a microorganism is known. In Non-Patent Document 1, Candida rugosa IFO 0750 (Candida rugosa IFO 0750) was found as a yeast that produces (R) -3-hydroxyisobutyric acid, but its optical purity was as high as 93.3% ee. It was not a thing. Furthermore, in Non-Patent Document 2, it was shown that mutant MME 1027 derived from Candidalosa IFO 0750 as a parent strain has high stereoselectivity, but its production rate was 1.1 g / l / hour. It was not high enough in production.
一方、2−メチル−1,3−プロパンジオールを原料に微生物を用いて生成する方法も知られている。非特許文献3では、微生物としてグルコノバクター ロゼウス IAM 1841(Gluconobacter roseus IAM 1841)が見出されたが、その光学純度は83%eeと高いものではなかった。さらに、非特許文献4では、Acetobacter(アセトバクター)属細菌を用いた方法が開示されており、2時間以内に5g/lと2.5g/l/時間以上の高い生産速度が示されているものの、生成された(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸の光学純度は97%eeであり、その立体選択性は未だ満足できるものではないという問題点が残っていた。 On the other hand, a method for producing 2-methyl-1,3-propanediol using a microorganism as a raw material is also known. In Non-Patent Document 3, Gluconobacter roseus IAM 1841 (Gluconobacter roseus IAM 1841) was found as a microorganism, but its optical purity was not as high as 83% ee. Furthermore, Non-Patent Document 4 discloses a method using bacteria belonging to the genus Acetobacter, and shows high production rates of 5 g / l and 2.5 g / l / hour or more within 2 hours. However, the optical purity of the produced (R) -3-hydroxyisobutyric acid was 97% ee, and the stereoselectivity was still unsatisfactory.
また、2−メチル−1,3−プロパンジオールから(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸を生成する微生物については報告されているものの、その酸化反応を立体選択的に触媒する酵素についてはこれまで知られていなかった。 Although microorganisms that produce (R) -3-hydroxyisobutyric acid from 2-methyl-1,3-propanediol have been reported, enzymes that stereoselectively catalyze the oxidation reaction have been known so far. It was not done.
ジオールから光学活性ヒドロキシカルボン酸への酸化反応を触媒する酵素としてはラクトアルデヒドレダクターゼおよびラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼが知られている(特許文献1)。しかしながら、これら酵素が2−メチル−1,3−プロパンジオールから3−ヒドロキシイソ酪酸への酸化反応を触媒するか、仮に触媒したとしても、R体を立体選択的に合成するか否かは全く不明である。 Lactaldehyde reductase and lactaldehyde dehydrogenase are known as enzymes that catalyze the oxidation reaction of diols to optically active hydroxycarboxylic acids (Patent Document 1). However, even if these enzymes catalyze the oxidation reaction from 2-methyl-1,3-propanediol to 3-hydroxyisobutyric acid, or even if they catalyze, it is completely impossible to synthesize R-isomer stereoselectively. It is unknown.
以上のとおり、微生物を用いて2−メチル−1,3−プロパンジオールから(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸を製造する従来法については、その立体選択性は未だ満足できるものではなく、その酸化反応を立体選択的に触媒する酵素についても全く知られていない。本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、2−メチル−1,3−プロパンジオールから(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸への酸化反応を触媒する酵素を見出し、該酵素を用いて(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸を立体選択的に製造することにある。 As described above, the stereoselectivity of the conventional method for producing (R) -3-hydroxyisobutyric acid from 2-methyl-1,3-propanediol using a microorganism is not yet satisfactory, and its oxidation There is no known enzyme that stereoselectively catalyzes the reaction. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an enzyme that catalyzes an oxidation reaction from 2-methyl-1,3-propanediol to (R) -3-hydroxyisobutyric acid. The headline is to stereoselectively produce (R) -3-hydroxyisobutyric acid using the enzyme.
本発明者らは、上記に鑑み、様々な酸化反応を触媒する酵素を対象に、2−メチル−1,3−プロパンジオールから(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸への合成活性を評価した結果、ラクトアルデヒドレダクターゼおよびラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼが2−メチル−1,3−プロパンジオールから(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸への酸化反応を触媒する酵素活性を有することを見出した。そして、それら酵素を用いて(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸を立体選択的に製造する方法を見出し、本発明を完成するに至った。 In view of the above, the present inventors have evaluated the synthesis activity from 2-methyl-1,3-propanediol to (R) -3-hydroxyisobutyric acid for enzymes that catalyze various oxidation reactions. The present inventors have found that lactaldehyde reductase and lactaldehyde dehydrogenase have enzyme activities that catalyze the oxidation reaction of 2-methyl-1,3-propanediol to (R) -3-hydroxyisobutyric acid. And the method of producing (R) -3-hydroxyisobutyric acid stereoselectively using these enzymes was discovered, and it came to complete this invention.
すなわち、本発明は以下の〔1〕から〔3〕に記載のとおりである。
〔1〕ジオールオキシドレダクターゼおよびアルデヒドデヒドロゲナーゼを用いることを特徴とする、2−メチル−1,3−プロパンジオールからの(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸の製造方法。
〔2〕上記ジオールオキシドレダクターゼがラクトアルデヒドレダクターゼであり、上記アルデヒドデヒドロゲナーゼがラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼであることを特徴とする、請求項1に記載の(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸の製造方法。
〔3〕上記ラクトアルデヒドレダクターゼが、配列番号2もしくは3に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質であり、上記ラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼが、配列番号5もしくは6に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質であることを特徴とする、請求項2に記載の(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸の製造方法。
That is, the present invention is as described in [1] to [3] below.
[1] A process for producing (R) -3-hydroxyisobutyric acid from 2-methyl-1,3-propanediol, which comprises using diol oxidoreductase and aldehyde dehydrogenase.
[2] The method for producing (R) -3-hydroxyisobutyric acid according to claim 1, wherein the diol oxide reductase is lactaldehyde reductase, and the aldehyde dehydrogenase is lactaldehyde dehydrogenase.
[3] The lactaldehyde reductase is a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 3, and the lactaldehyde dehydrogenase is a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5 or 6. The method for producing (R) -3-hydroxyisobutyric acid according to claim 2.
本発明によれば、2−メチル−1,3−プロパンジオールから(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸を立体選択的に製造することができる。 According to the present invention, (R) -3-hydroxyisobutyric acid can be stereoselectively produced from 2-methyl-1,3-propanediol.
以下に本発明を詳しく説明する。
本発明において、2−メチル−1,3−プロパンジオールから(R)−3−ヒドロキシ
イソ酪酸への酸化反応を触媒するジオールオキシドレダクターゼおよびアルデヒドデヒドロゲナーゼとは、2−メチル−1,3−プロパンジオールを反応基質として3−ヒドロキシ−2−メチルプロパナールを生成し得るジオールオキシドレダクターゼ、および3−ヒドロキシ−2−メチルプロパナールを反応基質として(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸を生成し得るアルデヒドデヒドロゲナーゼであれば特に制限はなく、それらのような酵素全てを指す。例えば、ジオールオキシドレダクターゼとしてラクトアルデヒドレダクターゼが挙げられる。また、アルデヒドデヒドロゲナーゼとしてラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼが挙げられる。
The present invention is described in detail below.
In the present invention, the diol oxidoreductase and aldehyde dehydrogenase that catalyze the oxidation reaction of 2-methyl-1,3-propanediol to (R) -3-hydroxyisobutyric acid are 2-methyl-1,3-propanediol. A diol oxidoreductase capable of producing 3-hydroxy-2-methylpropanal using as a reaction substrate, and an aldehyde dehydrogenase capable of producing (R) -3-hydroxyisobutyric acid using 3-hydroxy-2-methylpropanal as a reaction substrate If it is, there will be no restriction | limiting in particular, All the enzymes like those are pointed out. For example, lactaldehyde reductase is mentioned as a diol oxidoreductase. Moreover, lactaldehyde dehydrogenase is mentioned as an aldehyde dehydrogenase.
この明細書において、(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸の合成もしくは製造において「立体選択的」とは、目的物である(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸の光学純度が97%ee以上であることをいうが、望ましくは98%ee以上であり、99%ee以上であると最も望ましい。 In this specification, in the synthesis or production of (R) -3-hydroxyisobutyric acid, “stereoselective” means that the optical purity of the target product (R) -3-hydroxyisobutyric acid is 97% ee or more. However, it is desirably 98% ee or more, and most desirably 99% ee or more.
本発明におけるラクトアルデヒドレダクターゼとは、国際生化学連合(I.U.B.)酵素委員会報告に準拠した酵素番号1.1.1.77に分類され、1,2−プロパンジオールから、補酵素である酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドの存在下でラクトアルデヒドを生成する反応を可逆的に触媒する酵素の総称を指す。また、ラクトアルデヒドレダクターゼはL−1,2−プロパンジオールオキシドレダクターゼと呼ばれることもある。 The lactaldehyde reductase in the present invention is classified into enzyme number 1.1.1.77 based on the report of the International Biochemical Union (I.U.B.) enzyme committee. A generic term for enzymes that reversibly catalyze the reaction of producing lactaldehyde in the presence of oxidized nicotinamide adenine dinucleotide, which is an enzyme. Also, lactaldehyde reductase is sometimes called L-1,2-propanediol oxidoreductase.
本発明において使用されるラクトアルデヒドレダクターゼは、例えば、エシェリヒア(Escherichia)属細菌、シゲラ(Shigella)属細菌、シトロバクター(Citrobacter)属細菌、サルモネラ(Salmonella)属細菌、もしくはクレブシエラ(Klebsiella)属細菌由来のものが好ましく用いられる。 The lactaldehyde reductase used in the present invention is derived from, for example, Escherichia bacteria, Shigella bacteria, Citrobacter bacteria, Salmonella bacteria, or Klebsiella bacteria Are preferably used.
本発明におけるラクトアルデヒドレダクターゼは、配列番号2もしくは3で示されるアミノ酸配列を有するタンパク質であってもよい。また、配列番号2もしくは3で示されるアミノ酸配列において、1から複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入又は付加されたアミノ酸配列を有していてもよい。 The lactaldehyde reductase in the present invention may be a protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 3. Further, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 3 may have an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are substituted, deleted, inserted or added.
この明細書において、「複数個」とは、タンパク質の立体構造におけるアミノ酸残基の位置や種類によっても異なるが、具体的には2〜30個、好ましくは2〜15個、さらに好ましくは2〜10個である。 In this specification, the term “plurality” varies depending on the position and type of amino acid residues in the three-dimensional structure of the protein, but specifically 2 to 30, preferably 2 to 15, more preferably 2 to 2. 10 pieces.
配列番号2で示されるアミノ酸配列を有するタンパク質は、エシェリヒア・コリ W3110(Escherichia coli W3110)由来L−1,2−プロパンジオールオキシドレダクターゼ(Genbank accession番号:BAE76871)であり、配列番号3で示されるアミノ酸配列を有するタンパク質は、配列番号2で示されるアミノ酸配列のC末端に6個のヒスチジン残基が付加された配列を有する。 The protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is L-1,2-propanediol oxidoreductase (Genbank accession number: BAE76871) derived from Escherichia coli W3110 (Escherichia coli W3110), and the amino acid represented by SEQ ID NO: 3 The protein having the sequence has a sequence in which 6 histidine residues are added to the C-terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
本発明におけるラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼとは、国際生化学連合(I.U.B.)酵素委員会報告に準拠した酵素番号1.2.1.22に分類され、ラクトアルデヒドから、補酵素である酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドの存在下で乳酸を生成する反応を触媒する酵素の総称を指し、且つ国際生化学連合(I.U.B.)酵素委員会報告に準拠した酵素番号1.2.1.21に分類され、グリコールアルデヒドから、補酵素である酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドの存在下でグリコール酸を生成する反応を触媒する酵素グリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼの総称も併せて指すものである。なぜならば大腸菌を用いた先行文献で、ラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼとグリコールアルデヒドデヒドロゲナーゼは同一の酵素であることが報告されているからである
。(J.Biol.Chem.1983,Vol.258,7788−7792)。
The lactaldehyde dehydrogenase in the present invention is classified into enzyme number 1.2.1.22 in accordance with the report of the International Biochemical Union (I.U.B.) Enzyme Committee, and is oxidized from lactaldehyde as a coenzyme. This refers to the generic name of enzymes that catalyze the reaction of producing lactic acid in the presence of type nicotinamide adenine dinucleotide, and enzyme number 1.2. Based on the report of the International Biochemical Union (IUB) enzyme committee. The generic name of the enzyme glycol aldehyde dehydrogenase which is classified into 1.21 and catalyzes a reaction for producing glycolic acid from glycol aldehyde in the presence of oxidized nicotinamide adenine dinucleotide as a coenzyme is also shown. This is because lactaldehyde aldehyde dehydrogenase and glycolaldehyde dehydrogenase are reported to be the same enzyme in the prior literature using Escherichia coli. (J. Biol. Chem. 1983, Vol. 258, 7788-7792).
本発明において使用されるラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼは、例えば、エシェリヒア(Escherichia)属細菌、シゲラ(Shigella)属細菌、エンテロバクター(Enterobacter)属細菌、シトロバクター(Citrobacter)属細菌、もしくはクレブシエラ(Klebsiella)属細菌由来のものが好ましく用いられる。 The lactaldehyde dehydrogenase used in the present invention is, for example, Escherichia bacterium, Shigella genus bacteria, Enterobacter genus bacteria, Citrobacter genus bacteria, or Klebsiella genus bacteria. The origin is preferably used.
本発明におけるラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼは、配列番号5もしくは6で示されるアミノ酸配列を有するタンパク質であってもよい。また、配列番号5もしくは6で示されるアミノ酸配列において、1から複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入又は付加されたアミノ酸配列を有していてもよい。 The lactaldehyde dehydrogenase in the present invention may be a protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 or 6. Further, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 or 6 may have an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are substituted, deleted, inserted or added.
配列番号5で示されるアミノ酸配列を有するタンパク質は、エシェリヒア・コリ W3110(Escherichia coli W3110)由来ラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼ(Genbank accession番号:BAA15032)であり、配列番号6で示されるアミノ酸配列を有するタンパク質は、配列番号5で示されるアミノ酸配列のN末端に6個のヒスチジン残基が付加された配列を有する。 The protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 is lactaldehyde dehydrogenase (Genbank accession number: BAA15032) derived from Escherichia coli W3110, and the protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 It has a sequence in which 6 histidine residues are added to the N-terminus of the amino acid sequence shown by No. 5.
本発明に係るラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼは、それぞれの酵素を産生する生物から取得することができる。それぞれの酵素を産生する生物として、エシェリヒア・コリ W3110(Escherichia coli
W3110)を例に挙げることができる。
The lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase according to the present invention can be obtained from organisms that produce the respective enzymes. As an organism that produces each enzyme, Escherichia coli W3110 (Escherichia coli)
An example is W3110).
また、ラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードするDNAにより宿主細胞を形質転換して、それぞれの酵素を発現させ、単離してもよい。この方法によれば、ラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼを簡便かつ効率的に取得することができる。さらに、精製をより簡便にするために、それぞれのタンパク質のN末端もしくはC末端に6から10個のヒスチジン残基を付加することができる。 Alternatively, a host cell may be transformed with DNA encoding lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase to express and isolate each enzyme. According to this method, lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase can be easily and efficiently obtained. Furthermore, in order to make purification more convenient, 6 to 10 histidine residues can be added to the N-terminus or C-terminus of each protein.
形質転換体に使用するラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードするDNAは、ベクターに組込まれた組換えDNAとして用いることができる。 The DNA encoding lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase used for the transformant can be used as a recombinant DNA incorporated into a vector.
本発明におけるラクトアルデヒドレダクターゼをコードするDNAは、配列番号1で示される塩基配列を有するDNAであってもよい。また、配列番号1で示される塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ2−メチル−1,3−プロパンジオールから3−ヒドロキシ−2−メチルプロパナールへの酸化反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質をコードするDNAであってもよい。 The DNA encoding lactaldehyde reductase in the present invention may be a DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 1. In addition, it hybridizes with DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 under stringent conditions and oxidizes 2-methyl-1,3-propanediol to 3-hydroxy-2-methylpropanal. It may be DNA encoding a protein having an enzymatic activity to catalyze.
本発明におけるラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードするDNAは、配列番号4で示される塩基配列を有するDNAであってもよい。また、配列番号4で示される塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ3−ヒドロキシ−2−メチルプロパナールから(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸への酸化反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質をコードするDNAであってもよい。 The DNA encoding lactaldehyde dehydrogenase in the present invention may be a DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 4. Further, it hybridizes with a DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 4 under stringent conditions and catalyzes an oxidation reaction from 3-hydroxy-2-methylpropanal to (R) -3-hydroxyisobutyric acid. It may be a DNA encoding a protein having an enzyme activity.
「ストリンジェントな条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。例えば、相同性が高いDNA、すなわち50%以上、好ましくは70%以上、さらに望ましくは80%以上、最も望ましくは90%
以上の相同性を有するDNAの相補鎖がハイブリダイズし、それより相同性が低い核酸の相補鎖がハイブリダイズしない条件が挙げられる。
“Stringent conditions” refers to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. For example, DNA with high homology, ie 50% or more, preferably 70% or more, more desirably 80% or more, most desirably 90%
Examples include conditions in which complementary strands of DNA having the above homology hybridize and complementary strands of nucleic acids having lower homology do not hybridize.
より具体的には、このストリンジェントな条件でのハイブリダイゼーションは、特定のハイブリダイゼーションシグナルを検出するために当業者が一般的に用いる条件を例示できる。例えばMolecular Cloning:Cold Spring Harbor Laboratory Press,Current Protocols in
Molecular Biology;Wiley Interscienceに記載の方法によって行なうことができ、市販のシステムとしては、Gene Imageシステム(アマルシャム)を挙げることができる。具体的には以下の操作によってハイブリダイゼーションを行なうことができる。試験すべきDNA又はRNAを転写した膜を製品プロトコールに従って、標識したプローブとプロトコール指定のハイブリダイゼーションバッファー中でハイブリダイズさせる。ハイブリダイゼーションバッファーの組成は、0.1重量%SDS、5重量%デキストラン硫酸、全容量の1/20量のキット添付のブロッキング試薬及び5×SSCからなる。ブロッキング試薬は例えば、100×Denhardt's solution(2%(重量/容量)Bovine serum albumin、2%(重量/容量)FicollTM400、2%(重量/容量)ポリビニルピロリドン)であり、これを1/20に希釈して使用することができる。ハイブリダイゼーションの温度は40℃以上80℃以下、より好ましくは50℃以上70℃以下の範囲であり、数時間から一昼夜のインキュベーションを行なった後、洗浄バッファーで洗浄する。洗浄の温度は、好ましくは室温、より好ましくはハイブリダイゼーション時の温度である。洗浄バッファーの組成は6×SSC+0.1重量%SDS溶液、より好ましくは4×SSC+0.1重量%SDS溶液、さらに好ましくは1×SSC+0.1重量%SDS溶液である。このような洗浄バッファーで膜を洗浄し、プローブがハイブリダイズしたDNA又はRNAをプローブに用いた標識を利用して識別することができる。
More specifically, the hybridization under the stringent conditions can be exemplified by conditions commonly used by those skilled in the art to detect a specific hybridization signal. For example, Molecular Cloning: Cold Spring Harbor Laboratory Press, Current Protocols in
It can be carried out by the method described in Molecular Biology; Wiley Interscience, and a commercially available system includes Gene Image system (Amarsham). Specifically, hybridization can be performed by the following operation. The membrane to which the DNA or RNA to be tested is transferred is hybridized with a labeled probe in a hybridization buffer specified in the protocol according to the product protocol. The composition of the hybridization buffer consists of 0.1 wt% SDS, 5 wt% dextran sulfate, 1/20 of the total volume of blocking reagent attached to the kit, and 5 x SSC. The blocking reagent is, for example, 100 × Denhardt's solution (2% (weight / volume) Bovine serum albumin, 2% (weight / volume) Ficoll ™ 400, 2% (weight / volume) polyvinylpyrrolidone). / 20 can be used after diluting. The hybridization temperature is in the range of 40 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or higher and 70 ° C. or lower. After incubation for several hours to one day, the plate is washed with a washing buffer. The washing temperature is preferably room temperature, more preferably the temperature during hybridization. The composition of the washing buffer is 6 × SSC + 0.1 wt% SDS solution, more preferably 4 × SSC + 0.1 wt% SDS solution, and further preferably 1 × SSC + 0.1 wt% SDS solution. The membrane can be washed with such a washing buffer, and the DNA or RNA hybridized with the probe can be identified using the label used for the probe.
形質転換体に使用する宿主生物としては、組換えDNAが安定かつ自律的に増殖可能で、さらに外来性DNAの形質が発現できるものであればよい。宿主生物の例として大腸菌(Escherichia coli)が挙げられるが、特に大腸菌に限定されるものではなく、エシェリヒア属細菌、枯草菌(Bacillus subtilis)などのバチルス属細菌、シュードモナス属細菌などの細菌類、サッカロミセス属、ピキア属、キャンディダ属などの酵母類、アスペルギルス属などの糸状菌類などが使用できる。 Any host organism can be used as a transformant as long as the recombinant DNA can be stably and autonomously propagated and can express a trait of the foreign DNA. Examples of host organisms include Escherichia coli, but are not limited to Escherichia coli, and bacteria such as Escherichia bacteria, Bacillus subtilis bacteria, Pseudomonas bacteria, Saccharomyces Yeasts such as Genus, Pichia and Candida, and filamentous fungi such as Aspergillus can be used.
宿主生物に組換えDNAを移入する方法としては、例えば宿主細胞が大腸菌の場合には、カルシウム処理によるコンピテントセル法やエレクトロポレーション法などを用いることができる。このようにして得られた形質転換体は、培養されることにより、多量のラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼを安定に生産することができる。 As a method for transferring the recombinant DNA into the host organism, for example, when the host cell is Escherichia coli, a competent cell method using calcium treatment, an electroporation method, or the like can be used. The transformant thus obtained can be stably cultured to produce a large amount of lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase.
ラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードするDNAを保有する組換えDNAは、形質転換体から取り出すことができ、他の微生物に移入させることも可能である。また、ラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードするDNAを保有する組換えDNAを、PCRを用いてそれら酵素をコードするDNA断片を増幅し、制限酵素等で処理した後、他のベクターDNA断片と結合させ、宿主生物に移入することも容易に実施できる。 Recombinant DNA carrying DNA encoding lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase can be removed from the transformant and can be transferred to other microorganisms. In addition, a recombinant DNA having a DNA encoding lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase is amplified using PCR to a DNA fragment encoding the enzyme, treated with a restriction enzyme, etc. They can also be easily combined and transferred to a host organism.
培地としては、炭素源、窒素源、無機物及びその他の栄養素を適量含有する培地ならば、合成培地又は天然培地のいずれでも使用できる。培養は前記培養成分を含有する液体培地中で、振とう培養、通気攪拌培養、連続培養又は流加培養などの通常の培養方法を用いて行うことができる。 As the medium, any of a synthetic medium or a natural medium can be used as long as it contains an appropriate amount of carbon source, nitrogen source, inorganic substance and other nutrients. Culturing can be performed in a liquid medium containing the above-described culture components by using a normal culture method such as shaking culture, aeration-agitation culture, continuous culture, or fed-batch culture.
培養条件は、培地の種類、培養方法により適宜選択すればよく、菌株が生育しラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼを産生できる条件であれば特に制限はない。例えば、好気もしくは微好気条件下でpHは6以上8以下、温度は25℃以上40℃以下の範囲内でpHと温度を適切に制御しながら培養した場合、培養に必要な時間は48時間以内である。 The culture conditions may be appropriately selected depending on the type of culture medium and the culture method, and are not particularly limited as long as the strain can grow and produce lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase. For example, when the culture is carried out under an aerobic or microaerobic condition with a pH of 6 or more and 8 or less and a temperature of 25 ° C. or more and 40 ° C. or less while appropriately controlling the pH and temperature, the time required for cultivation is 48. Within hours.
形質転換体が産生したラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼは、培養物中の形質転換体を含む培養液をそのまま採取して利用することもできる。また、ラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼが培養液中に存在する場合は、濾過、 遠心分離などにより、それぞれの酵素を含む溶液と形質転換体とを分離することもできる。ラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼが形質転換体内に存在する場合には、得られた培養物から濾過又は遠心分離などの手段により形質転換体を採取して利用することもできる。また、採取した形質転換体を機械的方法又はリゾチームなどの酵素的方法で破壊し、また必要に応じてEDTA等のキレート剤及び又は界面活性剤を添加してラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼを可溶化し、溶液として分離採取することができる。 The lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase produced by the transformant can also be used by collecting the culture solution containing the transformant in the culture as it is. In addition, when lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase is present in the culture solution, the solution containing each enzyme and the transformant can be separated by filtration, centrifugation, or the like. When lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase is present in the transformant, the transformant can also be collected from the obtained culture by means of filtration or centrifugation and used. In addition, the collected transformant is destroyed by a mechanical method or an enzymatic method such as lysozyme, and a chelating agent such as EDTA and / or a surfactant is added as necessary to allow lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase. It can be solubilized and separated and collected as a solution.
このようにして得られたラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼを含む溶液を、例えば減圧濃縮、膜濃縮、硫酸アンモニウム若しくは硫酸ナトリウムなどの塩析処理、又は親水性有機溶媒、例えばメタノール、エタノール若しくはアセトンなどによる分別沈澱法により沈澱させることができる。また、加熱処理や等電点処理も有効な精製手段である。その後、吸着剤若しくはゲル濾過剤などによるゲル濾過、吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィーまたはアフィニティークロマトグラフィーを行うことにより、精製されたラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼを得ることができる。また、ラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼのN末端もしくはC末端に6から10個のヒスチジン残基が付加されている場合は、ニッケルイオンとの相互作用を利用した精製を行うこともできる。 The solution containing lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase thus obtained is concentrated, for example, under reduced pressure, membrane concentration, salting-out treatment such as ammonium sulfate or sodium sulfate, or a hydrophilic organic solvent such as methanol, ethanol or acetone. It can be precipitated by fractional precipitation. Heat treatment and isoelectric point treatment are also effective purification means. Subsequently, purified lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase can be obtained by performing gel filtration with an adsorbent or gel filtration agent, adsorption chromatography, ion exchange chromatography, or affinity chromatography. In addition, when 6 to 10 histidine residues are added to the N-terminus or C-terminus of lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase, purification using interaction with nickel ions can also be performed.
本発明における(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸の製造方法は、ラクトアルデヒドレダクターゼおよびラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼを用いて、2−メチル−1,3−プロパンジオールから(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸を合成する工程を含む製造方法である。 The method for producing (R) -3-hydroxyisobutyric acid in the present invention synthesizes (R) -3-hydroxyisobutyric acid from 2-methyl-1,3-propanediol using lactaldehyde reductase and lactaldehyde dehydrogenase. It is a manufacturing method including the process to do.
ラクトアルデヒドレダクターゼおよびラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼは、酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド依存性の酵素である。(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸の製造において、ラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼを産生する生物を用いる場合は、その生物が産生している酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドを利用することができる。精製したラクトアルデヒドレダクターゼもしくはラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼを用いる場合は、反応液に酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドを添加することができる。 Lactaldehyde reductase and lactaldehyde dehydrogenase are oxidized nicotinamide adenine dinucleotide-dependent enzymes. In the production of (R) -3-hydroxyisobutyric acid, when an organism producing lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase is used, oxidized nicotinamide adenine dinucleotide produced by the organism can be used. When purified lactaldehyde reductase or lactaldehyde dehydrogenase is used, oxidized nicotinamide adenine dinucleotide can be added to the reaction solution.
反応条件は特別の制限は無いが、pHと温度を適切に制御しながら反応することが好ましい。例えば、pHは7以上11以下、望ましくは、8以上10以下とする。また、温度は4℃以上60℃以下の範囲内とし、反応は振盪、攪拌または静置条件下で行うことができる。 The reaction conditions are not particularly limited, but it is preferable to carry out the reaction while appropriately controlling pH and temperature. For example, the pH is 7 or more and 11 or less, preferably 8 or more and 10 or less. The temperature is in the range of 4 ° C. or higher and 60 ° C. or lower, and the reaction can be carried out under shaking, stirring or standing conditions.
反応液の媒体としては、水、水性媒体、有機溶媒又は水もしくは水性媒体と有機溶媒と
の混合液が用いられる。水性媒体としては、例えばリン酸緩衝液、グリシン−水酸化ナトリウム緩衝液等の緩衝液が用いられる。有機溶媒としては反応を阻害しないものであればいずれでもよい。
As a medium for the reaction liquid, water, an aqueous medium, an organic solvent, or a mixed liquid of water or an aqueous medium and an organic solvent is used. As the aqueous medium, for example, a buffer solution such as a phosphate buffer solution or a glycine-sodium hydroxide buffer solution is used. Any organic solvent may be used as long as it does not inhibit the reaction.
反応液からの(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸の分離精製法は、通常の有機合成化学で用いられる方法、例えば、有機溶媒による抽出、結晶化、薄層クロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー等により行うことができる。 Separation and purification of (R) -3-hydroxyisobutyric acid from the reaction solution is performed by a method used in ordinary organic synthetic chemistry, for example, extraction with an organic solvent, crystallization, thin layer chromatography, high performance liquid chromatography, etc. It can be carried out.
(分析条件)
(R)−および(S)−3−ヒドロキシイソ酪酸は高速液体クロマトグラフィーにより定量した。分析条件は次の通りである。
カラム;SUMICHIRAL OA−6100 (5μm) 4.6mmI.D.×150mm(住化分析センター社製)
カラム温度;40℃
ポンプ流速;1.0ml/min
溶離液;2mmol/l 硫酸銅
検出;UV254nm
(Analysis conditions)
(R)-and (S) -3-hydroxyisobutyric acid were quantified by high performance liquid chromatography. The analysis conditions are as follows.
Column; SUMICHILAR OA-6100 (5 μm) 4.6 mmI. D. × 150mm (manufactured by Sumika Chemical Analysis Service)
Column temperature: 40 ° C
Pump flow rate; 1.0 ml / min
Eluent: 2 mmol / l copper sulfate detection; UV 254 nm
(参考例1)
(R)−および(S)−3−ヒドロキシイソ酪酸の調製
(R)−および(S)−3−ヒドロキシイソ酪酸は、J.Biol.Chem.1988,Vol.263,327−331に記載の方法に従い調製した。原料に用いた(R)−および(S)−3−ヒドロキシイソ酪酸メチルは、東京化成工業社から購入した。
(Reference Example 1)
Preparation of (R) -and (S) -3-hydroxyisobutyric acid (R)-and (S) -3-hydroxyisobutyric acid are described in J. Am. Biol. Chem. 1988, Vol. It was prepared according to the method described in 263,327-331. (R)-and (S) -3-hydroxyisobutyric acid methyl used as raw materials were purchased from Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
調製した(R)−および(S)−3−ヒドロキシイソ酪酸を高速液体クロマトグラフィーの標品として用いて、酵素反応により生成した3−ヒドロキシイソ酪酸の光学純度を算出した。 Using the prepared (R)-and (S) -3-hydroxyisobutyric acid as a preparation for high performance liquid chromatography, the optical purity of 3-hydroxyisobutyric acid produced by an enzymatic reaction was calculated.
(実施例1)
ラクトアルデヒドレダクターゼ発現プラスミドの構築
Genbankに登録されているラクトアルデヒドレダクターゼ遺伝子(fucO)(Accession番号:AP009048)の塩基配列を参考に、オリゴヌクレオチドプライマー 5’−agtgaattcgtaaaggataaaacaatgatggctaacagaatgattctgaacg−3’(配列番号7)、および5’−gtcggatccttaatgatgatgatgatgatgccaggcggtatggtaaagctctac−3’(配列番号8)を合成した。各プライマーを用いてエシェリヒア・コリ W3110のゲノムDNAを鋳型としてPCR法を行い、約1.2kbpのDNA断片を得た。このDNA断片は、fucO遺伝子の塩基配列を含み、その5’末端および3’末端にそれぞれ配列番号7および8に記載のオリゴムクレオチドプライマー由来の塩基配列が付加されている。得られたDNA断片およびプラスミドpUC18を制限酵素EcoRIおよびBamHIで消化し、ライゲーション・ハイ(東洋紡績社製)を用いて連結した後、得られた組換えプラスミドを用いて、エシェリヒア・コリ DH5α(東洋紡績社製)を形質転換した。形質転換体を、アンピシリン(Am)100μg/ml及びX−Gal(5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトシド)を含むLB寒天培地で培養し、Am耐性でかつ白色コロニーとなった形質転換体を得た。このようにして得られた形質転換体よりプラスミドを抽出した。このプラスミドをpRedと命名した。
Example 1
Construction of Lactaldehyde Reductase Expression Plasmid With reference to the nucleotide sequence of the lactaldehyde reductase gene (fucO) registered in Genbank (Accession number: AP009048), the oligonucleotide primers 5′-agtgaattcgtaaagagatagagatagagtggatagagtgattagattagat-3 5'-gtcgatccttaatgatgatgatgatgcccaggcggtatgggtaaagctctac-3 '(SEQ ID NO: 8) was synthesized. Using each primer, PCR was performed using Escherichia coli W3110 genomic DNA as a template to obtain a DNA fragment of about 1.2 kbp. This DNA fragment contains the base sequence of the fucO gene, and the base sequences derived from the oligonucleotide primers shown in SEQ ID NOs: 7 and 8 are added to the 5 ′ end and 3 ′ end, respectively. The obtained DNA fragment and plasmid pUC18 were digested with restriction enzymes EcoRI and BamHI and ligated using Ligation High (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), and then Escherichia coli DH5α (Toyobo) was obtained using the obtained recombinant plasmid. Spinning). The transformant was cultured in an LB agar medium containing 100 μg / ml of ampicillin (Am) and X-Gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactoside), and was Am-resistant and white colony. The resulting transformant was obtained. A plasmid was extracted from the transformant thus obtained. This plasmid was named pRed.
pRedを用いて形質転換した大腸菌を培養することで、ラクトアルデヒドレダクターゼのC末端アミノ酸配列に6個のヒスチジン残基が付加された組換えラクトアルデヒドレダクターゼを生産することができる。 By culturing E. coli transformed with pRed, a recombinant lactaldehyde reductase in which 6 histidine residues are added to the C-terminal amino acid sequence of lactaldehyde reductase can be produced.
なお、エシェリヒア・コリ W3110はアメリカンタイプカルチャーコレクションより入手することができる。 Escherichia coli W3110 can be obtained from the American Type Culture Collection.
(実施例2)
ラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼ発現プラスミドの構築
Genbankに登録されているラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(aldA)(Accession番号:AP009048)の塩基配列を参考に、オリゴヌクレオチドプライマー 5’−ggaattcacaaaaaggataaaacaatgcatcatcatcatcatcattcagtacccgttcaacatc−3’(配列番号9)、および5’−tctaagcttttaagactgtaaataaac−3’(配列番号10)を合成した。各プライマーを用いてエシェリヒア・コリ W3110のゲノムDNAを鋳型としてPCR法を行い、約1.5kbpのDNA断片を得た。このDNA断片は、aldA遺伝子の塩基配列を含み、その5’末端および3’末端にそれぞれ配列番号9および10に記載のオリゴムクレオチドプライマー由来の塩基配列が付加されている。得られたDNA断片およびプラスミドpUC18を制限酵素EcoRIおよびHindIIIで消化し、ライゲーション・ハイを用いて連結した後、得られた組換えプラスミドを用いて、エシェリヒア・コリ DH5αを形質転換した。形質転換体を、Am100μg/ml及びX−Galを含むLB寒天培地で培養し、Am耐性でかつ白色コロニーとなった形質転換体を得た。このようにして得られた形質転換体よりプラスミドを抽出した。このプラスミドをpDehと命名した。
(Example 2)
Construction of Lactaldehyde Dehydrogenase Expression Plasmid With reference to the nucleotide sequence of the lactaldehyde dehydrogenase gene (aldA) (Accession number: AP009048) registered in Genbank, the oligonucleotide primers 5'-ggaattcataaaaagagatagacatatacatcatcatcatcatccatcatcatccatcatcatccatcatgat 5′-tctaagcttttaagactgtataataac-3 ′ (SEQ ID NO: 10) was synthesized. Using each primer, PCR was performed using Escherichia coli W3110 genomic DNA as a template to obtain a DNA fragment of about 1.5 kbp. This DNA fragment contains the base sequence of the aldA gene, and the base sequences derived from the oligonucleotide primers shown in SEQ ID NOs: 9 and 10 are added to the 5 ′ end and 3 ′ end, respectively. The obtained DNA fragment and plasmid pUC18 were digested with restriction enzymes EcoRI and HindIII and ligated using ligation high, and Escherichia coli DH5α was transformed with the obtained recombinant plasmid. The transformant was cultured on an LB agar medium containing 100 μg / ml of Am and X-Gal to obtain a transformant that was Am resistant and became a white colony. A plasmid was extracted from the transformant thus obtained. This plasmid was named pDeh.
pDehを用いて形質転換した大腸菌を培養することで、ラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼのN末端アミノ酸配列に6個のヒスチジン残基が付加された組換えラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼを生産することができる。 By culturing Escherichia coli transformed with pDeh, a recombinant lactaldehyde dehydrogenase in which 6 histidine residues are added to the N-terminal amino acid sequence of lactaldehyde dehydrogenase can be produced.
(実施例3)
形質転換体の作製及び発現
pRedおよびpDehを用いてエシェリヒア・コリ DH5αを通常の方法で形質転換し、得られた形質転換体をそれぞれDH5α/pRedおよびDH5α/pDehと命名した。
(Example 3)
Production and expression of transformants Escherichia coli DH5α was transformed with pRed and pDeh in the usual manner, and the resulting transformants were named DH5α / pRed and DH5α / pDeh, respectively.
DH5α/pRedを500mlの三角フラスコ中のAm100μg/mlを含むLB培地80mlに接種し、30℃にてOD(660nm)が0.5になるまで振盪培養した後、IPTG(イソプロピルーβーチオガラクトピラノシド)が1mmol/lとなるように添加し、さらに20時間振盪培養した。培養液を8000rpmで20分間遠心分離し、得られた菌体を10mmol/lリン酸緩衝液(pH8.0)に懸濁した。 DH5α / pRed was inoculated into 80 ml of LB medium containing 100 μg / ml of Am in a 500 ml Erlenmeyer flask, shake-cultured at 30 ° C. until OD (660 nm) became 0.5, and then IPTG (isopropyl-β-thiogalacto) Pyranoside) was added to 1 mmol / l, and the mixture was further cultured with shaking for 20 hours. The culture solution was centrifuged at 8000 rpm for 20 minutes, and the obtained bacterial cells were suspended in 10 mmol / l phosphate buffer (pH 8.0).
DH5α/pDehをバッフル付き500mlの三角フラスコ中のAm100μg/mlを含むLB培地80mlに接種し、30℃にてOD(660nm)が0.5になるまで振盪培養した後、IPTGが1mmol/lとなるように添加し、さらに16時間振盪培養した。培養液を8000rpmで20分間遠心分離し、得られた菌体を10mmol/lリン酸緩衝液(pH8.0)に懸濁した。 DH5α / pDeh was inoculated into 80 ml of LB medium containing 100 μg / ml of Am in a 500 ml Erlenmeyer flask with baffle, and after shaking culture at 30 ° C. until OD (660 nm) was 0.5, IPTG was 1 mmol / l. Then, the mixture was further cultured with shaking for 16 hours. The culture solution was centrifuged at 8000 rpm for 20 minutes, and the obtained bacterial cells were suspended in 10 mmol / l phosphate buffer (pH 8.0).
(実施例4)
SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による発現の確認
実施例3で作製した2種の形質転換体の懸濁液1.0mlをそれぞれバイオラピュター(オリンパス社製)を用いて、氷水中で5分間破砕した。得られた形質転換体の処理物を遠心分離し、得た上清を可溶性画分とした。図1に、それぞれの可溶性画分をSDS−ポリアクリルアミド電気泳動により分析した結果を示す。レーン1は、分子量マーカーを電気泳動したものである。レーン2および3は、それぞれDH5α/pRedおよびDH5α/pDehの可溶性画分を電気泳動したものである。レーン2では、組換えラクトアルデヒドレダクターゼのバンドが分子量マーカーの39kDaと51kDaとの間の位置に
検出された。また、レーン3では、組換えラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼのバンドが分子量マーカーの51kDaの位置付近に検出された。
Example 4
Confirmation of Expression by SDS-Polyacrylamide Gel Electrophoresis 1.0 ml of the suspension of the two transformants prepared in Example 3 was crushed in ice water for 5 minutes using a biopluter (Olympus). did. The processed product of the obtained transformant was centrifuged, and the obtained supernatant was used as a soluble fraction. FIG. 1 shows the result of analyzing each soluble fraction by SDS-polyacrylamide electrophoresis. Lane 1 is an electrophoresis of molecular weight markers. Lanes 2 and 3 are obtained by electrophoresis of soluble fractions of DH5α / pRed and DH5α / pDeh, respectively. In lane 2, a band of recombinant lactaldehyde reductase was detected at a position between the molecular weight markers of 39 kDa and 51 kDa. In Lane 3, a recombinant lactaldehyde dehydrogenase band was detected in the vicinity of the 51 kDa molecular weight marker.
(実施例5)
組換え酵素の精製
上記の組換えラクトアルデヒドレダクターゼおよび組換えラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼは、それぞれC末端およびN末端アミノ酸配列に6個のヒスチジン残基が付加されていることから、ニッケルイオンとの相互作用を利用した精製を行った。
(Example 5)
Purification of recombinant enzyme The above-mentioned recombinant lactaldehyde reductase and recombinant lactaldehyde dehydrogenase have six histidine residues added to the C-terminal and N-terminal amino acid sequences, respectively. The purification used was performed.
〔1〕組換えラクトアルデヒドレダクターゼの精製
実施例3と同様の方法で得たDH5α/pRedの菌体を1mlの緩衝液1(50mmol/lリン酸一ナトリウム、300mmol/l塩化ナトリウム、20mmol/lイミダゾール、pH8.0)で懸濁し、マルチビーズショッカー(安井器機社製)を用いて0℃で3分30秒間破砕した。破砕液を遠心分離し、得た0.6mlの上清を緩衝液1で平衡化したNi−NTAスピンカラム(QIAGEN社製)に供し、2000rpmで2分間遠心分離することで、Ni−NTA樹脂に組換えラクトアルデヒドレダクターゼを吸着させた。次に、Ni−NTAスピンカラムに0.6mlの緩衝液2(50mmol/lリン酸一ナトリウム、300mmol/l塩化ナトリウム、30mmol/lイミダゾール、pH8.0)を注ぎ、2000rpmで2分間遠心分離することで、Ni−NTA樹脂を洗浄した。洗浄操作は4回繰り返した。さらに、Ni−NTAスピンカラムに0.5mlの緩衝液3(50mmol/lリン酸一ナトリウム、300mmol/l塩化ナトリウム、250mmol/lイミダゾール、pH8.0)を注ぎ、2000rpmで2分間遠心分離することで、組換えラクトアルデヒドレダクターゼを溶出させた。溶出操作は5回繰り返した。得られた2.5mlの溶出液をPD−10 Desalting column(GE Healthcare社製)を用いて脱塩した。脱塩の際の溶出液にはMOPS緩衝液(pH7.8)を用い、溶出液3.5mlを得た。この溶出液を組換えラクトアルデヒドレダクターゼの精製酵素液とした。
[1] Purification of recombinant lactaldehyde reductase DH5α / pRed cells obtained in the same manner as in Example 3 were added to 1 ml of Buffer 1 (50 mmol / l monosodium phosphate, 300 mmol / l sodium chloride, 20 mmol / l). The suspension was suspended in imidazole (pH 8.0) and crushed at 0 ° C. for 3 minutes and 30 seconds using a multi-bead shocker (manufactured by Yasui Kikai Co., Ltd.). The disrupted solution was centrifuged, and the obtained 0.6 ml supernatant was applied to a Ni-NTA spin column (QIAGEN) equilibrated with buffer solution 1, and centrifuged at 2000 rpm for 2 minutes to obtain Ni-NTA resin. The adsorbed recombinant lactaldehyde reductase. Next, 0.6 ml of Buffer 2 (50 mmol / l monosodium phosphate, 300 mmol / l sodium chloride, 30 mmol / l imidazole, pH 8.0) is poured onto the Ni-NTA spin column and centrifuged at 2000 rpm for 2 minutes. Thus, the Ni-NTA resin was washed. The washing operation was repeated 4 times. Furthermore, 0.5 ml of Buffer 3 (50 mmol / l monosodium phosphate, 300 mmol / l sodium chloride, 250 mmol / l imidazole, pH 8.0) is poured onto the Ni-NTA spin column and centrifuged at 2000 rpm for 2 minutes. Then, the recombinant lactaldehyde reductase was eluted. The elution operation was repeated 5 times. The obtained 2.5 ml eluate was desalted using PD-10 Desalting column (manufactured by GE Healthcare). A MOPS buffer (pH 7.8) was used as an eluent for desalting to obtain 3.5 ml of an eluate. This eluate was used as a purified enzyme solution for recombinant lactaldehyde reductase.
〔2〕組換えラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼの精製
実施例3と同様の方法で得たDH5α/pDehの菌体を1mlの緩衝液4(50mmol/lリン酸一ナトリウム、300mmol/l塩化ナトリウム、10mmol/lイミダゾール、pH8.0)で懸濁し、マルチビーズショッカーを用いて0℃で3分30秒間破砕した。破砕液を遠心分離し、得た0.6mlの上清を緩衝液4で平衡化したNi−NTAスピンカラムに供し、2000rpmで2分間遠心分離することで、Ni−NTA樹脂に組換えラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼを吸着させた。次に、Ni−NTAスピンカラムに0.6mlの緩衝液1を注ぎ、2000rpmで2分間遠心分離することで、Ni−NTA樹脂を洗浄した。洗浄操作は4回繰り返した。さらに、Ni−NTAスピンカラムに0.5mlの緩衝液5(50mmol/lリン酸一ナトリウム、300mmol/l塩化ナトリウム、400mmol/lイミダゾール、pH8.0)を注ぎ、2000rpmで2分間遠心分離することで、組換えラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼを溶出させた。溶出操作は5回繰り返した。得られた2.5mlの溶出液をPD−10 Desalting columnを用いて脱塩した。脱塩の際の溶出液にはMOPS緩衝液(pH7.8)を用い、溶出液3.5mlを得た。この溶出液を組換えラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼの精製酵素液とした。
[2] Purification of recombinant lactaldehyde dehydrogenase 1 ml of buffer 4 (50 mmol / l monosodium phosphate, 300 mmol / l sodium chloride, 10 mmol / l) was obtained from DH5α / pDeh obtained in the same manner as in Example 3. (Imidazole, pH 8.0) and suspended using a multi-bead shocker at 0 ° C. for 3 minutes and 30 seconds. The disrupted solution is centrifuged, and 0.6 ml of the obtained supernatant is applied to a Ni-NTA spin column equilibrated with buffer solution 4 and centrifuged at 2000 rpm for 2 minutes, whereby recombinant lactaldehyde is added to Ni-NTA resin. Dehydrogenase was adsorbed. Next, the Ni-NTA resin was washed by pouring 0.6 ml of Buffer 1 onto the Ni-NTA spin column and centrifuging at 2000 rpm for 2 minutes. The washing operation was repeated 4 times. Furthermore, pour 0.5 ml of buffer 5 (50 mmol / l monosodium phosphate, 300 mmol / l sodium chloride, 400 mmol / l imidazole, pH 8.0) onto the Ni-NTA spin column and centrifuge at 2000 rpm for 2 minutes. To elute the recombinant lactaldehyde dehydrogenase. The elution operation was repeated 5 times. The obtained 2.5 ml eluate was desalted using PD-10 Desalting column. A MOPS buffer (pH 7.8) was used as an eluent for desalting to obtain 3.5 ml of an eluate. This eluate was used as a purified enzyme solution for recombinant lactaldehyde dehydrogenase.
図2に、組換えラクトアルデヒドレダクターゼおよび組換えラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼの精製酵素液をSDS−ポリアクリルアミド電気泳動により分析した結果を示す。分析の結果、それぞれの精製酵素液はほぼ単一バンドであった。 FIG. 2 shows the results of SDS-polyacrylamide electrophoresis analysis of purified enzyme solutions of recombinant lactaldehyde reductase and recombinant lactaldehyde dehydrogenase. As a result of the analysis, each purified enzyme solution was almost a single band.
(実施例6)
(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸の製造方法
反応液(1.0ml)は、300mmol/lの2−メチル−1,3−プロパンジオール(純正化学社製)、50mmol/lのグリシン−水酸化ナトリウム緩衝液(pH9.0)、1mmol/lの酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(SIGMA社製)ならびに実施例5と同様の方法で調製した組換えラクトアルデヒドレダクターゼおよび組換えラクトアルデヒドデヒドロゲナーゼの精製酵素液0.2mlを含み、25℃で16時間反応させた。反応終了後、反応液を2mol/lの塩酸でpH2以下に調整し、1.0mlの酢酸エチルで3回抽出を行い、これを減圧蒸留することにより(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸を得た。この(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸を0.4mlの50mmol/lの水酸化ナトリウム水溶液に溶解し、上記(分析条件)で分析した結果、(S)−3−ヒドロキシイソ酪酸は検出限界以下であり、(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸の光学純度は99%ee以上であった。
(Example 6)
(R) -3-Hydroxyisobutyric acid production method The reaction solution (1.0 ml) was 300 mmol / l 2-methyl-1,3-propanediol (manufactured by Junsei Kagaku), 50 mmol / l glycine-hydroxylated. Sodium buffer (pH 9.0), 1 mmol / l oxidized nicotinamide adenine dinucleotide (manufactured by SIGMA), and purified lactaldehyde reductase and recombinant lactaldehyde dehydrogenase purified by the same method as in Example 5 The solution was contained at 0.2 ml and reacted at 25 ° C. for 16 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was adjusted to pH 2 or lower with 2 mol / l hydrochloric acid, extracted three times with 1.0 ml of ethyl acetate, and distilled under reduced pressure to obtain (R) -3-hydroxyisobutyric acid. It was. This (R) -3-hydroxyisobutyric acid was dissolved in 0.4 ml of 50 mmol / l sodium hydroxide aqueous solution and analyzed under the above (analysis conditions). As a result, (S) -3-hydroxyisobutyric acid was below the detection limit. The optical purity of (R) -3-hydroxyisobutyric acid was 99% ee or higher.
以上のように、本発明によれば、2−メチル−1,3−プロパンジオールから(R)−3−ヒドロキシイソ酪酸を立体選択的に製造することができる。 As described above, according to the present invention, (R) -3-hydroxyisobutyric acid can be stereoselectively produced from 2-methyl-1,3-propanediol.
以上、本発明の構成について説明したが、本発明はこれに限られず様々な様態を含む。 Although the configuration of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this and includes various modes.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009033582A JP2010187573A (en) | 2009-02-17 | 2009-02-17 | Method for producing (r)-3-hydroxyisobutyric acid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009033582A JP2010187573A (en) | 2009-02-17 | 2009-02-17 | Method for producing (r)-3-hydroxyisobutyric acid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010187573A true JP2010187573A (en) | 2010-09-02 |
Family
ID=42814355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009033582A Pending JP2010187573A (en) | 2009-02-17 | 2009-02-17 | Method for producing (r)-3-hydroxyisobutyric acid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010187573A (en) |
-
2009
- 2009-02-17 JP JP2009033582A patent/JP2010187573A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Cloning and biochemical properties of a highly thermostable and enantioselective nitrilase from Alcaligenes sp. ECU0401 and its potential for (R)-(−)-mandelic acid production | |
US7202069B2 (en) | (R)-2-octanol dehydrogenases, methods for producing the enzymes, DNA encoding the enzymes, and methods for producing alcohols using the enzymes | |
US8252554B2 (en) | Halohydrin dehalogenases and related polynucleotides | |
JP2007502123A (en) | Improved halohydrin dehalogenase and related polynucleotides | |
US20090203096A1 (en) | Process for Production of Optically Active Alcohol | |
CN106754775A (en) | A kind of carbonyl reduction enzyme mutant and its gene and application | |
CN105543190B (en) | Esterase BSE00077 and coding gene and application thereof | |
CN114760980B (en) | Peroxidase Activity against 10-acetyl-3, 7-dihydroxyphenoxazine | |
US7399624B2 (en) | Cephalosporin C acylases | |
JP4809660B2 (en) | 3-quinuclidinone reductase and method for producing (R) -3-quinuclidinol using the same | |
CN106282135B (en) | A kind of preparation method of quinine reductase RrQR and its application in the preparation of (R)-3-quinine alcohol | |
CN106282134A (en) | The preparation method of a kind of quinuclidone reductase KgQR and application in preparation (R)-3-quinuclidinol thereof | |
JP5398943B2 (en) | Butinol I esterase | |
CN105586323A (en) | D-lactic dehydrogenase mutant and application thereof | |
CN111100851A (en) | Alcohol dehydrogenase mutants and their application in the synthesis of chiral biaryl alcohol compounds | |
JP2010187573A (en) | Method for producing (r)-3-hydroxyisobutyric acid | |
CN103820416B (en) | High-stereoselectivity esterolytic enzyme, encoding gene and application of encoding gene | |
CN106795511A (en) | Oxidizing ferment, the polynucleotides for encoding the enzyme and their application | |
JP4745762B2 (en) | Reductase and its use | |
CN112055751B (en) | Modified esterases and their use | |
JP4039037B2 (en) | Reductase gene and its use | |
JP2004350625A (en) | Method for producing optically active N-benzyl-3-pyrrolidinol | |
JP2004313033A (en) | New carbonyl reductase, gene encoding the same and use thereof | |
JP6362276B2 (en) | Method for deracemization of racemate of mutant amino acid oxidase and amine compound | |
JP5724190B2 (en) | Mutant reductase |