JP2023001394A - Method for producing vanillin - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微生物を用いたバニリン(vanillin)の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing vanillin using microorganisms.
バニリンは、バニラの香りの主要な成分であり、香料として飲食品や香水等に配合して使用されている。バニリンは、主に、天然物からの抽出または化学合成により製造されている。 Vanillin is a main component of vanilla scent, and is used as a flavoring agent by blending it in foods, beverages, perfumes, and the like. Vanillin is mainly produced by extraction from natural products or by chemical synthesis.
また、生物工学的手法によりバニリンを製造する試みもなされている。例えば、Corynebacterium glutamicum等の微生物を利用してバニリン酸等のバニリン前駆体からバニリンを製造することができる。 Attempts have also been made to produce vanillin by biotechnological techniques. For example, vanillin can be produced from vanillin precursors such as vanillic acid using microorganisms such as Corynebacterium glutamicum.
アンモニアは、例えば、窒素源として、またはpH調整のために、微生物の培養に用いられている。しかし、アンモニアは、高濃度では微生物の生育阻害を引き起こす場合がある(非特許文献1および2)。例えば、Corynebacterium glutamicumは、100 mMのアンモニアでは生育阻害を受けないが(非特許文献1)、1 Mのアンモニアでは生育阻害を受ける
(非特許文献2)。また、アンモニアによるCorynebacterium glutamicumの生育阻害は、glutamate dehydrogenase(GDH)の欠損株で顕著である(非特許文献1および2)。また、Corynebacterium glutamicumのプロリン生産菌において、アンモニアの添加により生育阻害を引き起こすと、プロリンの生産が向上することが知られている(非特許文献3)。
Ammonia is used, for example, in the cultivation of microorganisms as a nitrogen source or for pH adjustment. However, ammonia may inhibit the growth of microorganisms at high concentrations (Non-Patent Documents 1 and 2). For example, Corynebacterium glutamicum is not growth-inhibited by 100 mM ammonia (Non-Patent Document 1), but is growth-inhibited by 1 M ammonia (Non-Patent Document 2). Furthermore, growth inhibition of Corynebacterium glutamicum by ammonia is remarkable in glutamate dehydrogenase (GDH)-deficient strains (Non-Patent Documents 1 and 2). In addition, it is known that when the growth of Corynebacterium glutamicum proline-producing bacteria is inhibited by the addition of ammonia, proline production is enhanced (Non-Patent Document 3).
本発明は、微生物によるバニリンの生産を向上させる新規な技術を開発し、以て効率的なバニリンの製造方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to develop a novel technique for improving the production of vanillin by microorganisms, thereby providing an efficient method for producing vanillin.
本発明者らは、微生物を利用したバニリン生産の際のアンモニア濃度を低減することにより、該微生物によるバニリンの生産が向上することを見出し、本発明を完成させた。 The present inventors have found that the production of vanillin by microorganisms is improved by reducing the concentration of ammonia during the production of vanillin using microorganisms, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は以下の通り例示できる。
[1]
バニリンの製造方法であって、
バニリンを生産する能力を有する微生物を利用してバニリンを製造すること
を含み、
前記製造が、アンモニア濃度を低減した条件で実施される、方法。
[2]
前記製造の際のアンモニア濃度が、700mM以下である、前記方法。
[3]
前記製造の際のアンモニア濃度が、400mM以下である、前記方法。
[4]
前記製造の際のアンモニア濃度が、100mM以下である、前記方法。
[5]
前記製造が、前記微生物を利用してバニリン前駆体を該バニリンに変換することを含む、前記方法。
[6]
前記変換が、前記前駆体を含有する培地で前記微生物を培養し、バニリンを該培地中に生成蓄積させることを含む、前記方法。
[7]
前記変換が、前記微生物の菌体を反応液中の前記前駆体に作用させ、バニリンを該反応液中に生成蓄積させることを含む、前記方法。
[8]
前記菌体が、前記微生物の培養液、該培養液から回収した菌体、それらの処理物、またはそれらの組み合わせの形態で用いられる、前記方法。
[9]
前記前駆体が、バニリン酸である、前記方法。
[10]
前記前駆体が、該前駆体を生産する能力を有する微生物を利用して製造されたものである、前記方法。
[11]
前記バニリンの製造の前に、さらに、前記前駆体を生産する能力を有する微生物を利用して該前駆体を製造することを含む、前記方法。
[12]
前記前駆体の製造が、アンモニア濃度を低減した条件で実施される、前記方法。
[13]
前記前駆体が、該前駆体を含有する素材の形態で用いられ、
前記素材が、前記前駆体を含有する培養液または反応液、該培養液または反応液から分離した上清、それらの処理物、またはそれらの組み合わせである、前記方法。
[14]
前記素材におけるアンモニアの含有量が、該素材における前記前駆体の含有量に対するモル比として、300%以下である、前記方法。
[15]
前記バニリンの製造が、炭素源を含有する培地で前記バニリンを生産する能力を有する微生物を培養し、バニリンを該培地中に生成蓄積させることを含む、前記方法。
[16]
さらに、バニリンを回収することを含む、前記方法。
[17]
前記バニリンを生産する能力を有する微生物が、細菌または酵母である、前記方法。
[18]
前記バニリンを生産する能力を有する微生物が、コリネ型細菌または腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌である、前記方法。
[19]
前記バニリンを生産する能力を有する微生物が、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属細菌またはエシェリヒア(Escherichia)属細菌である、前記方法。
[20]
前記バニリンを生産する能力を有する微生物が、コリネバクテリウム・グルタミカム(
Corynebacterium glutamicum)またはエシェリヒア・コリ(Escherichia coli)である、前記方法。
[21]
前記バニリンを生産する能力を有する微生物が、芳香族カルボン酸レダクターゼおよび/またはホスホパンテテイニルトランスフェラーゼの活性が非改変株と比較して増大するように改変されている、前記方法。
[22]
前記バニリンを生産する能力を有する微生物が、バニリン酸デメチラーゼおよび/またはアルコールデヒドロゲナーゼの活性が非改変株と比較して低下するように改変されている、前記方法。
That is, the present invention can be exemplified as follows.
[1]
A method for producing vanillin, comprising:
including producing vanillin using a microorganism capable of producing vanillin,
The method, wherein the production is carried out under conditions with reduced ammonia concentration.
[2]
The above method, wherein the concentration of ammonia during the production is 700 mM or less.
[3]
The above method, wherein the ammonia concentration during the production is 400 mM or less.
[4]
The above method, wherein the concentration of ammonia during the production is 100 mM or less.
[5]
The above method, wherein the producing comprises converting a vanillin precursor into the vanillin using the microorganism.
[6]
The above method, wherein the conversion comprises culturing the microorganism in a medium containing the precursor to produce and accumulate vanillin in the medium.
[7]
The above-described method, wherein the conversion includes allowing cells of the microorganism to act on the precursor in the reaction solution to produce and accumulate vanillin in the reaction solution.
[8]
The above method, wherein the cells are used in the form of a culture solution of the microorganism, cells collected from the culture solution, processed products thereof, or a combination thereof.
[9]
The above method, wherein the precursor is vanillic acid.
[10]
The above method, wherein the precursor is produced using a microorganism capable of producing the precursor.
[11]
The above method, further comprising, prior to producing the vanillin, producing the precursor using a microorganism capable of producing the precursor.
[12]
The above method, wherein the preparation of the precursor is carried out under conditions with a reduced concentration of ammonia.
[13]
The precursor is used in the form of a material containing the precursor,
The above method, wherein the material is a culture solution or reaction solution containing the precursor, a supernatant separated from the culture solution or reaction solution, a processed product thereof, or a combination thereof.
[14]
The above method, wherein the content of ammonia in the material is 300% or less as a molar ratio to the content of the precursor in the material.
[15]
The above method, wherein the production of vanillin comprises culturing a microorganism capable of producing vanillin in a medium containing a carbon source to produce and accumulate vanillin in the medium.
[16]
The above method, further comprising recovering vanillin.
[17]
The above method, wherein the microorganism capable of producing vanillin is bacteria or yeast.
[18]
The above method, wherein the microorganism capable of producing vanillin is a coryneform bacterium or a bacterium of the Enterobacteriaceae family.
[19]
The above method, wherein the microorganism capable of producing vanillin is a bacterium belonging to the genus Corynebacterium or a bacterium belonging to the genus Escherichia.
[20]
The microorganism capable of producing vanillin is Corynebacterium glutamicum (
Corynebacterium glutamicum) or Escherichia coli.
[21]
The above method, wherein the microorganism capable of producing vanillin has been modified such that the activity of aromatic carboxylic acid reductase and/or phosphopantetheinyltransferase is increased compared to an unmodified strain.
[22]
The above method, wherein the microorganism capable of producing vanillin has been modified such that vanillate demethylase and/or alcohol dehydrogenase activity is reduced compared to an unmodified strain.
本発明によれば、微生物によるバニリンの生産を向上させることができ、バニリンを効率よく製造することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, production of vanillin by microorganisms can be improved and vanillin can be manufactured efficiently.
本明細書に記載の方法は、バニリンの製造方法であって、バニリンを生産する能力を有する微生物を利用してバニリンを製造することを含み、前記製造がアンモニア濃度を低減した条件で実施される、方法である。バニリンは、具体的には、例えば、バニリンを生産する能力を有する微生物を利用して、炭素源および/またはバニリン前駆体から製造することができる。 The method described herein is a method for producing vanillin, comprising producing vanillin using a microorganism having the ability to produce vanillin, wherein the production is carried out under conditions in which the concentration of ammonia is reduced. , is the method. Vanillin can be specifically produced from a carbon source and/or a vanillin precursor, for example, using a microorganism capable of producing vanillin.
バニリン前駆体は、例えば、バニリン前駆体を生産する能力を有する微生物を利用して製造することができる。バニリン前駆体は、具体的には、例えば、バニリン前駆体を生産する能力を有する微生物を利用して、炭素源および/またはバニリン前駆体のさらなる前駆体から製造することができる。 A vanillin precursor can be produced, for example, using a microorganism capable of producing a vanillin precursor. Vanillin precursors can be produced from a carbon source and/or further precursors of vanillin precursors, in particular utilizing, for example, microorganisms having the ability to produce vanillin precursors.
バニリンまたはバニリン前駆体を、「目的物質」ともいう。 Vanillin or vanillin precursors are also referred to as "target substances".
以下、目的物質(すなわち、バニリンまたはバニリン前駆体)を生産する能力を有する微生物を利用して目的物質(すなわち、バニリンまたはバニリン前駆体)を製造する方法について説明する。下記の目的物質の製造方法に関する説明は、特記しない限り、本明細書に記載の方法(すなわち、バニリンの製造方法)についての説明、および本明細書に記載の方法(すなわち、バニリンの製造方法)に用いられるバニリン前駆体の製造方法についての説明を兼ねる。 A method for producing a target substance (ie, vanillin or vanillin precursor) using a microorganism capable of producing the target substance (ie, vanillin or vanillin precursor) will be described below. Unless otherwise specified, the following description of the method for producing the target substance is the description of the method described herein (i.e., the method for producing vanillin) and the method described herein (i.e., the method for producing vanillin). It also serves as an explanation of the method for producing the vanillin precursor used in the above.
<1>微生物
目的物質の製造に用いられる微生物は、目的物質を生産する能力を有する微生物である。目的物質を生産する能力を、「目的物質生産能」ともいう。
<1> Microorganisms Microorganisms used to produce the target substance are those that have the ability to produce the target substance. The ability to produce the target substance is also called "target substance production capacity".
<1-1>目的物質生産能を有する微生物
「目的物質生産能を有する微生物」とは、目的物質を生産することができる微生物を意味してよい。
<1-1> Microorganisms Capable of Producing the Target Substance “Microorganisms capable of producing the target substance” may mean microorganisms capable of producing the target substance.
「目的物質生産能を有する微生物」とは、同微生物が発酵法に用いられる場合にあっては、目的物質を発酵により生産することができる微生物を意味してよい。すなわち、「目的物質生産能を有する微生物」とは、例えば、目的物質を炭素源から生産することができる微生物を意味してよい。「目的物質生産能を有する微生物」とは、具体的には、例えば、培地(例えば、炭素源を含有する培地)で培養したときに、目的物質を生産し、回収できる程度に培地中に蓄積することができる微生物を意味してよい。 The term "microorganism capable of producing a target substance" may mean a microorganism capable of producing a target substance by fermentation when the same microorganism is used in a fermentation method. That is, "a microorganism capable of producing a desired substance" may mean, for example, a microorganism capable of producing a desired substance from a carbon source. Specifically, for example, when cultured in a medium (e.g., a medium containing a carbon source), the "microorganism capable of producing the target substance" produces the target substance and accumulates it in the medium to the extent that it can be recovered. may mean a microorganism capable of
「目的物質生産能を有する微生物」とは、同微生物が生物変換法に用いられる場合にあっては、目的物質を生物変換により生産することができる微生物を意味してよい。すなわち、「目的物質生産能を有する微生物」とは、例えば、目的物質を該目的物質の前駆体から生産することができる微生物を意味してよい。「目的物質生産能を有する微生物」とは、具体的には、例えば、培地(例えば、目的物質の前駆体を含有する培地)で培養したときに、目的物質を生産し、回収できる程度に培地中に蓄積することができる微生物を意味してよい。また、「目的物質生産能を有する微生物」とは、具体的には、例えば、反応液中で目的物質の前駆体に作用させたときに、目的物質を生産し、回収できる程度に反応液中に蓄積することができる微生物を意味してよい。 The term "microorganism capable of producing a target substance" may mean a microorganism capable of producing a target substance by biotransformation when the same microorganism is used in a biotransformation method. That is, "a microorganism capable of producing a target substance" may mean, for example, a microorganism capable of producing a target substance from a precursor of the target substance. Specifically, for example, when cultured in a medium (for example, a medium containing a precursor of the target substance), the "microorganism having the ability to produce the target substance" can produce and recover the target substance. may refer to microorganisms that are capable of accumulating in Further, the term "microorganism capable of producing the target substance" specifically means, for example, when reacting with a precursor of the target substance in the reaction solution, the target substance is produced and collected in the reaction solution to the extent that it can be recovered. may mean a microorganism capable of accumulating in
目的物質生産能を有する微生物は、例えば、0.01 g/L以上、0.05 g/L以上、または0.09
g/L以上の量の目的物質を培地または反応液に蓄積することができてよい。
Microorganisms having the ability to produce the target substance are, for example, 0.01 g/L or more, 0.05 g/L or more, or 0.09
It may be possible to accumulate the target substance in the medium or the reaction solution in an amount of g/L or more.
「目的物質」とは、バニリン(vanillin)またはバニリン前駆体を意味する。「バニリン前駆体」とは、微生物を利用した生物変換によりバニリンへと変換できる化合物を意味してよい。バニリン前駆体としては、プロトカテク酸、バニリン酸、プロトカテクアルデヒドが挙げられる。バニリン前駆体としては、特に、バニリン酸が挙げられる。微生物は、1種の目的物質のみを生産することができてもよく、2種またはそれ以上の目的物質を生産することができてもよい。また、微生物は、1種の目的物質前駆体から目的物質を生成することができてもよく、2種またはそれ以上の目的物質前駆体から目的物質を生成することができてもよい。 By "target substance" is meant vanillin or a vanillin precursor. By "vanillin precursor" may be meant a compound that can be converted to vanillin by microbial biotransformation. Vanillin precursors include protocatechuic acid, vanillic acid and protocatechualdehyde. Vanillin precursors include in particular vanillic acid. A microorganism may be capable of producing only one target substance, or may be capable of producing two or more target substances. Moreover, the microorganism may be able to produce the target substance from one type of target substance precursor, or may be capable of producing the target substance from two or more types of target substance precursors.
目的物質が塩の形態を取り得る化合物である場合、目的物質は、フリー体、塩、またはそれらの混合物として得られてよい。すなわち、「目的物質」とは、特記しない限り、フリー体の目的物質、もしくはその塩、またはそれらの混合物を意味してよい。塩としては、例えば、アンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩が挙げられる。目的物質の塩としては、特に、アンモニウム塩以外の塩が挙げられる。目的物質の塩としては、1種の塩を用いてもよく、2種またはそれ以上の塩を組み合わせて用いてもよい。 When the target substance is a compound that can take a salt form, the target substance may be obtained as a free form, a salt, or a mixture thereof. That is, unless otherwise specified, the "target substance" may mean the target substance in free form, a salt thereof, or a mixture thereof. Salts include, for example, ammonium salts, sodium salts, and potassium salts. Salts of the target substance include in particular salts other than ammonium salts. As the salt of the target substance, one salt may be used, or two or more salts may be used in combination.
目的物質の製造に用いられる微生物またはそれを構築するための親株として用いられる微生物は特に制限されない。微生物としては、細菌や酵母が挙げられる。 There are no particular restrictions on the microorganisms used to produce the target substance or the microorganisms used as parent strains for constructing it. Microorganisms include bacteria and yeast.
細菌としては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)に属する細菌やコリネ型細菌が挙げられる。 Examples of bacteria include bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae and coryneform bacteria.
腸内細菌科に属する細菌としては、エシェリヒア(Escherichia)属、エンテロバクタ
ー(Enterobacter)属、パントエア(Pantoea)属、クレブシエラ(Klebsiella)属、セ
ラチア(Serratia)属、エルビニア(Erwinia)属、フォトラブダス(Photorhabdus)属
、プロビデンシア(Providencia)属、サルモネラ(Salmonella)属、モルガネラ(Morganella)等の属に属する細菌が挙げられる。具体的には、NCBI(National Center for Biotechnology Information)のデータベース(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?id=91347)で用いられている分類法により腸内細菌科に分類されている細菌を用いることができる。
Bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae include Escherichia, Enterobacter, Pantoea, Klebsiella, Serratia, Erwinia, and Photolabdus. Bacteria belonging to genera such as Photorhabdus, Providencia, Salmonella, and Morganella. Specifically, according to the classification method used in the NCBI (National Center for Biotechnology Information) database (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?id=91347) Bacteria classified in the family Enterobacteriaceae can be used.
エシェリヒア属細菌としては、特に制限されないが、微生物学の専門家に知られている分類によりエシェリヒア属に分類されている細菌が挙げられる。エシェリヒア属細菌としては、例えば、Neidhardtらの著書(Backmann, B. J. 1996. Derivations and Genotypes
of some mutant derivatives of Escherichia coli K-12, p. 2460-2488. Table 1. In F. D. Neidhardt (ed.), Escherichia coli and Salmonella Cellular and Molecular Bi
ology/Second Edition, American Society for Microbiology Press, Washington, D.C.
)に記載されたものが挙げられる。エシェリヒア属細菌としては、例えば、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)が挙げられる。エシェリヒア・コリとして、具体的には、例えば、W3110株(ATCC 27325)やMG1655株(ATCC 47076)等のエシェリヒア・コリK-12株
;エシェリヒア・コリK5株(ATCC 23506);BL21(DE3)株等のエシェリヒア・コリB株;およびそれらの派生株が挙げられる。
Bacteria belonging to the genus Escherichia include, but are not limited to, bacteria classified into the genus Escherichia according to classifications known to microbiological experts. As Escherichia bacteria, for example, Neidhardt et al. (Backmann, BJ 1996. Derivations and Genotypes
of some mutant derivatives of Escherichia coli K-12, p. 2460-2488. Table 1. In FD Neidhardt (ed.), Escherichia coli and Salmonella Cellular and Molecular Biology
Physics/Second Edition, American Society for Microbiology Press, Washington, D.C.
). Escherichia bacteria include, for example, Escherichia coli. As Escherichia coli, specifically, for example, Escherichia coli K-12 strain such as W3110 strain (ATCC 27325) and MG1655 strain (ATCC 47076); Escherichia coli K5 strain (ATCC 23506); BL21 (DE3) strain Escherichia coli B strains such as E. coli; and derivatives thereof.
エンテロバクター属細菌としては、特に制限されないが、微生物学の専門家に知られている分類によりエンテロバクター属に分類されている細菌が挙げられる。エンテロバクター属細菌としては、例えば、エンテロバクター・アグロメランス(Enterobacter agglomerans)やエンテロバクター・アエロゲネス(Enterobacter aerogenes)が挙げられる。エンテロバクター・アグロメランスとして、具体的には、例えば、エンテロバクター・アグロメランスATCC12287株が挙げられる。エンテロバクター・アエロゲネスとして、具体的
には、例えば、エンテロバクター・アエロゲネスATCC13048株、NBRC12010株(Biotechonol Bioeng. 2007 Mar 27; 98(2) 340-348)、AJ110637株(FERM BP-10955)が挙げられる
。また、エンテロバクター属細菌としては、例えば、欧州特許出願公開EP0952221号明細
書に記載されたものが挙げられる。なお、Enterobacter agglomeransには、Pantoea agglomeransと分類されているものも存在する。
Bacteria belonging to the genus Enterobacter include, but are not limited to, bacteria classified into the genus Enterobacter according to the classification known to experts in microbiology. Examples of bacteria belonging to the genus Enterobacter include Enterobacter agglomerans and Enterobacter aerogenes. Specific examples of Enterobacter agglomerans include, for example, Enterobacter agglomerans ATCC12287 strain. Specific examples of Enterobacter aerogenes include, for example, Enterobacter aerogenes ATCC13048 strain, NBRC12010 strain (Biotechonol Bioeng. 2007 Mar 27; 98(2) 340-348), and AJ110637 strain (FERM BP-10955). . Examples of Enterobacter bacteria include those described in European Patent Application Publication No. EP0952221. In addition, some Enterobacter agglomerans are classified as Pantoea agglomerans.
パントエア属細菌としては、特に制限されないが、微生物学の専門家に知られている分類によりパントエア属に分類されている細菌が挙げられる。パントエア属細菌としては、例えば、パントエア・アナナティス(Pantoea ananatis)、パントエア・スチューアルティ(Pantoea stewartii)、パントエア・アグロメランス(Pantoea agglomerans)、パントエア・シトレア(Pantoea citrea)が挙げられる。パントエア・アナナティスとして、具体的には、例えば、パントエア・アナナティスLMG20103株、AJ13355株(FERM BP-6614
)、AJ13356株(FERM BP-6615)、AJ13601株(FERM BP-7207)、SC17株(FERM BP-11091
)、SC17(0)株(VKPM B-9246)、及びSC17sucA株(FERM BP-8646)が挙げられる。なお、エンテロバクター属細菌やエルビニア属細菌には、パントエア属に再分類されたものもある(Int. J. Syst. Bacteriol., 39, 337-345 (1989); Int. J. Syst. Bacteriol., 43, 162-173 (1993))。例えば、エンテロバクター・アグロメランスのある種のものは、最近、16S rRNAの塩基配列分析等に基づき、パントエア・アグロメランス、パントエア・アナナティス、パントエア・ステワルティイ等に再分類された(Int. J. Syst. Bacteriol., 39, 337-345 (1989))。パントエア属細菌には、このようにパントエア属に再分類された細菌も包含されてよい。
Bacteria belonging to the genus Pantoea include, but are not limited to, bacteria classified into the genus Pantoea according to classifications known to experts in microbiology. Examples of Pantoea bacteria include Pantoea ananatis, Pantoea stewartii, Pantoea agglomerans, and Pantoea citrea. As Pantoea ananatis, specifically, for example, Pantoea ananatis LMG20103 strain, AJ13355 strain (FERM BP-6614
), AJ13356 strain (FERM BP-6615), AJ13601 strain (FERM BP-7207), SC17 strain (FERM BP-11091
), SC17(0) strain (VKPM B-9246), and SC17sucA strain (FERM BP-8646). Some Enterobacter and Erwinia bacteria have been reclassified into the Pantoea genus (Int. J. Syst. Bacteriol., 39, 337-345 (1989); Int. J. Syst. Bacteriol. , 43, 162-173 (1993)). For example, some species of Enterobacter agglomerans have recently been reclassified into Pantoea agglomerans, Pantoea ananatis, Pantoea stewartii, etc. based on 16S rRNA nucleotide sequence analysis (Int. J. Syst. Bacteriol ., 39, 337-345 (1989)). Bacteria of the genus Pantoea may also include bacteria reclassified into the genus Pantoea in this way.
エルビニア属細菌としては、エルビニア・アミロボーラ(Erwinia amylovora)、エル
ビニア・カロトボーラ(Erwinia carotovora)が挙げられる。クレブシエラ属細菌としては、クレブシエラ・プランティコーラ(Klebsiella planticola)が挙げられる。
Erwinia bacteria include Erwinia amylovora and Erwinia carotovora. Klebsiella bacteria include Klebsiella planticola.
コリネ型細菌としては、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属、ブレビバクテリ
ウム(Brevibacterium)属、およびミクロバクテリウム(Microbacterium)属等の属に属する細菌が挙げられる。
Coryneform bacteria include bacteria belonging to genera such as the genus Corynebacterium, the genus Brevibacterium, and the genus Microbacterium.
コリネ型細菌としては、具体的には、下記のような種が挙げられる。
コリネバクテリウム・アセトアシドフィラム(Corynebacterium acetoacidophilum)
コリネバクテリウム・アセトグルタミカム(Corynebacterium acetoglutamicum)
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・カルナエ(Corynebacterium callunae)
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・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)
コリネバクテリウム・リリウム(Corynebacterium lilium)
コリネバクテリウム・メラセコーラ(Corynebacterium melassecola)
コリネバクテリウム・サーモアミノゲネス(コリネバクテリウム・エフィシエンス)(Corynebacterium thermoaminogenes (Corynebacterium efficiens))
コリネバクテリウム・ハーキュリス(Corynebacterium herculis)
ブレビバクテリウム・ディバリカタム(コリネバクテリウム・グルタミカム)(Brevibacterium divaricatum (Corynebacterium glutamicum))
ブレビバクテリウム・フラバム(コリネバクテリウム・グルタミカム)(Brevibacterium
flavum (Corynebacterium glutamicum))
ブレビバクテリウム・イマリオフィラム(Brevibacterium immariophilum)
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(コリネバクテリウム・グルタミカム)(Brevibacterium lactofermentum (Corynebacterium glutamicum))
ブレビバクテリウム・ロゼウム(Brevibacterium roseum)
ブレビバクテリウム・サッカロリティカム(Brevibacterium saccharolyticum)
ブレビバクテリウム・チオゲニタリス(Brevibacterium thiogenitalis)
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・スタティオニス)(Corynebacterium ammoniagenes (Corynebacterium stationis))
ブレビバクテリウム・アルバム(Brevibacterium album)
ブレビバクテリウム・セリナム(Brevibacterium cerinum)
ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム(Microbacterium ammoniaphilum)
Specific examples of coryneform bacteria include the following species.
Corynebacterium acetoacidophilum
Corynebacterium acetoglutamicum
Corynebacterium alkanolyticum
Corynebacterium callunae
Corynebacterium crenatum
Corynebacterium glutamicum
Corynebacterium lilium
Corynebacterium melasecola
Corynebacterium thermoaminogenes (Corynebacterium efficiens)
Corynebacterium herculis
Brevibacterium divaricatum (Corynebacterium glutamicum)
Brevibacterium flavum (Corynebacterium glutamicum)
flavum (Corynebacterium glutamicum))
Brevibacterium immariophilum
Brevibacterium lactofermentum (Corynebacterium glutamicum)
Brevibacterium roseum
Brevibacterium saccharolyticum
Brevibacterium thiogenitalis
Corynebacterium ammoniagenes (Corynebacterium stationis)
Brevibacterium album
Brevibacterium cerinum
Microbacterium ammoniumphilum
コリネ型細菌としては、具体的には、下記のような菌株が挙げられる。
Corynebacterium acetoacidophilum ATCC 13870
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC 15806
Corynebacterium alkanolyticum ATCC 21511
Corynebacterium callunae ATCC 15991
Corynebacterium crenatum AS1.542
Corynebacterium glutamicum ATCC 13020, ATCC 13032, ATCC 13060, ATCC 13869, FERM BP-734
Corynebacterium lilium ATCC 15990
Corynebacterium melassecola ATCC 17965
Corynebacterium efficiens (Corynebacterium thermoaminogenes) AJ12340 (FERM BP-1539)
Corynebacterium herculis ATCC 13868
Brevibacterium divaricatum (Corynebacterium glutamicum) ATCC 14020
Brevibacterium flavum (Corynebacterium glutamicum) ATCC 13826, ATCC 14067, AJ12418(FERM BP-2205)
Brevibacterium immariophilum ATCC 14068
Brevibacterium lactofermentum (Corynebacterium glutamicum) ATCC 13869
Brevibacterium roseum ATCC 13825
Brevibacterium saccharolyticum ATCC 14066
Brevibacterium thiogenitalis ATCC 19240
Corynebacterium ammoniagenes (Corynebacterium stationis) ATCC 6871, ATCC 6872
Brevibacterium album ATCC 15111
Brevibacterium cerinum ATCC 15112
Microbacterium ammoniaphilum ATCC 15354
Specific examples of coryneform bacteria include the following strains.
Corynebacterium acetoacidophilum ATCC 13870
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC 15806
Corynebacterium alkanolyticum ATCC 21511
Corynebacterium callunae ATCC 15991
Corynebacterium crenatum AS1.542
Corynebacterium glutamicum ATCC 13020, ATCC 13032, ATCC 13060, ATCC 13869, FERM BP-734
Corynebacterium lilium ATCC 15990
Corynebacterium melassecola ATCC 17965
Corynebacterium efficiens (Corynebacterium thermoaminogenes) AJ12340 (FERM BP-1539)
Corynebacterium herculis ATCC 13868
Brevibacterium divaricatum (Corynebacterium glutamicum) ATCC 14020
Brevibacterium flavum (Corynebacterium glutamicum) ATCC 13826, ATCC 14067, AJ12418 (FERM BP-2205)
Brevibacterium immariophilum ATCC 14068
Brevibacterium lactofermentum (Corynebacterium glutamicum) ATCC 13869
Brevibacterium roseum ATCC 13825
Brevibacterium saccharolyticum ATCC 14066
Brevibacterium thiogenitalis ATCC 19240
Corynebacterium ammoniagenes (Corynebacterium stationis) ATCC 6871, ATCC 6872
Brevibacterium album ATCC 15111
Brevibacterium cerinum ATCC 15112
Microbacterium ammonophilum ATCC 15354
なお、コリネバクテリウム属細菌には、従来ブレビバクテリウム属に分類されていたが、現在コリネバクテリウム属に統合された細菌(Int. J. Syst. Bacteriol., 41, 255(1991))も含まれる。また、コリネバクテリウム・スタティオニスには、従来コリネバクテ
リウム・アンモニアゲネスに分類されていたが、16S rRNAの塩基配列解析等によりコリネバクテリウム・スタティオニスに再分類された細菌も含まれる(Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 60, 874-879(2010))。
Bacteria of the genus Corynebacterium, which were formerly classified as the genus Brevibacterium, are now integrated into the genus Corynebacterium (Int. J. Syst. Bacteriol., 41, 255 (1991)). included. In addition, Corynebacterium stathionis includes bacteria that were previously classified as Corynebacterium ammoniagenes, but were reclassified as Corynebacterium stathionis based on 16S rRNA nucleotide sequence analysis (Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 60, 874-879 (2010)).
酵母は出芽酵母であってもよく、分裂酵母であってもよい。酵母は、一倍体の酵母であってもよく、二倍体またはそれ以上の倍数性の酵母であってもよい。酵母としては、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)等のサッカロマイセス属、ピチア・シフェリイ(Pichia ciferrii)、ピチア・シドウィオラム(Pichia sydowiorum)、ピチア・パストリス(Pichia pastoris)等のピヒア属(ウィッカーハモマイセス(Wickerhamomyces)属ともいう)、キャンディダ・ユティリス(Candida utilis)等のキャンディダ属、ハンゼヌラ・ポリモルファ(Hansenula polymorpha)等のハンゼヌラ属、シゾサッカロマイセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)等のシゾサッカロマイセス属に
属する酵母が挙げられる。
The yeast may be budding yeast or fission yeast. The yeast may be a haploid yeast, a diploid or higher polyploid yeast. Examples of yeast include genus Saccharomyces such as Saccharomyces cerevisiae, genus Pichia such as Pichia ciferrii, Pichia sydowiorum, and Pichia pastoris (Wickerhamomyces ), yeast belonging to the genus Candida such as Candida utilis, the genus Hansenula such as Hansenula polymorpha, and the genus Schizosaccharomyces such as Schizosaccharomyces pombe is mentioned.
これらの菌株は、例えば、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(住所P.O.
Box 1549, Manassas, VA 20108, United States of Americaまたはatcc.org)より分譲
を受けることが出来る。すなわち各菌株に対応する登録番号が付与されており、この登録番号を利用して分譲を受けることが出来る(atcc.org/参照)。各菌株に対応する登録番
号は、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションのカタログに記載されている。また、これらの菌株は、例えば、各菌株が寄託された寄託機関から入手することができる。
These strains are listed, for example, in the American Type Culture Collection, address PO
Box 1549, Manassas, VA 20108, United States of America or atcc.org). In other words, a registration number corresponding to each strain is assigned, and this registration number can be used to receive distribution (see atcc.org/). The accession number corresponding to each strain can be found in the catalog of the American Type Culture Collection. In addition, these strains can be obtained, for example, from the depository to which each strain has been deposited.
微生物は、本来的に目的物質生産能を有するものであってもよく、目的物質生産能を有するように改変されたものであってもよい。目的物質生産能を有する微生物は、例えば、上記のような微生物に目的物質生産能を付与することにより、または、上記のような微生物の目的物質生産能を増強することにより、取得できる。 Microorganisms may be those that inherently have the ability to produce the target substance, or those that have been modified to have the ability to produce the target substance. A microorganism capable of producing a target substance can be obtained, for example, by imparting the target substance-producing capability to the above-described microorganism, or by enhancing the target substance-producing capability of the above-described microorganism.
目的物質生産能を付与または増強する方法は、特に制限されない。目的物質生産能を付与または増強する方法としては、例えば、公知の方法を利用できる。目的物質の生産能を付与または増強する方法は、例えば、WO2018/079687、WO2018/079686、WO2018/079685、WO2018/079684、WO2018/079683、WO2017/073701、WO2018/079705、US2018-0334693A、およびUS2019-0161776Aに開示されている。 The method of imparting or enhancing the target substance-producing ability is not particularly limited. For example, a known method can be used as a method for imparting or enhancing the target substance-producing ability. Methods for imparting or enhancing the ability to produce a target substance include, for example, WO2018/079687, WO2018/079686, WO2018/079685, WO2018/079684, WO2018/079683, WO2017/073701, WO2018/079705, US2018-0334693A, and US2019- 0161776A.
以下、目的物質生産能を付与または増強する方法について具体的に例示する。なお、以下に例示するような目的物質生産能を付与または増強するための改変は、いずれも、単独で用いてもよく、適宜組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of methods for imparting or enhancing the target substance-producing ability are given below. Modifications for imparting or enhancing the ability to produce the target substance as exemplified below may be used alone or in combination as appropriate.
目的物質は、目的物質の生合成に関与する酵素の作用により生成し得る。そのような酵素を、「目的物質生合成酵素」ともいう。よって、微生物は、目的物質生合成酵素を有していてよい。言い換えると、微生物は、目的物質生合成酵素をコードする遺伝子を有していてよい。そのような遺伝子を、「目的物質生合成遺伝子」ともいう。微生物は、本来的に目的物質生合成遺伝子を有するものであってもよく、目的物質生合成遺伝子が導入されたものであってもよい。遺伝子を導入する手法については本明細書に記載する。 A target substance can be produced by the action of an enzyme involved in the biosynthesis of the target substance. Such enzymes are also referred to as "target substance biosynthetic enzymes". Thus, microorganisms may have target substance biosynthetic enzymes. In other words, the microorganism may have genes encoding target substance biosynthetic enzymes. Such genes are also referred to as "target substance biosynthetic genes". The microorganism may originally have the target substance biosynthesis gene, or may be one into which the target substance biosynthesis gene has been introduced. Techniques for introducing genes are described herein.
また、目的物質生合成酵素の活性の増大により、微生物の目的物質生産能を向上させることができる。すなわち、目的物質生産能を付与または増強するための方法としては、目的物質生合成酵素の活性を増大させる方法が挙げられる。すなわち、微生物は、目的物質生合成酵素の活性が増大するように改変されていてよい。1種の目的物質生合成酵素の活性が増大してもよく、2種またはそれ以上の目的物質生合成酵素の活性が増大してもよい。タンパク質(酵素等)の活性を増大させる手法については本明細書に記載する。タンパク質(酵素等)の活性は、例えば、同タンパク質をコードする遺伝子の発現を増大させる
ことにより、増大させることができる。
In addition, by increasing the activity of the target substance biosynthetic enzyme, the ability of the microorganism to produce the target substance can be improved. That is, a method for imparting or enhancing the target substance-producing ability includes a method for increasing the activity of the target substance biosynthetic enzyme. That is, the microorganism may be modified to increase the activity of the target substance biosynthetic enzyme. The activity of one target biosynthetic enzyme may be increased, or the activity of two or more target biosynthetic enzymes may be increased. Techniques for increasing the activity of proteins (such as enzymes) are described herein. Activity of a protein (such as an enzyme) can be increased, for example, by increasing expression of the gene encoding the protein.
目的物質は、例えば、炭素源および/または該目的物質の前駆体から、生成し得る。よって、目的物質生合成酵素としては、例えば、炭素源および/または前駆体の目的物質への変換を触媒する酵素が挙げられる。例えば、バニリン生合成経路の中間体である3-デヒドロシキミ酸(3-dehydroshikimic acid)は、シキミ酸経路の一部によって生産され得る。当該シキミ酸経路の一部は、3-デオキシ-D-アラビノ-ヘプツロソン酸-7-リン酸シンターゼ(3-deoxy-D-arabino-heptulosonic acid 7-phosphate synthase;DAHP synthase)、3-デヒドロキナ酸シンターゼ(3-dehydroquinate synthase)、および3-デヒドロキナ酸デヒドラターゼ(3-dehydroquinate dehydratase)により触媒されるステップを含んでいてよい。3-デヒドロシキミ酸は、3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ(3-dehydroshikimate dehydratase;DHSD)の作用によりプロトカテク酸(protocatechuic acid)へと変換され得る。プロトカテク酸は、O-メチルトランスフェラーゼ(O-methyltransferase;OMT)または芳香族カルボン酸レダクターゼ(aromatic carboxylic acid reductase;ACAR)の作用により、それぞれ、バニリン酸(vanillic acid)またはプロトカテクアルデヒド(protocatechualdehyde)へと変換され得る。バニリン酸またはプロトカテクアルデヒドは、それぞれ、ACARまたはOMTの作用により、バニリンへと変換され
得る。すなわち、目的物質生合成酵素として、具体的には、例えば、DAHP synthase、3-dehydroquinate synthase、3-dehydroquinate dehydratase、DHSD、OMT、ACARが挙げられ
る。
The target substance can be produced, for example, from a carbon source and/or a precursor of the target substance. Thus, target substance biosynthetic enzymes include, for example, enzymes that catalyze the conversion of carbon sources and/or precursors to target substances. For example, 3-dehydroshikimic acid, an intermediate in the vanillin biosynthetic pathway, can be produced by part of the shikimic acid pathway. Part of the shikimate pathway is 3-deoxy-D-arabino-heptulosonic acid-7-phosphate synthase (3-deoxy-D-arabino-heptulosonic acid 7-phosphate synthase; DAHP synthase), 3-dehydroquinate synthase (3-dehydroquinate synthase), and 3-dehydroquinate dehydratase. 3-dehydroshikimate can be converted to protocatechuic acid by the action of 3-dehydroshikimate dehydratase (DHSD). Protocatechuic acid is converted to vanillic acid or protocatechualdehyde by the action of O-methyltransferase (OMT) or aromatic carboxylic acid reductase (ACAR), respectively. can be converted. Vanillic acid or protocatechualdehyde can be converted to vanillin by the action of ACAR or OMT, respectively. That is, target substance biosynthetic enzymes specifically include, for example, DAHP synthase, 3-dehydroquinate synthase, 3-dehydroquinate dehydratase, DHSD, OMT, and ACAR.
「3-デオキシ-D-アラビノ-ヘプツロソン酸-7-リン酸シンターゼ(3-deoxy-D-arabino-heptulosonic acid 7-phosphate synthase;DAHP synthase)」とは、D-エリ
トロース4-リン酸とホスホエノールピルビン酸をD-アラビノ-ヘプツロン酸-7-リン酸(DAHP)とリン酸に変換する反応を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい(EC 2.5.1.54等)。同活性を、「DAHP synthase活性」ともいう。DAHP synthaseをコー
ドする遺伝子を、「DAHP synthase遺伝子」ともいう。DAHP synthaseとしては、aroF、aroG、aroH遺伝子にそれぞれコードされるAroF、AroG、AroHタンパク質が挙げられる。これらの内、AroGタンパク質が主要なDAHP synthaseとして機能し得る。AroF、AroG、AroHタ
ンパク質等のDAHP synthaseとしては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌やコリ
ネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。DAHP synthaseとして、具体的には、E. coli
K-12 MG1655株等のE. coliのAroF、AroG、AroHタンパク質が挙げられる。
"3-deoxy-D-arabino-heptulosonic acid-7-phosphate synthase (3-deoxy-D-arabino-heptulosonic acid 7-phosphate synthase; DAHP synthase)" is a combination of D-erythrose 4-phosphate and phosphoenol It may mean a protein having activity to catalyze a reaction converting pyruvate into D-arabino-hepturonate-7-phosphate (DAHP) and phosphate (EC 2.5.1.54 etc.). The same activity is also referred to as "DAHP synthase activity". A gene encoding DAHP synthase is also referred to as "DAHP synthase gene". DAHP synthase includes AroF, AroG and AroH proteins encoded by aroF, aroG and aroH genes, respectively. Among these, the AroG protein may function as the major DAHP synthase. DAHP synthases such as AroF, AroG and AroH proteins include those derived from various organisms such as Enterobacteriaceae bacteria and coryneform bacteria. As DAHP synthase, specifically, E. coli
AroF, AroG and AroH proteins of E. coli such as K-12 MG1655 strain.
「3-デヒドロキナ酸シンターゼ(3-dehydroquinate synthase)」とは、DAHPを脱リ
ン酸化して3-デヒドロキナ酸を生成する反応を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい(EC 4.2.3.4等)。同活性を、「3-dehydroquinate synthase活性」ともいう。3-dehydroquinate synthaseをコードする遺伝子を、「3-dehydroquinate synthase遺伝子
」ともいう。3-dehydroquinate synthaseとしては、aroB遺伝子にコードされるAroBタン
パク質が挙げられる。AroBタンパク質等の3-dehydroquinate synthaseとしては、腸内細
菌科(Enterobacteriaceae)の細菌やコリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。3-dehydroquinate synthaseとして、具体的には、E. coli K-12 MG1655株等のE. coliのAroBタンパク質が挙げられる。
"3-dehydroquinate synthase (3-dehydroquinate synthase)" may mean a protein having the activity of catalyzing the reaction of dephosphorylating DAHP to produce 3-dehydroquinic acid (EC 4.2.3.4, etc.). . The same activity is also called "3-dehydroquinate synthase activity". A gene encoding 3-dehydroquinate synthase is also referred to as a "3-dehydroquinate synthase gene". 3-dehydroquinate synthase includes AroB protein encoded by aroB gene. Examples of 3-dehydroquinate synthase such as AroB protein include those derived from various organisms such as Enterobacteriaceae bacteria and coryneform bacteria. Specific examples of 3-dehydroquinate synthase include E. coli AroB protein such as E. coli K-12 MG1655 strain.
「3-デヒドロキナ酸デヒドラターゼ(3-dehydroquinate dehydratase)」とは、3-デヒドロキナ酸を脱水して3-デヒドロシキミ酸を生成する反応を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい(EC 4.2.1.10等)。同活性を、「3-dehydroquinate dehydratase活性」ともいう。3-dehydroquinate dehydrataseをコードする遺伝子を、「3-dehydroquinate dehydratase遺伝子」ともいう。3-dehydroquinate dehydrataseとしては、aroD
遺伝子にコードされるAroDタンパク質が挙げられる。AroDタンパク質等の3-dehydroquinate dehydrataseとしては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌やコリネ型細菌等の
各種生物のものが挙げられる。3-dehydroquinate dehydrataseとして、具体的には、E. coli K-12 MG1655株等のE. coliのAroDタンパク質が挙げられる。
"3-dehydroquinate dehydratase" may mean a protein having the activity of catalyzing the reaction of dehydrating 3-dehydroquinic acid to form 3-dehydroshikimic acid (EC 4.2.1.10 etc). The same activity is also called "3-dehydroquinate dehydratase activity". A gene encoding 3-dehydroquinate dehydratase is also referred to as a "3-dehydroquinate dehydratase gene". As a 3-dehydroquinate dehydratase, aroD
The gene-encoded AroD protein is included. Examples of 3-dehydroquinate dehydratase such as AroD protein include those derived from various organisms such as Enterobacteriaceae bacteria and coryneform bacteria. Specific examples of 3-dehydroquinate dehydratase include E. coli AroD protein such as E. coli K-12 MG1655 strain.
「3-デヒドロシキミ酸デヒドラターゼ(3-dehydroshikimate dehydratase;DHSD)」とは、3-デヒドロシキミ酸を脱水してプロトカテク酸を生成する反応を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい(EC 4.2.1.118等)。同活性を、「DHSD活性」ともいう。DHSDをコードする遺伝子を、「DHSD遺伝子」ともいう。DHSDとしては、asbF遺伝子にコードされるAsbFタンパク質が挙げられる。AsbFタンパク質等のDHSDとしては、Bacillus thuringiensis BMB171株等のBacillus thuringiensis、Neurospora crassa、Podospora pauciseta等の各種生物のものが挙げられる。 "3-dehydroshikimate dehydratase (DHSD)" may mean a protein having the activity of catalyzing the reaction of dehydrating 3-dehydroshikimate to form protocatechuic acid (EC 4.2. 1.118 etc.). The same activity is also referred to as "DHSD activity". A gene encoding DHSD is also referred to as a "DHSD gene". DHSD includes the AsbF protein encoded by the asbF gene. Examples of DHSD such as AsbF protein include those of various organisms such as Bacillus thuringiensis such as Bacillus thuringiensis BMB171 strain, Neurospora crassa, and Podospora pauciseta.
シキミ酸経路の酵素(DAHP synthase、3-dehydroquinate synthase、3-dehydroquinate
dehydratase等)をコードする遺伝子の発現は、tyrR遺伝子にコードされるチロシンリプレッサーTyrRにより抑制される。よって、シキミ酸経路の酵素の活性は、チロシンリプレッサーTyrRの活性を低下させることによっても、増大させることができる。チロシンリプレッサーTyrRとしては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌やコリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。チロシンリプレッサーTyrRとして、具体的には、E. coli K-12 MG1655株のE. coliのTyrRタンパク質が挙げられる。
Enzymes of the shikimate pathway (DAHP synthase, 3-dehydroquinate synthase, 3-dehydroquinate
dehydratase etc.) is suppressed by the tyrosine repressor TyrR encoded by the tyrR gene. Thus, the activity of shikimate pathway enzymes can also be increased by reducing the activity of the tyrosine repressor TyrR. The tyrosine repressor TyrR includes those of various organisms such as Enterobacteriaceae bacteria and coryneform bacteria. Specific examples of the tyrosine repressor TyrR include the E. coli TyrR protein of the E. coli K-12 MG1655 strain.
「O-メチルトランスフェラーゼ(O-methyltransferase;OMT)」とは、メチル基供与体の存在下で基質の水酸基をメチル化する反応を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい(EC 2.1.1.68等)。同活性を、「OMT活性」ともいう。OMTをコードする遺伝子
を、「OMT遺伝子」ともいう。OMTは、目的物質が生産される生合成経路の種類に応じて、必要な基質特異性を有していてよい。例えば、目的物質の製造方法がプロトカテク酸からバニリン酸への変換を含む場合、少なくともプロトカテク酸を基質とするOMTを用いるこ
とができる。また、例えば、目的物質の製造方法がプロトカテクアルデヒドからバニリンへの変換を含む場合、少なくともプロトカテクアルデヒドを基質とするOMTを用いること
ができる。すなわち、「O-メチルトランスフェラーゼ(O-methyltransferase;OMT)」とは、具体的には、メチル基供与体の存在下でプロトカテク酸および/またはプロトカテクアルデヒドをメチル化してバニリン酸および/またはバニリンを生成する反応(すなわちメタ位の水酸基のメチル化)を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい。OMT
は、通常はプロトカテク酸とプロトカテクアルデヒドの両方を基質としてよいが、それには限られない。メチル基供与体としては、S-アデノシルメチオニン(SAM)が挙げられ
る。
The term "O-methyltransferase (OMT)" may mean a protein having the activity of catalyzing the reaction of methylating the hydroxyl group of a substrate in the presence of a methyl group donor (EC 2.1.1.68 etc. ). This activity is also referred to as "OMT activity". A gene encoding OMT is also referred to as an "OMT gene". OMTs may have the necessary substrate specificity depending on the type of biosynthetic pathway through which the target substance is produced. For example, when the method for producing the target substance includes conversion from protocatechuic acid to vanillic acid, OMT using at least protocatechuic acid as a substrate can be used. Further, for example, when the method for producing the target substance includes conversion from protocatechualdehyde to vanillin, OMT using at least protocatechualdehyde as a substrate can be used. That is, "O-methyltransferase (OMT)" specifically refers to the methylation of protocatechuic acid and/or protocatechualdehyde in the presence of a methyl group donor to form vanillic acid and/or vanillin. It may mean a protein having activity to catalyze the resulting reaction (ie methylation of the hydroxyl group at the meta position). OMT
may typically use both protocatechuic acid and protocatechualdehyde as substrates, but is not limited thereto. Methyl group donors include S-adenosylmethionine (SAM).
OMTとしては、各種生物のOMT、例えば、Homo sapiens(Hs)のOMT(GenBank Accession
No. NP_000745, NP_009294)、Arabidopsis thalianaのOMT(GenBank Accession No. NP_200227, NP_009294)、Fragaria x ananassaのOMT(GenBank Accession No. AAF28353)、その他WO2013/022881に例示されている哺乳動物、植物、微生物の各種OMTが挙げられる。Homo sapiensのOMT遺伝子には4つの転写バリアントおよび2種のOMTアイソフォームが知られている。OMTとしては、さらに、Bacteroidetes門細菌(すなわちBacteroidetes門
に属する細菌)のOMTが挙げられる(WO2018/079683)。Bacteroidetes門細菌としては、Niastella属、Terrimonas属、またはChitinophaga属等に属する細菌が挙げられる(International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (2007), 57, 1828-1833)。Niastella属細菌としては、Niastella koreensisが挙げられる。OMTとしては、さらに、WO2013/022881またはWO2018/079683に記載の変異型OMTが挙げられる。
OMTs of various organisms, such as Homo sapiens (Hs) OMT (GenBank Accession
No. NP_000745, NP_009294), Arabidopsis thaliana OMT (GenBank Accession No. NP_200227, NP_009294), Fragaria x ananassa OMT (GenBank Accession No. AAF28353), and other mammals, plants and microorganisms exemplified in WO2013/022881. Various OMTs can be mentioned. Four transcriptional variants and two OMT isoforms are known in the Homo sapiens OMT gene. OMTs further include OMTs of Bacteroidetes bacteria (ie, bacteria belonging to the Bacteroidetes phylum) (WO2018/079683). The phylum Bacteroidetes includes bacteria belonging to the genus Niastella, Terrimonas, Chitinophaga, etc. (International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (2007), 57, 1828-1833). Niastella koreensis is mentioned as Niastella bacteria. OMTs further include mutant OMTs described in WO2013/022881 or WO2018/079683.
「芳香族カルボン酸レダクターゼ(aromatic carboxylic acid reductase;ACAR)」とは、電子供与体とATPの存在下でバニリン酸および/またはプロトカテク酸を還元してバ
ニリンおよび/またはプロトカテクアルデヒドを生成する反応を触媒する活性を有するタ
ンパク質を意味してよい(EC 1.2.99.6等)。同活性を、「ACAR活性」ともいう。ACARを
コードする遺伝子を、「ACAR遺伝子」ともいう。ACARは、バニリン酸とプロトカテク酸の両方を基質としてよいが、それには限られない。すなわち、ACARは、目的物質が生産される生合成経路の種類に応じて、必要な基質特異性を有していてよい。例えば、目的物質の製造方法がバニリン酸からバニリンへの変換を含む場合には、少なくともバニリン酸を基質とするACARを用いることができる。また、例えば、目的物質の製造方法がプロトカテク酸からプロトカテクアルデヒドへの変換を含む場合には、少なくともプロトカテク酸を基質とするACARを用いることができる。電子供与体としては、NADHやNADPHが挙げられる。
電子供与体としては、特に、NADPHが挙げられる。
"Aromatic carboxylic acid reductase (ACAR)" is a reaction that reduces vanillic acid and/or protocatechuic acid in the presence of an electron donor and ATP to produce vanillin and/or protocatechualdehyde. It may mean a protein having catalytic activity (eg EC 1.2.99.6). This activity is also referred to as "ACAR activity". A gene encoding ACAR is also referred to as an "ACAR gene". ACAR may use both vanillic acid and protocatechuic acid as substrates, but is not limited to this. That is, ACAR may have the required substrate specificity depending on the type of biosynthetic pathway through which the target substance is produced. For example, when the method for producing a target substance includes conversion from vanillic acid to vanillin, ACAR using at least vanillic acid as a substrate can be used. Further, for example, when the method for producing the target substance includes conversion of protocatechuic acid to protocatechualdehyde, ACAR using at least protocatechuic acid as a substrate can be used. Electron donors include NADH and NADPH.
Electron donors include in particular NADPH.
ACARとしては、Nocardia sp. NRRL 5646株、Actinomyces sp.、Clostridium thermoaceticum、Aspergillus niger、Corynespora melonis、Coriolus sp.、Neurospora sp.等の
各種微生物のACARが挙げられる(J. Biol. Chem. 2007, Vol. 282, No.1, p478-485)。Nocardia sp. NRRL 5646株は、Nocardia iowensisに分類されている。ACARとしては、さらに、Nocardia brasiliensisやNocardia vulneris等の、他のNocardia属細菌のACARも挙げられる。Nocardia brasiliensisとしては、Nocardia brasiliensis ATCC 700358株が挙げられる。ACARとしては、さらに、Gordonia effusa等のGordonia属細菌のACAR、Novosphingobium malaysiense等のNovosphingobium属細菌のACAR、Coccomyxa subellipsoidea等のCoccomyxa属藻類のACARも挙げられる(WO2018/079705)。Gordonia effusaのACAR遺伝子の塩基配列を配列番号1に、同遺伝子がコードするACARのアミノ酸配列を配列番号2に示す。
Examples of ACAR include those of various microorganisms such as Nocardia sp. NRRL 5646 strain, Actinomyces sp., Clostridium thermoaceticum, Aspergillus niger, Corynespora melonis, Coriolus sp., Neurospora sp. (J. Biol. Chem. 2007, Vol. 282, No. 1, p478-485). The Nocardia sp. NRRL 5646 strain is classified as Nocardia iowensis. ACARs also include ACARs of other bacteria of the genus Nocardia, such as Nocardia brasiliensis and Nocardia vulneris. Nocardia brasiliensis includes the Nocardia brasiliensis ATCC 700358 strain. ACAR further includes ACAR of bacteria of the genus Gordonia such as Gordonia effusa, ACAR of bacteria of the genus Novosphingobium such as Novosphingobium malaysiense, and ACAR of algae of the genus Coccomyxa such as Coccomyxa subellipsoidea (WO2018/079705). The nucleotide sequence of the ACAR gene of Gordonia effusa is shown in SEQ ID NO: 1, and the amino acid sequence of ACAR encoded by the gene is shown in SEQ ID NO: 2.
ACARは、ホスホパンテテイニル化されることにより活性型酵素となり得る(J. Biol. Chem. 2007, Vol. 282, No.1, p478-485)。よって、タンパク質のホスホパンテテイニル
化を触媒する酵素(「ホスホパンテテイニル化酵素」ともいう)の活性を増大させることにより、ACARの活性を増大させることができる。すなわち、目的物質生産能を付与または増強するための方法としては、ホスホパンテテイニル化酵素の活性を増大させる方法が挙げられる。すなわち、微生物は、ホスホパンテテイニル化酵素の活性が増大するように改変されていてよい。ホスホパンテテイニル化酵素としては、ホスホパンテテイニルトランスフェラーゼ(phosphopantetheinyl transferase;PPT)が挙げられる。
ACAR can become an active enzyme by being phosphopantetheinylated (J. Biol. Chem. 2007, Vol. 282, No. 1, p478-485). Therefore, the activity of ACAR can be increased by increasing the activity of an enzyme that catalyzes phosphopantetheinylation of proteins (also referred to as "phosphopantetheinylation enzyme"). That is, methods for imparting or enhancing the target substance-producing ability include methods for increasing the activity of phosphopantetheinylase. That is, the microorganism may be modified to have increased activity of a phosphopantetheinylase. Phosphopantetheinyltransferases include phosphopantetheinyl transferase (PPT).
「ホスホパンテテイニルトランスフェラーゼ(phosphopantetheinyl transferase;PPT)」とは、ホスホパンテテイニル基供与体の存在下でACARをホスホパンテテイニル化する反応を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい。同活性を、「PPT活性」ともい
う。PPTをコードする遺伝子を、「PPT遺伝子」ともいう。ホスホパンテテイニル基供与体としては、補酵素A(CoA)が挙げられる。PPTとしては、entD遺伝子にコードされるEntD
タンパク質が挙げられる。EntDタンパク質等のPPTとしては、各種生物のものが挙げられ
る。PPTとして、具体的には、E. coli K-12 MG1655株等のE. coliのEntDタンパク質が挙
げられる。E. coli K-12 MG1655株のentD遺伝子の塩基配列を配列番号3に、同遺伝子が
コードするEntDタンパク質のアミノ酸配列を配列番号4に、それぞれ示す。また、PPTと
して、具体的には、Nocardia brasiliensisのPPT、Nocardia farcinica IFM10152のPPT(J. Biol. Chem. 2007, Vol. 282, No.1, pp.478-485)、C. glutamicumのPPT(App. Env.
Microbiol. 2009, Vol.75, No.9, pp.2765-2774)も挙げられる。C. glutamicumとして
は、C. glutamicum ATCC 13032株やATCC 13869株等の上記例示した株が挙げられる。
A "phosphopantetheinyl transferase (PPT)" may refer to a protein having the activity of catalyzing the phosphopantetheinylation of ACAR in the presence of a phosphopantetheinyl group donor. This activity is also referred to as "PPT activity". A gene encoding PPT is also referred to as a "PPT gene". Phosphopantetheinyl group donors include coenzyme A (CoA). As a PPT, EntD encoded by the entD gene
A protein is mentioned. PPTs such as EntD proteins include those from various organisms. Specific examples of PPT include the EntD protein of E. coli such as E. coli K-12 MG1655 strain. The nucleotide sequence of the entD gene of the E. coli K-12 MG1655 strain is shown in SEQ ID NO: 3, and the amino acid sequence of the EntD protein encoded by the same gene is shown in SEQ ID NO: 4, respectively. As PPT, specifically, PPT of Nocardia brasiliensis, PPT of Nocardia farcinica IFM10152 (J. Biol. Chem. 2007, Vol. 282, No. 1, pp.478-485), PPT of C. glutamicum ( App Env.
Microbiol. 2009, Vol.75, No.9, pp.2765-2774). Examples of C. glutamicum include the above-exemplified strains such as C. glutamicum ATCC 13032 strain and ATCC 13869 strain.
また、目的物質生産能を付与または増強するための方法としては、目的物質以外の物質(例えば、目的物質の生産中に中間体として生成する物質や、目的物質の前駆体として利用される物質)の取り込み系の活性を増大させる方法が挙げられる。すなわち、微生物は、そのような取り込み系の活性が増大するように改変されていてよい。「物質の取り込み系」とは、物質を細胞外から細胞内へ取り込む機能を有するタンパク質を意味してよい。
同活性を、「物質の取り込み活性」ともいう。そのような取り込み系をコードする遺伝子を、「取り込み系遺伝子」ともいう。そのような取り込み系としては、バニリン酸取り込み系やプロトカテク酸取り込み系が挙げられる。バニリン酸取り込み系としては、vanK遺伝子にコードされるVanKタンパク質が挙げられる(M. T. Chaudhry, et al., Microbiology, 2007. 153:857-865)。プロトカテク酸取り込み系としては、pcaK遺伝子にコードさ
れるPcaKタンパク質が挙げられる(M. T. Chaudhry, et al., Microbiology, 2007. 153:857-865)。VanKタンパク質等のバニリン酸取り込み系やPcaKタンパク質等のバニリン酸
取り込み系としては、コリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。バニリン酸取り込み系として、具体的には、C. glutamicum ATCC 13032株やATCC 13869株等のC. glutamicumのVanKタンパク質が挙げられる。プロトカテク酸取り込み系として、具体的には、C. glutamicum ATCC 13032株やATCC 13869株等のC. glutamicumのPcaKタンパク質(NCgl1031タンパク質)が挙げられる。C. glutamicum ATCC 13869株のvanK遺伝子(NCgl2302)の塩基配列を配列番号5に、同遺伝子がコードするVanKタンパク質のアミノ酸配列を配列番号6に、それぞれ示す。
In addition, as a method for imparting or enhancing the ability to produce the target substance, a substance other than the target substance (for example, a substance generated as an intermediate during the production of the target substance, or a substance used as a precursor of the target substance) and methods for increasing the activity of the uptake system of That is, microorganisms may be modified to increase the activity of such uptake systems. A "substance uptake system" may mean a protein that has the function of taking up a substance from outside the cell into the cell.
This activity is also referred to as "substance uptake activity". A gene encoding such an uptake system is also referred to as an "uptake system gene". Such uptake systems include the vanillic acid uptake system and the protocatechuic acid uptake system. A vanillic acid uptake system includes the VanK protein encoded by the vanK gene (MT Chaudhry, et al., Microbiology, 2007. 153:857-865). The protocatechuic acid uptake system includes the PcaK protein encoded by the pcaK gene (MT Chaudhry, et al., Microbiology, 2007. 153:857-865). Vanillic acid uptake systems such as VanK protein and vanillic acid uptake systems such as PcaK protein include those of various organisms such as coryneform bacteria. Specific examples of vanillic acid uptake systems include VanK proteins of C. glutamicum such as C. glutamicum ATCC 13032 and ATCC 13869 strains. The protocatechuic acid uptake system specifically includes the PcaK protein (NCgl1031 protein) of C. glutamicum such as C. glutamicum ATCC 13032 strain and ATCC 13869 strain. The nucleotide sequence of the vanK gene (NCgl2302) of the C. glutamicum ATCC 13869 strain is shown in SEQ ID NO: 5, and the amino acid sequence of the VanK protein encoded by the gene is shown in SEQ ID NO: 6, respectively.
また、目的物質生産能を付与または増強するための方法としては、目的物質以外の物質の副生に関与する酵素の活性を低下させる方法が挙げられる。そのような目的物質以外の物質を、「副生物」ともいう。そのような酵素を、「副生物生成酵素」ともいう。副生物生成酵素としては、例えば、目的物質の資化に関与する酵素や、目的物質の生合成経路から分岐して目的物質以外の物質を生成する反応を触媒する酵素が挙げられる。タンパク質(酵素等)の活性を低下させる手法については本明細書に記載する。タンパク質(酵素等)の活性は、例えば、同タンパク質をコードする遺伝子を破壊等することにより、低下させることができる。例えば、コリネ型細菌において、バニリンは、バニリン→バニリン酸→プロトカテク酸の順に代謝され、資化されることが報告されている(Current Microbiology, 2005, Vol.51, p59-65)。すなわち、副生物生成酵素として、具体的には、バニリンからプロトカテク酸への変換を触媒する酵素や、プロトカテク酸のさらなる代謝を触媒する酵素が挙げられる。そのような酵素としては、バニリン酸デメチラーゼ(vanillate demethylase)、プロトカテク酸3,4-ジオキシゲナーゼ(protocatechuate 3,4-dioxygenase)、およびプロトカテク酸3,4-ジオキシゲナーゼによる反応産物をスクシニルCoAとアセチルCoAまでさらに分解する各種酵素(Appl. Microbiol. Biotechnol., 2012, Vol.95, p77-89)が挙げられる。また、バニリンは、アルコールデヒドロゲナーゼ(alcohol dehydrogenase)の作用により、バニリルアルコールへと変換され得る(Kunjapur AM. et al., J. Am. Chem. Soc., 2014, Vol.136, p11644-11654.; Hansen EH. et al., App. Env. Microbiol., 2009, Vol.75, p2765-2774.)。すなわち、副生物生成酵素として
、具体的には、alcohol dehydrogenase(ADH)も挙げられる。また、バニリン生合成経路の中間体である3-デヒドロシキミ酸は、シキミ酸デヒドロゲナーゼ(shikimate dehydrogenase)の作用によりシキミ酸へと変換され得る。すなわち、副生物生成酵素として、
具体的には、shikimate dehydrogenaseも挙げられる。
Methods for imparting or enhancing the target substance-producing ability include methods for reducing the activity of enzymes involved in the by-production of substances other than the target substance. Substances other than such target substances are also referred to as "by-products". Such enzymes are also referred to as "by-product producing enzymes". By-product-producing enzymes include, for example, enzymes involved in assimilation of target substances, and enzymes that catalyze reactions that branch from the biosynthetic pathway of target substances to produce substances other than target substances. Techniques for reducing the activity of proteins (such as enzymes) are described herein. The activity of a protein (enzyme, etc.) can be reduced, for example, by disrupting the gene encoding the protein. For example, it has been reported that in coryneform bacteria, vanillin is metabolized and utilized in the order of vanillin→vanillic acid→protocatechuic acid (Current Microbiology, 2005, Vol.51, p59-65). That is, by-product-producing enzymes specifically include enzymes that catalyze the conversion of vanillin to protocatechuic acid and enzymes that catalyze further metabolism of protocatechuic acid. Such enzymes include vanillate demethylase, protocatechuate 3,4-dioxygenase, and the reaction products of protocatechuate 3,4-dioxygenase, succinyl-CoA and acetyl-CoA. (Appl. Microbiol. Biotechnol., 2012, Vol.95, p77-89). In addition, vanillin can be converted to vanillyl alcohol by the action of alcohol dehydrogenase (Kunjapur AM. et al., J. Am. Chem. Soc., 2014, Vol.136, p11644-11654. Hansen EH. et al., App. Env. Microbiol., 2009, Vol.75, p2765-2774.). That is, alcohol dehydrogenase (ADH) is specifically included as a byproduct-producing enzyme. Also, 3-dehydroshikimic acid, an intermediate in the vanillin biosynthetic pathway, can be converted to shikimic acid by the action of shikimate dehydrogenase. That is, as a byproduct-producing enzyme,
Specifically, shikimate dehydrogenase is also included.
「バニリン酸デメチラーゼ(vanillate demethylase)」とは、バニリン酸を脱メチル
化してプロトカテク酸を生成する反応を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい。同活性を、「vanillate demethylase活性」ともいう。vanillate demethylaseをコードする遺伝子を、「vanillate demethylase遺伝子」ともいう。vanillate demethylaseとしては、vanAB遺伝子にコードされるVanABタンパク質が挙げられる(Current Microbiology, 2005, Vol.51, p59-65)。vanA遺伝子およびvanB遺伝子は、それぞれ、vanillate demethylaseのサブユニットAおよびサブユニットBをコードする。vanillate demethylase活性を低下させる場合、例えば、vanAB遺伝子の両方を破壊等してもよく、片方のみを破壊等
してもよい。VanABタンパク質等のvanillate demethylaseとしては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌やコリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。vanillate demethylaseとして、具体的には、C. glutamicum ATCC 13032株やATCC 13869株等のC. glutam
icumのVanABタンパク質が挙げられる。C. glutamicum ATCC 13869株のvanAB遺伝子の塩基配列を配列番号7と9に、同遺伝子がコードするVanABタンパク質のアミノ酸配列を配列
番号8と10に、それぞれ示す。なお、vanAB遺伝子は、通常、vanK遺伝子とvanABKオペ
ロンを構成している。よって、vanillate demethylase活性を低下させるためにvanABKオ
ペロンをまとめて破壊等(例えば、欠損)してもよい。その場合、改めて微生物にvanK遺伝子を導入してもよい。例えば、菌体外に存在するバニリン酸を利用する場合であって、vanABKオペロンをまとめて破壊等(例えば、欠損)した場合は、改めてvanK遺伝子を導入するのが好ましい。
By "vanillate demethylase" may be meant a protein that has the activity of catalyzing the reaction that demethylates vanillate to form protocatechuic acid. The same activity is also called "vanillate demethylase activity". A gene encoding vanillate demethylase is also referred to as "vanillate demethylase gene". Vanillate demethylases include the VanAB protein encoded by the vanAB gene (Current Microbiology, 2005, Vol.51, p59-65). The vanA and vanB genes encode subunit A and subunit B of vanillate demethylase, respectively. When vanillate demethylase activity is reduced, for example, both vanAB genes may be disrupted, or only one of them may be disrupted. Examples of vanillate demethylases such as VanAB protein include those derived from various organisms such as Enterobacteriaceae bacteria and coryneform bacteria. Specific examples of vanillate demethylase include C. glutam such as C. glutamicum ATCC 13032 strain and ATCC 13869 strain.
icum VanAB protein. The nucleotide sequence of the vanAB gene of C. glutamicum ATCC 13869 strain is shown in SEQ ID NOS: 7 and 9, and the amino acid sequence of the VanAB protein encoded by the same gene is shown in SEQ ID NOS: 8 and 10, respectively. The vanAB gene usually constitutes the vanK gene and the vanABK operon. Therefore, the vanABK operons may be collectively disrupted (eg, deleted) in order to reduce vanillate demethylase activity. In that case, the vanK gene may be introduced again into the microorganism. For example, when using extracellular vanillic acid, if the vanABK operons are disrupted (for example, deleted), it is preferable to reintroduce the vanK gene.
「プロトカテク酸3,4-ジオキシゲナーゼ(protocatechuate 3,4-dioxygenase)」
とは、プロトカテク酸を酸化してβ-カルボキシルcis,cis-ムコン酸を生成する反応を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい。同活性を、「protocatechuate 3,4-dioxygenase活性」ともいう。protocatechuate 3,4-dioxygenaseをコードする遺伝子を、「protocatechuate 3,4-dioxygenase遺伝子」ともいう。protocatechuate 3,4-dioxygenaseとしては、pcaGH遺伝子にコードされるPcaGHタンパク質が挙げられる(Appl. Microbiol. Biotechnol., 2012, Vol.95, p77-89)。pcaG遺伝子およびpcaH遺伝子は、それぞれ、protocatechuate 3,4-dioxygenaseのαサブユニットおよびβサブユニットをコードする。protocatechuate 3,4-dioxygenase活性を低下させる場合、例えば、pcaGH遺伝子の両方を破
壊等してもよく、片方のみを破壊等してもよい。PcaGHタンパク質等のprotocatechuate 3,4-dioxygenaseとしては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌やコリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。protocatechuate 3,4-dioxygenaseとして、具体的には、C. glutamicum ATCC 13032株やATCC 13869株等のC. glutamicumのPcaGHタンパク質が挙げ
られる。
"protocatechuate 3,4-dioxygenase"
By may be meant a protein having the activity of catalyzing the reaction that oxidizes protocatechuic acid to form β-carboxyl cis,cis-muconic acid. The same activity is also called "protocatechuate 3,4-dioxygenase activity". A gene encoding protocatechuate 3,4-dioxygenase is also referred to as "protocatechuate 3,4-dioxygenase gene". Protocatechuate 3,4-dioxygenase includes PcaGH protein encoded by pcaGH gene (Appl. Microbiol. Biotechnol., 2012, Vol.95, p77-89). The pcaG and pcaH genes encode the α and β subunits of protocatechuate 3,4-dioxygenase, respectively. When reducing protocatechuate 3,4-dioxygenase activity, for example, both pcaGH genes may be disrupted, or only one of them may be disrupted. Protocatechuate 3,4-dioxygenases such as PcaGH protein include those of various organisms such as Enterobacteriaceae bacteria and coryneform bacteria. Specific examples of the protocatechuate 3,4-dioxygenase include the PcaGH protein of C. glutamicum such as C. glutamicum ATCC 13032 strain and ATCC 13869 strain.
「アルコールデヒドロゲナーゼ(alcohol dehydrogenase;ADH)」とは、電子供与体の存在下でアルデヒドを還元してアルコールを生成する反応を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい(EC 1.1.1.1、EC 1.1.1.2、EC 1.1.1.71等)。同活性を、「ADH活性」ともいう。ADHをコードする遺伝子を、「ADH遺伝子」ともいう。電子供与体としては、NADHやNADPHが挙げられる。 "Alcohol dehydrogenase (ADH)" may mean a protein that has the activity of catalyzing a reaction that reduces an aldehyde to form an alcohol in the presence of an electron donor (EC 1.1.1.1, EC 1.1 .1.2, EC 1.1.1.71, etc.). This activity is also referred to as "ADH activity". A gene encoding ADH is also referred to as an "ADH gene". Electron donors include NADH and NADPH.
ADHとしては、特に、電子供与体の存在下でバニリンを還元してバニリルアルコールを
生成する反応を触媒する活性を有するものが挙げられる。同活性を、特に、「バニリルアルコールデヒドロゲナーゼ(vanillyl alcohol dehydrogenase)活性」ともいう。また、vanillyl alcohol dehydrogenase活性を有するADHを、特に、「バニリルアルコールデヒ
ドロゲナーゼ(vanillyl alcohol dehydrogenase)」ともいう。
ADHs include, in particular, those having activity to catalyze the reaction of reducing vanillin to form vanillyl alcohol in the presence of an electron donor. This activity is also particularly referred to as "vanillyl alcohol dehydrogenase activity". ADH having vanillyl alcohol dehydrogenase activity is also particularly referred to as "vanillyl alcohol dehydrogenase".
ADHとしては、yqhD遺伝子、NCgl0324遺伝子、NCgl0313遺伝子、NCgl2709遺伝子、NCgl0219遺伝子、NCgl2382遺伝子にそれぞれコードされるYqhDタンパク質、NCgl0324タンパク
質、NCgl0313タンパク質、NCgl2709タンパク質、NCgl0219タンパク質、NCgl2382タンパク質が挙げられる。yqhD遺伝子およびNCgl0324遺伝子は、いずれも、vanillyl alcohol dehydrogenaseをコードする。このようなADHとしては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)
の細菌やコリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。yqhD遺伝子は、例えば、E. coli等の腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌に見出され得る。NCgl0324遺伝子、NCgl0313遺伝子、NCgl2709遺伝子、NCgl0219遺伝子、およびNCgl2382遺伝子は、例えば、C. glutamicum等のコリネ型細菌に見出され得る。すなわち、ADHとして、具体的には、E. coli
K-12 MG1655株等のE. coliのYqhDタンパク質が挙げられる。また、ADHとして、具体的には、C. glutamicum ATCC 13032株やATCC 13869株等のC. glutamicumのNCgl0324タンパク
質、NCgl0313タンパク質、NCgl2709タンパク質、NCgl0219タンパク質、NCgl2382タンパク質が挙げられる。C. glutamicum ATCC 13869株のNCgl0324遺伝子、NCgl0313遺伝子、およびNCgl2709遺伝子の塩基配列を配列番号11、13、および15に、同遺伝子がコードす
るタンパク質のアミノ酸配列を配列番号12、14、および16に、それぞれ示す。1種のADHの活性を低下させてもよく、2種またはそれ以上のADHの活性を低下させてもよい。例えば、NCgl0324タンパク質、NCgl2709タンパク質、およびNCgl0313タンパク質の内の1種またはそれ以上の活性を低下させてよい。特に、少なくとも、NCgl0324タンパク質の活性を低下させてもよい。
Examples of ADH include YqhD protein, NCgl0324 protein, NCgl0313 protein, NCgl2709 protein, NCgl0219 protein and NCgl2382 protein encoded by yqhD gene, NCgl0324 gene, NCgl0313 gene, NCgl2709 gene, NCgl0219 gene and NCgl2382 gene, respectively. Both the yqhD gene and the NCgl0324 gene encode vanillyl alcohol dehydrogenase. Such ADHs include Enterobacteriaceae
and various organisms such as coryneform bacteria. The yqhD gene can be found, for example, in bacteria of the Enterobacteriaceae family such as E. coli. The NCgl0324 gene, NCgl0313 gene, NCgl2709 gene, NCgl0219 gene, and NCgl2382 gene can be found, for example, in coryneform bacteria such as C. glutamicum. Specifically, as ADH, E. coli
Examples include the YqhD protein of E. coli, such as K-12 MG1655 strain. Further, specific examples of ADH include NCgl0324 protein, NCgl0313 protein, NCgl2709 protein, NCgl0219 protein, and NCgl2382 protein of C. glutamicum such as C. glutamicum ATCC 13032 strain and ATCC 13869 strain. The nucleotide sequences of the NCgl0324 gene, the NCgl0313 gene, and the NCgl2709 gene of the C. glutamicum ATCC 13869 strain are shown in SEQ ID NOS: 11, 13, and 15, and the amino acid sequences of the proteins encoded by these genes are shown in SEQ ID NOS: 12, 14, and 16. each shown. The activity of one ADH may be reduced, or the activity of two or more ADHs may be reduced. For example, the activity of one or more of NCgl0324 protein, NCgl2709 protein, and NCgl0313 protein may be reduced. In particular, at least the activity of the NCgl0324 protein may be reduced.
「シキミ酸デヒドロゲナーゼ(shikimate dehydrogenase)」とは、電子供与体の存在
下で3-デヒドロシキミ酸を還元してシキミ酸を生成する反応を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい(EC 1.1.1.25等)。同活性を、「shikimate dehydrogenase活性」ともいう。shikimate dehydrogenaseをコードする遺伝子を、「shikimate dehydrogenase遺伝子」ともいう。電子供与体としては、NADHやNADPHが挙げられる。shikimate dehydrogenaseとしては、aroE遺伝子にコードされるAroEタンパク質が挙げられる。AroEタンパク質等のshikimate dehydrogenaseとしては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌
やコリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。shikimate dehydrogenaseとして、具
体的には、E. coli K-12 MG1655株等のE. coliのAroEタンパク質が挙げられる。
"Shikimate dehydrogenase" may mean a protein having the activity of catalyzing the reaction of reducing 3-dehydroshikimate to form shikimate in the presence of an electron donor (EC 1.1. 1.25 etc.). This activity is also called "shikimate dehydrogenase activity". A gene encoding shikimate dehydrogenase is also referred to as a "shikimate dehydrogenase gene". Electron donors include NADH and NADPH. A shikimate dehydrogenase includes an AroE protein encoded by the aroE gene. Examples of shikimate dehydrogenase such as AroE protein include those of various organisms such as Enterobacteriaceae bacteria and coryneform bacteria. Specific examples of shikimate dehydrogenase include E. coli AroE protein such as E. coli K-12 MG1655 strain.
また、目的物質生産能を付与または増強するための方法としては、L-システイン生合成酵素の活性を増大させる方法が挙げられる(WO2018/079687)。 Methods for imparting or enhancing the ability to produce a target substance include methods for increasing the activity of L-cysteine biosynthetic enzymes (WO2018/079687).
「L-システイン生合成酵素」とは、L-システインの生合成に関与するタンパク質を意味してよい。L-システイン生合成酵素をコードする遺伝子を、「L-システイン生合成遺伝子」ともいう。L-システイン生合成酵素としては、硫黄の利用に関与するタンパク質が挙げられる。硫黄の利用に関与するタンパク質としては、cysIXHDNYZ遺伝子およびfpr2遺伝子にそれぞれコードされるCysIXHDNYZタンパク質およびFpr2タンパク質が挙げられる。CysIXHDNYZタンパク質は、特に、硫酸塩や亜硫酸塩等の無機硫黄化合物の還元に関与する。Fpr2タンパク質は、特に、亜硫酸塩の還元のための電子伝達に関与してよい。L-システイン生合成酵素としては、O-アセチルセリン(チオール)リアーゼ(O-acetylserine (thiol)-lyase)も挙げられる。O-acetylserine (thiol)-lyaseとしては、cysK遺伝子にコードされるCysKタンパク質も挙げられる。L-システイン生合成酵素としては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌やコリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。L-システイン生合成酵素として、具体的には、C. glutamicum ATCC 13032株やATCC
13869株等のC. glutamicumのCysIXHDNYZタンパク質、Fpr2タンパク質、CysKタンパク質
が挙げられる。1種のL-システイン生合成酵素の活性を増大させてもよく、2種またはそれ以上のL-システイン生合成酵素の活性を増大させてもよい。例えば、CysIXHDNYZタンパク質、Fpr2タンパク質、およびCysKタンパク質の内の1種またはそれ以上の活性を増大させてもよく、CysIXHDNYZタンパク質およびFpr2タンパク質の内の1種またはそれ以上の活性を増大させてもよい。
"L-cysteine biosynthetic enzyme" may refer to proteins involved in the biosynthesis of L-cysteine. A gene encoding an L-cysteine biosynthetic enzyme is also referred to as an "L-cysteine biosynthetic gene". L-cysteine biosynthetic enzymes include proteins involved in sulfur utilization. Proteins involved in sulfur utilization include the CysIXHDNYZ and Fpr2 proteins encoded by the cysIXHDNYZ and fpr2 genes, respectively. CysIXHDNYZ proteins are particularly involved in the reduction of inorganic sulfur compounds such as sulfate and sulfite. The Fpr2 protein may be involved in electron transfer, particularly for sulfite reduction. L-cysteine biosynthetic enzymes also include O-acetylserine (thiol)-lyase. O-acetylserine (thiol)-lyase also includes the CysK protein encoded by the cysK gene. Examples of L-cysteine biosynthetic enzymes include those of various organisms such as Enterobacteriaceae bacteria and coryneform bacteria. Specific examples of L-cysteine biosynthetic enzymes include C. glutamicum ATCC 13032 strain and ATCC
Examples include CysIXHDNYZ protein, Fpr2 protein, and CysK protein of C. glutamicum such as 13869 strain. The activity of one L-cysteine biosynthetic enzyme may be increased, or the activity of two or more L-cysteine biosynthetic enzymes may be increased. For example, the activity of one or more of CysIXHDNYZ protein, Fpr2 protein, and CysK protein may be increased, and the activity of one or more of CysIXHDNYZ protein and Fpr2 protein may be increased.
L-システイン生合成酵素の活性は、例えば、L-システイン生合成酵素をコードする遺伝子(すなわち、cysIXHDNYZ遺伝子、fpr2遺伝子、cysK遺伝子等のL-システイン生合成遺伝子)の発現を増大させることにより、増大させることができる。 The activity of the L-cysteine biosynthetic enzyme can be obtained, for example, by increasing the expression of genes encoding L-cysteine biosynthetic enzymes (that is, L-cysteine biosynthetic genes such as cysIXHDNYZ gene, fpr2 gene and cysK gene). can be increased.
L-システイン生合成遺伝子の発現は、例えば、同遺伝子の発現制御因子の活性を改変(例えば、増大または低下)することにより、増大させることができる。すなわち、L-システイン生合成遺伝子の発現は、例えば、同遺伝子の正の発現制御因子(例えば、アクチベーター)の活性を増大させることにより、増大させることができる。また、L-システイン生合成遺伝子の発現は、例えば、同遺伝子の負の発現制御因子(例えば、リプレッサー)の活性を低下させることにより、増大させることができる。そのような制御因子を、「制御タンパク質」ともいう。そのような制御因子をコードする遺伝子を、「制御遺伝子」ともいう。 Expression of the L-cysteine biosynthetic gene can be increased, for example, by altering (eg, increasing or decreasing) the activity of the expression regulator of the gene. Thus, L-cysteine biosynthetic gene expression can be increased, for example, by increasing the activity of positive expression regulators (eg, activators) of the gene. Expression of L-cysteine biosynthetic genes can also be increased, for example, by reducing the activity of negative expression regulators (eg, repressors) of the same genes. Such regulatory factors are also referred to as "regulatory proteins". A gene encoding such a regulatory factor is also referred to as a "regulatory gene".
そのようなアクチベーターとしては、cysR遺伝子およびssuR遺伝子にそれぞれコードされるCysRタンパク質およびSsuRタンパク質が挙げられる。CysRタンパク質の活性の増大により、cysIXHDNYZ遺伝子、fpr2遺伝子、およびssuR遺伝子の内の1種またはそれ以上の発現が増大し得る。また、SsuRタンパク質の活性の増大により、有機硫黄化合物の利用に関与する遺伝子の発現が増大し得る。そのようなアクチベーターとしては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌やコリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。そのようなアクチベーターとして、具体的には、C. glutamicum ATCC 13032株やATCC 13869株等のC.
glutamicumのCysRタンパク質およびSsuRタンパク質が挙げられる。CysRタンパク質およ
びSsuRタンパク質の一方または両方の活性を増大させてよい。例えば、少なくとも、CysRタンパク質の活性を低下させてもよい。そのようなアクチベーターの活性は、例えば、同アクチベーターをコードする遺伝子の発現を増大させることにより、増大させることができる。
Such activators include the CysR and SsuR proteins encoded by the cysR and ssuR genes, respectively. Increased activity of the CysR protein may result in increased expression of one or more of the cysIXHDNYZ, fpr2, and ssuR genes. Also, increased activity of the SsuR protein may increase expression of genes involved in the utilization of organosulfur compounds. Such activators include those of various organisms such as bacteria of the Enterobacteriaceae family and coryneform bacteria. Specific examples of such activators include C. glutamicum ATCC 13032 and ATCC 13869 strains.
glutamicum CysR and SsuR proteins. The activity of one or both CysR and SsuR proteins may be increased. For example, at least the activity of the CysR protein may be reduced. The activity of such activators can be increased, for example, by increasing expression of the gene encoding the activator.
そのようなリプレッサーとしては、mcbR遺伝子にコードされるMcbRタンパク質が挙げられる。McbRタンパク質の活性の低下により、cysR遺伝子およびssuR遺伝子の内の1種またはそれ以上の発現が増大し得る、また、それにより、cysIXHDNYZ遺伝子およびfpr2遺伝子の内の1種またはそれ以上の発現が増大し得る。そのようなリプレッサーとしては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌やコリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。そのようなリプレッサーとして、具体的には、C. glutamicum ATCC 13032株やATCC 13869株等のC. glutamicumのMcbRタンパク質が挙げられる。そのようなリプレッサーの活性は
、例えば、同リプレッサーをコードする遺伝子の発現を低下させることにより、または同リプレッサーをコードする遺伝子を破壊することにより、低下させることができる。
Such repressors include the McbR protein encoded by the mcbR gene. Decreased activity of the McbR protein may increase expression of one or more of the cysR and ssuR genes, and thereby increase expression of one or more of the cysIXHDNYZ and fpr2 genes. can. Such repressors include those of various organisms such as Enterobacteriaceae bacteria and coryneform bacteria. Specific examples of such repressors include McbR proteins of C. glutamicum such as C. glutamicum ATCC 13032 and ATCC 13869 strains. The activity of such repressors can be reduced, for example, by reducing expression of the gene encoding the repressor or by disrupting the gene encoding the repressor.
すなわち、具体的には、L-システイン生合成酵素の活性は、例えば、cysIXHDNYZ遺伝子、fpr2遺伝子、cysR遺伝子、およびssuR遺伝子の内の1種またはそれ以上の発現を増大させることにより、増大させることができる。すなわち、「L-システイン生合成酵素の活性が増大する」とは、例えば、cysIXHDNYZ遺伝子、fpr2遺伝子、cysR遺伝子、およびssuR遺伝子の内の1種またはそれ以上の発現が増大することを意味してよい。例えば、少なくとも、cysR遺伝子の発現を増大させてもよい。また、例えば、これらの遺伝子の全ての発現を増大させてもよい。cysIXHDNYZ遺伝子、fpr2遺伝子、およびssuR遺伝子の内の1種またはそれ以上の発現は、cysR遺伝子の発現を増大させることにより増大してもよい。 That is, specifically, the activity of the L-cysteine biosynthetic enzyme can be increased, for example, by increasing the expression of one or more of the cysIXHDNYZ gene, fpr2 gene, cysR gene, and ssuR gene. can be done. That is, "the activity of the L-cysteine biosynthetic enzyme is increased" means, for example, that the expression of one or more of the cysIXHDNYZ gene, fpr2 gene, cysR gene, and ssuR gene is increased. good. For example, at least the expression of the cysR gene may be increased. Also, for example, the expression of all of these genes may be increased. Expression of one or more of the cysIXHDNYZ gene, the fpr2 gene, and the ssuR gene may be increased by increasing expression of the cysR gene.
また、目的物質生産能を付与または増強するための方法としては、NCgl2048タンパク質の活性を低下させる方法が挙げられる(WO2018/079686)。 Methods for imparting or enhancing the ability to produce a target substance include methods for reducing the activity of the NCgl2048 protein (WO2018/079686).
「NCgl2048タンパク質」とは、NCgl2048遺伝子にコードされるタンパク質を意味してよい。NCgl2048タンパク質としては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌やコリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。NCgl2048タンパク質として、具体的には、C. glutamicum ATCC 13869株等のC. glutamicumのNCgl2048タンパク質が挙げられる。なお、保
存的バリアントに関して、「NCgl2048タンパク質の元の機能」とは、C. glutamicum ATCC
13869株のNCgl2048タンパク質のアミノ酸配列を有するタンパク質の機能を意味してもよく、微生物において活性を低下させることにより目的物質の生産が増大する性質を意味してもよい。
"NCgl2048 protein" may refer to a protein encoded by the NCgl2048 gene. NCgl2048 proteins include those of various organisms such as Enterobacteriaceae bacteria and coryneform bacteria. Specific examples of NCgl2048 proteins include NCgl2048 proteins of C. glutamicum such as C. glutamicum ATCC 13869 strain. Regarding conservative variants, "original function of NCgl2048 protein" refers to C. glutamicum ATCC
It may refer to the function of a protein having the amino acid sequence of the 13869 strain NCgl2048 protein, or it may refer to the property of increasing the production of a target substance by reducing the activity in a microorganism.
また、目的物質生産能を付与または増強するための方法としては、エノラーゼ(enolase)の活性を低下させる方法が挙げられる(WO2018/079685)。 Methods for imparting or enhancing the ability to produce a target substance include a method for reducing enolase activity (WO2018/079685).
「エノラーゼ(enolase)」とは、2-ホスホ-D-グリセリン酸(2-phospho-D-glyceric acid)を脱水してホスホエノールピルビン酸(phosphoenolpyruvic acid)を生成す
る反応を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい(EC 4.2.1.11等)。同活性を
、「enolase活性」ともいう。enolaseは、「ホスホピルビン酸ヒドラターゼ(phosphopyruvate hydratase)」ともいう。enolaseをコードする遺伝子を、「enolase遺伝子」とも
いう。enolaseとしては、eno遺伝子にコードされるEnoタンパク質が挙げられる。Enoタンパク質等のenolaseとしては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌やコリネ型細菌
等の各種生物のものが挙げられる。enolaseとして、具体的には、C. glutamicum ATCC 13869株等のC. glutamicumのEnoタンパク質が挙げられる。
"Enolase" is a protein that has the activity of catalyzing the reaction of dehydrating 2-phospho-D-glyceric acid to produce phosphoenolpyruvic acid. (e.g. EC 4.2.1.11). This activity is also called "enolase activity". Enolase is also called "phosphopyruvate hydratase". A gene encoding enolase is also referred to as an "enolase gene". Enolase includes the Eno protein encoded by the eno gene. Examples of enolase such as Eno protein include those derived from various organisms such as Enterobacteriaceae bacteria and coryneform bacteria. Specific examples of enolase include Eno proteins of C. glutamicum such as C. glutamicum ATCC 13869 strain.
また、目的物質生産能を付与または増強するための方法としては、S-アデノシル-L-ホモシステインヒドロラーゼ(S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase)の活性を増大
させる方法が挙げられる(WO2018/079684)。
Methods for imparting or enhancing the ability to produce a target substance include methods for increasing the activity of S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase (WO2018/079684). .
「S-アデノシル-L-ホモシステインヒドロラーゼ(S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase)」とは、S-アデノシル-L-ホモシステイン(S-adenosyl-L-homocysteine;SAH)を加水分解してL-ホモシステインとアデノシンを生成する反応を触媒する活性を
有するタンパク質を意味してよい(EC 3.3.1.1等)。同活性を、「S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase活性」ともいう。S-adenosyl-L-homocysteine hydrolaseは、「アデノシルホモシステイナーゼ(adenosylhomocysteinase)」ともいう。S-adenosyl-L-homocysteine hydrolaseをコードする遺伝子を、「S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase遺伝子」ともいう。S-adenosyl-L-homocysteine hydrolaseとしては、sahH遺伝子にコードされるSahHタンパク質が挙げられる。SahHタンパク質等のS-adenosyl-L-homocysteine hydrolaseとしては、酵母、Streptomyces属細菌、コリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。S-adenosyl-L-homocysteine hydrolaseとして、具体的には、C. glutamicum ATCC 13032
株やATCC 13869株等のC. glutamicumのSahHタンパク質が挙げられる。
"S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase (S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase)" refers to the hydrolysis of S-adenosyl-L-homocysteine (S-adenosyl-L-homocysteine; SAH) to L- It may mean a protein having activity to catalyze a reaction that produces homocysteine and adenosine (EC 3.3.1.1, etc.). The same activity is also referred to as "S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase activity". S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase is also called "adenosylhomocysteinase". A gene encoding S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase is also referred to as "S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase gene". S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase includes SahH protein encoded by sahH gene. Examples of S-adenosyl-L-homocysteine hydrolases such as SahH protein include those derived from various organisms such as yeast, bacteria belonging to the genus Streptomyces, and coryneform bacteria. As S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase, specifically C. glutamicum ATCC 13032
and the SahH protein of C. glutamicum, such as strain ATCC 13869.
また、目的物質生産能を付与または増強するための方法としては、L-セリンデアミナーゼ(L-serine deaminase)の活性を低下させる方法が挙げられる(US2018-0334693A)
。
In addition, methods for imparting or enhancing the ability to produce a target substance include methods for reducing the activity of L-serine deaminase (US2018-0334693A).
.
「L-セリンデアミナーゼ(L-serine deaminase)」とは、L-セリンをピルビン酸とアンモニアに変換する反応を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい(EC 4.3.1.17等)。同活性を、「L-serine deaminase活性」ともいう。L-serine deaminaseは、「L-serine ammonia-lyase」ともいう。L-serine deaminaseをコードする遺伝子を、「L-serine deaminase遺伝子」ともいう。L-serine deaminaseとしては、sdaA遺伝子にコードさ
れるSdaAタンパク質が挙げられる。SdaAタンパク質等のL-serine deaminaseとしては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌やコリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。L-serine deaminaseとして、具体的には、C. glutamicum ATCC 13869株等のC. glutamicumのSdaAタンパク質が挙げられる。
"L-serine deaminase" may mean a protein having the activity of catalyzing the conversion of L-serine to pyruvate and ammonia (EC 4.3.1.17, etc.). The same activity is also referred to as "L-serine deaminase activity". L-serine deaminase is also called "L-serine ammonia-lyase". A gene encoding L-serine deaminase is also referred to as "L-serine deaminase gene". L-serine deaminase includes the SdaA protein encoded by the sdaA gene. Examples of L-serine deaminase such as SdaA protein include those of various organisms such as Enterobacteriaceae bacteria and coryneform bacteria. Specific examples of L-serine deaminase include the SdaA protein of C. glutamicum such as C. glutamicum ATCC 13869 strain.
また、目的物質生産能を付与または増強するための方法としては、AICARホルミルトラ
ンスフェラーゼ/IMPシクロヒドロラーゼ(AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolase)の活性を低下させる、またはUS2018-0334693Aに記載の変異を有するようにAICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolaseをコードする遺伝子を改変する方法が挙げられる(US2018-0334693A)。
In addition, as a method for imparting or enhancing the ability to produce the target substance, the activity of AICAR formyltransferase / IMP cyclohydrolase is reduced, or AICAR is modified so as to have the mutation described in US2018-0334693A. A method of modifying a gene encoding formyltransferase/IMP cyclohydrolase is included (US2018-0334693A).
「AICARホルミルトランスフェラーゼ/IMPシクロヒドロラーゼ(AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolase)」とは、AICAR formyltransferaseおよび/またはIMP cyclohydrolase、すなわち、AICAR formyltransferaseおよびIMP cyclohydrolaseの一方または両方を意味してよい。「AICARホルミルトランスフェラーゼ(AICAR formyltransferase)」とは、5-アミノ-1-(5-ホスホ-D-リボシル)イミダゾール-4-カルボキシア
ミド(5-amino-1-(5-phospho-D-ribosyl)imidazole-4-carboxamide;AICAR)と10-ホ
ルミルテトラヒドロ葉酸(10-formyltetrahydrofolate)を、5-ホルムアミド-1-(
5-ホスホ-D-リボシル)イミダゾール-4-カルボキシアミド(5-formamido-1-(5-phospho-D-ribosyl)imidazole-4-carboxamide;FAICAR)とテトラヒドロ葉酸(tetrahydrofolate)に変換する反応を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい(EC 2.1.2.3等)。同活性を、「AICAR formyltransferase活性」ともいう。「IMPシクロヒドロラーゼ(IMP cyclohydrolase)」とは、FAICARを脱水してIMPを生成する反応を触媒する活性を
有するタンパク質を意味してよい(EC 3.5.4.10等)。同活性を、「IMP cyclohydrolase
活性」ともいう。AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolaseをコードする遺伝子を、「AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolase遺伝子」ともいう。AICAR formyltransferaseとIMP cyclohydrolaseは、二機能酵素としてコードされていてもよい。よって、「AICARホルミルトランスフェラーゼ/IMPシクロヒドロラーゼ(AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolase)」とは、具体的には、二機能性AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolase、すなわち、AICAR formyltransferase活性およびIMP cyclohydrolase活性の両方を有するタンパク質を意味してもよい。AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolaseとしては、purH遺伝子にコードされる二機能性AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolaseであるPurHタンパク質が挙げられる。PurHタンパク質等のAICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolaseとしては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌やコリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolaseとして、具体的には、C. glutamicum ATCC 13869株等のC. glutamicumのPurHタンパク質が挙げ
られる。
"AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolase" may mean AICAR formyltransferase and/or IMP cyclohydrolase, ie one or both of AICAR formyltransferase and IMP cyclohydrolase. "AICAR formyltransferase" means 5-amino-1-(5-phospho-D-ribosyl)imidazole-4-carboxamide (5-amino-1-(5-phospho-D-ribosyl)imidazole -4-carboxamide; AICAR) and 10-formyltetrahydrofolic acid (10-formyltetrahydrofolate), 5-formamide-1- (
Catalyzes the conversion of 5-phospho-D-ribosyl)imidazole-4-carboxamide (5-formamido-1-(5-phospho-D-ribosyl)imidazole-4-carboxamide; FAICAR) to tetrahydrofolate (EC 2.1.2.3, etc.). The same activity is also referred to as "AICAR formyltransferase activity". "IMP cyclohydrolase" may mean a protein that has the activity of catalyzing the reaction that dehydrates FAICAR to form IMP (EC 3.5.4.10, etc.). This activity is called “IMP cyclohydrolase
Also called "activation". A gene encoding AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolase is also referred to as "AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolase gene". AICAR formyltransferase and IMP cyclohydrolase may be encoded as bifunctional enzymes. Therefore, "AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolase" specifically refers to a bifunctional AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolase, i.e. a protein having both AICAR formyltransferase activity and IMP cyclohydrolase activity. may mean. AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolase includes the PurH protein, a bifunctional AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolase encoded by the purH gene. Examples of AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolase such as PurH protein include those of various organisms such as Enterobacteriaceae bacteria and coryneform bacteria. AICAR formyltransferase/IMP cyclohydrolase specifically includes the PurH protein of C. glutamicum such as C. glutamicum ATCC 13869 strain.
また、目的物質生産能を付与または増強するための方法としては、D-3-ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ(D-3-phosphoglycerate dehydrogenase;3-PGDH)の活性を増大させる、またはL-セリンによるフィードバック阻害に耐性の3-PGDHをコードする遺伝子を有するように微生物を改変する方法が挙げられる(US2018-0334693A)。 In addition, as a method for imparting or enhancing the ability to produce a target substance, the activity of D-3-phosphoglycerate dehydrogenase (3-PGDH) is increased, or feedback inhibition by L-serine is used. (US2018-0334693A) to modify the microorganism so that it has a gene encoding 3-PGDH that is resistant to .
「D-3-ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ(D-3-phosphoglycerate dehydrogenase;3-PGDH)」とは、電子受容体の存在下で3-ホスホグリセリン酸(3-phosphoglyceric acid)を酸化して3-ホスホヒドロキシピルビン酸(3-phosphohydroxylpyruvic acid
)を生成する反応を触媒する活性を有するタンパク質を意味してよい(EC 1.1.1.95等)
。同活性を、「3-PGDH活性」ともいう。電子受容体としては、NAD+やNADP+が挙げられる
。3-PGDHをコードする遺伝子を、「3-PGDH遺伝子」ともいう。3-PGDHとしては、serA遺伝子にコードされるSerAタンパク質が挙げられる。SerAタンパク質等の3-PGDHとしては、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌やコリネ型細菌等の各種生物のものが挙げられる。3-PGDHとして、具体的には、B. flavum ATCC 14067株等のB. flavumのSerAタンパク質
が挙げられる。また、3-PGDHとして、具体的には、E. coli K-12 MG1655株等のE. coliのSerAタンパク質も挙げられる。L-セリンによるフィードバック阻害に耐性の3-PGDHとしては、US2018-0334693Aに開示されているものが挙げられる。L-セリンによるフィード
バック阻害に耐性の3-PGDHとして、具体的には、serA*遺伝子にコードされるB. flavum AJ13327株のSerA*タンパク質が挙げられる(US2018-0334693A)。
"D-3-phosphoglycerate dehydrogenase (3-PGDH)" oxidizes 3-phosphoglyceric acid in the presence of an electron acceptor to form 3-phosphoglyceric acid. 3-phosphohydroxylpyruvic acid
) (EC 1.1.1.95 etc.)
. The same activity is also referred to as "3-PGDH activity". Electron acceptors include NAD + and NADP + . A gene encoding 3-PGDH is also referred to as "3-PGDH gene". 3-PGDH includes the SerA protein encoded by the serA gene. Examples of 3-PGDH such as SerA protein include those of various organisms such as Enterobacteriaceae bacteria and coryneform bacteria. 3-PGDH specifically includes the SerA protein of B. flavum such as B. flavum ATCC 14067 strain. 3-PGDH also specifically includes E. coli SerA protein such as E. coli K-12 MG1655 strain. 3-PGDHs that are resistant to feedback inhibition by L-serine include those disclosed in US2018-0334693A. Specific examples of 3-PGDH resistant to feedback inhibition by L-serine include the SerA* protein of B. flavum AJ13327 strain encoded by the serA* gene (US2018-0334693A).
目的物質生産能を有する微生物の育種に使用される遺伝子およびタンパク質は、例えば、目的物質の種類、目的物質が生産される生合成経路の種類、および微生物が本来的に有するタンパク質の種類や活性等の諸条件に応じて適宜選択できる。例えば、バニリンをプロトカテク酸からの生物変換により製造する場合は、特に、OMT、ACAR、PPT、およびプロトカテク酸取り込み系の1種またはそれ以上の活性を増大させてよい。また、例えば、バニリンをバニリン酸からの生物変換により製造する場合は、特に、ACAR、PPT、およびバ
ニリン酸取り込み系の1種またはそれ以上の活性を増大させてよい。バニリンをバニリン酸からの生物変換により製造する場合、さらに特には、少なくともACARおよび/またはPP
Tの活性を増大させてよい。バニリンをバニリン酸からの生物変換により製造する場合、
さらに特には、少なくともACARおよびPPTの活性を増大させてよい。また、バニリンをプ
ロトカテクアルデヒドからの生物変換により製造する場合は、特に、OMTの活性を増大さ
せてよい。
Genes and proteins used for breeding microorganisms capable of producing target substances include, for example, the type of target substance, the type of biosynthetic pathway that produces the target substance, and the type and activity of the protein originally possessed by the microorganism. can be appropriately selected according to various conditions. For example, the activity of one or more of the OMT, ACAR, PPT, and protocatechuic acid uptake systems may be increased, particularly if vanillin is produced by bioconversion from protocatechuic acid. Also, for example, the activity of one or more of the ACAR, PPT, and vanillic acid uptake systems may be increased, particularly if vanillin is produced by bioconversion from vanillic acid. When vanillin is produced by bioconversion from vanillic acid, more particularly at least ACAR and/or PP
The activity of T may be increased. When producing vanillin by bioconversion from vanillic acid,
More particularly, the activity of at least ACAR and PPT may be increased. Also, the activity of OMT may be increased, particularly when vanillin is produced by bioconversion from protocatechualdehyde.
目的物質生産能を有する微生物の育種に使用される遺伝子およびタンパク質は、それぞれ、例えば、公知の塩基配列およびアミノ酸配列(上記例示したものも含む)を有していてよい。公知の塩基配列およびアミノ酸配列としては、上記例示したものの他、WO2018/079687、WO2018/079686、WO2018/079685、WO2018/079684、WO2018/079683、WO2017/073701、WO2018/079705、US2018-0334693A、およびUS2019-0161776Aに記載のものが挙げられる
。なお、「遺伝子またはタンパク質が塩基配列またはアミノ酸配列を有する」という表現は、特記しない限り、遺伝子またはタンパク質が当該塩基配列またはアミノ酸配列を含むことを意味してよく、遺伝子またはタンパク質が当該塩基配列またはアミノ酸配列からなる場合も包含してよい。
Genes and proteins used for breeding microorganisms capable of producing a target substance may each have, for example, known nucleotide sequences and amino acid sequences (including those exemplified above). In addition to those exemplified above, known base sequences and amino acid sequences include WO2018/079687, WO2018/079686, WO2018/079685, WO2018/079684, WO2018/079683, WO2017/073701, WO2018/079705, US2018-0334691A, and US2091A. -0161776A. The expression "a gene or protein has a base sequence or amino acid sequence", unless otherwise specified, may mean that the gene or protein contains the base sequence or amino acid sequence, and the gene or protein has the base sequence or amino acid sequence. A case consisting of an amino acid sequence may also be included.
目的物質生産能を有する微生物の育種に使用される遺伝子およびタンパク質は、それぞれ、公知の塩基配列およびアミノ酸配列を有する遺伝子およびタンパク質の保存的バリアントであってもよい。「保存的バリアント」とは、元の機能が維持されたバリアントをいう。保存的バリアントとしては、例えば、公知の塩基配列およびアミノ酸配列を有する遺伝子およびタンパク質のホモログや人為的な改変体が挙げられる。 Genes and proteins used for breeding microorganisms capable of producing a target substance may be conservative variants of genes and proteins having known base sequences and amino acid sequences, respectively. A "conservative variant" refers to a variant that maintains the original function. Conservative variants include, for example, homologues and artificial variants of genes and proteins having known nucleotide and amino acid sequences.
「元の機能が維持されている」とは、遺伝子またはタンパク質のバリアントが、元の遺伝子またはタンパク質の機能(例えば、活性または性質)に対応する機能(例えば、活性または性質)を有することをいう。遺伝子についての「元の機能が維持されている」とは、遺伝子のバリアントが、元の機能が維持されたタンパク質をコードすることをいう。例えば、ACAR遺伝子についての「元の機能が維持されている」とは、遺伝子のバリアントがACAR活性を有するタンパク質をコードすることをいう。また、ACARについての「元の機能が維持されている」とは、タンパク質のバリアントがACAR活性を有することをいう。各タンパク質の活性は、例えば、WO2018/079687、WO2018/079686、WO2018/079685、WO2018/079684、WO2018/079683、WO2017/073701、WO2018/079705、US2018-0334693A、またはUS2019-0161776Aに記載の方法により測定することができる。 "Original function is maintained" means that a variant of a gene or protein has a function (e.g., activity or property) that corresponds to the function (e.g., activity or property) of the original gene or protein. . "Maintaining the original function" of a gene means that a variant of the gene encodes a protein that retains the original function. For example, "maintaining the original function" for an ACAR gene means that the variant of the gene encodes a protein that has ACAR activity. In addition, "original function is maintained" with respect to ACAR means that a protein variant has ACAR activity. The activity of each protein is measured by the method described in, for example, WO2018/079687, WO2018/079686, WO2018/079685, WO2018/079684, WO2018/079683, WO2017/073701, WO2018/079705, US2018-0334693A, or US2019-016177. can do.
以下、保存的バリアントについて例示する。 Examples of conservative variants are given below.
目的物質生産能を有する微生物の育種に使用される遺伝子またはタンパク質のホモログは、例えば、公知の塩基配列またはアミノ酸配列を問い合わせ配列として用いたBLAST検
索やFASTA検索によって公開データベースから容易に取得することができる。また、目的
物質生産能を有する微生物の育種に使用される遺伝子のホモログは、例えば、コリネ型細菌等の生物の染色体を鋳型にして、公知の塩基配列に基づいて作製したオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いたPCRにより取得することができる。
Homologs of genes or proteins used for breeding microorganisms capable of producing a target substance can be easily obtained from public databases by, for example, BLAST searches or FASTA searches using known base sequences or amino acid sequences as query sequences. can. In addition, homologues of genes used for breeding microorganisms having the ability to produce a desired substance can be obtained by using, as primers, oligonucleotides prepared based on known nucleotide sequences using chromosomes of organisms such as coryneform bacteria as templates. It can be obtained by PCR.
目的物質生産能を有する微生物の育種に使用される遺伝子は、元の機能が維持されている限り、それぞれ、公知のアミノ酸配列において、1若しくは数個の位置での1又は数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入または付加されたアミノ酸配列を有するタンパク質をコードするものであってもよい。例えば、コードされるタンパク質は、そのN末端および/またはC末端が、延長または短縮されていてもよい。なお上記「1又は数個」とは、アミノ酸残基のタンパク質の立体構造における位置や種類によっても異なるが、具体的には、例えば、1~50個、1~40個、1~30個、好ましくは1~20個、より好ましくは1~10個、さらに好ましくは1~5個、特に好ましくは1~3個を意味する。 Genes used for breeding microorganisms having the ability to produce the target substance have one or several amino acid substitutions at one or several positions in the known amino acid sequence, as long as the original function is maintained. , may encode proteins with deleted, inserted or added amino acid sequences. For example, the encoded protein may be lengthened or truncated at its N-terminus and/or C-terminus. The above-mentioned "one or several" varies depending on the position and type of the amino acid residue in the three-dimensional structure of the protein. It means preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, still more preferably 1 to 5, particularly preferably 1 to 3.
上記の1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、または付加は、タンパク質の機能が正常に維持される保存的変異である。保存的変異の代表的なものは、保存的置換である。保存的置換とは、置換部位が芳香族アミノ酸である場合には、Phe、Trp、Tyr間で、
置換部位が疎水性アミノ酸である場合には、Leu、Ile、Val間で、極性アミノ酸である場
合には、Gln、Asn間で、塩基性アミノ酸である場合には、Lys、Arg、His間で、酸性アミ
ノ酸である場合には、Asp、Glu間で、ヒドロキシル基を持つアミノ酸である場合には、Ser、Thr間でお互いに置換する変異である。保存的置換とみなされる置換としては、具体的には、AlaからSer又はThrへの置換、ArgからGln、His又はLysへの置換、AsnからGlu、Gln、Lys、His又はAspへの置換、AspからAsn、Glu又はGlnへの置換、CysからSer又はAlaへの置換、GlnからAsn、Glu、Lys、His、Asp又はArgへの置換、GluからGly、Asn、Gln、Lys又はAspへの置換、GlyからProへの置換、HisからAsn、Lys、Gln、Arg又はTyrへの置換、IleからLeu、Met、Val又はPheへの置換、LeuからIle、Met、Val又はPheへの置換、LysからAsn、Glu、Gln、His又はArgへの置換、MetからIle、Leu、Val又はPheへの置換、PheからTrp、Tyr、Met、Ile又はLeuへの置換、SerからThr又はAlaへの置換、ThrからSer又はAlaへの置換、TrpからPhe又はTyrへの置換、TyrからHis、Phe又はTrpへの置換、及び、ValからMet、Ile又はLeuへの置換が挙げられる。また、上記のようなアミノ酸の置換、欠失、挿入
、付加、または逆位等には、遺伝子が由来する生物の個体差、種の違いに基づく場合などの天然に生じる変異(mutant又はvariant)によって生じるものも含まれる。
Substitution, deletion, insertion, or addition of one or several amino acids described above is a conservative mutation that maintains normal protein function. A typical conservative mutation is a conservative substitution. Conservative substitution is between Phe, Trp, and Tyr when the substitution site is an aromatic amino acid,
If the substitution site is a hydrophobic amino acid, between Leu, Ile, and Val; if it is a polar amino acid, between Gln and Asn; and if it is a basic amino acid, between Lys, Arg, and His. , and between Asp and Glu in the case of acidic amino acids, and between Ser and Thr in the case of amino acids having a hydroxyl group. Substitutions regarded as conservative substitutions specifically include substitutions of Ala to Ser or Thr, substitutions of Arg to Gln, His or Lys, substitutions of Asn to Glu, Gln, Lys, His or Asp, Asp to Asn, Glu or Gln, Cys to Ser or Ala, Gln to Asn, Glu, Lys, His, Asp or Arg, Glu to Gly, Asn, Gln, Lys or Asp Gly to Pro substitution, His to Asn, Lys, Gln, Arg or Tyr substitution, Ile to Leu, Met, Val or Phe substitution, Leu to Ile, Met, Val or Phe substitution, Lys to Asn, Glu, Gln, His or Arg, Met to Ile, Leu, Val or Phe, Phe to Trp, Tyr, Met, Ile or Leu, Ser to Thr or Ala Thr to Ser or Ala, Trp to Phe or Tyr, Tyr to His, Phe or Trp, and Val to Met, Ile or Leu. In addition, the substitution, deletion, insertion, addition, or inversion of amino acids as described above may include naturally occurring mutations (mutants or variants), such as those based on individual differences in organisms from which genes are derived, and differences in species. It also includes those caused by
また、目的物質生産能を有する微生物の育種に使用される遺伝子は、元の機能が維持されている限り、それぞれ、公知のアミノ酸配列全体に対して、例えば、50%以上、65%以上、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質をコードする遺
伝子であってもよい。
In addition, genes used for breeding microorganisms having the ability to produce the target substance may have, for example, 50% or more, 65% or more, 80% or more of the entire known amino acid sequence, as long as the original function is maintained. % or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 97% or more, and particularly preferably 99% or more, encoding a protein having an amino acid sequence.
また、目的物質生産能を有する微生物の育種に使用される遺伝子は、元の機能が維持されている限り、それぞれ、公知の塩基配列から調製され得るプローブ、例えば公知の塩基配列の全体または一部に対する相補配列、とストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAであってもよい。「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。一例を示せば、同一性が高いDNA同士、例えば、50%以上、65%以上、80%以上、好ましくは90%以上、より好
ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上の同一性を有するDNA同士がハイブリダイズし、それより同一性が低いDNA同士がハイブリダイズしない条件
、あるいは通常のサザンハイブリダイゼーションの洗いの条件である60℃、1×SSC、0.1%
SDS、好ましくは60℃、0.1×SSC、0.1% SDS、より好ましくは68℃、0.1×SSC、0.1% SDSに相当する塩濃度および温度で、1回、好ましくは2~3回洗浄する条件を挙げることができる。
In addition, genes used for breeding microorganisms capable of producing the target substance are probes that can be prepared from known nucleotide sequences, as long as the original functions are maintained. It may be a DNA that hybridizes under stringent conditions with a complementary sequence to . “Stringent conditions” refer to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. For example, DNAs with high identity, for example, 50% or more, 65% or more, 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, further preferably 97% or more, particularly preferably 99% Conditions that hybridize DNAs with more than 10% identity but do not hybridize DNAs with lower identities, or normal Southern hybridization washing conditions of 60°C, 1×SSC, 0.1%
SDS, preferably 60 ° C., 0.1 × SSC, 0.1% SDS, more preferably at a salt concentration and temperature corresponding to 68 ° C., 0.1 × SSC, 0.1% SDS, wash once, preferably 2-3 times. can be mentioned.
上述の通り、上記ハイブリダイゼーションに用いるプローブは、遺伝子の相補配列の一部であってもよい。そのようなプローブは、公知の塩基配列に基づいて作製したオリゴヌクレオチドをプライマーとし、上述の遺伝子を含むDNA断片を鋳型とするPCRによって作製することができる。例えば、プローブとしては、300 bp程度の長さのDNA断片を用いるこ
とができる。プローブとして300 bp程度の長さのDNA断片を用いる場合には、ハイブリダ
イゼーションの洗いの条件としては、50℃、2×SSC、0.1% SDSが挙げられる。
As noted above, the probes used for the hybridization may be part of the complementary sequence of a gene. Such probes can be prepared by PCR using oligonucleotides prepared based on known nucleotide sequences as primers and a DNA fragment containing the above gene as a template. For example, a DNA fragment with a length of about 300 bp can be used as a probe. When using a DNA fragment with a length of about 300 bp as a probe, washing conditions for hybridization include 50° C., 2×SSC, and 0.1% SDS.
また、宿主によってコドンの縮重性が異なるので、目的物質生産能を有する微生物の育種に使用される遺伝子は、任意のコドンをそれと等価のコドンに置換したものであってもよい。 In addition, since the degeneracy of codons differs depending on the host, genes used for breeding microorganisms capable of producing the target substance may be those in which arbitrary codons are replaced with equivalent codons.
なお、アミノ酸配列間の「同一性」とは、blastpによりデフォルト設定のScoring Para
meters(Matrix:BLOSUM62;Gap Costs:Existence=11, Extension=1;Compositional Adjustments:Conditional compositional score matrix adjustment)を用いて算出されるアミノ酸配列間の同一性を意味する。また、塩基配列間の「同一性」とは、blastnによりデフォルト設定のScoring Parameters(Match/Mismatch Scores=1,-2;Gap Costs=Linear)を用いて算出される塩基配列間の同一性を意味する。
The “identity” between amino acid sequences is defined by Scoring Para, the default setting of blastp.
It means the identity between amino acid sequences calculated using meters (Matrix: BLOSUM62; Gap Costs: Existence=11, Extension=1; Compositional Adjustments: Conditional compositional score matrix adjustment). In addition, "identity" between base sequences means the identity between base sequences calculated by blastn using the default Scoring Parameters (Match/Mismatch Scores = 1, -2; Gap Costs = Linear). do.
<1-2>タンパク質の活性を増大させる手法
以下に、タンパク質の活性を増大させる手法について説明する。
<1-2> Technique for Increasing Protein Activity Techniques for increasing protein activity will be described below.
「タンパク質の活性が増大する」とは、同タンパク質の活性が非改変株と比較して増大することを意味してよい。「タンパク質の活性が増大する」とは、具体的には、同タンパク質の細胞当たりの活性が非改変株に対して増大することを意味してよい。「タンパク質の細胞当たりの活性」とは、同タンパク質の活性の細胞当たりの平均値を意味してよい。非改変株を、「非改変微生物」または「非改変微生物の株」ともいう。ここでいう「非改変株」とは、標的のタンパク質の活性が増大するように改変されていない対照株を意味してよい。非改変株としては、野生株や親株が挙げられる。非改変株として、具体的には、各微生物種の基準株(type strain)が挙げられる。また、非改変株として、具体的には
、微生物の説明において例示した菌株も挙げられる。すなわち、一態様において、タンパク質の活性は、基準株(すなわち、目的物質生産能を有する微生物が属する種の基準株)と比較して増大してよい。また、別の態様において、タンパク質の活性は、C. glutamicum ATCC 13869株と比較して増大してもよい。また、別の態様において、タンパク質の活性は、C. glutamicum ATCC 13032株と比較して増大してもよい。また、別の態様において、タンパク質の活性は、E. coli K-12 MG1655株と比較して増大してもよい。なお、「タン
パク質の活性が増大する」ことを、「タンパク質の活性が増強される」ともいう。「タンパク質の活性が増大する」とは、より具体的には、非改変株と比較して、同タンパク質の細胞当たりの分子数が増加していること、および/または、同タンパク質の分子当たりの機能が増大していることを意味してよい。すなわち、「タンパク質の活性が増大する」という場合の「活性」とは、タンパク質の触媒活性に限られず、タンパク質をコードする遺伝子の転写量(mRNA量)または翻訳量(タンパク質の量)を意味してもよい。「タンパク質の細胞当たりの分子数」とは、同タンパク質の分子数の細胞当たりの平均値を意味してよい。また、「タンパク質の活性が増大する」ことには、もともと標的のタンパク質の活性を有する菌株において同タンパク質の活性を増大させることだけでなく、もともと標的のタンパク質の活性が存在しない菌株に同タンパク質の活性を付与することも包含される。また、結果としてタンパク質の活性が増大する限り、宿主が本来有する標的のタンパク質の活性を低下または消失させた上で、好適な標的のタンパク質の活性を付与してもよい。
"The activity of a protein is increased" may mean that the activity of the same protein is increased compared to an unmodified strain. "The activity of a protein is increased" may specifically mean that the activity per cell of the same protein is increased relative to the unmodified strain. "Activity of a protein per cell" may mean the average value of the activity of the same protein per cell. Unmodified strains are also referred to as "unmodified microorganisms" or "strains of unmodified microorganisms." As used herein, "unmodified strain" may refer to a control strain that has not been modified to increase the activity of the target protein. Unmodified strains include wild strains and parental strains. Unmodified strains specifically include type strains of each microbial species. In addition, specific examples of unmodified strains include the strains exemplified in the description of microorganisms. Thus, in one aspect, the activity of the protein may be increased compared to a reference strain (ie, the reference strain of the species to which the microorganism capable of producing the desired substance belongs). Also, in another embodiment, the activity of the protein may be increased compared to C. glutamicum ATCC 13869 strain. Also, in another embodiment, the activity of the protein may be increased compared to C. glutamicum ATCC 13032 strain. Also, in another embodiment, the activity of the protein may be increased compared to E. coli K-12 strain MG1655. In addition, "the activity of the protein is increased" is also referred to as "the activity of the protein is enhanced". More specifically, "the activity of the protein is increased" means that the number of molecules of the same protein per cell is increased compared to an unmodified strain, and/or It may mean that the function is increased. That is, "activity" in the case of "increase in protein activity" means not only the catalytic activity of the protein but also the transcription level (mRNA level) or translation level (protein level) of the gene encoding the protein. may "Number of molecules of protein per cell" may mean the average number of molecules of the same protein per cell. In addition, "increasing the activity of the protein" includes not only increasing the activity of the protein in a strain that originally has the activity of the target protein, but also increasing the activity of the same protein in a strain that does not originally have the activity of the target protein. Conferring activity is also included. In addition, as long as the activity of the protein is increased as a result, the activity of the target protein originally possessed by the host may be reduced or eliminated, and then the activity of the preferred target protein may be imparted.
タンパク質の活性の増大の程度は、タンパク質の活性が非改変株と比較して増大していれば特に制限されない。タンパク質の活性は、例えば、非改変株の、1.2倍以上、1.5倍以上、2倍以上、または3倍以上に上昇してよい。また、非改変株が標的のタンパク質の活性を有していない場合は、同タンパク質をコードする遺伝子を導入することにより同タンパク質が生成されていればよいが、例えば、同タンパク質はその活性が測定できる程度に生産されていてよい。 The degree of increase in protein activity is not particularly limited as long as the protein activity is increased compared to the unmodified strain. The activity of the protein may be increased, for example, by 1.2-fold or more, 1.5-fold or more, 2-fold or more, or 3-fold or more over the unmodified strain. In addition, if the unmodified strain does not have the activity of the target protein, the protein may be produced by introducing the gene encoding the protein. It should be produced as much as possible.
タンパク質の活性が増大するような改変は、例えば、同タンパク質をコードする遺伝子の発現を上昇させることによって達成できる。「遺伝子の発現が上昇する」とは、同遺伝子の発現が野生株や親株等の非改変株と比較して増大することを意味してよい。「遺伝子の発現が上昇する」とは、具体的には、同遺伝子の細胞当たりの発現量が非改変株と比較して増大することを意味してよい。「遺伝子の細胞当たりの発現量」とは、同遺伝子の発現量の細胞当たりの平均値を意味してよい。「遺伝子の発現が上昇する」とは、より具体
的には、遺伝子の転写量(mRNA量)が増大すること、および/または、遺伝子の翻訳量(タンパク質の量)が増大することを意味してよい。なお、「遺伝子の発現が上昇する」ことを、「遺伝子の発現が増強される」ともいう。遺伝子の発現は、例えば、非改変株の、1.2倍以上、1.5倍以上、2倍以上、または3倍以上に上昇してよい。また、「遺伝子の発現が上昇する」ことには、もともと標的の遺伝子が発現している菌株において同遺伝子の発現量を上昇させることだけでなく、もともと標的の遺伝子が発現していない菌株において、同遺伝子を発現させることも包含される。すなわち、「遺伝子の発現が上昇する」とは、例えば、標的の遺伝子を保持しない菌株に同遺伝子を導入し、同遺伝子を発現させることを意味してもよい。
Modifications that increase the activity of a protein can be achieved, for example, by increasing the expression of the gene encoding the same protein. “Increase in gene expression” may mean that the expression of the same gene is increased compared to unmodified strains such as wild strains and parent strains. “Increase in gene expression” may specifically mean that the expression level of the same gene per cell is increased compared to an unmodified strain. “Gene expression level per cell” may mean the average expression level of the gene per cell. “Increase in gene expression” more specifically means an increase in the transcription level (mRNA level) of the gene and/or an increase in the translation level (protein level) of the gene. you can In addition, "gene expression is increased" is also referred to as "gene expression is enhanced". Expression of the gene may be increased, for example, by 1.2-fold or more, 1.5-fold or more, 2-fold or more, or 3-fold or more over the unmodified strain. In addition, "increased gene expression" means not only increasing the expression level of the gene in a strain that originally expresses the target gene, but also in a strain that does not originally express the target gene, Expression of the same gene is also included. That is, "increasing the expression of a gene" may mean, for example, introducing the target gene into a strain that does not retain the target gene and expressing the same gene.
遺伝子の発現の上昇は、例えば、遺伝子のコピー数を増加させることにより達成できる。 Increased gene expression can be achieved, for example, by increasing the copy number of the gene.
遺伝子のコピー数の増加は、宿主の染色体へ同遺伝子を導入することにより達成できる。染色体への遺伝子の導入は、例えば、相同組み換えを利用して行うことができる(Miller, J. H. Experiments in Molecular Genetics, 1972, Cold Spring Harbor Laboratory)。相同組み換えを利用する遺伝子導入法としては、例えば、Redドリブンインテグレー
ション(Red-driven integration)法(Datsenko, K. A, and Wanner, B. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 97:6640-6645 (2000))等の直鎖状DNAを用いる方法、温度感受
性複製起点を含むプラスミドを用いる方法、接合伝達可能なプラスミドを用いる方法、宿主内で機能する複製起点を持たないスイサイドベクターを用いる方法、ファージを用いたtransduction法が挙げられる。遺伝子は、1コピーのみ導入されてもよく、2コピーまたはそれ以上導入されてもよい。例えば、染色体上に多数のコピーが存在する配列を標的として相同組み換えを行うことで、染色体へ遺伝子の多数のコピーを導入することができる。染色体上に多数のコピーが存在する配列としては、反復DNA配列(repetitive DNA)、
トランスポゾンの両端に存在するインバーテッド・リピートが挙げられる。また、目的物質の生産に不要な遺伝子等の染色体上の適当な配列を標的として相同組み換えを行ってもよい。また、遺伝子は、トランスポゾンやMini-Muを用いて染色体上にランダムに導入す
ることもできる(特開平2-109985号公報、US5,882,888、EP805867B1)。
An increase in gene copy number can be achieved by introducing the same gene into the host chromosome. Introduction of genes into chromosomes can be performed, for example, by utilizing homologous recombination (Miller, JH Experiments in Molecular Genetics, 1972, Cold Spring Harbor Laboratory). Examples of gene introduction methods using homologous recombination include Red-driven integration (Datsenko, K. A, and Wanner, BL Proc. Natl. Acad. Sci. US A. 97:6640-6645). (2000)), a method using a plasmid containing a temperature-sensitive replication origin, a method using a conjugative transferable plasmid, a method using a suicide vector that does not have a replication origin that functions in the host, A transduction method using phage can be mentioned. The gene may be introduced in only one copy, two copies or more. For example, multiple copies of a gene can be introduced into the chromosome by targeting homologous recombination to a sequence that exists in multiple copies on the chromosome. Sequences that have multiple copies on the chromosome include repetitive DNA sequences,
Examples include inverted repeats present at both ends of transposons. Alternatively, homologous recombination may be performed by targeting an appropriate sequence on the chromosome, such as a gene that is not required for the production of the target substance. A gene can also be randomly introduced onto a chromosome using a transposon or Mini-Mu (JP-A-2-109985, US Pat. No. 5,882,888, EP805867B1).
染色体上に標的遺伝子が導入されたことの確認は、同遺伝子の全部又は一部と相補的な配列を持つプローブを用いたサザンハイブリダイゼーション、又は同遺伝子の配列に基づいて作成したプライマーを用いたPCR等によって確認できる。 Confirmation that the target gene has been introduced onto the chromosome is performed by Southern hybridization using a probe having a sequence complementary to all or part of the gene, or by using a primer prepared based on the sequence of the gene. It can be confirmed by PCR or the like.
また、遺伝子のコピー数の増加は、同遺伝子を含むベクターを宿主に導入することによっても達成できる。例えば、標的遺伝子を含むDNA断片を、宿主で機能するベクターと連結して同遺伝子の発現ベクターを構築し、当該発現ベクターで宿主を形質転換することにより、同遺伝子のコピー数を増加させることができる。標的遺伝子を含むDNA断片は、例えば、標的遺伝子を有する微生物のゲノムDNAを鋳型とするPCRにより取得できる。ベクターとしては、宿主の細胞内において自律複製可能なベクターを用いることができる。ベクターは、マルチコピーベクターであってよい。また、形質転換体を選択するために、ベクターは抗生物質耐性遺伝子などのマーカーを有していてよい。また、ベクターは、挿入された遺伝子を発現するためのプロモーターやターミネーターを備えていてもよい。ベクターは、例えば、細菌プラスミド由来のベクター、酵母プラスミド由来のベクター、バクテリオファージ由来のベクター、コスミド、またはファージミド等であってよい。エシェリヒア・コリ等の腸内細菌科の細菌において自律複製可能なベクターとして、具体的には、例えば、pUC19、pUC18、pHSG299、pHSG399、pHSG398、pBR322、pSTV29(いず
れもタカラバイオ社より入手可)、pACYC184、pMW219(ニッポンジーン社)、pTrc99A(
ファルマシア社)、pPROK系ベクター(クロンテック社)、pKK233‐2(クロンテック社)、pET系ベクター(ノバジェン社)、pQE系ベクター(キアゲン社)、pCold TF DNA(TaKa
Ra)、pACYC系ベクター、広宿主域ベクターRSF1010が挙げられる。コリネ型細菌で自律複製可能なベクターとして、具体的には、例えば、pHM1519(Agric. Biol. Chem., 48, 2901-2903(1984));pAM330(Agric. Biol. Chem., 48, 2901-2903(1984));これらを改良
した薬剤耐性遺伝子を有するプラスミド;pCRY30(特開平3-210184);pCRY21、pCRY2KE
、pCRY2KX、pCRY31、pCRY3KE、およびpCRY3KX(特開平2-72876、米国特許5,185,262号)
;pCRY2およびpCRY3(特開平1-191686);pAJ655、pAJ611、およびpAJ1844(特開昭58-192900);pCG1(特開昭57-134500);pCG2(特開昭58-35197);pCG4およびpCG11(特開昭57-183799);pPK4(米国特許6,090,597号);pVK4(特開平No. 9-322774);pVK7(特開平10-215883);pVK9(WO2007/046389);pVS7(WO2013/069634);pVC7(特開平9-070291)が挙げられる。また、コリネ型細菌で自律複製可能なベクターとして、具体的には、
例えば、pVC7H2等の、pVC7のバリアントも挙げられる(WO2018/179834)。
An increase in gene copy number can also be achieved by introducing a vector containing the same gene into a host. For example, a DNA fragment containing a target gene is ligated to a vector that functions in a host to construct an expression vector for the same gene, and the host is transformed with the expression vector to increase the copy number of the same gene. can. A DNA fragment containing a target gene can be obtained, for example, by PCR using the genomic DNA of a microorganism containing the target gene as a template. As a vector, a vector capable of autonomous replication in host cells can be used. A vector may be a multi-copy vector. The vector may also have a marker such as an antibiotic resistance gene for selection of transformants. The vector may also have a promoter and terminator for expressing the inserted gene. A vector can be, for example, a bacterial plasmid-derived vector, a yeast plasmid-derived vector, a bacteriophage-derived vector, a cosmid, or a phagemid, or the like. Specific examples of vectors capable of autonomous replication in Enterobacteriaceae bacteria such as Escherichia coli include, for example, pUC19, pUC18, pHSG299, pHSG399, pHSG398, pBR322, pSTV29 (all available from Takara Bio Inc.), pACYC184, pMW219 (Nippon Gene), pTrc99A (
Pharmacia), pPROK vector (Clontech), pKK233-2 (Clontech), pET vector (Novagen), pQE vector (Qiagen), pCold TF DNA (TaKa
Ra), pACYC-based vector, broad host range vector RSF1010. Specific examples of vectors capable of autonomous replication in coryneform bacteria include, for example, pHM1519 (Agric. Biol. Chem., 48, 2901-2903 (1984)); pAM330 (Agric. Biol. Chem., 48, 2901- 2903 (1984)); improved plasmids with drug resistance genes; pCRY30 (JP-A-3-210184); pCRY21, pCRY2KE
, pCRY2KX, pCRY31, pCRY3KE, and pCRY3KX (JP-A-2-72876, US Pat. No. 5,185,262)
pCRY2 and pCRY3 (JP-A-1-191686); pAJ655, pAJ611, and pAJ1844 (JP-A-58-192900); pCG1 (JP-A-57-134500); pCG2 (JP-A-58-35197); pCG4 and pCG11 (JP 57-183799); pPK4 (U.S. Pat. No. 6,090,597); pVK4 (JP No. 9-322774); pVK7 (JP 10-215883); pVK9 (WO2007/046389); pVS7 (WO2013/069634) and pVC7 (JP-A-9-070291). Further, as a vector capable of autonomous replication in coryneform bacteria, specifically,
Examples include variants of pVC7 such as pVC7H2 (WO2018/179834).
遺伝子を導入する場合、遺伝子は、宿主により発現可能であればよい。具体的には、遺伝子は、宿主で機能するプロモーターによる制御を受けて発現するように保持されていればよい。「宿主において機能するプロモーター」とは、宿主においてプロモーター活性を有するプロモーターを意味してよい。プロモーターは、宿主由来のプロモーターであってもよく、異種由来のプロモーターであってもよい。プロモーターは、導入する遺伝子の固有のプロモーターであってもよく、他の遺伝子のプロモーターであってもよい。プロモーターとしては、例えば、本明細書に記載するようなより強力なプロモーターを利用してもよい。 When introducing a gene, it is sufficient that the gene can be expressed by the host. Specifically, the gene may be retained so as to be expressed under the control of a promoter that functions in the host. A "promoter that functions in the host" may mean a promoter that has promoter activity in the host. The promoter may be a host-derived promoter or a heterologous promoter. The promoter may be the intrinsic promoter of the gene to be introduced, or the promoter of another gene. The promoter may be, for example, a stronger promoter as described herein.
遺伝子の下流には、転写終結用のターミネーターを配置することができる。ターミネーターは、宿主において機能するものであれば特に制限されない。ターミネーターは、宿主由来のターミネーターであってもよく、異種由来のターミネーターであってもよい。ターミネーターは、導入する遺伝子の固有のターミネーターであってもよく、他の遺伝子のターミネーターであってもよい。ターミネーターとして、具体的には、例えば、T7ターミネーター、T4ターミネーター、fdファージターミネーター、tetターミネーター、およびtrpAターミネーターが挙げられる。 A terminator for terminating transcription can be placed downstream of the gene. The terminator is not particularly limited as long as it functions in the host. The terminator may be a host-derived terminator or a heterologous terminator. The terminator may be a terminator specific to the gene to be introduced, or may be a terminator of another gene. Specific examples of terminators include T7 terminator, T4 terminator, fd phage terminator, tet terminator, and trpA terminator.
各種微生物において利用可能なベクター、プロモーター、ターミネーターに関しては、例えば「微生物学基礎講座8 遺伝子工学、共立出版、1987年」に詳細に記載されており、それらを利用することが可能である。 Vectors, promoters, and terminators that can be used in various microorganisms are described in detail, for example, in "Microbiology Basic Course 8 Genetic Engineering, Kyoritsu Shuppan, 1987" and can be used.
また、2またはそれ以上の遺伝子を導入する場合、各遺伝子が、発現可能に宿主に保持されていればよい。例えば、各遺伝子は、全てが単一の発現ベクター上に保持されていてもよく、全てが染色体上に保持されていてもよい。また、各遺伝子は、複数の発現ベクター上に別々に保持されていてもよく、単一または複数の発現ベクター上と染色体上とに別々に保持されていてもよい。また、2またはそれ以上の遺伝子でオペロンを構成して導入してもよい。「2またはそれ以上の遺伝子を導入する」場合、例えば、2またはそれ以上のタンパク質(例えば、酵素)をそれぞれコードする遺伝子を導入する場合、単一のタンパク質複合体(例えば、酵素複合体)を構成する2またはそれ以上のサブユニットをそれぞれコードする遺伝子を導入する場合、またはそれらの組み合わせを導入してよい。 Also, when introducing two or more genes, each gene may be retained in the host so as to be expressible. For example, each gene may be all maintained on a single expression vector, or all may be maintained on a chromosome. In addition, each gene may be separately maintained on a plurality of expression vectors, or may be separately maintained on a single or multiple expression vectors and on the chromosome. Alternatively, two or more genes may be introduced to form an operon. When "two or more genes are introduced," e.g., when introducing genes encoding two or more proteins (e.g., enzymes) respectively, a single protein complex (e.g., enzyme conjugate) is When introducing genes encoding each of the constituent two or more subunits, or combinations thereof may be introduced.
導入される遺伝子は、宿主で機能するタンパク質をコードするものであれば特に制限されない。導入される遺伝子は、宿主由来の遺伝子であってもよく、異種由来の遺伝子であってもよい。導入される遺伝子は、例えば、同遺伝子の塩基配列に基づいて設計したプライマーを用い、同遺伝子を有する生物のゲノムDNAや同遺伝子を搭載するプラスミド等を
鋳型として、PCRにより取得することができる。また、導入される遺伝子は、例えば、同
遺伝子の塩基配列に基づいて全合成してもよい(Gene, 60(1), 115-127 (1987))。取得
した遺伝子は、そのまま、あるいは適宜改変して、利用することができる。すなわち、遺
伝子を改変することにより、そのバリアントを取得することができる。遺伝子の改変は公知の手法により行うことができる。例えば、部位特異的変異法により、DNAの目的部位に
目的の変異を導入することができる。すなわち、例えば、部位特異的変異法により、コードされるタンパク質が特定の部位においてアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加を含むように、遺伝子のコード領域を改変することができる。部位特異的変異法としては、PCRを用いる方法(Higuchi, R., 61, in PCR technology, Erlich, H. A. Eds., Stockton press (1989);Carter, P., Meth. in Enzymol., 154, 382 (1987))や、ファージを用いる方法(Kramer, W. and Frits, H. J., Meth. in Enzymol., 154, 350 (1987);Kunkel, T. A. et al., Meth. in Enzymol., 154, 367 (1987))が挙げられる。あ
るいは、遺伝子のバリアントを全合成してもよい。
The introduced gene is not particularly limited as long as it encodes a protein that functions in the host. The introduced gene may be a host-derived gene or a heterologous gene. The gene to be introduced can be obtained by PCR, for example, using primers designed based on the base sequence of the gene and genomic DNA of an organism having the gene or a plasmid carrying the gene as a template. Also, the introduced gene may be totally synthesized based on the base sequence of the same gene (Gene, 60(1), 115-127 (1987)). The obtained gene can be used as it is or after being modified as appropriate. That is, by modifying the gene, its variants can be obtained. Gene modification can be performed by a known technique. For example, site-directed mutagenesis can be used to introduce a desired mutation at a desired site in DNA. Thus, for example, by site-directed mutagenesis, the coding region of a gene can be altered such that the encoded protein contains substitutions, deletions, insertions, and/or additions of amino acid residues at specific sites. . As the site-directed mutagenesis method, a method using PCR (Higuchi, R., 61, in PCR technology, Erlich, HA Eds., Stockton press (1989); Carter, P., Meth. in Enzymol., 154, 382 (1987)) and methods using phage (Kramer, W. and Frits, HJ, Meth. in Enzymol., 154, 350 (1987); Kunkel, TA et al., Meth. in Enzymol., 154, 367 ( 1987)). Alternatively, all variants of the gene may be synthesized.
なお、タンパク質が複数のサブユニットからなる複合体として機能する場合、結果としてタンパク質の活性が増大する限り、それらのサブユニットの全てを改変してもよく、一部のみを改変してもよい。すなわち、例えば、遺伝子の発現を上昇させることによりタンパク質の活性を増大させる場合、それらのサブユニットをそれぞれコードする遺伝子の全ての発現を増強してもよく、一部の発現のみを増強してもよい。通常は、それらのサブユニットをコードする遺伝子の全ての発現を増強するのが好ましい。また、複合体を構成する各サブユニットは、複合体が標的のタンパク質の機能を有する限り、1種の生物由来であってもよく、2種またはそれ以上の異なる生物由来であってもよい。すなわち、例えば、複数のサブユニットをコードする、同一の生物由来の遺伝子を宿主に導入してもよく、それぞれ異なる生物由来の遺伝子を宿主に導入してもよい。 When a protein functions as a complex composed of multiple subunits, all or only some of the subunits may be modified as long as the activity of the protein is increased as a result. That is, for example, when increasing protein activity by increasing gene expression, the expression of all of the genes encoding these subunits may be enhanced, or only a portion of the expression may be enhanced. good. It is usually preferred to enhance expression of all of the genes encoding those subunits. Each subunit constituting the complex may be derived from one organism or from two or more different organisms, as long as the complex has the function of the target protein. That is, for example, genes encoding a plurality of subunits and derived from the same organism may be introduced into the host, or genes derived from different organisms may be introduced into the host.
また、遺伝子の発現の上昇は、遺伝子の転写効率を向上させることにより達成できる。また、遺伝子の発現の上昇は、遺伝子の翻訳効率を向上させることにより達成できる。遺伝子の転写効率や翻訳効率の向上は、例えば、発現調節配列の改変により達成できる。「発現調節配列」とは、遺伝子の発現に影響する部位の総称であってよい。発現調節配列としては、例えば、プロモーター、シャインダルガノ(SD)配列(リボソーム結合部位(RBS)ともいう)、およびRBSと開始コドンとの間のスペーサー領域が挙げられる。発現調節配列は、プロモーター検索ベクターやGENETYX等の遺伝子解析ソフトを用いて決定することができる。これら発現調節配列の改変は、例えば、温度感受性ベクターを用いた方法や、Redドリブンインテグレーション法(WO2005/010175)により行うこ
とができる。
In addition, an increase in gene expression can be achieved by improving the transcription efficiency of the gene. In addition, an increase in gene expression can be achieved by improving the translation efficiency of the gene. Improving gene transcription efficiency and translation efficiency can be achieved, for example, by modifying an expression control sequence. "Expression control sequence" may be a generic term for sites that affect gene expression. Expression control sequences include, for example, promoters, Shine-Dalgarno (SD) sequences (also called ribosome binding sites (RBS)), and spacer regions between the RBS and the initiation codon. The expression regulatory sequence can be determined using a promoter search vector or gene analysis software such as GENETYX. These expression control sequences can be modified, for example, by a method using a temperature-sensitive vector or by the Red-driven integration method (WO2005/010175).
遺伝子の転写効率の向上は、例えば、染色体上の遺伝子のプロモーターをより強力なプロモーターに置換することにより達成できる。「より強力なプロモーター」とは、遺伝子の転写が、もともと存在している野生型のプロモーターよりも向上するプロモーターを意味してよい。より強力なプロモーターとしては、例えば、公知の高発現プロモーターであるT7プロモーター、trpプロモーター、lacプロモーター、thrプロモーター、tacプロモーター、trcプロモーター、tetプロモーター、araBADプロモーター、rpoHプロモーター、msrAプロモーター、Bifidobacterium由来のPm1プロモーター、PRプロモーター、およびPLプロモーターが挙げられる。また、コリネ型細菌で利用できるより強力なプロモーターとしては、例えば、人為的に設計変更されたP54-6プロモーター(Appl. Microbiol. Biotechnol., 53, 674-679(2000))、コリネ型細菌内で酢酸、エタノール、ピルビン酸等で誘導できるpta、aceA、aceB、adh、amyEプロモーター、コリネ型細菌内で発現量が多い強力なプロモーターであるcspB、SOD、tuf(EF-Tu)プロモーター(Journal of Biotechnology 104 (2003) 311-323, Appl Environ Microbiol. 2005 Dec;71(12):8587-96.)、P2プロモーター(US2018-0334693A)、P3プロモーター(US2018-0334693A)、F1プロモーター(WO2018/179834)、lacプロモーター、tacプロモーター、trcプロモーターが挙げられる。また、より強力なプロモーターとしては、各種レポーター遺伝子を用いることにより、在来のプロモーターの高活性型のものを取得してもよい。例えば、プロモーター領域内の-35、-
10領域をコンセンサス配列に近づけることにより、プロモーターの活性を高めることができる(国際公開第00/18935号)。高活性型プロモーターとしては、各種tac様プロモータ
ー(Katashkina JI et al. Russian Federation Patent application 2006134574)が挙
げられる。プロモーターの強度の評価法および強力なプロモーターの例は、Goldsteinら
の論文(Prokaryotic promoters in biotechnology. Biotechnol. Annu. Rev., 1, 105-128 (1995))等に記載されている。
Improving the transcription efficiency of a gene can be achieved, for example, by replacing the promoter of the gene on the chromosome with a stronger promoter. A "stronger promoter" may refer to a promoter that improves transcription of a gene over the naturally occurring wild-type promoter. Examples of stronger promoters include known high expression promoters such as T7 promoter, trp promoter, lac promoter, thr promoter, tac promoter, trc promoter, tet promoter, araBAD promoter, rpoH promoter, msrA promoter, Bifidobacterium-derived Pm1 promoters, PR promoters, and PL promoters. In addition, stronger promoters that can be used in coryneform bacteria include, for example, an artificially modified P54-6 promoter (Appl. Microbiol. Biotechnol., 53, 674-679 (2000)), coryneform bacteria pta, aceA, aceB, adh, amyE promoters, which can be induced by acetic acid, ethanol, pyruvic acid, etc., cspB, SOD, tuf (EF-Tu) promoters, which are strong promoters with high expression levels in coryneform bacteria (Journal of Biotechnology 104 (2003) 311-323, Appl Environ Microbiol. 2005 Dec;71(12):8587-96.), P2 promoter (US2018-0334693A), P3 promoter (US2018-0334693A), F1 promoter (WO2018/179834) , lac promoter, tac promoter and trc promoter. As a stronger promoter, a conventional promoter with high activity may be obtained by using various reporter genes. For example, -35 in the promoter region, -
Promoter activity can be increased by bringing the 10 region closer to the consensus sequence (WO 00/18935). Examples of highly active promoters include various tac-like promoters (Katashkina JI et al. Russian Federation Patent application 2006134574). Methods for evaluating the strength of promoters and examples of strong promoters are described in Goldstein et al.
遺伝子の翻訳効率の向上は、例えば、染色体上の遺伝子のシャインダルガノ(SD)配列(リボソーム結合部位(RBS)ともいう)をより強力なSD配列に置換することにより達成できる。「より強力なSD配列」とは、mRNAの翻訳が、もともと存在している野生型のSD配列よりも向上するSD配列を意味してよい。より強力なSD配列としては、例えば、ファージT7由来の遺伝子10のRBSが挙げられる(Olins P. O. et al, Gene,
1988, 73, 227-235)。さらに、RBSと開始コドンとの間のスペーサー領域、特に開始コドンのすぐ上流の配列(5’-UTR)における数個のヌクレオチドの置換、あるいは挿入
、あるいは欠失がmRNAの安定性および翻訳効率に非常に影響を及ぼすことが知られており、これらを改変することによっても遺伝子の翻訳効率を向上させることができる。
Improving the translation efficiency of a gene can be achieved, for example, by replacing the Shine-Dalgarno (SD) sequence (also called ribosome binding site (RBS)) of the gene on the chromosome with a stronger SD sequence. A "stronger SD sequence" may refer to an SD sequence that improves translation of mRNA over the native wild-type SD sequence. Stronger SD sequences include, for example, the RBS of gene 10 from phage T7 (Olins PO et al, Gene,
1988, 73, 227-235). Furthermore, substitutions, insertions, or deletions of a few nucleotides in the spacer region between the RBS and the initiation codon, especially in the sequence immediately upstream of the initiation codon (5'-UTR), may affect mRNA stability and translation efficiency. These are known to have a significant effect, and their modification can also improve the efficiency of gene translation.
遺伝子の翻訳効率の向上は、例えば、コドンの改変によっても達成できる。例えば、遺伝子中に存在するレアコドンを、より高頻度で利用される同義コドンに置き換えることにより、遺伝子の翻訳効率を向上させることができる。すなわち、導入される遺伝子は、例えば、使用する宿主のコドン使用頻度に応じて最適なコドンを有するように改変されてよい。コドンの置換は、例えば、DNAの目的部位に目的の変異を導入する部位特異的変異法
により行うことができる。また、コドンが置換された遺伝子断片を全合成してもよい。種々の生物におけるコドンの使用頻度は、「コドン使用データベース」(http://www.kazusa.or.jp/codon; Nakamura, Y. et al, Nucl. Acids Res., 28, 292 (2000))に開示され
ている。
Improving the efficiency of gene translation can also be achieved, for example, by modifying codons. For example, gene translation efficiency can be improved by replacing rare codons present in a gene with synonymous codons that are used more frequently. That is, the introduced gene may be modified so as to have optimal codons according to the codon usage of the host to be used, for example. Codon substitution can be performed, for example, by site-directed mutagenesis in which a desired mutation is introduced into a desired site of DNA. Alternatively, a gene fragment in which codons are replaced may be totally synthesized. The frequency of codon usage in various organisms can be found in "Codon Usage Database"(http://www.kazusa.or.jp/codon; Nakamura, Y. et al, Nucl. Acids Res., 28, 292 (2000)). disclosed in
また、遺伝子の発現の上昇は、遺伝子の発現を上昇させるようなレギュレーターを増幅すること、または、遺伝子の発現を低下させるようなレギュレーターを欠失または弱化させることによっても達成できる。 Gene expression can also be increased by amplifying a regulator that increases gene expression, or by deleting or weakening a regulator that decreases gene expression.
上記のような遺伝子の発現を上昇させる手法は、単独で用いてもよく、任意の組み合わせで用いてもよい。 The techniques for increasing gene expression as described above may be used alone or in any combination.
また、タンパク質の活性が増大するような改変は、例えば、タンパク質の比活性を増強することによっても達成できる。比活性の増強には、フィードバック阻害の脱感作(desensitization to feedback inhibition)も包含されてよい。すなわち、タンパク質が代謝物によるフィードバック阻害を受ける場合は、フィードバック阻害が脱感作されるよう遺伝子またはタンパク質を宿主において変異させることにより、タンパク質の活性を増大させることができる。なお、「フィードバック阻害の脱感作」には、特記しない限り、フィードバック阻害が完全に解除される場合、および、フィードバック阻害が低減される場合が包含されてよい。また、「フィードバック阻害が脱感作されている」(すなわちフィードバック阻害が低減又は解除されている)ことを「フィードバック阻害に耐性」ともいう。比活性が増強されたタンパク質は、例えば、種々の生物を探索し取得することができる。また、在来のタンパク質に変異を導入することで高活性型のものを取得してもよい。導入される変異は、例えば、タンパク質の1若しくは数個の位置での1又は数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加されるものであってよい。変異の導入は、例えば、上述したような部位特異的変異法により行うことができる。また、変異の導入は、例えば、突然変異処理により行ってもよい。突然変異処理としては、X線の照射、紫外線の照射、ならびにN-メチル-N'-ニトロ-N-ニトロソグアニジン(MNNG)、エチルメ
タンスルフォネート(EMS)、およびメチルメタンスルフォネート(MMS)等の変異剤による処理が挙げられる。また、in vitroでDNAを直接ヒドロキシルアミンで処理し、
ランダム変異を誘発してもよい。比活性の増強は、単独で用いてもよく、上記のような遺伝子の発現を増強する手法と任意に組み合わせて用いてもよい。
Modifications to increase the activity of a protein can also be achieved, for example, by enhancing the specific activity of the protein. Enhancement of specific activity may also include desensitization to feedback inhibition. That is, if a protein is subject to feedback inhibition by a metabolite, the activity of the protein can be increased by mutating the gene or protein in the host such that the feedback inhibition is desensitized. Unless otherwise specified, "desensitization of feedback inhibition" may include cases where feedback inhibition is completely eliminated and cases where feedback inhibition is reduced. In addition, "feedback inhibition is desensitized" (that is, feedback inhibition is reduced or eliminated) is also referred to as "tolerant to feedback inhibition". Proteins with enhanced specific activity can be obtained by searching various organisms, for example. Alternatively, a highly active protein may be obtained by introducing a mutation into a conventional protein. The mutations introduced may be, for example, substitutions, deletions, insertions and/or additions of one or several amino acids at one or several positions of the protein. Mutations can be introduced, for example, by site-directed mutagenesis as described above. In addition, mutation may be introduced by, for example, mutagenesis. Mutation treatments include X-ray irradiation, ultraviolet irradiation, and N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG), ethyl methanesulfonate (EMS), and methyl methanesulfonate (MMS). ) and other mutating agents. We also treated the DNA directly with hydroxylamine in vitro,
Random mutations may be induced. Enhancement of specific activity may be used alone, or may be used in combination with any of the methods for enhancing gene expression as described above.
形質転換の方法は特に限定されず、従来知られた方法を用いることができる。例えば、エシェリヒア・コリ K-12について報告されているような、受容菌細胞を塩化カルシウム
で処理してDNAの透過性を増す方法(Mandel, M. and Higa, A., J. Mol. Biol. 1970, 53, 159-162)や、バチルス・ズブチリスについて報告されているような、増殖段階の細胞
からコンピテントセルを調製してDNAを導入する方法(Duncan, C. H., Wilson, G. A. and Young, F. E., 1977. Gene 1: 153-167)を用いることができる。あるいは、バチルス
・ズブチリス、放線菌類、及び酵母について知られているような、DNA受容菌の細胞を、
組換えDNAを容易に取り込むプロトプラストまたはスフェロプラストの状態にして組換えDNAをDNA受容菌に導入する方法(Chang, S. and Choen, S. N., 1979. Mol. Gen. Genet. 168: 111-115; Bibb, M. J., Ward, J. M. and Hopwood, O. A. 1978. Nature 274: 398-400; Hinnen, A., Hicks, J. B. and Fink, G. R. 1978. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75: 1929-1933)も応用できる。あるいは、コリネ型細菌について報告されているような、電気パルス法(特開平2-207791)を利用することもできる。
The transformation method is not particularly limited, and conventionally known methods can be used. For example, treatment of recipient cells with calcium chloride to increase DNA permeability, as reported for Escherichia coli K-12 (Mandel, M. and Higa, A., J. Mol. Biol. 1970; , 1977. Gene 1: 153-167) can be used. Alternatively, cells of DNA recipients, such as those known for Bacillus subtilis, actinomycetes, and yeast,
A method for introducing recombinant DNA into DNA recipient bacteria in the form of protoplasts or spheroplasts that readily incorporate recombinant DNA (Chang, S. and Choen, SN, 1979. Mol. Gen. Genet. 168: 111-115 Bibb, MJ, Ward, JM and Hopwood, OA 1978. Nature 274: 398-400; Hinnen, A., Hicks, JB and Fink, GR 1978. Proc. Natl. Acad. can also be applied. Alternatively, an electric pulse method (JP-A-2-207791), which has been reported for coryneform bacteria, can also be used.
タンパク質の活性が増大したことは、同タンパク質の活性を測定することで確認できる。 An increase in protein activity can be confirmed by measuring the activity of the protein.
タンパク質の活性が増大したことは、同タンパク質をコードする遺伝子の発現が上昇したことを確認することによっても、確認できる。遺伝子の発現が上昇したことは、同遺伝子の転写量が上昇したことを確認することや、同遺伝子から発現するタンパク質の量が上昇したことを確認することにより確認できる。 Increased protein activity can also be confirmed by confirming increased expression of the gene encoding the protein. An increase in gene expression can be confirmed by confirming that the amount of transcription of the gene has increased or by confirming that the amount of protein expressed from the gene has increased.
遺伝子の転写量が上昇したことの確認は、同遺伝子から転写されるmRNAの量を野生株または親株等の非改変株と比較することによって行うことができる。mRNAの量を評価する方法としてはノーザンハイブリダイゼーション、RT-PCR、マイクロアレイ、RNA-seq等が挙
げられる(Sambrook, J., et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual/Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor (USA), 2001)。mRNAの量(例えば、細胞当たりの分子数)は、例えば、非改変株の、1.2倍以上、1.5
倍以上、2倍以上、または3倍以上に上昇してよい。
An increase in the transcription level of a gene can be confirmed by comparing the amount of mRNA transcribed from the same gene with that of a wild strain or an unmodified strain such as a parent strain. Methods for evaluating the amount of mRNA include Northern hybridization, RT-PCR, microarray, RNA-seq, etc. (Sambrook, J., et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual/Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor (USA), 2001). The amount of mRNA (e.g., the number of molecules per cell) is, for example, 1.2 times or more that of the unmodified strain, 1.5
It may be increased by a factor of 2 or more, 2 times or more, or 3 times or more.
タンパク質の量が上昇したことの確認は、抗体を用いてウェスタンブロットによって行うことができる(Sambrook, J., et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual/Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor (USA), 2001
))。タンパク質の量(例えば、細胞当たりの分子数)は、例えば、非改変株の、1.2倍以上、1.5倍以上、2倍以上、または3倍以上に上昇してよい。
Confirmation of increased protein abundance can be performed by Western blot using antibodies (Sambrook, J., et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual/Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor (USA), 2001
)). The amount of protein (eg, number of molecules per cell) may be increased, for example, by 1.2-fold or more, 1.5-fold or more, 2-fold or more, or 3-fold or more over the unmodified strain.
上記したタンパク質の活性を増大させる手法は、任意のタンパク質の活性増強や任意の遺伝子の発現増強に利用できる。 The techniques for increasing protein activity described above can be used to enhance the activity of any protein or to enhance the expression of any gene.
<1-3>タンパク質の活性を低下させる手法
以下に、タンパク質の活性を低下させる手法について説明する。
<1-3> Technique for Reducing Protein Activity Techniques for reducing protein activity will be described below.
「タンパク質の活性が低下する」とは、同タンパク質の活性が非改変株と比較して低下することを意味してよい。「タンパク質の活性が低下する」とは、具体的には、同タンパク質の細胞当たりの活性が非改変株と比較して低下することを意味してよい。「タンパク
質の細胞当たりの活性」とは、同タンパク質の活性の細胞当たりの平均値を意味してよい。非改変株を、「非改変微生物」または「非改変微生物の株」ともいう。ここでいう「非改変株」とは、標的のタンパク質の活性が低下するように改変されていない対照株を意味してよい。非改変株としては、野生株や親株が挙げられる。非改変株として、具体的には、各微生物種の基準株(type strain)が挙げられる。また、非改変株として、具体的に
は、微生物の説明において例示した菌株も挙げられる。すなわち、一態様において、タンパク質の活性は、基準株(すなわち、目的物質生産能を有する微生物が属する種の基準株)と比較して低下してよい。また、別の態様において、タンパク質の活性は、C. glutamicum ATCC 13869株と比較して低下してもよい。また、別の態様において、タンパク質の活性は、C. glutamicum ATCC 13032株と比較して低下してもよい。また、別の態様において、タンパク質の活性は、E. coli K-12 MG1655株と比較して低下してもよい。なお、「タ
ンパク質の活性が低下する」ことには、同タンパク質の活性が完全に消失している場合も包含されてよい。「タンパク質の活性が低下する」とは、より具体的には、非改変株と比較して、同タンパク質の細胞当たりの分子数が低下していること、および/または、同タンパク質の分子当たりの機能が低下していることを意味してよい。すなわち、「タンパク質の活性が低下する」という場合の「活性」とは、タンパク質の触媒活性に限られず、タンパク質をコードする遺伝子の転写量(mRNA量)または翻訳量(タンパク質の量)を意味してもよい。「タンパク質の細胞当たりの分子数」とは、同タンパク質の分子数の細胞当たりの平均値を意味してよい。なお、「タンパク質の細胞当たりの分子数が低下している」ことには、同タンパク質が全く存在していない場合も包含されてよい。また、「タンパク質の分子当たりの機能が低下している」ことには、同タンパク質の分子当たりの機能が完全に消失している場合も包含されてよい。タンパク質の活性の低下の程度は、タンパク質の活性が非改変株と比較して低下していれば特に制限されない。タンパク質の活性は、例えば、非改変株の、50%以下、20%以下、10%以下、5%以下、または0%に低下してよい。
"The activity of a protein is reduced" may mean that the activity of the same protein is reduced compared to an unmodified strain. "The activity of a protein is reduced" may specifically mean that the activity of the same protein per cell is reduced compared to an unmodified strain. "Activity of a protein per cell" may mean the average value of the activity of the same protein per cell. Unmodified strains are also referred to as "unmodified microorganisms" or "strains of unmodified microorganisms." As used herein, "unmodified strain" may refer to a control strain that has not been modified to reduce the activity of the target protein. Unmodified strains include wild strains and parental strains. Unmodified strains specifically include type strains of each microbial species. In addition, specific examples of unmodified strains include the strains exemplified in the description of microorganisms. That is, in one aspect, the activity of the protein may be reduced compared to the reference strain (ie, the reference strain of the species to which the microorganism capable of producing the desired substance belongs). Also, in another embodiment, the activity of the protein may be reduced compared to C. glutamicum ATCC 13869 strain. Also, in another embodiment, the activity of the protein may be reduced compared to C. glutamicum ATCC 13032 strain. Also, in another embodiment, the activity of the protein may be reduced compared to E. coli K-12 strain MG1655. In addition, "the activity of the protein is decreased" may include the case where the activity of the same protein is completely lost. "The activity of the protein is reduced" means, more specifically, that the number of molecules of the same protein per cell is reduced as compared with an unmodified strain, and/or It may mean that the function is degraded. That is, the "activity" in the case of "the activity of the protein is decreased" is not limited to the catalytic activity of the protein, but means the transcription level (mRNA level) or translation level (protein level) of the gene encoding the protein. may "Number of molecules of protein per cell" may mean the average number of molecules of the same protein per cell. It should be noted that "the number of protein molecules per cell is reduced" may include the case where the protein does not exist at all. In addition, "the function per molecule of the protein is reduced" may include the case where the function per molecule of the same protein is completely lost. The degree of reduction in protein activity is not particularly limited as long as the protein activity is reduced compared to the unmodified strain. The activity of the protein may be reduced, eg, to 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 0% of the unmodified strain.
タンパク質の活性が低下するような改変は、例えば、同タンパク質をコードする遺伝子の発現を低下させることにより達成できる。「遺伝子の発現が低下する」とは、同遺伝子の発現が野生株や親株等の非改変株と比較して低下することを意味してよい。「遺伝子の発現が低下する」とは、具体的には、同遺伝子の細胞当たりの発現量が非改変株と比較して減少することを意味してよい。「遺伝子の細胞当たりの発現量」とは、同遺伝子の発現量の細胞当たりの平均値を意味してよい。「遺伝子の発現が低下する」とは、より具体的には、遺伝子の転写量(mRNA量)が低下すること、および/または、遺伝子の翻訳量(タンパク質の量)が低下することを意味してよい。「遺伝子の発現が低下する」ことには、同遺伝子が全く発現していない場合も包含されてよい。なお、「遺伝子の発現が低下する」ことを、「遺伝子の発現が弱化される」ともいう。遺伝子の発現は、例えば、非改変株の、50%以下、20%以下、10%以下、5%以下、または0%に低下してよい。 A modification that reduces the activity of a protein can be achieved, for example, by reducing the expression of the gene encoding the same protein. “Gene expression is reduced” may mean that the expression of the same gene is reduced compared to unmodified strains such as wild strains and parent strains. "Reduced expression of a gene" may specifically mean that the expression level of the same gene per cell is reduced compared to an unmodified strain. “Gene expression level per cell” may mean the average expression level of the same gene per cell. More specifically, the term "gene expression is decreased" means that the transcription level (mRNA level) of the gene is decreased and/or the translation level (protein level) of the gene is decreased. you can "The expression of a gene is decreased" may include the case where the same gene is not expressed at all. In addition, "the expression of a gene is decreased" is also referred to as "the expression of a gene is attenuated". Expression of the gene may be reduced to, eg, 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 0% of the unmodified strain.
遺伝子の発現の低下は、例えば、転写効率の低下によるものであってもよく、翻訳効率の低下によるものであってもよく、それらの組み合わせによるものであってもよい。遺伝子の発現の低下は、例えば、遺伝子のプロモーター、シャインダルガノ(SD)配列(リボソーム結合部位(RBS)ともいう)、RBSと開始コドンとの間のスペーサー領域等の発現調節配列を改変することにより達成できる。発現調節配列を改変する場合には、発現調節配列は、1塩基以上、2塩基以上、または3塩基以上が改変される。遺伝子の転写効率の低下は、例えば、染色体上の遺伝子のプロモーターをより弱いプロモーターに置換することにより達成できる。「より弱いプロモーター」とは、遺伝子の転写が、もともと存在している野生型のプロモーターよりも弱化するプロモーターを意味してよい。より弱いプロモーターとしては、例えば、誘導型のプロモーターが挙げられる。より弱いプロモーターとしては、例えば、P4プロモーター(US2018-0334693A)やP8プロモーター(US2018-0334693A)も挙げられる。すなわち、誘導型のプロモーターは、非誘導条件下(例えば
、誘導物質の非存在下)でより弱いプロモーターとして機能し得る。また、発現調節配列の一部または全部を欠失させてもよい。また、遺伝子の発現の低下は、例えば、発現制御に関わる因子を操作することによっても達成できる。発現制御に関わる因子としては、転写や翻訳制御に関わる低分子(誘導物質、阻害物質など)、タンパク質(転写因子など)、核酸(siRNAなど)等が挙げられる。また、遺伝子の発現の低下は、例えば、遺伝子の
コード領域に遺伝子の発現が低下するような変異を導入することによっても達成できる。例えば、遺伝子のコード領域のコドンを、宿主においてより低頻度で利用される同義コドンに置き換えることによって、遺伝子の発現を低下させることができる。また、例えば、本明細書に記載するような遺伝子の破壊により、遺伝子の発現自体が低下し得る。
A decrease in gene expression may be due to, for example, a decrease in transcription efficiency, a decrease in translation efficiency, or a combination thereof. Reduction of gene expression is achieved, for example, by altering expression regulatory sequences such as gene promoters, Shine-Dalgarno (SD) sequences (also referred to as ribosome binding sites (RBS)), and spacer regions between RBS and start codons. can be achieved by When modifying the expression control sequence, the expression control sequence is modified at 1 or more bases, 2 or more bases, or 3 or more bases. A decrease in transcription efficiency of a gene can be achieved, for example, by replacing the promoter of the gene on the chromosome with a weaker promoter. A “weaker promoter” may refer to a promoter whose gene transcription is weaker than the naturally occurring wild-type promoter. Weaker promoters include, for example, inducible promoters. Weaker promoters also include, for example, the P4 promoter (US2018-0334693A) and the P8 promoter (US2018-0334693A). That is, an inducible promoter can function as a weaker promoter under non-inducing conditions (eg, in the absence of an inducer). Also, part or all of the expression control sequence may be deleted. In addition, reduction of gene expression can also be achieved, for example, by manipulating factors involved in expression control. Factors involved in expression control include small molecules (inducing substances, inhibitors, etc.), proteins (transcription factors, etc.), nucleic acids (siRNA, etc.), etc., involved in transcription and translation control. In addition, the reduction of gene expression can also be achieved, for example, by introducing a mutation that reduces gene expression into the coding region of the gene. For example, expression of a gene can be reduced by replacing codons in the coding region of the gene with synonymous codons that are used less frequently in the host. Gene expression itself can also be reduced, for example, by disruption of the gene as described herein.
また、タンパク質の活性が低下するような改変は、例えば、同タンパク質をコードする遺伝子を破壊することにより達成できる。「遺伝子が破壊される」とは、正常に機能するタンパク質を産生しないように同遺伝子が改変されることを意味してよい。「正常に機能するタンパク質を産生しない」ことには、同遺伝子からタンパク質が全く産生されない場合や、同遺伝子から分子当たりの機能(例えば、活性または性質)が低下又は消失したタンパク質が産生される場合も包含されてよい。 Also, modification that reduces the activity of a protein can be achieved, for example, by disrupting the gene encoding the same protein. "Gene is disrupted" may mean that the same gene is altered so that it does not produce a protein that functions normally. "Do not produce a protein that functions normally" includes cases where no protein is produced from the same gene, or cases where the same gene produces a protein whose function per molecule (e.g., activity or property) is reduced or lost. may also be included.
遺伝子の破壊は、例えば、染色体上の遺伝子を欠失(欠損)させることにより達成できる。「遺伝子の欠失」とは、遺伝子のコード領域の一部又は全部の領域の欠失を意味してよい。さらには、染色体上の遺伝子のコード領域の前後の配列を含めて、遺伝子全体を欠失させてもよい。タンパク質の活性の低下が達成できる限り、欠失させる領域は、N末端領域(すなわちタンパク質のN末端側をコードする領域)、内部領域、C末端領域(すなわちタンパク質のC末端側をコードする領域)等のいずれの領域であってもよい。通常、欠失させる領域は長い方が確実に遺伝子を不活化し得る。欠失させる領域は、例えば、遺伝子のコード領域全長の10%以上、20%以上、30%以上、40%以上、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上、または95%以上の長さの領域であってよい。また、欠失させる領域の前後の配列は、リーディングフレームが一致しないことが好ましい。リーディングフレームの不一致により、欠失させる領域の下流でフレームシフトが生じ得る。 Gene disruption can be achieved, for example, by deleting (deleting) the gene on the chromosome. A "gene deletion" may refer to a deletion of part or all of the coding region of a gene. Furthermore, the entire gene may be deleted, including sequences before and after the coding region of the gene on the chromosome. As long as the protein activity can be reduced, the regions to be deleted include the N-terminal region (that is, the region that encodes the N-terminal side of the protein), the internal region, and the C-terminal region (that is, the region that encodes the C-terminal side of the protein). It may be any region such as Generally, the longer the region to be deleted, the more reliably the gene can be inactivated. The region to be deleted is, for example, 10% or more, 20% or more, 30% or more, 40% or more, 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, 90% or more of the entire coding region of the gene, Or it may be a region with a length of 95% or more. Moreover, it is preferable that the sequences before and after the region to be deleted do not have the same reading frame. A reading frame mismatch can result in a frameshift downstream of the deleted region.
また、遺伝子の破壊は、例えば、染色体上の遺伝子のコード領域にアミノ酸置換(ミスセンス変異)を導入すること、終止コドン(ナンセンス変異)を導入すること、または1~2塩基の付加または欠失(フレームシフト変異)を導入すること等によっても達成できる(Journal of Biological Chemistry 272:8611-8617(1997), Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 95 5511-5515(1998), Journal of Biological Chemistry 26 116, 20833-20839(1991))。 In addition, gene disruption includes, for example, introducing an amino acid substitution (missense mutation) into the coding region of the gene on the chromosome, introducing a stop codon (nonsense mutation), or adding or deleting 1 to 2 bases ( (Journal of Biological Chemistry 272:8611-8617 (1997), Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 95 5511-5515 (1998), Journal of Biological Chemistry 26 116 , 20833-20839 (1991)).
また、遺伝子の破壊は、例えば、染色体上の遺伝子のコード領域に他の塩基配列を挿入することによっても達成できる。挿入部位は遺伝子のいずれの領域であってもよいが、挿入する塩基配列は長い方が確実に遺伝子を不活化し得る。また、挿入部位の前後の配列は、リーディングフレームが一致しないことが好ましい。リーディングフレームの不一致により、挿入部位の下流でフレームシフトが生じ得る。他の塩基配列としては、コードされるタンパク質の活性を低下又は消失させるものであれば特に制限されないが、例えば、抗生物質耐性遺伝子等のマーカー遺伝子や目的物質の生産に有用な遺伝子が挙げられる。 Gene disruption can also be achieved, for example, by inserting other nucleotide sequences into the coding region of the gene on the chromosome. The insertion site may be any region of the gene, but the longer the base sequence to be inserted, the more reliably the gene can be inactivated. Moreover, it is preferable that the sequences before and after the insertion site do not have the same reading frame. A reading frame mismatch can result in a frameshift downstream of the insertion site. Other nucleotide sequences are not particularly limited as long as they reduce or eliminate the activity of the encoded protein, and examples thereof include marker genes such as antibiotic resistance genes and genes useful for the production of target substances.
遺伝子の破壊は、特に、コードされるタンパク質のアミノ酸配列が欠失(欠損)するように実施してよい。言い換えると、タンパク質の活性が低下するような改変は、例えば、タンパク質のアミノ酸配列(アミノ酸配列の一部または全部の領域)を欠失させることにより、具体的には、アミノ酸配列(アミノ酸配列の一部または全部の領域)を欠失したタンパク質をコードするように遺伝子を改変することにより、達成できる。なお、「タンパ
ク質のアミノ酸配列の欠失」とは、タンパク質のアミノ酸配列の一部または全部の領域の欠失を意味してよい。また、「タンパク質のアミノ酸配列の欠失」とは、タンパク質において元のアミノ酸配列が存在しなくなることを意味してよく、元のアミノ酸配列が別のアミノ酸配列に変化する場合も包含されてよい。すなわち、例えば、フレームシフトにより別のアミノ酸配列に変化した領域は、欠失した領域とみなしてよい。アミノ酸配列の欠失により、典型的にはタンパク質の全長が短縮されるが、タンパク質の全長が変化しないか、あるいは延長される場合もあり得る。例えば、遺伝子のコード領域の一部又は全部の領域の欠失により、コードされるタンパク質のアミノ酸配列において、当該欠失した領域がコードする領域を欠失させることができる。また、例えば、遺伝子のコード領域への終止コドンの導入により、コードされるタンパク質のアミノ酸配列において、当該導入部位より下流の領域がコードする領域を欠失させることができる。また、例えば、遺伝子のコード領域におけるフレームシフトにより、当該フレームシフト部位がコードする領域を欠失させることができる。アミノ酸配列の欠失における欠失させる領域の位置および長さについては、遺伝子の欠失における欠失させる領域の位置および長さの説明を準用できる。
Disruption of the gene may in particular be carried out such that the amino acid sequence of the encoded protein is deleted (deleted). In other words, modifications that reduce the activity of a protein are, for example, deletion of the amino acid sequence of the protein (a region of part or all of the amino acid sequence). This can be achieved by modifying the gene to encode a protein that lacks a partial or complete region. In addition, "deletion of the amino acid sequence of the protein" may mean deletion of part or all of the region of the amino acid sequence of the protein. In addition, "deletion of the amino acid sequence of a protein" may mean that the original amino acid sequence does not exist in the protein, and may include cases in which the original amino acid sequence is changed to another amino acid sequence. That is, for example, a region changed to a different amino acid sequence by frameshifting may be considered a deleted region. Deletion of an amino acid sequence typically shortens the overall length of the protein, but in some cases the overall length of the protein remains unchanged or is lengthened. For example, deletion of part or all of the coding region of a gene can result in deletion of the region encoded by the deleted region in the amino acid sequence of the encoded protein. In addition, for example, by introducing a stop codon into the coding region of a gene, it is possible to delete the region encoded by the region downstream from the introduction site in the amino acid sequence of the encoded protein. Also, for example, by frameshifting in the coding region of a gene, the region encoded by the frameshift site can be deleted. Regarding the position and length of the region to be deleted in amino acid sequence deletion, the description of the position and length of the region to be deleted in gene deletion can be applied mutatis mutandis.
染色体上の遺伝子を上記のように改変することは、例えば、正常に機能するタンパク質を産生しないように改変した破壊型遺伝子を作製し、該破壊型遺伝子を含む組換えDNAで宿主を形質転換して、破壊型遺伝子と染色体上の野生型遺伝子とで相同組換えを起こさせることにより、染色体上の野生型遺伝子を破壊型遺伝子に置換することによって達成できる。その際、組換えDNAには、宿主の栄養要求性等の形質にしたがって、マーカー遺伝子を含ませておくと操作がしやすい。破壊型遺伝子としては、遺伝子のコード領域の一部又は全部の領域を欠失した遺伝子、ミスセンス変異を導入した遺伝子、ナンセンス変異を導入した遺伝子、フレームシフト変異を導入した遺伝子、トランスポゾンやマーカー遺伝子が挿入された遺伝子が挙げられる。破壊型遺伝子によってコードされるタンパク質は、生成したとしても、野生型タンパク質とは異なる立体構造を有し、機能が低下又は消失する。このような相同組換えを利用した遺伝子置換による遺伝子破壊は既に確立しており、「Redドリブンインテグレーション(Red-driven integration)」と呼ばれる方法(Datsenko, K. A, and Wanner, B. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 97:6640-6645 (2000))、Redドリブンインテグレーション法とλファージ由来の切り出しシステム(Cho, E. H., Gumport, R. I., Gardner, J. F. J. Bacteriol. 184: 5200-5203 (2002))とを組み
合わせた方法(WO2005/010175号参照)等の直鎖状DNAを用いる方法や、温度感受性複
製起点を含むプラスミドを用いる方法、接合伝達可能なプラスミドを用いる方法、宿主内で機能する複製起点を持たないスイサイドベクターを用いる方法などがある(米国特許第6303383号、特開平05-007491号)。
Modifying a gene on a chromosome as described above involves, for example, preparing a disrupted gene that is modified so as not to produce a protein that functions normally, and transforming a host with recombinant DNA containing the disrupted gene. This can be achieved by causing homologous recombination between the disrupted gene and the wild-type gene on the chromosome to replace the wild-type gene on the chromosome with the disrupted gene. In this case, the manipulation is facilitated if the recombinant DNA contains a marker gene according to the traits such as auxotrophy of the host. Disruption-type genes include genes with partially or entirely deleted coding regions, genes with missense mutations, genes with nonsense mutations, genes with frameshift mutations, transposons, and marker genes. Includes inserted genes. Even if the protein encoded by the disrupted gene is produced, it has a three-dimensional structure different from that of the wild-type protein, and its function is reduced or lost. Gene disruption by gene replacement using such homologous recombination has already been established, and a method called "Red-driven integration" (Datsenko, K. A, and Wanner, BL Proc. Natl. Acad. Sci. US A. 97:6640-6645 (2000)), Red-driven integration method and λ phage-derived excision system (Cho, EH, Gumport, RI, Gardner, JFJ Bacteriol. 184: 5200-5203 (2002) ) (see WO2005/010175), a method using linear DNA, a method using a plasmid containing a temperature-sensitive replication origin, a method using a plasmid capable of conjugative transfer, replication that functions in the host There is a method using a suicide vector that does not have an origin (US Pat. No. 6,303,383, JP-A-05-007491).
また、タンパク質の活性が低下するような改変は、例えば、突然変異処理により行ってもよい。突然変異処理としては、X線の照射、紫外線の照射、ならびにN-メチル-N'
-ニトロ-N-ニトロソグアニジン(MNNG)、エチルメタンスルフォネート(EMS)、およびメチルメタンスルフォネート(MMS)等の変異剤による処理が挙げられる。
Further, modifications that reduce protein activity may be performed, for example, by mutagenesis. Mutation treatments include X-ray irradiation, ultraviolet irradiation, and N-methyl-N'
-treatment with mutating agents such as nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG), ethyl methanesulfonate (EMS), and methyl methanesulfonate (MMS).
なお、タンパク質が複数のサブユニットからなる複合体として機能する場合、結果としてタンパク質の活性が低下する限り、それらのサブユニットの全てを改変してもよく、一部のみを改変してもよい。すなわち、例えば、それらのサブユニットをそれぞれコードする遺伝子の全てを破壊等してもよく、一部のみを破壊等してもよい。また、タンパク質に複数のアイソザイムが存在する場合、結果としてタンパク質の活性が低下する限り、それらのアイソザイムの全ての活性を低下させてもよく、一部のみの活性を低下させてもよい。すなわち、例えば、それらのアイソザイムをそれぞれコードする遺伝子の全てを破壊等してもよく、一部のみを破壊等してもよい。 When a protein functions as a complex composed of multiple subunits, all or only some of these subunits may be modified as long as the activity of the protein is reduced as a result. That is, for example, all of the genes encoding these subunits may be disrupted, or only some of them may be disrupted. In addition, when a protein has multiple isozymes, the activities of all or only some of these isozymes may be reduced as long as the activity of the protein is reduced as a result. That is, for example, all of the genes encoding these isozymes may be disrupted, or only some of them may be disrupted.
上記のようなタンパク質の活性を低下させる手法は、単独で用いてもよく、任意の組み
合わせで用いてもよい。
The techniques for reducing protein activity as described above may be used alone or in any combination.
タンパク質の活性が低下したことは、同タンパク質の活性を測定することで確認できる。 A decrease in protein activity can be confirmed by measuring the activity of the same protein.
タンパク質の活性が低下したことは、同タンパク質をコードする遺伝子の発現が低下したことを確認することによっても、確認できる。遺伝子の発現が低下したことは、同遺伝子の転写量が低下したことを確認することや、同遺伝子から発現するタンパク質の量が低下したことを確認することにより確認できる。 Decreased protein activity can also be confirmed by confirming decreased expression of the gene encoding the same protein. Decreased gene expression can be confirmed by confirming that the amount of transcription of the gene has decreased or by confirming that the amount of protein expressed from the gene has decreased.
遺伝子の転写量が低下したことの確認は、同遺伝子から転写されるmRNAの量を非改変株と比較することによって行うことが出来る。mRNAの量を評価する方法としては、ノーザンハイブリダイゼーション、RT-PCR、マイクロアレイ、RNA-seq等が挙げられる(Sambrook, J., et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual/Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor (USA), 2001))。mRNAの量(例えば、
細胞当たりの分子数)は、例えば、非改変株の、50%以下、20%以下、10%以下、5%以下、または0%に低下してよい。
Decrease in gene transcription level can be confirmed by comparing the amount of mRNA transcribed from the same gene with that of an unmodified strain. Methods for evaluating the amount of mRNA include Northern hybridization, RT-PCR, microarray, RNA-seq, etc. (Sambrook, J., et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual/Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor (USA), 2001)). amount of mRNA (e.g.
number of molecules per cell) may be reduced to, for example, 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 0% of the unmodified strain.
タンパク質の量が低下したことの確認は、抗体を用いてウェスタンブロットによって行うことが出来る(Sambrook, J., et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual/Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor (USA), 2001
))。タンパク質の量(例えば、細胞当たりの分子数)は、例えば、非改変株の、50%以下、20%以下、10%以下、5%以下、または0%に低下してよい。
Confirmation of decreased protein levels can be performed by Western blotting using antibodies (Sambrook, J., et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual/Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor (USA), 2001
)). The amount of protein (eg, number of molecules per cell) may be reduced, eg, to 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 0% of the unmodified strain.
遺伝子が破壊されたことは、破壊に用いた手段に応じて、同遺伝子の一部または全部の塩基配列、制限酵素地図、または全長等を決定することで確認できる。 Disruption of a gene can be confirmed by determining the base sequence, restriction enzyme map, full length, or the like of part or all of the gene, depending on the means used for the disruption.
上記したタンパク質の活性を低下させる手法は、任意のタンパク質の活性低下や任意の遺伝子の発現低下に利用できる。 The techniques for reducing protein activity described above can be used to reduce the activity of any protein or to reduce the expression of any gene.
<2>目的物質の製造方法
目的物質は、目的物質生産能を有する微生物を利用して製造することができる。すなわち、目的物質の製造方法は、目的物質生産能を有する微生物を利用して目的物質を製造する工程を含む方法であってよい。目的物質生産能を有する微生物を利用して目的物質を製造する工程を、「目的物質製造工程」ともいう。
<2> Method for producing target substance The target substance can be produced using a microorganism capable of producing the target substance. That is, the method for producing the target substance may be a method including a step of producing the target substance using a microorganism capable of producing the target substance. A process of producing a target substance using a microorganism capable of producing the target substance is also referred to as a "target substance manufacturing process".
<2-1>発酵法
目的物質は、例えば、目的物質生産能を有する微生物を利用した発酵により製造することができる。すなわち、目的物質の製造方法の一態様は、微生物を利用した発酵により目的物質を製造する方法であってよい。この態様を、「発酵法」ともいう。また、微生物を利用した発酵により目的物質を製造する工程を、「発酵工程」ともいう。すなわち、目的物質製造工程は、例えば、発酵工程を含んでいてよい。また、目的物質製造工程は、例えば、発酵工程により実施されてよい。
<2-1> Fermentation method The target substance can be produced, for example, by fermentation using a microorganism capable of producing the target substance. That is, one aspect of the method for producing the target substance may be a method for producing the target substance by fermentation using microorganisms. This aspect is also called "fermentation method". Moreover, the process of manufacturing a target substance by fermentation using microorganisms is also called a "fermentation process." That is, the target substance manufacturing process may include, for example, a fermentation process. Also, the target substance manufacturing process may be carried out by, for example, a fermentation process.
発酵工程は、微生物を培養することにより実施できる。具体的には、発酵工程において、目的物質は、炭素源から製造することができる。すなわち、発酵工程は、例えば、微生物を培地(例えば、炭素源を含有する培地)で培養し、目的物質を該培地中に生成蓄積する工程であってよい。すなわち、発酵法は、微生物を培地(例えば、炭素源を含有する培地)で培養し、目的物質を該培地中に生成蓄積することを含む、目的物質を製造する方法であってよい。また、言い換えると、発酵工程は、例えば、微生物を利用して炭素源から
目的物質を製造する工程であってよい。
A fermentation process can be implemented by culturing microorganisms. Specifically, in the fermentation process, the target substance can be produced from the carbon source. That is, the fermentation step may be, for example, a step of culturing a microorganism in a medium (for example, a medium containing a carbon source) and producing and accumulating the target substance in the medium. That is, the fermentation method may be a method of producing a target substance, including culturing a microorganism in a medium (for example, a medium containing a carbon source) and producing and accumulating the target substance in the medium. In other words, the fermentation step may be, for example, a step of producing a target substance from a carbon source using microorganisms.
使用する培地は、微生物が増殖でき、目的物質が生産される限り、特に制限されない。培地としては、例えば、細菌や酵母等の微生物の培養に用いられる通常の培地を用いることができる。培地は、炭素源、窒素源、リン酸源、硫黄源、その他の各種有機成分や無機成分等の培地成分を必要に応じて含有してよい。培地成分の種類や濃度は、使用する微生物の種類等の諸条件に応じて適宜設定してよい。 The medium to be used is not particularly limited as long as the microorganism can grow and the target substance can be produced. As the medium, for example, a normal medium used for culturing microorganisms such as bacteria and yeast can be used. The medium may optionally contain medium components such as a carbon source, a nitrogen source, a phosphoric acid source, a sulfur source, and various other organic and inorganic components. The types and concentrations of medium components may be appropriately set according to various conditions such as the types of microorganisms used.
炭素源は、微生物が資化でき、目的物質が生産される限り、特に制限されない。炭素源として、具体的には、例えば、グルコース、フルクトース、スクロース、ラクトース、ガラクトース、キシロース、アラビノース、廃糖蜜、澱粉の加水分解物、バイオマスの加水分解物等の糖類、酢酸、クエン酸、コハク酸、グルコン酸等の有機酸類、エタノール、グリセロール、粗グリセロール等のアルコール類、脂肪酸類が挙げられる。なお、炭素源としては、特に、植物由来原料を用いることができる。植物としては、例えば、トウモロコシ、米、小麦、大豆、サトウキビ、ビート、綿が挙げられる。植物由来原料としては、例えば、根、茎、幹、枝、葉、花、種子等の器官、それらを含む植物体、それら植物器官の分解産物が挙げられる。植物由来原料の利用形態は特に制限されず、例えば、未加工品、絞り汁、粉砕物、精製物等のいずれの形態でも利用できる。また、キシロース等の五炭糖、グルコース等の六炭糖、またはそれらの混合物は、例えば、植物バイオマスから取得して利用できる。具体的には、これらの糖類は、植物バイオマスを、水蒸気処理、濃酸加水分解、希酸加水分解、セルラーゼ等の酵素による加水分解、アルカリ処理等の処理に供することにより取得できる。なお、ヘミセルロースは一般的にセルロースよりも加水分解されやすいため、植物バイオマス中のヘミセルロースを予め加水分解して五炭糖を遊離させ、次いで、セルロースを加水分解して六炭糖を生成させてもよい。また、キシロースは、例えば、微生物にグルコース等の六炭糖からキシロースへの変換経路を保有させて、六炭糖からの変換により供給してもよい。炭素源としては、1種の炭素源を用いてもよく、2種またはそれ以上の炭素源を組み合わせて用いてもよい。 Carbon sources are not particularly limited as long as they can be assimilated by microorganisms and produce the target substance. Specific examples of carbon sources include sugars such as glucose, fructose, sucrose, lactose, galactose, xylose, arabinose, blackstrap molasses, starch hydrolysates, biomass hydrolysates, acetic acid, citric acid, and succinic acid. , organic acids such as gluconic acid, alcohols such as ethanol, glycerol and crude glycerol, and fatty acids. In addition, as a carbon source, in particular, a plant-derived raw material can be used. Plants include, for example, corn, rice, wheat, soybeans, sugarcane, beets, and cotton. Plant-derived raw materials include, for example, organs such as roots, stems, trunks, branches, leaves, flowers, seeds, plants containing them, and decomposition products of these plant organs. The form of utilization of the plant-derived raw material is not particularly limited, and for example, it can be used in any form such as unprocessed product, squeezed juice, pulverized product, refined product, and the like. In addition, a pentose such as xylose, a hexose such as glucose, or a mixture thereof can be obtained and used, for example, from plant biomass. Specifically, these sugars can be obtained by subjecting plant biomass to treatments such as steam treatment, concentrated acid hydrolysis, dilute acid hydrolysis, hydrolysis with enzymes such as cellulase, and alkali treatment. In addition, since hemicellulose is generally more easily hydrolyzed than cellulose, hemicellulose in plant biomass may be hydrolyzed in advance to release pentose, and then cellulose may be hydrolyzed to produce hexose. good. Alternatively, xylose may be supplied by conversion from the hexose, for example, by making the microorganism possess a conversion pathway from hexose such as glucose to xylose. As the carbon source, one type of carbon source may be used, or two or more types of carbon sources may be used in combination.
培地中の炭素源の濃度は、微生物が増殖でき、目的物質が生産される限り、特に制限されない。培地中の炭素源の濃度は、例えば、目的物質の生産が阻害されない範囲で可能な限り高くしてよい。培地中の炭素源の初発濃度は、例えば、5~30w/v%、または10~20w/v%であってよい。また、適宜、炭素源を培地に添加してもよい。例えば、発酵の進行に伴
う炭素源の減少または枯渇に応じて、炭素源を培地に添加してもよい。最終的に目的物質が生産される限り炭素源は一時的に枯渇してもよいが、培養は、炭素源が枯渇しないように、あるいは炭素源が枯渇した状態が継続しないように、実施するのが好ましい場合がある。
The concentration of the carbon source in the medium is not particularly limited as long as the microorganism can grow and the target substance can be produced. The concentration of the carbon source in the medium may be, for example, as high as possible within a range in which the production of the desired substance is not inhibited. The initial concentration of carbon source in the medium may be, for example, 5-30 w/v%, or 10-20 w/v%. Moreover, a carbon source may be added to the medium as appropriate. For example, a carbon source may be added to the medium as the fermentation progresses and the carbon source is depleted or depleted. The carbon source may be temporarily depleted as long as the target substance is finally produced, but the culture should be carried out so that the carbon source is not depleted or the state of carbon source depletion does not continue. may be preferred.
窒素源として、具体的には、例えば、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム等のアンモニウム塩、ペプトン、酵母エキス、肉エキス、大豆タンパク質分解物等の有機窒素源、アンモニア、ウレアが挙げられる。pH調整に用いられるアンモニアガスやアンモニア水を窒素源として利用してもよい。窒素源としては、1種の窒素源を用いてもよく、2種またはそれ以上の窒素源を組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of nitrogen sources include ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride and ammonium phosphate; organic nitrogen sources such as peptone, yeast extract, meat extract and soy protein hydrolyzate; ammonia; and urea. Ammonia gas or ammonia water used for pH adjustment may be used as the nitrogen source. As the nitrogen source, one type of nitrogen source may be used, or two or more types of nitrogen sources may be used in combination.
リン酸源として、具体的には、例えば、リン酸2水素カリウム、リン酸水素2カリウム等のリン酸塩、ピロリン酸等のリン酸ポリマーが挙げられる。リン酸源としては、1種のリン酸源を用いてもよく、2種またはそれ以上のリン酸源を組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of the phosphate source include phosphates such as potassium dihydrogen phosphate and dipotassium hydrogen phosphate, and phosphate polymers such as pyrophosphate. As the phosphoric acid source, one phosphoric acid source may be used, or two or more phosphoric acid sources may be used in combination.
硫黄源として、具体的には、例えば、硫酸塩、チオ硫酸塩、亜硫酸塩等の無機硫黄化合物、システイン、シスチン、グルタチオン等の含硫アミノ酸が挙げられる。硫黄源としては、1種の硫黄源を用いてもよく、2種またはそれ以上の硫黄源を組み合わせて用いても
よい。
Specific examples of sulfur sources include inorganic sulfur compounds such as sulfates, thiosulfates and sulfites, and sulfur-containing amino acids such as cysteine, cystine and glutathione. As the sulfur source, one sulfur source may be used, or two or more sulfur sources may be used in combination.
その他の各種有機成分や無機成分として、具体的には、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム等の無機塩類;鉄、マンガン、マグネシウム、カルシウム等の微量金属類;ビタミンB1、ビタミンB2、ビタミンB6、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、ビタミンB12等のビ
タミン類;アミノ酸類;核酸類;これらを含有するペプトン、カザミノ酸、酵母エキス、大豆タンパク質分解物等の有機成分が挙げられる。その他の各種有機成分や無機成分としては、1種の成分を用いてもよく、2種またはそれ以上の成分を組み合わせて用いてもよい。
Specific examples of other organic and inorganic components include inorganic salts such as sodium chloride and potassium chloride; trace metals such as iron, manganese, magnesium, and calcium; vitamin B1, vitamin B2, vitamin B6, and nicotine. Acids, nicotinamide, vitamins such as vitamin B12; amino acids; nucleic acids; As other various organic components and inorganic components, one component may be used, or two or more components may be used in combination.
また、生育にアミノ酸等の栄養素を要求する栄養要求性変異株を使用する場合には、培地は、好ましくは、そのような栄養素を含有していてよい。培地は、また、目的物質の生産に利用される成分を含有していてよい。そのような成分として、具体的には、例えば、メチル基供与体(例えば、SAM)やそれらの前駆体(例えば、メチオニン)が挙げられる
。
Moreover, when using an auxotrophic mutant that requires nutrients such as amino acids for growth, the medium may preferably contain such nutrients. The medium may also contain components that are used in the production of the target substance. Specific examples of such components include methyl group donors (eg, SAM) and their precursors (eg, methionine).
培養条件は、微生物が増殖でき、目的物質が生産される限り、特に制限されない。培養は、例えば、細菌や酵母等の微生物の培養に用いられる通常の条件で行うことができる。培養条件は、使用する微生物の種類等の諸条件に応じて適宜設定してよい。 Culture conditions are not particularly limited as long as the microorganisms can grow and the target substance can be produced. Cultivation can be performed, for example, under normal conditions used for culturing microorganisms such as bacteria and yeast. Culture conditions may be appropriately set according to various conditions such as the type of microorganism used.
培養は、液体培地を用いて行うことができる。培養の際には、例えば、微生物を寒天培地等の固体培地で培養したものを直接液体培地に接種してもよく、微生物を液体培地で種培養したものを本培養用の液体培地に接種してもよい。すなわち、培養は、種培養と本培養とに分けて行われてもよい。その場合、種培養と本培養の培養条件は、同一であってもよく、そうでなくてもよい。目的物質は、少なくとも本培養の期間に生産されればよい。培養開始時に培地に含有される微生物の量は特に制限されない。例えば、OD660=4~100
の種培養液を、培養開始時に、本培養用の培地に対して0.1質量%~100質量%、または1
質量%~50質量%、植菌してよい。
Cultivation can be performed using a liquid medium. At the time of culturing, for example, microorganisms cultured in a solid medium such as an agar medium may be directly inoculated into a liquid medium, or microorganisms seed cultured in a liquid medium may be inoculated into a liquid medium for main culture. may That is, the culture may be divided into seed culture and main culture. In that case, the culture conditions for seed culture and main culture may or may not be the same. The target substance should be produced at least during the main culture period. The amount of microorganisms contained in the medium at the start of culture is not particularly limited. For example, OD660 = 4 to 100
At the start of the culture, the seed culture solution of 0.1% to 100% by mass, or 1
% to 50% by weight may be inoculated.
培養は、回分培養(batch culture)、流加培養(Fed-batch culture)、連続培養(continuous culture)、またはそれらの組み合わせにより実施することができる。なお、培養開始時の培地を、「初発培地」ともいう。また、流加培養または連続培養において培養系(例えば、発酵槽)に添加する培地を、「流加培地」ともいう。また、流加培養または連続培養において培養系に流加培地を添加することを、「流加」ともいう。なお、培養が種培養と本培養とに分けて行われる場合、種培養と本培養の培養形態は、同一であってもよく、そうでなくてもよい。例えば、種培養と本培養を、共に回分培養で行ってもよく、種培養を回分培養で行い、本培養を流加培養または連続培養で行ってもよい。 Cultivation can be performed by batch culture, fed-batch culture, continuous culture, or a combination thereof. In addition, the medium at the start of culture is also referred to as "starting medium". A medium added to a culture system (for example, a fermenter) in fed-batch culture or continuous culture is also referred to as a "fed-batch medium". In addition, addition of a feed medium to a culture system in fed-batch culture or continuous culture is also referred to as "fed-batch". When culture is performed separately for seed culture and main culture, the culture forms of seed culture and main culture may or may not be the same. For example, both the seed culture and the main culture may be performed by batch culture, or the seed culture may be performed by batch culture, and the main culture may be performed by fed-batch culture or continuous culture.
炭素源等の各種成分は、初発培地、流加培地、またはその両方に含有されていてよい。すなわち、培養の過程において、炭素源等の各種成分を単独で、あるいは任意の組み合わせで、培地に添加してもよい。これらの成分は、いずれも、1回または複数回添加されてもよく、連続的に添加されてもよい。初発培地に含有される成分の種類は、流加培地に含有される成分の種類と、同一であってもよく、そうでなくてもよい。また、初発培地に含有される各成分の濃度は、流加培地に含有される各成分の濃度と、同一であってもよく、そうでなくてもよい。また、含有する成分の種類および/または濃度の異なる2種またはそれ以上の流加培地を用いてもよい。例えば、複数回の流加が間欠的に行われる場合、各流加培地に含有される成分の種類および/または濃度は、同一であってもよく、そうでなくてもよい。 Various components, such as carbon sources, may be contained in the starting medium, the feed medium, or both. That is, in the process of culturing, various components such as a carbon source may be added to the medium singly or in any combination. Any of these components may be added once or multiple times, or may be added continuously. The types of components contained in the starting medium may or may not be the same as the types of components contained in the feed medium. Also, the concentration of each component contained in the starting medium may or may not be the same as the concentration of each component contained in the feed medium. Also, two or more feed media containing different types and/or concentrations of components may be used. For example, when feeding is performed intermittently a plurality of times, the types and/or concentrations of components contained in each feeding medium may or may not be the same.
培養は、例えば、好気条件で実施してよい。「好気条件」とは、培地中の溶存酸素濃度
が、0.33 ppm以上、または1.5 ppm以上である条件を意味してよい。酸素濃度は、具体的
には、例えば、飽和酸素濃度に対し、1~50%、または5%程度に制御されてよい。培養は、例えば、通気培養または振盪培養で行うことができる。培地のpHは、例えば、pH 3~10、またはpH 4.0~9.5であってよい。培養中、必要に応じて培地のpHを調整することがで
きる。培地のpHは、アンモニアガス、アンモニア水、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等の各種アルカリ性または酸性物質を用いて調整することができる。培地のpHは、特に、アンモニアガスやアンモニア水等のアンモニア以外の物質で調整されてよい。培養温度は、例えば、20~45℃、または25℃~37℃であってよい。培養期間は、例えば、10時間~120時間であってよい。培養は、例えば、培地
中の炭素源が消費されるまで、あるいは微生物の活性がなくなるまで、継続してもよい。
Culturing may be performed, for example, under aerobic conditions. “Aerobic conditions” may mean conditions under which the dissolved oxygen concentration in the medium is 0.33 ppm or higher, or 1.5 ppm or higher. Specifically, the oxygen concentration may be controlled to, for example, 1 to 50% or about 5% of the saturated oxygen concentration. Cultivation can be performed, for example, by aerobic culture or shaking culture. The pH of the medium can be, for example, pH 3-10, or pH 4.0-9.5. During cultivation, the pH of the medium can be adjusted as needed. The pH of the medium can be adjusted with various alkaline or acidic substances such as ammonia gas, ammonia water, sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium carbonate, potassium bicarbonate, magnesium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, and magnesium hydroxide. can be adjusted using The pH of the medium may be adjusted with substances other than ammonia, such as ammonia gas and aqueous ammonia, among others. The culture temperature may be, for example, 20-45°C, or 25-37°C. The culture period may be, for example, 10 hours to 120 hours. Cultivation may be continued, for example, until the carbon source in the medium is consumed, or until the activity of the microorganisms ceases.
このような条件下で微生物を培養することにより、培地中に目的物質が蓄積する。 By culturing microorganisms under such conditions, the target substance accumulates in the medium.
目的物質が生成したことは、化合物の検出または同定に用いられる公知の手法により確認することができる。そのような手法としては、例えば、HPLC、UPLC、LC/MS、GC/MS、NMRが挙げられる。これらの手法は、単独で、あるいは適宜組み合わせて、用いることがで
きる。これらの手法は、培地中に存在する各種成分の濃度を決定するためにも用いることができる。
Production of the target substance can be confirmed by known methods used for compound detection or identification. Such techniques include, for example, HPLC, UPLC, LC/MS, GC/MS, NMR. These techniques can be used alone or in combination as appropriate. These techniques can also be used to determine the concentrations of various components present in the medium.
生成した目的物質は、適宜回収することができる。すなわち、発酵法は、さらに、目的物質を回収する工程を含んでいてよい。同工程を、「回収工程」ともいう。回収工程は、培養液から、具体的には培地から、目的物質を回収する工程であってよい。目的物質の回収は、化合物の分離精製に用いられる公知の手法により行うことができる。そのような手法としては、例えば、イオン交換樹脂法、膜処理法、沈殿法、抽出法、蒸留法、および晶析法が挙げられる。目的物質は、具体的には、酢酸エチル等の有機溶媒での抽出により、または蒸気蒸留により、回収することができる。これらの手法は、単独で、あるいは適宜組み合わせて、用いることができる。 The produced target substance can be collected as appropriate. That is, the fermentation method may further include a step of recovering the target substance. This process is also referred to as a "recovery process". The recovery step may be a step of recovering the target substance from the culture solution, specifically from the medium. The target substance can be recovered by a known technique used for separation and purification of compounds. Such techniques include, for example, ion exchange resin methods, membrane treatment methods, precipitation methods, extraction methods, distillation methods, and crystallization methods. Specifically, the target substance can be recovered by extraction with an organic solvent such as ethyl acetate, or by steam distillation. These techniques can be used alone or in combination as appropriate.
また、目的物質が培地中に析出する場合は、例えば、遠心分離または濾過により回収することができる。また、培地中に析出した目的物質は、培地中に溶解している目的物質を晶析した後に、併せて単離してもよい。 In addition, when the target substance precipitates in the medium, it can be recovered by, for example, centrifugation or filtration. In addition, the target substance precipitated in the medium may be isolated together with the target substance dissolved in the medium after crystallization.
尚、回収される目的物質は、目的物質以外に、例えば、微生物菌体、培地成分、水分、及び微生物の代謝副産物等の他の成分を含んでいてもよい。回収された目的物質の純度は、例えば、30%(w/w)以上、50%(w/w)以上、70%(w/w)以上、80%(w/w)以上、90%(w/w)以上、または95%(w/w)以上であってよい。 In addition to the target substance, the recovered target substance may contain other components such as microbial cells, medium components, moisture, and metabolic by-products of the microorganism. The purity of the recovered target substance is, for example, 30% (w/w) or higher, 50% (w/w) or higher, 70% (w/w) or higher, 80% (w/w) or higher, 90% ( w/w) or higher, or 95% (w/w) or higher.
<2-2>生物変換法
目的物質は、例えば、目的物質生産能を有する微生物を利用した生物変換により製造することもできる。すなわち、目的物質の製造方法の別の態様は、微生物を利用した生物変換により目的物質を製造する方法であってよい。この態様を、「生物変換法」ともいう。また、微生物を利用した生物変換により目的物質を製造する工程を、「生物変換工程」ともいう。すなわち、目的物質製造工程は、例えば、生物変換工程を含んでいてよい。また、目的物質製造工程は、例えば、生物変換工程により実施されてよい。
<2-2> Biotransformation method The target substance can also be produced by, for example, biotransformation using a microorganism capable of producing the target substance. That is, another aspect of the method for producing the target substance may be a method for producing the target substance by biotransformation using microorganisms. This aspect is also called "bioconversion method". In addition, a process of producing a target substance by biotransformation using microorganisms is also referred to as a "biological transformation process". That is, the target substance production process may include, for example, a biotransformation process. Also, the target substance production process may be carried out by, for example, a biotransformation process.
具体的には、生物変換工程において、目的物質は、該目的物質の前駆体から製造することができる。より具体的には、生物変換工程において、目的物質は、微生物を利用して該目的物質の前駆体を該目的物質に変換することにより製造することができる。すなわち、生物変換工程は、微生物を利用して目的物質の前駆体を該目的物質に変換する工程であっ
てよい。
Specifically, in the biotransformation process, a target substance can be produced from a precursor of the target substance. More specifically, in the bioconversion step, the target substance can be produced by converting a precursor of the target substance into the target substance using microorganisms. That is, the bioconversion step may be a step of converting a precursor of a target substance into the target substance using microorganisms.
目的物質の前駆体を、単に、「前駆体」ともいう。前駆体としては、目的物質の生合成経路における中間体(例えば、目的物質生合成酵素の記載に関連して言及したもの)が挙げられる。バニリン前駆体については、上述の通りである。すなわち、バニリン前駆体としては、プロトカテク酸、バニリン酸、プロトカテクアルデヒドが挙げられる。バニリン前駆体としては、特に、バニリン酸が挙げられる。バニリン酸前駆体としては、プロトカテク酸が挙げられる。プロトカテクアルデヒド前駆体としては、プロトカテク酸が挙げられる。前駆体としては、1種の前駆体を用いてもよく、2種またはそれ以上の前駆体を組み合わせて用いてもよい。前駆体が塩の形態を取り得る化合物である場合、前駆体は、フリー体として用いてもよく、塩として用いてもよく、それらの混合物として用いてもよい。すなわち、「前駆体」とは、特記しない限り、フリー体の前駆体、もしくはその塩、またはそれらの混合物を意味してよい。塩としては、例えば、アンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩が挙げられる。前駆体の塩としては、特に、アンモニウム塩以外の塩が挙げられる。前駆体の塩としては、1種の塩を用いてもよく、2種またはそれ以上の塩を組み合わせて用いてもよい。 A precursor of a target substance is also simply referred to as a “precursor”. Precursors include intermediates in the target substance biosynthetic pathway (eg, those mentioned in connection with the description of target substance biosynthetic enzymes). Vanillin precursors are as described above. That is, vanillin precursors include protocatechuic acid, vanillic acid, and protocatechualdehyde. Vanillin precursors include in particular vanillic acid. Vanillic acid precursors include protocatechuic acid. Protocatechuic aldehyde precursors include protocatechuic acid. As the precursor, one type of precursor may be used, or two or more types of precursors may be used in combination. When the precursor is a compound that can take a salt form, the precursor may be used as a free form, as a salt, or as a mixture thereof. That is, "precursor" may mean a precursor in free form, or a salt thereof, or a mixture thereof, unless otherwise specified. Salts include, for example, ammonium salts, sodium salts, and potassium salts. Precursor salts include, among others, salts other than ammonium salts. As the salt of the precursor, one type of salt may be used, or two or more types of salts may be used in combination.
前駆体としては、市販品を用いてもよく、適宜製造して取得したものを用いてもよい。前駆体の製造方法は特に制限されず、例えば、公知の方法を利用できる。前駆体は、例えば、化学合成法、酵素法、生物変換法、発酵法、抽出法、またはそれらの組み合わせにより製造することができる。すなわち、例えば、目的物質の前駆体は、そのさらなる前駆体から該目的物質の前駆体への変換反応を触媒する酵素(「前駆体生成酵素」ともいう)を利用して、そのようなさらなる前駆体から製造することができる。また、例えば、目的物質の前駆体は、前駆体生産能を有する微生物を利用して、炭素源から、あるいはそのようなさらなる前駆体から、製造することができる。「前駆体生産能を有する微生物」とは、前駆体を生産することができる微生物を意味してよい。「前駆体生産能を有する微生物」とは、具体的には、目的物質の前駆体を、炭素源から、および/またはそのようなさらなる前駆体から、生産することができる微生物を意味してよい。前駆体生産能を有する微生物については、目的物質生産能を有する微生物についての記載を準用できる。また、前駆体生産能を有する微生物を利用した前駆体の製造については、目的物質生産能を有する微生物を利用した目的物質の製造についての記載を準用できる。例えば、酵素法または生物変換法によるプロトカテク酸の製造方法としては、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)KS-0180を用いてパラクレゾールをプロトカテク酸に変換する方法(特開平7-75589号公報)、NADH依存性パラヒドロキシ安息香酸ヒドロキシラーゼを用いてパラヒドロキシ安息香酸をプロトカテク酸に変換する方法(特開平5-244941号公報)、テレフタル酸からプロトカテク酸を生成する反応に関与する遺伝子が導入された形質転換体をテレフタル酸が添加された培地で培養することによりプロトカテク酸を製造する方法(特開2007-104942号公報)、プロトカテク酸生産能を有し且つプロトカテク酸5位酸化酵素活性が低
下または欠損した微生物を用いてプロトカテク酸をその前駆体から製造する方法(特開2010-207094号公報)が挙げられる。また、発酵法によるプロトカテク酸の製造方法として
は、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属に属する細菌を用いて酢酸を炭素源としてプロトカテク酸を製造する方法(特開昭50-89592号公報)や、3-ジヒドロシキミ酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子が導入されたエシェリヒア(Escherichia)属またはク
レブシエラ(Klebsiella)属に属する細菌を用いてグルコースを炭素源としてプロトカテク酸を製造する方法(米国特許第5,272,073号明細書)が挙げられる。また、プロトカテ
クアルデヒドは、プロトカテク酸を前駆体として、ACARを利用した酵素法またはACARを有する微生物を利用した生物変換法により製造することができる。また、バニリン酸は、プロトカテク酸を前駆体として、OMTを利用した酵素法またはOMTを有する微生物を利用した生物変換法により製造することができる(J. Am. CHm. Soc., 1998, Vol.120)。また、
バニリン酸は、フェルラ酸を前駆体として、Pseudomonas sp. AV10株を利用した生物変換
法により製造することができる(J. App. Microbiol., 2013, Vol.116, p903-910)。前
駆体は、上記のようにして製造されたものであってよい。例えば、バニリン酸等のバニリン前駆体は、特に、バニリン前駆体生産能を有する微生物を利用して製造されたものであってよい。生物変換法は、さらに、前駆体を製造する工程を含んでいてもよい。生物変換法は、具体的には、上記のようにして前駆体を製造する工程を含んでいてもよい。例えば、目的物質がバニリンである場合、生物変換法は、特に、バニリン前駆体生産能を有する微生物を利用してバニリン酸等のバニリン前駆体を製造する工程を含んでいてもよい。製造された前駆体は、そのまま、あるいは、適宜、濃縮、希釈、乾燥、溶解、分画、除菌、抽出、精製等の処理に供してから、生物変換法に利用できる。すなわち、前駆体としては、例えば、所望の程度に精製された精製品を用いてもよく、前駆体を含有する素材を用いてもよい。例えば、バニリン酸等のバニリン前駆体は、特に、バニリン前駆体を含有する素材の形態で用いられてもよい。前駆体を含有する素材は、微生物が前駆体を利用できる限り特に制限されない。前駆体を含有する素材として、具体的には、前駆体を含有する培養液または反応液、該培養液または反応液から分離した上清、それらの濃縮物(例えば、濃縮液)、希釈物(例えば、希釈液)、乾燥物等の処理物が挙げられる。
As the precursor, a commercially available product may be used, or an appropriately manufactured product may be used. A method for producing the precursor is not particularly limited, and for example, a known method can be used. Precursors can be produced, for example, by chemical synthetic methods, enzymatic methods, biotransformation methods, fermentation methods, extraction methods, or combinations thereof. That is, for example, a precursor of a target substance is converted into a further precursor by utilizing an enzyme (also referred to as a "precursor-generating enzyme") that catalyzes a conversion reaction from the further precursor to the precursor of the target substance. It can be manufactured from the body. Also, for example, a precursor of a target substance can be produced from a carbon source or from such a further precursor using a microorganism having precursor-producing ability. A "precursor-producing microorganism" may mean a microorganism capable of producing a precursor. A "precursor-producing microorganism" may specifically mean a microorganism capable of producing a precursor of a target substance from a carbon source and/or from such a further precursor. . For microorganisms capable of producing precursors, the description of microorganisms capable of producing the target substance can be applied mutatis mutandis. In addition, the description of the production of the target substance using a microorganism capable of producing the target substance can be applied mutatis mutandis to the production of the precursor using the microorganism having the precursor-producing capability. For example, as a method for producing protocatechuic acid by an enzymatic method or a bioconversion method, a method of converting paracresol into protocatechuic acid using Pseudomonas putida KS-0180 (JP-A-7-75589), NADH A method for converting parahydroxybenzoic acid to protocatechuic acid using dependent parahydroxybenzoic acid hydroxylase (Japanese Patent Laid-Open No. 5-244941), a trait introduced with a gene involved in the reaction to produce protocatechuic acid from terephthalic acid A method for producing protocatechuic acid by culturing a transformant in a medium supplemented with terephthalic acid (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-104942), having protocatechuic acid-producing ability and having reduced or absent protocatechuic acid 5-oxidase activity and a method for producing protocatechuic acid from its precursor using a microorganism produced by the method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-207094). Methods for producing protocatechuic acid by fermentation include a method of producing protocatechuic acid using acetic acid as a carbon source using bacteria belonging to the genus Brevibacterium (JP-A-50-89592); - A method for producing protocatechuic acid using glucose as a carbon source using bacteria belonging to the genus Escherichia or Klebsiella into which a gene encoding dihydroshikimate dehydrogenase has been introduced (US Pat. No. 5,272,073) is mentioned. In addition, protocatechualdehyde can be produced from protocatechuic acid as a precursor by an enzymatic method using ACAR or a biotransformation method using a microorganism having ACAR. In addition, vanillic acid can be produced from protocatechuic acid as a precursor by an enzymatic method using OMT or a bioconversion method using a microorganism having OMT (J. Am. CHm. Soc., 1998, Vol. 120). also,
Vanillic acid can be produced using ferulic acid as a precursor by a biotransformation method using Pseudomonas sp. AV 10 strain (J. App. Microbiol., 2013, Vol.116, p903-910). The precursor may have been produced as described above. For example, vanillin precursors such as vanillic acid may be produced using a microorganism capable of producing vanillin precursors. The biotransformation method may further comprise a step of producing a precursor. The bioconversion method may specifically include the steps of producing precursors as described above. For example, when the target substance is vanillin, the bioconversion method may particularly include a step of producing a vanillin precursor such as vanillic acid using a microorganism capable of producing a vanillin precursor. The produced precursor can be used for the biotransformation method as it is, or after being appropriately subjected to treatments such as concentration, dilution, drying, dissolution, fractionation, sterilization, extraction, and purification. That is, as the precursor, for example, a purified product refined to a desired degree may be used, or a material containing the precursor may be used. For example, vanillin precursors such as vanillic acid may be used, in particular in the form of materials containing vanillin precursors. Materials containing precursors are not particularly limited as long as the precursors can be used by microorganisms. Specific examples of materials containing precursors include culture media or reaction solutions containing precursors, supernatants separated from the culture media or reaction solutions, concentrates thereof (e.g., concentrates), dilutions ( For example, diluents) and processed materials such as dried materials can be mentioned.
一態様において、生物変換工程は、目的物質生産能を有する微生物を培養することにより実施できる。この態様を、「生物変換法の第1の態様」ともいう。すなわち、生物変換工程は、例えば、目的物質の前駆体を含有する培地で微生物を培養し、該前駆体を目的物質に変換する工程であってよい。生物変換工程は、具体的には、目的物質の前駆体を含有する培地で微生物を培養し、目的物質を該培地中に生成蓄積する工程であってもよい。 In one aspect, the bioconversion step can be performed by culturing a microorganism capable of producing the target substance. This aspect is also called "the 1st aspect of a bioconversion method." That is, the bioconversion step may be, for example, a step of culturing microorganisms in a medium containing a precursor of the target substance and converting the precursor into the target substance. Specifically, the biotransformation step may be a step of culturing microorganisms in a medium containing a precursor of the target substance and producing and accumulating the target substance in the medium.
使用する培地は、目的物質の前駆体を含有し、微生物が増殖でき、目的物質が生産される限り、特に制限されない。培養条件は、微生物が増殖でき、目的物質が生産される限り、特に制限されない。生物変換法の第1の態様における培養については、同態様においては培地が目的物質の前駆体を含有すること以外は、発酵法における培養についての記載(例えば、培地や培養条件についての記載)を準用できる。 The medium to be used is not particularly limited as long as it contains the precursor of the target substance, allows the microorganisms to grow, and produces the target substance. Culture conditions are not particularly limited as long as the microorganisms can grow and the target substance can be produced. Regarding the culture in the first aspect of the bioconversion method, in the same aspect, the description of the culture in the fermentation method (for example, the description of the medium and culture conditions) except that the medium contains the precursor of the target substance. Applicable mutatis mutandis.
前駆体は、培養の全期間において培地に含有されていてもよく、培養の一部の期間にのみ培地に含有されていてもよい。すなわち、「前駆体を含有する培地で微生物を培養する」とは、前駆体が培養の全期間において培地に含有されていることを要しない。例えば、前駆体は、培養開始時から培地に含有されていてもよく、いなくてもよい。前駆体が培養開始時に培地に含有されていない場合は、培養開始後に培地に前駆体を添加する。添加のタイミングは、培養時間等の諸条件に応じて適宜設定できる。例えば、微生物が十分に生育してから培地に前駆体を添加してもよい。また、いずれの場合にも、適宜、培地に前駆体を添加してよい。例えば、目的物質の生成に伴う前駆体の減少または枯渇に応じて培地に前駆体を添加してもよい。前駆体を培地に添加する手段は特に制限されない。例えば、前駆体を含有する流加培地を培地に流加することにより、前駆体を培地に添加することができる。また、例えば、目的物質生産能を有する微生物と前駆体生産能を有する微生物を共培養することにより、前駆体生産能を有する微生物に前駆体を培地中に生成させ、以て前駆体を培地に添加することもできる。「或る成分を培地に添加する」という場合の「成分」には、培地中で生成または再生するものも包含されてよい。これらの添加手段は、単独で、あるいは適宜組み合わせて、利用してよい。培地中の前駆体濃度は、微生物が前駆体を目的物質の原料として利用できる限り、特に制限されない。培地中の前駆体濃度は、フリー体の重量に換算して、例えば、0.1 g/L以上、1 g/L以上、2 g/L以上、5 g/L以上、10 g/L以上、または15 g/L以上であってもよく、200 g/L以下、100 g/L以下、50 g/L以下、または20 g/L以下であってもよく、それらの組み合わせであってもよい。前駆体は、培養の全期間において上記例示した濃度で培地に含有されていてもよく、そうでなくてもよい。前駆体は、例えば、培養開始時に上記例示した濃度で培地に含有されていてもよく、培養開始後に上記例示した濃度となるように培地に添加されてもよい。培養が種培養と本
培養とに分けて行われる場合、目的物質は、少なくとも本培養の期間に生産されればよい。よって、前駆体は、少なくとも本培養の期間に、すなわち本培養の全期間または本培養の一部の期間に、培地に含有されていればよい。すなわち、前駆体は、種培養の期間には培地に含有されていてもよく、いなくてもよい。このような場合、培養についての記載(例えば、「培養期間(培養の期間)」や「培養開始」)は、本培養についてのものとして読み替えることができる。
The precursor may be contained in the medium during the entire period of culture, or may be contained in the medium only during a part of the period of culture. That is, "cultivating a microorganism in a medium containing a precursor" does not require that the precursor be contained in the medium during the entire culture period. For example, precursors may or may not be contained in the medium from the start of culture. If the precursors are not contained in the medium at the start of the culture, the precursors are added to the medium after the start of the culture. The timing of addition can be appropriately set according to various conditions such as culture time. For example, the precursor may be added to the medium after the microorganism has grown sufficiently. In either case, precursors may be added to the medium as appropriate. For example, precursors may be added to the medium according to the decrease or depletion of precursors associated with production of the target substance. There are no particular restrictions on the means for adding precursors to the medium. For example, precursors can be added to the medium by feeding a feed medium containing the precursors to the medium. Alternatively, for example, by co-cultivating a microorganism capable of producing a target substance and a microorganism capable of producing a precursor, the microorganism capable of producing a precursor is caused to produce a precursor in the medium, thereby transferring the precursor to the medium. It can also be added. A "component" when referring to "adding a component to a medium" may include those that are produced or regenerated in the medium. These adding means may be used alone or in combination as appropriate. The precursor concentration in the medium is not particularly limited as long as the microorganism can use the precursor as a raw material for the target substance. The precursor concentration in the medium, in terms of the weight of the free form, is, for example, 0.1 g/L or more, 1 g/L or more, 2 g/L or more, 5 g/L or more, 10 g/L or more, or It may be 15 g/L or more, 200 g/L or less, 100 g/L or less, 50 g/L or less, or 20 g/L or less, or a combination thereof. The precursor may or may not be contained in the medium at the concentrations exemplified above during the entire period of culture. For example, the precursor may be contained in the medium at the concentration exemplified above at the start of culture, or may be added to the medium so as to have the concentration exemplified above after the start of culture. When culture is performed separately for seed culture and main culture, the target substance may be produced at least during the period of main culture. Therefore, the precursor should be contained in the medium at least during the main culture, that is, during the entire main culture or part of the main culture. That is, the precursor may or may not be contained in the medium during seed culture. In such a case, descriptions about culture (eg, “culturing period (culturing period)” and “start of culture”) can be read as those about main culture.
別の態様において、生物変換工程は、目的物質生産能を有する微生物の菌体を利用することにより実施できる。この態様を、「生物変換法の第2の態様」ともいう。すなわち、生物変換工程は、例えば、微生物の菌体を利用して反応液中の目的物質の前駆体を目的物質に変換する工程であってよい。生物変換工程は、具体的には、微生物の菌体を反応液中の目的物質の前駆体に作用させ、目的物質を該反応液中に生成蓄積する工程であってもよい。そのような菌体を利用して実施する生物変換工程を、「変換反応」ともいう。 In another embodiment, the bioconversion step can be carried out by using cells of a microorganism capable of producing the target substance. This aspect is also called "the second aspect of the bioconversion method". That is, the bioconversion step may be, for example, a step of converting a precursor of the target substance in the reaction solution into the target substance using cells of microorganisms. Specifically, the biotransformation step may be a step of reacting the precursor of the target substance in the reaction solution with the cells of microorganisms to produce and accumulate the target substance in the reaction solution. A biotransformation process carried out using such cells is also referred to as a "transformation reaction."
微生物の菌体は、微生物を培養することにより得られる。菌体を取得するための培養法は、微生物が増殖できる限り、特に制限されない。菌体を取得するための培養時には、前駆体は、培地に含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。また、菌体を取得するための培養時には、目的物質は、培地に生産されてもよく、されなくてもよい。生物変換法の第2の態様における菌体を取得するための培養については、発酵法における培養についての記載(例えば、培地や培養条件についての記載)を準用できる。 Microorganism cells are obtained by culturing microorganisms. The culture method for obtaining the microbial cells is not particularly limited as long as the microorganisms can grow. The precursor may or may not be contained in the medium during the culture for obtaining the cells. In addition, the target substance may or may not be produced in the medium during the culture for obtaining the cells. For the culture for obtaining the cells in the second aspect of the bioconversion method, the description of the culture in the fermentation method (for example, the description of the medium and culture conditions) can be applied mutatis mutandis.
菌体は、培養液(具体的には培地)に含有されたまま変換反応に用いてもよく、培養液(具体的には培地)から回収して変換反応に用いてもよい。また、菌体は、適宜処理に供してから変換反応に用いてもよい。すなわち、菌体としては、微生物の培養液、該培養液から回収した菌体、それらの処理物が挙げられる。すなわち、菌体は、例えば、微生物の培養液、該培養液から回収した菌体、それらの処理物、またはそれらの組み合わせの形態で用いられてよい。また、言い換えると、菌体としては、微生物の培養液に含有される菌体、該培養液から回収した菌体、それらの処理物に含有される菌体が挙げられる。すなわち、菌体は、例えば、微生物の培養液に含有される菌体、該培養液から回収した菌体、それらの処理物に含有される菌体、またはそれらの組み合わせの形態で用いられてよい。処理物としては、菌体(例えば、培養物に含有される菌体や、培養物から回収した菌体)を処理に供したものが挙げられる。これらの態様の菌体は、単独で、あるいは適宜組み合わせて利用してよい。 The cells may be used in the conversion reaction as they are contained in the culture solution (specifically, the medium), or may be recovered from the culture solution (specifically, the medium) and used in the conversion reaction. In addition, the cells may be used in the conversion reaction after being appropriately treated. That is, examples of the microbial cells include microbial culture solutions, microbial cells recovered from the culture solutions, and processed products thereof. That is, the cells may be used in the form of, for example, a culture solution of microorganisms, cells collected from the culture solution, processed products thereof, or a combination thereof. In other words, the microbial cells include microbial cells contained in a culture solution of microorganisms, microbial cells recovered from the culture solution, and microbial cells contained in processed products thereof. That is, the cells may be used in the form of, for example, cells contained in a culture solution of microorganisms, cells recovered from the culture solution, cells contained in processed products thereof, or a combination thereof. . Examples of the processed product include those obtained by subjecting the cells (for example, the cells contained in the culture and the cells recovered from the culture) to the treatment. The cells of these aspects may be used singly or in combination as appropriate.
菌体を培養液から回収する手法は特に制限されず、例えば公知の手法を利用できる。そのような手法としては、例えば、自然沈降、遠心分離、濾過が挙げられる。また、凝集剤(flocculant)を利用してもよい。これらの手法は、単独で、あるいは適宜組み合わせて利用してよい。回収した菌体は、適当な媒体を用いて適宜洗浄することができる。また、回収した菌体は、適当な媒体を用いて適宜再懸濁することができる。洗浄や懸濁に利用できる媒体としては、例えば、水や水性緩衝液等の水性媒体(水性溶媒)が挙げられる。 The technique for recovering the cells from the culture solution is not particularly limited, and for example, a known technique can be used. Such techniques include, for example, natural sedimentation, centrifugation, and filtration. A flocculant may also be utilized. These techniques may be used alone or in combination as appropriate. The recovered cells can be appropriately washed using an appropriate medium. In addition, the collected cells can be appropriately resuspended using an appropriate medium. Examples of media that can be used for washing and suspension include aqueous media (aqueous solvents) such as water and aqueous buffers.
菌体の処理としては、例えば、希釈、濃縮、アクリルアミドやカラギーナン等の担体への固定化処理、凍結融解処理、膜の透過性を高める処理が挙げられる。膜の透過性は、例えば、界面活性剤または有機溶媒を利用して高めることができる。これらの処理は、単独で、あるいは適宜組み合わせて利用してよい。 The treatment of the cells includes, for example, dilution, concentration, immobilization to a carrier such as acrylamide or carrageenan, freeze-thaw treatment, and treatment to increase membrane permeability. The permeability of the membrane can be enhanced using, for example, surfactants or organic solvents. These treatments may be used alone or in combination as appropriate.
変換反応に用いられる菌体は、目的物質生産能を有していれば特に制限されない。菌体は、代謝活性が維持されているのが好ましい。「代謝活性が維持されている」とは、菌体が炭素源を資化して目的物質の製造に必要な物質を生成または再生する能力を有していることを意味してよい。そのような物質としては、ATP、NADHやNADP等の電子供与体、SAM等
のメチル基供与体が挙げられる。菌体は、生育する能力を有していてもよく、有していなくてもよい。
Microbial cells used in the conversion reaction are not particularly limited as long as they have the ability to produce the target substance. It is preferable that the bacterial cells maintain their metabolic activity. “Maintaining metabolic activity” may mean that the microbial cells have the ability to assimilate the carbon source and produce or regenerate the substances necessary for the production of the target substance. Such substances include electron donors such as ATP, NADH and NADP, and methyl group donors such as SAM. The cells may or may not have the ability to grow.
変換反応は、適切な反応液中で実施することができる。変換反応は、具体的には、菌体と前駆体とを適切な反応液中で共存させることにより実施することができる。変換反応は、バッチ式で実施してもよく、カラム式で実施してもよい。バッチ式の場合は、例えば、反応容器内の反応液中で、微生物の菌体と前駆体とを混合することにより、変換反応を実施できる。変換反応は、静置して実施してもよく、撹拌や振盪して実施してもよい。カラム式の場合は、例えば、固定化菌体を充填したカラムに前駆体を含有する反応液を通液することにより、変換反応を実施できる。反応液としては、水や水性緩衝液等の水性媒体(水性溶媒)が挙げられる。 The conversion reaction can be carried out in a suitable reaction liquid. Specifically, the conversion reaction can be carried out by allowing the cells and precursors to coexist in an appropriate reaction solution. The conversion reaction may be performed batchwise or columnwise. In the case of a batch system, for example, the conversion reaction can be carried out by mixing microbial cells and precursors in a reaction solution in a reaction vessel. The conversion reaction may be carried out by standing, or may be carried out by stirring or shaking. In the case of a column system, for example, the conversion reaction can be carried out by passing a precursor-containing reaction solution through a column filled with immobilized cells. Examples of the reaction solution include aqueous media (aqueous solvents) such as water and aqueous buffer solutions.
反応液は、前駆体に加えて、前駆体以外の成分を必要に応じて含有してよい。前駆体以外の成分としては、ATP、NADHやNADPH等の電子供与体、SAM等のメチル基供与体、金属イ
オン、緩衝剤、界面活性剤、有機溶媒、炭素源、リン酸源、その他各種培地成分が挙げられる。すなわち、例えば、前駆体を含有する培地を反応液として用いてもよい。すなわち、生物変換法の第2の態様における反応液については、生物変換法の第1の態様における培地についての記載を準用できる。反応液に含有される成分の種類や濃度は、用いる前駆体の種類や、用いる菌体の態様等の諸条件に応じて適宜設定してよい。
In addition to the precursor, the reaction liquid may contain components other than the precursor, if necessary. Components other than precursors include ATP, electron donors such as NADH and NADPH, methyl group donors such as SAM, metal ions, buffers, surfactants, organic solvents, carbon sources, phosphate sources, and various other media. ingredients. That is, for example, a medium containing precursors may be used as the reaction solution. That is, the description of the medium in the first aspect of the bioconversion method can be applied mutatis mutandis to the reaction solution in the second aspect of the bioconversion method. The types and concentrations of the components contained in the reaction solution may be appropriately set according to various conditions such as the type of precursor to be used and the mode of bacterial cells to be used.
変換反応の条件(溶存酸素濃度、反応液のpH、反応温度、反応時間、各種成分の濃度等)は、目的物質が生成する限り特に制限されない。変換反応は、例えば、静止菌体等の微生物菌体を利用した物質変換に用いられる通常の条件で行うことができる。変換反応の条件は、使用する微生物の種類等の諸条件に応じて適宜設定してよい。変換反応は、例えば、好気条件で実施してよい。「好気条件」とは、反応液中の溶存酸素濃度が、0.33 ppm以上、または1.5 ppm以上である条件を意味してよい。酸素濃度は、具体的には、例えば、
飽和酸素濃度に対し、1~50%、または5%程度に制御されてよい。反応液のpHは、例えば、通常6.0~10.0、または6.5~9.0であってよい。反応温度は、例えば、通常15~50℃、15~45℃、または20~40℃であってよい。反応時間は、例えば、5分~200時間であってよ
い。カラム法の場合、反応液の通液速度は、例えば、反応時間が上記例示した反応時間の範囲となるような速度であってよい。また、変換反応は、例えば、細菌や酵母等の微生物の培養に用いられる通常の条件等の培養条件で行うこともできる。変換反応においては、菌体は、生育してもよく、しなくてもよい。すなわち、生物変換法の第2の態様における変換反応については、同態様においては菌体が生育してもしなくてもよいこと以外は、生物変換法の第1の態様における培養についての記載を準用できる。そのような場合、菌体を取得するための培養条件と、変換反応の条件は、同一であってもよく、なくてもよい。反応液中の前駆体の濃度は、フリー体の重量に換算して、例えば、0.1 g/L以上、1 g/L以上、2 g/L以上、5 g/L以上、10 g/L以上、または15 g/L以上であってもよく、200 g/L以
下、100 g/L以下、50 g/L以下、または20 g/L以下であってもよく、それらの組み合わせ
であってもよい。反応液中の菌体の濃度は、例えば、600nmにおける光学密度(OD)に換
算して、1以上であってもよく、300以下であってもよく、それらの組み合わせであってもよい。
The conditions of the conversion reaction (dissolved oxygen concentration, pH of the reaction solution, reaction temperature, reaction time, concentrations of various components, etc.) are not particularly limited as long as the target substance is produced. The conversion reaction can be carried out, for example, under normal conditions used for material conversion using microbial cells such as stationary cells. The conditions for the conversion reaction may be appropriately set according to various conditions such as the type of microorganisms used. The conversion reaction may, for example, be carried out under aerobic conditions. “Aerobic conditions” may mean conditions under which the dissolved oxygen concentration in the reaction solution is 0.33 ppm or higher, or 1.5 ppm or higher. Specifically, the oxygen concentration is, for example,
It may be controlled to 1 to 50% or about 5% of the saturated oxygen concentration. The pH of the reaction solution may be, for example, generally 6.0-10.0, or 6.5-9.0. The reaction temperature may be, for example, generally 15-50°C, 15-45°C, or 20-40°C. The reaction time can be, for example, 5 minutes to 200 hours. In the case of the column method, the flow rate of the reaction solution may be, for example, such a rate that the reaction time is within the range of the reaction times exemplified above. Moreover, the conversion reaction can also be carried out under culture conditions such as, for example, normal conditions used for culturing microorganisms such as bacteria and yeast. In the conversion reaction, the cells may or may not grow. That is, for the conversion reaction in the second aspect of the bioconversion method, the description of the culture in the first aspect of the bioconversion method applies mutatis mutandis, except that the cells may or may not grow in the same aspect. can. In such a case, the culture conditions for obtaining the cells and the conversion reaction conditions may or may not be the same. The concentration of the precursor in the reaction solution is, for example, 0.1 g/L or more, 1 g/L or more, 2 g/L or more, 5 g/L or more, or 10 g/L or more in terms of the weight of the free form. , or 15 g/L or more, 200 g/L or less, 100 g/L or less, 50 g/L or less, or 20 g/L or less, or any combination thereof good. The concentration of the cells in the reaction solution may be, for example, 1 or more, 300 or less, or a combination thereof in terms of optical density (OD) at 600 nm.
変換反応の過程において、菌体、前駆体、およびその他の成分を単独で、あるいは任意の組み合わせで、反応液に添加してもよい。例えば、目的物質の生成に伴う前駆体の減少または枯渇に応じて反応液に前駆体を添加してもよい。これらの成分は、1回または複数回添加されてもよく、連続的に添加されてもよい。 In the course of the conversion reaction, cells, precursors, and other components may be added singly or in any combination to the reaction solution. For example, the precursor may be added to the reaction liquid according to the decrease or depletion of the precursor accompanying the production of the target substance. These ingredients may be added once or multiple times, or may be added continuously.
前駆体等の各種成分を反応液に添加する手段は特に制限されない。これらの成分は、いずれも、反応液に直接添加することにより、反応液に添加することができる。また、例え
ば、目的物質生産能を有する微生物と前駆体生産能を有する微生物を共培養することにより、前駆体生産能を有する微生物に前駆体を反応液中に生成させ、以て前駆体を反応液に添加することもできる。また、例えば、ATP、電子供与体、メチル基供与体等の成分は、
いずれも、反応液中で生成または再生されてもよく、微生物の菌体内で生成または再生されてもよく、異菌体間共役により生成または再生されてもよい。例えば、微生物の菌体において代謝活性が維持されている場合、炭素源を利用して微生物の菌体内でATP、電子供
与体、メチル基供与体等の成分を生成または再生することができる。例えば、具体的には、微生物はSAMを生成または再生する増強された能力を有していてもよく、同微生物によ
り生成または再生されたSAMが変換反応に用いられてもよい。SAMの生成または再生は、SAMを生成または再生する他の手法との組み合わせによってさらに増強され得る。また、ATPを生成または再生する方法としては、例えば、コリネバクテリウム属細菌を利用して炭素源からATPを供給させる方法(Hori, H et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 48(6): 693-698 (1997))、酵母菌体とグルコースを利用してATPを再生する方法(Yamamoto, S et
al., Biosci. Biotechnol. Biochem. 69(4): 784-789 (2005))、ホスホエノールピルビン酸とピルビン酸キナーゼを利用してATPを再生する方法(C. Aug’e and Ch. Gautheron, Tetrahedron Lett. 29:789-790 (1988))、ポリリン酸とポリリン酸キナーゼを利用してATPを再生する方法(Murata, K et al., Agric. Biol. Chem. 52(6): 1471-1477 (1988))が挙げられる。「或る成分を反応液に添加する」という場合の「成分」には、反応液
中で生成または再生するものも包含されてよい。
There are no particular restrictions on the means for adding various components such as precursors to the reaction solution. Any of these components can be added to the reaction solution by adding them directly to the reaction solution. Alternatively, for example, by co-cultivating a microorganism capable of producing a target substance and a microorganism capable of producing a precursor, the microorganism capable of producing a precursor is caused to produce a precursor in the reaction solution, thereby reacting the precursor. It can also be added to the liquid. In addition, for example, components such as ATP, electron donors, methyl group donors,
Any of them may be produced or regenerated in a reaction solution, may be produced or regenerated within the cells of a microorganism, or may be produced or regenerated by conjugation between different bacteria. For example, when metabolic activity is maintained in the cells of microorganisms, components such as ATP, electron donors, and methyl group donors can be produced or regenerated in the cells of microorganisms using carbon sources. For example, specifically, a microorganism may have an enhanced ability to produce or regenerate SAM, and SAM produced or regenerated by the same microorganism may be used in conversion reactions. Generation or regeneration of SAM can be further enhanced by combination with other techniques to generate or regenerate SAM. Methods for producing or regenerating ATP include, for example, a method of supplying ATP from a carbon source using bacteria of the genus Corynebacterium (Hori, H et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 48(6): 693-698 (1997)), a method for regenerating ATP using yeast cells and glucose (Yamamoto, S et
al., Biosci. Biotechnol. Biochem. 69(4): 784-789 (2005)), A method of regenerating ATP using phosphoenolpyruvate and pyruvate kinase (C. Aug'e and Ch. Gautheron, Tetrahedron Lett. 29:789-790 (1988)), a method for regenerating ATP using polyphosphate and polyphosphate kinase (Murata, K et al., Agric. Biol. Chem. 52(6): 1471-1477). (1988)). The "component" in the case of "adding a certain component to the reaction solution" may include those that are produced or regenerated in the reaction solution.
また、反応条件は、変換反応の開始から終了まで均一であってもよく、変換反応の過程において変化してもよい。「反応条件が変換反応の過程において変化する」ことには、反応条件が時間的に変化することに限られず、反応条件が空間的に変化することも包含されてよい。「反応条件が空間的に変化する」とは、例えば、カラム式で変換反応を実施する場合に、反応温度や菌体密度等の反応条件が流路上の位置に応じて異なっていることを意味してよい。 Also, the reaction conditions may be uniform from the beginning to the end of the conversion reaction, or may change during the course of the conversion reaction. "The reaction conditions change during the conversion reaction" is not limited to temporal changes in the reaction conditions, and may include spatial changes in the reaction conditions. "The reaction conditions change spatially" means that, for example, when the conversion reaction is carried out in a column system, the reaction conditions such as reaction temperature and cell density vary depending on the position on the channel. You can
このようにして生物変換工程を実施することにより、目的物質を含有する培養液(具体的には培地)または反応液が得られる。目的物質が生成したことの確認や目的物質の回収は、いずれも、上述した発酵法と同様に実施することができる。すなわち、生物変換法は、さらに、回収工程(例えば、培養液(具体的には培地)または反応液から目的物質を回収する工程)を含んでいてよい。尚、回収される目的物質は、目的物質以外に、例えば、微生物菌体、培地成分、反応液成分、水分、及び微生物の代謝副産物等の他の成分を含んでいてもよい。回収された目的物質の純度は、例えば、30%(w/w)以上、50%(w/w)以上、70%(w/w)以上、80%(w/w)以上、90%(w/w)以上、または95%(w/w)以上であってよい。 By carrying out the biotransformation step in this way, a culture solution (specifically, a medium) or a reaction solution containing the target substance can be obtained. Both confirmation of production of the target substance and recovery of the target substance can be carried out in the same manner as in the fermentation method described above. That is, the biotransformation method may further include a recovery step (for example, a step of recovering the target substance from the culture solution (specifically, medium) or reaction solution). In addition to the target substance, the recovered target substance may contain other components such as microbial cells, medium components, reaction liquid components, moisture, and metabolic by-products of the microorganism. The purity of the recovered target substance is, for example, 30% (w/w) or higher, 50% (w/w) or higher, 70% (w/w) or higher, 80% (w/w) or higher, 90% ( w/w) or higher, or 95% (w/w) or higher.
<2-3>アンモニア濃度の低減
本明細書に記載の方法(すなわち、バニリンの製造方法)においては、バニリンの製造がアンモニア濃度を低減した条件で実施される。すなわち、本明細書に記載の方法においては、バニリン製造工程がアンモニア濃度を低減した条件で実施される。
<2-3> Reduction of Ammonia Concentration In the method described in this specification (that is, the method for producing vanillin), the production of vanillin is carried out under conditions in which the ammonia concentration is reduced. That is, in the method described herein, the vanillin production step is carried out under conditions with reduced ammonia concentration.
アンモニア濃度を低減した条件でバニリンを製造することにより、バニリン生産が向上する。具体的には、アンモニア濃度を低減した条件でバニリンを製造することにより、アンモニア濃度を低減しない条件でバニリンを製造する場合と比較して、バニリン生産が向上する。「アンモニア濃度を低減した条件」を「アンモニア低減条件」ともいう。「アンモニア濃度を低減しない条件」を「対照条件」ともいう。バニリン生産は、例えば、バニリン製造工程に用いられる微生物の生育の向上により、バニリン製造工程に用いられる微生物の菌体当たりのバニリン生産量の向上により、またはそれらの組み合わせにより、向上してよい。 Vanillin production is improved by producing vanillin under conditions with a reduced ammonia concentration. Specifically, by producing vanillin under conditions in which the ammonia concentration is reduced, vanillin production is improved compared to producing vanillin under conditions in which the ammonia concentration is not reduced. "Conditions under which the ammonia concentration is reduced" are also referred to as "ammonia reduction conditions". "Conditions that do not reduce the ammonia concentration" are also referred to as "control conditions". Vanillin production may be improved, for example, by improving the growth of the microorganisms used in the vanillin manufacturing process, by improving the vanillin production per cell of the microorganisms used in the vanillin manufacturing process, or by a combination thereof.
「アンモニア濃度」とは、培地または反応液(すなわち、バニリンの製造の場合、バニリンの製造が実施される培地または反応液)におけるアンモニア濃度を意味する。「アンモニア」とは、アンモニア分子(NH3)およびアンモニウムイオン(NH4 +)を総称する。すなわち、「アンモニア濃度」とは、具体的には、培地または反応液(すなわち、バニリンの製造の場合、バニリンの製造が実施される培地または反応液)における、アンモニア分子(NH3)の濃度およびアンモニウムイオン(NH4 +)の濃度の合計を意味する。 By "ammonia concentration" is meant the ammonia concentration in a medium or reaction solution (ie, in the case of vanillin production, the medium or reaction solution in which vanillin production is carried out). "Ammonia" is a generic term for ammonia molecules ( NH3 ) and ammonium ions ( NH4 + ). That is , the "ammonia concentration" specifically refers to the concentration and It means the total concentration of ammonium ions (NH 4 + ).
アンモニア濃度の低減の程度は、バニリン生産が向上する限り、特に制限されない。バニリンの製造の際のアンモニア濃度(すなわち、アンモニア低減条件におけるアンモニア濃度)は、バニリン製造工程に用いられる微生物の種類、バニリン製造工程の長さ、所望のバニリン生産量等の諸条件に応じて適宜設定できる。 The degree of reduction of ammonia concentration is not particularly limited as long as vanillin production is improved. The ammonia concentration during the production of vanillin (that is, the ammonia concentration under ammonia reduction conditions) is appropriately determined according to various conditions such as the type of microorganism used in the vanillin production process, the length of the vanillin production process, and the desired vanillin production amount. Can be set.
「バニリンの製造またはバニリン製造工程がアンモニア濃度を低減した条件で実施される」または「バニリンの製造またはバニリン製造工程がアンモニア濃度を低減した培地または反応液で実施される」とは、バニリンの製造の際のアンモニア濃度が所定の範囲であることを意味してよい。バニリンの製造の際に、アンモニアは培地または反応液(すなわち、バニリンの製造の場合、バニリンの製造が実施される培地または反応液)に含有されていてもよく、いなくてもよい。 "The production of vanillin or the process for producing vanillin is carried out under conditions with a reduced ammonia concentration" or "The production of vanillin or the process for producing vanillin is carried out in a medium or reaction solution with a reduced ammonia concentration" refers to the production of vanillin It may mean that the ammonia concentration at the time is within a predetermined range. During production of vanillin, ammonia may or may not be contained in the medium or reaction solution (ie, in the case of production of vanillin, the medium or reaction solution in which production of vanillin is carried out).
バニリンの製造の際のアンモニア濃度(すなわち、アンモニア低減条件におけるアンモニア濃度)は、例えば、0mM以上、0.1mM以上、0.3mM以上、0.5mM以上、0.7mM以上、1mM以上、1.5mM以上、2mM以上、2.5mM以上、3mM以上、3.5mM以上、4mM以上、4.5mM以上、5mM以上、5.5mM以上、6mM以上、6.5mM以上、7mM以上、7.5mM以上、8mM以上、8.5mM以上、9mM以上、9.5mM以上、または10mM以上であってもよく、700mM以下、600mM以下、500mM以下、400mM以下、300mM以下、200mM以下、100mM以下、50mM以下、20mM以下、または10mM以下であってもよく、それらの矛盾しない組み合わせであってもよい。バニリンの製造の際のアンモニア濃度(すなわち、アンモニア低減条件におけるアンモニア濃度)は、具体的には、例えば、1~700mM、1~400mM、または1~100mMであってもよい。 The ammonia concentration (that is, the ammonia concentration under ammonia-reducing conditions) during production of vanillin is, for example, 0 mM or higher, 0.1 mM or higher, 0.3 mM or higher, 0.5 mM or higher, 0.7 mM or higher, 1 mM or higher. 5 mM or higher, 2 mM or higher, 2.5 mM or higher, 3 mM or higher, 3.5 mM or higher, 4 mM or higher, 4.5 mM or higher, 5 mM or higher, 5.5 mM or higher, 6 mM or higher, 6.5 mM or higher, 7 mM or higher, 7.5 mM or higher , 8 mM or more, 8.5 mM or more, 9 mM or more, 9.5 mM or more, or 10 mM or more; It may be 20 mM or less, or 10 mM or less, or any compatible combination thereof. Specifically, the ammonia concentration during the production of vanillin (that is, the ammonia concentration under ammonia-reducing conditions) may be, for example, 1 to 700 mM, 1 to 400 mM, or 1 to 100 mM.
アンモニア濃度は、バニリン製造工程の全期間において低減されていてもよく、バニリン製造工程の一部の期間にのみ低減されていてもよい。すなわち、例えば、バニリンの製造が微生物を利用した発酵により実施される場合、アンモニア濃度は、発酵工程の全期間において低減されていてもよく、発酵工程の一部の期間にのみ低減されていてもよい。また、例えば、バニリンの製造が微生物を利用した生物変換により実施される場合、アンモニア濃度は、生物変換工程の全期間において低減されていてもよく、生物変換工程の一部の期間にのみ低減されていてもよい。すなわち、「バニリンの製造またはバニリン製造工程がアンモニア濃度を低減した条件で実施される」または「バニリンの製造またはバニリン製造工程がアンモニア濃度を低減した培地または反応液で実施される」とは、アンモニア濃度がバニリン製造工程(例えば、発酵工程または生物変換工程)の一部の期間において低減されていれば足り、アンモニア濃度がバニリン製造工程(例えば、発酵工程または生物変換工程)の全期間において低減されていることを要しない。 The ammonia concentration may be reduced during the entire period of the vanillin manufacturing process, or may be reduced only during a part of the vanillin manufacturing process. That is, for example, when the production of vanillin is carried out by fermentation using microorganisms, the ammonia concentration may be reduced during the entire period of the fermentation process, or may be reduced only during a part of the period of the fermentation process. good. Further, for example, when the production of vanillin is carried out by bioconversion using microorganisms, the ammonia concentration may be reduced during the entire period of the bioconversion process, and is reduced only during a part of the bioconversion process. may be That is, "the production of vanillin or the process of producing vanillin is carried out under conditions with a reduced ammonia concentration" or "the production of vanillin or the process of producing vanillin is carried out in a medium or reaction solution with a reduced ammonia concentration" means that ammonia It is sufficient if the concentration is reduced during a part of the vanillin production process (e.g., fermentation process or bioconversion process), and the ammonia concentration is reduced during the entire vanillin production process (e.g., fermentation process or bioconversion process). not required to be
アンモニア濃度は、バニリン製造工程の全期間において上記例示した濃度に低減されていてもよく、バニリン製造工程の一部の期間にのみ上記例示した濃度に低減されていてもよい。すなわち、例えば、バニリンの製造が微生物を利用した発酵により実施される場合、アンモニア濃度は、発酵工程の全期間において上記例示した濃度に低減されていてもよ
く、発酵工程の一部の期間にのみ上記例示した濃度に低減されていてもよい。また、例えば、バニリンの製造が微生物を利用した生物変換により実施される場合、アンモニア濃度は、生物変換工程の全期間において上記例示した濃度に低減されていてもよく、生物変換工程の一部の期間にのみ上記例示した濃度に低減されていてもよい。すなわち、「バニリンの製造またはバニリン製造工程がアンモニア濃度を或る濃度に低減した条件で実施される」または「バニリンの製造またはバニリン製造工程が或るアンモニア濃度の培地または反応液で実施される」とは、アンモニア濃度がバニリン製造工程(例えば、発酵工程または生物変換工程)の一部の期間において当該濃度の範囲内にあれば足り、アンモニア濃度がバニリン製造工程(例えば、発酵工程または生物変換工程)の全期間において当該濃度の範囲内にあることを要しない。
The ammonia concentration may be reduced to the concentration exemplified above during the entire period of the vanillin production process, or may be reduced to the concentration exemplified above only during a part of the vanillin production process. That is, for example, when the production of vanillin is carried out by fermentation using microorganisms, the ammonia concentration may be reduced to the concentrations exemplified above during the entire period of the fermentation process, and only during a part of the period of the fermentation process. It may be reduced to the concentrations exemplified above. Further, for example, when the production of vanillin is carried out by bioconversion using microorganisms, the ammonia concentration may be reduced to the concentrations exemplified above during the entire period of the bioconversion process, and part of the bioconversion process It may be reduced to the concentration exemplified above only during the period. That is, "the production of vanillin or the process of producing vanillin is carried out under conditions in which the ammonia concentration is reduced to a certain concentration" or "the production of vanillin or the process of producing vanillin is carried out in a medium or reaction solution having a certain ammonia concentration." It is sufficient that the ammonia concentration is within the range of the concentration during a part of the vanillin manufacturing process (e.g., fermentation process or bioconversion process), and the ammonia concentration is within the vanillin manufacturing process (e.g., fermentation process or bioconversion process). ) is not required to be within the range of concentration for the entire period.
「一部の期間」は、バニリン生産が向上する限り、特に制限されない。「一部の期間」は、バニリン製造工程に用いられる微生物の種類、バニリン製造工程の長さ、所望のバニリン生産量等の諸条件に応じて適宜設定できる。「一部の期間」は、例えば、バニリン製造工程(例えば、発酵工程または生物変換工程)の全期間の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上、95%以上、97%以上、または99%以上の期間であってよい。また、「一部の期間」は、例えば、バニリン製造工程(例えば、発酵工程または生物変換工程)の内の、10時間以上、15時間以上、20時間以上、30時間以上、40時間以上、50時間以上、70時間以上、100時間以上、または150時間以上の期間であってもよい。 "Part of the period" is not particularly limited as long as vanillin production is improved. The "partial period" can be appropriately set according to various conditions such as the type of microorganism used in the vanillin production process, the length of the vanillin production process, and the desired vanillin production amount. "Part of the period" is, for example, 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, 90% or more, 95% or more of the entire period of the vanillin production process (e.g., fermentation process or bioconversion process) , 97% or greater, or 99% or greater. In addition, the "partial period" is, for example, 10 hours or more, 15 hours or more, 20 hours or more, 30 hours or more, 40 hours or more, 50 hours or more, 70 hours or more, 100 hours or more, or 150 hours or more.
また、バニリンの製造の際のアンモニア濃度(すなわち、アンモニア低減条件におけるアンモニア濃度)は、例えば、バニリン製造工程の全期間を通じての平均値として、上記例示した濃度に低減されていてもよい。すなわち、「バニリンの製造またはバニリン製造工程がアンモニア濃度を或る濃度に低減した条件で実施される」または「バニリンの製造またはバニリン製造工程が或るアンモニア濃度の培地または反応液で実施される」とは、バニリン製造工程の全期間を通じてのアンモニア濃度の平均値が当該濃度の範囲内にあることを意味してもよい。「バニリン製造工程の全期間を通じてのアンモニア濃度の平均値」とは、バニリン製造工程の全期間を通じてのアンモニア濃度の変動を反映するものであれば特に制限されないが、例えば、バニリン製造工程の全期間を通じて60分ごと、30分ごと、20分ごと、または10分ごとに測定されたアンモニア濃度の平均値を意味してよい。 In addition, the ammonia concentration during the production of vanillin (that is, the ammonia concentration under ammonia reduction conditions) may be reduced to the above-exemplified concentration as an average value over the entire period of the vanillin production process, for example. That is, "the production of vanillin or the process of producing vanillin is carried out under conditions in which the ammonia concentration is reduced to a certain concentration" or "the production of vanillin or the process of producing vanillin is carried out in a medium or reaction solution having a certain ammonia concentration." By may mean that the average ammonia concentration is within the range of concentrations throughout the entire period of the vanillin manufacturing process. "Average ammonia concentration throughout the entire period of the vanillin manufacturing process" is not particularly limited as long as it reflects the change in ammonia concentration throughout the period of the vanillin manufacturing process, but for example, the entire period of the vanillin manufacturing process may mean the average ammonia concentration measured every 60 minutes, every 30 minutes, every 20 minutes, or every 10 minutes through
アンモニア濃度を低減する手段は、特に制限されない。アンモニア濃度は、例えば、アンモニアの初発濃度(すなわち、バニリン製造工程の開始時の培地または反応液におけるアンモニア濃度)を低減すること、アンモニアの流加量(すなわち、バニリン製造工程の開始後に培地または反応液に供給されるアンモニア量)を低減すること、またはそれらの組み合わせにより、低減されてよい。 A means for reducing the ammonia concentration is not particularly limited. The ammonia concentration is, for example, to reduce the initial concentration of ammonia (i.e., the ammonia concentration in the medium or reaction solution at the start of the vanillin production process), the feed amount of ammonia (i.e., the medium or reaction after the start of the vanillin production process the amount of ammonia supplied to the liquid), or a combination thereof.
バニリンの製造の際のアンモニアの初発濃度(すなわち、アンモニア低減条件におけるアンモニアの初発濃度)は、例えば、0mM以上、0.1mM以上、0.3mM以上、0.5mM以上、0.7mM以上、1mM以上、1.5mM以上、2mM以上、2.5mM以上、3mM以上、3.5mM以上、4mM以上、4.5mM以上、5mM以上、5.5mM以上、6mM以上、6.5mM以上、7mM以上、7.5mM以上、8mM以上、8.5mM以上、9mM以上、9.5mM以上、または10mM以上であってもよく、700mM以下、600mM以下、500mM以下、400mM以下、300mM以下、200mM以下、100mM以下、50mM以下、20mM以下、または10mM以下であってもよく、それらの矛盾しない組み合わせであってもよい。バニリンの製造の際のアンモニアの初発濃度(すなわち、アンモニア低減条件におけるアンモニアの初発濃度)は、具体的には、例えば、1~700mM、1~400mM、または1~100mMであっても
よい。
The initial concentration of ammonia in the production of vanillin (that is, the initial concentration of ammonia under reduced ammonia conditions) is, for example, 0 mM or higher, 0.1 mM or higher, 0.3 mM or higher, 0.5 mM or higher, 0.7 mM or higher, 1 mM. 1.5 mM or more, 2 mM or more, 2.5 mM or more, 3 mM or more, 3.5 mM or more, 4 mM or more, 4.5 mM or more, 5 mM or more, 5.5 mM or more, 6 mM or more, 6.5 mM or more, 7 mM or more, 7.5 mM or higher, 8 mM or higher, 8.5 mM or higher, 9 mM or higher, 9.5 mM or higher, or 10 mM or higher, 700 mM or lower, 600 mM or lower, 500 mM or lower, 400 mM or lower, 300 mM or lower, 200 mM or lower, 100 mM or lower , 50 mM or less, 20 mM or less, or 10 mM or less, or any compatible combination thereof. Specifically, the initial concentration of ammonia during the production of vanillin (ie, the initial concentration of ammonia under ammonia-reducing conditions) may be, for example, 1 to 700 mM, 1 to 400 mM, or 1 to 100 mM.
バニリンの製造の際のアンモニアの使用量(すなわち、アンモニア低減条件におけるアンモニアの使用量)は、例えば、バニリン前駆体の使用量に対するモル比として、300%以下、250%以下、200%以下、150%以下、100%以下、70%以下、50%以下、30%以下、20%以下、15%以下、10%以下、5%以下、2%以下、または1%以下であってよい。 The amount of ammonia used in the production of vanillin (that is, the amount of ammonia used under reduced ammonia conditions) is, for example, 300% or less, 250% or less, 200% or less, 150% or less as a molar ratio to the amount of vanillin precursor used. % or less, 100% or less, 70% or less, 50% or less, 30% or less, 20% or less, 15% or less, 10% or less, 5% or less, 2% or less, or 1% or less.
バニリンの製造の際のアンモニアの使用量(すなわち、アンモニア低減条件におけるアンモニアの使用量)は、例えば、炭素源の使用量に対するモル比として、300%以下、250%以下、200%以下、150%以下、100%以下、70%以下、50%以下、30%以下、20%以下、15%以下、10%以下、5%以下、2%以下、または1%以下であってよい。 The amount of ammonia used in the production of vanillin (that is, the amount of ammonia used under ammonia reduction conditions) is, for example, 300% or less, 250% or less, 200% or less, 150% as a molar ratio to the amount of carbon source used. 100% or less, 70% or less, 50% or less, 30% or less, 20% or less, 15% or less, 10% or less, 5% or less, 2% or less, or 1% or less.
バニリンの製造の際のアンモニアの使用量(すなわち、アンモニア低減条件におけるアンモニアの使用量)は、例えば、バニリン前駆体と炭素源の総使用量に対するモル比として、300%以下、250%以下、200%以下、150%以下、100%以下、70%以下、50%以下、30%以下、20%以下、15%以下、10%以下、5%以下、2%以下、または1%以下であってよい。 The amount of ammonia used in the production of vanillin (that is, the amount of ammonia used under reduced ammonia conditions) is, for example, 300% or less, 250% or less, 200% or less as a molar ratio to the total amount of vanillin precursor and carbon source used. % or less, 150% or less, 100% or less, 70% or less, 50% or less, 30% or less, 20% or less, 15% or less, 10% or less, 5% or less, 2% or less, or 1% or less good.
「或る成分の使用量」とは、当該成分の初発含有量(すなわち、バニリン製造工程の開始時の培地または反応液における当該成分の含有量)および当該成分の流加量(すなわち、バニリン製造工程の開始後に培地または反応液に供給される当該成分の量)の総量を意味する。「或る成分の流加量」とは、特に、バニリン製造工程の開始から十分にバニリンが生産されるまでの期間における当該成分の流加量を意味してよい。「十分にバニリンが生産される」とは、例えば、培地または反応液におけるバニリン濃度が、バニリン製造工程の終了時の培地または反応液におけるバニリン濃度の90%以上、95%以上、97%以上、または99%以上の濃度に到達することを意味してよい。また、「十分にバニリンが生産される」とは、例えば、バニリン生産量が、バニリン製造工程の開始から終了までのバニリン生産量の90%以上、95%以上、97%以上、または99%以上の量に到達することを意味してよい。 "Amount of a certain component used" means the initial content of the component (i.e., the content of the component in the medium or reaction solution at the start of the vanillin manufacturing process) and the feed amount of the component (i.e., vanillin manufacturing amount of the component supplied to the medium or reaction solution after the start of the process). "Feed amount of a certain component" may particularly mean the fed amount of that component during the period from the start of the vanillin manufacturing process until sufficient vanillin is produced. "Sufficiently produced vanillin" means, for example, that the vanillin concentration in the medium or reaction solution is 90% or more, 95% or more, 97% or more of the vanillin concentration in the medium or reaction solution at the end of the vanillin production process, Or it may mean reaching a concentration of 99% or more. In addition, "sufficiently produced vanillin" means, for example, that the amount of vanillin produced is 90% or more, 95% or more, 97% or more, or 99% or more of the vanillin production amount from the start to the end of the vanillin manufacturing process. may mean reaching an amount of
アンモニア濃度は、特に、バニリン前駆体の使用に伴うアンモニアの使用量を低減することにより、低減されてよい。例えば、バニリン前駆体がアンモニアを含有し得る組成物の形態で使用される場合、該組成物に含有されるアンモニア量を低減することにより、バニリン前駆体の使用(具体的には、該組成物の使用)に伴うアンモニアの使用量を低減することができる。すなわち、そのような組成物に含有されるアンモニア量を低減することにより、バニリン前駆体の使用(具体的には、該組成物の使用)に伴う培地または反応液へのアンモニアの持ち込みを低減することができ、以て、アンモニアの使用量を低減することができる。そのような組成物としては、微生物を利用して製造されたバニリン前駆体が挙げられる。そのような組成物として、具体的には、微生物を利用して製造された、バニリン前駆体を含有する素材が挙げられる。バニリン前駆体を含有する素材については、上述の通りである。バニリン前駆体を含有する素材として、具体的には、バニリン前駆体を含有する培養液または反応液、該培養液または反応液から分離した上清、それらの濃縮物(例えば、濃縮液)、希釈物(例えば、希釈液)、乾燥物等の処理物が挙げられる。そのような組成物におけるバニリン前駆体の含有量は、例えば、1%(w/w)以上、3%(w/w)以上、5%(w/w)以上、7%(w/w)以上、10%(w/w)以上、15%(w/w)以上、または20%(w/w)以上であってもよく、95%(w/w)以下、90%(w/w)以下、80%(w/w)以下、70%(w/w)以下、60%(w/w)以下、50%(w/w)以下、40%(w/w)以下、30%(w/w)以下、2
0%(w/w)以下、または10%(w/w)以下であってもよく、それらの矛盾しない組み合わせであってもよい。そのような組成物におけるバニリン前駆体の含有量は、例えば、水分を除く該組成物全量に対するバニリン前駆体の量として、例えば、1%(w/w)以上、3%(w/w)以上、5%(w/w)以上、7%(w/w)以上、10%(w/w)以上、15%(w/w)以上、または20%(w/w)以上であってもよく、95%(w/w)以下、90%(w/w)以下、80%(w/w)以下、70%(w/w)以下、60%(w/w)以下、50%(w/w)以下、40%(w/w)以下、30%(w/w)以下、20%(w/w)以下、または10%(w/w)以下であってもよく、それらの矛盾しない組み合わせであってもよい。
Ammonia concentration may be reduced, particularly by reducing the amount of ammonia used with the use of vanillin precursors. For example, when the vanillin precursor is used in the form of a composition that can contain ammonia, by reducing the amount of ammonia contained in the composition, the use of the vanillin precursor (specifically, the composition use) can reduce the amount of ammonia used. That is, by reducing the amount of ammonia contained in such a composition, the introduction of ammonia into the medium or reaction solution accompanying the use of the vanillin precursor (specifically, the use of the composition) is reduced. It is possible to reduce the amount of ammonia used. Such compositions include vanillin precursors produced using microorganisms. Specific examples of such compositions include materials containing vanillin precursors produced using microorganisms. Materials containing vanillin precursors are as described above. Specific examples of materials containing vanillin precursors include culture media or reaction solutions containing vanillin precursors, supernatants separated from the culture media or reaction solutions, concentrates thereof (e.g., concentrates), and dilutions. processed products such as products (for example, diluted solutions) and dried products. The content of vanillin precursors in such compositions is, for example, 1% (w/w) or more, 3% (w/w) or more, 5% (w/w) or more, 7% (w/w) 10% (w/w) or more, 15% (w/w) or more, or 20% (w/w) or more, 95% (w/w) or less, 90% (w/w) ) or less, 80% (w/w) or less, 70% (w/w) or less, 60% (w/w) or less, 50% (w/w) or less, 40% (w/w) or less, 30% (w/w) below, 2
It may be 0% (w/w) or less, or 10% (w/w) or less, or any compatible combination thereof. The content of the vanillin precursor in such a composition is, for example, 1% (w/w) or more, 3% (w/w) or more as the amount of vanillin precursor relative to the total amount of the composition excluding water. , 5% (w/w) or more, 7% (w/w) or more, 10% (w/w) or more, 15% (w/w) or more, or 20% (w/w) or more Well, 95% (w/w) or less, 90% (w/w) or less, 80% (w/w) or less, 70% (w/w) or less, 60% (w/w) or less, 50% (w/w) or less w/w) or less, 40% (w/w) or less, 30% (w/w) or less, 20% (w/w) or less, or 10% (w/w) or less; It may be a combination that does not contradict.
バニリン前駆体は、アンモニアの含有量が低減された形態で製造されてよい。バニリン前駆体は、具体的には、アンモニアの含有量が低減された組成物の形態で製造されてよい。アンモニアの含有量が低減された形態でバニリン前駆体を製造する方法については、本明細書に記載の方法(すなわち、バニリンの製造方法)についての記載を準用できる。すなわち、バニリン前駆体の製造は、アンモニア濃度を低減した条件で実施されてよい。「アンモニア濃度」とは、培地または反応液(すなわち、バニリン前駆体の製造の場合、バニリン前駆体の製造が実施される培地または反応液)におけるアンモニア濃度を意味する。アンモニア濃度を低減した条件でバニリン前駆体を製造することにより、アンモニアの含有量が低減された形態でバニリン前駆体を製造することができ、以てバニリン前駆体の使用に伴うアンモニアの使用量を低減することができる。言い換えると、バニリンの製造の際のアンモニア濃度は、少なくとも、アンモニア濃度を低減した条件でバニリン前駆体を製造することにより低減されてよい。例えば、バニリン前駆体の製造の際に窒素源として用いられ得るアンモニア量を低減してよい。また、例えば、バニリン前駆体の製造の際にpH調整に用いられ得るアンモニア量を低減してよい。pH調整としては、プロトカテク酸および/またはバニリン酸の中和が挙げられる。すなわち、具体的には、例えば、プロトカテク酸を原料としてバニリン酸を製造する際に、プロトカテク酸および/またはバニリン酸の中和に用いられ得るアンモニア量を低減してよい。特に、プロトカテク酸を原料としてバニリン酸を製造する際に、プロトカテク酸の中和に用いられ得るアンモニア量を低減してもよい。また、具体的には、例えば、プロトカテク酸を原料としてプロトカテクアルデヒドを製造する際に、プロトカテク酸の中和に用いられ得るアンモニア量を低減してよい。プロトカテク酸および/またはバニリン酸の中和等のpH調整に用いられ得るアンモニア量は、例えば、pH調整を部分的または完全にアンモニア以外のpH調整用の物質(例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等の、アンモニア以外の上記例示した培地のpH調整用の物質)を用いて実施することにより、低減することができる。言い換えると、プロトカテク酸および/またはバニリン酸の中和等のpH調整に用いられ得るアンモニア量は、例えば、pH調整に用いられ得るアンモニアの一部または全部を他のpH調整用の物質(例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等の、アンモニア以外の上記例示した培地のpH調整用の物質)に代替することにより、低減することができる。pH調整に用いられ得るアンモニアとしては、アンモニアガスやアンモニア水が挙げられる。 The vanillin precursor may be produced in a form with a reduced ammonia content. The vanillin precursor may in particular be produced in the form of a composition with a reduced content of ammonia. As for the method for producing the vanillin precursor in a form with a reduced ammonia content, the method described herein (that is, the method for producing vanillin) can be applied mutatis mutandis. That is, the production of the vanillin precursor may be carried out under conditions with a reduced ammonia concentration. "Ammonia concentration" means the concentration of ammonia in a medium or reaction solution (that is, in the case of production of vanillin precursors, the medium or reaction solution in which production of vanillin precursors is carried out). By producing the vanillin precursor under conditions where the ammonia concentration is reduced, it is possible to produce the vanillin precursor in a form in which the content of ammonia is reduced, thereby reducing the amount of ammonia used in the use of the vanillin precursor. can be reduced. In other words, the ammonia concentration during production of vanillin may be reduced by at least producing the vanillin precursor under conditions in which the ammonia concentration is reduced. For example, the amount of ammonia that can be used as a nitrogen source during the production of vanillin precursors may be reduced. Also, for example, the amount of ammonia that may be used for pH adjustment during the production of vanillin precursors may be reduced. pH adjustment includes neutralization of protocatechuic acid and/or vanillic acid. Specifically, for example, when protocatechuic acid is used as a raw material to produce vanillic acid, the amount of ammonia that can be used to neutralize protocatechuic acid and/or vanillic acid may be reduced. In particular, when protocatechuic acid is used as a raw material to produce vanillic acid, the amount of ammonia that can be used to neutralize protocatechuic acid may be reduced. Specifically, for example, when protocatechuic acid is used as a raw material to produce protocatechualdehyde, the amount of ammonia that can be used to neutralize protocatechuic acid may be reduced. The amount of ammonia that can be used for pH adjustment, such as neutralization of protocatechuic acid and/or vanillic acid, can be partially or completely controlled by a pH adjusting substance other than ammonia (e.g., sodium hydroxide or potassium hydroxide). It can be reduced by using the above-exemplified medium pH adjusting substances other than ammonia, such as. In other words, the amount of ammonia that can be used for pH adjustment, such as neutralization of protocatechuic acid and/or vanillic acid, is such that some or all of the ammonia that can be used for pH adjustment is replaced by other pH adjusting substances (e.g., It can be reduced by substituting with a substance other than ammonia, such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, for adjusting the pH of the culture medium. Ammonia that can be used for pH adjustment includes ammonia gas and ammonia water.
上記のような組成物(例えば、バニリン前駆体を含有する素材)におけるアンモニアの含有量は、バニリンの製造の際のアンモニア濃度の低減を達成できる限り、特に制限されない。上記のような組成物(例えば、バニリン前駆体を含有する素材)におけるアンモニアの含有量は、例えば、該組成物におけるバニリン前駆体の含有量に対するモル比として、300%以下、250%以下、200%以下、150%以下、100%以下、70%以下、50%以下、30%以下、20%以下、15%以下、10%以下、5%以下、2%以下、または1%以下であってよい。 The content of ammonia in the above composition (for example, a material containing a vanillin precursor) is not particularly limited as long as the ammonia concentration can be reduced during the production of vanillin. The content of ammonia in the above composition (for example, a material containing a vanillin precursor) is, for example, 300% or less, 250% or less, 200% or less, as a molar ratio to the content of vanillin precursor in the composition. % or less, 150% or less, 100% or less, 70% or less, 50% or less, 30% or less, 20% or less, 15% or less, 10% or less, 5% or less, 2% or less, or 1% or less good.
以下、非限定的な実施例を参照して、本発明をさらに具体的に説明する。 The present invention will now be described in more detail with reference to non-limiting examples.
実施例:アンモニア制限条件におけるバニリン酸からのバニリン生産
(1)分析条件
バニリンの定量は、HPLC分析により行った。分析条件は以下に示す通り。
移動相A: 0.1%リン酸
移動相B: アセトニトリル
流速:1.0 ml/min
カラム温度:40℃
検出:UV 210 nm
カラム:Cadenza CD-C18、4.6×150 mm、3μm(Imtakt)
グラジエント:0-2 min(B: 5%)、2-15 min(B: 5-25%)、15-16 min (B: 25-60%)、16-20 min (B: 60%) 20.1-25 min(B: 5%)
Example: Vanillin production from vanillic acid under ammonia-limited conditions (1) Analysis conditions Vanillin was quantified by HPLC analysis. Analysis conditions are as shown below.
Mobile phase A: 0.1% phosphoric acid Mobile phase B: Acetonitrile Flow rate: 1.0 ml/min
Column temperature: 40℃
Detection: UV 210 nm
Column: Cadenza CD-C18, 4.6 x 150 mm, 3 µm (Imtakt)
Gradient: 0-2 min (B: 5%), 2-15 min (B: 5-25%), 15-16 min (B: 25-60%), 16-20 min (B: 60%) 20.1 -25 min (B: 5%)
アンモニアの定量は、BF-7(王子計測機器)により行った。分析条件は以下に示す通り。
移動相: BF用緩衝液 pH 7.0(王子計測機器)にα-ケトグルタル酸を終濃度 1 mM、NADH
を終濃度1 mMとなるように添加した
流速:1 mL/min
時間:90 sec
温度:37℃
電極:グルタミン酸電極、アンモニア電極(王子計測機器)
備考:アンモニア電極ではグルタミン酸も測定されるため、グルタミン酸電極でグルタミン酸濃度を測定した後、グルタミン酸濃度を引いた値をアンモニア濃度として算出した。
Ammonia was quantified using BF-7 (Oji Scientific Instruments). Analysis conditions are as shown below.
Mobile phase: BF buffer pH 7.0 (Oji Scientific Instruments) with α-ketoglutarate at a final concentration of 1 mM, NADH
was added to a final concentration of 1 mM Flow rate: 1 mL/min
Time: 90 seconds
Temperature: 37°C
Electrode: Glutamic acid electrode, ammonia electrode (Oji Scientific Instruments)
Remarks: Since the ammonia electrode also measures glutamic acid, the ammonia concentration was calculated by subtracting the glutamic acid concentration after measuring the glutamic acid concentration with the glutamic acid electrode.
ODの測定は、UV-1800(島津製作所)により行った。分析条件は以下に示す通り。
波長:600 nm
セル長:1 cm
OD was measured with UV-1800 (Shimadzu Corporation). Analysis conditions are as shown below.
Wavelength: 600nm
Cell length: 1 cm
(2)バニリン生産株の構築
プラスミドpVK9::Ptuf*-Ge_ACAR-entD(WO2018/079705の実施例<3>)をCorynebacterium glutamicum FKFC14(C. glutamicum 2256ΔvanABKΔNCgl0324ΔNCgl0313ΔNCgl2709;WO2018/079705の実施例<2>)にエレクトロポレーション法で導入した。FKFC14は、C. glutamicum 2256(ATCC 13869)を親株として構築された、vanillate demethylaseおよびバニリン酸取り込み系遺伝子(vanABK)ならびにalcohol dehydrogenase遺伝子(NCgl0324、NCgl0313、NCgl2709)の欠損株である。プラスミドpVK9::Ptuf*-Ge_ACAR-entDは、Gordonia effusa由来aromatic carboxylic acid reductase(ACAR)およびE. coli由来phosphopantetheinyl transferase(PPT)の共発現プラスミドである。菌体をCM-Dex SGFCプレート(グルコース2.5 g/L、フルクトース2.5 g/L、polypeptone 10 g/L、Yeast extract 10 g/L、KH2PO4 1 g/L、MgSO4・7H2O 0.4 g/L、FeSO4・7H2O 0.01 g/L、MnSO4・7H2O 0.01 g/L、コハク酸ニナトリウム・6H2O 2 g/L、グルコン酸ナトリウム 4 g/L、尿素3 g/L、ビオチン 10 μg/L、大豆の塩酸加水分解物(全窒素として)1.2 g/L、NaOHでpH 7.5へ調整、カナマイシン25 mg/L、Agar 15 g/L)にて31.5℃で培養した。取得したコロニーをCM-Dex SGFCプレートにて純化し、FKFC14/pVK9::Ptuf*-Ge_ACAR-entDと命名した。取得した株を4 mLのCM-Dex SGFC培地にて31.5℃で16時間程度培養し、0.9 mLの培養液を0.6 mL
の50%グリセロールと混合し、グリセロールストックとして-80℃にて保存した。
(2) Construction of vanillin-producing strain Plasmid pVK9::Ptuf*-Ge_ACAR-entD (Example <3> of WO2018/079705) was transferred to Corynebacterium glutamicum FKFC14 (C. glutamicum 2256ΔvanABKΔNCgl0324ΔNCgl0313ΔNCgl2709; Example <2> of WO2018/079705). It was introduced by the electroporation method. FKFC14 is a strain deficient in vanillate demethylase and vanillic acid uptake system genes (vanABK) and alcohol dehydrogenase genes (NCgl0324, NCgl0313, NCgl2709) constructed using C. glutamicum 2256 (ATCC 13869) as the parent strain. Plasmid pVK9::Ptuf*-Ge_ACAR-entD is a co-expression plasmid of Gordonia effusa-derived aromatic carboxylic acid reductase (ACAR) and E. coli-derived phosphopantetheinyl transferase (PPT). Cells were plated on a CM-Dex SGFC plate (glucose 2.5 g/L, fructose 2.5 g/L, polypeptone 10 g/L, yeast extract 10 g/L, KH 2 PO 4 1 g/L, MgSO 4 7H 2 O 0.4 g/L, FeSO4.7H2O 0.01 g/L, MnSO4.7H2O 0.01 g/L, disodium succinate 6H2O 2 g/L, sodium gluconate 4 g/L, urea 3 g /L, biotin 10 μg/L, hydrolyzed soybean hydrolyzate (as total nitrogen) 1.2 g/L, adjusted to pH 7.5 with NaOH, kanamycin 25 mg/L, Agar 15 g/L) at 31.5°C did. The obtained colony was purified on a CM-Dex SGFC plate and designated as FKFC14/pVK9::Ptuf*-Ge_ACAR-entD. The obtained strain was cultured in 4 mL of CM-Dex SGFC medium at 31.5°C for about 16 hours, and 0.9 mL of the culture medium was diluted to 0.6 mL.
50% glycerol and stored at -80°C as a glycerol stock.
(3)バニリン酸からのバニリン生産
FKFC14/pVK9::Ptuf*-Ge_ACAR-entDをCM-Dex-Km(グルコース5 g/L、polypeptone 10 g/L、Yeast extract 10 g/L、KH2PO41 g/L、MgSO4・7H2O 0.4 g/L、尿素3 g/L、FeSO4・7H2O 0.01 g/L、MnSO4・7H2O 0.01 g/L、ビオチン 10 μg/L、大豆の塩酸加水分解物(全窒
素として)1.2 g/L、KOHでpH 7.5へ調整、カナマイシン25 mg/L、Agar 20 g/L)プレート上で20℃、3日間培養した。得られた菌体をカナマイシン25 mg/L含むCM-Dex-Glc10培地(グルコース10 g/L、polypeptone 10 g/L、Yeast extract 10 g/L、KH2PO4 1 g/L、MgSO4
・7H2O 0.4 g/L、尿素3 g/L、FeSO4・7H2O 0.01 g/L、MnSO4・7H2O 0.01 g/L、ビオチン 10 μg/L、大豆の塩酸加水分解物(全窒素として)1.2 g/L、KOHでpH 7.5へ調整)50 mL
に植菌し、坂口フラスコを用いて31.5℃で18時間振盪培養を行った。得られた培養液25 mLを遠心し、上清を取り除き、OD 600 nmが15となるように0.85% NaCl溶液で懸濁し、菌体懸濁液を得た。1 mLの菌体懸濁液を9 mLのバニリン生産培地(終濃度:バニリン酸30 g/L、NH4Cl 0-1000 mM、(NH4)2SO40-500 mM、グルコース60 g/L、polypeptone 10 g/L、Yeast extract 10 g/L、KH2PO41 g/L、MgSO4・7H2O 0.4 g/L、FeSO4・7H2O 0.01 g/L、MnSO4
・7H2O 0.01 g/L、ビオチン 10 μg/L、KOHでpH 7.4へ調整、カナマイシン25 mg/L)に植菌し、30℃で48時間培養した。培養開始時の培養液8 μLを1 mLの超純水と混合し、アン
モニア濃度を測定した。また、培養48時間目の培養液10 μLと1 mLの培養停止液(1%リン酸、50%エタノール)を混合し、フィルターろ過液をHPLC分析に供した。また、培養48時
間目の培養液20 μLを1 mLの超純水と混合し、ODを測定した。添加したNH4Clおよび(NH4)2SO4の量、培養開始時におけるアンモニア濃度、培養48時間目のODおよびバニリン生成量を表1に示す。
(3) Vanillin production from vanillic acid
FKFC14/pVK9::Ptuf*-Ge_ACAR-entD was converted to CM-Dex-Km (glucose 5 g/L, polypeptone 10 g/L, yeast extract 10 g/L, KH2PO4 1 g/L, MgSO4 7H 2O 0.4 g/L, urea 3 g/L, FeSO 4 7H 2 O 0.01 g/L, MnSO 4 7H 2 O 0.01 g/L, biotin 10 μg/L, soybean hydrochloric acid hydrolyzate (total nitrogen as) 1.2 g/L, adjusted to pH 7.5 with KOH, kanamycin 25 mg/L, Agar 20 g/L) and cultured on a plate at 20°C for 3 days. CM-Dex-Glc10 medium containing 25 mg/L kanamycin (glucose 10 g/L, polypeptone 10 g/L, yeast extract 10 g/L, KH 2 PO 4 1 g/L, MgSO 4
・7H2O 0.4 g/L, urea 3 g/L, FeSO4・7H2O 0.01 g/L, MnSO4・7H2O 0.01 g/L, biotin 10 μg/L, soybean hydrolyzate ( (as total nitrogen) 1.2 g/L, adjusted to pH 7.5 with KOH) 50 mL
and cultured with shaking at 31.5°C for 18 hours using a Sakaguchi flask. 25 mL of the resulting culture medium was centrifuged, the supernatant was removed, and the suspension was suspended in a 0.85% NaCl solution to an OD 600 nm of 15 to obtain a cell suspension. Add 1 mL of the cell suspension to 9 mL of vanillin production medium (final concentration: vanillic acid 30 g/L, NH 4 Cl 0-1000 mM, (NH 4 ) 2 SO 4 0-500 mM, glucose 60 g/ L, polypeptone 10 g/L, yeast extract 10 g/L, KH2PO4 1 g/L, MgSO4・7H2O 0.4 g/L, FeSO4・7H2O 0.01 g/L, MnSO4
- 7H2O 0.01 g/L, biotin 10 µg/L, adjusted to pH 7.4 with KOH, kanamycin 25 mg/L), and cultured at 30°C for 48 hours. 8 μL of the culture medium at the start of culture was mixed with 1 mL of ultrapure water, and the ammonia concentration was measured. In addition, 10 μL of the culture medium after 48 hours of culture was mixed with 1 mL of culture termination solution (1% phosphoric acid, 50% ethanol), and the filtered filtrate was subjected to HPLC analysis. In addition, 20 μL of the culture medium after 48 hours of culture was mixed with 1 mL of ultrapure water, and the OD was measured. Table 1 shows the amount of NH 4 Cl and (NH 4 ) 2 SO 4 added, the ammonia concentration at the start of the culture, the OD after 48 hours of culture, and the amount of vanillin produced.
アンモニウム塩の添加量の減少に伴い、生育の向上およびバニリン生産の向上が認められた。また、特に、NH4 +添加濃度が50-600 mMの場合には、NH4 +添加濃度が800-1000 mMの場合と比較して、OD当たりのバニリン生産量の増大が認められた。アンモニウム塩の種類で結果の傾向に差が認められなかったことから、生育の向上およびバニリン生産の向上はアンモニア濃度の低減によるものと考えられる。 Improvements in growth and vanillin production were observed as the amount of ammonium salt added decreased. In particular, when the NH 4 + addition concentration was 50-600 mM, an increase in vanillin production per OD was observed as compared to the case where the NH 4 + addition concentration was 800-1000 mM. Since there was no difference in the tendency of the results depending on the kind of ammonium salt, it is considered that the improvement of growth and the improvement of vanillin production are due to the reduction of ammonia concentration.
<配列表の説明>
配列番号1:Gordonia effusaのACAR遺伝子の塩基配列
配列番号2:Gordonia effusaのACARタンパク質のアミノ酸配列
配列番号3:Escherichia coli MG1655のentD遺伝子の塩基配列
配列番号4:Escherichia coli MG1655のEntDタンパク質のアミノ酸配列
配列番号5:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のvanK遺伝子の塩基配列
配列番号6:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のVanKタンパク質のアミノ酸配列
配列番号7:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のvanA遺伝子の塩基配列
配列番号8:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のVanAタンパク質のアミノ酸配列
配列番号9:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のvanB遺伝子の塩基配列
配列番号10:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のVanBタンパク質のアミノ酸配列
配列番号11:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のNCgl0324遺伝子の塩基配列
配列番号12:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のNCgl0324タンパク質の
アミノ酸配列
配列番号13:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のNCgl0313遺伝子の塩基配列
配列番号14:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のNCgl0313タンパク質のアミノ酸配列
配列番号15:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のNCgl2709遺伝子の塩基配列
配列番号16:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のNCgl2709タンパク質のアミノ酸配列
<Description of Sequence Listing>
SEQ ID NO: 1: nucleotide sequence of ACAR gene of Gordonia effusa SEQ ID NO: 2: amino acid sequence of ACAR protein of Gordonia effusa SEQ ID NO: 3: nucleotide sequence of entD gene of Escherichia coli MG1655 SEQ ID NO: 4: amino acid sequence of EntD protein of Escherichia coli MG1655 SEQ ID NO: 5: base sequence of vanK gene of Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869) SEQ ID NO: 6: amino acid sequence of VanK protein of Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869) SEQ ID NO: 7: base of vanA gene of Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869) SEQ ID NO: 8: amino acid sequence of VanA protein of Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869) SEQ ID NO: 9: base sequence of vanB gene of Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869) Amino acid sequence SEQ ID NO: 11: base sequence of NCgl0324 gene of Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869) SEQ ID NO: 12: amino acid sequence of NCgl0324 protein of Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869) SEQ ID NO: 13: NCgl0313 gene of Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869) SEQ ID NO: 14: amino acid sequence of NCgl0313 protein of Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869) SEQ ID NO: 15: nucleotide sequence of NCgl2709 gene of Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869) amino acid sequence of protein
Claims (22)
バニリンを生産する能力を有する微生物を利用してバニリンを製造すること
を含み、
前記製造が、アンモニア濃度を低減した条件で実施される、方法。 A method for producing vanillin, comprising:
including producing vanillin using a microorganism capable of producing vanillin,
The method, wherein the production is carried out under conditions with reduced ammonia concentration.
前記素材が、前記前駆体を含有する培養液または反応液、該培養液または反応液から分離した上清、それらの処理物、またはそれらの組み合わせである、請求項10~12のいずれか1項に記載の方法。 The precursor is used in the form of a material containing the precursor,
13. Any one of claims 10 to 12, wherein the material is a culture medium or reaction solution containing the precursor, a supernatant separated from the culture medium or reaction solution, a processed product thereof, or a combination thereof. The method described in .
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