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JP2012254044A - Method for producing substance using metabolic pathway going through acetyl coa in yeast - Google Patents

Method for producing substance using metabolic pathway going through acetyl coa in yeast Download PDF

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JP2012254044A
JP2012254044A JP2011129527A JP2011129527A JP2012254044A JP 2012254044 A JP2012254044 A JP 2012254044A JP 2011129527 A JP2011129527 A JP 2011129527A JP 2011129527 A JP2011129527 A JP 2011129527A JP 2012254044 A JP2012254044 A JP 2012254044A
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polypeptide
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amino acid
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Japanese (ja)
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Hideyuki Tamagawa
川 英 幸 玉
Shigehito Ikushima
嶋 茂 仁 生
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Kirin Holdings Co Ltd
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Kirin Holdings Co Ltd
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Abstract

【課題】アセチルCoAを経由する代謝産物を高生産し得る酵母菌株の提供。
【解決手段】以下の酵素:(a)アセチルCoA合成酵素(ACS);および(b)アセチルCoAアセチル基転移酵素(ERG10)の活性が増強されている、酵母菌株。
【選択図】なし
Provided is a yeast strain capable of producing a metabolite via acetyl-CoA at a high yield.
A yeast strain having enhanced activity of the following enzymes: (a) acetyl CoA synthase (ACS); and (b) acetyl CoA acetyltransferase (ERG10).
[Selection figure] None

Description

発明の背景Background of the Invention

技術分野
本発明は、酵母において、アセチルCoAを経由する代謝経路を利用した物質の製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a substance using a metabolic pathway via acetyl CoA in yeast.

背景技術
深刻化する環境問題を背景に、バイオ燃料が石油の代替燃料として注目を集めている。エタノールはバイオ燃料としてよく知られているが、ガソリンより低いエネルギー密度しか有さないこと、輸送燃料として機能させるためには限られた濃度範囲でガソリンと混合する必要があることから、燃料としての欠点も多い。イソプロパノールは、1−ブタノールよりも高いオクタン価を有し、また、工業原料としても利用される汎用性の高い溶剤である。イソプロパノールは、ナフサ由来のプロピレンの水和によって製造されており、再生可能な供給源から商業的に生産されたことはない。
Background Art Biofuels are attracting attention as an alternative fuel for oil against the background of the growing environmental problems. Ethanol is well known as a biofuel, but it has a lower energy density than gasoline and it must be mixed with gasoline in a limited concentration range to function as a transportation fuel. There are many drawbacks. Isopropanol has a higher octane number than 1-butanol, and is a highly versatile solvent that is also used as an industrial raw material. Isopropanol is produced by hydration of propylene from naphtha and has never been produced commercially from renewable sources.

微生物によるアセトンやブタノールの発酵生産は、20世紀初頭に産業的に行われていた。絶対嫌気性菌のある種のクロストリジウム属細菌はアセトンとブタノールを同時に生産することができる(アセトン・ブタノール発酵)。アセトンは細菌細胞内に存在するアセチルCoAを原料として生産される。アセチルCoAは、アセチルCoAアセチル基転移酵素(チオラーゼ)によってアセトアセチルCoAに変換され、さらにCoA転移酵素によってアセト酢酸に変換され、さらにアセト酢酸脱炭酸酵素によってアセトンへと変換される。ある種のクロストリジウム属細菌はさらに二級アルコールの脱水素酵素を有し、アセトンからイソプロパノールを生産する。Chenらは、クロストリジウム・ベイジェリンキを含む52株のクロストリジウム属細菌の中で、最大で30mM(1.8g/L)のイソプロパノールを生産する株が存在したことを報告している(非特許文献1:Chen, J.-S., and S. F. Hiu. Acetone-butanol-isopropanol production by Clostridium beijerinckii (synonym, Clostridium butylicum). Biotechnol. Lett. 1986. 8:371-376)。また、最近になってHanaiらおよびJojimaらは、大腸菌にクロストリジウム属由来のCoA転移酵素、アセト酢酸脱炭酸酵素、二級アルコール脱水素酵素を導入し、内在性のアセチルCoAアセチル基転移酵素を過剰発現させることによってイソプロパノールを効率的に生産できる大腸菌株を報告している(非特許文献2:T. Hanai, S. Atsumi, and J. C. Liao. Engineered Synthetic Pathway for Isopropanol Production in Escherichia coli. Appl Environ Microbiol, Dec. 2007, p. 7814-7818;非特許文献3:Toru Jojima & Masayuki Inui & Hideaki Yukawa. Production of isopropanol by metabolically engineered Escherichia coli. Appl Microbiol Biotechnol 2008 77:1219-1224)。しかしながら、大腸菌は、糖耐性、浸透圧耐性、塩耐性、有機溶剤耐性など各種ストレス耐性はあまり高くないことが多く、ファージ汚染によるリスクもある。また、イソプロパノール耐性が低いことは生産物による発酵の阻害が起こることを意味する。発酵阻害を回避するためにガスストリッピング法などを用いて生産物を培地から除去しながら発酵を続ける方法が知られているが、該方法の使用は発酵生産の工程を煩雑化させるだけでなく、コスト増加につながる。これらの問題を解決するための一つの手段として、高い有機溶剤耐性を有する微生物を用いてイソプロパノール生産をすることが考えられる。   Fermentative production of acetone and butanol by microorganisms was carried out industrially at the beginning of the 20th century. Certain Clostridium bacteria that are absolutely anaerobic bacteria can produce acetone and butanol simultaneously (acetone-butanol fermentation). Acetone is produced using acetyl CoA present in bacterial cells as a raw material. Acetyl CoA is converted to acetoacetyl CoA by acetyl CoA acetyltransferase (thiolase), further converted to acetoacetate by CoA transferase, and further converted to acetone by acetoacetate decarboxylase. Certain Clostridium bacteria also have a secondary alcohol dehydrogenase that produces isopropanol from acetone. Chen et al. Reported that among 52 strains of the genus Clostridium including Clostridium beigerinki, there was a strain that produced 30 mM (1.8 g / L) of isopropanol at the maximum (Non-patent Document 1: Chen, J.-S., and SF Hiu. Acetone-butanol-isopropanol production by Clostridium beijerinckii (synonym, Clostridium butylicum). Biotechnol. Lett. 1986. 8: 371-376). Recently, Hanai et al. And Jojima et al. Introduced Escherichia coli with CoA transferase, acetoacetate decarboxylase, secondary alcohol dehydrogenase derived from the genus Clostridium, and excess endogenous acetyl CoA acetyltransferase. An E. coli strain that can efficiently produce isopropanol by expression is reported (Non-patent Document 2: T. Hanai, S. Atsumi, and JC Liao. Engineered Synthetic Pathway for Isopropanol Production in Escherichia coli. Appl Environ Microbiol, Dec. 2007, p. 7814-7818; Non-Patent Document 3: Toru Jojima & Masayuki Inui & Hideaki Yukawa. Production of isopropanol by metabolically engineered Escherichia coli. Appl Microbiol Biotechnol 2008 77: 1219-1224). However, Escherichia coli is often not very resistant to various stresses such as sugar resistance, osmotic pressure resistance, salt resistance, organic solvent resistance, and there is a risk of phage contamination. In addition, low isopropanol resistance means that fermentation of the product is inhibited. In order to avoid fermentation inhibition, a method of continuing fermentation while removing the product from the medium using a gas stripping method or the like is known. However, the use of this method not only complicates the process of fermentation production. , Leading to increased costs. As one means for solving these problems, it is conceivable to produce isopropanol using a microorganism having high resistance to organic solvents.

単細胞真核微生物である酵母は高い有機溶剤耐性を示し、また、大腸菌などの微生物と同様に、培養設備、培養時間および培養コストの面で高等生物の細胞よりも安価に培養することができるという特徴を有する。特に、出芽酵母はビールやワインなどの酒類やパンの製造に用いられ、その食品としての安全性が確認されている。   Yeast, which is a unicellular eukaryotic microorganism, exhibits high resistance to organic solvents, and, like microorganisms such as Escherichia coli, can be cultured at a lower cost than cells of higher organisms in terms of culture equipment, culture time and culture cost. Has characteristics. In particular, budding yeast is used in the production of alcoholic beverages such as beer and wine and bread, and its safety as a food product has been confirmed.

酵母でイソプロパノールを生産するためには、その酵母菌株に、外因性のCoA転移酵素、アセト酢酸脱炭酸酵素、および二級アルコール脱水素酵素を導入する必要がある。これまで、酵母によるイソプロパノールの製造例としては、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)にイソプロピルアルコール生産酵素群の遺伝子を導入し、この形質転換体を培養することによりイソプロパノールを製造したことが報告されている(特許文献1:特開2011−97929号公報)。しかし、この方法によるイソプロパノールの生産量は、培養液中の濃度として100mg/L前後という少量に過ぎない。酵母は真核生物であり、オルガネラが存在することから、イソプロパノール合成の基質であるアセチルCoAを細胞質に供給する経路が複数存在している。どの経路からアセチルCoAを細胞質に供給することがイソプロパノール合成にとって有利であるのか、あるいはどのような酵母がそういった能力に優れているか、これまでに調査された例はない。   In order to produce isopropanol in yeast, it is necessary to introduce exogenous CoA transferase, acetoacetate decarboxylase, and secondary alcohol dehydrogenase into the yeast strain. So far, as an example of production of isopropanol by yeast, it has been reported that isopropanol was produced by introducing genes of isopropyl alcohol producing enzyme group into Saccharomyces cerevisiae and culturing the transformant. (Patent Document 1: JP 2011-97929 A). However, the amount of isopropanol produced by this method is only a small amount of about 100 mg / L as the concentration in the culture solution. Since yeast is a eukaryote and organelles exist, there are multiple pathways for supplying acetyl CoA, which is a substrate for isopropanol synthesis, to the cytoplasm. To date, there has been no investigation of which route is advantageous for isopropanol synthesis by supplying acetyl-CoA to the cytoplasm, or what kind of yeast is superior in such ability.

キャンディダ・ユティリス(Candida utilis)は、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)およびサッカロマイセス・フラジリス(Saccharomyces fragilis)と同様に、FDA(米国連邦食品医薬品局)によって食用酵母として認定されており、食品添加物として安全に使用できることが認められている食用酵母である。実際に、現在でも、キャンディダ・ユティリスは、日本をはじめとして、ドイツやアメリカなど世界各国で生産され、食飼料として利用されている。また、キャンディダ・ユティリスは、ペントースの資化による菌体生産、エチルアセテート、L−グルタミン酸、グルタチオン、インベルターゼなどの生産株として広く産業界で利用されてきた。近年、キャンディダ・ユティリスにおいても形質転換法が開発され、様々な化合物が代謝工学的に生産される技術が開発されている(非特許文献4:Hiroshi Shimada, Keiji Kondo, Paul D. Fraser, Yutaka Miura, Toshiko Saito, and Norihiko Misawa., Increased Carotenoid Production by the Food Yeast Candida utilis through Metabolic Engineering of the Isoprenoid Pathway., Appl Environ Microbiol, July 1998, p. 2676-2680, Vol. 64, No. 7;非特許文献5:Yutaka Miura, Keiji Kondo, Toshiko Saito, Hiroshi Shimada, Paul D. Fraser, and Norihiko MisawaProduction of the Carotenoids Lycopene, β-Carotene, and Astaxanthin in the Food Yeast Candida utilis., Appl Environ Microbiol, April 1998, p. 1226-1229, Vol. 64, No. 4;非特許文献6:Keiji Kondo,, Yutaka Miura, Hidetaka Sone, Kazuo Kobayashi & Hiroshi lijima., High-level expression of a sweet protein, monellin, in the food yeast Candida utilis., Nature Biotechnology 15, 453 - 457 (1997);非特許文献7:Yutaka Miura, Keiji Kondo, Hiroshi Shimada, Toshiko Saito, Katsumi Nakamura, Norihiko Misawa., Production of lycopene by the food yeast, Candida utilis that does not naturally synthesize carotenoid., Biotechnology and Bioengineering Volume 58 Issue 2-3, Pages 306-308;非特許文献8:Shigehito IKUSHIMA, Toshio FUJII, Osamu KOBAYASHI, Satoshi YOSHIDA and Aruto YOSHIDA., Genetic Engineering of Candida utilis Yeast for Efficient Production of L-Lactic Acid., Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Vol. 73 (2009) , No. 8 pp.1818-1824;非特許文献9:Yi-Ren Hong, Ya-Lei Chen, Lynn Farh, Wen-Jen Yang, Chen-Hua Liao and David Shiuan.,Recombinant Candida utilis for the production of biotin., Applied Microbiology and Biotechnology.,Volume 71(2006), Number 2, 211-221)。また、キャンディダ・ユティリスは、サッカロマイセス属とは異なり、クラブツリー(Crabtree)効果陰性酵母であることから、グルコース存在下でも呼吸活性が低下しない。これにより、十分に通気を行う条件を採用することにより、エタノールの生成を抑えることができる。さらに、キャンディダ・ユティリスは呼吸活性も高く、一旦生成したエタノールも速やかに再同化されることから、効率的な菌体や代謝産物の生産を可能とする。 Candida utilis, as well as Saccharomyces cerevisiae and Saccharomyces fragilis, is certified as an edible yeast by the FDA (Federal Food and Drug Administration). It is an edible yeast that has been approved for safe use. In fact, even today, Candida utilis is produced in various countries around the world, including Japan, Germany and the United States, and is used as feed. Candida utilis has been widely used in the industry as a production strain for microbial production by pentose assimilation, ethyl acetate, L-glutamic acid, glutathione, invertase and the like. In recent years, transformation methods have also been developed in Candida utilis, and techniques for producing various compounds in metabolic engineering have been developed (Non-patent Document 4: Hiroshi Shimada, Keiji Kondo, Paul D. Fraser, Yutaka). Miura, Toshiko Saito, and Norihiko Misawa., Increased Carotenoid Production by the Food Yeast Candida utilis through Metabolic Engineering of the Isoprenoid Pathway., Appl Environ Microbiol, July 1998, p. 2676-2680, Vol. 64, No. 7; Patent Document 5: Yutaka Miura, Keiji Kondo, Toshiko Saito, Hiroshi Shimada, Paul D. Fraser, and Norihiko MisawaProduction of the Carotenoids Lycopene, β-Carotene, and Astaxanthin in the Food Yeast Candida utilis., Appl Environ Microbiol, April 1998, .. p 1226-1229, Vol 64, No. 4; non-Patent Document 6: Keiji Kondo,, Yutaka Miura , Hidetaka Sone, Kazuo Kobayashi & Hiroshi lijima., High-level expression of a sweet protein, monellin, in the food yeast Candida utilis., Nature Biotechnology 15, 453-457 (1997); Non-patent document 7: Yutaka Miura, Keiji Kondo, Hiroshi Shimada, Toshiko Saito, Katsumi Nakamura, Norihiko Misawa., Production of lycopene by the food yeast, Candida utilis that does not naturally synthesize carotenoid., Biotechnology and Bioengineering Volume 58 Issue 2-3, Pages 306-308; Non-Patent Document 8: Shigehito IKUSHIMA, Toshio FUJII, Osamu KOBAYASHI, Satoshi YOSHIDA and Aruto YOSHIDA., Genetic Engineering of Candida utilis Yeast for Efficient Production of L-Lactic Acid., Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Vol. 73 (2009), No. 8 pp.1818-1824 Non-Patent Document 9: Yi-Ren Hong, Ya-Lei Chen, Lynn Farh, Wen-Jen Yang, Chen-Hua Liao and David Shiuan., Recombinant Candida utilis for the production of biotin., Applied Microbiology and Biotechnology., Volume 71 (2006), Number 2, 211-221). Candida utilis, unlike the Saccharomyces genus, is a crabtree-negative yeast, and therefore its respiratory activity does not decrease even in the presence of glucose. Thereby, the production | generation of ethanol can be suppressed by employ | adopting the conditions which fully ventilate. Furthermore, Candida utilis has a high respiratory activity, and once produced ethanol is promptly reanalyzed, it enables efficient production of bacterial cells and metabolites.

酵母でイソプロパノールのような物質を生産する場合、一般に、副産物としてのエタノールの生成が問題となる。このエタノール副生を抑制するために、エタノール生産の重要酵素であるピルビン酸脱炭酸酵素遺伝子(PDC)を欠損させる取り組みがなされている(特許文献2:国際公開第2010/095751号パンフレット;特許文献3:国際公開第2010/095750号パンフレット;非特許文献10:Flikweert MT, Van Der Zanden L, Janssen WM, et al. Pyruvate decarboxylase: an indispensable enzyme for growth of Saccharomyces cerevisiae on glucose. Yeast 12(1996): 247-257;非特許文献11:van Maris AJA, Winkler AA, Porro D, et al. Homofermentative lactate production cannot sustain anaerobic growth of engineered Saccharomyces cerevisiae: Possible consequence of energy-dependent lactate export. Appl Environ Microbiol 70(2004): 2898-2905)。 When producing a substance such as isopropanol in yeast, the production of ethanol as a by-product is generally a problem. In order to suppress this ethanol by-product, efforts have been made to delete the pyruvate decarboxylase gene ( PDC ), which is an important enzyme for ethanol production (Patent Document 2: WO 2010/095751; Patent Document) 3: International Publication No. 2010/095750; Non-Patent Document 10: Flikweert MT, Van Der Zanden L, Janssen WM, et al. Pyruvate decarboxylase: an indispensable enzyme for growth of Saccharomyces cerevisiae on glucose. Yeast 12 (1996): 247-257; Non-Patent Document 11: van Maris AJA, Winkler AA, Porro D, et al. Homofermentative lactate production cannot sustain anaerobic growth of engineered Saccharomyces cerevisiae: Possible consequences of energy-dependent lactate export. Appl Environ Microbiol 70 (2004) : 2898-2905).

Chen, J.-S., and S. F. Hiu. Acetone-butanol-isopropanol production by Clostridium beijerinckii (synonym, Clostridium butylicum). Biotechnol. Lett. 1986. 8:371-376Chen, J.-S., and S. F. Hiu.Acetone-butanol-isopropanol production by Clostridium beijerinckii (synonym, Clostridium butylicum). Biotechnol. Lett. 1986. 8: 371-376 T. Hanai, S. Atsumi, and J. C. Liao. Engineered Synthetic Pathway for Isopropanol Production in Escherichia coli. Appl Environ Microbiol, Dec. 2007, p. 7814-7818T. Hanai, S. Atsumi, and J. C. Liao. Engineered Synthetic Pathway for Isopropanol Production in Escherichia coli. Appl Environ Microbiol, Dec. 2007, p. 7814-7818 Toru Jojima & Masayuki Inui & Hideaki Yukawa. Production of isopropanol by metabolically engineered Escherichia coli. Appl Microbiol Biotechnol 2008 77:1219-1224Toru Jojima & Masayuki Inui & Hideaki Yukawa. Production of isopropanol by metabolically engineered Escherichia coli. Appl Microbiol Biotechnol 2008 77: 1219-1224 Hiroshi Shimada, Keiji Kondo, Paul D. Fraser, Yutaka Miura, Toshiko Saito, and Norihiko Misawa., Increased Carotenoid Production by the Food Yeast Candida utilis through Metabolic Engineering of the Isoprenoid Pathway., Appl Environ Microbiol, July 1998, p. 2676-2680, Vol. 64, No. 7Hiroshi Shimada, Keiji Kondo, Paul D. Fraser, Yutaka Miura, Toshiko Saito, and Norihiko Misawa., Increased Carotenoid Production by the Food Yeast Candida utilis through Metabolic Engineering of the Isoprenoid Pathway., Appl Environ Microbiol, July 1998, p. 2676 -2680, Vol. 64, No. 7 Yutaka Miura, Keiji Kondo, Toshiko Saito, Hiroshi Shimada, Paul D. Fraser, and Norihiko MisawaProduction of the Carotenoids Lycopene, β-Carotene, and Astaxanthin in the Food Yeast Candida utilis., Appl Environ Microbiol, April 1998, p. 1226-1229, Vol. 64, No. 4Yutaka Miura, Keiji Kondo, Toshiko Saito, Hiroshi Shimada, Paul D. Fraser, and Norihiko MisawaProduction of the Carotenoids Lycopene, β-Carotene, and Astaxanthin in the Food Yeast Candida utilis., Appl Environ Microbiol, April 1998, p. 1226- 1229, Vol. 64, No. 4 Keiji Kondo,, Yutaka Miura, Hidetaka Sone, Kazuo Kobayashi & Hiroshi lijima., High-level expression of a sweet protein, monellin, in the food yeast Candida utilis., Nature Biotechnology 15, 453 - 457 (1997)Keiji Kondo ,, Yutaka Miura, Hidetaka Sone, Kazuo Kobayashi & Hiroshi lijima., High-level expression of a sweet protein, monellin, in the food yeast Candida utilis., Nature Biotechnology 15, 453-457 (1997) Yutaka Miura, Keiji Kondo, Hiroshi Shimada, Toshiko Saito, Katsumi Nakamura, Norihiko Misawa., Production of lycopene by the food yeast, Candida utilis that does not naturally synthesize carotenoid., Biotechnology and Bioengineering Volume 58 Issue 2-3, Pages 306-308Yutaka Miura, Keiji Kondo, Hiroshi Shimada, Toshiko Saito, Katsumi Nakamura, Norihiko Misawa., Production of lycopene by the food yeast, Candida utilis that does not naturally synthesize carotenoid., Biotechnology and Bioengineering Volume 58 Issue 2-3, Pages 306- 308 Shigehito IKUSHIMA, Toshio FUJII, Osamu KOBAYASHI, Satoshi YOSHIDA and Aruto YOSHIDA., Genetic Engineering of Candida utilis Yeast for Efficient Production of L-Lactic Acid., Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Vol. 73 (2009) , No. 8 pp.1818-1824Shigehito IKUSHIMA, Toshio FUJII, Osamu KOBAYASHI, Satoshi YOSHIDA and Aruto YOSHIDA., Genetic Engineering of Candida utilis Yeast for Efficient Production of L-Lactic Acid., Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Vol. 73 (2009), No. 8 pp. 1818-1824 Yi-Ren Hong, Ya-Lei Chen, Lynn Farh, Wen-Jen Yang, Chen-Hua Liao and David Shiuan.,Recombinant Candida utilis for the production of biotin., Applied Microbiology and Biotechnology.,Volume 71(2006), Number 2, 211-221Yi-Ren Hong, Ya-Lei Chen, Lynn Farh, Wen-Jen Yang, Chen-Hua Liao and David Shiuan., Recombinant Candida utilis for the production of biotin., Applied Microbiology and Biotechnology., Volume 71 (2006), Number 2, 211-221 Flikweert MT, Van Der Zanden L, Janssen WM, et al. Pyruvate decarboxylase: an indispensable enzyme for growth of Saccharomyces cerevisiae on glucose. Yeast 12(1996): 247-257Flikweert MT, Van Der Zanden L, Janssen WM, et al. Pyruvate decarboxylase: an indispensable enzyme for growth of Saccharomyces cerevisiae on glucose.Yeast 12 (1996): 247-257 van Maris AJA, Winkler AA, Porro D, et al. Homofermentative lactate production cannot sustain anaerobic growth of engineered Saccharomyces cerevisiae: Possible consequence of energy-dependent lactate export. Appl Environ Microbiol 70(2004): 2898-2905van Maris AJA, Winkler AA, Porro D, et al. Homofermentative lactate production cannot sustain anaerobic growth of engineered Saccharomyces cerevisiae: Possible consequences of energy-dependent lactate export.Appl Environ Microbiol 70 (2004): 2898-2905 特開2011−97929号公報JP 2011-97929 A 国際公開第2010/095751号パンフレットInternational Publication No. 2010/095751 Pamphlet 国際公開第2010/095750号パンフレットInternational Publication No. 2010/095750 Pamphlet

本発明者らは、酵母におけるアセチルCoA合成酵素(ACS)およびアセチルCoAアセチル基転移酵素(ERG10)の活性を増強することにより、酵母内におけるアセチルCoAを経由する物質の生産量が顕著に増加することを見出した。本発明はこの知見に基づくものである。   The present inventors remarkably increase the production amount of substances via acetyl CoA in yeast by enhancing the activities of acetyl CoA synthase (ACS) and acetyl CoA acetyltransferase (ERG10) in yeast. I found out. The present invention is based on this finding.

従って、本発明の目的は、様々な物質の発酵生産において中間物質として関与するアセチルCoAならびにアセトアセチルCoAの合成・代謝に係る酵素活性が増強された酵母菌株、ならびに該酵母菌株を用いた物質の製造法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide yeast strains with enhanced enzyme activity related to synthesis and metabolism of acetyl CoA and acetoacetyl CoA, which are involved as intermediate substances in the fermentation production of various substances, and substances using the yeast strains. It is to provide a manufacturing method.

そして、本発明による酵母菌株は、以下の酵素:
(a)アセチルCoA合成酵素(ACS);および
(b)アセチルCoAアセチル基転移酵素(ERG10)
の活性が増強されている酵母菌株である。
And the yeast strain by this invention is the following enzymes:
(A) acetyl CoA synthase (ACS); and (b) acetyl CoA acetyltransferase (ERG10).
Yeast strain with enhanced activity.

さらに、本発明による製造法は、本発明による酵母菌株を培養することを含んでなる、物質を製造する方法である。   Furthermore, the production method according to the present invention is a method for producing a substance, comprising culturing a yeast strain according to the present invention.

本発明によれば、アセチルCoAやアセトアセチルCoAが関与する酵母の代謝経路が活性化される。アセチルCoAやアセトアセチルCoAが関与する代謝経路は多岐にわたるため、生成する代謝産物も多種多様である。従って、本発明によれば、酵母菌株の培養によって様々な物質を高効率で製造することが可能となる。また、製造しようとする物質に応じて、必要な酵素の遺伝子を発現可能な形で酵母に組み込み、得られた酵母菌株を培養することによりその物質を製造することも可能である。   According to the present invention, the metabolic pathway of yeast involving acetyl CoA and acetoacetyl CoA is activated. Since there are a wide variety of metabolic pathways involving acetyl CoA and acetoacetyl CoA, a wide variety of metabolites are produced. Therefore, according to the present invention, various substances can be produced with high efficiency by culturing yeast strains. Further, depending on the substance to be produced, it is also possible to produce the substance by incorporating the necessary enzyme gene into yeast in a form that can be expressed and culturing the obtained yeast strain.

発明の具体的説明Detailed description of the invention

本発明による酵母菌株では、以下の遺伝子:(a)アセチルCoA合成酵素(ACS)の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子;および(b)アセチルCoAアセチル基転移酵素(ERG10)の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子の発現が増強されている。   In the yeast strain according to the present invention, the following genes: (a) a gene encoding a polypeptide having an activity of acetyl CoA synthase (ACS); and (b) a poly having an activity of acetyl CoA acetyltransferase (ERG10). Expression of the gene encoding the peptide is enhanced.

本明細書では、上記のアセチルCoA合成酵素(ACS)遺伝子およびアセチルCoAアセチル基転移酵素(ERG10)遺伝子とともに、イソプロパノールを合成するための4つの遺伝子を過剰発現する酵母菌株を作製し、これを培養することにより、極めて高濃度のイソプロパノールが生産されることが実証されている。この酵母菌株におけるイソプロパノール生産の経路は図1に示す通りである。図1に示される経路から、イソプロパノールの高い生産量が、アセチルCoAおよびアセトアセチルCoAの合成・代謝に係る酵素活性の増強に起因することは明らかである。従って、本発明によって、イソプロパノールのみならず、アセチルCoAおよびアセトアセチルCoAを経由する様々な物質を高生産することができる。また、図1に示されるように、ACSおよびERG10は細胞質において機能する酵素である。   In the present specification, a yeast strain overexpressing four genes for synthesizing isopropanol together with the acetyl CoA synthase (ACS) gene and the acetyl CoA acetyltransferase (ERG10) gene is prepared and cultured. It has been demonstrated that very high concentrations of isopropanol are produced. The pathway for isopropanol production in this yeast strain is as shown in FIG. From the pathway shown in FIG. 1, it is clear that the high production amount of isopropanol is due to the enhancement of the enzyme activity related to the synthesis and metabolism of acetyl CoA and acetoacetyl CoA. Therefore, according to the present invention, not only isopropanol but also various substances that pass through acetyl CoA and acetoacetyl CoA can be produced at high production. As shown in FIG. 1, ACS and ERG10 are enzymes that function in the cytoplasm.

細胞質に供給されるアセチルCoAは、フラボノイド骨格を有する化合物、テルぺノイド骨格を有する化合物、ステロール骨格を有する化合物、脂肪酸など、様々な有用な二次代謝物質の基幹物質である。よって、酵母菌株が天然の状態もしくは人為的に遺伝子を改変された状態でこれらの二次代謝産物の合成経路を有していれば、本発明の方法によりこれらの物質を高生産させることができる。   Acetyl CoA supplied to the cytoplasm is a basic substance of various useful secondary metabolites such as a compound having a flavonoid skeleton, a compound having a terpenoid skeleton, a compound having a sterol skeleton, and a fatty acid. Therefore, if the yeast strain has a synthetic pathway for these secondary metabolites in a natural state or a state in which the gene has been artificially modified, these substances can be produced at high yields by the method of the present invention. .

一般的に、微生物による物質生産を行う際には、副産物生産を抑制する取り組みがなされる場合が多い。例えば、酵母において物質を生産する場合、一般に、副産物としてのエタノールの生成を抑制するために、エタノール生産に関与する酵素遺伝子、例えばピルビン酸脱炭酸酵素遺伝子(PDC)を欠損させる取り組みがなされている(国際公開第2010/095751号パンフレット;国際公開第2010/095750号パンフレット;Flikweert MT, Van Der Zanden L, Janssen WM, et al. Pyruvate decarboxylase: an indispensable enzyme for growth of Saccharomyces cerevisiae on glucose. Yeast 12(1996): 247-257;van Maris AJA, Winkler AA, Porro D, et al. Homofermentative lactate production cannot sustain anaerobic growth of engineered Saccharomyces cerevisiae: Possible consequence of energy-dependent lactate export. Appl Environ Microbiol 70(2004): 2898-2905)。しかし、本明細書では、上記のPDCを欠損させた酵母菌株よりも、PDCを欠損させなかった酵母菌株の方が顕著に高いイソプロパノール生産量を示すことが実証されている。よって、本発明による酵母菌株は、PDCなどのエタノール生産に関与する酵素遺伝子を欠失させずにそのまま維持していることも特徴の一つであり、これによりイソプロパノール生産量、ひいてはアセチルCoAやその代謝産物であるアセトアセチルCoAの生産量が顕著に向上することは、驚くべきことである。 In general, when a substance is produced by a microorganism, efforts are often made to suppress byproduct production. For example, in the case of producing a substance in yeast, generally, in order to suppress the production of ethanol as a by-product, efforts have been made to delete an enzyme gene involved in ethanol production, such as a pyruvate decarboxylase gene ( PDC ). (International Publication 2010/095751 pamphlet; International Publication 2010/095750 pamphlet; Flikweert MT, Van Der Zanden L, Janssen WM, et al. Pyruvate decarboxylase: an indispensable enzyme for growth of Saccharomyces cerevisiae on glucose. Yeast 12 ( 1996): 247-257; van Maris AJA, Winkler AA, Porro D, et al. Homofermentative lactate production cannot sustain anaerobic growth of engineered Saccharomyces cerevisiae: Possible consequences of energy-dependent lactate export. Appl Environ Microbiol 70 (2004): 2898 -2905). However, in the present specification, it has been demonstrated that the yeast strain not deficient in PDC shows a significantly higher isopropanol production amount than the yeast strain deficient in the above PDC. Therefore, the yeast strain according to the present invention is also characterized in that the enzyme gene involved in ethanol production such as PDC is maintained as it is without being deleted, and as a result, the amount of isopropanol produced and thus acetyl CoA and its It is surprising that the production of acetoacetyl CoA, a metabolite, is significantly improved.

本明細書において酵素活性が「増強されている」とは、培養過程の少なくとも一時期において、活性増強のための手段を施されていない酵母と比較してより強い酵素活性が観察されることを意味する。酵素活性の増強は、当該酵素遺伝子の発現を増強すること、あるいは比活性のより高い酵素遺伝子への置き換えや、タンパク質工学的な方法による酵素遺伝子の改変によって実現することができる。本明細書において遺伝子の発現が「増強されている」とは、酵母の遺伝的改変により該酵母におけるその遺伝子の発現量が増加すること、つまり、その遺伝子を過剰発現させることを意味する。このような遺伝的改変の方法としては、例えば、その遺伝子により酵母を形質転換する方法(つまり、その遺伝子を発現し得る形で酵母にトランスフェクトする方法)、その酵母のゲノム上に存在する遺伝子のプロモーター活性を強化する方法、その酵母のゲノム上に存在する遺伝子のプロモーターを他のプロモーターと置換することにより該遺伝子の発現を増強する方法など、様々な方法が知られているが、好ましくはその遺伝子により酵母を形質転換する方法とされる。   As used herein, “enhanced enzyme activity” means that a stronger enzyme activity is observed in at least one stage of the culturing process compared to yeast that has not been subjected to a means for enhancing activity. To do. Enhancing enzyme activity can be realized by enhancing the expression of the enzyme gene, replacing it with an enzyme gene having a higher specific activity, or modifying the enzyme gene by a protein engineering method. In the present specification, the expression “enhanced” of a gene means that the expression level of the gene in the yeast is increased by genetic modification of the yeast, that is, the gene is overexpressed. Examples of such genetic modification methods include, for example, a method of transforming yeast with the gene (that is, a method of transfecting yeast in such a manner that the gene can be expressed), and a gene existing on the genome of the yeast. Various methods are known, such as a method for enhancing the promoter activity of the gene and a method for enhancing the expression of the gene by replacing the promoter of the gene present on the yeast genome with another promoter, preferably It is a method for transforming yeast with the gene.

酵母
本発明による酵母菌株は、特定の遺伝子が過剰発現するように遺伝的に改変された酵母である。遺伝的改変に用いる酵母は、アセチルCoAまたはアセトアセチルCoAを経由する代謝経路を有する酵母であればよく、特に制限されないが、好ましくは呼吸活性の高いクラブツリー効果陰性酵母とされ、より好ましくはクラブトゥリー陰性酵母であるキャンディダ・ユティリスとされる。キャンディダ・ユティリスの菌株は当技術分野において公知の様々な株、例えば、NBRC0396株、NBRC0619株、NBRC0988株、NBRC0639株、NBRC0626株、NBRC1086株、NBRC10707株、ATCC9255株、ATCC28955株、ATCC44638株、ATCC9206株、ATCC96621株、ATCC18201株、およびATCC15239株等であってよいが、好ましくはNBRC1086株、ATCC9255株またはATCC15239株とされる。
Yeast The yeast strain according to the present invention is a yeast genetically modified so that a specific gene is overexpressed. The yeast used for genetic modification is not particularly limited as long as it is a yeast having a metabolic pathway via acetyl CoA or acetoacetyl CoA, but is preferably a crab tree effect-negative yeast with high respiratory activity, more preferably crab. It is called Candida utilis, a tree-negative yeast. Candida utilis strains are various strains known in the art, for example, NBRC0396, NBRC0619, NBRC0988, NBRC0639, NBRC0626, NBRC1086, NBRC10707, ATCC9255, ATCC28955, ATCC44638 Strain, ATCC 96621 strain, ATCC 18201 strain, ATCC 15239 strain and the like, but preferably NBRC1086 strain, ATCC 9255 strain or ATCC 15239 strain.

活性が増強される酵素およびその遺伝子
本発明による酵母菌株において活性が増強される酵素は、以下の酵素:(a)アセチルCoA合成酵素(ACS);および(b)アセチルCoAアセチル基転移酵素(ERG10)である。本発明の好ましい実施態様によれば、本発明による酵母菌株においてはこれら2種類の酵素の遺伝子が過剰発現され、すなわち、以下の遺伝子:(a)アセチルCoA合成酵素(ACS)の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子;および(b)アセチルCoAアセチル基転移酵素(ERG10)の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子の発現が増強されている。
Enzymes with enhanced activity and their genes Enzymes with enhanced activity in the yeast strains according to the present invention include the following enzymes: (a) acetyl CoA synthase (ACS); and (b) acetyl CoA acetyltransferase (ERG10). ). According to a preferred embodiment of the present invention, the genes of these two enzymes are overexpressed in the yeast strain according to the present invention, that is, the following gene: (a) poly having the activity of acetyl CoA synthase (ACS) Expression of the gene encoding the peptide; and (b) the gene encoding the polypeptide having the activity of acetyl CoA acetyltransferase (ERG10) is enhanced.

本発明による酵母菌株では、さらに、以下の遺伝子:(c)ATP−クエン酸除去付加酵素(ACL)の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子;(d)ミトコンドリア内膜カルニチン輸送体(CRC1)の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子;および(e)カルニチンアセチル転移酵素遺伝子(YAT1)の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子からなる群から選択される少なくとも一種の遺伝子の発現が増強されていてもよく、好ましくはこれら(c)、(d)および(e)の全ての遺伝子の発現が増強される。   In the yeast strain according to the present invention, a gene encoding a polypeptide having the activity of the following gene: (c) ATP-citrate depletion addition enzyme (ACL); (d) mitochondrial inner membrane carnitine transporter (CRC1) The expression of at least one gene selected from the group consisting of a gene encoding a polypeptide having activity; and (e) a gene encoding a polypeptide having activity of the carnitine acetyltransferase gene (YAT1) is enhanced. Preferably, the expression of all of these genes (c), (d) and (e) is enhanced.

これらの酵素および遺伝子は様々な酵母に由来するものが知られており、その起源は特に制限されない。これらの酵素および遺伝子は、育種に用いられる酵母の内在性遺伝子およびその発現産物であってよく、あるいは、育種に用いられる酵母以外の他の酵母に由来するものであってもよい。例えば、これらの酵素および遺伝子は、それぞれ独立に、キャンディダ・ユティリスまたはヤロウィア・リポリティカに由来するものとすることができる。それぞれの酵素の起源としては、例えば、アセチルCoA合成酵素(ACS)はキャンディダ・ユティリス酵母、アセチルCoAアセチル基転移酵素(ERG10)はキャンディダ・ユティリス酵母、ミトコンドリア内膜カルニチン輸送体(CRC1)はキャンディダ・ユティリス酵母、カルニチンアセチル転移酵素遺伝子(YAT1)はキャンディダ・ユティリス酵母、ATP−クエン酸除去付加酵素(ACL)はヤロウィア・リポリティカ酵母(ヤロウィア・リポリティカ由来のACL1とACLYがサブユニットを構成する遺伝子)が好ましい。   These enzymes and genes are known to be derived from various yeasts, and their origin is not particularly limited. These enzymes and genes may be endogenous genes of yeast used for breeding and their expression products, or may be derived from other yeasts other than yeast used for breeding. For example, these enzymes and genes can be independently derived from Candida utilis or Yarrowia lipolytica. As the origin of each enzyme, for example, acetyl CoA synthase (ACS) is Candida utilis yeast, acetyl CoA acetyltransferase (ERG10) is Candida utilis yeast, mitochondrial inner membrane carnitine transporter (CRC1) is Candida utilis yeast, carnitine acetyltransferase gene (YAT1) is Candida utilis yeast, ATP-citrate removal and addition enzyme (ACL) is Yarrowia lipolytica yeast (ACL1 and ACLY derived from Yarrowia lipolytica constitute subunits) Gene).

キャンディダ・ユティリス由来のアセチルCoA合成酵素(ACS)遺伝子には、ACS1遺伝子とACS2遺伝子がある。ACS1遺伝子のコード配列は配列番号11で表され、コードされるアミノ酸配列は配列番号12で表される。ACS2遺伝子のコード配列は配列番号13で表され、コードされるアミノ酸配列は配列番号14で表される。アセチルCoA合成酵素(ACS)は、酢酸をアセチルCoAに変換する酵素である。本発明に用いられるACS遺伝子はACS1およびACS2のいずれであってもよいが、好ましくはACS2とされる。また、アセチルCoA合成酵素(ACS)の活性を有するポリペプチドは、配列番号12または配列番号14で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつACS活性を有するポリペプチドであってもよい。   Among the acetyl CoA synthase (ACS) genes derived from Candida utilis, there are ACS1 gene and ACS2 gene. The coding sequence of ACS1 gene is represented by SEQ ID NO: 11, and the encoded amino acid sequence is represented by SEQ ID NO: 12. The coding sequence of ACS2 gene is represented by SEQ ID NO: 13, and the encoded amino acid sequence is represented by SEQ ID NO: 14. Acetyl CoA synthase (ACS) is an enzyme that converts acetic acid to acetyl CoA. The ACS gene used in the present invention may be either ACS1 or ACS2, but is preferably ACS2. The polypeptide having the activity of acetyl CoA synthase (ACS) is an amino acid in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12 or SEQ ID NO: 14. It may be a polypeptide comprising a sequence and having ACS activity.

キャンディダ・ユティリス由来のアセチルCoAアセチル基転移酵素(ERG10)遺伝子のコード配列は配列番号61で表され、コードされるアミノ酸配列は配列番号62で表される。アセチルCoAアセチル基転移酵素(ERG10)は、アセチルCoAをアセトアセチルCoAに変換する酵素である。また、アセチルCoAアセチル基転移酵素(ERG10)の活性を有するポリペプチドは、配列番号62で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつERG10活性を有するポリペプチドであってもよい。   The coding sequence of the acetyl CoA acetyltransferase (ERG10) gene derived from Candida utilis is represented by SEQ ID NO: 61, and the encoded amino acid sequence is represented by SEQ ID NO: 62. Acetyl CoA acetyltransferase (ERG10) is an enzyme that converts acetyl CoA to acetoacetyl CoA. The polypeptide having the activity of acetyl-CoA acetyltransferase (ERG10) has an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 62. It may be a polypeptide that contains and has ERG10 activity.

ヤロウィア・リポリティカ由来のACL1遺伝子のコード配列は配列番号31で表され、コードされるアミノ酸配列は配列番号32で表される。また、ACL1の活性を有するポリペプチドは、配列番号32で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつACL1活性を有するポリペプチドであってもよい。さらに、ヤロウィア・リポリティカ由来のACLY遺伝子のコード配列は配列番号33で表され、コードされるアミノ酸配列は配列番号34で表される。また、ACLYの活性を有するポリペプチドは、配列番号34で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつACLY活性を有するポリペプチドであってもよい。これらのACL1とACLYをサブユニットとするATP−クエン酸除去付加酵素(ACL)は、クエン酸をアセチルCoAに変換する酵素である。   The coding sequence of the ACL1 gene derived from Yarrowia lipolytica is represented by SEQ ID NO: 31, and the encoded amino acid sequence is represented by SEQ ID NO: 32. The polypeptide having ACL1 activity is a polypeptide having an ACL1 activity, including an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 32. It may be a peptide. Furthermore, the coding sequence of the ACLY gene derived from Yarrowia lipolytica is represented by SEQ ID NO: 33, and the encoded amino acid sequence is represented by SEQ ID NO: 34. The polypeptide having ACLY activity is a polypeptide having an ACLY activity, including an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 34. It may be a peptide. These ATP-citrate removal and addition enzymes (ACL) having ACL1 and ACLY as subunits are enzymes that convert citrate into acetyl CoA.

キャンディダ・ユティリス由来のミトコンドリア内膜カルニチン輸送体(CRC1)遺伝子のコード配列は配列番号23で表され、コードされるアミノ酸配列は配列番号24で表される。ミトコンドリア内膜カルニチン輸送体(CRC1)は、アセチルカルニチンをミトコンドリアから細胞質へ輸送する酵素である。また、ミトコンドリア内膜カルニチン輸送体(CRC1)の活性を有するポリペプチドは、配列番号24で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつCRC1活性を有するポリペプチドであってもよい。   The coding sequence of the mitochondrial inner membrane carnitine transporter (CRC1) gene derived from Candida utilis is represented by SEQ ID NO: 23, and the encoded amino acid sequence is represented by SEQ ID NO: 24. Mitochondrial inner membrane carnitine transporter (CRC1) is an enzyme that transports acetylcarnitine from the mitochondria to the cytoplasm. The polypeptide having the activity of the mitochondrial inner membrane carnitine transporter (CRC1) has an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24. It may be a polypeptide that contains and has CRC1 activity.

キャンディダ・ユティリス由来のカルニチンアセチル転移酵素遺伝子(YAT1)遺伝子のコード配列は配列番号27で表され、コードされるアミノ酸配列は配列番号28で表される。カルニチンアセチル転移酵素遺伝子(YAT1)は、アセチルカルニチンをアセチルCoAに変換する酵素である。また、カルニチンアセチル転移酵素遺伝子(YAT1)の活性を有するポリペプチドは、配列番号28で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつYAT1活性を有するポリペプチドであってもよい。   The coding sequence of the carnitine acetyltransferase gene (YAT1) gene derived from Candida utilis is represented by SEQ ID NO: 27, and the encoded amino acid sequence is represented by SEQ ID NO: 28. The carnitine acetyltransferase gene (YAT1) is an enzyme that converts acetylcarnitine into acetyl CoA. The polypeptide having the activity of the carnitine acetyltransferase gene (YAT1) includes an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 28. And a polypeptide having YAT1 activity.

アミノ酸の欠失、置換、付加、又は挿入は、上記ポリペプチドをコードする遺伝子を、当技術分野で公知の手法によって改変することによって行うことができる。遺伝子に変異を導入するには、Kunkel法又はGapped duplex法等の公知手法又はこれに準ずる方法により行うことができ、例えば部位特異的突然変異誘発法を利用した変異導入用キット、例えばMutant−K(タカラバイオ社)やMutant−G(タカラバイオ社)などを用いて、あるいは、タカラバイオ社のLA PCR in vitro Mutagenesisシリーズキット、KOD−Plus−Mutagenesis Kit(TOYOBO)などを用いて変異を導入することができる。上記の各酵素の活性は、当技術分野において公知の手法により確認することができる。   Amino acid deletion, substitution, addition, or insertion can be performed by modifying a gene encoding the above polypeptide by a technique known in the art. Mutation can be introduced into a gene by a known method such as the Kunkel method or Gapped duplex method or a method similar thereto, for example, a mutation introduction kit using site-directed mutagenesis, such as Mutant-K (Takara Bio Inc.), Mutant-G (Takara Bio Inc.), etc. or using Takara Bio Inc. LA PCR in vitro Mutagenesis series kit, KOD-Plus-Mutageness Kit (TOYOBO), etc. be able to. The activity of each enzyme described above can be confirmed by a technique known in the art.

上記の遺伝子に代えて、それぞれの同等物を用いることもできる。この同等物は、それぞれの遺伝子と同等の機能を有することを条件に、一部のヌクレオチド残基が異なる遺伝子を意味する。このような同等物としては、それぞれのヌクレオチド配列と70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相同性(配列同一性)があり、かつ各酵素の活性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む遺伝子が挙げられる。前記同等物としてはさらに、それぞれのヌクレオチド配列もしくはその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し、かつ各酵素の活性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む遺伝子が挙げられる。前記同等物としてはさらに、それぞれのヌクレオチド配列において1もしくは数個のヌクレオチド残基が欠失、置換、付加、または挿入された配列を含み、かつ各酵素の活性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む遺伝子が挙げられる。   Instead of the above genes, their equivalents can also be used. This equivalent means a gene in which some nucleotide residues are different on the condition that it has a function equivalent to each gene. Such equivalents include homology (sequence identity) of 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 85% or more, even more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more with each nucleotide sequence. And a gene comprising a nucleotide sequence encoding a polypeptide having the activity of each enzyme. The equivalent further includes a gene comprising a nucleotide sequence that hybridizes with each nucleotide sequence or a complementary sequence thereof under stringent conditions and encodes a polypeptide having the activity of each enzyme. The equivalent further includes a nucleotide sequence that includes a sequence in which one or several nucleotide residues are deleted, substituted, added, or inserted in each nucleotide sequence, and encodes a polypeptide having the activity of each enzyme. The gene containing is mentioned.

ここで、ヌクレオチド残基の欠失、置換、付加、又は挿入は、上記配列を含む遺伝子を、当技術分野で公知の手法によって改変することによって行うことができる。遺伝子に変異を導入するには、Kunkel法又はGapped duplex法等の公知手法又はこれに準ずる方法により行うことができ、例えば部位特異的突然変異誘発法を利用した変異導入用キットを用いればよい。例えばMutant−K(タカラバイオ社)やMutant−G(タカラバイオ社)などを用いて、あるいは、タカラバイオ社のLA PCR in vitro Mutagenesisシリーズキット、KOD−Plus−Mutagenesis Kit(TOYOBO)などを用いて変異を導入することができる。各酵素の活性は、当技術分野において公知の手法により確認することができる。   Here, deletion, substitution, addition, or insertion of a nucleotide residue can be performed by modifying a gene containing the above sequence by a technique known in the art. Mutation can be introduced into a gene by a known method such as Kunkel method or Gapped duplex method or a method similar thereto, for example, a mutation introduction kit using site-directed mutagenesis may be used. For example, using Mutant-K (Takara Bio) or Mutant-G (Takara Bio) or using Takara Bio's LA PCR in vitro Mutagenesis series kit, KOD-Plus-Mutageness Kit (TOYOBO), etc. Mutations can be introduced. The activity of each enzyme can be confirmed by a technique known in the art.

相同性(配列同一性)を示す数値(%)は、塩基配列比較用プログラム:例えばGENETYX−WIN7.0.0を用いて、デフォルト(初期設定)のパラメーターにより算出されるものである。すなわち、酵母染色体上の各遺伝子が、同一ではないが同等の機能、すなわち各活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子によって相同組換え等を介して置換されていてもよい。各酵素の活性は、当技術分野において公知の手法により確認することができる。   The numerical value (%) indicating the homology (sequence identity) is calculated using default (initial setting) parameters using a base sequence comparison program: eg GENETYX-WIN 7.0.0. That is, each gene on the yeast chromosome may be replaced by a gene encoding a polypeptide that is not identical but has an equivalent function, ie, each activity, through homologous recombination or the like. The activity of each enzyme can be confirmed by a technique known in the art.

ストリンジェントな条件とは、例えば、Rapid−Hyb Buffer(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)を用い、温度条件を好ましくは40〜70℃、より好ましくは60℃として、その他は添付のプロトコールに従って行うハイブリダイゼーション条件である。その後、例えば当業者に公知の一般的な方法を用い、2×SSCと0.1%(w/v)SDSから成り立つ溶液での5分間の洗浄、続いて1×SSCと0.1%(w/v)SDSから成り立つ溶液での10分間の洗浄、さらに0.1×SSCと0.1%(w/v)SDSから成り立つ溶液での10分間の洗浄を行うことを指す。ただしハイブリダイゼーション時の温度条件や、その後のメンブレンの洗浄に用いる溶液の塩濃度等の条件を適宜設定することにより、ある一定(70%、80%、85%、90%、95%のいずれか)以上の相同性を有する塩基配列を含むDNAをクローニングできる。そのようにして得られる遺伝子が、配列上は同一ではないが同等の機能、すなわち各活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子によって相同組換え等を介して置換されていてもよい。各酵素の活性は、当技術分野において公知の手法により確認することができる。   The stringent conditions are, for example, rapid-hyb buffer (manufactured by GE Healthcare Bioscience), preferably at a temperature of 40 to 70 ° C., more preferably 60 ° C. Hybridization conditions. Then, for example, using a general method known to those skilled in the art, washing for 5 minutes with a solution consisting of 2 × SSC and 0.1% (w / v) SDS, followed by 1 × SSC and 0.1% ( w / v) Refers to washing for 10 minutes with a solution consisting of SDS, and further washing for 10 minutes with a solution consisting of 0.1 × SSC and 0.1% (w / v) SDS. However, by setting conditions such as the temperature conditions during hybridization and the salt concentration of the solution used for the subsequent membrane washing, it can be set to a certain level (70%, 80%, 85%, 90%, or 95%). ) DNA containing a base sequence having the above homology can be cloned. The gene thus obtained may be replaced by homologous recombination or the like with a gene that encodes a polypeptide that is not identical in sequence but has an equivalent function, that is, each activity. The activity of each enzyme can be confirmed by a technique known in the art.

有用物質を合成するための遺伝子
本発明による酵母菌株は、所望の有用物質の製造に用いるために、該物質の生産に必要となる遺伝子で形質転換されていてもよい。例えば、本発明の方法によってアセチルCoAを経由する代謝産物を製造するために、本発明による酵母菌株は、アセチルCoAを経由する代謝産物を合成するための遺伝子により形質転換されていてもよい。必要な遺伝子は、製造しようとする物質に応じて、当業者であれば適切に選択することができる。
Gene for synthesizing a useful substance The yeast strain according to the present invention may be transformed with a gene required for production of a desired useful substance for use in the production of the desired useful substance. For example, in order to produce a metabolite via acetyl CoA by the method of the present invention, the yeast strain according to the present invention may be transformed with a gene for synthesizing a metabolite via acetyl CoA. Necessary genes can be appropriately selected by those skilled in the art depending on the substance to be produced.

例えば、イソプロパノールを製造しようとする場合には、さらなる遺伝的改変として、イソプロパノール合成遺伝子で酵母菌株を形質転換することができる。イソプロパノール合成遺伝子としては、特開2011−97929号公報に記載の酵素遺伝子群など、当業者に公知の遺伝子を用いることができ、例えば、CoA基転移酵素サブユニットA(ctfA)、同サブユニットB(ctfB)、アセト酢酸脱炭酸酵素(adc)および二級アルコール脱水素酵素(sadh)の4つの遺伝子の組み合わせを用いることができる。   For example, if isopropanol is to be produced, yeast strains can be transformed with an isopropanol synthesis gene as a further genetic modification. As the isopropanol synthesis gene, genes known to those skilled in the art, such as the enzyme gene group described in JP2011-97929A, can be used, for example, CoA transferase subunit A (ctfA), subunit B A combination of four genes, (ctfB), acetoacetate decarboxylase (adc) and secondary alcohol dehydrogenase (sadh) can be used.

本発明の一つの実施態様によれば、本発明による酵母菌株は、さらなる遺伝的改変として、CoA基転移酵素サブユニットA(ctfA)、CoA転移酵素サブユニットB(ctfB)、アセト酢酸脱炭酸酵素(adc)および二級アルコール脱水素酵素(sadh)の活性を有するポリペプチドをコードしている4種の遺伝子により形質転換されている。このような酵母菌株はイソプロパノールの製造に用いることができ、この製造法は、本実施態様による酵母菌株を培養することを含む。   According to one embodiment of the present invention, the yeast strain according to the present invention comprises, as further genetic modifications, CoA transferase subunit A (ctfA), CoA transferase subunit B (ctfB), acetoacetate decarboxylase (Adc) and secondary alcohol dehydrogenase (sadh) are transformed with four genes encoding polypeptides having activity. Such a yeast strain can be used for the production of isopropanol, the production method comprising culturing the yeast strain according to this embodiment.

これらの遺伝子は様々な生物に由来するものが知られており、その起源は特に制限されない。例えば、これらの遺伝子は、それぞれ独立に、クロストリジウム・アセトブチリカムまたはクロストリジウム・ベイジェリンキに由来するものとすることができる。それぞれの酵素の起源としては、例えば、CoA転移酵素遺伝子サブユニットA(ctfA)および同サブユニットB(ctfB)はクロストリジウム・アセトブチリカムが好ましく、アセト酢酸脱炭酸酵素(adc)および二級アルコール脱水素酵素(sadh)はクロストリジウム・ベイジェリンキが好ましい。   These genes are known to be derived from various organisms, and their origin is not particularly limited. For example, these genes can be independently derived from Clostridium acetobutylicum or Clostridium begerinki. As the origin of each enzyme, for example, CoA transferase gene subunit A (ctfA) and subunit B (ctfB) are preferably Clostridium acetobutylicum, acetoacetate decarboxylase (adc) and secondary alcohol dehydrogenase (Sadh) is preferably Clostridium Begelinki.

クロストリジウム・アセトブチリカム由来のCoA転移酵素サブユニットA(ctfA)のアミノ酸配列は配列番号2で表される。CoA転移酵素サブユニットA(ctfA)は、同サブユニットB(ctfB)と一緒になって、アセトアセチルCoAをアセト酢酸に変換する酵素である。配列番号2で表されるアミノ酸配列をコードする遺伝子配列は、クロストリジウム・アセトブチリカム由来の同遺伝子の配列など、当業者であれば適宜選択することができるため、特に制限されないが、好ましくは本発明による酵母菌株の種において頻度の高いコドンを使用した配列とされる。例えば、キャンディダ・ユティリスにおけるコドン頻度に適合した遺伝子配列としては、配列番号1で表されるヌクレオチド配列が挙げられる。CoA転移酵素サブユニットA(ctfA)の活性を有するポリペプチドは、配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつctfA活性を有するポリペプチドであってもよい。   The amino acid sequence of CoA transferase subunit A (ctfA) derived from Clostridium acetobutylicum is represented by SEQ ID NO: 2. CoA transferase subunit A (ctfA) is an enzyme that, together with subunit B (ctfB), converts acetoacetyl-CoA to acetoacetate. The gene sequence encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 can be appropriately selected by those skilled in the art, such as the sequence of the same gene derived from Clostridium acetobutylicum, and is not particularly limited, but preferably according to the present invention. The sequence uses a codon that is frequently used in the yeast strain species. For example, the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 is an example of a gene sequence that matches the codon frequency in Candida utilis. The polypeptide having the activity of CoA transferase subunit A (ctfA) includes an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, And a polypeptide having ctfA activity.

クロストリジウム・アセトブチリカム由来のCoA転移酵素サブユニットB(ctfB)のアミノ酸配列は配列番号4で表される。CoA転移酵素サブユニットB(ctfB)は、同サブユニットA(ctfA)と一緒になって、アセトアセチルCoAをアセト酢酸に変換する酵素である。配列番号4で表されるアミノ酸配列をコードする遺伝子配列は、クロストリジウム・アセトブチリカム由来の同遺伝子の配列など、当業者であれば適宜選択することができるため、特に制限されないが、好ましくは本発明による酵母菌株の種において頻度の高いコドンを使用した配列とされる。例えば、キャンディダ・ユティリスにおけるコドン頻度に適合した遺伝子配列としては、配列番号3で表されるヌクレオチド配列が挙げられる。CoA転移酵素サブユニットB(ctfB)の活性を有するポリペプチドは、配列番号4で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつctfB活性を有するポリペプチドであってもよい。   The amino acid sequence of CoA transferase subunit B (ctfB) derived from Clostridium acetobutylicum is represented by SEQ ID NO: 4. CoA transferase subunit B (ctfB) is an enzyme that, together with the subunit A (ctfA), converts acetoacetyl-CoA to acetoacetate. The gene sequence encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 can be appropriately selected by those skilled in the art, such as the sequence of the same gene derived from Clostridium acetobutylicum, and is not particularly limited, but preferably according to the present invention. The sequence uses a codon that is frequently used in the yeast strain species. For example, a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3 is an example of a gene sequence that matches the codon frequency in Candida utilis. The polypeptide having the activity of CoA transferase subunit B (ctfB) includes an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, And a polypeptide having ctfB activity.

クロストリジウム・ベイジェリンキ由来のアセト酢酸脱炭酸酵素(adc)のアミノ酸配列は配列番号6で表される。アセト酢酸脱炭酸酵素(adc)は、アセト酢酸をアセトンに変換する酵素である。配列番号6で表されるアミノ酸配列をコードする遺伝子配列は、クロストリジウム・ベイジェリンキ由来の同遺伝子の配列など、当業者であれば適宜選択することができるため、特に制限されないが、好ましくは本発明による酵母菌株の種において頻度の高いコドンを使用した配列とされる。例えば、キャンディダ・ユティリスにおけるコドン頻度に適合した遺伝子配列としては、配列番号5で表されるヌクレオチド配列が挙げられる。アセト酢酸脱炭酸酵素(adc)の活性を有するポリペプチドは、配列番号6で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつadc活性を有するポリペプチドであってもよい。   The amino acid sequence of acetoacetate decarboxylase (adc) derived from Clostridium begerinki is represented by SEQ ID NO: 6. Acetoacetic acid decarboxylase (adc) is an enzyme that converts acetoacetic acid to acetone. The gene sequence encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 is not particularly limited because it can be appropriately selected by those skilled in the art, such as the sequence of the same gene derived from Clostridium begerinki, but is preferably according to the present invention. The sequence uses a codon that is frequently used in the yeast strain species. For example, a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 5 is an example of a gene sequence that matches the codon frequency in Candida utilis. A polypeptide having an activity of acetoacetate decarboxylase (adc) includes an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, and It may be a polypeptide having adc activity.

クロストリジウム・ベイジェリンキ由来の二級アルコール脱水素酵素(sadh)のアミノ酸配列は配列番号8で表される。二級アルコール脱水素酵素(sadh)は、アセトンをイソプロパノールに変換する酵素である。配列番号8で表されるアミノ酸配列をコードする遺伝子配列は、クロストリジウム・ベイジェリンキ由来の同遺伝子の配列など、当業者であれば適宜選択することができるため、特に制限されないが、好ましくは本発明による酵母菌株の種において頻度の高いコドンを使用した配列とされる。例えば、キャンディダ・ユティリスにおけるコドン頻度に適合した遺伝子配列としては、配列番号7で表されるヌクレオチド配列が挙げられる。二級アルコール脱水素酵素(sadh)の活性を有するポリペプチドは、配列番号8で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつsadh活性を有するポリペプチドであってもよい。   The amino acid sequence of secondary alcohol dehydrogenase (sadh) derived from Clostridium begerinki is represented by SEQ ID NO: 8. Secondary alcohol dehydrogenase (sadh) is an enzyme that converts acetone to isopropanol. The gene sequence encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 is not particularly limited because it can be appropriately selected by those skilled in the art, such as the sequence of the same gene derived from Clostridium begerinki, but is preferably according to the present invention. The sequence uses a codon that is frequently used in the yeast strain species. For example, a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 7 is an example of a gene sequence that matches the codon frequency in Candida utilis. A polypeptide having secondary alcohol dehydrogenase (sadh) activity comprises an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8, And a polypeptide having a sadh activity.

アミノ酸の欠失、置換、付加、又は挿入は、上記ポリペプチドをコードする遺伝子を、当技術分野で公知の手法によって改変することによって行うことができる。遺伝子に変異を導入するには、Kunkel法又はGapped duplex法等の公知手法又はこれに準ずる方法により行うことができ、例えば部位特異的突然変異誘発法を利用した変異導入用キット、例えばMutant−K(タカラバイオ社)やMutant−G(タカラバイオ社)などを用いて、あるいは、タカラバイオ社のLA PCR in vitro Mutagenesisシリーズキット、KOD−Plus−Mutagenesis Kit(TOYOBO)などを用いて変異を導入することができる。上記の各酵素の活性は、当技術分野において公知の手法により確認することができる。   Amino acid deletion, substitution, addition, or insertion can be performed by modifying a gene encoding the above polypeptide by a technique known in the art. Mutation can be introduced into a gene by a known method such as the Kunkel method or Gapped duplex method or a method similar thereto, for example, a mutation introduction kit using site-directed mutagenesis, such as Mutant-K (Takara Bio Inc.), Mutant-G (Takara Bio Inc.), etc. or using Takara Bio Inc. LA PCR in vitro Mutagenesis series kit, KOD-Plus-Mutageness Kit (TOYOBO), etc. be able to. The activity of each enzyme described above can be confirmed by a technique known in the art.

上記の遺伝子に代えて、それぞれの同等物を用いることもできる。この同等物は、それぞれの遺伝子と同等の機能を有することを条件に、一部のヌクレオチド残基が異なる遺伝子を意味する。このような同等物としては、それぞれのヌクレオチド配列と70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相同性(配列同一性)があり、かつ各酵素の活性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む遺伝子が挙げられる。前記同等物としてはさらに、それぞれのヌクレオチド配列もしくはその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し、かつ各酵素の活性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む遺伝子が挙げられる。前記同等物としてはさらに、それぞれのヌクレオチド配列において1もしくは数個のヌクレオチド残基が欠失、置換、付加、または挿入された配列を含み、かつ各酵素の活性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む遺伝子が挙げられる。   Instead of the above genes, their equivalents can also be used. This equivalent means a gene in which some nucleotide residues are different on the condition that it has a function equivalent to each gene. Such equivalents include homology (sequence identity) of 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 85% or more, even more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more with each nucleotide sequence. And a gene comprising a nucleotide sequence encoding a polypeptide having the activity of each enzyme. The equivalent further includes a gene comprising a nucleotide sequence that hybridizes with each nucleotide sequence or a complementary sequence thereof under stringent conditions and encodes a polypeptide having the activity of each enzyme. The equivalent further includes a nucleotide sequence that includes a sequence in which one or several nucleotide residues are deleted, substituted, added, or inserted in each nucleotide sequence, and encodes a polypeptide having the activity of each enzyme. The gene containing is mentioned.

ここで、ヌクレオチド残基の欠失、置換、付加、又は挿入は、上記配列を含む遺伝子を、当技術分野で公知の手法によって改変することによって行うことができる。遺伝子に変異を導入するには、Kunkel法又はGapped duplex法等の公知手法又はこれに準ずる方法により行うことができ、例えば部位特異的突然変異誘発法を利用した変異導入用キットを用いればよい。例えばMutant−K(タカラバイオ社)やMutant−G(タカラバイオ社)などを用いて、あるいは、タカラバイオ社のLA PCR in vitro Mutagenesisシリーズキット、KOD−Plus−Mutagenesis Kit(TOYOBO)などを用いて変異を導入することができる。各酵素の活性は、当技術分野において公知の手法により確認することができる。   Here, deletion, substitution, addition, or insertion of a nucleotide residue can be performed by modifying a gene containing the above sequence by a technique known in the art. Mutation can be introduced into a gene by a known method such as Kunkel method or Gapped duplex method or a method similar thereto, for example, a mutation introduction kit using site-directed mutagenesis may be used. For example, using Mutant-K (Takara Bio) or Mutant-G (Takara Bio) or using Takara Bio's LA PCR in vitro Mutagenesis series kit, KOD-Plus-Mutageness Kit (TOYOBO), etc. Mutations can be introduced. The activity of each enzyme can be confirmed by a technique known in the art.

相同性(配列同一性)を示す数値(%)は、塩基配列比較用プログラム:例えばGENETYX−WIN7.0.0を用いて、デフォルト(初期設定)のパラメーターにより算出されるものである。すなわち、酵母染色体上の各遺伝子が、同一ではないが同等の機能、すなわち各活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子によって相同組換え等を介して置換されていてもよい。各酵素の活性は、当技術分野において公知の手法により確認することができる。   The numerical value (%) indicating the homology (sequence identity) is calculated using default (initial setting) parameters using a base sequence comparison program: eg GENETYX-WIN 7.0.0. That is, each gene on the yeast chromosome may be replaced by a gene encoding a polypeptide that is not identical but has an equivalent function, ie, each activity, through homologous recombination or the like. The activity of each enzyme can be confirmed by a technique known in the art.

ストリンジェントな条件とは、例えば、Rapid−Hyb Buffer(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)を用い、温度条件を好ましくは40〜70℃、より好ましくは60℃として、その他は添付のプロトコールに従って行うハイブリダイゼーション条件である。その後、例えば当業者に公知の一般的な方法を用い、2×SSCと0.1%(w/v)SDSから成り立つ溶液での5分間の洗浄、続いて1×SSCと0.1%(w/v)SDSから成り立つ溶液での10分間の洗浄、さらに0.1×SSCと0.1%(w/v)SDSから成り立つ溶液での10分間の洗浄を行うことを指す。ただしハイブリダイゼーション時の温度条件や、その後のメンブレンの洗浄に用いる溶液の塩濃度等の条件を適宜設定することにより、ある一定(70%、80%、85%、90%、95%のいずれか)以上の相同性を有する塩基配列を含むDNAをクローニングできる。そのようにして得られる遺伝子が、配列上は同一ではないが同等の機能、すなわち各活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子によって相同組換え等を介して置換されていてもよい。各酵素の活性は、当技術分野において公知の手法により確認することができる。   The stringent conditions are, for example, rapid-hyb buffer (manufactured by GE Healthcare Bioscience), preferably at a temperature of 40 to 70 ° C., more preferably 60 ° C. Hybridization conditions. Then, for example, using a general method known to those skilled in the art, washing for 5 minutes with a solution consisting of 2 × SSC and 0.1% (w / v) SDS, followed by 1 × SSC and 0.1% ( w / v) Refers to washing for 10 minutes with a solution consisting of SDS, and further washing for 10 minutes with a solution consisting of 0.1 × SSC and 0.1% (w / v) SDS. However, by setting conditions such as the temperature conditions during hybridization and the salt concentration of the solution used for the subsequent membrane washing, it can be set to a certain level (70%, 80%, 85%, 90%, or 95%). ) DNA containing a base sequence having the above homology can be cloned. The gene thus obtained may be replaced by homologous recombination or the like with a gene that encodes a polypeptide that is not identical in sequence but has an equivalent function, that is, each activity. The activity of each enzyme can be confirmed by a technique known in the art.

イソプロパノール以外にも、リコペンなどの特定のカロテノイド、スクアレンあるいはスクアレンから生産される特定のステロールなどの物質を生産する酵母菌株を構築することが可能である。例えば、Erwinia uredovora由来のGGPP合成酵素遺伝子、フィトエン合成酵素遺伝子、フィトエン不飽和化酵素遺伝子を発現し、内在性のHMG−CoA還元酵素遺伝子(HMG1)を過剰発現するキャンディダ・ユティリスはリコペンを高蓄積することが報告されている(Shimada H, Kondo K, Fraser PD, Miura Y, Saito T, Misawa N. Increased carotenoid production by the food yeast Candida utilis through metabolic engineering of the isoprenoid pathway. Appl Environ Microbiol. 1998 Jul;64(7):2676-80)。また、ザイモステロール-24-メチルトランスフェラーゼ遺伝子およびエルゴスタ5,7,24,(28)−トリエノール−22−脱水素酵素遺伝子の発現に欠損を持ち、HMG1が過剰発現するように操作されたサッカロマイセス・セレビシエ組み換え株は、高濃度のスクアレンを蓄積することが知られている(特開平5−192184号公報)。これらの手法を用いることにより、リコペン、スクアレンを生産する酵母菌株を構築することが可能である。 In addition to isopropanol, it is possible to construct yeast strains that produce substances such as specific carotenoids such as lycopene, squalene or specific sterols produced from squalene. For example, Candida utilis that expresses the GGPP synthase gene, phytoene synthase gene, phytoene desaturase gene from Erwinia uredovora and overexpresses the endogenous HMG-CoA reductase gene ( HMG1 ) increases lycopene. (Shimada H, Kondo K, Fraser PD, Miura Y, Saito T, Misawa N. Increased carotenoid production by the food yeast Candida utilis through metabolic engineering of the isoprenoid pathway.Appl Environ Microbiol. 1998 Jul ; 64 (7): 2676-80). Also, Saccharomyces cerevisiae, which is deficient in the expression of the zymostosterol-24-methyltransferase gene and ergosta 5,7,24, (28) -trienol-22-dehydrogenase gene and engineered to overexpress HMG1. Recombinant strains are known to accumulate high concentrations of squalene (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-192184). By using these techniques, it is possible to construct a yeast strain that produces lycopene and squalene.

酵母菌株の分子育種
本発明による酵母菌株の分子育種は、上記の遺伝子群を過剰発現させるための遺伝的改変を酵母菌株に施すこと、例えば、上記の遺伝子群を発現可能な状態で酵母菌株に導入することによって行うことができる。これら遺伝子群は、相同組換え等の技術により酵母の染色体上に組み込まれることが好ましい。このような染色体上への組込みを実現するための相同組換え用遺伝子配列の選択は、当業者において周知であり、当業者であれば必要に応じて適切な相同組換え用遺伝子配列を選択して相同組換え用DNA断片を構成することができる。
Molecular Breeding of Yeast Strain Molecular breeding of a yeast strain according to the present invention is performed by applying genetic modification for overexpression of the above gene group to the yeast strain in a state where the above gene group can be expressed, for example. It can be done by introducing. These gene groups are preferably integrated on the yeast chromosome by techniques such as homologous recombination. Selection of a gene sequence for homologous recombination to realize such integration on a chromosome is well known to those skilled in the art, and those skilled in the art can select an appropriate gene sequence for homologous recombination as necessary. Thus, a DNA fragment for homologous recombination can be constructed.

上記の遺伝子群が酵母ゲノムに組込まれる染色体上の位置は特に制限されるものではないが、例えば、オロチジン5’リン酸デカルボキシラーゼ遺伝子(URA3)座、アルファアミノアジピン酸還元酵素遺伝子(LYS2)座などを選択することができる。また、これらの遺伝子は、組み込まれた遺伝子座に当初から存在するプロモーター、例えばURA3遺伝子プロモーター、LYS2遺伝子プロモーターなどの制御下に置いてもよいが、グリセルアルデヒド−3−リン酸脱水素酵素(GAP)遺伝子プロモーターなどの他のプロモーターの制御下に置いてもよい。 The position on the chromosome where the above gene group is integrated into the yeast genome is not particularly limited. For example, the orotidine 5 ′ phosphate decarboxylase gene ( URA3 ) locus, the alpha amino adipate reductase gene ( LYS2 ) locus Etc. can be selected. In addition, these genes may be placed under the control of a promoter originally present in the incorporated locus, such as the URA3 gene promoter, the LYS2 gene promoter, etc., but glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase ( GAP ) may be placed under the control of another promoter such as a gene promoter.

本発明の好ましい実施態様によれば、本発明による酵母菌株の育種に用いられる酵母はキャンディダ・ユティリスとされる。キャンディダ・ユティリスは、その倍数性が高く、胞子を形成しない。倍数性の高い株の遺伝子に変異を導入しようとする場合、1倍体の株に比べて、その変異を重度に加える必要があるが、その際に、変異を与えたい遺伝子ではない遺伝子にも変異が加えられる可能性が高まると考えられる。従って、キャンディダ・ユティリスの遺伝子に変異を導入する場合には、標的とする遺伝子のみに効率よく多重に変異を加えることができる技術を用いることが好ましい。キャンディダ・ユティリスの形質転換法としては、特開2003−144185号公報に記載の技術が挙げられる。この文献では、利用可能なベクターとして、キャンディダ・ユティリスの染色体DNAと相同な配列と、選択マーカー遺伝子とを含んでなり、相同組換えによって異種遺伝子をキャンディダ・ユティリスの染色体DNAに組み込むことができるもの、あるいは、キャンディダ・ユティリスで自律複製機能を有するDNA配列と、選択マーカー遺伝子とを含んでなり、高い頻度でキャンディダ・ユティリスを形質転換できるものが開発されている。   According to a preferred embodiment of the present invention, the yeast used for breeding the yeast strain according to the present invention is Candida utilis. Candida utilis is highly ploidy and does not form spores. When trying to introduce a mutation into a gene of a highly polyploid strain, it is necessary to add the mutation more severely than in a haploid strain. It is considered that the possibility of mutation is increased. Therefore, when introducing a mutation into the gene of Candida utilis, it is preferable to use a technique that can efficiently add multiple mutations only to the target gene. As a method for transforming Candida utilis, there is a technique described in JP-A No. 2003-144185. In this document, as a usable vector, a sequence homologous to the chromosomal DNA of Candida utilis and a selection marker gene are included, and the heterologous gene can be incorporated into the chromosomal DNA of Candida utilis by homologous recombination. A DNA sequence that can be transformed into Candida utilis, or a DNA sequence having an autonomous replication function in Candida utilis and a selectable marker gene, has been developed.

形質転換系で利用可能な選択マーカー遺伝子としては、酵母において機能し得る薬剤耐性マーカー、好ましくはシクロヘキシミド耐性型L41遺伝子、ジェネティシン(G418)耐性を付与する遺伝子、またはハイグロマイシンB耐性を付与する遺伝子などがある。ジェネティシン(G418)耐性を付与する遺伝子、またはハイグロマイシンB耐性を付与する遺伝子は、野生の酵母には存在しない配列であるため、標的の遺伝子座に組込まれる確率が高いと考えられている。また、これらの薬剤耐性遺伝子は、その宿主の形質に与える影響も小さいと考えられている(Baganz Fら,13(16):1563−73.,1997)(Cordero Otero Rら,Appl Microbiol Biotechnol,46(2):143−8.,1996)。 Examples of selectable marker genes that can be used in the transformation system include drug resistance markers that can function in yeast, preferably cycloheximide-resistant L41 gene, genes that confer geneticin (G418) resistance, or genes that confer hygromycin B resistance. There is. A gene that confers geneticin (G418) resistance or a gene that confers hygromycin B resistance is a sequence that does not exist in wild yeast, and is therefore considered to have a high probability of being incorporated into a target locus. In addition, these drug resistance genes are considered to have little effect on the host traits (Baganz F et al., 13 (16): 1563-73., 1997) (Cordero Otero R et al., Appl Microbiol Biotechnol, 46 (2): 143-8., 1996).

他の形質転換系として、バクテリオファージP1由来のCre−loxP系が挙げられる。これは、2つの34bpのloxP配列間での部位特異的組換えシステムであり、この組換えはCre遺伝子がコードするCre組換え酵素によって触媒される。このシステムは、サッカロマイセス・セレビシエなどの酵母細胞においても機能することが報告されており、2つのloxP配列の間に配置された選択マーカー遺伝子は、loxP配列間の組換えによって除去されることが知られている(Guldener,U.ら,Nucleic Acids Res.,24,2519−24.,1996)。このシステムはクルイベロマイセス・ラクティス(Kluyveromyces lactis)など、複数の酵母種で利用されている(Steensma,H.Y.ら,Yeast,18,469−72.,2001)。 Another transformation system is the Cre-loxP system derived from bacteriophage P1. This is a site-specific recombination system between the loxP sequences of the two 34 bp, this recombination is catalyzed by Cre recombinase which Cre gene. This system has also been reported to function in yeast cells such as Saccharomyces cerevisiae, and it is known that the selectable marker gene placed between two loxP sequences is removed by recombination between loxP sequences. (Guldener, U. et al., Nucleic Acids Res., 24, 2519-24., 1996). This system has been utilized in several yeast species such as Kluyveromyces lactis (Steinsma, HY et al., Yeast, 18, 469-72., 2001).

物質の製造方法
本発明による酵母菌株を適当な炭素源の存在下で培養することにより、培養物中に物質(例えばイソプロパノール)を製造することができる。本発明による物質(例えばイソプロパノール)製造法によれば、培養系から物質(例えばイソプロパノール)を分離する工程を実施することにより、物質(例えばイソプロパノール)を得ることができる。なお、本発明において培養物とは、培養上清の他、培養細胞あるいは菌体、細胞もしくは菌体の破砕物を包含している。
Method for Producing Substance A substance (for example, isopropanol) can be produced in a culture by culturing the yeast strain according to the present invention in the presence of an appropriate carbon source. According to the method for producing a substance (for example, isopropanol) according to the present invention, the substance (for example, isopropanol) can be obtained by performing a step of separating the substance (for example, isopropanol) from the culture system. In the present invention, the culture includes cultured cells or microbial cells, cells or disrupted microbial cells, in addition to the culture supernatant.

本発明による酵母菌株の培養にあたっては、酵母の種類に応じて培養方法や培養条件を選択することができる。培養方法としては、例えば、試験管、フラスコあるいはジャーファーメンターを用いた液体培養法を挙げることができ、回分培養、半回分培養などの培養形式を採用できる。振盪速度および通気量は、一般的には50〜200rpm、好ましくは80〜150rpm、あるいはこの振盪速度に相当する通気量とされる。初期の菌体量としてのOD600は、一般的には0.1〜30、好ましくは0.5〜10とされる。さらに、本発明による酵母菌株の培養にあたっては、振盪速度は速い方が好ましく(つまり通気量は多い方が好ましく)、初期OD600は高い方が好ましい。例えば、試験管やフラスコでの培養では、振盪速度は約120rpmまたはそれ以上、初期OD600は約10とすることが好ましい。 In culturing the yeast strain according to the present invention, a culture method and culture conditions can be selected according to the kind of yeast. Examples of the culture method include a liquid culture method using a test tube, a flask, or a jar fermenter, and a culture format such as batch culture or semi-batch culture can be employed. The shaking speed and the aeration amount are generally 50 to 200 rpm, preferably 80 to 150 rpm, or an aeration amount corresponding to this shaking speed. The OD 600 as the initial cell mass is generally 0.1 to 30, preferably 0.5 to 10. Further, in culturing the yeast strain according to the present invention, it is preferable that the shaking speed is fast (that is, the amount of aeration is preferably large), and the initial OD 600 is preferably high. For example, in culture in a test tube or flask, the shaking speed is preferably about 120 rpm or more and the initial OD 600 is about 10.

本発明による物質(例えばイソプロパノール)製造法において、培地の組成は、酵母が生育し、且つ目的の物質を製造できる各種栄養素を含む組成であればよく、特に限定されない。培地に含まれる資化炭素源としては、例えば、グルコースのほかにもキシロースやスクロースでも資化できれば用いることができる。本発明の好ましい実施態様によれば、炭素源はグルコースを含む。培地中のグルコース濃度は、目的の物質の生産効率を確認しながら、当業者であれば適宜調節することができる。特に、本発明による酵母菌株の培養では、培地中のグルコース濃度は、比較的低濃度に保つことが好ましい。例えば、192時間の培養において、グルコースの初期濃度を100g/Lとし、培養72時間後に終濃度100g/Lとなるようにグルコース固体を添加した場合に比べて、グルコースの初期濃度を50g/Lとし、48時間後、96時間後および144時間後に終濃度50g/Lとなるようにグルコース固体を添加した場合の方が、物質の生産効率が高い。   In the method for producing a substance (for example, isopropanol) according to the present invention, the composition of the medium is not particularly limited as long as it is a composition containing various nutrients that allow yeast to grow and produce the target substance. As the assimilating carbon source contained in the medium, for example, xylose or sucrose can be used in addition to glucose as long as it can be assimilated. According to a preferred embodiment of the invention, the carbon source comprises glucose. A person skilled in the art can appropriately adjust the glucose concentration in the medium while confirming the production efficiency of the target substance. In particular, in the culture of the yeast strain according to the present invention, it is preferable to keep the glucose concentration in the medium at a relatively low concentration. For example, in the culture for 192 hours, the initial concentration of glucose is set to 100 g / L, and the initial concentration of glucose is set to 50 g / L compared to the case where glucose solid is added so that the final concentration becomes 100 g / L after 72 hours of culture. The production efficiency of the substance is higher when the glucose solid is added so that the final concentration becomes 50 g / L after 48 hours, 96 hours and 144 hours.

培地に含まれる栄養源としては、例えば、酵母エキス、ペプトン、ホエーなどが用いられるが、YP(10g/L酵母エキス、20g/Lペプトン)に上記の資化炭素源を加えた培地、例えばYPD5(50g/Lグルコース、10g/L酵母エキス、20g/Lペプトン)等の培地で、さらに適宜pH調整されたものが便利である。   As a nutrient source contained in the medium, for example, yeast extract, peptone, whey and the like are used, but a medium obtained by adding the above-mentioned activated carbon source to YP (10 g / L yeast extract, 20 g / L peptone), for example, YPD5 It is convenient to use a medium such as (50 g / L glucose, 10 g / L yeast extract, 20 g / L peptone), and the pH of which is appropriately adjusted.

発酵温度は、用いる酵母の生育可能な範囲で選択することができる。発酵温度は、例えば、約15℃〜45℃とすることができ、より好ましくは20〜40℃、さらに好ましくは25〜35℃、最も好ましくは約30℃とする。また、発酵過程における培地のpHは3〜8に保持することが好ましく、より好ましくはpH4〜7であり、必要に応じてpH調節剤を用いることができる。用いるpH調節剤としては、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられるが、好ましくは炭酸カルシウムとされる。   The fermentation temperature can be selected within the range in which the yeast to be used can grow. The fermentation temperature can be, for example, about 15 ° C to 45 ° C, more preferably 20 to 40 ° C, still more preferably 25 to 35 ° C, and most preferably about 30 ° C. Moreover, it is preferable to hold | maintain the pH of the culture medium in a fermentation process at 3-8, More preferably, it is pH 4-7, A pH regulator can be used as needed. Examples of the pH adjuster to be used include calcium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like, and calcium carbonate is preferable.

物質(例えばイソプロパノール)製造に要する反応時間は特に限定されず、本発明の効果が認められる限り任意の反応時間で実施される。これらの条件の最適化は、当業者であれば容易に行うことができる。   The reaction time required for the production of the substance (for example, isopropanol) is not particularly limited, and the reaction is performed for any reaction time as long as the effect of the present invention is recognized. Those skilled in the art can easily optimize these conditions.

本発明による物質(例えばイソプロパノール)の製造法においては、このようにして製造した物質(例えばイソプロパノール)成分を培地から分離・回収するが、そのための具体的な手順は、分離・回収しようとする物質に応じて、当業者であれば容易に選択することができる。   In the method for producing a substance (for example, isopropanol) according to the present invention, the substance (for example, isopropanol) produced in this way is separated and collected from the culture medium. The specific procedure for this is the substance to be separated and collected. Depending on the situation, those skilled in the art can easily select.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体例に説明するが、これら実施例は本発明の技術的範囲を制限するものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated to a more specific example, these Examples do not restrict | limit the technical scope of this invention.

実施例1:高いイソプロパノール耐性を示すキャンディダ・ユティリス株の選抜
キャンディダ・ユティリス NBRC0396株、NBRC0619株、NBRC0988株、NBRC0639株、NBRC0626株、NBRC1086株、NBRC10707株、ATCC9255株、ATCC28955株、ATCC44638株、ATCC9206株、ATCC96621株、ATCC18201株、およびATCC15239株を、YPD2(20g/Lペプトン、10g/L酵母エキス、20g/Lグルコース)に接種し、30℃で培養を行った。定常期の酵母培養液を10倍ごとに段階希釈し、10〜100g/Lのイソプロパノールを含むYPD2寒天培地にスポットし、30℃で培養した。3日間培養を継続し、コロニーの形成を観察した。結果を表1に記載する。
Example 1: Selection of Candida utilis strains exhibiting high isopropanol resistance The ATCC 9206 strain, ATCC 96621 strain, ATCC 18201 strain, and ATCC 15239 strain were inoculated into YPD2 (20 g / L peptone, 10 g / L yeast extract, 20 g / L glucose) and cultured at 30 ° C. Steady-phase yeast culture solution was serially diluted every 10 times, spotted on YPD2 agar medium containing 10 to 100 g / L isopropanol, and cultured at 30 ° C. The culture was continued for 3 days and the formation of colonies was observed. The results are listed in Table 1.

Figure 2012254044
Figure 2012254044

以上の結果より、アッセイを行った株の中では、NBRC1086株、ATCC9255株、およびATCC15239株が、最も高い65g/LのIPA耐性を示すことが明らかとなった。   From the above results, it was revealed that among the strains subjected to the assay, the NBRC1086 strain, the ATCC9255 strain, and the ATCC15239 strain showed the highest 65 g / L IPA resistance.

実施例2:ピルビン酸脱炭酸酵素遺伝子が破壊されたキャンディダ・ユティリスATCC15239株の構築
キャンディダ・ユティリスATCC15239株において、その内因性遺伝子であるピルビン酸脱炭酸酵素遺伝子(PDC)を破壊した。この遺伝子破壊は、Cre−loxPシステムを用いて国際公開第2010/095750号パンフレットと同様の方法で行った。2回の破壊により、PDC1アレルが完全に欠損した株(dPDC1株)を構築した。dPDC1株は完全にはエタノール生産能を欠損しなかったが、エタノール生産能は著しく低下していた。
Example 2: Construction of Candida utilis ATCC15239 strain in which pyruvate decarboxylase gene was disrupted In Candida utilis ATCC15239 strain, its endogenous gene pyruvate decarboxylase gene ( PDC ) was disrupted. This gene disruption was carried out using the Cre-loxP system in the same manner as in International Publication No. 2010/095750 pamphlet. A strain (dPDC1 strain) in which the PDC1 allele was completely deleted was constructed by two disruptions. Although the dPDC1 strain was not completely deficient in ethanol production ability, the ethanol production ability was remarkably reduced.

実施例3:クロストリジウム・アセトブチリカム由来のCoA転移酵素サブユニットA遺伝子、同サブユニットB遺伝子、クロストリジウム・ベイジェリンキ由来のアセト酢酸脱炭酸酵素遺伝子および二級アルコール脱水素酵素遺伝子を発現するベクターの構築
イソプロパノール生合成に関わる4つの遺伝子、クロストリジウム・アセトブチリカム由来のCoA転移酵素遺伝子サブユニットA(ctfA)、同サブユニットB(ctfB)、クロストリジウム・ベイジェリンキ由来のアセト酢酸脱炭酸酵素(adc)および二級アルコール脱水素酵素(sadh)を効率良くキャンディダ・ユティリスで発現させるために、以下の項目を指標として、天然に存在しない新規な遺伝子配列を設計し、合成した:
(1)キャンディダ・ユティリスにおいて多用されているコドンの使用;
(2)遺伝子クローニングに不適当な制限酵素部位の排除;および
(3)染色体組み込み型発現ベクターに導入するための、5’末端におけるXbaIサイトおよび3’末端におけるBamHIサイトの付与。
Example 3: Construction of a vector expressing a CoA transferase subunit A gene, a subunit B gene derived from Clostridium acetobutylicum, an acetoacetate decarboxylase gene derived from Clostridium begerinki and a secondary alcohol dehydrogenase gene four genes involved in the synthesis, CoA transferase gene subunit a from Clostridium acetobutylicum (ctfA), the subunit B (ctfB), acetoacetic acid decarboxylase from Clostridium beijerinckii (adcs) and secondary alcohol dehydrogenase In order to efficiently express the enzyme ( sadh ) in Candida utilis, a novel gene sequence that does not exist in nature was designed and synthesized using the following items as indicators:
(1) Use of codons frequently used in Candida utilis;
(2) elimination of inappropriate restriction sites for gene cloning; and (3) for introducing the chromosomal integration type expression vectors, applying the BamH I site in the 'Xba I site and 3 at the end' terminal 5.

合成されたCoA転移酵素遺伝子サブユニットA遺伝子、同サブユニットB遺伝子、アセト酢酸脱炭酸酵素遺伝子および二級アルコール脱水素酵素遺伝子のヌクレオチド配列を、それぞれ配列番号1、3、5および7に示す。また、これらのヌクレオチド配列によってコードされるアミノ酸配列を、それぞれ配列番号2、4、6および8に示す。これらの遺伝子を有するプラスミドをそれぞれGA09142−ctfA、GA09142−ctfB、GA09142−adc、GA09142−sadhと名付けた。   The nucleotide sequences of the synthesized CoA transferase gene subunit A gene, subunit B gene, acetoacetate decarboxylase gene and secondary alcohol dehydrogenase gene are shown in SEQ ID NOs: 1, 3, 5 and 7, respectively. In addition, the amino acid sequences encoded by these nucleotide sequences are shown in SEQ ID NOs: 2, 4, 6 and 8, respectively. The plasmids having these genes were named GA09142-ctfA, GA09142-ctfB, GA09142-adc, and GA09142-sad, respectively.

pVT92は、キャンディダ・ユティリスのオロチジン5’酸脱炭酸酵素遺伝子(URA3)座への組み込みベクターであり、ハイグロマイシン耐性遺伝子を選択マーカーとして有している(国際公開第2010/095750号パンフレット)。pVT92は、BgllII処理してリニアDNAにすることにより、染色体導入することができる。pVT92は、外来遺伝子を発現させるために、XbaI/BamHIギャップの外側にそれぞれ、グリセルアルデヒド脱水素酵素遺伝子プロモーターとグリセリン酸3’リン酸リン酸化酵素遺伝子ターミネーターを有している。また、pVT92は、プロモーターの5’末端側およびターミネーターの3’末端側には、それぞれNheIサイトおよびSpeIサイトを有している。 pVT92 is an integration vector into the orotidine 5 ′ acid decarboxylase gene ( URA3 ) locus of Candida utilis and has a hygromycin resistance gene as a selection marker (WO 2010/095750 pamphlet). pVT92 can be chromosomally introduced by treating with BglII to give linear DNA. In order to express a foreign gene, pVT92 has a glyceraldehyde dehydrogenase gene promoter and a glycerate 3′-phosphate kinase gene terminator outside the Xba I / BamH I gap, respectively. In addition, pVT92 has an Nhe I site and a Spe I site on the 5 ′ end side of the promoter and the 3 ′ end side of the terminator, respectively.

pVT239は、キャンディダ・ユティリスのアルファアミノアジピン酸還元酵素遺伝子(LYS2)座への組み込みベクターであり、ジェネティシン耐性遺伝子を選択マーカーとして有している(国際公開第2010/095750号パンフレット)。pVT239は、NotI処理してリニアDNAにすることにより、染色体導入することができる。また、pVT239は、ジェネティシン耐性遺伝子の5’末端側にSpeIサイトを有している。 pVT239 is an integration vector into the alpha amino adipate reductase gene ( LYS2 ) locus of Candida utilis, and has a geneticin resistance gene as a selection marker (WO 2010/095750 pamphlet). pVT239 can be chromosomally introduced by Not I treatment to give linear DNA. Moreover, pVT239 has a Spe I site on the 5 ′ end side of the geneticin resistance gene.

各イソプロパノール合成酵素遺伝子を含む4つのベクターGA09142−ctfA、GA09142−ctfB、GA09142−adc、およびGA09142−sadhを、XbaIおよびBamHI処理し、アガロースゲル抽出による精製を行った後、同制限酵素で処理したpVT92にライゲーションして、pVT296、pVT298、pVT300およびpVT302を得た。pVT296およびpVT300はSpeI処理し、脱リン酸化を行った。また、pVT298およびpVT302はNheI、SpeI処理を行った後、ctfB発現カセット、sadh発現カセットをそれぞれ含むDNA断片の精製を行い、それぞれpVT296およびpVT300に連結して、pVT321およびpVT325を得た。pVT325をNheIおよびSpeIで処理した後、adc発現カセットとsadh発現カセットを含むDNA断片の精製を行い、pVT239のSpeIサイトに導入し、pVT346を得た。最終的に得られたpVT321はctfActfBのそれぞれの発現カセットとハイグロマイシン耐性遺伝子を有し、キャンディダ・ユティリスのURA3座に組み込まれるベクターであり、pVT346はadcsadhのそれぞれの発現カセットとジェネティシン耐性遺伝子を有し、キャンディダ・ユティリスのLYS2座に組み込まれるベクターである。 Four vectors GA09142-ctfA containing each isopropanol synthase gene, GA09142-ctfB, GA09142-adc , and GA09142-sadh, treated Xba I and BamH I, after purification by agarose gel extraction, with the same restriction enzymes Ligation to the treated pVT92 yielded pVT296, pVT298, pVT300 and pVT302. pVT296 and pVT300 were treated with Spe I and dephosphorylated. Further, the pVT298 and pVT302 after Nhe I, the Spe I treatment, followed by purification of the DNA fragment containing ctfB expression cassette, the sadh expression cassettes respectively, coupled to each pVT296 and PVT300, to obtain a pVT321 and PVT325. pVT325 was treated with Nhe I and Spe I and subjected to purification of the DNA fragment containing the adc expression cassette and sadh expression cassette, and introduced into Spe I site PVT239, was obtained PVT346. Finally obtained pVT321 have respective expression cassette and a hygromycin resistance gene ctfA and ctfB, a vector to be incorporated into URA3 locus of Candida utilis, PVT346 is a respective expression cassettes adc and sadh This vector has a geneticin resistance gene and is integrated into the LYS2 locus of Candida utilis.

実施例4:4つのイソプロパノール合成遺伝子を有するキャンディダ・ユティリス株の構築
pVT321をBgllIIで消化し、エタノール沈殿により濃縮した。得られたDNA断片を用いて、C. utilis ATCC15239株、および実施例2で得られたdPDC1株を形質転換し、600μg/mLハイグロマイシンを含むYPD培地に塗抹し、30℃で2日間培養した。導入した全ての遺伝子を有する株を選抜した。
Example 4: Construction of a Candida utilis strain having four isopropanol synthesis genes pVT321 was digested with BglII and concentrated by ethanol precipitation. Using the obtained DNA fragment, the C. utilis ATCC15239 strain and the dPDC1 strain obtained in Example 2 were transformed, smeared on a YPD medium containing 600 μg / mL hygromycin, and cultured at 30 ° C. for 2 days. . A strain having all the introduced genes was selected.

さらにpVT346をNotIで消化し、エタノール沈殿により濃縮した。得られたそれぞれのDNA断片を用いて上記で得られた2株をそれぞれ形質転換し、600μg/mLハイグロマイシンと200μg/mLジェネティシンを含むYPD培地に塗抹し、30℃で2日間培養した。導入した全ての遺伝子を有する株を選抜し、ATCC15239株由来のイソプロパノール生産株をTMS272株、dPDC株由来のイソプロパノール生産株をTMS290株とした。 PVT346 was further digested with Not I and concentrated by ethanol precipitation. Each of the obtained DNA fragments was used to transform the two strains obtained above, smeared on a YPD medium containing 600 μg / mL hygromycin and 200 μg / mL geneticin, and cultured at 30 ° C. for 2 days. A strain having all the introduced genes was selected, and the isopropanol producing strain derived from the ATCC15239 strain was designated as TMS272 and the isopropanol producing strain derived from the dPDC strain was designated as the TMS290 strain.

実施例5:イソプロパノール生産試験
実施例4で得られた形質転換体のイソプロパノール生産能の評価を、以下に示すように実施した。
Example 5: Isopropanol production test The isopropanol production ability of the transformant obtained in Example 4 was evaluated as shown below.

各種形質転換体を2mL YPD液体培地(20g/Lペプトン、10g/L酵母エキス、20g/Lグルコース)/14mL容試験管に接種し、140rpm、30℃で24時間振とう培養した。得られた前培養液を100mL YPD10(20g/Lペプトン、10g/L酵母エキス、100g/Lグルコース)/200mL容三角フラスコもしくはYPD10C(20g/Lペプトン、10g/L酵母エキス、100g/Lグルコース、45g/L炭酸カルシウム)/200mL容三角フラスコに接種し、初期OD600=1、100rpm、30℃で振とう培養した。培養液から経時的にサンプリングし、0.2μmフィルターでろ過した後に、各種成分の定量分析を行った。グルコース、酢酸、エタノールおよびグリセロールは、高速液体クロマトフラフィー(島津製作所製)、ISep−ION300カラム(東京化成工業製)および示唆屈折計を用いて定量した。イソプロパノールおよびアセトンは、ガスクロマトフラフィーGC−2010 Plus(島津製作所製)を用いて定量した。   Various transformants were inoculated into a 2 mL YPD liquid medium (20 g / L peptone, 10 g / L yeast extract, 20 g / L glucose) / 14 mL test tube, and cultured with shaking at 140 rpm and 30 ° C. for 24 hours. The obtained pre-cultured solution was 100 mL YPD10 (20 g / L peptone, 10 g / L yeast extract, 100 g / L glucose) / 200 mL Erlenmeyer flask or YPD10C (20 g / L peptone, 10 g / L yeast extract, 100 g / L glucose, 45 g / L calcium carbonate) / 200 mL Erlenmeyer flask was inoculated, and cultured with shaking at 30 ° C. at an initial OD600 = 1, 100 rpm. After sampling from the culture solution over time and filtering with a 0.2 μm filter, quantitative analysis of various components was performed. Glucose, acetic acid, ethanol and glycerol were quantified using a high performance liquid chromatography (manufactured by Shimadzu Corporation), an ISep-ION300 column (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and a suggested refractometer. Isopropanol and acetone were quantified using Gas Chromatography GC-2010 Plus (manufactured by Shimadzu Corporation).

また、フラスコでの簡易的な中和培養としてYPD10C(20g/Lペプトン、10g/L酵母エキス、100g/Lグルコース、45g/L炭酸カルシウム)培地を用いても同様の実験を行った。   In addition, the same experiment was performed using YPD10C (20 g / L peptone, 10 g / L yeast extract, 100 g / L glucose, 45 g / L calcium carbonate) medium as a simple neutralization culture in a flask.

非中和条件下での培養試験の結果を図2、中和条件下での培養試験の結果を図3に記載する。なお、データは3反復試行の平均で示した。   The results of the culture test under non-neutralized conditions are shown in FIG. 2, and the results of the culture test under neutralized conditions are shown in FIG. The data is shown as an average of 3 repeated trials.

図2によれば、親株であるATCC15239株およびdPDC1株ではイソプロパノールの生産が認められなかったのに対し、イソプロパノール合成遺伝子を導入したTMS272株およびTMS290株では、それぞれ最大で0.16g/Lおよび0.13g/Lのイソプロパノールの生産が認められた。また、PDC1遺伝子を破壊した株では糖の消費速度および増殖能が著しく低下していた。TMS272株では培養24時間でグルコースが完全に消費され、エタノールの蓄積が認められたが、その後の培養の継続に伴ってエタノール濃度が低下した。エタノール濃度が低下している間もイソプロパノールの生産が認められたことから、TMS272株は、一度生産したエタノールを二次消費することによりイソプロパノールを生産していることが考えられた。dPDC1株に由来するTMS290株ではイソプロパノール生産速度が低下したことから、酵母におけるイソプロパノール生産においては、基質である細胞質のアセチルCoAがエタノールから供給される経路が最も重要であることが示唆された。エタノールの同化は酸化的反応であることから、これらの結果は、酵母によるイソプロパノール生産においてはキャンディダ・ユティリスのような呼吸活性の高いクラブツリー陰性酵母が適している可能性を示唆している。   According to FIG. 2, production of isopropanol was not observed in the parent strains ATCC15239 and dPDC1, whereas in the TMS272 and TMS290 strains into which the isopropanol synthesis gene was introduced, the maximum was 0.16 g / L and 0, respectively. Production of .13 g / L isopropanol was observed. Moreover, in the strain in which the PDC1 gene was disrupted, the sugar consumption rate and the growth ability were significantly reduced. In the TMS272 strain, glucose was completely consumed in 24 hours of culture and ethanol accumulation was observed, but the ethanol concentration decreased with the continuation of the subsequent culture. Since the production of isopropanol was observed while the ethanol concentration was decreasing, it was considered that the TMS272 strain produced isopropanol by secondary consumption of ethanol once produced. In the TMS290 strain derived from the dPDC1 strain, the production rate of isopropanol decreased, suggesting that the pathway through which cytoplasmic acetyl-CoA as a substrate is supplied from ethanol is the most important in isopropanol production in yeast. Since ethanol assimilation is an oxidative reaction, these results suggest that crabtree-negative yeasts with high respiratory activity, such as Candida utilis, may be suitable for isopropanol production by yeasts.

図3によれば、培地に炭酸カルシウムを添加したことにより、TMS272株は1.1g/Lのイソプロパノールを生産し、非中和条件より生産量が増大した。また、TMS272株は、16.2g/Lの酢酸を蓄積しており、何らかの理由により酢酸が蓄積したことでpHが低下し、イソプロパノールの生産を阻害していたことが考えられた。また、TMS290株においても、中和条件下ではイソプロパノール生産量が0.9g/Lまで増大しており、一方で37.4g/Lという高濃度のグリセロールを蓄積していた。   According to FIG. 3, by adding calcium carbonate to the medium, the TMS272 strain produced 1.1 g / L of isopropanol, and the production amount increased from the non-neutralized condition. The TMS272 strain accumulated 16.2 g / L of acetic acid, and it was considered that acetic acid was accumulated for some reason, resulting in a decrease in pH and inhibition of isopropanol production. Also in the TMS290 strain, the isopropanol production increased to 0.9 g / L under neutralization conditions, while a high concentration of glycerol of 37.4 g / L was accumulated.

実施例6:過剰発現によってイソプロパノール生産性を向上させる遺伝子の選抜
過剰発現することによりイソプロパノールの生産性を向上させる遺伝子の選抜を行った。候補遺伝子が触媒する代謝経路を図1に記載する。
Example 6: Selection of genes that improve isopropanol productivity by overexpression A gene that improves isopropanol productivity by overexpression was selected. The metabolic pathway catalyzed by the candidate gene is described in FIG.

キャンディダ・ユティリス内在性のアセチルCoA加水分解酵素遺伝子(ACH1;ヌクレオチド配列:配列番号9;アミノ酸配列:配列番号10)、アセチルCoA合成酵素遺伝子(ACS1;ヌクレオチド配列:配列番号11;アミノ酸配列:配列番号12、ACS2;ヌクレオチド配列:配列番号13;アミノ酸配列:配列番号14)、細胞質局在型エタノール脱水素酵素遺伝子(ADH2;ヌクレオチド配列:配列番号15;アミノ酸配列:配列番号16)、ミトコンドリア局在型エタノール脱水素酵素遺伝子(ADH3;ヌクレオチド配列:配列番号17;アミノ酸配列:配列番号18)、細胞質局在型アセトアルデヒド脱水素酵素遺伝子(ALD1;ヌクレオチド配列:配列番号19;アミノ酸配列:配列番号20)、ミトコンドリア局在型アセトアルデヒド脱水素酵素遺伝子(ALD2;ヌクレオチド配列:配列番号21;アミノ酸配列:配列番号22)、ミトコンドリア内膜カルニチン輸送体(CRC1;ヌクレオチド配列:配列番号23;アミノ酸配列:配列番号24)、ミトコンドリア局在型カルニチンアセチルCoA転移酵素(CAT2;ヌクレオチド配列:配列番号25;アミノ酸配列:配列番号26)、カルニチンアセチル転移酵素遺伝子(YAT1;ヌクレオチド配列:配列番号27;アミノ酸配列:配列番号28、YAT2;ヌクレオチド配列:配列番号29;アミノ酸配列:配列番号30)、アセチルCoAアセチル基転移酵素(ERG10;ヌクレオチド配列:配列番号61;アミノ酸配列:配列番号62)、ヤロウィア・リポリティカ由来のATP−クエン酸除去付加酵素遺伝子(ACL1;ヌクレオチド配列:配列番号31;アミノ酸配列:配列番号32と、ACLY;ヌクレオチド配列:配列番号33;アミノ酸配列:配列番号34がサブユニットを構成する遺伝子)を、それぞれのゲノムDNAを鋳型としてPCRにより増幅した。PCRに用いたプライマーは以下の通りである:(ACH1;配列番号35と配列番号36)、(ACS1;配列番号37と配列番号38)、(ACS2;配列番号39と配列番号40)、(ADH2;配列番号41と配列番号42)、(ADH3;配列番号43と配列番号44)、(ALD1;配列番号45と配列番号46)、(ALD2;配列番号47と配列番号48)、(CAT2;配列番号49と配列番号50)、(CRC1;配列番号51と配列番号52)、(YAT1;配列番号53と配列番号54)、(YAT2;配列番号55と配列番号56)、(ACL1;配列番号57と配列番号58)、(ACLY;配列番号59と配列番号60)、(ERG10;配列番号63と配列番号64)。 Candida utilis endogenous acetyl CoA hydrolase gene ( ACH1 ; nucleotide sequence: SEQ ID NO: 9; amino acid sequence: SEQ ID NO: 10), acetyl CoA synthase gene ( ACS1 ; nucleotide sequence: SEQ ID NO: 11; amino acid sequence: sequence) No. 12, ACS2 ; nucleotide sequence: SEQ ID NO: 13; amino acid sequence: SEQ ID NO: 14), cytoplasmic localized ethanol dehydrogenase gene ( ADH2 ; nucleotide sequence: SEQ ID NO: 15; amino acid sequence: SEQ ID NO: 16), mitochondrial localization Type ethanol dehydrogenase gene ( ADH3 ; nucleotide sequence: SEQ ID NO: 17; amino acid sequence: SEQ ID NO: 18), cytoplasmic localized acetaldehyde dehydrogenase gene ( ALD1 ; nucleotide sequence: SEQ ID NO: 19; amino acid sequence: SEQ ID NO: 20) , Tokondoria localized acetaldehyde dehydrogenase gene (ALD2; nucleotide sequence: SEQ ID NO: 21; amino acid sequence: SEQ ID NO: 22), the inner mitochondrial membrane carnitine transporter (CRC1; nucleotide sequence: SEQ ID NO: 23; amino acid sequence: SEQ ID NO: 24) , Mitochondrial localized carnitine acetyl-CoA transferase ( CAT2 ; nucleotide sequence: SEQ ID NO: 25; amino acid sequence: SEQ ID NO: 26), carnitine acetyltransferase gene ( YAT1 ; nucleotide sequence: SEQ ID NO: 27; amino acid sequence: SEQ ID NO: 28) YAT2; nucleotide sequence: SEQ ID NO: 29; amino acid sequence: SEQ ID NO: 30), acetyl-CoA acetyltransferase (ERG10; nucleotide sequence: SEQ ID NO: 61; amino acid sequence: SEQ ID NO: 62), Yarrowia Ripori It mosquito origin of ATP- citrate remove additional gene (ACL1; nucleotide sequence: SEQ ID NO: 31; amino acid sequence: Configuration SEQ ID NO: 34 subunit: SEQ ID NO: 32, ACLy;:; nucleotide sequence amino acid sequence SEQ ID NO: 33 Gene) was amplified by PCR using each genomic DNA as a template. The primers used for PCR are as follows: ( ACH1 ; SEQ ID NO: 35 and SEQ ID NO: 36), ( ACS1 ; SEQ ID NO: 37 and SEQ ID NO: 38), ( ACS2 ; SEQ ID NO: 39 and SEQ ID NO: 40), ( ADH2 SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 42), ( ADH3 ; SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44), ( ALD1 ; SEQ ID NO: 45 and SEQ ID NO: 46), ( ALD2 ; SEQ ID NO: 47 and SEQ ID NO: 48), ( CAT2 : Sequence; No. 49 and SEQ ID NO: 50), (CRC1; SEQ ID NO: 51 and SEQ ID NO: 52), (YAT1; SEQ ID NO: 53 and SEQ ID NO: 54), (YAT2; SEQ ID NO: 55 and SEQ ID NO: 56), (ACL1; SEQ ID NO: 57 And SEQ ID NO: 58), ( ACLY ; SEQ ID NO: 59 and SEQ ID NO: 60), ( ERG10 ; SEQ ID NO: 63 and SEQ ID NO: 64).

得られたPCR産物をXbaI/BamHI処理して、同制限酵素で処理したpCU155(Keiji Kondo, , Yutaka Miura, Hidetaka Sone, Kazuo Kobayashi & Hiroshi lijima., High-level expression of a sweet protein, monellin, in the food yeast Candida utilis., Nature Biotechnology 15, 453 - 457 (1997))にクローニングした。pCU155は、シクロヘキシミド耐性遺伝子を選抜マーカーとして有し、URA3座にマルチコピーインテグレーションされるベクターであり、XbaI/BamHIギャップの外側にそれぞれ、グリセルアルデヒド脱水素酵素遺伝子プロモーターと同ターミネーターを有している。これまでに構築しているイソプロパノール生産株のURA3座にはイソプロパノール合成酵素遺伝子が組み込まれているが、C.utilisは高次倍数体であり、URA3座が複数コピー存在するため、さらにURA3座に遺伝子の導入が可能である。また、イソプロパノール合成遺伝子はURA3座に二点組み換えにより挿入されているため、pCU155の組み込みにより、導入された遺伝子の置換が起こることはない。候補遺伝子がクローン化されたプラスミドはBgllIIで消化し、エタノール沈殿により濃縮した。得られたDNA断片を用いてC.utilis TMS272株を形質転換し、600μg/mLハイグロマイシン、200μg/mLジェネティシンおよび20μg/mLシクロヘキシミドを含むYPD培地に塗抹し、30℃で4日間培養した。なお、ACL1ACLYのDNAは混合し、同時に形質転換を行った。得られた各4クローンについて発酵試験を行い、イソプロパノール生産性を調査した。結果を図4に示す。 The resulting PCR product was treated with Xba I / BamH I and treated with the same restriction enzymes. PCU155 (Keiji Kondo, Yutaka Miura, Hidetaka Sone, Kazuo Kobayashi & Hiroshi lijima., High-level expression of a sweet protein, monellin , in the food yeast Candida utilis., Nature Biotechnology 15, 453-457 (1997)). pCU155 has a cycloheximide resistance gene as a selection marker, is a vector that is multicopy-integrated at the URA3 locus, and has the same terminator as the glyceraldehyde dehydrogenase gene promoter outside the Xba I / BamHI gap, respectively. ing. Although the URA3 locus of isopropanol production strains are constructed so far is incorporated isopropanol synthase gene, C.Utilis is higher polyploid, since the URA3 locus is present multiple copies, more URA3 locus It is possible to introduce a gene. In addition, since the isopropanol synthesis gene is inserted into the URA3 locus by two-point recombination, the introduction of pCU155 does not cause substitution of the introduced gene. The plasmid from which the candidate gene was cloned was digested with BglII and concentrated by ethanol precipitation. C. utilis TMS272 strain was transformed with the obtained DNA fragment, smeared on YPD medium containing 600 μg / mL hygromycin, 200 μg / mL geneticin and 20 μg / mL cycloheximide, and cultured at 30 ° C. for 4 days. ACL1 and ACLY DNA were mixed and transformed at the same time. Fermentation tests were performed on each of the obtained 4 clones, and isopropanol productivity was investigated. The results are shown in FIG.

図4によると、ACS1ACS2CRC1YAT1ERG10、またはACLの過剰発現により、イソプロパノール生産量が1.5〜4.0倍になることが明らかとなった。ACS1ACS2YAT1、およびACLの各遺伝子はアセチルCoAの合成に関わる酵素遺伝子であり、CRC1遺伝子はアセチルCoA合成の前駆物質をミトコンドリアから細胞質に輸送するキャリアタンパク質遺伝子であり、ERG10遺伝子はアセチルCoAからアセトアセチルCoAを合成する遺伝子である。これらの結果により、酵母によるイソプロパノール高生産のためには、細胞質のアセチルCoAを効率的に生産するための酵素遺伝子の発現または活性をアップレギュレートすることが重要であることが示される。 According to FIG. 4, ACS1, ACS2, CRC1, YAT1, ERG10 or overexpression of ACL,, the amount of isopropanol production was found to be a 1.5 to 4.0-fold. ACS1, ACS2, YAT1, and each gene of ACL is an enzyme genes involved in the synthesis of acetyl CoA, CRC1 gene is the carrier protein gene exported to the cytoplasm precursors of acetyl-CoA synthesis from mitochondria, ERG10 gene acetyl CoA Is a gene that synthesizes acetoacetyl-CoA from These results indicate that it is important to up-regulate the expression or activity of an enzyme gene for efficient production of cytoplasmic acetyl-CoA for high production of isopropanol by yeast.

実施例7:ACL1/ACLY、ACS2、ERG10、CRC1およびYAT1を同時に過剰発現するイソプロパノール生産株の構築と培養試験
ACL1ACLYACS2ERG10CRC1およびYAT1の各遺伝子がクローン化されたプラスミドをBgllIIで消化し、エタノール沈殿により濃縮した。得られた各5μgのDNA断片を混合し、この混合物を用いてTMS272株を形質転換し、600μg/mLハイグロマイシン、200μg/mLジェネティシンおよび10μg/mLシクロヘキシミドを含むYPD培地に塗抹し、30℃で4日間培養した。得られた80クローンについて発酵試験を行い、イソプロパノール生産量が最も高い株を選抜し、TMS378株とした。
Example 7: Construction and culture test of isopropanol production strain overexpressing ACL1 / ACLY, ACS2, ERG10, CRC1 and YAT1 simultaneously
ACL1, ACLy, the ACS2, ERG10, CRC1 and each gene YAT1 was cloned plasmid was digested with Bgll II, and concentrated by ethanol precipitation. Each of the obtained 5 μg DNA fragments was mixed, and this mixture was used to transform the TMS272 strain. The mixture was smeared on a YPD medium containing 600 μg / mL hygromycin, 200 μg / mL geneticin and 10 μg / mL cycloheximide, at 30 ° C. Cultured for 4 days. The obtained 80 clones were subjected to a fermentation test, and the strain with the highest isopropanol production was selected and designated TMS378 strain.

TMS378株の培養試験を行った結果を図5に示す。TMS272株が1.3g/Lのイソプロパノールを生産したのに対して、TMS378株は9.8g/Lと約7.5倍のイソプロパノール生産量を示した。また、TMS272株では酢酸が18.1g/L蓄積したのに対して、TMS378株は4.5g/Lと、主要な副産物である酢酸が約4分の1に低下していた。   The results of the culture test of TMS378 strain are shown in FIG. The TMS272 strain produced 1.3 g / L of isopropanol, whereas the TMS378 strain showed 9.8 g / L, an approximately 7.5-fold increase in isopropanol production. In addition, acetic acid accumulated 18.1 g / L in the TMS272 strain, whereas 4.5 g / L in the TMS378 strain, acetic acid as a main by-product was reduced to about a quarter.

実施例8:TMS378株のイソプロパノール生産における初期OD 600 および振とう速度の影響
イソプロパノール生産に適したTMS378株の培養条件の検討を行った。TMS378株を2mL YPD液体培地(20g/Lペプトン、10g/L酵母エキス、20g/Lグルコース)/14mL容試験管に接種し、140rpm、30℃で24時間振とう培養した。得られた前培養液を100mL YPD10C(20g/Lペプトン、10g/L酵母エキス、100g/Lグルコース、45g/L炭酸カルシウム)/300mL容三角フラスコに接種し、初期OD600を1もしくは10とし、100rpmもしくは120rpm、30℃で振とう培養した。培養72時間後に終濃度100g/Lとなるようにグルコース固体を培養液に添加し、さらに144時間まで培養を行った。経時的にサンプリングして0.2μmフィルターでろ過した。各種定量分析は、実施例5に記載の方法に従って行った。なお、データは3反復試行の平均で示した。結果を図6に示す。
Example 8: Influence of initial OD 600 and shaking speed in isopropanol production of TMS378 strain The culture conditions of TMS378 strain suitable for isopropanol production were examined. The TMS378 strain was inoculated into a 2 mL YPD liquid medium (20 g / L peptone, 10 g / L yeast extract, 20 g / L glucose) / 14 mL test tube, and cultured with shaking at 140 rpm at 30 ° C. for 24 hours. The obtained preculture solution was inoculated into a 100 mL YPD10C (20 g / L peptone, 10 g / L yeast extract, 100 g / L glucose, 45 g / L calcium carbonate) / 300 mL Erlenmeyer flask, and the initial OD 600 was set to 1 or 10. The culture was performed with shaking at 100 rpm or 120 rpm at 30 ° C. Glucose solid was added to the culture solution to a final concentration of 100 g / L after 72 hours of culture, and the culture was further continued for 144 hours. It sampled with time and filtered with the 0.2 micrometer filter. Various quantitative analyzes were performed according to the method described in Example 5. The data is shown as an average of 3 repeated trials. The results are shown in FIG.

図6によると、初期OD600=10、120rpmで培養したときに最も高いイソプロパノール生産量が見られ、培養144時間後に最大で18.5g/Lのイソプロパノールが生産された。その際の対糖収率は30.8%であった。このことから、振とう速度が速いほど(通気量が多いほど)、また、初期ODが高いほど、イソプロパノール生産には好ましいことが明らかとなった。   According to FIG. 6, the highest isopropanol production was observed when cultured at an initial OD600 = 10 and 120 rpm, and a maximum of 18.5 g / L of isopropanol was produced after 144 hours of culture. The sugar yield at that time was 30.8%. From this, it became clear that the faster the shaking speed (the greater the air flow rate) and the higher the initial OD, the better for isopropanol production.

実施例9:TMS378株のイソプロパノール生産における添加グルコース濃度の影響
イソプロパノール生産に適したTMS378株の培養条件の検討を行った。TMS378株を2mL YPD液体培地(20g/Lペプトン、10g/L酵母エキス、20g/Lグルコース)/14mL容試験管に接種し、140rpm、30℃で24時間振とう培養した。得られた前培養液を100mL YPD10C(20g/Lペプトン、10g/L酵母エキス、100g/Lグルコース、45g/L炭酸カルシウム)/300mL容三角フラスコもしくはYPD5C(20g/Lペプトン、10g/L酵母エキス、50g/Lグルコース、45g/L炭酸カルシウム)/300mL容三角フラスコに接種し、初期OD600=1、120rpm、30℃で振とう培養した。YPD10Cで培養を行ったサンプルについては、培養72時間後に終濃度100g/Lとなるようにグルコース固体を添加し、さらに192時間まで培養を行った。また、YPD5Cで培養を行ったサンプルについては、培養48時間おきに3回終濃度50g/Lとなるようにグルコース固体を添加し、さらに192時間まで培養を行った。いずれの条件も最終のグルコース濃度は200g/Lである。経時的にサンプリングして0.2μmフィルターでろ過した。各種定量分析は、実施例5に記載の方法に従って行った。なお、データは3反復試行の平均で示した。結果を図7に示す。
Example 9: Influence of added glucose concentration on isopropanol production of TMS378 strain The culture conditions of TMS378 strain suitable for isopropanol production were examined. The TMS378 strain was inoculated into a 2 mL YPD liquid medium (20 g / L peptone, 10 g / L yeast extract, 20 g / L glucose) / 14 mL test tube, and cultured with shaking at 140 rpm at 30 ° C. for 24 hours. The obtained preculture solution was added to 100 mL YPD10C (20 g / L peptone, 10 g / L yeast extract, 100 g / L glucose, 45 g / L calcium carbonate) / 300 mL Erlenmeyer flask or YPD5C (20 g / L peptone, 10 g / L yeast extract). , 50 g / L glucose, 45 g / L calcium carbonate) / 300 mL Erlenmeyer flask and inoculated in an initial OD600 = 1, 120 rpm, 30 ° C. with shaking. For the sample cultured with YPD10C, glucose solid was added to a final concentration of 100 g / L after 72 hours of culture, and the culture was further continued for 192 hours. Moreover, about the sample which culture | cultivated by YPD5C, the glucose solid was added so that it might become a final concentration of 50 g / L 3 times every 48 hours of culture | cultivation, and also it culture | cultivated to 192 hours. In both conditions, the final glucose concentration is 200 g / L. It sampled with time and filtered with the 0.2 micrometer filter. Various quantitative analyzes were performed according to the method described in Example 5. The data is shown as an average of 3 repeated trials. The results are shown in FIG.

図7によると、YPD10Cで培養し、培養72時間後に100g/Lのグルコースを添加した場合は、培養122時間後に最大で19.2g/Lのイソプロパノールが生産された。しかし、それ以降はイソプロパノール生産量の増大は認められず、酢酸が蓄積した(27.2g/L)。イソプロパノールの生産における最大の対糖収率は29.0%であった。一方、YPD5Cで培養し、48時間おきに50g/Lのグルコースを3回添加した場合は、培養192時間までイソプロパノールの増大が認められ、培養192時間後に最大で27.4g/Lのイソプロパノールが生産された。また、酢酸の蓄積はほとんど認めれらなかった。この条件でのイソプロパノールの生産における最大の対糖収率は41.5%であった。このことから、添加するグルコースの濃度を比較的低濃度に保つことはイソプロパノール生産において好ましいことが明らかとなった。   According to FIG. 7, when culturing with YPD10C and adding 100 g / L glucose after 72 hours of culture, a maximum of 19.2 g / L of isopropanol was produced after 122 hours of culture. However, thereafter, no increase in isopropanol production was observed and acetic acid accumulated (27.2 g / L). The maximum sugar yield in the production of isopropanol was 29.0%. On the other hand, when culturing with YPD5C and adding 50 g / L of glucose three times every 48 hours, an increase in isopropanol was observed until 192 hours of culture, and a maximum of 27.4 g / L of isopropanol was produced after 192 hours of culture. It was done. In addition, acetic acid accumulation was hardly observed. The maximum sugar yield in the production of isopropanol under these conditions was 41.5%. From this, it became clear that it is preferable in isopropanol production to keep the concentration of added glucose at a relatively low concentration.

実施例10:イソプロパノール生産量向上に寄与の大きい遺伝子の特定
同時に過剰発現することによってイソプロパノール生産量を向上させる寄与の大きい遺伝子を特定するために、(i)ACL1、ACLYおよびACS2の組み合わせを過剰発現する株、(ii)ACL1、ACLYおよびERG10の組み合わせを過剰発現する株、(iii)ACS2およびERG10の組み合わせを過剰発現する株、(iv)ACL1、ACLY、ACS2およびERG10の組み合わせを過剰発現する株をそれぞれ構築し、ACL1、ACLY、ACS2、CRC1、ERG10およびYAT1の組み合わせを過剰発現する株(TMS378株)およびそれぞれの単独遺伝子の過剰発現株との間で、イソプロパノール生産量の比較を行った。組み換え株の構築は実施例6および実施例7と同様の方法を用いて行い、組み込みたい遺伝子DNAを混合し、同時に形質転換を行った。得られた各32クローンについて発酵試験を行い、それぞれの導入遺伝子の組み合わせにおいて平均的なイソプロパノール生産量を示す株を選抜した。各構築株を2mL YPD液体培地(20g/Lペプトン、10g/L酵母エキス、20g/Lグルコース)/14mL容試験管に接種し、140rpm、30℃で24時間振とう培養した。得られた前培養液を3mL YPD10C(20g/Lペプトン、10g/L酵母エキス、100g/Lグルコース、45g/L炭酸カルシウム)/ガラス試験管に接種し、初期OD600=1、100rpm、30℃で振とう培養した。経時的にサンプリングを行い、高速液体クロマトフラフィーおよびガスクロマトフラフィーGC−2010でイソプロパノール生産量を評価した。なお、データは3反復試行の平均で示した。
Example 10: Identification of genes that greatly contribute to the improvement in isopropanol production In order to identify genes that greatly contribute to the improvement in isopropanol production by simultaneously overexpressing, (i) overexpression of a combination of ACL1, ACLY and ACS2 (Ii) a strain overexpressing a combination of ACL1, ACLY and ERG10, (iii) a strain overexpressing a combination of ACS2 and ERG10, (iv) a strain overexpressing a combination of ACL1, ACLY, ACS2 and ERG10 Were respectively constructed, and isopropanol production was compared between a strain overexpressing a combination of ACL1, ACLY, ACS2, CRC1, ERG10, and YAT1 (TMS378 strain) and an overexpression strain of each single gene. The recombinant strain was constructed using the same method as in Example 6 and Example 7. The gene DNA to be incorporated was mixed and transformed at the same time. The obtained 32 clones were subjected to a fermentation test, and strains showing average isopropanol production were selected for each transgene combination. Each constructed strain was inoculated into a 2 mL YPD liquid medium (20 g / L peptone, 10 g / L yeast extract, 20 g / L glucose) / 14 mL test tube, and cultured with shaking at 140 rpm at 30 ° C. for 24 hours. The obtained preculture was inoculated into 3 mL YPD10C (20 g / L peptone, 10 g / L yeast extract, 100 g / L glucose, 45 g / L calcium carbonate) / glass test tube, and initial OD600 = 1, 100 rpm, 30 ° C. Cultured with shaking. Sampling was performed over time, and isopropanol production was evaluated by high performance liquid chromatography and gas chromatography GC-2010. The data is shown as an average of 3 repeated trials.

図8によると、ACS1、ACS2およびERG10のそれぞれ単独の過剰発現により、イソプロパノール生産量が2.2〜2.7倍になることが明らかとなった。(i)ACL1、ACLYおよびACS2の組み合わせを過剰発現する株、ならびに(ii)ACL1、ACLYおよびERG10の組み合わせを過剰発現する株のイソプロパノール生産量は、それぞれACS2およびERG10を単独で過剰発現する株と有意な差は認められなかった。一方、(iii)ACS2およびERG10の組み合わせを過剰発現する株ではイソプロパノール生産の飛躍的な向上が認められ、生産量が11.6倍に向上した。また、(iii)ACS2およびERG10の組み合わせを過剰発現する株、(iv)ACL1、ACLY、ACS2およびERG10の組み合わせを過剰発現する株、TMS378株(ACL1、ACLY、ACS2、CRC1、ERG10およびYAT1の組み合わせを過剰発現する株)の株間において、イソプロパノール生産量に有意な差は認められなかった。   According to FIG. 8, it became clear that the amount of isopropanol produced was 2.2 to 2.7 times due to overexpression of ACS1, ACS2 and ERG10 alone. The isopropanol production of (i) a strain overexpressing a combination of ACL1, ACLY and ACS2 and (ii) a strain overexpressing a combination of ACL1, ACLY and ERG10 is the same as the strain overexpressing ACS2 and ERG10, respectively. There was no significant difference. On the other hand, (iii) in the strain overexpressing the combination of ACS2 and ERG10, a dramatic improvement in isopropanol production was observed, and the production amount was improved 11.6 times. In addition, (iii) a strain that overexpresses a combination of ACS2 and ERG10, (iv) a strain that overexpresses a combination of ACL1, ACLY, ACS2, and ERG10, a TMS378 strain (a combination of ACL1, ACLY, ACS2, CRC1, ERG10, and YAT1) No significant difference was observed in the amount of isopropanol produced among the strains of the strains overexpressing the.

これらの結果より、同時に過剰発現した際にはACL、CRC1およびYAT1の過剰発現がイソプロパノールの生産性向上に与える寄与は小さく、イソプロパノール生産性を向上させるためにはACS2とERG10を同時に過剰発現することが最も重要であることが示された。以上の結果は、酵母によるイソプロパノール高生産のためにはエタノールからアセチルCoAを合成する代謝経路、すなわち酢酸からアセチルCoAを合成する代謝経路に関わる酵素遺伝子の発現または活性を増強することが重要であることを示している。   From these results, when overexpressing at the same time, overexpression of ACL, CRC1 and YAT1 contributes little to the improvement of isopropanol productivity, and in order to improve isopropanol productivity, ACS2 and ERG10 must be overexpressed simultaneously. Was shown to be the most important. From the above results, it is important to enhance the expression or activity of enzyme genes involved in the metabolic pathway for synthesizing acetyl CoA from ethanol, that is, the metabolic pathway for synthesizing acetyl CoA from acetic acid, for high isopropanol production by yeast. It is shown that.

図1は、酵母によるイソプロパノール合成経路を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an isopropanol synthesis pathway by yeast. 図2は、イソプロパノール生産遺伝子を導入した株の非中和条件での発酵試験の結果を示す図であり、培養液中のイソプロパノール濃度(パネルA)、グルコース濃度(パネルB)、エタノール濃度(パネルC)、酢酸濃度(パネルD)、グリセロール濃度(パネルE)およびOD600(パネルF)の経時変化を示している。各パネルにおいて、黒丸はATCC15239株の結果を示し、白丸はTMS272株(ATCC15239株+IPA合成遺伝子)の結果を示し、黒三角はPDC1破壊株の結果を示し、白三角はTMS290株(PDC破壊株+IPA合成遺伝子)の結果を示す。FIG. 2 is a diagram showing the results of a fermentation test under a non-neutralizing condition of a strain into which an isopropanol production gene was introduced, and the isopropanol concentration (panel A), glucose concentration (panel B), and ethanol concentration (panel) in the culture solution. C), changes over time in acetic acid concentration (panel D), glycerol concentration (panel E) and OD600 (panel F). In each panel, black circles indicate the results for ATCC15239 strain, white circles indicate the results for TMS272 strain (ATCC15239 strain + IPA synthetic gene), black triangles indicate the results for the PDC1 disruption strain, and white triangles indicate the TMS290 strain (PDC disruption strain + IPA). The result of (synthetic gene) is shown. 図3は、イソプロパノール生産遺伝子を導入した株の中和条件での発酵試験の結果を示す図であり、培養液中のイソプロパノール濃度(パネルA)、グルコース濃度(パネルB)、エタノール濃度(パネルC)、酢酸濃度(パネルD)およびグリセロール濃度(パネルE)の経時変化を示している。各パネルにおいて、黒丸はATCC15239株の結果を示し、白丸はTMS272株(ATCC15239株+IPA合成遺伝子)の結果を示し、黒三角はPDC1破壊株の結果を示し、白三角はTMS290株(PDC破壊株+IPA合成遺伝子)の結果を示す。FIG. 3 is a diagram showing the results of a fermentation test under neutralization conditions of a strain into which an isopropanol production gene has been introduced. The concentration of isopropanol in the culture solution (panel A), glucose concentration (panel B), and ethanol concentration (panel C). ), Acetic acid concentration (panel D) and glycerol concentration (panel E) over time. In each panel, black circles indicate the results for ATCC15239 strain, white circles indicate the results for TMS272 strain (ATCC15239 strain + IPA synthetic gene), black triangles indicate the results for the PDC1 disruption strain, and white triangles indicate the TMS290 strain (PDC disruption strain + IPA). The result of (synthetic gene) is shown. 図4は、TMS272株において、各種遺伝子を過剰発現させた場合におけるイソプロパノール生産量を、TMS272株によるイソプロパノール生産量に対する相対量として示したグラフである。FIG. 4 is a graph showing the amount of isopropanol produced by overexpressing various genes in the TMS272 strain as a relative amount with respect to the amount of isopropanol produced by the TMS272 strain. 図5は、イソプロパノール生酸性を向上させる遺伝子を全て過剰発現する株の発酵試験の結果を示す図であり、培養液中のイソプロパノール濃度(パネルA)、グルコース濃度(パネルB)、エタノール濃度(パネルC)、酢酸濃度(パネルD)、グリセロール濃度(パネルE)およびアセトン濃度(パネルF)の経時変化を示している。各パネルにおいて、黒丸はTMS272株の結果を示し、白丸はTMS378株(TMS272株+ACL1ACLYACS2ERG10CRC1YAT1)の結果を示す。FIG. 5 is a diagram showing the results of a fermentation test of a strain overexpressing all genes that improve isopropanol bioacidity, and the isopropanol concentration (panel A), glucose concentration (panel B), and ethanol concentration (panel) in the culture solution. C), time-dependent changes in acetic acid concentration (panel D), glycerol concentration (panel E) and acetone concentration (panel F). In each panel, solid circle shows the results of the TMS272 strain, white circles TMS378 strain (TMS272 shares + ACL1: ACLY: ACS2: ERG10 : CRC1: YAT1) shows the results of. 図6は、イソプロパノール生産性を向上させる遺伝子を全て過剰発現するTMS378株の30℃での発酵試験(初期OD600および振とう速度の影響)の結果を示す図であり、培養液中のイソプロパノール濃度(パネルA)、グルコース濃度(パネルB)、エタノール濃度(パネルC)、酢酸濃度(パネルD)、グリセロール濃度(パネルE)およびアセトン濃度(パネルF)の経時変化を示している。各パネルにおいて、黒丸は初期OD600=1かつ攪拌数=100rpmの条件下での結果を示し、黒三角は初期OD600=1かつ攪拌数=120rpmの条件下での結果を示し、白丸は初期OD600=10かつ攪拌数=100rpmの条件下での結果を示し、白三角は初期OD600=10かつ攪拌数=120rpmの条件下での結果を示す。FIG. 6 is a diagram showing the results of a fermentation test (influence of initial OD 600 and shaking speed) at 30 ° C. of TMS378 strain overexpressing all genes that improve isopropanol productivity, and the concentration of isopropanol in the culture solution (Panel A), glucose concentration (panel B), ethanol concentration (panel C), acetic acid concentration (panel D), glycerol concentration (panel E), and acetone concentration (panel F) over time. In each panel, the black circle indicates the result under the condition of initial OD600 = 1 and the number of stirring = 100 rpm, the black triangle indicates the result under the condition of initial OD600 = 1 and the number of stirring = 120 rpm, and the white circle indicates the initial OD600 = The result under the condition of 10 and the number of stirring = 100 rpm is shown, and the white triangle shows the result under the condition of the initial OD600 = 10 and the number of stirring = 120 rpm. 図7は、イソプロパノール生産性を向上させる遺伝子を全て過剰発現するTMS378株の30℃での発酵試験(流加グルコース濃度の影響)の結果を示す図である。パネルAは、初期グルコース濃度を100g/Lとし、培養72時間後に100g/lのグルコースを流加して、192時間培養を行った結果を示す。パネルBは、初期グルコース濃度を50g/Lとし、培養48時間後、96時間後および144時間後にそれぞれ50g/lのグルコースを流加して、192時間培養を行った結果を示す。各パネルにおいて、イソプロパノール濃度(黒三角)、グルコース濃度(黒丸)、エタノール濃度(白丸)および酢酸濃度(白三角)の経時変化を示している。FIG. 7 is a diagram showing the results of a fermentation test (influence of fed-batch glucose concentration) at 30 ° C. of the TMS378 strain overexpressing all genes that improve isopropanol productivity. Panel A shows the result of culturing for 192 hours, with an initial glucose concentration of 100 g / L, fed with 100 g / l of glucose after 72 hours of culture. Panel B shows the result of culturing for 192 hours, with an initial glucose concentration of 50 g / L, fed with 50 g / l glucose after 48 hours, 96 hours and 144 hours, respectively. In each panel, time-dependent changes in isopropanol concentration (black triangle), glucose concentration (black circle), ethanol concentration (white circle), and acetic acid concentration (white triangle) are shown. 図8は、TMS272株において、各種遺伝子を過剰発現させた場合におけるイソプロパノール生産量を示したグラフである。FIG. 8 is a graph showing the amount of isopropanol produced when various genes are overexpressed in the TMS272 strain.

Claims (15)

以下の酵素:
(a)アセチルCoA合成酵素(ACS);および
(b)アセチルCoAアセチル基転移酵素(ERG10)
の活性が増強されている、酵母菌株。
The following enzymes:
(A) acetyl CoA synthase (ACS); and (b) acetyl CoA acetyltransferase (ERG10).
Yeast strains with enhanced activity.
以下の遺伝子:
(a)アセチルCoA合成酵素(ACS)の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子;および
(b)アセチルCoAアセチル基転移酵素(ERG10)の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子
の発現が増強されている、請求項1に記載の酵母菌株。
The following genes:
(A) a gene encoding a polypeptide having an activity of acetyl CoA synthase (ACS); and (b) an expression of a gene encoding a polypeptide having an activity of acetyl CoA acetyltransferase (ERG10) is enhanced. The yeast strain according to claim 1.
ACS活性を有するポリペプチドが、
(i)配列番号12または配列番号14で表されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、または
(ii)配列番号12または配列番号14で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつACS活性を有するポリペプチド
である、請求項2に記載の酵母菌株。
A polypeptide having ACS activity is
(I) a polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12 or SEQ ID NO: 14, or (ii) one or several amino acids deleted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12 or SEQ ID NO: 14, The yeast strain according to claim 2, which is a polypeptide having an amino acid sequence substituted, added or inserted and having ACS activity.
ERG10活性を有するポリペプチドが、
(i)配列番号62で表されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、または
(ii)配列番号62で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつERG10活性を有するポリペプチド
である、請求項2または3に記載の酵母菌株。
A polypeptide having ERG10 activity is
(I) a polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 62, or (ii) an amino acid wherein one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 62 The yeast strain according to claim 2 or 3, which is a polypeptide comprising a sequence and having ERG10 activity.
さらに、以下の遺伝子:
(c)ATP−クエン酸除去付加酵素(ACL)の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子;
(d)ミトコンドリア内膜カルニチン輸送体(CRC1)の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子;および
(e)カルニチンアセチル転移酵素遺伝子(YAT1)の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子
からなる群から選択される少なくとも一種の遺伝子の発現が増強されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の酵母菌株。
In addition, the following genes:
(C) a gene encoding a polypeptide having the activity of ATP-citrate depletion additive enzyme (ACL);
(D) a gene encoding a polypeptide having the activity of the mitochondrial inner membrane carnitine transporter (CRC1); and (e) a gene encoding a polypeptide having the activity of the carnitine acetyltransferase gene (YAT1). The yeast strain according to any one of claims 1 to 4, wherein expression of at least one kind of gene is enhanced.
ACL活性を有するポリペプチドが、ACL1活性を有するポリペプチドおよびACLY活性を有するポリペプチドからなるものであり、
ACL1活性を有するポリペプチドが、
(i)配列番号32で表されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、または
(ii)配列番号32で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつACL1活性を有するポリペプチド
であり、
ACLY活性を有するポリペプチドが、
(i)配列番号34で表されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、または
(ii)配列番号34で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつACLY活性を有するポリペプチド
である、請求項5に記載の酵母菌株。
The polypeptide having ACL activity consists of a polypeptide having ACL1 activity and a polypeptide having ACLY activity,
A polypeptide having ACL1 activity is
(I) a polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 32, or (ii) an amino acid wherein one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 32 A polypeptide comprising a sequence and having ACL1 activity;
A polypeptide having ACLY activity is
(I) a polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 34, or (ii) an amino acid wherein one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 34 The yeast strain according to claim 5, which is a polypeptide comprising a sequence and having an ACLY activity.
CRC1活性を有するポリペプチドが、
(i)配列番号24で表されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、または
(ii)配列番号24で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつCRC1活性を有するポリペプチド
である、請求項5または6に記載の酵母菌株。
A polypeptide having CRC1 activity is
(I) a polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24, or (ii) an amino acid wherein one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 The yeast strain according to claim 5 or 6, which is a polypeptide comprising a sequence and having CRC1 activity.
YAT1活性を有するポリペプチドが、
(i)配列番号28で表されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、または
(ii)配列番号28で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含み、かつYAT1活性を有するポリペプチド
である、請求項5〜7のいずれか一項に記載の酵母菌株。
A polypeptide having YAT1 activity is
(I) a polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 28, or (ii) an amino acid wherein one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 28 The yeast strain according to any one of claims 5 to 7, which is a polypeptide comprising a sequence and having YAT1 activity.
クラブツリー効果陰性酵母である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の酵母菌株。   The yeast strain according to any one of claims 1 to 8, which is a crab tree effect negative yeast. キャンディダ・ユティリスである、請求項1〜9のいずれか一項に記載の酵母菌株。   The yeast strain according to any one of claims 1 to 9, which is Candida utilis. アセチルCoAを経由する代謝産物を合成するための遺伝子により形質転換されているものである、請求項1〜10のいずれか一項に記載の酵母菌株。   The yeast strain according to any one of claims 1 to 10, which has been transformed with a gene for synthesizing a metabolite via acetyl CoA. CoA転移酵素サブユニットA(ctfA)、CoA転移酵素サブユニットB(ctfB)、アセト酢酸脱炭酸酵素(adc)および二級アルコール脱水素酵素(sadh)の活性を有するポリペプチドをコードしている4種の遺伝子により形質転換されてなる、請求項11に記載の酵母菌株。   Coding a polypeptide having the activity of CoA transferase subunit A (ctfA), CoA transferase subunit B (ctfB), acetoacetate decarboxylase (adc) and secondary alcohol dehydrogenase (sadh) 4 The yeast strain according to claim 11, which is transformed with a gene of a species. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の酵母菌株を培養することを含んでなる、物質を製造する方法。   A method for producing a substance, comprising culturing the yeast strain according to any one of claims 1 to 12. 前記物質が、アセチルCoAを経由する代謝産物である、請求項13に記載の方法。   The method according to claim 13, wherein the substance is a metabolite via acetyl CoA. 前記物質がイソプロパノールである、請求項13または14に記載の方法。   15. A method according to claim 13 or 14, wherein the substance is isopropanol.
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