제1항에 있어서, 상기 2,4-디히드록시-부틸레이트 또는 2-히드록시-감마-부티로락톤을 생산하는 미생물은 대장균(E. coli), 효모(Yeast), 및 코리네박테리움(Corynebacterium)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인, 방법.

글루코스를 탄소원으로 사용하여 광학적으로 순수한 2,4-디히드록시-부틸레이트(2,4-dihydroxybutyrate) 또는 2-히드록시-감마-부티로락톤(2-hydroxy gamma butyrolactone)을 생산하는 미생물에 (1) ptsG, eda, adhE, pf1B, lysA, thrBC, metA, LacI, ldhA, 및 iclR 유전자를 결실, 및 acs, ppc, 및 metL 유전자를 과발현하는 단계를 수행하여 상기 미생물을 변이시키는 단계를 포함하는, 2,4-디히드록시-부틸레이트 또는 2-히드록시-감마-부티로락톤 생산용 미생물 변이체의 제조 방법.

제1항에 있어서, 상기 미생물을 변이시키는 단계는 하기 (2) 내지 (4) 단계로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단계를 포함하는 것인, 방법:(2) epd, dxs, 및 pdxj 유전자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자를 과발현시키는 단계;(3) lpd 및 dcuA 중 하나 이상의 유전자를 과발현시키는 단계; 및(4) kgtP, dsdx 및 actP 유전자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자를 결실시키는 단계.

제3항에 있어서, 상기 미생물을 변이시키는 단계는 (1) 내지 (4) 단계를 전부 포함하는 것인, 방법.

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제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (2) 단계는 epd, dxs, 및 pdx 유전자 전부를 과발현시키는 단계를 포함하는 것인, 방법.

제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (3) 단계는 lpd, 및 dcuA 유전자 전부를 과발현시키는 단계를 포함하는 것인, 방법.

제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (4) 단계는 kgtP, dsdx, 및 actP 유전자 전부를 결실시키는 단계를 포함하는 것인, 방법.

제1항에 있어서, 2,4-디히드록시-부틸레이트(2,4-dihydroxybutyrate) 또는 2-히드록시-감마-부티로락톤(2-hydroxy gamma butyrolactone)을 생산하는 미생물은,호모세린으로부터 4-히드록시-2-옥소-부틸레이트(4-hydroxy-2-oxo-butyrate)의 전환을 촉진하는 것인, 방법.

제9항에 있어서, 상기 호모세린으로부터 4-히드록시-2-옥소-부틸레이트의 전환 촉진은 트랜스아미네이즈(transaminase)에 의해 호모세린(homoserine)의 알파 위치 아민기가 제거되는 것인, 방법.

제10항에 있어서, 상기 트랜스아미네이즈는 피루브산(pyruvate)을 아미노기 어셉터(acceptor)로 사용하는 효소인, 방법.

제11항에 있어서, 상기 트랜스아미네이즈는 서열번호 12의 아미노산 서열로 이루어진 효소, 서열번호 13의 아미노산 서열로 이루어진 효소, 서열번호 14의 아미노산 서열로 이루어진 효소, 및 서열번호 15의 아미노산 서열로 이루어진 효소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것인, 방법.

제9항에 있어서, 상기 2,4-디히드록시-부틸레이트(2,4-dihydroxybutyrate) 또는 2-히드록시-감마-부티로락톤(2-hydroxy gamma butyrolactone)을 생산하는 미생물은, 상기 4-히드록시-2-옥소-부틸레이트를 2,4-디히드록시-부틸레이트로 전환을 촉진하는 것인, 방법.

제13항에 있어서, 상기 2,4-디히드록시-부틸레이트는 (2S)-2,4-디히드록시-부틸레이트 및 (2R)2,4-디히드록시-부틸레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인, 방법.

제13항에 있어서, 상기 2,4-디히드록시-부틸레이트로의 전환 촉진은 L-4-히드록시-2-옥소-리덕테이즈(L-hydroxy-2-oxo-reductase) 또는 D-4-히드록시-2-옥소-리덕테이즈(D-hydroxy-2-oxo-reductase)를 이용하여 수행되는 것인, 방법.

제15항에 있어서, 상기 L-4-히드록시-2-옥소-리덕테이즈는 서열번호 16의 아미노산 서열로 이루어진 효소, 서열번호 17의 아미노산 서열로 이루어진 효소 및 서열번호 18의 아미노산 서열로 이루어진 효소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것인, 방법.

제15항에 있어서, 상기 D-4-히드록시-2-옥소-리덕테이즈는 서열번호 19의 아미노산 서열로 이루어진 효소, 서열번호 20의 아미노산 서열로 이루어진 효소, 및 서열번호 21의 아미노산 서열로 이루어진 효소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것인, 방법.

제13항에 있어서, 상기 2,4-디히드록시-부틸레이트(2,4-dihydroxybutyrate) 또는 2-히드록시-감마-부티로락톤(2-hydroxy gamma butyrolactone)을 생산하는 미생물은, 2,4-디히드록시-부틸레이트의 락톤화를 촉진하여 2-히드록시-감마-부티로락톤의 생산을 촉진하는 것인, 방법.

제18항에 있어서, 상기 락톤화의 촉진은 서열번호 22의 아미노산 서열로 이루어진 락토네이즈(lactonase)의 발현을 촉진하여 수행되는 것인, 방법.

제18항에 있어서, 상기 2-히드록시-감마-부티로락톤은 (2S)-2-히드록시 감마 부티로락톤 및 (2R)-2-히드록시 감마 부티로락톤으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인, 방법.

2,4-디히드록시-부틸레이트 또는 2-히드록시-감마-부티로락톤을 생산하는 미생물의 게놈(genome)에 ptsG, eda, adhE, pf1B, lysA, thrBC, metA, LacI, ldhA, 및 iclR 유전자를 결실, 및 acs, ppc, 및 metL 유전자를 과발현하는 유전자 변이가 도입된, 2,4-디히드록시-부틸레이트 또는 2-히드록시-감마-부티로락톤 생산 미생물 변이체.

2,4-디히드록시-부틸레이트 또는 2-히드록시-감마-부티로락톤을 생산하는 미생물의 게놈(genome)에서,ptsG, eda, adhE, pf1B, lysA, thrBC, metA, LacI, ldhA, iclR, kgtP, dsdx, 및 actP 유전자가 결실되고,acs, ppc, metL, epd, dxs, pdxj, lpd, 및 ducA 유전자가 과발현된, 미생물 변이체.

제21항에 있어서, 상기 미생물 변이체는 기탁번호 KCCM12281P의 균주인, 미생물 변이체.

제22항에 있어서, 상기 미생물 변이체는 기탁번호 KCCM12282P의 균주인, 미생물 변이체.

제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 2,4-디히드록시-부틸레이트 또는 2-히드록시-감마-부티로락톤을 생산하는 미생물은 하기 (1), (2) 및 (4)의 유전자 또는 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 또는 (1), (3), 및 (4)의 유전자또는 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 추가로 포함하는 것인, 미생물 변이체:(1) 서열번호 13의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자 및 서열번호 14 및 서열번호 15의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 트랜스아미네이즈 변이효소 암호화 유전자,(2) 서열번호 17의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자 및 서열번호 18의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 L-히드록시-2-옥소-리덕테이즈 변이효소 암호화 유전자, (3) 서열번호 20의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자 및 서열번호 21의 아미노산열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 D-히드록시-2-옥소-리덕테이즈 변이효소 암호화 유전자, 및(4) 서열번호 22의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자.

제21항에 있어서, 상기 미생물 변이체는 호모세린, 4-히드록시-2-옥소 부티레이트, 2,4-디히드록시-부틸레이트, 및 2-히드록시-감마-부티로락톤로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 과량 생산하는 것인, 미생물 변이체.

제21항 내지 제24항 및 제26항 중 어느 한 항의 미생물 변이체를 배양하는 단계를 포함하는, 2-히드록시 감마 부티로락톤(2-hydroxy gamma butyrolactone) 또는 2,4-디히드록시 부틸레이트(2,4-dihydroxy butanoic acid)의 생산방법.

제27항에 있어서, 상기 미생물 변이체는 하기 (1) 내지 (4) 중에서 선택된 하나 이상의 유전자 또는 이를 포함하는 재조합 벡터를 추가로 포함하는 것인, 생산 방법:(1) 서열번호 13의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자, 서열번호 14의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자, 및 서열번호 15의 아미노산서열로 이루어진 효소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 트랜스아미네이즈 변이효소 암호화 유전자,(2) 서열번호 17의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자 및 서열번호 18의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 L-히드록시-2-옥소-리덕테이즈 변이효소암호화 유전자, (3) 서열번호 20의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자 및 서열번호 21의 아미노산열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 D-히드록시-2-옥소-리덕테이즈 변이효소 암호화 유전자, 및(4) 서열번호 22의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자.

제27항에 있어서, 상기 배양하는 단계는 질소원으로 효모 추출물 및 암모늄 염을 포함하는 배지에서 수행하는 것인, 생산방법.

제27항에 있어서, 상기 배양하는 단계 이후에, 당과 메티오닌(methionine), 라이신(lysine), 트레오닌(threonine), 및 이소류신(isoleucine)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 아미노산을 첨가하여 유가식으로 발효하는 단계를 추가로 포함하는, 생산방법.

제30항에 있어서, 발효단계에서 순수 광학 이성질체인 (2S)- 2,4-디히드록시 부틸레이트 또는 (2R)- 2,4-디히드록시 부틸레이트를 생산한 후, pH를 1.0 내지 3.0 로 낮추어 화학적으로 (2S)-2-히드록시-감마-부티로락톤 또는 (2R)-2-히드록시-감마-부티로락톤으로 전환하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 생산방법.

제21항 내지 제24항 및 제26항 중 어느 한 항의 미생물 변이체 또는 그 배양물을 포함하는, 2-히드록시 감마 부티로락톤(2-hydroxy gamma butyrolactone) 또는 2,4-디히드록시 부틸레이트(2,4-dihydroxy butanoic acid)의 생산용 조성물.

제32항에 있어서, 상기 미생물 변이체는 하기 (1) 내지 (4) 중에서 선택된 하나 이상의 유전자 또는 이를 포함하는 재조합 벡터를 추가로 포함하는 것인, 생산용 조성물:(1) 서열번호 13의 아미노산으로 이루어진 효소를 암호화하는 염기서열로 이루어진 유전자, 서열번호 14의 아미노산으로 이루어진 효소를 암호화하는 염기서열로 이루어진 유전자, 및 서열번호 15의 아미노산으로 이루어진 효소를 암호화하는 염기서열로 이루어진 유전자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 트랜스아미네이즈 변이효소 암호화 유전자,(2) 서열번호 17의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자 및 서열번호 18의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 L-히드록시-2-옥소-리덕테이즈 변이효소암호화 유전자, (3) 서열번호 20의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자 및 서열번호 21의 아미노산열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 D-히드록시-2-옥소-리덕테이즈 변이효소 암호화 유전자, 및(4) 서열번호 22의 아미노산서열로 이루어진 효소를 암호화하는 유전자.

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