포도당 탈수소효소를 이용하는 5-하이드록시발레르산 및/또는 1,5-펜탄디올 생산방법
Method of producing 5-hydroxyvaleric acid and/or 1,5-pentanediol using glucose dehydrogenase
특허 요약
본 발명은 5-하이드록시발레르산(5-hydroxyvaleric acid, 5-HV) 및/또는 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol, 1,5-PDO) 생산을 위해 새로운 대사 경로를 설계하여 재조합 대장균 전세포 생전환 시스템의 구축과 대사 경로에 필요한 효소들의 보조인자로 사용되는 포도당 탈수소효소(Glucose dehydrogenase, GDH) 기반의 NADPH 재생산 시스템을 도입하여 최종 산물의 경제적 생산 및 수율을 증대시킬 수 있는 5-HV 및/또는 1,5-PDO 생산방법에 관한 것이다. 본 발명의 생산방법은, 재조합 대장균 전세포 시스템에 NADPH 별도의 과다 투입 없이 GDH를 도입함으로써 5-HV 및/또는 1,5-PDO 생산량을 비약적으로 상승시켜 5-HV 및/또는 1,5-PDO 의 경제적이고 친환경적인 생산을 가능케하였다. 특히, 본 발명은 NADPH 재생산 도입이 바로 5-HV 및/또는 1,5-PDO 생산량의 증대로 이어지는 것이 아님에도 불구하고 이를 5-HV 및/또는 1,5-PDO 의 대량 생산 시스템에 적용하였다는 점에서 의의가 있다.
청구항
번호청구항
1

i) 4-아미노부티레이트 아미노전이효소 (4-aminobutyrate aminotransferase, GabT)를 암호화하는 뉴클레오타이드를 포함하는 제1벡터; 및 ii) 알데히드 환원 효소 (aldehyde reductase, YqhD) 및/또는 포도당 탈수소효소(Glucose dehydrogenase, GDH)를 암호화하는 뉴클레오타이드를 포함하는 제2벡터; 로 형질전환된 균주를 배양하는 단계를 포함하는 5-하이드록시발레르산(5-hydroxyvaleric acid, 5-HV) 생산방법.

2

제1항에 있어서, 상기 4-아미노부티레이트 아미노전이효소는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum) 및 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 유래인 것을 특징으로 하는 생산방법.

3

제1항에 있어서, 상기 4-아미노부티레이트 아미노전이효소를 암호화하는 뉴클레오타이드는 서열번호 1 의 염기서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 생산방법.

4

제1항에 있어서, 상기 알데히드 환원 효소는 대장균(Escherichia coli) 유래인 것을 특징으로 하는 생산방법.

5

제1항에 있어서, 상기 알데히드 환원 효소를 암호화하는 뉴클레오타이드는 서열번호 2 의 염기서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 생산방법.

6

제1항에 있어서, 상기 포도당 탈수소효소는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 유래인 것을 특징으로 하는 생산방법.

7

제1항에 있어서, 상기 포도당 탈수소효소를 암호화하는 뉴클레오타이드는 서열번호 3 의 염기서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 생산방법.

8

제1항에 있어서, 상기 생산방법은 5-하이드록시발레르산 생산 대사경로에 GDH 기반 NADPH 재생산 시스템이 도입된 것을 특징으로 하는 생산방법.

9

제1항에 있어서, 상기 배양은, 형질전환된 균주를 25 ~ 50℃, pH 7 ~ 8.5 및 기질 농도 1 ~ 4% 에서 배양하는 것을 특징으로 하는 생산방법.

10

제9항에 있어서, 상기 기질은 글루코스(glucose)인 것을 특징으로 하는 생산방법.

11

제1항에 있어서, 상기 생산방법의 시작 기질은 5-아미노발레르산(5-aminovaleric acid, 5-AVA)인 것을 특징으로 하는 생산방법.

12

제11항에 있어서, 상기 5-아미노발레르산은 2-옥소글루타르산(2-oxoglutaric acid)과 3:1 ~ 1:3 의 중량비로 함께 사용되는 것을 특징으로 하는 생산방법.

13

제1항에 있어서, 상기 균주는 대장균(Escherichia coli)인 것을 특징으로 하는 생산방법.

14

i) 4-아미노부티레이트 아미노전이효소 (4-aminobutyrate aminotransferase, GabT)를 암호화하는 뉴클레오타이드를 포함하는 제1벡터; 및 ii) 알데히드 환원 효소 (aldehyde reductase, YqhD) 및/또는 포도당 탈수소효소(Glucose dehydrogenase, GDH)를 암호화하는 뉴클레오타이드를 포함하는 제2벡터; 로 형질전환된 균주와, iii) 카르복실산 환원 효소 (carboxylic acid reductase, Car) 를 암호화하는 뉴클레오타이드를 포함하는 제3벡터; 및 iv) 4'-포스포판테테이닐 전이효소 (4'-phosphopantetheinyl transferase, Sfp) 를 암호화하는 뉴클레오타이드를 포함하는 제4벡터; 로 형질전환된 균주를 함께 배양하는 단계를 포함하는 5-하이드록시발레르산(5-hydroxyvaleric acid, 5-HV) 및 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol, 1,5-PDO) 생산방법.

15

4-아미노부티레이트 아미노전이효소 (4-aminobutyrate aminotransferase, GabT)를 암호화하는 gabT 유전자, 알데히드 환원 효소 (aldehyde reductase, YqhD)를 암호화하는 yqhD 유전자 및 포도당 탈수소효소(Glucose dehydrogenase, GDH)를 암호화하는 gdh 유전자가 도입된 5-하이드록시발레르산(5-hydroxyvaleric acid, 5-HV) 및/또는 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol, 1,5-PDO) 생산용 재조합 균주.

16

제15항의 균주를 포함하는 5-하이드록시발레르산(5-hydroxyvaleric acid, 5-HV) 및/또는 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol, 1,5-PDO) 생산용 조성물.