(57)【要約】  本発明は、−α−ケトグルタル酸（ＡＫＧ）をα−ケトアジピン酸（ＡＫＡ）に変換する工程と、−α−ケトアジピン酸をα−ケトピメリン酸（ＡＫＰ）に変換する工程と、−α−ケトピメリン酸を５−ホルミルペンタン酸（５−ＦＶＡ）に変換する工程と、−５−ホルミルペンタン酸をアジピン酸に変換する工程とを含むアジピン酸の調製方法であって、これらの変換の少なくとも１つが異種生体触媒を使用して行われる方法に関する。本発明はさらに、前記方法における少なくとも１つの反応工程の触媒能を有する１つ又は複数の異種酵素をコードする１つ又は複数の異種核酸配列を含む異種細胞に関する。【選択図】  図１
2012520070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−α−ケトグルタル酸（ＡＫＧ）をα−ケトアジピン酸（ＡＫＡ）に変換する工程と、
−α−ケトアジピン酸をα−ケトピメリン酸（ＡＫＰ）に変換する工程と、
−α−ケトピメリン酸を５−ホルミルペンタン酸（５−ＦＶＡ）に変換する工程と、
−５−ホルミルペンタン酸をアジピン酸に変換する工程と、
を含むアジピン酸の調製方法であって、これらの変換の少なくとも１つが生体触媒を使用して実行される、方法。
【請求項２】
異種生体触媒が使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
α−ケトグルタル酸が、炭素源、詳細には炭水化物から生体触媒的に調製される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記生体触媒が、α−ケトグルタル酸のα−ケトアジピン酸へのＣ１伸長及び／又はα−ケトアジピン酸のα−ケトピメリン酸へのＣ１伸長を触媒する生体触媒を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記生体触媒が、
ａ．ホモ（ｎ）クエン酸活性を有するＡｋｓＡ酵素又はそのホモログと、
ｂ．ホモｎ−アコニターゼ活性を有するＡｋｓＤ酵素、ホモｎ−アコニターゼ活性を有するＡｋｓＥ酵素、前記ＡｋｓＤ酵素のホモログ及び前記ＡｋｓＥ酵素のホモログの群から選択される少なくとも１つの酵素と、
ｃ．ホモｎ−イソクエン酸デヒドロゲナーゼを有するＡｋｓＦ酵素又はそのホモログと、
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記酵素系が、メタン生成古細菌の群から選択される生物、好ましくはメタノコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノカルドコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃａｌｄｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノサルシナ属（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）、メタノサーモバクター属（Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｅｒｍｏｂａｃｔｅｒ）、メタノスファエラ属（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ）、メタノピュルス属（Ｍｅｔｈａｎｏｐｙｒｕｓ）及びメタノブレビバクター属（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒ）の群から選択される生物に由来する酵素系である、請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記生体触媒が、α−ケトグルタル酸のα−ケトアジピン酸への変換を触媒する酵素系を含み、前記酵素系は、リジン生合成のためのアミノアジピン酸経路の一部を形成する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記酵素系が、酵母、真菌、古細菌及び細菌の群、詳細には、ペニシリウム属（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）、セファロスポリウム属（Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ）、ペリコミセス属（Ｐａｅｌｉｃｏｍｙｃｅｓ）、トリコフィツム属（Ｔｒｉｃｈｏｐｈｙｔｕｍ）、アスペルギルス属（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）、ファネロカエテ属（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ）、エメリセラ属（Ｅｍｅｒｉｃｅｌｌａ）、ウスチラゴ属（Ｕｓｔｉｌａｇｏ）、シゾサッカロミセス属（Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、サッカロミセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、カンジダ属（Ｃａｎｄｉｄａ）、ヤロウイア属（Ｙａｒｒｏｗｉａ）、ピキア属（Ｐｉｃｈｉａ）、クルイベロミセス属（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）、サーマス属（Ｔｈｅｒｍｕｓ）、デイノコッカス属（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ）、パイロコッカス属（Ｐｙｒｏｃｏｃｃｕｓ）、スルホロブス属（Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ）、サーモコッカス属（Ｔｈｅｒｍｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノカルドコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃａｌｄｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノスファエラ属（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ）、メタノピュルス属（Ｍｅｔｈａｎｏｐｙｒｕｓ）、メタノブレビバクター属（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒ）、メタノサルシナ属（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）及びメタノサーモバクター属（Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｅｒｍｏｂａｃｔｅｒ）の群から選択される生物由来である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記生体触媒、詳細には前記異種生体触媒が、α−ケトグルタル酸のα−ケトアジピン酸への変換を触媒する酵素系を含み、前記酵素系の酵素のうちの少なくとも１つが、シアノバクテリア、リゾビウム目（Ｒｈｉｚｏｂｉａｌｅｓ）、γ−プロテオバクテリア及びアクチノバクテリアの群、詳細には、アナベナ属（Ａｎａｂａｅｎａ）、ミクロキスティス属（Ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓ）、シネコシスティス属（Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ）、リゾビウム属（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、ブラディリゾビウム属（Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、アゾトバクター属（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ）、クレブシエラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）及びフランキア属（Ｆｒａｎｋｉａ）の群から選択される窒素固定細菌に由来する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
α−ケトピメリン酸が生体触媒的に脱炭酸され、それにより５−ホルミルペンタン酸を形成する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
アルデヒド酸化により５−ホルミルペンタン酸をアジピン酸に変換する工程を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法が発酵条件下で行われる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
５−ホルミルペンタン酸のアジピン酸への変換に関する触媒活性を有する１つ又は複数の酵素をコードする１つ又は複数の核酸配列を含む、異種細胞。
【請求項１４】
５−ホルミルペンタン酸のアジピン酸への変換に関する触媒活性を有する前記酵素が、配列番号２８５又は配列番号２８７により表される配列又はそのホモログを含む、請求項１３に記載の異種細胞。
【請求項１５】
α−ケトグルタル酸からのα−ケトピメリン酸の調製における少なくとも１つの反応工程の触媒能を有する１つ又は複数の異種酵素をコードする１つ又は複数の異種核酸配列を含む、請求項１４に記載の異種細胞。
【請求項１６】
前記細胞が、α−ケトアジペートをα−アミノアジペートに変換する触媒能を有するアミノトランスフェラーゼを含まない、請求項１４又は１５に記載の異種細胞。
【請求項１７】
配列番号４〜７７のいずれかにより表される酵素又はそのホモログをコードする少なくとも１つの核酸配列を含む、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の異種細胞。
【請求項１８】
配列番号７８〜８１により表される酵素又はそのホモログをコードする少なくとも１つの核酸配列を含む、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の異種細胞。
【請求項１９】
５−ホルミルペンタン酸を形成するα−ケトピメリン酸の脱炭酸反応に関する触媒活性を有する酵素、詳細にはデカルボキシラーゼ（Ｅ．Ｃ．４．１．１）の群、さらに詳細にはグルタミン酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．１５）、ジアミノピメリン酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．２０）、アスパラギン酸１−デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．１１）、分枝鎖α−ケト酸デカルボキシラーゼ、α−ケトイソ吉草酸デカルボキシラーゼ、α−ケトグルタル酸デカルボキシラーゼ、ピルビン酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．１）、及びオキサロ酢酸デカルボキシラーゼ（Ｅ．Ｃ．４．１．１．３）の群から選択される酵素をコードする核酸配列を含む、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の異種細胞。
【請求項２０】
前記細胞が、ペニシリウム・クリソゲナム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ  ｃｈｒｙｓｏｇｅｎｕｍ）、アスペルギルス・ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｎｉｇｅｒ）、ウスチラゴ・マイディス（Ｕｓｔｉｌａｇｏ  ｍａｙｄｉｓ）、サッカロミセス・セレビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、クルイベロミセス・ラクチス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ  ｌａｃｔｉｓ）、ピキア・パストリス（Ｐｉｃｈｉａ  ｐａｓｔｏｒｉｓ）、ハンゼヌラ・ポリモルハ（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ  ｐｏｌｙｍｏｒｈａ）、大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）、アゾトバクター・ビネランジイ（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ  ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）、シュードモナス・スツッツェリイ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｓｔｕｔｚｅｒｉｉ）、クレブシエラ・ニューモニエ（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）、デイノコッカス・ラディオウランス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｒａｄｉｏｕｒａｎｓ）、デイノコッカス・ゲオサーマリス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｉｓ）、サーマス・サーモフィラス（Ｔｈｅｒｍｕｓ  ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ）、メタノコッカス・マリパルディス（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｍａｒｉｐａｌｕｄｉｓ）、メタノサルシナ・アセチボランス（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ａｃｅｔｉｖｏｒａｎｓ）、メタノスピリラム・フンガテイ（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ  ｈｕｎｇａｔｅｉ）及びメタノカルドコッカス・ジャナシイ（Ｍｅｔｈａｎｏｃａｌｄｏｃｏｃｃｕｓ  ｊａｎｎａｓｈｉｉ）の群から選択される生物由来である、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の異種細胞。
【請求項２１】
配列番号１４９；配列番号１４５、１４６、１４７、１４８；配列番号１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４；配列番号１７７、１７８、１７９、１８０、１８１、１８２、１８３、１８４；配列番号２２４、２２６、２３６、２３８、２４８、２５０、２６０、２６２；配列番号２２７、２２９、２３９、２４１、２５１、２５３、２６３、２６５；配列番号１９４、１９６、２０６、２０８、２２１、２２３、２８１、２８３；配列番号１８８、１９０、２００、２０２、２１５、２１７、２７２、２７４、配列番号２８４、２８６；及びその機能的アナログの群から選択される配列のいずれかにより表される少なくとも１つの核酸配列を含む、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の異種細胞。
【請求項２２】
カプロラクタム、６−アミノカプロン酸、ジアミノヘキサン又はアジピン酸の調製における請求項１４〜２１のいずれか一項に記載の異種細胞の使用。
【請求項２３】
ポリマーの調製方法であって、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法で調製されたアジピン酸を、アジピン酸のカルボン酸官能基と反応することが可能な少なくとも２個の官能基を有する化合物と反応させる工程であって、それによりポリマーを形成する工程を含む方法。
【請求項２４】
アジピン酸のカルボン酸官能基と反応することが可能な前記官能基が、アミン基、ヒドロキシル基及びイソシアネート基の群から選択される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法において調製されたアジピン酸をアルコールと反応させる工程を含む、アジピン酸エステルの調製方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、アジピン酸の調製方法に関する。本発明はさらに、このようにして調製されたアジピン酸を使用した、ポリアミド又はエステルの調製方法に関する。本発明はさらに、本発明に係る方法において使用され得る異種細胞に関する。本発明はさらに、アジピン酸の調製における異種細胞の使用に関する。
【０００２】
アジピン酸（ヘキサン二酸）は、とりわけポリアミドの生成に使用される。さらに、可塑剤、潤滑剤、溶剤中、及び様々なポリウレタン樹脂中にアジピン酸のエステルが使用され得る。アジピン酸の他の使用法としては、食品酸味料や、接着剤、殺虫剤、革なめし及び染色における用途がある。公知の調製方法は、シクロヘキサノール又はシクロヘキサノン又はそれらの混合物（ＫＡオイル）の硝酸による酸化を含む。
【０００３】
より持続可能性の高い技術を使用した材料の調製が一層求められつつあることを踏まえ、生物学的に再生可能な供給源から得ることができる中間化合物から、又は少なくとも、生化学的方法を使用してアジピン酸に変換される中間化合物からアジピン酸が調製される方法を提供することが望ましい。さらに、石油化学由来のバルク化学物質を利用する従来の化学プロセスと比べて所要エネルギーが少ない方法を提供することが望ましい。
【０００４】
本発明の目的は、アジピン酸の新規調製方法を提供することである。
【０００５】
さらに、アジピン酸の調製方法における１つ又は複数の反応工程の触媒に好適な新規生体触媒を提供することも目的である。
【０００６】
本発明において解決され得る１つ又は複数のさらなる目的が、以下の記載から得られるであろう。
【０００７】
本発明者らは、特定の生体触媒を使用してアジピン酸を調製することが可能であることを見出した。
【０００８】
従って、本発明は、
−α−ケトグルタル酸（ＡＫＧ）をα−ケトアジピン酸（ＡＫＡ）に変換する工程と、
−α−ケトアジピン酸をα−ケトピメリン酸（ＡＫＰ）に変換する工程と、
−α−ケトピメリン酸を５−ホルミルペンタン酸（５−ＦＶＡ）に変換する工程と、
−５−ホルミルペンタン酸をアジピン酸に変換する工程と、
を含むアジピン酸の調製方法であって、
これらの変換の少なくとも１つが、生体触媒、特に異種生体触媒を使用して行われる方法に関する。
【０００９】
好ましい実施形態において、ＡＫＧのＡＫＡへの変換は、生体触媒により触媒される。
【００１０】
さらに好ましい実施形態において、ＡＫＡのＡＫＰへの変換は、生体触媒により触媒される。
【００１１】
さらに好ましい実施形態において、ＡＫＰの５−ＦＶＡへの変換は、生体触媒により触媒される。
【００１２】
５−ＦＶＡのアジピン酸への変換は、特にアルデヒド酸化工程を含んでもよく、この酸化は化学的又は生体触媒的に行われ得る。本発明はさらに、５−ホルミルペンタン酸のアジピン酸への変換に関する触媒活性を有する１つ又は複数の酵素をコードする１つ又は複数の核酸配列を含む異種細胞に関する。
【００１３】
本発明はさらに、α−ケトピメリン酸からのアジピン酸の調製における少なくとも１つの反応工程の触媒能を有する１つ又は複数の異種酵素をコードする１つ又は複数の異種核酸配列を含む異種細胞を提供する。
【００１４】
かかる細胞は、特に、アジピン酸の調製方法における生体触媒として使用され得る。
【００１５】
本発明は、石油化学原料を必要としない、再生可能供給源からのアジピン酸の調製を可能にする。
【００１６】
特に、本発明の方法は、コスト効率が高く、且つエネルギー効率に優れた方法で運用され得ることが想定される。
【００１７】
用語「又は」は、本明細書で使用されるとき、特に指定のない限り「及び／又は」として定義される。
【００１８】
用語「ａ」又は「ａｎ」は、本明細書で使用されるとき、特に指定のない限り「少なくとも１つ」として定義される。
【００１９】
名詞（例えば、化合物、添加剤等）を単数形で参照する場合、複数形が含まれることが意図される。従って、特定の部分、例えば「化合物」を参照するとき、それは、特に指定のない限り、当該部分のうちの「少なくとも１つ」、例えば「少なくとも１つの化合物」を意味する。
【００２０】
本明細書においてカルボン酸又はカルボキシレート、例えば、アミノ酸、５−ＦＶＡ、ＡＫＧ、ＡＫＡ、ＡＫＰ、アジピン酸／アジペートを参照するとき、それらの用語は、特に指定のない限り、プロトン化カルボン酸（遊離酸）、対応するカルボキシレート（その共役塩基）並びにその塩を含むことが意図される。同様に、アミンを参照するとき、それは、プロトン化アミン（典型的にはカチオン性、例えばＲ−ＮＨ３＋）及び非プロトン化アミン（典型的には非荷電性、例えばＲ−ＮＨ２）を含むことが意図される。アミノ酸を参照するとき、この用語は、その双性イオン形態にあるアミノ酸（アミノ基がプロトン化された形態にあり、且つカルボキシレート基が脱プロトン化された形態にある）、アミノ基がプロトン化された形態にあり、且つカルボン酸基がその中性形態にあるアミノ酸、及びアミノ基がその中性形態にあり、且つカルボキシレート基が脱プロトン化された形態にあるアミノ酸、並びにそれらの塩を含むことが意図される。
【００２１】
異性体がいくつか存在する（例えばシス及びトランス異性体、Ｒ及びＳ鏡像異性体）化合物を参照するとき、化合物は、原則的に、本発明の特定の方法において使用され得る全ての当該化合物の鏡像異性体、ジアステレオマー及びシス／トランス異性体を含む。
【００２２】
酵素について、括弧内の酵素クラス（ＥＣ）を参照して言及されるとき、その酵素クラスは、Ｎｏｍｅｎｃｌａｔｕｒｅ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｕｎｉｏｎ  ｏｆ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ（ＮＣ−ＩＵＢＭＢ）により提供される酵素命名法（この命名法はｈｔｔｄ：／／ｗｗｗ．ｃｈｅｍ．ｑｍｕｌ．ａｃ．ｕｋ／ｉｕｂｍｂ／ｅｎｚｙｍｅ／において見ることができる）に基づきその酵素が分類されるか、又は分類され得るクラスである。特定のクラスに（まだ）分類されていないが、そのように分類され得る他の好適な酵素は、包含されることが意図される。
【００２３】
本明細書においてタンパク質又は遺伝子が受託番号を参照することによって参照される場合、その番号は、詳細には、特に指定のない限り２００８年３月１１日付けＵｎｉｐｒｏｔに掲載されるとおりの配列を有するタンパク質又は遺伝子を参照して使用される。
【００２４】
本明細書で使用されるとき、核酸の「機能的アナログ」という用語は、少なくとも、同じアミノ酸配列を有する酵素をコードする他の配列と、かかる酵素のホモログをコードする他の配列とを含む。
【００２５】
用語「ホモログ」は、本明細書では特に、少なくとも３０％、好ましくは少なくとも４０％、より好ましくは少なくとも６０％、より好ましくは少なくとも６５％、より好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも７５％、より好ましくは少なくとも８０％、詳細には少なくとも８５％、さらに詳細には少なくとも９０％、少なくとも９１％、少なくとも９２％、少なくとも９３％、少なくとも９４％、少なくとも９５％、少なくとも９６％、少なくとも９７％、少なくとも９８％又は少なくとも９９％の配列同一性を有するポリヌクレオチド又はポリペプチドについて使用される。用語ホモログはまた、遺伝子コードの縮重に起因して別の核酸配列と区別される核酸配列（ポリヌクレオチド配列）であって、且つ同じポリペプチド配列をコードする核酸配列を含むことが意図される。
【００２６】
配列同一性又は類似性は、本明細書では、配列を比較することにより決定されるとおりの２つ以上のポリペプチド配列間又は２つ以上の核酸配列間の関係として定義される。通常、配列同一性又は類似性は配列の長さ全体にわたり比較されるが、しかしながら互いに整列させた配列の一部のみが比較されてもよい。当該技術分野では、「同一性」又は「類似性」はまた、場合によっては、かかる配列間の一致により決定されるとおりのポリペプチド配列間又は核酸配列間における配列の関連性の程度も意味する。同一性又は類似性の好ましい決定方法は、試験配列間の一致が最大となるように設計される。本発明との関連において、２つの配列間の同一性及び類似性を決定するための好ましいコンピュータプログラム方法としては、ＢＬＡＳＴＰ及びＢＬＡＳＴＮ（Ａｌｔｓｃｈｕｌ，Ｓ．Ｆ．ら、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏｌ、１９９０年、２１５、４０３−４１０頁、ＮＣＢＩ及び他のソースで公開されている（ＢＬＡＳＴ  Ｍａｎｕａｌ、Ａｌｔｓｃｈｕｌ，Ｓ．ら、ＮＣＢＩ  ＮＬＭ  ＮＩＨ  Ｂｅｔｈｅｓｄａ、ＭＤ  ２０８９４）が挙げられる。ＢＬＡＳＴＰを使用したポリペプチド配列比較に好ましいパラメータは、ギャップ開始１０．０、ギャップ伸長０．５、Ｂｌｏｓｕｍ  ６２行列である。ＢＬＡＳＴＮを使用した核酸配列比較に好ましいパラメータは、ギャップ開始１０．０、ギャップ伸長０．５、ＤＮＡ完全行列（ｆｕｌｌ  ｍａｔｒｉｘ）（ＤＮＡ単位行列（ｉｄｅｎｔｉｔｙ  ｍａｔｒｉｘ））である。
【００２７】
異種生体触媒、特に異種細胞は、本明細書で使用されるとき、異種タンパク質又は異種核酸を（通常、その細胞のＤＮＡ又はＲＮＡの一部として）含む生体触媒である。用語「異種」は、核酸配列（ＤＮＡ又はＲＮＡ）、又はタンパク質に関して使用されるとき、その核酸又はタンパク質の存在を含む生物、細胞、ゲノム又はＤＮＡ若しくはＲＮＡ配列の一部として天然には存在することのない核酸又はタンパク質、又は自然界においてその核酸又はタンパク質が見られる細胞、又はゲノム又はＤＮＡ若しくはＲＮＡ配列中の１つ又は複数の位置とは異なる細胞又は位置に見られる核酸又はタンパク質を指す。異種生物の異種ＤＮＡは、当該異種生物のゲノムの一部であることが理解される。異種核酸又は異種タンパク質は、それが導入される細胞にとって内因性ではなく、別の細胞から得られたか、又は合成若しくは組換えにより産生されたものである。概して、必須ではないが、かかる核酸は、そのＤＮＡの転写又は発現を行う細胞によっては通常は産生されないタンパク質をコードする。同様に異種ＲＮＡは、その異種ＲＮＡの存在を含む細胞中では通常は発現しないタンパク質をコードする。異種核酸及び異種タンパク質はまた、外来核酸又は外来タンパク質とも称され得る。本明細書では、その核酸又はタンパク質の発現を行う細胞にとって異種性又は外来性であるものとして当業者が認識するであろう任意の核酸又はタンパク質が、異種核酸又は異種タンパク質の用語に包含される。
【００２８】
特定の供給源由来の酵素又は別の生体触媒部分が参照されるとき、第１の生物に由来するが、実際には（遺伝的に修飾された）第２の生物で産生される組換え酵素又は他の組換え生体触媒部分は、具体的には、当該の第１の生物由来の酵素又は他の生体触媒部分として包含されることが意図される。
【００２９】
本発明の方法では、生体触媒が使用され、すなわち方法における少なくとも１つの反応工程が、生物学的供給源、例えば生物又はそれから誘導された生体分子から誘導された生物学的材料又は部分により触媒される。生体触媒は、特に１つ又は複数の酵素を含み得る。生体触媒反応は、少なくとも１つが生体触媒により触媒される１つ又は複数の化学変換を含み得る。従って「生体触媒」は、ＡＫＧからのＡＫＰの調製における少なくとも１つの反応工程の化学反応、ＡＫＰからの５−ＦＶＡの調製における少なくとも１つの反応工程、又は５−ＦＶＡからのアジピン酸の調製における少なくとも１つの反応工程を加速し得る。
【００３０】
生体触媒はいかなる形態で使用されてもよい。ある実施形態では、１つ又は複数の酵素が生体の一部（生細胞全体など）を形成する。酵素は細胞内部で触媒機能を果たし得る。また、酵素は、その細胞が存在する培地中に分泌され得る可能性もある。ある実施形態では、１つ又は複数の酵素は天然環境から単離され（その酵素を産生した生物から単離され）、例えば、溶液、乳濁液、分散体、凍結乾燥細胞（の懸濁液）、ライセートとして、又は担体上に固定化されて用いられる。その由来である生物から単離された酵素の使用は、反応平衡を所望の側にシフトさせるための反応条件の調整における自在性が高まることをふまえると、特に有用であり得る。
【００３１】
生細胞は、増殖細胞、静止若しくは休眠細胞（例えば芽胞）又は固定相中の細胞であってもよい。また、透過処理された（すなわちその酵素の基質又はその１つ若しくは複数の酵素の基質前駆体に対して透過可能にされた）細胞の一部を形成する酵素を使用することも可能である。
【００３２】
生体触媒（本発明の方法で使用されるもの）は、原則的に任意の生物であってよく、又は任意の生物から採取若しくは誘導されてもよい。この生物は天然に存在する生物であっても、又は異種生物であってもよい。異種生物は、典型的には、本発明の方法における少なくとも１つの反応工程の触媒能を有する異種酵素をコードする少なくとも１つの核酸配列を含む宿主細胞である。異種核酸配列が由来する生物は真核生物であっても、又は原核生物であってもよい。詳細には、前記生物は、動物（ヒトを含む）、植物、細菌、古細菌、酵母及び真菌から独立して選択され得る。
【００３３】
宿主細胞は真核性であっても、又は原核性であってもよい。ある実施形態では、宿主細胞は、真菌、酵母、鞭毛虫、古細菌及び細菌の群から選択される。宿主細胞は、詳細には、アスペルギルス属（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）、ペニシリウム属（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）、ウスチラゴ属（Ｕｓｔｉｌａｇｏ）、セファロスポリウム属（Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ）、トリコフィツム属（Ｔｒｉｃｈｏｐｈｙｔｕｍ）、ペシロミセス属（Ｐａｅｃｉｌｏｍｙｃｅｓ）、ピキア属（Ｐｉｃｈｉａ）、ハンゼヌラ属（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ）、サッカロミセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、カンジダ属（Ｃａｎｄｉｄａ）、クルイベロミセス属（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）、ヤロウイア属（Ｙａｒｒｏｗｉａ）、バチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、コリネバクテリウム属（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、エシェリキア属（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）、アゾトバクター属（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ）、フランキア属（Ｆｒａｎｋｉａ）、リゾビウム属（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、ブラディリゾビウム属（Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、アナベナ属（Ａｎａｂａｅｎａ）、シネコシスティス属（Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ）、ミクロキスティス属（Ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓ）、クレブシエラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）、ロドバクター属（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ）、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、サーマス属（Ｔｈｅｒｍｕｓ）、デイノコッカス属（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ）、グルコノバクター属（Ｇｌｕｃｏｎｏｂａｃｔｅｒ）、メタノコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノバクテリウム属（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、メタノカルドコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃａｌｄｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノスファエラ属（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ）、メタノブレビバクター属（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒ）、メタノスピリラム属（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）及びメタノサルシナ属（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）からなる属の群から選択され得る。
【００３４】
詳細には、本発明の方法で使用される宿主株、ひいては宿主細胞は、大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）、アゾトバクター・ビネランジイ（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ  ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）、クレブシエラ・ニューモニエ（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）、アナベナ・エスピー（Ａｎａｂａｅｎａ  ｓｐ．）、シネコシスティス・エスピー（Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ  ｓｐ．）、ミクロキスティス・エルギノーサ（Ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）、デイノコッカス・ラディオウランス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｒａｄｉｏｕｒａｎｓ）、デイノコッカス・ゲオサーマリス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｉｓ）、サーマス・サーモフィラス（Ｔｈｅｒｍｕｓ  ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ）、バチルス・サブティリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｕｂｔｉｌｉｓ）、バチルス・アミロリケファシエンス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓ）、バチルス・メタノリカス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｍｅｔｈａｎｏｌｉｃｕｓ）、コリネバクテリウム・グルタミカム（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍ）、アスペルギルス・ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｎｉｇｅｒ）、ペニシリウム・クリソゲナム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ  ｃｈｒｙｓｏｇｅｎｕｍ）、ペニシリウム・ノタツム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ  ｎｏｔａｔｕｍ）、ペシロミセス・カルネウス（Ｐａｅｃｉｌｏｍｙｃｅｓ  ｃａｒｎｅｕｓ）、セファロスポリウム・アクレモニウム（Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ  ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ）、ウスチラゴ・マイディス（Ｕｓｔｉｌａｇｏ  ｍａｙｄｉｓ）、ピキア・パストリス（Ｐｉｃｈｉａ  ｐａｓｔｏｒｉｓ）、サッカロミセス・セレビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、クルイベロミセス・ラクチス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ  ｌａｃｔｉｓ）、カンジダ・マルトーサ（Ｃａｎｄｉｄａ  ｍａｌｔｏｓａ）、ヤロウイア・リポリチカ（Ｙａｒｒｏｗｉａ  ｌｉｐｏｌｙｔｉｃａ）、ハンゼヌラ・ポリモルファ（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ  ｐｏｌｙｍｏｒｐｈａ）、スルホロブス・ソルファタリカス（Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ  ｓｏｌｆａｔａｒｉｃｕｓ）、メタノバクテリウム・サーモオートトロフィカム（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｔｈｅｒｍｏａｕｔｏｔｈｒｏｐｈｉｃｕｍ）、メタノコッカス・マリパルディス（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｍａｒｉｐａｌｕｄｉｓ）、メタノカルドコッカス・ジャナシイ（Ｍｅｔｈａｎｏｃａｌｄｏｃｏｃｃｕｓ  ｊａｎｎａｓｈｉｉ）、メタノスファエラ・スタドトマナエ（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ  ｓｔａｄｔｍａｎａｅ）、メタノコッカス・ボルタエ（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｖｏｌｔａｅ）、メタノサルシナ・アセチボランス（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ａｃｅｔｉｖｏｒａｎｓ）、メタノサルシナ・バルケリ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｂａｒｋｅｒｉ）、メタノサルシナ・マゼイ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｍａｚｅｉ）、メタノサルシナ・アセチボランス（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ａｃｅｔｉｖｏｒａｎｓ）、メタノスピリラム・フンガテイ（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ  ｈｕｎｇａｔｅｉ）、メタノサエタ・サーモフィラ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ  ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌａ）、メタノブレビバクター・スミシイ（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒ  ｓｍｉｔｈｉｉ）、メタノコッカス・バンニエリイ（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｖａｎｎｉｅｌｉｉ）及びメタノコッカス・エオリカス（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ａｅｏｌｉｃｕｓ）の宿主細胞の群から選択され得る。
【００３５】
宿主細胞は、５−ＦＶＡをアジペートに変換する能力を天然に有するか、又は少なくとも、必要な反応のうちの少なくとも１つを触媒する能力を有する生物であることが有利であると考えられる。
【００３６】
特定の実施形態において、５−ホルミルペンタン酸のアジピン酸への変換に関して触媒活性を有する酵素は、配列番号２８５又は配列番号２８７により表される配列又はそのホモログを含む。かかる酵素は、例えば、それぞれ配列番号２８４、配列番号２８６に示される配列を含む遺伝子によってコードされる。当業者は、共有されている一般的知識に基づき、代替として使用され得るこれらの配列の機能的アナログを理解し得るであろう。
【００３７】
有利には、宿主細胞は、リジン生合成のためのアミノアジピン酸経路（ＡＡＡ経路とも称される）又はその一部を触媒する生体触媒を含む生物（下等真核生物：真菌、酵母、鞭毛虫；特定の細菌、例えばサーマス属（Ｔｈｅｒｍｕｓ）、デイノコッカス属（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ）；古細菌（Ａｒｃｈａｅａ）など）、又はニトロゲナーゼを介した窒素固定のための生体触媒を含む生物である。
【００３８】
好ましい実施形態において、宿主細胞はＡＡＡ経路のフラックスが高い生物、例えば、ペニシリウム・クリソゲナム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ  ｃｈｒｙｓｏｇｅｎｕｍ）、ウスチラゴ・マイディス（Ｕｓｔｉｌａｇｏ  ｍａｙｄｉｓ）又はリジン産生に適合した、好ましくは最適化された生物である。高いフラックスは、選択された産生条件下にそれぞれの生物内で細胞タンパク質を生合成するために必要なリジンの供給速度の少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも５０％、さらにより好ましくは少なくとも７０％、最も好ましくは少なくとも１００％として定義される。
【００３９】
好ましい実施形態において、宿主細胞は高レベルのホモシトレートを生成する生物であり、天然に存在する生物であっても、又は異種生物であってもよい。かかる生物は、ニトロゲナーゼ又はそのホモログに見られる必須補因子の形成に必要なホモクエン酸シンターゼを発現させることにより得ることができる。
【００４０】
ある実施形態において、宿主細胞は、動物、特にその一部−例えば、肝臓、膵臓、脳、腎臓、心臓又は他の臓器に由来する異種核酸配列を含む。動物は、詳細には哺乳動物の群から選択されてもよく、さらに詳細には、ウサギ科（Ｌｅｐｏｒｉｄａｅ）、ネズミ科（Ｍｕｒｉｄａｅ）、イノシシ科（Ｓｕｉｄａｅ）及びウシ科（Ｂｏｖｉｄａｅ）の群から選択されてもよい。
【００４１】
ある実施形態において、宿主細胞は、植物に由来する異種核酸配列を含む。好適な植物としては、詳細には、アスプレニウム属（Ａｓｐｌｅｎｉｕｍ）；ウリ科（Ｃｕｃｕｒｂｉｔａｃｅａｅ）、詳細にはクルクルビタ属（Ｃｕｒｃｕｒｂｉｔａ）、例えばクルクルビタ・モスカータ（Ｃｕｒｃｕｒｂｉｔａ  ｍｏｓｃｈａｔａ）（カボチャ）、又はククミス属（Ｃｕｃｕｍｉｓ）；アブラナ科（Ｂｒａｓｓｉｃａｃｅａｅ）、詳細にはアラビドプシス属（Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ）、例えばＡ．タリアナ（Ａ．ｔｈａｌｉａｎａ）；メルクリアリス属（Ｍｅｒｃｕｒｉａｌｉｓ）、例えばメルクリアリス・ペレンニス（Ｍｅｒｃｕｒｉａｌｉｓ  ｐｅｒｅｎｎｉｓ）；ヒドノカルプス属（Ｈｙｄｎｏｃａｒｐｕｓ）；及びセラトニア属（Ｃｅｒａｔｏｎｉａ）の群から選択される植物が挙げられる。
【００４２】
ある実施形態では、宿主細胞は、細菌に由来する異種核酸配列を含む。好適な細菌は、詳細には、ビブリオ属（Ｖｉｂｒｉｏ）、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、バチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、コリネバクテリウム属（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ブレビバクテリウム属（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、エンテロコッカス属（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ）、ストレプトコッカス属（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ）、アクチノミセス目（Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔａｌｅｓ）、クレブシエラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）、ラクトコッカス属（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ）、ラクトバチルス属（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）、クロストリジウム属（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）、エシェリキア属（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）、クレブシエラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）、アナベナ属（Ａｎａｂａｅｎａ）、ミクロキスティス属（Ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓ）、シネコシスティス属（Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ）、リゾビウム属（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、ブラディリゾビウム属（Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、サーマス属（Ｔｈｅｒｍｕｓ）、マイコバクテリウム属（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ザイモモナス属（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ）、プロテウス属（Ｐｒｏｔｅｕｓ）、アグロバクテリウム属（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ゲオバチルス属（Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ）、アシネトバクター属（Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ）、アゾトバクター属（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ）、ラルストニア属（Ｒａｌｓｔｏｎｉａ）、ロドバクター属（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ）、パラコッカス属（Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ）、ノボスフィンゴビウム属（Ｎｏｖｏｓｐｈｉｎｇｏｂｉｕｍ）、ニトロソモナス属（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ）、レジオネラ属（Ｌｅｇｉｏｎｅｌｌａ）、ナイセリア属（Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ）、ロドシュードモナス属（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、スタフィロコッカス属（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ）、デイノコッカス属（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ）及びサルモネラ属（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ）の群の中から選択され得る。
【００４３】
ある実施形態では、宿主細胞は、古細菌に由来する異種核酸配列を含む。好適な古細菌は、詳細には、アーケオグロブス属（Ａｒｃｈａｅｏｇｌｏｂｕｓ）、アエロピルム属（Ａｅｒｏｐｙｒｕｍ）、ハロバクテリウム属（Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、メタノサルシナ属（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）、メタノコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ）、サーモプラズマ属（Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｍａ）、サーモコッカス属（Ｔｈｅｒｍｏｃｏｃｃｕｓ）、ピロバキュラム属（Ｐｙｒｏｂａｃｕｌｕｍ）、パイロコッカス属（Ｐｙｒｏｃｏｃｃｕｓ）、スルホロブス属（Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ）、メタノコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノスファエラ属（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ）、メタノピュルス属（Ｍｅｔｈａｎｏｐｙｒｕｓ）、メタノブレビバクター属（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒ）、メタノカルドコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃａｌｄｏｃｏｃｃｕｓ）及びメタノバクテリウム属（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）の群の中から選択され得る。
【００４４】
ある実施形態では、宿主細胞は、真菌に由来する異種核酸配列を含む。好適な真菌は、詳細には、リゾプス属（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）、ファネロカエテ属（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ）、エメリセラ属（Ｅｍｅｒｉｃｅｌｌａ）、ウスチラゴ属（Ｕｓｔｉｌａｇｏ）、ニューロスポラ属（Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ）、ペニシリウム属（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）、セファロスポリウム属（Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ）、ペシロミセス属（Ｐａｅｃｉｌｏｍｙｃｅｓ）、トリコフィツム属（Ｔｒｉｃｈｏｐｈｙｔｕｍ）及びアスペルギルス属（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）の群の中から選択され得る。
【００４５】
ある実施形態では、宿主細胞は、酵母に由来する異種核酸配列を含む。好適な酵母は、詳細には、カンジダ属（Ｃａｎｄｉｄａ）、ハンゼヌラ属（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ）、クルイベロミセス属（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）、ヤロウイア属（Ｙａｒｒｏｗｉａ）、シゾサッカロミセス属（Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、ピキア属（Ｐｉｃｈｉａ）、ヤロウイア属（Ｙａｒｒｏｗｉａ）及びサッカロミセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）の群の中から選択され得る。
【００４６】
天然に存在する生体触媒部分（酵素など）の発現が行われる生体触媒（野生型）又は本発明に係る方法において好適な活性を有する、天然に存在する生体触媒部分の突然変異体の発現が行われる生体触媒を利用できることは、当業者には明らかであろう。天然に存在する生体触媒部分の特性は、当業者に公知の生物学的技法、例えば分子進化法又は合理的設計法によって向上させることができる。野生型生体触媒部分の突然変異体は、例えば、当業者に公知の突然変異生成技法を使用して、生体触媒部分（酵素など）の産生能を有する生物のコードＤＮＡを修飾することにより作製することができる。こうした技法としては、ランダム突然変異誘発法、部位特異的突然変異誘発法、定向進化法、及び遺伝子組換え法が挙げられる。特に、ＤＮＡは、それが野生型酵素と少なくとも１つのアミノ酸が異なる酵素をコードするように、従ってそれが野生型と比較して１つ又は複数のアミノ酸の置換、欠失及び／又は挿入を含む酵素をコードするように、又は突然変異体が２個以上の親酵素の配列を組み合わせるように修飾されてもよく、又はそのように修飾されたＤＮＡの発現を好適な（宿主）細胞において実現することにより修飾されてもよい。後者は、当業者に公知の方法、例えば国際公開第２００８／０００６３２号パンフレットに記載されるとおりの方法に基づき、コドン最適化又はコドンペア最適化などによって実現されてもよい。
【００４７】
突然変異生体触媒は、例えば以下の点の１つ又は複数に関して向上した特性を有し得る：基質に関する選択性、活性、安定性、溶剤耐性、ｐＨプロファイル、温度プロファイル、基質プロファイル、阻害感受性、補因子利用度及び基質親和性。特性が向上した突然変異体は、当業者に公知のかかる方法に基づき、例えば好適なハイスループットスクリーニング又は選択方法を適用することにより同定することができる。
【００４８】
本発明において、ＡＫＰはＡＫＧから調製される。ＡＫＧは、原則的にいかなる方法で得られてもよい。特に、ＡＫＧは、例えば炭素源の発酵によってＡＫＧに変換され得る好適な炭素源を異種生体触媒に提供することにより生体触媒的に得られてもよい。有利な方法において、ＡＫＧは、ＡＫＧを形成する炭素源の全細胞生体内変換を利用して調製される。
【００４９】
炭素源は、詳細には、一価アルコール、多価アルコール、カルボン酸、二酸化炭素、脂肪酸、グリセリドの群であって、前記化合物のいずれかを含む混合物を含めた群から選択される少なくとも１つの化合物を含み得る。好適な一価アルコールとしては、メタノール及びエタノールが挙げられる。好適なポリオールとしては、グリセロール及び炭水化物が挙げられる。好適な脂肪酸又はグリセリドは、詳細には、食用油、好ましくは植物由来の食用油の形態で提供され得る。
【００５０】
特に、炭水化物は通常、農産物、好ましくは農業廃棄物などの生物学的に再生可能な資源から大量に入手することができるため、炭水化物が使用されてもよい。好ましくは炭水化物は、グルコース、フルクトース、スクロース、ラクトース、サッカロース、デンプン、セルロース及びヘミセルロースの群から選択して使用される。詳細には、グルコース、グルコースを含むオリゴ糖類及びグルコースを含む多糖類が好ましい。
【００５１】
本発明の実施形態において、ＡＫＧは、ＡＫＧをＡＫＡに変換するための生体触媒を使用してＡＫＡに変換され、前記生体触媒の一部はリジン生合成のためのＡＡＡ経路に由来する。かかる変換には、１つ又は複数の生体触媒により触媒され得る単一又は複数の反応工程が含まれ得る。
【００５２】
ＡＫＧのＡＫＡへの変換又はその一部を触媒するための生体触媒は、同種であっても、又は異種であってもよい。詳細には、リジン生合成のためのＡＡＡ経路の一部を形成する生体触媒は、酵母、真菌、古細菌及び細菌の群、詳細には、ペニシリウム属（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）、セファロスポリウム属（Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ）、ペシロミセス属（Ｐａｅｃｉｌｏｍｙｃｅｓ）、トリコフィツム属（Ｔｒｉｃｈｏｐｈｙｔｕｍ）、アスペルギルス属（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）、ファネロカエテ属（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ）、エメリセラ属（Ｅｍｅｒｉｃｅｌｌａ）、ウスチラゴ属（Ｕｓｔｉｌａｇｏ）、シゾサッカロミセス属（Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、サッカロミセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、カンジダ属（Ｃａｎｄｉｄａ）、クルイベロミセス属（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）、ヤロウイア属（Ｙａｒｒｏｗｉａ）、ピキア属（Ｐｉｃｈｉａ）、ハンゼヌラ属（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ）、サーマス属（Ｔｈｅｒｍｕｓ）、デイノコッカス属（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ）、パイロコッカス属（Ｐｙｒｏｃｏｃｃｕｓ）、スルホロブス属（Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ）、サーモコッカス属（Ｔｈｅｒｍｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノサルシナ属（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）、メタノカルドコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃａｌｄｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノスファエラ属（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ）、メタノピュルス属（Ｍｅｔｈａｎｏｐｙｒｕｓ）、メタノブレビバクター属（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒ）、メタノスピリラム属（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）及びメタノサーモバクター属（Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｅｒｍｏｂａｃｔｅｒ）の群から選択される生物に見出され得る。好適な生体触媒は、ホモシトレートを生成可能な生物に見出すことができ、例えば、シアノバクテリア（例えばアナベナ属（Ａｎａｂａｅｎａ）、ミクロキスティス属（Ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓ）、シネコシスティス属（Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ））、リゾビウム目（Ｒｈｉｚｏｂｉａｌｅｓ）（例えば、リゾビウム属（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、ブラディリゾビウム属（Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ））、γ−プロテオバクテリア（例えば、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、アゾトバクター属（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ）、クレブシエラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ））及びアクチノバクテリア（例えば、フランキア属（Ｆｒａｎｋｉａ））などの窒素固定細菌におけるニトロゲナーゼ複合体の生体触媒である。このように、リジン生合成のためのＡＡＡ経路又はその一部を天然に含む宿主細胞に基づく生体触媒が使用される場合、その系は同種であり得る。
【００５３】
本発明の好ましい実施形態では、生体触媒による高いＡＫＡ生成能力が望ましい。リジン生合成のためのＡＡＡ経路又はその一部を含む生体触媒は、これをもたらすため突然変異／スクリーニング又は代謝工学などの当該技術分野において公知の方法により修飾され得る。高レベルのＡＫＡは、その形成に関わる酵素の活性を高め、及び／又は例えばアミノアジペートへの、その変換に関わる活性を低下させることにより生成することができる。
【００５４】
ＡＫＡの形成に関わる酵素としては、ホモクエン酸シンターゼ（ＥＣ  ２．３．３．１４）、ホモアコニターゼ（ＥＣ  ４．２．１．３６）、及びホモイソクエン酸デヒドロゲナーゼ（ＥＣ  １．１．１．８７）が挙げられる。宿主細胞中でのこれらの酵素の活性は、それぞれの酵素及び／又は機能的ホモログをコードする遺伝子の（過剰）発現、基質、産物若しくは他の化合物による阻害の軽減、又は分子進化法若しくは合理的設計法による酵素の触媒特性の向上などの当該技術分野において公知の方法により増加させることができる。定向進化法の好ましい実施方法は、国際公開第２００３／０１０１８３号パンフレットに基づくことができる。
【００５５】
生成されるＡＫＡがアミノアジペート（ＡＡＡ）に変換される−これはリジン生合成経路における別の工程であり得る）−ことは望ましくないため、異種生体触媒は、この変換を触媒する酵素、詳細には、アミノトランスフェラーゼ、例えばアミノアジピン酸アミノトランスフェラーゼ（ＥＣ  ２．６．１．３９）又はこの変換の触媒能を有するアミノ酸デヒドロゲナーゼの活性をほとんど又は全く有しないことが好ましい。従って、生体触媒を提供する宿主細胞がかかる酵素をコードする遺伝子を含む場合、かかる遺伝子は好ましくは不活性化されるか、ノックアウトされるか、又はかかる遺伝子の発現が低減される。この工程はリジン産生のためのＡＡＡ経路に必須であるため、増殖及び維持に必要な量のリジンを供給するために限られた最小限の活性を有し、しかしＡＫＡのＡＡＡへの高度の変換能は有しない宿主細胞が有利である。詳細にはペニシリウム・クリソゲナム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ  ｃｈｒｙｓｏｇｅｎｕｍ）が宿主である場合、アミノトランスフェラーゼは配列番号６８の配列、又はそのホモログを有し得る。
【００５６】
望ましくない活性をコードする遺伝子の不活性化は、いくつかの方法により達成され得る。一つの手法は、アンチセンス分子又はＲＮＡｉ分子を使用する一時的な手法である（例えばＫａｍａｔｈら  ２００３年、Ｎａｔｕｒｅ  ４２１：２３１−２３７頁に基づく）。別の手法は、テトラサイクリンのような外部トリガーを使用してオフにすることのできる調節プロモーター系を使用する（例えばＰａｒｋ及びＭｏｒｓｃｈｈａｕｓｅｒ、２００５年、Ｅｕｋａｒｙｏｔ．Ｃｅｌｌ．４：１３２８−１３４２頁に基づく）。さらに別の手法は、化学的阻害剤又はタンパク質阻害剤又は物理的阻害剤を適用することである（例えばＴｏｕｒら  ２００３年、Ｎａｔ  Ｂｉｏｔｅｃｈ  ２１：１５０５−１５０８頁に基づく）。一層好ましい方法は、望ましくない活性をコードする１個若しくは複数の遺伝子全体又はその一部を取り除くことである。かかる突然変異体を得るため、一重交差組換え又は二重相同組換え等の当該技術分野の最先端の方法を適用することができる。そのためには、宿主細胞の染色体における所定の目標遺伝子座に組み込み得る組込みクローニングベクターを構築する必要がある。本発明の好ましい実施形態において、組込みクローニングベクターは、その所定の遺伝子座へのクローニングベクターの組込みが標的化される宿主細胞のゲノムの所定の目標遺伝子座についてＤＮＡ配列が相同であるＤＮＡ断片を含む。標的組込みを促進するため、クローニングベクターは、好ましくは宿主細胞を形質転換する前に直鎖化される。直鎖化は、好ましくは、クローニングベクターの少なくとも一端、しかし好ましくは両端が目標遺伝子座と相同の配列に隣接するように行われる。目標遺伝子座に隣接する相同配列の長さは、好ましくは少なくとも０．１ｋｂ、さらに好ましくは少なくとも０．２ｋｂ、より好ましくは少なくとも０．５ｋｂ、さらにより好ましくは少なくとも１ｋｂ、最も好ましくは少なくとも２ｋｂである。最終的に実験において最も好適となる長さは、生物、目標ＤＮＡの配列及び長さに依存する。
【００５７】
相同組換えによる宿主細胞のゲノムへの核酸コンストラクトの標的組込み、すなわち所定の目標遺伝子座における組込みの効率は、好ましくは宿主細胞の相同組換え能力を増強することにより高められる。細胞のかかる表現型には、好ましくは国際公開第０５／９５６２４号パンフレットに記載されるとおりの欠損ｈｄｆＡ又はｈｄｆＢ遺伝子が関わる。国際公開第０５／９５６２４号パンフレットは、ＤＮＡ断片のゲノムへの非相同的なランダム組込みを阻止することによる標的組込み効率の増加を含む、糸状菌細胞を得るための好ましい方法を開示する。ベクター系は、単一のベクター若しくはプラスミドであっても、又は２個以上のベクター若しくはプラスミドであって、全体として宿主細胞のゲノムに導入されるべき全ＤＮＡを含むベクター又はプラスミドであってもよい。
【００５８】
真菌細胞は、プロトプラスト形成、プロトプラスト形質転換、及び細胞壁の再生により形質転換され得る。真菌宿主細胞の好適な形質転換手順は、欧州特許第２３８０２３号明細書及びＹｅｌｔｏｎら（１９８４年、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ  ８１：１４７０−１４７４頁）に記載されている。アグロバクテリウム・ツメファシエンス（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ）を使用した糸状菌宿主細胞の好適な形質転換手順が、Ｇｒｏｏｔ  Ｍ．Ｊら（１９９８年、Ｎａｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．１６：８３９−８４２頁。訂正記事：Ｎａｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．１９９８年、１６：１０７４頁）により記載されている。ニューロスポラ・クラッサ（Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ  ｃｒａｓｓａ）について記載される電気穿孔などの他の方法もまた適用され得る。
【００５９】
真菌細胞は同時形質転換を使用してトランスフェクトされ、すなわち目的の１つ又は複数の遺伝子と共に選択可能なマーカー遺伝子もまた形質転換される。これは、目的の遺伝子に（すなわちプラスミドに対して）、或いは別個の断片に対して物理的に連結することができる。トランスフェクション後、形質転換体はこの選択マーカー遺伝子の存在についてスクリーニングされ、続いて好ましい所定のゲノム遺伝子座における組込みが分析される。選択可能なマーカーは、殺生物剤又はウイルスに対する耐性、耐重金属性、栄養要求体に対する原栄養性などを提供する生成物である。有用な選択可能なマーカーとしては、限定はされないが、ａｍｄＳ（アセトアミダーゼ）、ａｒｇＢ（オルニチンカルバモイルトランスフェラーゼ）、ｂａｒ（ホスフィノトリシンアセチルトランスフェラーゼ）、ｈｙｇＢ（ハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ）、ｎｉａＤ（硝酸レダクターゼ）、ｐｙｒＧ（オロチジン−５’−リン酸デカルボキシラーゼ）、ｓＣ又はｓｕｔＢ（硫酸アデニルトランスフェラーゼ（ｓｕｌｆａｔｅ  ａｄｅｎｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ））、ｔｒｐＣ（アントラニル酸シンターゼ）、ｂｌｅ（フレオマイシン耐性タンパク質）、並びにその同等物が挙げられる。最も好ましい状況は、標的配列に隣接する染色体ＤＮＡの配列と実質的に相同のＤＮＡ配列がその５’側及び３’側に隣接する所望の置換配列（すなわち選択マーカー遺伝子）を含む第１のＤＮＡ断片を含むＤＮＡ分子を提供するものである。染色体ＤＮＡ配列における標的配列が所望の置換配列に置き換わる細胞は、第１のＤＮＡ断片の選択可能なマーカーの存在によって選択することができる。正しい突然変異微生物株が選択される頻度を相対的に高めるため、真核細胞において機能する選択マーカー及び調節配列をコードする遺伝子を含む発現カセットを含む第２のＤＮＡ断片を、上述の断片（すなわち目標遺伝子座の５’−フランキング配列＋選択マーカー遺伝子＋目標遺伝子座の３’−フランキング配列）に作動可能に連結することができ、第１のＤＮＡ断片の選択可能なマーカーの存在及び第２の選択マーカー遺伝子の不在によって、染色体ＤＮＡ配列における標的配列が所望の置換配列に置き換わる細胞を選択することができる。
【００６０】
リジン生合成のためのアミノアジピン酸経路の一部を形成する酵素系が宿主細胞に対して異種である場合、ケトアジペートのアミノアジペートへの変換を触媒する酵素をコードする遺伝子が宿主細胞に含まれないことが好ましい。用語「酵素系」とは、本明細書では、特に特定の変換を触媒し得る単一の酵素又は酵素群について用いられる。前記変換は、公知の又は未知の中間体を伴う１つ又は複数の化学反応、例えばＡＫＧのＡＫＡへの変換又はＡＫＡのＡＫＰへの変換を含み得る。かかる系は細胞内部に存在し得るか、又は細胞から単離され得る。アミノトランスフェラーゼは多くの場合に広い基質範囲を有することが知られている。宿主細胞中に存在する１つ又は複数のかかる酵素の活性については、他のアミノ酸又は細胞成分の生合成に対する関連する触媒機能を維持しながらも、ＡＫＡのＡＡＡへの変換における活性が低減されるように、低下させることが望ましいこともある。また、ＡＫＡの望ましくない副生成物への変換をもたらすいかなる他の酵素活性も含まない宿主細胞が好ましい。
【００６１】
さらなる実施形態において、ＡＫＧは、ＡＫＧのＡＫＡへのＣ１伸長を触媒する少なくとも１つの異種生体触媒を利用してＡＫＡに変換される。１つ又は複数の生体触媒が使用され得る。前記１つ又は複数の生体触媒は、１つ又は複数の供給源生物に由来する１つ又は複数の酵素を含み得る（例えば異なる供給源生物に由来する２つ以上の酵素を含み得る）。ＡＫＧからのＡＫＡの調製に好適な生体触媒は、特に、α−ケトグルタル酸のα−ケトアジピン酸へのＣ１伸長及び／又はα−ケトアジピン酸のα−ケトピメリン酸へのＣ１伸長を触媒する生体触媒の中から選択され得る。
【００６２】
ＡＫＧから調製されたＡＫＡは、その後、ＡＫＡのＡＫＰへの伸長を触媒する少なくとも１つの異種生体触媒を利用してＡＫＰに変換され得る。こうした生体触媒は、Ｃ１伸長によるＡＫＧのＡＫＡへの変換を触媒する生体触媒と同じであっても、又は異なってもよい。１つ又は２つ以上の生体触媒が、ＡＫＡのＡＫＰへの変換に使用され得る。１つ又は複数の前記生体触媒は、１つ又は複数の供給源生物に由来する１つ又は複数の酵素を含み得る（例えば、異なる供給源生物に由来する２つ以上の酵素を含み得る）。
【００６３】
Ｃ１伸長を利用する生合成経路は、メタン生成古細菌において補酵素Ｂ生合成の一部及びビオチン生合成の一部として存在することが知られている。補酵素Ｂはこうした生物におけるメタン生成に必須であると考えられ、α−ケトスベレートは補酵素Ｂ生合成における重要な中間体である。かかるメタン生成古細菌では、α−ケトグルタル酸がα−ケトアジピン酸に変換され、次にα−ケトピメリン酸、及び最後にα−ケトスベリン酸へと、メチレン基を順次添加することにより複数の反応工程後に変換される（図１もまた参照のこと）：
ａ．長さＣｎのα−ケト酸＋アセチルＣｏＡ→ホモｎシトレート＋ＣｏΑ−ＳＨ（図１における工程１、５及び９）
ｂ．ホモｎ−シトレート←→ホモｎ−アコニテート（ホモｎ−クエン酸デヒドラターゼにより触媒される（図１の工程２、６及び１０））
ｃ．ホモｎアコニテート←→イソホモｎ−シトレート（図１の工程３、７及び１１））
ｄ．ホモｎ−イソシトレート＋ＮＡＤＰ＋→長さＣｎ＋１のα−ケト酸＋ＮＡＤＰＨ＋Ｈ＋＋ＣＯ２（図１の工程４、８及び１２）
式中、ｎは１〜４から選択される。
【００６４】
この反復的な反応シーケンスは、メタン生成菌のメタノサルシナ・サーモフィラ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌａ）及びメタノカルドコッカス・ジャナシイ（Ｍｅｔｈａｎｏｃａｌｄｏｃｏｃｃｕｓ  ｊａｎｎａｓｈｉｉ）について記載されている。同様の非反復的反応には、酸化的クエン酸サイクルにおけるオキサロアセテートのα−ケトグルタレートへの変換、ロイシンに至るイソプロピルリンゴ酸経路における一部としてのα−イソバレレートのα−イソカプロエートへの変換、リジンに至るＡＡＡ経路におけるα−ケトグルタレートのα−ケトアジペートへの変換、イソロイシンに至るピルビン酸経路におけるピルベートのα−ケトブチレートへの変換、及びマレエートのピルベートへの変換などの、他の代謝経路における他のα−ケトカルボン酸のＣ１伸長が関わる。まとめてこれらの反応は、「Ｃ１伸長」として定義される。
【００６５】
Ｃ１伸長に関わるいくつかの遺伝子及び酵素については記載がなされており、Ｍ．ジャナシイ（Ｍ．ｊａｎｎａｓｈｉｉ）から特徴付けられている。それらの酵素及びコード遺伝子が互いに類似し、並びに他の生物においてＣ１伸長に関わる他の酵素及びコード遺伝子と類似していることが示された。α−ケトアジペート及びα−ケトピメレートを介したα−ケトグルタレートからα−ケトスベレートへの反復伸長についての酵素の一部が生化学的に特徴付けられており、「Ａｋｓ」と命名された。これらの酵素をコードする遺伝子の一部は、Ｍ．ジャナシイ（Ｍ．ｊａｎｎａｓｈｉｉ）のゲノム配列において同定されており、それ以外のものも提案されている。
【００６６】
本発明者らは、Ｃ１伸長を使用して、Ｃ１伸長に関わる酵素系をコードする１つ又は複数の核酸配列を好適な宿主細胞に組み込むことにより、アジピン酸を調製するための中間体としてＡＫＡ又はＡＫＰを利用できるように、ＡＫＡ又はＡＫＰを工業規模で調製することができることを見出した。
【００６７】
Ｃ１伸長を触媒し、それによりＡＫＡ又はＡＫＰを形成する酵素系は、詳細には、ホモｎ−クエン酸シンターゼ、ホモｎ−アコニターゼ及びイソ−ホモｎ−クエン酸デヒドロゲナーゼの群から選択される１つ又は複数の酵素を含み得る（式中、ｎは１〜４から選択される）。
【００６８】
ホモｎ−クエン酸シンターゼは、詳細にはＣ１伸長の「反応ａ」を触媒し得る。ホモｎ−クエン酸シンターゼは、鎖長Ｃ４＋ｎのα−ケトカルボキシル二酸（ａｌｐｈａ−ｋｅｔｏ  ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ｄｉａｃｉｄ）をアセチルＣｏＡと縮合させる能力を有し、それによりホモｎ−シトレート（式中、ｎは１〜４から選択される）の形成をもたらす酵素として定義される。ホモｎ−クエン酸シンターゼは、詳細には、ＥＣ  ２．３．３に分類されるか、又は分類することができる酵素であり得る。さらに詳細には、ホモクエン酸シンターゼ（ＥＣ  ２．３．３．１４）の中から好適なホモｎ−クエン酸シンターゼが選択されてもよく、又はＥＣ  ２．３．３．１、２．３．３．２、２．３．３．４又は２．３．３．９に分類されてもよい。特に、ホモ（ｎ）クエン酸活性を有するＡｋｓＡ又はそのホモログが好ましい。
【００６９】
ホモｎ−アコニターゼは、詳細にはＣ１伸長の「反応ｂ」及び／又は「反応ｃ」を触媒し得る。ホモｎ−アコニターゼは、ホモｎ−アコニット酸中間体又は可逆的半反応（すなわちホモｎ−アコニテートからホモｎ−シトレートへの、若しくはホモホモｎ−アコニテートからイソホモホモｎ−シトレートへの）のうちの少なくとも１つを介したホモｎ−シトレートのイソホモｎ−シトレートへの変換能を有する酵素（式中、ｎは１〜４から選択される）として定義される。ホモｎ−アコニターゼは、詳細には、ＥＣ  ４．２．１に分類される、又は分類することができる酵素であってもよい。さらに詳細には、好適なホモｎ−アコニターゼは、ホモアコニターゼ（ＥＣ  ４．２．１．３６）の中から選択され得るか、又はＥＣ  ４．２．１．３、４．２．１．３３、４．２．１．７９及び４．２．１．９９に分類され得る。特に、ホモｎ−アコニターゼ活性を有するＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ、ＡｋｓＤのホモログ及びＡｋｓＥのホモログの群から選択される酵素が好ましい。
【００７０】
ホモｎ−イソクエン酸デヒドロゲナーゼは、詳細にはＣ１伸長の「反応ｄ」を触媒し得る。イソホモｎ−クエン酸デヒドロゲナーゼは、イソ−ホモｎ−シトレートを鎖長Ｃ５＋ｎ（式中、ｎは１〜４から選択される）のα−ケトカルボキシル二酸（ａｌｐｈａ−ｋｅｔｏ−ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ−ｄｉａｃｉｄ）に変換する能力を有する酵素として定義され、それによりＣＯ２を放出する。イソ−ホモｎ−クエン酸デヒドロゲナーゼは、詳細には、ＥＣ  １．１．１に分類される、又は分類することができる酵素であり得る。さらに詳細には、好適なイソ−ホモｎ−クエン酸デヒドロゲナーゼは、イソ−ホモクエン酸デヒドロゲナーゼ（ＥＣ  １．１．１．８７）の中から選択され得るか、又はＥＣ  １．１．１３６、１．１．１３７、１．１．１．３８、１．１．１３９、１．１．１．４０、１．１．１．４１、１．１．１．４２，１．１．１．８２、１．１．１．８３、１．１．１．８４、１．１．１．８５及び１．１．１．２８６に分類され得る。特に、ホモｎ−イソクエン酸デヒドロゲナーゼ活性を有するＡｋｓＦ又はそのホモログが好ましい。
【００７１】
メタン生成菌は、ＡＫＰを生成するための生体触媒として機能し得るか、又はかかる生体触媒の供給源として使用することができる。好適な生体触媒は、Ｃ１伸長経路の公知の酵素と類似したタンパク質及びヌクレオチド配列を探索することによって同定され得る。類似の配列は、配列データベースにおいて、当該技術分野で周知のバイオインフォマティクス技法を使用して効率的に同定することができる。縮重オリゴヌクレオチドを用いるサザンハイブリダイゼーション又はＰＣＲ技法などの当該技術分野において公知の分子生物学的方法を使用して、培養生物及び環境試料中の類似の遺伝子を同定することができる。かかる生体触媒は、クローニング及び配列決定後、異種宿主におけるＡＫＰ生成に利用することができる。
【００７２】
詳細には、Ｃ１伸長を触媒するための１つ又は複数の酵素は、メタノコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノスピリラム属（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）、メタノカルドコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃａｌｄｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノサルシナ属（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）、メタノサーモバクター属（Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｅｒｍｏｂａｃｔｅｒ）、メタノスファエラ属（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ）、メタノピュルス属（Ｍｅｔｈａｎｏｐｙｒｕｓ）及びメタノブレビバクター属（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒ）の群から選択されるメタン生成菌から使用され得る。より具体的には、１つ又は複数の酵素は、メタノサーモバクター・サーモオートトロピカム（Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｅｒｍｏｂａｃｔｅｒ  ｔｈｅｒｍｏａｕｔｏｔｒｏｐｉｃｕｍ）、メタノコッカス・マリパルディス（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｍａｒｉｐａｌｕｄｉｓ）、メタノスファエラ・スタドトマナエ（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ  ｓｔａｄｔｍａｎａｅ）、メタノピュルス・カンドレリ（Ｍｅｔｈａｎｏｐｙｒｕｓ  ｋａｎｄｌｅｒｉ）、メタノサルシナ・サーモフィラ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌａ）、メタノブレビバクター・スミシイ（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒ  ｓｍｉｔｈｉｉ）、メタノコッカス・バンニエリイ（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｖａｎｎｉｅｌｉｉ）、メタノスピリラム・フンガテイ（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ  ｈｕｎｇａｔｅｉ）、メタノサエタ・サーモフィラ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ  ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌａ）、メタノサルシナ・アセチボランス（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ａｃｅｔｉｖｏｒａｎｓ）及びメタノコッカス・エオリカス（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ａｅｏｌｉｃｕｓ）の群から選択されるメタン生成菌から使用され得る。
【００７３】
さらに、ＡＫＧ及び／又はＡＫＡのＣ１伸長を触媒するのに好適な酵素は、例えば、アミノアジピン酸経路又はその一部を介してリジン生合成を触媒するための酵素系を含む生物に見出すことができるか、又は例えば窒素固定に関わるホモクエン酸シンターゼなどの他の代謝の一部としてそのホモログを含み得る。詳細には、ペニシリウム属（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）、セファロスポリウム属（Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ）、アスペルギルス属（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）、ファネロカエテ属（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ）、エメリセラ属（Ｅｍｅｒｉｃｅｌｌａ）、ウスチラゴ属（Ｕｓｔｉｌａｇｏ）、ペシロミセス属（Ｐａｅｃｉｌｏｍｙｃｅｓ）、トリコフィツム属（Ｔｒｉｃｈｏｐｈｙｔｕｍ）、ヤロウイア属（Ｙａｒｒｏｗｉａ）、ハンゼヌラ属（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ）、シゾサッカロミセス属（Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、サッカロミセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、カンジダ属（Ｃａｎｄｉｄａ）、クルイベロミセス属（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）などの酵母及び真菌、詳細には、ペニシリウム・クリソゲナム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ  ｃｈｒｙｓｏｇｅｎｕｍ）、ペニシリウム・ノタツム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ  ｎｏｔａｔｕｍ）、ペシロミセス・カルネウス（Ｐａｅｃｉｌｏｍｙｃｅｓ  ｃａｒｎｅｕｓ）、ペシロミセス・ペルシニクス（Ｐａｅｃｉｌｏｍｙｃｅｓ  ｐｅｒｓｉｎｉｃｕｓ）、セファロスポリウム・アクレモニウム（Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ  ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ）、アスペルギルス・ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｎｉｇｅｒ）、エメリセラ・ニデュランス（Ｅｍｅｒｉｃｅｌｌａ  ｎｉｄｕｌａｎｓ）、アスペルギリス・オリザエ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｙｓ  ｏｒｙｚａｅ）、ウスチラゴ・マイディス（Ｕｓｔｉｌａｇｏ  ｍａｙｄｉｓ）、シゾサッカロミセス・ポンベ（Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｐｏｍｂｅ）、サッカロミセス・セレビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、ヤロウイア・リポリチカ（Ｙａｒｒｏｗｉａ  ｌｉｐｏｌｙｔｉｃａ）、ハンゼヌラ・ポリモルファ（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ  ｐｏｌｙｍｏｒｐｈａ）、カンジダ・アルビカンス（Ｃａｎｄｉｄａ  ａｌｂｉｃａｎｓ）、カンジダ・マルトーサ（Ｃａｎｄｉｄａ  ｍａｌｔｏｓａ）、及びクルイベロミセス・ラクチス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ  ｌａｃｔｉｓ）；アゾトバクター属（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ）、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、クレブシエラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）、デイノコッカス属（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ）、サーマス属（Ｔｈｅｒｍｕｓ）などの細菌、詳細には、アゾトバクター・ビネランジイ（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ  ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）、シュードモナス・スツッツェリイ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｓｔｕｔｚｅｒｉｉ）、クレブシエラ・ニューモニエ（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）、デイノコッカス・ラディオウランス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｒａｄｉｏｕｒａｎｓ）、デイノコッカス・ゲオサーマリス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｉｓ）、サーマス・サーモフィラス（Ｔｈｅｒｍｕｓ  ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ）���及びパイロコッカス属（Ｐｙｒｏｃｏｃｃｕｓ）、スルホロブス属（Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ）、サーモコッカス属（Ｔｈｅｒｍｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノカルドコッカス属（Ｍｅｔｈａｎｏｃａｌｄｏｃｏｃｃｕｓ）、メタノスファエラ属（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ）、メタノピュルス属（Ｍｅｔｈａｎｏｐｙｒｕｓ）、メタノスピリラム属（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）、メタノブレビバクター属（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒ）、メタノサルシナ属（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）及びメタノサーモバクター属（Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｅｒｍｏｂａｃｔｅｒ）などの古細菌、詳細には、パイロコッカス・ホリコシイ（Ｐｙｒｏｃｏｃｃｕｓ  ｈｏｒｉｋｏｓｈｉｉ）、スルホロブス・ソルファタリカス（Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ  ｓｏｌｆａｔａｒｉｃｕｓ）、サーモコッカス・コダカレンシス（Ｔｈｅｒｍｏｃｏｃｃｕｓ  ｋｏｄａｋａｒｅｎｓｉｓ）、メタノコッカス・マリパルディス（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｍａｒｉｐａｌｕｄｉｓ）、メタノコッカス・エオリカス（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ａｅｏｌｉｃｕｓ）、メタノコッカス・バンニエリイ（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｖａｎｎｉｅｌｉｉ）、メタノカルドコッカス・ジャナシイ（Ｍｅｔｈａｎｏｃａｌｄｏｃｏｃｃｕｓ  ｊａｎｎａｓｈｉｉ）、メタノスファエラ・スタドトマナエ（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ  ｓｔａｄｔｍａｎａｅ）、メタノピュルス・カンドレリ（Ｍｅｔｈａｎｏｐｙｒｕｓ  ｋａｎｄｌｅｒｉ）、メタノブレビバクター・スミシイ（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒ  ｓｍｉｔｈｉｉ）、メタノサルシナ・サーモフィルス（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ）、メタノスピリラム・フンガテイ（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ  ｈｕｎｇａｔｅｉ）、メタノサエタ・サーモフィラ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ  ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌａ）、メタノサルシナ・アセチボランス（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ａｃｅｔｉｖｏｒａｎｓ）及びメタノサーモバクター・サーモオートトロフィカム（Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｅｒｍｏｂａｃｔｅｒ  ｔｈｅｒｍｏａｕｔｏｔｒｏｐｈｉｃｕｍ）の群から選択される生物。かかる酵母、真菌、細菌、古細菌又は他の生物は、特に、ＡＫＧのＡＫＡへの伸長、及び場合によりＡＫＡのＡＰＫへの伸長における「反応ａ」の触媒能を有するホモクエン酸シンターゼを提供し得る。
【００７４】
さらに、ＡＫＰの調製における反応工程の触媒に好適な生体触媒は、アスプレニウム属（Ａｓｐｌｅｎｉｕｍ）又はヒドノカルプス属（Ｈｙｄｎｏｃａｒｐｕｓ）、詳細にはアスプレニウム・セプテントリオナレ（Ａｓｐｌｅｎｉｕｍ  ｓｅｐｔｅｎｔｒｉｏｎａｌｅ）又はヒドノカルプス・アンテルミンティカ（Ｈｙｄｎｏｃａｒｐｕｓ  ａｎｔｈｅｌｍｉｎｔｈｉｃａ）に見出すことができ、これらは天然のＡＫＰの生成能を有する。
【００７５】
好ましい方法において、Ａｋｓ酵素及びそのホモログの群、詳細にはＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ、ＡｋｓＦ及びそのホモログの群から選択される１つ又は複数の酵素が使用される。これらのＡｋｓ酵素のホモログ及びこれらの酵素をコードする遺伝子の例を次頁の表に示す。
【００７６】
【表１】
2012520070.tif 000003
【００７７】
【表２】
2012520070.tif 000004
【００７８】
【表３】
2012520070.tif 000005
【００７９】
【表４】
2012520070.tif 000006
【００８０】
詳細には、配列番号４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、２６１、２６４、２６７、２７３、２７６、２７９、２８２（ＡｋｓＡ）、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、１８６、１８９、１９２、１９５、２２５、２２８、２３１、２３４（ＡｋｓＤ）、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、１９８、２０１、２０４、２０７、２３７、２４０、２４３、２４６（ＡｋｓＥ）、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、２１０、２１３、２１６、２１９、２２２、２４９、２５２、２５５、２５８（ＡｋｓＦ）、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３（ＡｋｓＡホモログ）、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１（ＡｋｓＤホモログ）、６２、６３、６４、６５、６６、６７（ＡｋｓＦホモログ）、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、２７０（ＡｋｓＡホモログ）のいずれかにより表される酵素が用いられてもよい。
【００８１】
本発明者らは、ＡＫＰが脱炭酸反応により５−ＦＶＡに変換され得ることを見出した。
【００８２】
特定の実施形態において、ＡＫＰは、デカルボキシラーゼ又はかかる変換を触媒する他の生体触媒の存在下で５−ＦＶＡに生体触媒的に変換される。
【００８３】
好ましい方法において、ＡＫＰは、α−ケト酸の脱炭酸反応の触媒能を有する生体触媒の存在下で５−ＦＶＡに変換される。従ってかかる触媒活性を有する酵素は、α−ケト酸デカルボキシラーゼと称することができる。
【００８４】
前記酸は好ましくは二酸であり、ここで前記生体触媒は、ケト基の次に酸基に関して選択的である。
【００８５】
一般に、好適なデカルボキシラーゼは、ＡＫＰを５−ＦＶＡに変換する触媒能を有するα−ケトピメリン酸デカルボキシラーゼ活性を有する。
【００８６】
α−ケト酸の脱炭酸能を有する酵素は、詳細には、デカルボキシラーゼ（Ｅ．Ｃ．４．１．１）の群、好ましくは分枝鎖α−ケト酸デカルボキシラーゼ、α−ケトイソ吉草酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  １．２．４．４）、α−ケトグルタル酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．７１）、及びピルビン酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．１）の群から選択され得る。
【００８７】
１つ又は複数の他の好適なデカルボキシラーゼは、詳細には、シュウ酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．２）、オキサロ酢酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．３）、アセト酢酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．４）、バリンデカルボキシラーゼ／ロイシンデカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．１４）、３−ヒドロキシグルタミン酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．１６）、２−オキソグルタル酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．７１）、及びジアミノ酪酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．８６）の群の中から選択され得る。
【００８８】
デカルボキシラーゼは、詳細には、カボチャ；キュウリ；酵母；真菌、例えば、サッカロミセス・セレビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、カンジダ・フラレリ（Ｃａｎｄｉｄａ  ｆｌａｒｅｒｉ）、ハンゼヌラ・エスピー（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ  ｓｐ．）、クルイベロミセス・マルキシアヌス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ  ｍａｒｘｉａｎｕｓ）、リゾプス・ジャバニカス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ  ｊａｖａｎｉｃｕｓ）、ザイモモナス・モビリス（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ  ｍｏｂｉｌｉｓ）、より詳細にはザイモモナス・モビリス（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ  ｍｏｂｉｌｉｓ）由来の突然変異体１４７２Ａ、及びニューロスポラ・クラッサ（Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ  ｃｒａｓｓａ）；哺乳動物、詳細には哺乳動物の脳由来；及び細菌の群から選択される生物のデカルボキシラーゼであってもよい。特にシュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）由来のオキサロ酢酸デカルボキシラーゼが用いられてもよい。
【００８９】
本発明において使用されるデカルボキシラーゼは、詳細には、ラクトコッカス・ラクティス（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｔｉｓ）、ラクトコッカス・ラクティス変種マルチゲネス（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｔｉｓ  ｖａｒ．ｍａｌｔｉｇｅｎｅｓ）又はラクトコッカス・ラクティス・サブエスピー・クレモリス（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｔｉｓ  ｓｕｂｓｐ．ｃｒｅｍｏｒｉｓ）由来のα−ケト酸デカルボキシラーゼ；ラクトコッカス・ラクティス（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｔｉｓ）Ｂ１１５７株又はラクトコッカス・ラクティス（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｔｉｓ）ＩＦＰＬ７３０株由来の分枝鎖α−ケト酸デカルボキシラーゼ；サッカロミセス・セレビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、カンジダ・フラレリ（Ｃａｎｄｉｄａ  ｆｌａｒｅｒｉ）、ザイモモナス・モビリス（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ  ｍｏｂｉｌｉｓ）、ハンゼヌラ・エスピー（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ  ｓｐ．）、リゾプス・ジャバニカス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ  ｊａｖａｎｉｃｕｓ）、ニューロスポラ・クラッサ（Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ  ｃｒａｓｓａ）、又はクルイベロミセス・マルキシアヌス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ  ｍａｒｘｉａｎｕｓ）由来のピルビン酸デカルボキシラーゼ；マイコバクテリウム・ツベルクローシス（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ）由来のαλπηα−ケトグルタル酸デカルボキシラーゼ；大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）、ラクトバチルス・ブレビス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｂｒｅｖｉｓ）、マイコバクテリウム・レプレ（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｌｅｐｒａｅ）、ニューロスポラ・クラッサ（Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ  ｃｒａｓｓａ）又はクロストリジウム・パーフリンゲンス（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｐｅｒｆｒｉｎｇｅｎｓ）由来のグルタミン酸デカルボキシラーゼ；及び大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）由来のアスパラギン酸デカルボキシラーゼの群から選択され得る。
【００９０】
特定の実施形態において、ＡＫＰは化学的に５−ＦＶＡに変換される。２−ケトカルボン酸の対応するアルデヒドへの効率的な化学脱炭酸反応は、第二級アミン、例えばモルホリンを使用して、共沸による水分留去及び同時にＣＯ２の喪失のもと、例えばＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．１９８２年、２３（４）、４５９−４６２頁に記載されるとおりの方法に基づきエナミン生成を介して行うことができる。続いて中間体の末端エナミドが加水分解され、対応するアルデヒドとなる。
【００９１】
原則的に、５−ＦＶＡ（ＡＫＰ＝から調製される）は、任意の化学的又は生体触媒的方法でアジピン酸に変換されてもよい。好ましくは、５−ＦＶＡは、アルデヒド基の酸化によってアジピン酸に変換される。これは、化学的に、例えば選択的化学酸化により達成され得る。本発明の好ましい方法において、調製は、アルデヒド基の酸化の触媒能を有する生体触媒の存在下での生体触媒反応を含む。生体触媒は、ＮＡＤ又はＮＡＤＰを補因子として使用し得る。
【００９２】
アルデヒド基の酸化の触媒能を有する酵素は、詳細には、オキシドレダクターゼ（ＥＣ  １．２．１）の群、好ましくはアルデヒドデヒドロゲナーゼ（ＥＣ  １．２．１．３、ＥＣ  １．２．１．４及びＥＣ  １．２．１．５）、マロン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ（ＥＣ  １．２．１．１５）、コハク酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ（ＥＣ  １．２．１．１６及びＥＣ  １．２．１．２４）、アセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ（アセチル化）（ＥＣ  １，２，１，１０）：アスパラギン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ（ＥＣ  １．２．１．１１）；グルタル酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ（ＥＣ  １．２．１．２０）、アミノアジピン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ（ＥＣ  １．２．１．３１）、アジピン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ（ＥＣ  １．２．１．６３）の群から選択され得る。アジピン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性は、例えばＫＥＧＧデータベースにおけるカプロラクタム分解経路に記載されている。
【００９３】
アルデヒドデヒドロゲナーゼは、原則的に任意の生物から採取又は誘導され得る。生物は原核性であっても、又は真核性であってもよい。詳細には生物は、細菌、古細菌、酵母、真菌、原生生物、植物及び動物（ヒトを含む）から選択することができる。
【００９４】
ある実施形態では、細菌は、アシネトバクター属（Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ）（詳細にはアシネトバクター・バウマニイ（Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ  ｂａｕｍａｎｉｉ）及びアシネトバクター・エスピー（Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ  ｓｐ．）ＮＣＩＭＢ９８７１）、アゾスピリラム属（Ａｚｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）（詳細にはアゾスピリラム・ブラシレンセ（Ａｚｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ  ｂｒａｓｉｌｅｎｓｅ））、ラルストニア属（Ｒａｌｓｔｏｎｉａ）、ボルデテラ属（Ｂｏｒｄｅｔｅｌｌａ）、バークホルデリア属（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ）、メチロバクテリウム属（Ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、キサントバクター属（Ｘａｎｔｈｏｂａｃｔｅｒ）、シノリゾビウム属（Ｓｉｎｏｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、リゾビウム属（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、ニトロバクター属（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ）、ブルセラ属（Ｂｒｕｃｅｌｌａ）（詳細にはＢ．メリテンシス（Ｂ．ｍｅｌｉｔｅｎｓｉｓ））、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、アグロバクテリウム属（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）（詳細にはアグロバクテリウム・ツメファシエンス（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ））、バチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、リステリア属（Ｌｉｓｔｅｒｉａ）、アルカリゲネス属（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）、コリネバクテリウム属（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、エシェリキア属（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）及びフラボバクテリウム属（Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）の群から選択される。
【００９５】
ある実施形態では、生物は、酵母及び真菌の群、詳細には、アスペルギルス属（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）（詳細にはＡ．ニガー（Ａ．ｎｉｇｅｒ）及びＡ．ニデュランス（Ａ．ｎｉｄｕｌａｎｓ））及びペニシリウム属（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）（詳細にはＰ．クリソゲナム（Ｐ．ｃｈｒｙｓｏｇｅｎｕｍ））の群から選択される。
【００９６】
ある実施形態では、生物は、植物、詳細にはアラビドプシス属（Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ）、さらに詳細にはＡ．タリアナ（Ａ．ｔｈａｌｉａｎａ）である。
【００９７】
特定の実施形態において、生体触媒は、配列番号７８、７９、８０、又は８１により表される酵素又はそのホモログを含む。
【００９８】
本発明の方法における反応条件は、生体触媒、特に酵素についての公知の条件、本明細書に開示される情報及び場合により何らかのルーチン実験に応じて選択され得る。
【００９９】
原則的に、用いられる反応媒質のｐＨは、生体触媒がそのｐＨ条件下で活性である限り広範な制限のなかで選択されてもよい。生体触媒及び他の要因に応じて、アルカリ性、中性又は酸性条件が用いられ得る。方法が、例えば本発明の方法を触媒する酵素を発現させるための微生物の使用を含む場合、微生物がその目的とする１つ又は複数の機能を果たすことが可能であるようにｐＨが選択される。ｐＨは、詳細には、中性ｐＨより低い４ｐＨ単位及び中性ｐＨより高い２ｐＨ単位の範囲内、すなわち２５℃の本質的に水性の系の場合にはｐＨ３〜ｐＨ９の範囲内で選択され得る。水が唯一の溶媒であるか、又は主な溶媒（液体全量を基準として＞５０ｗｔ．％、特に＞９０ｗｔ．％）であって、例えば存在し得る微生物が活性を維持する濃度で少量（液体全量を基準として＜５０ｗｔ．％、特に＜１０ｗｔ．％）のアルコール又は別の溶媒が（例えば炭素源として）溶解していてもよい場合に、系は水性であると見なされる。特に酵母及び／又は真菌が使用される場合、酸性条件が好ましいこともあり、特に、２５℃の本質的に水性の系を基準として、ｐＨはｐＨ３〜ｐＨ８の範囲であってもよい。必要であれば、ｐＨは酸及び／又は塩基を使用して調整されてもよく、又は酸と塩基との好適な組み合わせにより緩衝されてもよい。
【０１００】
原則的に、インキュベーション条件は、生体触媒が十分な活性及び／又は増殖を示す限り、広範な制限のなかで選択することができる。これには、好気条件、微好気条件、酸素制限条件及び嫌気条件が含まれる。
【０１０１】
嫌気条件は、本明細書では、酸素を一切含まない条件、又は生体触媒、特に微生物により実質的に酸素が消費されず、通常、５ｍｍｏｌ／ｌ．ｈ未満の酸素消費、特に２．５ｍｍｏｌ／ｌ．ｈ未満、若しくは１ｍｍｏｌ／ｌ．ｈ未満の酸素消費に対応する条件として定義される。
【０１０２】
好気条件は、少なくとも１０ｍｍｏｌ／ｌ．ｈの、より好ましくは２０ｍｍｏｌ／ｌ．ｈより高い、さらにより好ましくは５０ｍｍｏｌ／ｌ．ｈより高い、最も好ましくは１００ｍｍｏｌ／ｌ．ｈより高い酸素消費率を維持することが可能な、制限なしに増殖するのに十分なレベルの酸素が媒質中に溶解している条件である。
【０１０３】
酸素制限条件は、気体から液体への酸素転移により酸素消費が制限される条件として定義される。酸素制限条件の下限は嫌気条件の上限、すなわち、通常少なくとも１ｍｍｏｌ／ｌ．ｈ、特に少なくとも２．５ｍｍｏｌ／ｌ．ｈ、又は少なくとも５ｍｍｏｌ／ｌ．ｈにより決定される。酸素制限条件の上限は、好気条件の下限、すなわち、１００ｍｍｏｌ／ｌ．ｈ未満、５０ｍｍｏｌ／ｌ．ｈ未満、２０ｍｍｏｌ／ｌ．ｈ未満、又は１０ｍｍｏｌ／ｌ．ｈ未満に至る下限により決定される。
【０１０４】
好気条件か、嫌気条件か、又は酸素制限条件かは、方法が実行される条件に依存し、詳細には、流入気体流の量及び組成、使用される機器の実際の混合／質量移動特性、使用される微生物の種類及び微生物密度による。
【０１０５】
本発明の好ましい方法において、少なくともＡＫＰの調製は、発酵条件下で実行される。
【０１０６】
原則的に、生体触媒、特に酵素が実質的な活性を示す限り、使用される温度は重要ではない。概して、温度は少なくとも０℃、詳細には少なくとも１５℃、さらに詳細には少なくとも２０℃であり得る。望ましい最高温度は生体触媒に依存する。一般に、かかる最高温度は当該技術分野において公知であり、例えば市販の生体触媒の場合には製品データシートに指示されており、又は共有されている一般的知識及び本明細書に開示される情報に基づきルーチン的に決定することができる。温度は通常９０℃以下、好ましくは７０℃以下、詳細には５０℃以下、さらに詳細には或いは４０℃以下である。
【０１０７】
特に生体触媒反応が宿主生物外で実施される場合、有機溶媒を含む反応媒質は、かかる媒質中で十分な活性を維持する酵素が使用されるならば、高濃度で（例えば５０％より高い、又は９０ｗｔ．％より高い）使用され得る。
【０１０８】
本発明の方法で調製された化合物は、それを調製した媒質から回収することができる。回収条件は、特定の化合物の回収についての公知の条件、本明細書に開示される情報及び場合により何らかのルーチンの実験に応じて選択され得る。
【０１０９】
本発明の方法における反応工程を触媒するための１つ又は複数の酵素を含む異種細胞は、それ自体当該技術分野において公知の分子生物学的技法を用いて構築することができる。例えば、かかる技法を使用して、前記生体触媒の１つ又は複数をコードする１つ又は複数の遺伝子を含むベクターを提供することができる。かかる遺伝子の１つ又は複数を含むベクターは、１つ又は複数の調節エレメント、例えば、生体触媒をコードする遺伝子に作動可能に連結されてもよい１つ又は複数のプロモーターを含み得る。
【０１１０】
本明細書で使用されるとき、用語「作動可能に連結された」は、ポリヌクレオチドエレメント（又はコード配列若しくは核酸配列）の機能的関係での連結を指す。核酸配列は、それが別の核酸配列と機能的関係に置かれているとき、「作動可能に連結」されている。例えば、プロモーター又はエンハンサーは、それがコード配列の転写に影響を及ぼす場合、コード配列に作動可能に連結されている。
【０１１１】
本明細書で使用されるとき、用語「プロモーター」は、遺伝子の転写開始部位の転写方向に関して上流に位置して１つ又は複数の遺伝子の転写を制御するように機能する核酸断片を指し、ＤＮΑ依存性ＲＮＡポリメラーゼに対する結合部位、転写開始部位及び任意の他のＤＮＡ配列、例えば限定はされないが、転写因子結合部位、リプレッサー及びアクチベータタンパク質結合部位、及び直接的又は間接的に作用してプロモーターからの転写量を調節することが当業者に公知である任意の他のヌクレオチド配列の存在により構造的に同定される。「構成的」プロモーターは、ほとんどの環境及び発達条件下で活性なプロモーターである。「誘導性」プロモーターは、環境又は発達制御下で活性なプロモーターである。用語「同種の」は、所与の（組換え）核酸又はポリペプチド分子と所与の宿主生物又は宿主細胞との間の関係を示して用いられるとき、本質的に、その核酸又はポリペプチド分子が、同じ種の、好ましくは同じ変種又は株の宿主細胞又は生物により産生されることを意味するものと理解される。
【０１１２】
本発明の方法で使用される酵素、特に、本明細書において上記に記載されるようなアミノトランスフェラーゼ、アミノ酸デヒドロゲナーゼ又はデカルボキシラーゼをコードするヌクレオチド配列の発現を実現するために使用することのできるプロモーターは、発現させる酵素をコードするヌクレオチド配列にとって在来のものであってもよく、又はそれが作動可能に連結されるヌクレオチド配列（コード配列）にとって異種であってもよい。好ましくは、プロモーターは同種であり、すなわち宿主細胞にとって内因性である。
【０１１３】
異種プロモーター（目的の酵素をコードするヌクレオチド配列に対して）が使用される場合、その異種プロモーターは、コード配列にとって在来性のプロモーターと比べて、好ましくはコード配列を含む転写産物をより高い定常状態レベルで生成する能力を有する（又は単位時間当たりより多くの転写産物分子、すなわちｍＲＮＡ分子を生成する能力を有する）。これに関連した好適なプロモーターとしては、当業者に周知の構成的及び誘導性の双方の天然プロモーター並びに人工的プロモーターが挙げられる。
【０１１４】
「強力な構成的プロモーター」は、天然宿主細胞と比較してｍＲＮＡを高頻度で惹起させるプロモーターである。グラム陽性微生物におけるかかる強力な構成的プロモーターの例としては、ＳＰ０１−２６、ＳＰ０１−１５、ｖｅｇ、ｐｙｃ（ピルビン酸カルボキシラーゼプロモーター）、及びａｍｙＥが挙げられる。
【０１１５】
グラム陽性微生物における誘導性プロモーターの例としては、ＩＰＴＧ誘導性Ｐｓｐａｃプロモーター、キシロース誘導性ＰｘｙｌＡプロモーターが挙げられる。
【０１１６】
グラム陰性微生物における構成的及び誘導性プロモーターの例としては、限定はされないが、ｔａｃ、ｔｅｔ、ｔｒｐ−ｔｅｔ、ｌｐｐ、ｌａｃ、ｌｐｐ−ｌａｃ、ｌａｃｌｑ、Ｔ７、Ｔ５、Ｔ３、ｇａｌ、ｔｒｃ、ａｒａ（ＰＢＡＤ）、ＳＰ６、λ−ＰＲ、及びλ−ＰＬが挙げられる。
【０１１７】
（糸状）真菌細胞に対するプロモーターは当該技術分野において公知であり、例えば、グルコース−６−リン酸デヒドロゲナーゼｇｐｄＡプロモーター、ｐｅｐＡ、ｐｅｐＢ、ｐｅｐＣなどのプロテアーゼプロモーター、グルコアミラーゼｇｌａＡプロモーター、アミラーゼａｍｙＡ、ａｍｙＢプロモーター、カタラーゼｃａｔＲ又はｃａｔＡプロモーター、グルコースオキシダーゼｇｏｘＣプロモーター、β−ガラクトシダーゼｌａｃＡプロモーター、α−グルコシダーゼａｇｌＡプロモーター、翻訳伸長因子ｔｅｆＡプロモーター、ｘｌｎＡ、ｘｌｎＢ、ｘｌｎＣ、ｘｌｎＤなどのキシラナーゼプロモーター、ｅｇｌＡ、ｅｇｌＢ、ｃｂｈＡなどのセルラーゼプロモーター、ａｒｅＡ、ｃｒｅＡ、ｘｌｎＲ、ｐａｃＣ、ｐｒｔＴなどの転写制御因子のプロモーター又は任意の他のものであってもよく、とりわけＮＣＢＩのウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｅｎｔｒｅｚ／）において見ることができる。
【０１１８】
本発明はまた、アジピン酸の調製における少なくとも１つの反応工程の触媒能を有する１つ又は複数の生体触媒を提供し得る新規異種細胞にも関する。本発明はまた、アジピン酸の調製における少なくとも１つの反応工程の触媒能を有する１つ又は複数の酵素をコードする１つ又は複数の遺伝子を含む新規ベクターにも関する。１つ又は複数の好適な遺伝子は、詳細には、本明細書において上述されるとおりの酵素をコードする遺伝子の中から、さらに詳細には、５−ＦＶＡをアジピン酸に変換する触媒能を有する酵素をコードする遺伝子の中から選択され得る。特に、かかる遺伝子の少なくとも１つは宿主生物にとって異種である。
【０１１９】
特に有利な実施形態において、異種細胞又はベクターは、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ、ＡｋｓＦ及びＮｉｆＶ遺伝子を含む。さらなる特に有利な実施形態において、異種細胞はＡｋｓＡ遺伝子をさらに含む。好ましいＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子は、Ｍ．ジャナシイ（Ｍ．ｊａｎｎａｓｈｉｉ）、Ｓ．セレビシエ（Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、Ｍ．マリパルディス（Ｍ．ｍａｒｉｐａｌｕｄｉｓ）、メタノサルシナ・アセチボランス（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ａｃｅｔｉｖｏｒａｎｓ）、メタノスピリラム・フンガテイ（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ  ｈｕｎｇａｔｅｉ）又は大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）に由来する。ＮｉｆＶ遺伝子は、好ましくはアゾトバクター・ビネランジイ（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ  ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）に由来する。
【０１２０】
特に好ましい実施形態において、ＮｉｆＶ遺伝子は、配列番号１４９により表される配列、又はその機能的アナログを含む。
【０１２１】
ＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子の群から選択される遺伝子に関して、好ましくは、本発明に係る（使用される）細胞のゲノムは、配列番号１４５、１４６、１４７、１４８；配列番号１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４；配列番号１７７、１７８、１７９、１８０、１８１、１８２、１８３、１８４；配列番号２２４、２２６、２３６、２３８、２４８、２５０、２６０、２６２；配列番号２２７、２２９、２３９、２４１、２５１、２５３、２６３、２６５；配列番号；１９４、１９６、２０６、２０８、２２１、２２３、２８１、２８３；配列番号；１８８、１９０、２００、２０２、２１５、２１７、２７２、２７４及びその機能的アナログの群から選択される配列のいずれかに係る少なくとも１つの核酸配列を含む。具体的な実施形態において、細胞は、この配列の群から選択されるＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子を含む。さらに具体的な実施形態において、細胞は、配列番号１４９により表される配列又はその機能的アナログを含むＮｉｆＶ遺伝子、この配列の群から選択されるＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子を含む。
【０１２２】
特に好ましい実施形態において、ＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子の群から選択されるこれらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号１４５、１４６、１４７、１４８により表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。さらなる特に好ましい実施形態において、これらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号１６７、１６８、１６９、１７０によりそれぞれ表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログを含む。
【０１２３】
特に好ましい実施形態において、ＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子の群から選択されるこれらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号２６０、２２４、２３６、２４８により表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。
【０１２４】
特に好ましい実施形態において、ＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子の群から選択されるこれらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号２６２、２２６、２３８、２５０により表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。
【０１２５】
特に好ましい実施形態において、ＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子の群から選択されるこれらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号２６３、２２７、２３９、２５１により表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。
【０１２６】
特に好ましい実施形態において、これらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号２６５、２２９、２４１、２５３により表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。
【０１２７】
特に好ましい実施形態において、ＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子の群から選択されるこれらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号２８１、１９４、２０６、２２１により表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。
【０１２８】
特に好ましい実施形態において、ＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子の群から選択されるこれらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号２８３、１９６、２０８、２２３により表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。
【０１２９】
特に好ましい実施形態において、ＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子の群から選択されるこれらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号２７２、１８８、２００、２１５により表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。
【０１３０】
特に好ましい実施形態において、ＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子の群から選択されるこれらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号２７４、１９０、２０２、２１７により表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。
【０１３１】
さらに別の特に好ましい実施形態において、ＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子の群から選択されるこれらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４によりそれぞれ表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。さらに別の特に好ましい実施形態において、これらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号１７７、１７８、１７９、１８０によりそれぞれ表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。
【０１３２】
さらに別の特に好ましい実施形態において、ＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子の群から選択されるこれらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号２６０、２２４、２３６、２４８によりそれぞれ表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。
【０１３３】
さらに別の特に好ましい実施形態において、ＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子の群から選択されるこれらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号２６３、２２７、２３９、２５１によりそれぞれ表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。
【０１３４】
さらに別の特に好ましい実施形態において、ＡｋｓＡ、ＡｋｓＤ、ＡｋｓＥ及びＡｋｓＦ遺伝子の群から選択されるこれらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号２８１、１９４、２０６、２２１によりそれぞれ表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。
【０１３５】
さらに別の特に好ましい実施形態において、これらの遺伝子の１個、２個、３個又は各々は、それぞれ配列番号２７２、１８８、２００、２１５によりそれぞれ表される配列（それぞれＡｋｓＡ、Ｄ、Ｅ及びＦ）及びその機能的アナログから選択される配列を含む。
【０１３６】
特に好ましい実施形態において、細胞のゲノムは、配列番号１４５により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４６により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４７により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４８により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４９により表される核酸配列、又はその機能的アナログとを含む。
【０１３７】
特に好ましい実施形態において、細胞のゲノムは、配列番号１４６により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４７により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４８により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４９により表される核酸配列、又はその機能的アナログとを含む。
【０１３８】
特に好ましい実施形態において、細胞のゲノムは、配列番号１７２により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１７３により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１７４により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４９により表される核酸配列、又はその機能的アナログとを含む。
【０１３９】
特に好ましい実施形態において、細胞のゲノムは、配列番号２２４により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２３６により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２４８により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４９により表される核酸配列、又はその機能的アナログとを含む。
【０１４０】
特に好ましい実施形態において、細胞のゲノムは、配列番号２２７により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２３９により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２５１により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４９により表される核酸配列、又はその機能的アナログとを含む。
【０１４１】
特に好ましい実施形態において、細胞のゲノムは、配列番号１９４により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２０６により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２２１により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４９により表される核酸配列、又はその機能的アナログとを含む。
【０１４２】
特に好ましい実施形態において、細胞のゲノムは、配列番号１８８により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２００により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２１５により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４９により表される核酸配列、又はその機能的アナログとを含む。
【０１４３】
特に好ましい実施形態において、細胞のゲノムは、配列番号１７７により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１７８により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１７９により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１８０により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４９により表される核酸配列、又はその機能的アナログとを含む。
【０１４４】
特に好ましい実施形態において、細胞のゲノムは、配列番号２２４により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２３６により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２４８により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２６０により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４９により表される核酸配列、又はその機能的アナログとを含む。
【０１４５】
特に好ましい実施形態において、細胞のゲノムは、配列番号２２７により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２３９により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２５１により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２６３により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４９により表される核酸配列、又はその機能的アナログとを含む。
【０１４６】
特に好ましい実施形態において、細胞のゲノムは、配列番号１９４により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２０６により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２２１により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２８１により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４９により表される核酸配列、又はその機能的アナログとを含む。
【０１４７】
特に好ましい実施形態において、細胞のゲノムは、配列番号１８８により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２００により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２１５により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号２７２により表される核酸配列、又はその機能的アナログと、配列番号１４９により表される核酸配列、又はその機能的アナログとを含む。
【０１４８】
ＡＫＰの生成に関する良好な結果が、配列番号１４９、１６７、１６８、１６９及び１７０により表される異種核酸配列をゲノムに含む大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）宿主細胞で得られている。
【０１４９】
ＡＫＰの生成に関する良好な結果が、配列番号１４９、１６８、１６９及び１７０により表される異種核酸配列をゲノムに含む大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）宿主細胞で得られている。
【０１５０】
ＡＫＰの生成に関する良好な結果が、配列番号１４９、１７２、１７３及び１７４により表される異種核酸配列をゲノムに含むＳ．セレビシエ（Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）宿主細胞で得られている。
【０１５１】
ＡＫＰの生成に関する良好な結果が、配列番号１４９、１７７、１７８、１７９、１８０により表される異種核酸配列をゲノムに含む大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）宿主細胞で得られている。
【０１５２】
ＡＫＰの生成に関する良好な結果が、配列番号１４９、２２４、２３６、２４８により表される異種核酸配列をゲノムに含む大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）宿主細胞で得られている。
【０１５３】
ＡＫＰの生成に関する良好な結果が、配列番号１４９、２２７、２３９、２５１により表される異種核酸配列をゲノムに含む大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）宿主細胞で得られている。
【０１５４】
ＡＫＰの生成に関する良好な結果が、配列番号１４９、１９４、２０６、２２１により表される異種核酸配列をゲノムに含む大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）宿主細胞で得られている。
【０１５５】
ＡＫＰの生成に関する良好な結果が、配列番号１４９、１８８、２００、２５１により表される異種核酸配列をゲノムに含む大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）宿主細胞で得られている。
【０１５６】
異種細胞は、詳細には、生体触媒について記載する場合、上述されるとおりの細胞であり得る。
【０１５７】
特定の実施形態において、細胞は、α−ケトグルタル酸をα−ケトアジピン酸に変換する触媒能を有する酵素系をコードする、同種であっても、又は異種であってもよい１つ又は複数の核酸配列を含み、ここで前記酵素系は、上記にさらに詳細に説明したとおり、リジン生合成のためのＡＡＡ生合成経路の一部を形成する。
【０１５８】
異種細胞は、好ましくは、α−ケトアジペートをα−アミノアジペートに変換する触媒能を有するアミノトランスフェラーゼ活性を含まない。その活性が細胞に天然に存在する場合、細胞ＤＮＡ中のかかる酵素をコードする１つ又は複数の遺伝子を不活性化させるか、修飾するか又は欠失させることにより除去、低下、又は修飾され得る。この活性は、１つ又は複数の生体触媒に由来し得る。それらはまた、例えば分子進化法又は合理的設計法により、任意の望ましくない活性をそれ以上保持せず、しかし任意の所望の活性（例えば本発明との関連における任意の活性又は宿主細胞の代謝に必要とされる活性）は維持するように修飾されてもよい。
【０１５９】
異種細胞は、好ましくは、ＡＫＰ、５−ＦＶＡ又はアジピン酸を分解したり、又はそれを任意の望ましくない副生成物に変換したりし得る１つ又は複数のいかなる酵素も含まない。例えばアジピン酸分解経路の一部としての任意のかかる活性が特定される場合、その活性は、本明細書において上記に記載されるとおり除去、低下又は修飾され得る。
【０１６０】
好ましくは、細胞は、α−ケトグルタル酸のα−ケトアジピン酸へのＣ１伸長及び／又はα−ケトアジピン酸のα−ケトピメリン酸へのＣ１伸長を触媒する１つ又は複数の酵素をコードする１つ又は複数の異種核酸配列を含む。好適な核酸配列は、特に、上記に特定されるようなＡｋｓ酵素又はそのホモログをコードする核酸配列の中から選択され得る。
【０１６１】
特に細胞がＡＫＰの調製に使用され、次にそれが５−ＦＶＡ又はアジピン酸などのさらなる生成物に変換されることが意図される場合、異種細胞は、かかる変換を触媒する酵素をコードする核酸配列を含むことが好ましい。これは、例えば、細胞中で活性であり得る、Ｃ１伸長を触媒する少なくともいくつかの酵素が、ＡＫＰの望ましくない伸長の触媒能を有し得る点で有利であり得る。デカルボキシラーゼなどの、ＡＫＰを所望の生成物（例えば、ｓｓ  ５−ＦＶＡ）に変換する触媒能を有する酵素を細胞内で発現させることにより、伸長を触媒するその１つ又は複数の酵素が同じく原則的にＡＫＰを基質として利用可能であれば、かかる望ましくない伸長が低減され、又は実質的に回避され得るものと考えられる。
【０１６２】
例えばＭ．ジャナシイ（Ｍ．ｊａｎｎａｓｈｉｉ）又はＡ．ビネランジイ（Ａ．ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）におけるＣ１伸長に関わる酵素の一部は基質特異性が緩和されており、異なる炭素鎖長の基質を変換することが可能であることが注記される。多くの酵素について、その基質特異性が緩和されており、従って非天然基質を変換可能であることが知られている。本発明に係る（方法で使用される）異種細胞の効率を向上させるため、ＡＫＧからのＡＫＰの調製における反応工程の触媒能を有する酵素系であって、ＡＫＧのＡＫＡへの伸長及び／又はＡＫＡのＡＫＰへの伸長に関する高い触媒活性を示し、しかしＡＫＰの別の伸長に関しては低い触媒活性を示す酵素系を提供することが特に好ましい。ＡＫＧからのＡＫＰの調製における反応工程の触媒能を有する１つ又は複数の酵素（をコードする核酸配列）は、ＡＫＧ及び／又はＡＫＡの伸長に関する反応特異性を高めるため、上記に記載したような技法により修飾されてもよく、及び／又はかかる酵素（をコードする核酸配列）は、ＡＫＰに対する（基質としての）結合親和性が低減され、従ってＡＫＰの伸長に関する触媒活性が低減されるように修飾されてもよい。
【０１６３】
かかる修飾には分子進化法が関わり、多様性が作り出され、続いて所望の突然変異体についてのスクリーニング及び／又は基質結合ポケットの合理的改変が行われ得る。本発明の方法で使用される酵素の基質特異性を修飾する技法は、当該技術分野において記載がなされているものに基づき得る。特に、Ｃ１伸長の「反応ａ」の触媒能を有するＡｋｓＡ酵素又はそのホモログは、ＡＫＡのＡＫＰへの及び／又はＡＫＧのＡＫＡへの伸長の触媒に関する触媒活性と比べて、ＡＫＰのα−ケトスベレートへの伸長の触媒に関する触媒活性が低減されるように進化させ得る。好ましくは、かかる酵素は、ＡＫＰのα−ケトスベレートへの伸長の触媒に関する実質的な触媒活性を示さない。特に「反応ａ」を触媒する酵素は、Ｃ１伸長によって得られる最大鎖長を制御するものと考えられる。
【０１６４】
例えば、構造及び配列の情報を用いて特異的突然変異体を設計する合理的改変を利用して、代替のアシルドナーを受け入れるようエリスロマイシンポリケチドシンターゼのアシルトランスフェラーゼドメイン４の基質特異性が修飾されている。提案された基質結合部位の修飾により、異なる生成物比をもたらす代替的な基質に適応することが可能な修飾結合ポケットがもたらされたことが示されている（Ｒｅｅｖｅｓ，Ｃ．Ｄ．；Ｍｕｒｌｉ，Ｓ．；Ａｓｈｌｅｙ，Ｇ．Ｗ．；Ｐｉａｇｅｎｔｉｎｉ，Ｍ．；Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ，Ｃ．Ｒ．；ＭｃＤａｎｉｅｌ，Ｒ、Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ２００１、４０（５１）、１５４６４−１５４７０頁）。合理的設計法及び分子進化法の双方の手法とも、それを用いて生体触媒ＢＭ３の基質特異性が改変され、中鎖脂肪酸（例えばミリスチン酸）の天然基質に代えて又は加えて、多種多様な異なるアルケン、シクロアルケン、アレーン及びヘテロアレーンの酸化能を有する多数の突然変異体が得られている（Ｐｅｔｅｒｓ，Ｍ．Ｗ．；Ｍｅｉｎｈｏｌｄ，Ｐ．；Ｇｌｉｅｄｅｒ，Ａ．；Ａｒｎｏｌｄ，Ｆ．Ｈ、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ２００３、１２５（４４）、１３４４２−１３４５０頁；Ａｐｐｅｌ，Ｄ．；Ｌｕｔｚ−Ｗａｈｌ，Ｓ．；Ｆｉｓｃｈｅｒ，Ｐ．；Ｓｃｈｗａｎｅｂｅｒｇ，Ｕ．；Ｓｃｈｍｉｄ，Ｒ．Ｄ、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ２００１、８８（２）、１６７−１７１頁及びその引用文献）。
【０１６５】
ある実施形態では、異種細胞は、α−ケトグルタレートを基質として受け入れたが、α−ケトアジペートは好適な基質ではなかったホモクエン酸シンターゼから、α−ケトアジペートも基質として受け入れるように進化させたホモクエン酸シンターゼをコードする異種核酸配列を含む。かかる酵素は、詳細には、例えば、ペニシリウム属（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）、セファロスポリウム属（Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ）、ウスチラゴ属（Ｕｓｔｉｌａｇｏ）、セファロスポリウム属（Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ）、ペリコミセス属（Ｐａｅｌｉｃｏｍｙｃｅｓ）、トリコフィツム属（Ｔｒｉｃｈｏｐｈｙｔｕｍ）、ファネロカエテ属（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ）、エメリセラ属（Ｅｍｅｒｉｃｅｌｌａ）、アスペルギルス属（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）、ヤロウオア属（Ｙａｒｒｏｗｏａ）、シゾサッカロミセス属（Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、ピキア属（Ｐｉｃｈｉａ）、ハンゼヌラ属（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ）、クリウベロミセス属（Ｋｌｙｕｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）、カンジダ属（Ｃａｎｄｉｄａ）、サッカロミセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、サーマス属（Ｔｈｅｒｍｕｓ）、又はデイノコッカス属（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ）由来、又は窒素固定細菌、例えばアゾトバクター属（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ）、フランキア属（Ｆｒａｎｋｉａ）、シネコシスティス属（Ｓｙｎｅｃｃｈｏｃｙｓｔｉｓ）、アナベナ属（Ａｎａｂａｅｎａ）、ミクロシクティス属（Ｍｉｃｒｏｃｙｃｔｉｓ）、リゾビウム属（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、ブラディリゾビウム属（Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、クレブシエラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）、又はシュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）由来の、ＡＡＡ経路を介したリジン生合成に関わる真菌酵素又は細菌酵素であり得る。特に、ＡＫＡに対する惹起活性を有することが示されたアゾトバクター・ビネランジイ（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ  ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）由来のＮｉｆＶなどの酵素が用いられてもよい（Ｚｈｅｎｇ，Ｌ．；Ｗｈｉｔｅ，Ｒ．Ｈ．；Ｄｅａｎ，Ｄ．Ｒ．  Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ  １９９７、１７９（１８）、５９６３−５９６６頁）。配列番号１４９に、前記酵素をコードする遺伝子が示される。
【０１６６】
異種細胞は、詳細には、上記に特定されるようなＡｋｓ酵素又はそのホモログをコードする核酸配列を含んでもよく、より詳細には細胞は、少なくともＡｋｓ酵素又はそのホモログをコードする核酸配列を含んでもよく、好ましくは、配列番号４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、２６１、２６４、２６７、２７０、２７３、２７６、２７９、２８２のいずれかにより表される酵素又はそのホモログをコードする核酸配列が使用され得る。
【０１６７】
さらに好ましい実施形態において、細胞は、配列番号１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、１８６、１８９、１９２、１９５、２２５、２２８、２３１、２３４のいずれかにより表される酵素又はそのホモログをコードする少なくとも１つの核酸配列を含む。
【０１６８】
さらに好ましい実施形態において、細胞は、配列番号２４、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、１９８、２０１、２０４、２０７、２３７、２４０、２４３、２４６のいずれかにより表される酵素又はそのホモログをコードする少なくとも１つの核酸配列を含む。
【０１６９】
さらに好ましい実施形態において、細胞は、配列番号３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、６２、６３、６４、６５、６６、６７、２１０、２１３、２１６、２１９、２２２、２４９、２５２、２５５、２５８のいずれかにより表される酵素又はそのホモログをコードする少なくとも１つの核酸配列を含む。
【０１７０】
ある実施形態では、異種生物は、リジン生合成のためのＡＡＡ経路を有する宿主細胞をベースとし、ここではＣ１伸長における「反応ａ」の触媒能を有するホモクエン酸シンターゼ（ＡｋｓＡ又はそのホモログなど）が異種発現し得る。かかるホモクエン酸シンターゼは、好ましくは、ＡＫＰの伸長を実質的に触媒することなしに、ＡＫＧ及び／又はＡＫＡの伸長における反応工程（反応ａ）の選択的触媒能を有する。このような場合、任意の内因性ホモクエン酸シンターゼを、特にそれがＡＫＰの伸長反応における「反応ａ」の触媒能を有する場合、欠失させることが有益であり得る。次にかかる宿主細胞は、ＡＫＧのＡＫＡへの及び／又はＡＫＡのＡＫＰへのＣ１伸長において機能的に活性を有する１つ又は複数のホモクエン酸シンターゼを効果的に含み得る。次にＡＫＧ及び／又はＡＫＡの伸長を実現するさらなる反応が、アミノアジピン酸経路に関わる酵素などの内因性（ｅｎｏｄｏｇｅｎｏｕｓ）酵素により触媒され得る。
【０１７１】
好ましい実施形態において、本発明に係る異種細胞は、ＡＫＰデカルボキシラーゼ活性を有する酵素をコードする核酸配列を含む。
【０１７２】
好ましい実施形態において、本発明に係る異種細胞は、ＡＫＰ−デカルボキシラーゼ活性を有する酵素をコードする核酸配列と、アジピン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する酵素をコードする核酸配列とを含む。
【０１７３】
本発明において調製されるアジペートは、アジピン酸エステル又はポリマーなどのさらなる化合物を生成するための中間体として使用されてもよい。詳細にはポリマーは、ポリエステル、ポリウレタン及びポリアミドの群から選択され得る。
【０１７４】
従って、本発明はさらにポリマーの調製方法に関し、これは、本発明に係るアジピン酸の調製方法において調製されたアジピン酸を、アジピン酸のカルボン酸官能基と反応することが可能な少なくとも２個の官能基を有する化合物と反応させる工程であって、それによりポリマーを形成する工程を含む。カルボン酸官能基と反応することができる官能基は一般に公知であり、ヒドロキシ基、アミン基（特に第一級アミン基）、及びイソシアネート基が含まれる。
【０１７５】
ポリアミドを調製するためには、少なくとも２個のアミン官能基を有するアミンをアジピン酸と反応させてもよい。原則的に任意のかかるポリアミン、特に２〜１２個の炭素原子を有する任意のアミノアルカンを使用することができる。好ましい方法では、アジピン酸をヘキサメチレンジアミン又は１，４ジアミノブタンと反応させる。この反応は、当該技術分野において一般に公知の方法で実行することができる。
【０１７６】
ポリエステルを調製するためには、少なくとも２個のヒドロキシ官能基を有するアルコールをアジピン酸と反応させてもよい。原則的に任意のかかるポリオール、特に２〜１２個の炭素原子を有する任意のポリオールを使用することができる。この反応は、当該技術分野において一般に公知の方法で実行することができる。
【０１７７】
さらに、アジピン酸を使用してアジピン酸エステルを調製してもよく、アジピン酸エステルは、例えばポリマー材料の可塑剤として用いられ得る。
【０１７８】
従って、本発明はさらにアジピン酸エステルの調製方法に関し、これは、本発明に係るアジピン酸の調製方法において調製されたアジピン酸をアルコールと反応させる工程を含む。原則的に任意の有機酸、特に１〜１２個の炭素原子を有する任意のアルコールを使用することができる。この反応は、当該技術分野において一般に公知の方法で実行することができる。
【０１７９】
ここで、以下の実施例により本発明を説明する。
【０１８０】
［実施例］
［実施例１：一般的方法］
［分子的及び遺伝学的技法］
標準的な遺伝学的及び分子生物学的技法が当該技術分野において一般に公知であり、これまでに記載がなされている（Ｍａｎｉａｔｉｓら  １９８２年「Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｌｏｎｉｎｇ：ａ  ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ｍａｎｕａｌ」、Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ、Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ、Ｎ．Ｙ．；Ｍｉｌｌｅｒ  １９７２年「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ  ｉｎ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｇｅｎｅｔｉｃｓ」、Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ、Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ；Ｓａｍｂｒｏｏｋ及びＲｕｓｓｅｌｌ  ２００１年「Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｌｏｎｉｎｇ：ａ  ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ｍａｎｕａｌ」（第３版）、Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ、Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｐｒｅｓｓ；Ｆ．Ａｕｓｕｂｅｌら編、「Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ  ｉｎ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｂｉｏｌｏｇｙ」、Ｇｒｅｅｎ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  ａｎｄ  Ｗｉｌｅｙ  Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  １９８７年）。
【０１８１】
［プラスミド及び株］
ｐＭＳ４７０（Ｂａｌｚｅｒ，Ｄ．；Ｚｉｅｇｅｌｉｎ，Ｇ．；Ｐａｎｓｅｇｒａｕ，Ｗ．；Ｋｒｕｆｔ，Ｖ．；Ｌａｎｋａ，Ｅ．  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  １９９２、２０（８）、１８５１−１８５８頁）及びｐＢＢＲ１ＭＣＳ（Ｋｏｖａｃｈ  ＭＥ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  ＲＷ、Ｅｌｚｅｒ  ＰＨ、Ｒｏｏｐ  ＲＭ  ２ｎｄ、Ｐｅｔｅｒｓｏｎ  ＫＭ、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ、１９９４年５月；１６（５）：８００−２頁、ｐＢＢＲ１ＭＣＳ：ａ  ｂｒｏａｄ−ｈｏｓｔ−ｒａｎｇｅ  ｃｌｏｎｉｎｇ  ｖｅｃｔｏｒ）については、これまでに記載がなされている。全てのクローニング手順に大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＴＯＰ１０株及びＤＨ１０Ｂ株（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ、Ｃａｒｌｓｂａｄ、ＣＡ、米国）を使用した。タンパク質発現には大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＢＬ２１  Ａ１株（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ、Ｃａｒｌｓｂａｄ、ＣＡ、米国）及びＢＬ２１株（Ｎｏｖａｇｅｎ（ＥＭＤ／Ｍｅｒｃｋ）、Ｎｏｔｔｉｎｇｈａｍ、英国）を使用した。
【０１８２】
Ｓ．セレビシエ（Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）での発現には、ｐＲＳ４１４、ｐＲＳ４１５及びｐＲＳ４１６（Ｓｉｋｏｒｓｋｉ，Ｒ．Ｓ．及びＨｉｅｔｅｒ，Ｐ．、Ａ  ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  ｓｈｕｔｔｌｅ  ｖｅｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  ｙｅａｓｔ  ｈｏｓｔ  ｓｔｒａｉｎｓ  ｄｅｓｉｇｎｅｄ  ｆｏｒ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＤＮＡ  ｉｎ  Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ、Ｇｅｎｅｔｉｃｓ  １２２（１）、１９−２７頁（１９８９年）；Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｓｏｎ，Ｔ．Ｗ．、Ｓｉｋｏｒｓｋｉ，Ｒ．Ｓ．、Ｄａｎｔｅ，Ｍ．、Ｓｈｅｒｏ，Ｊ．Ｈ．及びＨｉｅｔｅｒ，Ｐ．、Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｙｅａｓｔ  ｈｉｇｈ−ｃｏｐｙ−ｎｕｍｂｅｒ  ｓｈｕｔｔｌｅ  ｖｅｃｔｏｒｓ、Ｇｅｎｅ  １１０（１）、１１９−１２２頁（１９９２年））を使用した。タンパク質発現には、Ｓ．セレビシエ（Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）ＣＥＮ．ＰＫ  １１３−６Ｂ株（ｕｒａ３、ｔｒｐ１、ｌｅｕ２、ＭＡＴａ）、ＣＥＮ．ＰＫ  １１３−５Ｄ株（ｕｒａ３、ＭＡＴａ）、ＣＥＮ．ＰＫ  １０２−３Ａ株（ｕｒａ３、ｌｅｕ２、ＭＡＴａ）及びＣＥＮ．ＰＫ  １１３−９Ｄ株（ｕｒａ３、ｔｒｐ１、ＭＡＴａ）を使用した。
【０１８３】
［培地］
２×ＴＹ培地（１６ｇ／ｌのトリプトペプトン（ｔｒｙｐｔｏｐｅｐｔｏｎｅ）、１０ｇ／ｌの酵母エキス、５ｇ／ｌのＮａＣｌ）を使用して大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を増殖させた。抗生物質（１００μｇ／ｍｌのアンピシリン、５０〜１００μｇ／ｍｌのネオマイシン）を補足して大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）中のプラスミドを維持した。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）での遺伝子発現を誘導するため、アラビノース（ＢＬ２１−ＡＩ誘導体について）及びＩＰＴＧ（ｐＭＳ４７０、ｐＢＢＲ１ＭＣＳ誘導体について）を０．０２％（アラビノース）及び０．２ｍＭ（ＩＰＴＧ）の最終濃度で使用した。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）によるＡＫＰ生成は、以下にさらに詳述するとおり、炭素源としてグルコース（１〜４％）又はグリセロール（１〜４％）を含むＭ９最少培地（１２．８ｇ／ＬのＮａ２ＨＰＯ４・７Ｈ２Ｏ、３ｇ／ＬのＫＨ２ＰＯ４、０．５ｇ／ＬのＮａＣｌ、１ｇ／ＬのＮＨ４Ｃｌ、２ｍＭのＭｇＳＯ４、０．１ｍＭのＣａＣｌ２）において行った。
【０１８４】
４％ガラクトースを含むＶｅｒｄｕｙｎ培地を使用してＳ．セレビシエ（Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）を増殖させた。
【０１８５】
［プラスミドの同定］
形質転換体の耐抗生物質性、プラスミドＤＮＡの形質転換体又は精製のＰＣＲ診断解析、精製プラスミドＤＮＡの限定解析又はＤＮＡ配列解析など、当該技術分野において一般に公知の遺伝子、生化学、及び／又は表現型による手段によって異なる遺伝子を含むプラスミドを同定した。制限消化により、及びＰＣＲ工程が関わった場合にはさらに配列決定により、記載のある全ての新規コンストラクトの完全性が確認された。
【０１８６】
［α−ケト酸、６−ＡＣＡ、５−ＦＶＡ、アジペート及びホモ（ｎ）シトレートを決定するためのＵＰＬＣ−ＭＳ／ＭＳ分析法］
Ｗａｔｅｒｓ  ＨＳＳ  Ｔ３カラム１．８μｍ、１００ｍｍ×２．１ｍｍを使用して、表１に示すとおりグラジエント溶離法によりα−ケト酸、６−ＡＣＡ、５−ＦＶＡ及びホモ（ｎ）シトレートを分離した。溶離液Ａは０．１％ギ酸を含有するＬＣ／ＭＳ等級の水からなり、溶離液Ｂは０．１％ギ酸を含有するアセトニトリルからなる。流量は０．２５ｍｌ／分とし、カラム温度は４０℃で一定に保った。
【０１８７】
【表５】
2012520070.tif 000007
【０１８８】
多重反応モニタリング（ＭＲＭ）を用いた、分析する化合物に応じて陽イオン化モード又は陰イオン化モードとしたエレクトロスプレーにおいて、Ｗａｔｅｒｓ  ｍｉｃｒｏｍａｓｓ  Ｑｕａｔｔｒｏ  ｍｉｃｒｏ  ＡＰＩを使用した。イオン源温度は１３０℃に保った一方、流量５００Ｌ／時で脱溶媒和温度は３５０℃である。
【０１８９】
ＡＫＧ、ＡＫＡ、ＡＫＰ、５−ＦＶＡ、アジペート、ホモシトレート及びホモ２−シトレートについては、脱プロトン化分子を１０〜１４ｅＶで分画し、例えばＨ２Ｏ、ＣＯ及びＣＯ２の損失から特定の断片を得た。
【０１９０】
６−ＡＣＡについては、プロトン化分子を１３ｅＶで分画し、Ｈ２Ｏ、ＮＨ３及びＣＯの損失から特定の断片を得た。
【０１９１】
濃度を決定するため、合成的に調製された化合物の外部標準の較正曲線を実行し、それぞれのイオンについて応答係数を計算した。これを用いて試料中の濃度を計算した。試料を溶離液Ａ中に適宜希釈し（２〜１０倍）、イオン抑制及びマトリクス効果を解消した。
【０１９２】
［実施例２：大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）によるＡＫＰの生成］
［ＡＫＰ生合成経路の構築］
メタノコッカス・ジャナスキイ（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｊａｎｎａｓｃｈｉｉ）タンパク質のホモクエン酸シンターゼ（ＡｋｓＡ、ＭＪ０５０３、［配列番号４］）、ホモアコニターゼ小サブユニット（ＡｋｓＥ、ＭＪ１２７１、［配列番号２４］）、ホモアコニターゼ大サブユニット（ＡｋｓＤ、ＭＪ１００３、［配列番号１４］）及びホモイソクエン酸デヒドロゲナーゼ（ＡｋｓＦ、ＭＪ１５９６、［配列番号３４］）のタンパク質配列、メタノコッカス・マリパルディス（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｍａｒｉｐａｌｕｄｉｓ）Ｃ５由来のそのホモログ（ホモクエン酸シンターゼ（ＡｋｓＡ、ＭｍａｒＣ５＿１５２２、［配列番号７］）、ホモアコニターゼ小サブユニット（ＡｋｓＥ、ＭｍａｒＣ５  １２５７、［配列番号２７］）、ホモアコニターゼ大サブユニット（ＡｋｓＤ、ＭｍａｒＣ５  ００９８、［配列番号１７］）及びホモイソクエン酸デヒドロゲナーゼ（ＡｋｓＦ、ＭｍａｒＣ５  ０６８８、［配列番号３７］）、及びＡ．ビネランジイ（Ａ．ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）ホモクエン酸シンターゼＮｉｆＶ、［配列番号７５］）をデータベースから検索した。
【０１９３】
Ｍ．ジャナスキイ（Ｍ．ｊａｎｎａｓｃｈｉｉ）及びＭ．マリパルディス（Ｍ．ｍａｒｉｐａｌｕｄｉｓ）遺伝子を大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）に対してコドンペア最適化し（国際公開第０８０００６３２号パンフレットに記載の方法を使用した）、合成的に構築した（Ｇｅｎｅａｒｔ、Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ、独国）。最適化手順において、内部制限部位は回避し、最初及び最後に共通の制限部位を導入することで、発現ベクターにおけるサブクローニングを可能とした。また、ＡｋｓＤの上流に、ｐＭＳ４７０由来のｔａｃプロモーターの配列を付加した。各ＯＲＦにはコンセンサスリボソーム結合部位及びリーダー配列が先行し、ｐＭＳ４７０での翻訳を駆動した。また、ＡｋｓＤの上流に、ｐＭＳ４７０由来のｔａｃプロモーターの配列を付加した。合成ＡｋｓＡ［Ｍ．ジャナシイ（Ｍ．ｊａｎｎａｓｈｉｉ）配列番号１６７、Ｍ．マリパルディス（Ｍ．ｍａｒｉｐａｌｕｄｉｓ）配列番号１７７］／ＡｋｓＦ［Ｍ．ジャナシイ（Ｍ．ｊａｎｎａｓｈｉｉ）配列番号１６８、Ｍ．マリパルディス（Ｍ．ｍａｒｉｐａｌｕｄｉｓ）配列番号１７８］のカセットはＮｄｅＩ／ＸｂａＩで切断し、合成ＡｋｓＤ［Ｍ．ジャナシイ（Ｍ．ｊａｎｎａｓｈｉｉ）配列番号１６９、Ｍ．マリパルディス（Ｍ．ｍａｒｉｐａｌｕｄｉｓ）配列番号１７９］／ＡｋｓＥ［Ｍ．ジャナシイ（Ｍ．ｊａｎｎａｓｈｉｉ）配列番号１７０、Ｍ．マリパルディス（Ｍ．ｍａｒｉｐａｌｕｄｉｓ）配列番号１８０］のカセットはＸｂａＩ／ＨｉｎｄＩＩＩで切断した。Ｍ．ジャナシイ（Ｍ．ｊａｎｎａｓｈｉｉ）由来のＡｋｓ遺伝子を含む断片をｐＭＳ４７０のＮｄｅＩ／ＨｉｎｄＩＩＩ部位に挿入し、ベクターｐＡＫＰ−１８０を得た。Ｍ．マリパルイドス（Ｍ．ｍａｒｉｐａｌｕｉｄｓ）由来のＡｋｓ遺伝子を含む断片をｐＭＳ４７０のＮｄｅｌ／ＨｉｎｄＩＩＩ部位に挿入し、ベクターｐＡＫＰ−１８２を得た。
【０１９４】
アゾトバクター・ビネランジイ（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ  ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）由来のＮｉｆＶ［配列番号１４９］を含む大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）発現コンストラクト（ｐＤＢ５５５）をＤ．Ｄｅａｎ（Ｚｈｅｎｇ  Ｌ、Ｗｈｉｔｅ  ＲＨ、Ｄｅａｎ  ＤＲ、Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ  ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ  ｎｉｆＶ−ｅｎｃｏｄｅｄ  ｈｏｍｏｃｉｔｒａｔｅ  ｓｙｎｔｈａｓｅ、Ｊ  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ、１９９７年９月；１７９（１８）：５９６３−６頁）から得た。ｎｉｆＶ遺伝子は、プライマーＡｖｉｎｅ−ＷＴ−Ｒ−ＢａｍＨＩ［配列番号１５０］及びＡｖｉｎｅ−ＷＴ−Ｆ−ＳａｃＩ［配列番号１５１］を使用してこのベクターからｐｈｕｓｉｏｎ  ＤＮＡポリメラーゼ（Ｆｉｎｎｚｙｍｅｓ）を使用してＰＣＲ増幅し、ＡｋｓＡの上流でＢａｍＨＩ／ＳａｃＩによりｐＡＫＰ−１８０にクローニングし、ベクターｐＡＫＰ−２８１［］を得た。ｎｉｆＶ遺伝子はまた、プライマーＡｖｉｎｅ−ＷＴ−Ｒ−ＨｉｎｄＩＩＩ［配列番号１５２］及びＡｖｉｎｅ−ＷＴ−Ｆ−ＨｉｎｄＩＩＩ［配列番号１５３］を使用してこのベクターからＰＣＲ増幅し、ＡｋｓＥ［配列番号１７０］の下流でＨｉｎｄＩＩＩによりｐＡＫＰ−１８０及びｐＡＫＰ−１８２にクローニングし、それぞれベクターｐＡＫＰ−２７９及びｐＡＫＰ−２８０を得た。
【０１９５】
ｐＡＫＰ２７９及びｐＡＫＰ２８１においてａｋｓＡ遺伝子を不活性化するため、それぞれプラスミドをＢａｍＨＩ及びＢｇｌＩＩで消化し、３個の断片（５６６ｂｐ、１１３４ｂｐ、及び７７７６ｂｐ）を得た。１１３４ｂｐ及び７７７６ｂｐのサイズを有する断片をアガロースゲルから単離し、互いにライゲートした。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）に形質転換後、プラスミドの向きを確認して、双方の断片が元のプラスミドｐＡＫＰ２７９及びｐＡＫＰ２８１と同じ方向に向いているプラスミドを選択し、それぞれｐＡＫＰ３２２及びｐＡＫＰ３２３を得た。
【０１９６】
［大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）におけるタンパク質発現及び代謝産物生成］
プラスミドｐＡＫＰ−２７９、ｐＡＫＰ−２８０、ｐＡＫＰ−２８１、ｐＡＫＰ−３２２及びｐＡＫＰ−３２３を大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）に形質転換して発現させた。１０ｍｌの２×ＴＹ培地を含む試験管内でスターター培養物を一晩増殖させた。２００μｌの培養物を、２０ｍｌの２×ＴＹ培地を含む振盪フラスコに移した。フラスコを軌道振盪機において３０℃及び２８０ｒｐｍでインキュベートした。４時間後、０．２ｍＭの最終濃度でＩＰＴＧを添加し、フラスコを３０℃及び２８０ｒｐｍで４〜１６時間インキュベートした。２０ｍｌの培養物からの細胞を遠心によって回収し、２４ウェルプレート内の好適な炭素源を含む４ｍｌのＭ９培地に再懸濁した。３０〜３７℃及び２１０ｒｐｍで２４〜７２時間インキュベートした後、細胞を遠心により回収してペレットと上清とを分離し、分析用に−２０℃で保存した。
【０１９７】
［分析用細胞画分の調製］
スモールスケール増殖からの細胞（前段落を参照）を遠心により回収した。細胞ペレットを１ｍｌの１００％エタノール中に再懸濁し、強力なボルテックスにかけた。細胞懸濁液を９５℃で２分間加熱し、細胞残屑を遠心により除去した。上清を真空乾燥機で留去し、残ったペレットを２００μｌの脱イオン水中に溶解した。遠心により残屑を除去し、上清を−２０℃で保存した。
【０１９８】
［上清及び細胞抽出物の分析］
細胞画分からの上清及び抽出物を水で５倍希釈した後、ＵＰＬＣ−ＭＳ／ＭＳ分析を行った。結果は、組換え株にＡＫＰ及びＡＡＰが存在することを明確に示している。ＡＫＰのＡＡＰへの変換は、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）中に存在する天然アミノトランスフェラーゼにより触媒されることが考えられる。
【０１９９】
【表６】
2012520070.tif 000008
【０２００】
【表７】
2012520070.tif 000009
【０２０１】
結果は、組換え株にＡＫＰ及びＡＡＰが存在することを明確に示している。ＡＫＰのＡＡＰへの変換は、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）中に存在する天然アミノトランスフェラーゼにより触媒されることが考えられる。コンストラクトからＡｋｓＡを除去すると、ＡＫＰ及びＡＡＰの生成量にプラスの効果がある。
【０２０２】
［実施例３：Ｓ．セレビシエ（Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）によるＡＫＰの生成］
［ＡＫＰ生合成経路の構築］
Ｍ．ジャナスキイ（Ｍ．ｊａｎｎａｓｃｈｉｉ）遺伝子をＳ．セレビシエ（Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）に対して（国際公開第０８０００６３２号パンフレットに記載される方法を使用して）コドンペア最適化した。プロモーター配列及び転写終結配列を、Ｓ．セレビシエ（Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）ゲノムデータベース（ｗｗｗ．ｙｅａｓｔｇｅｎｏｍｅ．ｏｒｇ、０８年３月３１日付けで入手されるとおり）から検索した。ｔｐｉ１プロモーターにおける−５位のＴをＡに変えてＳ．セレビシエ（Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）のコンセンサスコザック配列を作成した。表３に示されるとおり、プロモーター−遺伝子−ターミネーターカセットを合成的に作製した（Ｇｅｎｅａｒｔ、Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ、独国）。
【０２０３】
【表８】
2012520070.tif 000010
【０２０４】
最適化手順では、内部制限部位を回避し、共通の制限部位を最初と最後に導入することで、発現ベクターにおけるサブクローニングを可能とした。
【０２０５】
合成ＡｋｓＡカセットはＳａｌＩ／ＥｃｏＲＩで切断し、及び合成ＡｋｓＦカセットはＥｃｏＲＩ／ＸｂａＩで切断し、双方の断片をｐＲＳ４１５にライゲートしてｐＡＫＰ−１３６を得た。同様に、合成ＡｋｓＤ及びＡｋｓＥカセットをｐＲＳ４１６に挿入してｐＡＫＰ−１４６を得た。ｐＡＫＰ−１３６からのＡｋｓΑ−ＡｋｓＦカセットをＸｈｏＩ／ＫｐｎＩで消化し、ｐＡＫＰ−１４６に挿入してｐＡＫＰ−１４１を得た。ＭＪ０５０３、ＭＪ１２７１、ＭＪ１００３及びＭＪ１５９６のＮ末端に融合させたミトコンドリアシグナルペプチド（ｍｔＳＰ）［配列番号１５８］をコードする２０７ｂｐ配列を有する類似コンストラクトを合成的に作製した（Ｐｆａｎｎｅｒ  Ｎ、Ｎｅｕｐｅｒｔ  Ｗ、Ｄｉｓｔｉｎｃｔ  ｓｔｅｐｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｉｍｐｏｒｔ  ｏｆ  ＡＤＰ／ＡＴＰ  ｃａｒｒｉｅｒ  ｉｎｔｏ  ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａ、Ｊ  Ｂｉｏｌ  Ｃｈｅｍ．１９８７年６月、５；２６２（１６）：７５２８−３６頁）。プロモーター−ｍｔＳＰ遺伝子−ターミネーターからなる合成断片をｐＲＳ４１６に組み合わせてｐＡＫＰ−１４０を得た。Ｐｈｕｓｉｏｎ  ＤＮＡポリメラーゼをプライマーＡｋｓΑ−Ａｖｉｎｅ−Ｆ［配列番号１５４］及びＡｋｓΑ−Ａｖｉｎｅ−Ｒ１［配列番号１５５］と共に使用して、ｐＤＢ５５５からｎｉｆＶをＰＣＲ増幅した。ｐｈｕｓｉｏｎ  ＤＮＡポリメラーゼをプライマーＰｇａｌ２−Ｆ２［配列番号１５６］及びＰｇａｌ２−Ｒ［配列番号１５７］と共に使用して、ｐＡＫＰ−４７からｇａｌ２プロモーターを増幅した。双方のＰＣＲ断片をＰＣＲによってＰｈｕｓｉｏｎ  ＤＮＡポリメラーゼ及びプライマーＰｇａｌ２−Ｆ２［配列番号１５３］及びＡｋｓΑ−Ａｖｉｎｅ−Ｒ１［配列番号１５５］を使用して融合し、得られた融合産物をｐＡＫＰ−４７にＨｐａＩ／ＡｓｃＩでクローニングし、ｐＰｇａｌ２−ｎｉｆＶ−Ｔｔｄｈ１を得た。ｐＰｇａｌ２−ｎｉｆＶ−Ｔｔｄｈ１カセットをＫｐｎＩ／ＳｐｅＩによりこのコンストラクトから取り出し、ＫｐｎＩ／ＳｐｅＩ消化ｐＡＫＰ−１４０及びｐＡＫＰ−１４１置換ＭＪ０５０３（ＡｋｓＡ）［配列番号１６７］に挿入し、それぞれコンストラクトｐＡＫＰ−３０５及びｐＡＫＰ−３０６を得た。
【０２０６】
［ＡＫＰ生成Ｓ．セレビシエ（Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）株の構築］
Ｓ．セレビシエ（Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）ＣＥＮ．ＰＫ１１３−５Ｄ株を、Ｇｉｅｔｚ及びＷｏｏｄｓ（Ｇｉｅｔｚ，Ｒ．Ｄ．及びＷｏｏｄｓ，Ｒ．Ａ．（２００２年）、Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｙｅａｓｔ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｌｉａｃ／ＳＳ  ｃａｒｒｉｅｒ  ＤＮＡ／ＰＥＧ  ｍｅｔｈｏｄ、Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ  ３５０：８７−９６頁）により記載されるとおりの方法により１μｇのｐＡＫＰ−３０５又はｐＡＫＰ−３０６プラスミドＤＮＡで形質転換した。細胞を、アミノ酸を含まない１×Ｙｅａｓｔ  Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  Ｂａｓｅと２％グルコースとを含む寒天プレートに蒔いた。
【０２０７】
［Ｓ．セレビシエ（Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）によるＡＫＰの生成］
ＡＫＰを生成するため、スターター培養物を、４％ガラクトースを含むＶｅｒｄｕｙｎ培地が入った１０ｍｌ試験管内において３０℃及び２８０ｒｐｍで一晩、好気的に増殖させた。培養物を４％ガラクトースを含む２５ｍｌの新鮮Ｖｅｒｄｕｙｎ培地において０．５ＯＤに希釈し、３０℃及び２８０ｒｐｍで嫌気的に、並びに好気的に、２日間及び５日間（好気性培養物）並びに４日間（嫌気性培養物）インキュベートした。細胞を遠心により回収し、実施例２に大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）について記載するとおりに上清及び細胞画分試料をＵＰＬＣ  ＭＳ／ＭＳ分析用に調製した。
【０２０８】
【表９】
2012520070.tif 000011
【０２０９】
［実施例４：アミノトランスフェラーゼ及びデカルボキシラーゼに対する標的遺伝子のクローニング］
［発現コンストラクトの設計］
Ｇａｔｅｗａｙ技法（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ、Ｃａｒｌｓｂａｄ、ＣＡ、米国）を用いたクローニングを促進するため、全ての遺伝子に対し、リボソーム結合部位及び開始コドンの上流及び終止コドンの下流にａｔｔＢ部位を付加した。
【０２１０】
［遺伝子合成及びプラスミドの構築］
ＤＮＡ２．０から合成遺伝子を得て、ＤＮＡ２．０の標準的手順により大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）での発現用にコドン最適化した。Ｖ．フルビアリス（Ｖ．ｆｌｕｖｉａｌｉｓ）ＪＳ１７  ω−アミノトランスフェラーゼ［配列番号２］及びＢ．ウェイヘンステファネンシス（Ｂ．ｗｅｉｈｅｎｓｔｅｐｈａｎｅｎｓｉｓ）ＫＢＡＢ４アミノトランスフェラーゼ（ＺＰ＿０１１８６９６０）［配列番号８３］のアミノ酸配列をそれぞれコードするビブリオ・フルビアリス（Ｖｉｂｒｉｏ  ｆｌｕｖｉａｌｉｓ）ＪＳ１７［配列番号１］及びバチルス・ウェイヘンステファネンシス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｗｅｉｈｅｎｓｔｅｐｈａｎｅｎｓｉｓ）ＫＢＡＢ４［配列番号８２］由来のアミノトランスフェラーゼ遺伝子をコドン最適化し、生じた配列［配列番号３］及び［配列番号８５］をＤＮＡ合成により得た。
【０２１１】
Ｖ．フルビアリス（Ｖ．ｆｌｕｖｉａｌｉｓ）ＪＳ１７  ω−アミノトランスフェラーゼ［配列番号３］、Ｂ．ウェイヘンステファネンシス（Ｂ．ｗｅｉｈｅｎｓｔｅｐｈａｎｅｎｓｉｓ）ＫＢＡＢ４アミノトランスフェラーゼ（ＺＰ＿０１１８６９６０）［配列番号８４］、大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）ジアミノピメリン酸デカルボキシラーゼＬｙｓＡ［配列番号１０６］、サッカロミセス・セレビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）ピルビン酸デカルボキシラーゼＰｄｃ［配列番号１０９］、ザイモモナス・モビリス（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ  ｍｏｂｉｌｉｓ）ピルビン酸デカルボキシラーゼＰｄｃＩ４７２Ａ［配列番号１１２］、ラクトコッカス・ラクティス（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｔｉｓ）分枝鎖α−ケト酸デカルボキシラーゼＫｄｃＡ［配列番号１１５］及びα−ケトイソ吉草酸デカルボキシラーゼＫｉｖＤ［配列番号１１８］、及びマイコバクテリウム・ツベルクローシス（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ）α−ケトグルタル酸デカルボキシラーゼＫｇｄ［配列番号１２１］のアミノ酸配列をそれぞれコードする大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）［配列番号１０５］、サッカロミセス・セレビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）［配列番号１０８］、ザイモモナス・モビリス（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ  ｍｏｂｉｌｉｓ）［配列番号１１１］、ラクトコッカス・ラクティス（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｔｉｓ）［配列番号１１４］、［配列番号１１７］、及びマイコバクテリウム・ツベルクローシス（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ）［配列番号１２０］由来の遺伝子もまたコドン最適化し、生じた配列［配列番号１０７］、［配列番号１１０］、［配列番号６３］、［配列番号１１６］、［配列番号１１９］、及び［配列番号１２２］を、それぞれＤＮＡ合成により得た。
【０２１２】
遺伝子コンストラクトを、Ｇａｔｅｗａｙ技法（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）を用いて、導入したａｔｔＢ部位及びエントリーベクターとしてのｐＤＯＮＲ２０１（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）を介して製造者のプロトコル（ｗｗｗ．ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ．ｃｏｍ）に記載されるとおりｐＢＡＤ／Ｍｙｃ−Ｈｉｓ−ＤＥＳＴ発現ベクターにクローニングした。このようにして、それぞれ発現ベクターｐＢＡＤ−Ｖｆｌ＿ＡＴ、ｐＢＡＤ−Ｂｗｅ＿ＡＴ、ｐＢＡＤ−ＬｙｓＡ、ｐＢＡＤ−Ｐｄｃ、ｐＢＡＤ−ＰｄｃＩ４７２Ａ、ｐＢＡＤ−ｋｄｃＡ、ｐＢＡＤ−ｋｉｖＤを得た。それぞれのｐＢＡＤ発現ベクターによる化学的にコンピテントな大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＴＯＰ１０（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）の形質転換により、対応する発現株を得た。
【０２１３】
［ＰＣＲによるクローニング］
生体触媒をコーディングする様々な遺伝子を、ＰＣＲにより、製造者の仕様に従いＰＣＲ  Ｓｕｐｅｒｍｉｘ  Ｈｉｇｈ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）を使用して、以下の表に掲載するとおりのプライマーを用いてゲノムＤＮＡから増幅した。
【０２１４】
【表１０】
2012520070.tif 000012
【０２１５】
アガロースゲル電気泳動によりＰＣＲ反応を分析し、ＱＩＡｑｕｉｃｋ  ＰＣＲ精製キット（Ｑｉａｇｅｎ、Ｈｉｌｄｅｎ、独国）を使用して正しいサイズのＰＣＲ産物をゲルから溶離した。精製したＰＣＲ産物を、Ｇａｔｅｗａｙ技法（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）を使用して、導入したａｔｔＢ部位及びエントリーベクターとしてのｐＤＯＮＲ−ｚｅｏ（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）を介して製造者のプロトコルに記載されるとおりｐＢＡＤ／Ｍｙｃ−Ｈｉｓ−ＤＥＳＴ発現ベクターにクローニングした。ＰＣＲによりクローニングした遺伝子の配列をＤＮＡ配列決定により検証した。このようにして発現ベクターｐＢＡＤ−Ｐａｅ−＿ｇｉ９９４６１４３＿ＡＴ、ｐＢＡＤ−Ｂｓｕ＿ｇｉ１６０７８０３２＿ＡＴ、ｐＢＡＤ−Ｂｓｕ＿ｇｉ１６０８００７５＿ＡＴ、ｐＢＡＤ−Ｂｓｕ＿ｇｉ１６０７７９９１＿ＡＴ、ｐＢＡＤ−Ｒｓｐ＿ＡＴ、ｐＢＡＤ−Ｌｐｎ＿ＡＴ、ｐＢＡＤ−Ｎｅｕ＿ＡＴ、ｐＢＡＤ−Ｎｇｏ＿ＡＴ、ｐＢＡＤ−Ｐａｅ＿ｇｉ９９５１２９９＿ＡＴ、ｐＢＡＤ−Ｐａｅ＿ｇｉ９９５１０７２＿ＡＴ、ｐＢＡＤ−Ｐａｅ＿ｇｉ９９５１６３０＿ＡＴ及びｐＢＡＤ−Ｒｐａ＿ＡＴを得た。ｐＢＡＤコンストラクトによる化学的にコンピテントな大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＴＯＰ１０（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）の形質転換により、対応する発現株を得た。
【０２１６】
［実施例５：タンパク質発現させるための大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）の増殖］
０．０２％（ｗ／ｖ）Ｌ−アラビノースを含有する９４０μｌの培地を含む９６ディープウェルプレートにおいて、スモールスケール増殖を実施した。９６ウェルスタンプ（Ｋｕｅｈｎｅｒ、Ｂｉｒｓｆｅｌｄｅｎ、スイス）により凍結ストック培養物から細胞を移すことによって植菌を行った。プレートを軌道振盪機（３００ｒｐｍ、５ｃｍ振幅）において２５℃で４８時間インキュベートした。典型的には２〜４ＯＤ６２０ｎｍに達した。
【０２１７】
［実施例６：細胞溶解物の調製］
［溶解緩衝液の調製］
溶解緩衝液は以下の成分を含有した：
【０２１８】
【表１１】
2012520070.tif 000013
【０２１９】
溶液は使用直前に新しく調製した。
【０２２０】
［溶解による無細胞抽出液の調製］
スモールスケール増殖からの細胞（前段落を参照）を遠心により回収し、上清を廃棄した。遠心中に形成された細胞ペレットを−２０℃で少なくとも１６時間凍結し、次に氷上で解凍した。５００μｌの新しく調製した溶解緩衝液を各ウェルに添加し、プレートを強力なボルテックスに２〜５分間かけることによって細胞を再懸濁した。溶解を達成するため、プレートを室温で３０分間インキュベートした。細胞残屑を除去するため、プレートを４℃及び６０００ｇで２０分間遠心した。上清を新しいプレートに移し、次に使用するまで氷上に保管した。
【０２２１】
［音波処理による無細胞抽出液の調製］
培地スケール増殖からの細胞（前段落を参照）を遠心により回収し、上清を廃棄した。１ｍｌのカリウムリン酸緩衝液、ｐＨ７を０．５ｇのウェット細胞ペレットに添加し、強力なボルテックスにかけることにより細胞を再懸濁した。溶解を達成するため、細胞を２０分間音波処理した。細胞残屑を除去するため、ライセートを４℃及び６０００ｇで２０分間遠心した。上清を新しい試験管に移し、次に使用するまで−２０℃に凍結した。
【０２２２】
［実施例７：メチル５−ホルミルペンタノエートの化学的加水分解による５−ホルミルペンタン酸の調製］
アミノトランスフェラーゼ反応の基質、すなわち５−ホルミルペンタン酸を、以下のとおりのメチル５−ホルミルペンタノエートの化学的加水分解により調製した：水中のメチル５−ホルミルペンタノエートの１０％（ｗ／ｖ）溶液をＮａＯＨによりｐＨ１４．１に設定した。２０℃で２４時間インキュベートした後、ＨＣｌによりｐＨを７．１に設定した。
【０２２３】
［実施例８：ＡＫＰを５−ホルミルペンタン酸に変換するための酵素反応］
１００ｍＭのカリウムリン酸緩衝液、ｐＨ６．５中に５０ｍＭのＡＫＰ、５ｍＭの塩化マグネシウム、１００μＭのピリドキサル５’−リン酸（ＬｙｓＡ用）又は１ｍＭのチアミン二リン酸（他の全ての酵素用）を含む反応混合液を調製した。反応混合液のうち４ｍｌを反応槽に分取した。反応を開始させるため、音波処理により得た無細胞抽出液のうちの１ｍｌをウェルの各々に添加した。市販のオキサロ酢酸デカルボキシラーゼ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  製品番号０４８７８）の場合、５０Ｕを使用した。反応混合液をマグネチックスターラにより３７℃で４８時間インキュベートした。さらに、化学的ブランク混合物（無細胞抽出液なし）及び生物学的ブランク（ｐＢＡＤ／Ｍｙｃ−Ｈｉｓ  Ｃを有する大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＴＯＰ１０）を同じ条件下でインキュベートした。反応中の種々の時間点からの試料をＨＰＬＣ−ＭＳにより分析した。結果を以下の表に要約する。
【０２２４】
【表１２】
2012520070.tif 000014
【０２２５】
５−ＦＶＡがデカルボキシラーゼの存在下でＡＫＰから形成されることが示された。
【０２２６】
［実施例９：大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）におけるアジペートの生成］
［アミノトランスフェラーゼとデカルボキシラーゼとを同時発現させるためのコンストラクトの調製］
ＡＫＰを５−ホルミル吉草酸（５−ＦＶＡ）に、及び５−ＦＶＡを６−ＡＣＡに変換するための酵素をコードする遺伝子を含むプラスミドの構築を、実施例４に記載されるとおり行った。５−ＦＶＡの６−ＡＣＡへの変換を触媒する酵素をコードする遺伝子はアジペートの生成に必要ではなく、この実施例は、ＡＫＰを５−ホルミル吉草酸（５−ＦＶＡ）に変換するための酵素をコードする遺伝子を含むプラスミドによっては再現することができるが、５−ＦＶＡの６−ＡＣＡへの変換を触媒する酵素についての遺伝子を含むプラスミドでは再現できないことに留意しなければならない。
【０２２７】
アミノトランスフェラーゼとデカルボキシラーゼとを同時発現させるため、ｐＦ１１３（ｐＪＦ１１９ＥＨの誘導体（Ｆｕｅｒｓｔｅ，Ｊ．Ｐ．、Ｗ．Ｐａｎｓｅｇｒａｕ、Ｒ．Ｆｒａｎｋ、Ｈ．Ｂｌｏｃｋｅｒ、Ｐ．Ｓｃｈｏｌｚ、Ｍ．Ｂａｇｄａｓａｒｉａｎ、及びＥ．Ｌａｎｋａ、１９８６年、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｌｏｎｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐｌａｓｍｉｄ  ＲＰ４  ｐｒｉｍａｓｅ  ｒｅｇｉｏｎ  ｉｎ  ａ  ｍｕｌｔｉ−ｈｏｓｔ−ｒａｎｇｅ  ｔａｃＰ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｖｅｃｔｏｒ、Ｇｅｎｅ  ４８：１１９−１３１頁）、これは、ｔａｃプロモーターをナンバリングの開始番号とするとき、それぞれ５１５位及び５１７６位に２つのＮｏｔＩ部位を含む）から、Ｐｈｕｓｉｏｎ  ＤＮＡポリメラーゼ並びにプライマーｐＦ１１３−Ｆ−ＮｓｉＩ（ａａａｔｔａｔｇｃａｔＡＣＡＧＣＡＴＧＧＣＣＴＧＣＡＡＣＧ）及びｐＦ１１３−Ｒ−ＡｇｅＩ（ａａａｔｔａｃｃｇｇｔＣＡＧＧＧＴＴＡＴＴＧＴＣＴＣＡＴＧＡＧ）を使用してｔａｃプロモーターカセットをＰＣＲ増幅し、得られたＰＣＲ断片をＮｓｉＩ／ＡｇｅＩ消化ｐＢＢＲ１ＭＣＳ（Ｋｏｖａｃｈ  ＭＥ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  ＲＷ、Ｅｌｚｅｒ  ＰＨ、Ｒｏｏｐ  ＲＭ  ２ｎｄ、Ｐｅｔｅｒｓｏｎ  ＫＭ、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ、１９９４年５月；１６（５）：８００−２頁。ｐＢＢＲ１ＭＣＳ：広い宿主範囲のクローニングベクター）に融合してｐＢＢＲ−ｌａｃを得た。ビブリオ・フルビアリス（Ｖｉｂｒｉｏ  ｆｌｕｖｉａｌｉｓ）ＪＳ１７からのアミノトランスフェラーゼ遺伝子（（配列番号１）をコドン最適化した（配列番号３）。ＡＴ−Ｖｆｌ及びＡＴ−ＰＡ０１（配列番号８５）をそれぞれコードするこのコドン最適化された遺伝子及びシュードモナス・エルギノーサ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）ＰＡ０１由来の遺伝子を、ｐＢＡＤ／Ｍｙｃ−Ｈｉｓ−ＤＥＳＴ−ＡＴ−Ｖｆｌ及びｐＢＡＤ／Ｍｙｃ−ｈｉｓ−ＤＥＳＴ−ＰＡ０１から、製造者の仕様に従いＰｈｕｓｉｏｎ  ＤＮＡポリメラーゼを使用して、それぞれプライマー対ＡＴ−Ｖｆｌ＿ｆｏｒ＿Ｅｃ（ＡＡＡＴＴＴ  ＧＧＴＡＣＣ  ＧＣＴＡＧＧＡＧＧＡＡＴＴＡＡＣＣＡＴＧ）＋ＡＴ−Ｖｆｌ＿ｒｅｖ＿Ｅｃ（ＡＡＡＴＴＴ  ＡＣＴＡＧＴ  ＡＡＧＣＴＧＧＧＴＴＴＡＣＧＣＧＡＣＴＴＣ）及びＡＴ−Ｐａ０１＿ｆｏｒ＿Ｅｃ（ＡＡＡＴＴＴ  ＧＧＴＡＣＣ  ＧＣＴＡＧＧＡＧＧＡＡＴＴＡＡＣＣＡＴＧ）＋ＡＴ−Ｐａ０１＿ｒｅｖ＿Ｅｃ（ＡＡＡＴＴＴ  ＡＣＴＡＧＴＡＣＡＡＧＡＡＡＧＣＴＧＧＧＴＴＣＡＡＧ）を使用してＰＣＲ増幅した。
【０２２８】
ラクトコッカス・ラクティス（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｔｉｓ）分枝鎖α−ケト酸デカルボキシラーゼＫｄｃＡ（配列番号１１６）をコードするラクトコッカス・ラクティス（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｔｉｓ）由来のデカルボキシラーゼ遺伝子を、ＰＣＲにより、製造者の仕様に従いＰｈｕｓｉｏｎ  ＤＮＡポリメラーゼを使用して、及びプライマーＫｄｃ＿ｆｏｒ＿Ｅｃ（ＡＡＡＴＴＴ  ＡＣＴＡＧＴ  ＧＧＣＴＡＧＧＡＧＧＡＡＴＴＡＣＡＴＡＴＧ）及びＫｄｃ＿ｒｅｖ＿Ｅｃ（ＡＡＡＴＴＴ  ＡＡＧＣＴＴ  ＡＴＴＡＣＴＴＧＴＴＣＴＧＣＴＣＣＧＣＡＡＡＣ）を使用して、ｐＢＡＤ／Ｍｙｃ−Ｈｉｓ−ＤＥＳＴ−ＤＣ−ＫｄｃＡから増幅した。アミノトランスフェラーゼ断片をＫｐｎＩ／ＳｐｅＩで消化し、デカルボキシラーゼ断片をＳｐｅＩ／ＨｉｎｄＩＩＩで消化した。双方の断片をＫｐｎＩ／ＨｉｎｄＩＩＩ消化ｐＢＢＲ−ｌａｃにライゲートして、それぞれｐＡＫＰ−９４（ＡＴ−ＰＡ０１及びＫｄｃＡをコードする遺伝子を含む）及びｐＡＫＰ−９６（ＡＴ−Ｖｆｌ及びＫｄｃＡをコードする遺伝子を含む）を得た。
【０２２９】
［大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）におけるタンパク質発現及び代謝産物生成］
プラスミドｐＡＫＰ−３２３（実施例２に記載される）をｐＡＫＰ９６と共に大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＢＬ２１に同時形質転換して発現させた。実施例２に記載されるとおり培養物を増殖させた。インキュベーション時間は２４時間であり、培地はＭ９最少培地であった（実施例１を参照）。実施例２に記載されるとおり分析用試料を調製し、実施例１に記載されるとおりＬＣ−ＭＳ−ＭＳにより分析した。
【０２３０】
【表１３】
2012520070.tif 000015
【０２３１】
本実施例は、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）が天然でアジピン酸合成活性を有することを示している。５−ＦＶＡの６−ＡＣＡへの変換を触媒する酵素をコードする（異種）遺伝子を含むように修飾されていない大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）により、アジピン酸生成の増加を実現し得ることが考えられる。
【０２３２】
［実施例１０：他の古細菌からのＡＫＰ生合成経路の構築］
メタノサルシナ・アクチボランス（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ａｃｔｉｖｏｒａｎｓ）ホモアコニターゼ小サブユニット（ＡｋｓＥ、ＭＡ３７５１、［配列番号２２５］）、ホモアコニターゼ大サブユニット（ＡｋｓＤ、ＭＡ３０８５、［配列番号２３７］）及びホモイソクエン酸デヒドロゲナーゼ（ＡｋｓＦ、ＭＡ３７４８、［配列番号２４９］）のタンパク質配列、メタノスピリラム・フンガテイ（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ  ｈｕｎｇａｔｅｉ）ＪＦ−１ホモアコニターゼ小サブユニット（ＡｋｓＥ、Ｍｈｕｎ＿１７９９、［配列番号２２８］）、ホモアコニターゼ大サブユニット（ＡｋｓＤ、Ｍｈｕｎ＿１８００、［配列番号２４０］）及びホモイソクエン酸デヒドロゲナーゼ（ＡｋｓＦ、Ｍｈｕｎ＿１７９７、［配列番号２５２］）由来のそのホモログ、メタノコッカス・マリパルディス（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｍａｒｉｐａｌｕｄｉｓ）Ｓ２ホモアコニターゼ小サブユニット（ＡｋｓＥ、ＭＭＰ０３８１、［配列番号２０７］）、ホモアコニターゼ大サブユニット（ＡｋｓＤ、ＭＭＰ１４８０、［配列番号１９５］）及びホモイソクエン酸デヒドロゲナーゼ（ＡｋｓＦ、［配列番号２２２］）由来のそのホモログ、メタノコッカス・バンニエリイ（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｖａｎｎｉｅｌｉｉ）ＳＢホモアコニターゼ小サブユニット（ＡｋｓＥ、Ｍｅｖａｎ＿１３６８、［配列番号２０１］）、ホモアコニターゼ大サブユニット（ＡｋｓＤ、Ｍｅｖａｎ＿０７８９、［配列番号１８９］）及びホモイソクエン酸デヒドロゲナーゼ（ＡｋｓＦ、Ｍｅｖａｎ＿００４０［配列番号２１６］）由来のそのホモログ、並びにＡ．ビネランジイ（Ａ．ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）ホモクエン酸シンターゼＮｉｆＶ、［配列番号７５］）をデータベースから検索した。
【０２３３】
【表１４】
2012520070.tif 000016
【０２３４】
ホモアコニターゼ小サブユニット（ＡｋｓＥ）、ホモアコニターゼ大サブユニット（ＡｋｓＤ）及びホモイソクエン酸デヒドロゲナーゼ（ＡｋｓＦ）をコードする遺伝子を、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）に対して（国際公開第０８０００６３２号パンフレットに記載される方法を用いて）コドンペア最適化した（表１３）。野生型ｎｉｆＶ遺伝子（配列番号１４９）と共に最適化した遺伝子を含むコンストラクトを合成的に作製した（Ｇｅｎｅａｒｔ、Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ、独国）。最適化手順では、内部制限部位を回避し、共通の制限部位を最初と最後に導入することで、発現ベクターにおけるサブクローニングを可能とした。また、ＡｋｓＤの上流に、ｐＭＳ４７０由来のｔａｃプロモーターの配列を付加した。各ＯＲＦにはコンセンサスリボソーム結合部位及びリーダー配列が先行し、ｐＭＳ４７０における翻訳を駆動した。また、ＡｋｓＤの上流に、ｐＭＳ４７０由来のｔａｃプロモーターの配列を付加した。合成ＡｋｓＡ／ＡｋｓＦカセットはＮｄｅＩ／ＸｂａＩで切断し、合成ＡｋｓＤ／ＡｋｓＥカセットはＸｂａＩ／ＨｉｎｄＩＩＩで切断した。Ａｋｓ遺伝子を含む断片をｐＭＳ４７０のＮｄｅｌ／ＨｉｎｄＩＩＩ部位に挿入してベクターｐＡＫＰ−３５８、ｐＡＫＰ３５９、ｐＡＫＰ３７６及びｐＡＫＰ３７８を得た。
【０２３５】
［大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）におけるタンパク質発現及び代謝産物生成］
プラスミドを大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＢＬ２１に形質転換して発現させた。スターター培養物は１０ｍｌの２×ＴＹ培地を含む試験管内で一晩増殖させた。２００μｌの培養物を、２０ｍｌの２×ＴＹ培地を含む振盪フラスコに移した。フラスコを軌道振盪機において３０℃及び２８０ｒｐｍでインキュベートした。４時間後、０．２ｍＭの最終濃度でＩＰＴＧを添加し、フラスコを３０℃及び２８０ｒｐｍで４〜１６時間インキュベートした。２０ｍｌ培養物からの細胞を遠心により回収し、２４ウェルプレート内の好適な炭素源を含む４ｍｌのＭ９培地中に再懸濁した。３０〜３７℃及び２１０ｒｐｍで２４〜７２時間インキュベートした後、細胞を遠心により回収してペレットと上清とを分離し、分析用に−２０℃で保存した。
【０２３６】
［分析用細胞画分の調製］
スモールスケール増殖からの細胞（前段落を参照）を遠心により回収した。細胞ペレットを１ｍｌの１００％エタノール中に再懸濁し、強力なボルテックスにかけた。細胞懸濁液を９５℃で２分間加熱し、細胞残屑を遠心により除去した。上清を真空乾燥機で留去し、得られたペレットを２００μｌの脱イオン水中に溶解した。遠心により残屑を除去し、上清を−２０℃で保存した。
【０２３７】
［上清及び細胞抽出物の分析］
細胞画分からの上清及び抽出物を水で５倍希釈した後、ＵＰＬＣ−ＭＳ／ＭＳ分析を行った。表１４に示す結果は、組換え株にＡＫＰ及びＡＡＰが存在することを明確に示している。ＡＫＰのＡＡＰへの変換は、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）中に存在する天然アミノトランスフェラーゼにより触媒されることが考えられる。
【０２３８】
【表１５】
2012520070.tif 000017
【０２３９】
結果は、組換え株にＡＫＰが存在することを明確に示している。
【０２４０】
［実施例１１  大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）におけるＡＫＰからのアジペートの生成］
［アミノトランスフェラーゼとデカルボキシラーゼとを同時発現させるためのコンストラクトの調製］
ＡＫＰを５−ホルミル吉草酸（５−ＦＶＡ）に、及び５−ＦＶＡを６−ＡＣＡに変換するための酵素をコードするプラスミドの構築を実施例４に記載されるとおり行い、一方、プラスミドｐＡＫＰ９４及びｐＡＫＰ９６については実施例９に記載した。ｐＡＫＰ９４及びｐＡＫＰ９６中に存在するラクトコッカス・ラクティス（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｔｉｓ）分枝鎖α−ケト酸デカルボキシラーゼＫｄｃＡ［配列番号１１５］をザイモモナス・モビリス（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ  ｍｏｂｉｌｉｓ）ピルビン酸デカルボキシラーゼＰｄｃＩ４７２Ａ［配列番号１１２］、及びα−ケトイソ吉草酸デカルボキシラーゼＫｉｖＤ［配列番号１１８］に換えるため、それぞれプラスミドｐＢＡＤ−ｋｉｖＤ及びｐＢＡＤ−ＰｄｃＩ４７２ＡをＮｄｅＩ及びＨｉｎＤ３で消化した。デカルボキシラーゼ遺伝子を含む１．６ｋｂ断片を単離し、ＮｄｅＩ／ＨｉｎＤ３消化ベクターｐＡＫＰ９４にライゲートして、それぞれｐＡＫＰ３２６及びｐＡＫＰ３２７を得た。ｐＢＡＤ−ｋｉｖＤ由来の１．６ｋｂのＮｄｅＩ／ＨｉｎＤ３断片をｐＡＫＰ９６にクローニングしてｐＡＫＰ３３０を得た。
【０２４１】
［大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）におけるタンパク質発現及び代謝産物生成］
プラスミドを大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＢＬ２１に形質転換して発現させた。スターター培養物は１０ｍｌの２×ＴＹ培地を含む試験管内で一晩増殖させた。２００μｌ培養物を、２０ｍｌの２×ＴＹ培地を含む振盪フラスコに移した。フラスコを軌道振盪機において３０℃及び２８０ｒｐｍでインキュベートした。４時間後、０．２ｍＭの最終濃度でＩＰＴＧを添加し、フラスコを３０℃及び２８０ｒｐｍで４時間インキュベートした。２０ｍｌ培養物からの細胞を遠心により回収し、２４ウェルプレート内の１％グリセロール及び５００ｍｇ／ｌのＡＫＰを含む４ｍｌの２×ＴＹ培地中に再懸濁した。３０℃及び２１０ｒｐｍで４８時間インキュベートした後、遠心により細胞を回収してペレット及び上清を分離し、分析用に−２０℃で保存した。
【０２４２】
【表１６】
2012520070.tif 000018
【０２４３】
結果は、組換え株にアジペート及び６−ＡＣＡが存在することを明確に示している。５−ＦＶＡのアジペートへの変換は、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）中に存在する天然アルデヒドデヒドロゲナーゼにより触媒されることが考えられる。
【０２４４】
［実施例１２  ５−ＦＶＡのアジペートへの変換に関わるアルデヒドデヒドロゲナーゼの同定］
［ｐＡＫＰ３６２の構築］
ビブリオ・フルビアリス（Ｖｉｂｒｉｏ  ｆｌｕｖｉａｌｉｓ）ＪＳ１７由来のアミノトランスフェラーゼ遺伝子（ＡＴ−Ｖｆｌ）をコードする遺伝子とラクトコッカス・ラクティス（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｔｉｓ）由来の分枝鎖α−ケト酸デカルボキシラーゼＫｄｃＡ（Ｄｃ−ｋｄｃＡ）をコードするデカルボキシラーゼ遺伝子とを含むプラスミドを大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＫＥＩＯコレクションの突然変異体に導入するため、プラスミドｐＡＫＰ  ３６２を構築した。従って、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ酵素をコードするｃａｔ遺伝子を、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）プラスミドｐＡＣＹＣ（国際公開第２００９／１１３８５３号パンフレットに記載されるとおり）からプライマーＦｗ＿ＢｓｔＢ１（ＡＡＴＣＧＡＣＣＧＡＣＣＴＧＴＣＧＣＡＴＣＡＣＣＣＧＡＣＧＣＡＣＴＴＴＧＣＧＣＣＧ）及びｒｅｖ＿Ｄｒｄ１（ＣＴＧＣＴＴＣＧＡＡＣＣＣＴＧＴＧＧＡＡＣＡＣＣＴＡＣＡＴＣＴＧＴＡＴ）を使用してＰＲＣ増幅（ＰＲＣ  ａｍｐｌｉｆｙ）した。この断片をＢｓｔＢ１及びＤｒｄ１で消化し、予めＢｓｔＢ１及びＤｒｄ１で消化したプラスミドｐＡＫＰ９６にライゲートした。
【０２４５】
［大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）におけるタンパク質発現及び代謝産物生成］
５−ホルミル吉草酸（５−ＦＶＡ）のアジペートへの変換に関する触媒活性を有する酵素をコードする遺伝子を、前記活性について推定酵素を試験することにより同定した。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＫＥＩＯ突然変異体ライブラリ（Ｂａｂａ  Ｔ、Ａｒａ  Ｔら（２００６年））に特定されるとおりの、それらの遺伝子を変異させた（すなわちそれらの遺伝子を欠失させた）大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）株に、プラスミドｐＡＫＰ３６２を導入した。
【０２４６】
大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）Ｋ−１２のインフレーム単一遺伝子ノックアウト突然変異体の構築：Ｋｅｉｏコレクション。Ｍｏｌ  Ｓｙｓｔ  Ｂｉｏｌ  ｄｏｉ：１０．１０３８／ｍｓｂ４０００５０．）、公知の遺伝子における単一ノックアウト突然変異を含む株のコレクション。培養物は、１０ｍｌの２×ＴＹ培地を含む試験管内で一晩増殖させた。２００μｌ培養物を、２０ｍｌの２×ＴＹ培地を含む振盪フラスコに移した。フラスコを軌道振盪機において３０℃及び２８０ｒｐｍでインキュベートした。４時間後、ＩＰＴＧを０．１ｍＭの最終濃度で添加し、フラスコを３０℃及び２８０ｒｐｍで４時間インキュベートした。１０ｍｌ培養物からの細胞を遠心により回収し、１％グリセロール及び５００ｍｇ／ｌのＡＫＰを含む２．５ｍｌの２×ＴＹ培地中に再懸濁した。２４ウェルプレートにおいて３７℃及び２１０ｒｐｍで２４〜４８時間インキュベートした後、遠心により上清を回収し、分析用に−２０℃で保存した。試料を実施例２に記載されるとおりＬＣ−ＭＳ−ＭＳにより分析した。結果を表１３に示す。
【０２４７】
【表１７】
2012520070.tif 000019
【０２４８】
これらのデータから、これらの突然変異体においては６−ＡＣＡの生成レベルはほとんど影響を受けないが、アジペートのレベルは著しく低減することが明らかである。従って、配列番号２８５及び配列番号２８７に特定されるとおりの配列を含む酵素がアジペートの形成を触媒すると結論付けられる。
【図面の簡単な説明】
【０２４９】
【図１】メタン生成古細菌における補酵素Ｂ生合成
【図１】
2012520070.tif 000020
【配列表】
2012520070000001.app
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月18日(2011.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−α−ケトグルタル酸（ＡＫＧ）をα−ケトアジピン酸（ＡＫＡ）に変換する工程と、
−α−ケトアジピン酸をα−ケトピメリン酸（ＡＫＰ）に変換する工程と、
−α−ケトピメリン酸を５−ホルミルペンタン酸（５−ＦＶＡ）に変換する工程と、
−５−ホルミルペンタン酸をアジピン酸に変換する工程と、
を含むアジピン酸の調製方法であって、これらの変換の少なくとも１つが生体触媒を使用して実行される、方法。
【請求項２】
異種生体触媒が使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
α−ケトグルタル酸が、炭素源、詳細には炭水化物から生体触媒的に調製される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記生体触媒が、α−ケトグルタル酸のα−ケトアジピン酸へのＣ１伸長及び／又はα−ケトアジピン酸のα−ケトピメリン酸へのＣ１伸長を触媒する生体触媒を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記生体触媒が、
ａ．ホモ（ｎ）クエン酸活性を有するＡｋｓＡ酵素又はそのホモログと、
ｂ．ホモｎ−アコニターゼ活性を有するＡｋｓＤ酵素、ホモｎ−アコニターゼ活性を有するＡｋｓＥ酵素、前記ＡｋｓＤ酵素のホモログ及び前記ＡｋｓＥ酵素のホモログの群から選択される少なくとも１つの酵素と、
ｃ．ホモｎ−イソクエン酸デヒドロゲナーゼを有するＡｋｓＦ酵素又はそのホモログと、
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記生体触媒が、α−ケトグルタル酸のα−ケトアジピン酸への変換を触媒する酵素系を含み、前記酵素系は、リジン生合成のためのアミノアジピン酸経路の一部を形成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記生体触媒、詳細には前記異種生体触媒が、α−ケトグルタル酸のα−ケトアジピン酸への変換を触媒する酵素系を含み、前記酵素系の酵素のうちの少なくとも１つが、シアノバクテリア、リゾビウム目（Ｒｈｉｚｏｂｉａｌｅｓ）、γ−プロテオバクテリア及びアクチノバクテリアの群、詳細には、アナベナ属（Ａｎａｂａｅｎａ）、ミクロキスティス属（Ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓ）、シネコシスティス属（Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ）、リゾビウム属（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、ブラディリゾビウム属（Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、アゾトバクター属（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ）、クレブシエラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）及びフランキア属（Ｆｒａｎｋｉａ）の群から選択される窒素固定細菌に由来する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
α−ケトピメリン酸が生体触媒的に脱炭酸され、それにより５−ホルミルペンタン酸を形成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
アルデヒド酸化により５−ホルミルペンタン酸をアジピン酸に変換する工程を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
５−ホルミルペンタン酸のアジピン酸への変換に関する触媒活性を有する１つ又は複数の酵素をコードする、配列番号２８５、配列番号２８７などの１つ又は複数の核酸配列又はそのホモログを含む、異種細胞。
【請求項１１】
前記細胞が、α−ケトアジペートをα−アミノアジペートに変換する触媒能を有するアミノトランスフェラーゼを含まない、請求項１０に記載の異種細胞。
【請求項１２】
５−ホルミルペンタン酸を形成するα−ケトピメリン酸の脱炭酸反応に関する触媒活性を有する酵素、詳細にはデカルボキシラーゼ（Ｅ．Ｃ．４．１．１）の群、さらに詳細にはグルタミン酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．１５）、ジアミノピメリン酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．２０）、アスパラギン酸１−デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．１１）、分枝鎖α−ケト酸デカルボキシラーゼ、α−ケトイソ吉草酸デカルボキシラーゼ、α−ケトグルタル酸デカルボキシラーゼ、ピルビン酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ  ４．１．１．１）、及びオキサロ酢酸デカルボキシラーゼ（Ｅ．Ｃ．４．１．１．３）の群から選択される酵素をコードする核酸配列を含む、請求項１０又は１１に記載の異種細胞。
【請求項１３】
カプロラクタム、６−アミノカプロン酸、ジアミノヘキサン又はアジピン酸の調製における請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の異種細胞の使用。
【請求項１４】
ポリマーの調製方法であって、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法で調製されたアジピン酸を、アジピン酸のカルボン酸官能基と反応することが可能な少なくとも２個の官能基を有する化合物と反応させる工程であって、それによりポリマーを形成する工程を含む方法。
【請求項１５】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法において調製されたアジピン酸をアルコールと反応させる工程を含む、アジピン酸エステルの調製方法。
【国際調査報告】
2012520070.tif 000021
2012520070.tif 000022
2012520070.tif 000023
2012520070.tif 000024
2012520070.tif 000025
2012520070.tif 000026
2012520070.tif 000027
2012520070.tif 000028
2012520070.tif 000029
2012520070.tif 000030
2012520070.tif 000031
2012520070.tif 000032
2012520070.tif 000033
2012520070.tif 000034
2012520070.tif 000035
2012520070.tif 000036