[发明专利]生产2-脱氧蟹肌醇(DOI)的细菌及使用其生产2-脱氧蟹肌醇(DOI)的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由蔗糖生产2-脱氧蟹肌醇(2-deoxy-scyllo-inosose；DOI)的细菌和使用其生产DOI的方法。

背景技术

2-脱氧蟹肌醇(以下也称作DOI)为可用作药物原料和化学工业资源的有用物质。例如，根据日本特开2000-236881号公报可知，2-脱氧蟹肌醇可以使用重组DOI合成酶由葡糖-6-磷酸(G-6-P)通过短工序生产，其中，所述重组DOI合成酶是使用大肠杆菌得到的。进而，例如如国际公开2006/109479号说明书所述，也已经开发了使用表达DOI合成酶的大肠杆菌由葡萄糖以一步法生产DOI的方法。由此，可以由来自植物的资源得到葡萄糖，再由该葡萄糖来生产DOI。

但是，根据Journal of Biotechnology，Vol.129，pp.502-509(2007)可知，国际公开2006/109479号说明书中记载的生产DOI的方法中，在使用葡萄糖作为原料的同时，为了菌体的增殖/生长，还需要甘露糖醇，而甘露糖醇是一种稀少且昂贵的糖。根据Journal of Biotechnology，Vol.129，pp.502-509(2007)，可知在野生型大肠杆菌中表达DOI合成酶时DOI的生产率仅为1.5g/L，为了达到高生产率(29.5g/L)，需要同时破坏大肠杆菌所具有的下述3个酶的基因，即磷酸葡糖异构酶(pgi)、葡糖-6-磷酸-1-脱氢酶(zwf)及葡糖磷酸变位酶(pgm)。由此可以得到下述结论：葡萄糖进入糖酵解系统的代谢途径被完全阻断，因此为了菌体的增殖/生长，还需要可用于糖酵解系统的糖(例如甘露糖醇)。另外，还可知为了得到同样高的DOI生产率，虽然也可以仅同时破坏pgi基因和zwf基因2个基因，但由于此时如果以葡萄糖作为唯一的碳源则菌体也不能增殖，所以用于菌体增殖/生长的甘露糖醇也是必需的。

另一方面，已知蔗糖为比葡萄糖还廉价的糖原料。蔗糖为废糖蜜的主成分，人们期待同化蔗糖生产DOI的大肠杆菌在生产可用于工业的廉价的DOI方面是有用的。但是，同化蔗糖生产DOI的细菌到目前为止还完全不存在。

例如，根据日本特开2001-346578号公报，微生物同化蔗糖的机制大致分为蔗糖PTS(Phosphoenolpyruvate：Carbohydrate Phosphotransferase System)和蔗糖非PTS两种。经由蔗糖非PTS的情况下，微生物直接摄入蔗糖，然后分解成葡萄糖和果糖。另一方面，经由蔗糖PTS的情况下，微生物摄入蔗糖时将蔗糖磷酸化，转化为蔗糖-6-磷酸。然后在微生物内部分解成葡糖-6-磷酸和果糖。

即，即使经由任意机制，来自蔗糖的果糖也首先以未被磷酸化的形式出现在微生物内部。并且为了使上述未被磷酸化的果糖(以下称作非磷酸化果糖)进入糖酵解系统，需要将果糖异构化为葡萄糖或将其磷酸化。但是，FEMS Yeast Res，Vol.5，pp.1055-1062(2005)、PNAS，Vol.98(26)，pp.15257-15259(2001)、及J Bacteriology，Vol.184(19)，pp.5307-5316(2002)指出，该微生物为大肠杆菌时，将非磷酸化果糖异构化为葡萄糖的活性、将果糖磷酸化的活性均非常低。因此，即使成功地使大肠杆菌内部出现非磷酸化果糖，但只要不采用特别的方法，则不能期待该大肠杆菌同化非磷酸化果糖。

Can.J.Microbiol.，Vol.45，pp.418-422(1999)公开了通过在大肠杆菌中只导入蔗糖水解酶基因(cscA)而能够使大肠杆菌以蔗糖为原料进行增殖。另一方面，以蔗糖为原料由大肠杆菌生产DOI中重要的一点是利用来自蔗糖的果糖实现菌体的增殖/生长。因此上述文献中自始至终只公开了蔗糖和葡萄糖被摄入菌体内的信息，完全没有公开来自蔗糖的果糖以何种程度被同化的数据。

发明内容

如上所述，由于需要葡萄糖来生产DOI，另外还需要作为高价糖的甘露糖醇等来使菌体增殖，所以现有已知的生产DOI的大肠杆菌在工业生产DOI方面存在问题。

因此，本发明的目的在于提供一种生产DOI的大肠杆菌及使用其生产DOI的方法，所述生产DOI的大肠杆菌能够由作为廉价糖的蔗糖有效地生产DOI。

本发明是鉴于上述情况完成的，本发明的生产DOI的大肠杆菌及生产DOI的方法如下。