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JP6990169B2 - Polyhydroxyalkanoic acid having a functional group at the carboxy terminal and its production method - Google Patents

Polyhydroxyalkanoic acid having a functional group at the carboxy terminal and its production method Download PDF

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JP6990169B2 JP2018506780A JP2018506780A JP6990169B2 JP 6990169 B2 JP6990169 B2 JP 6990169B2 JP 2018506780 A JP2018506780 A JP 2018506780A JP 2018506780 A JP2018506780 A JP 2018506780A JP 6990169 B2 JP6990169 B2 JP 6990169B2
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Description

本発明は、カルボキシ末端に官能基を有する新規なポリヒドロキシアルカン酸とその製造方法に関する。特に、3位にヒドロキシ基を有する微生物産生のR-3-ヒドロキシアルカン酸の単独ポリマーまたは共重合ポリマー[ポリ(R-3-ヒドロキシアルカン酸)]とその製造方法に関する。 The present invention relates to a novel polyhydroxyalkanoic acid having a functional group at the carboxy terminal and a method for producing the same. In particular, the present invention relates to a single polymer or a copolymer polymer [poly (R-3-hydroxyalkanoic acid)] of a microorganism-produced R-3-hydroxyalkanoic acid having a hydroxy group at the 3-position, and a method for producing the same.

ポリヒドロキシアルカン酸(以下、「PHA」と略す)は、多くの微生物種の細胞内にエネルギー貯蔵物質として生産、蓄積される熱可塑性ポリエステルである。微生物によって様々な天然の炭素源から生産されるPHAは、土中や水中の微生物により完全に生分解されるため、自然界の炭素循環プロセスに取り込まれる。従って、PHAは生態系への悪影響がほとんどない環境調和型のプラスチックであると言える。近年、環境汚染、廃棄物処理、石油資源の観点から、合成プラスチックによる社会問題が深刻になるに伴って、PHAが環境にやさしいグリーンプラスチックとして注目され、その実用化が切望されている。 Polyhydroxyalkanoates (hereinafter abbreviated as "PHA") are thermoplastic polyesters produced and accumulated as energy storage substances in the cells of many microbial species. PHA produced by microorganisms from various natural carbon sources is completely biodegraded by microorganisms in soil and water and is therefore incorporated into the natural carbon cycle process. Therefore, it can be said that PHA is an environmentally friendly plastic that has almost no adverse effect on the ecosystem. In recent years, as social problems caused by synthetic plastics have become more serious from the viewpoints of environmental pollution, waste treatment, and petroleum resources, PHA has been attracting attention as an environmentally friendly green plastic, and its practical application is eagerly desired.

微生物中に最初に発見されたPHAは、3-ヒドロキシ酪酸(以下、「3HB」と略す)のホモポリマーであるポリヒドロキシブチレート(以下、「PHB」と略す)である。PHBは高結晶性であり、結晶化度が高いため硬くて脆く、しかも融点付近の温度(180℃)で速やかに熱分解するため、溶融加工性が低く実用範囲は極めて限られるという問題を有している。 The first PHA discovered in microorganisms is polyhydroxybutyrate (hereinafter abbreviated as "PHB"), which is a homopolymer of 3-hydroxybutyric acid (hereinafter abbreviated as "3HB"). PHB has a problem that it has high crystallinity, is hard and brittle due to its high crystallinity, and is rapidly thermally decomposed at a temperature near the melting point (180 ° C.), so that its melt processability is low and its practical range is extremely limited. is doing.

そこで、PHBの結晶化度を下げて脆性を改善するため、他の3-ヒドロキシアルカン酸をPHB骨格中に導入する試みがなされた。例えば、3-ヒドロキシプロピオン酸(以下、「3HP」と略す)、4-ヒドロキシ酪酸(以下、「4HB」と略す)、5-ヒドロキシ吉草酸(以下、「5HV」と略す)などの側鎖を持たない直鎖状モノマーや、乳酸、3-ヒドロキシ吉草酸(以下、「3HV」と略す)、3-ヒドロキシヘキサン酸(以下、「3HHx」と略す)などのの側鎖を有するモノマーについて、PHB骨格への導入がこれまでに報告されている。導入するモノマーの種類やその共重合比率によって得られるPHAの物性は大きく変化するが、基本的にどのモノマーを導入してもPHBの結晶化度が低下するため、PHBと比べて溶融加工性が改善する。 Therefore, in order to reduce the crystallinity of PHB and improve brittleness, an attempt was made to introduce another 3-hydroxyalkanoic acid into the PHB skeleton. For example, side chains such as 3-hydroxypropionic acid (hereinafter abbreviated as "3HP"), 4-hydroxybutyric acid (hereinafter abbreviated as "4HB"), and 5-hydroxyvaleric acid (hereinafter abbreviated as "5HV") are used. PHB for linear monomers that do not have, and monomers that have side chains such as lactic acid, 3-hydroxyvaleric acid (hereinafter abbreviated as "3HV"), and 3-hydroxyhexanoic acid (hereinafter abbreviated as "3HHx"). Introduction to the skeleton has been reported so far. The physical properties of PHA obtained vary greatly depending on the type of monomer to be introduced and the copolymerization ratio thereof, but basically any monomer is introduced, and the crystallinity of PHB is lowered, so that the melt processability is higher than that of PHB. Improve.

PHAの用途をさらに広げるためには、上記のようなPHAとは大きく異なる物性を有する新たなPHAを生産する技術開発が必要である。そのためには、単純にPHA主鎖の長さや直鎖の大きさを変化させるだけではなく、PHAの側鎖やカルボキシ末端に何らかの官能基を導入することが有効と考えられる。 In order to further expand the use of PHA, it is necessary to develop a technology for producing a new PHA having physical characteristics significantly different from those of PHA as described above. For that purpose, it is considered effective not only to simply change the length of the PHA main chain and the size of the linear chain, but also to introduce some functional group into the side chain or the carboxy terminal of PHA.

これまでに、PHAの側鎖に官能基を導入した例として、特許文献1では炭素数6~14の中鎖PHAの側鎖にチオエステルを導入したことが報告されている。また、非特許文献1には、炭素数6~14の中鎖PHAの側鎖に、分岐鎖アルキル基、シクロヘキシル基、ハロゲン化アルキル、アセトキシ基、エステル、アルコシキ基、エポキシ基、チオール基、シアノ基、ニトロ基、フェニル基やベンゾイル基などの芳香環化合物を導入した例がまとめられている。 As an example of introducing a functional group into the side chain of PHA, Patent Document 1 has reported that a thioester was introduced into the side chain of a medium-chain PHA having 6 to 14 carbon atoms. Further, in Non-Patent Document 1, a branched chain alkyl group, a cyclohexyl group, an alkyl halide, an acetoxy group, an ester, an alcoholic group, an epoxy group, a thiol group, and a cyano are provided on the side chain of a medium chain PHA having 6 to 14 carbon atoms. Examples of introducing aromatic ring compounds such as a group, a nitro group, a phenyl group and a benzoyl group are summarized.

これら官能基の導入は、PHAの物性を大きく変化させるだけでなく、上記官能基を更に化学的に修飾するための反応起点を付与する点でも重要である。例えば非特許文献3では、チオール-エンクリック反応を用いて、PHA側鎖の二重結合に蛍光物質やペプチドを修飾したことが報告されている。また非特許文献4では、チオール-エンクリック反応を用いて、PHA側鎖の二重結合にヒドロキシ基やカルボキシ基を導入し、PHAの撥水性を変化させたことが報告されている。さらに非特許文献4では多分岐構造化合物と反応させることで、PHAを架橋できたことも報告されている。さらに非特許文献5では、側鎖にアジド基を有するPHAを生産し、アルキン-アジドクリック反応を用いて上記側鎖を修飾した例が報告されている。 The introduction of these functional groups is important not only to significantly change the physical properties of PHA, but also to provide a reaction starting point for further chemically modifying the functional group. For example, Non-Patent Document 3 reports that a fluorescent substance or peptide was modified in the double bond of the PHA side chain by using a thiol-enclick reaction. Further, in Non-Patent Document 4, it is reported that a hydroxy group or a carboxy group was introduced into the double bond of the PHA side chain by using a thiol-enclick reaction to change the water repellency of PHA. Further, Non-Patent Document 4 also reports that PHA could be crosslinked by reacting with a multi-branched structure compound. Further, Non-Patent Document 5 reports an example in which a PHA having an azido group in a side chain is produced and the side chain is modified by using an alkyne-azidoclick reaction.

このようにPHAに官能基を導入し、それを標的に化学修飾する方法は、PHAの物性を変化させる上で有用である。しかしながら、上記のようにPHA側鎖の官能基を用いる場合、反応制御が非常に難しい。例えば上記多分岐構造化合物を用いて架橋する場合、架橋点が多いとPHAはゲル化してしまうが、架橋点が少ないと架橋による物性改変の効果が得られない。また、1分子のPHA鎖上に複数の反応基が存在することで、反応後の生成物は多様な化合物の混合物となってしまうという課題も有していた。 Such a method of introducing a functional group into PHA and chemically modifying it as a target is useful for changing the physical properties of PHA. However, when the functional group of the PHA side chain is used as described above, it is very difficult to control the reaction. For example, when cross-linking using the above-mentioned multi-branched structure compound, PHA gels when there are many cross-linking points, but the effect of modifying the physical properties by cross-linking cannot be obtained when there are few cross-linking points. Further, there is a problem that the product after the reaction becomes a mixture of various compounds due to the presence of a plurality of reactive groups on the PHA chain of one molecule.

一方、非特許文献6には、PHAのカルボキシ末端に官能基を導入した例が報告されている。詳細には非特許文献6には、IV型PHA合成酵素遺伝子を有するBacillus属微生物を1.3-プロパンジオール、2-プロピン-1-オール、3-メルカプト-1-プロパノール、ベンジルアルコールの存在下で培養すると、PHBのカルボキシ末端に1-プロパノール基、1-プロピニル基、1-プロパンチオール基、ベンジル基が導入されて、これらの非存在下で培養した場合に比べて分子量が低下することが報告されている。更に上記非特許文献6には、2-プロペン-1-オールや3-ブチン-1-オールの存在下で培養しても、分子量低下は観察されなかったことも報告されている。 On the other hand, Non-Patent Document 6 reports an example in which a functional group is introduced at the carboxy terminal of PHA. Specifically, Non-Patent Document 6 describes Bacillus microorganisms having a type IV PHA synthase gene in the presence of 1.3-propanediol, 2-propin-1-ol, 3-mercapto-1-propanol, and benzyl alcohol. When cultured in, 1-propanol group, 1-propynyl group, 1-propanethiol group, and benzyl group are introduced into the carboxy terminal of PHB, and the molecular weight may be reduced as compared with the case of culturing in the absence of these. It has been reported. Further, it is also reported in Non-Patent Document 6 that no decrease in molecular weight was observed even when cultured in the presence of 2-propen-1-ol or 3-butyne-1-ol.

WO2012/038572WO2012 / 038772

Marta Tortajada, Luiziana Ferreira da Silva, Maria Auxiliadora Prieto, International Microbiology, vol.16, pp.1-15, 2013Marta Tortajada, Luiziana Ferreira da Silva, Maria Auxiliadora Prioro, International Microbiology, vol. 16, pp. 1-15, 2013 Henry E. Valentin, Pierre A. Berger, Kenneth J. Gruys, Maria Filomena de Andrade Rodrigues,Alexander Steinbuchel, Munhtien Tran,Jawed Asrar,Macromolecules, vol.32, pp.7389-7395, 1999Henry E. Valentin, Pierre A. Berger, Kennes J. et al. Gruys, Maria Filomena de Andrade Rodrigues, Alexander Steinbuchel, Muntian Tran, Jawed Karim, Macromolecules, vol. 32, pp. 7389-7395, 1999 Kenji Tajima, Kosuke Iwamoto, Yasuharu Sato, Ryosuke Sakai, Toshifumi Satoh, Tohru Dairi, Applied Microbiology and Biotechnology, vol.100, pp.4375-4383, 2016Kenji Tajima, Kosuke Iwamoto, Yoshiharu Sato, Ryosuke Sakai, Toshifumi Satoh, Tohru Dairi, Applied Microbiology. 100, pp. 4375-4383, 2016 Alex C. Levine, Graham W. Heberlig, Christopher T. Nomura, International Journal of Biological Macromolecules, vol.83, pp.358-365, 2016Alex C. Levine, Graham W. Heberlig, Christopher T. et al. Nomura, International Journal of Biological Journals, vol. 83, pp. 358-365, 2016 Atahualpa Pinto, Jsessica H. Ciesla, Adriana Paulucci, Bradley P. Sutliff, Christopher T. Nomura, ACS Macro Letters, Vol.5, pp.215-219, 2016Atahualpa Pinto, Jessesica H. et al. Ciesla, Adriana Paulucci, Bradley P.M. Striff, Christopher T. et al. Nomura, ACS Macro Letters, Vol. 5, pp. 215-219, 2016 Manami Hyakutake, Satoshi Tomizawa, Imai Sugahara, Emi Murata, Kouhei Mizuno, Hideki Abe, Takeharu Tsuge, Polymer Degradation and Stability, vol.117, pp.90-96, 2015Manami Hyakutake, Satoshi Tomizawa, Imai Sugahara, Emi Murata, Kouhei Mizuno, Hideki Abe, Takeharu Tsuge, Polymer. 117, pp. 90-96, 2015

前述したとおり非特許文献6にはPHAのカルボキシ末端に官能基が導入された化合物が記載されているが、実際に製造できたのは僅か4つであり、例えばアルキニル基についてプロピニル基は導入できたがブチニル基は導入できなかったことが記載されている。本発明の課題は、化学修飾可能でその反応制御が容易な、カルボキシ末端に官能基を有する各種新規のPHAを製造できる方法、およびこうした従来製造ではなかったPHAを提供することである。 As described above, Non-Patent Document 6 describes a compound having a functional group introduced at the carboxy terminal of PHA, but only four compounds could be actually produced. For example, a propynyl group can be introduced for an alkynyl group. However, it is stated that the butynyl group could not be introduced. An object of the present invention is to provide a method capable of producing various novel PHAs having a functional group at the carboxy terminal, which can be chemically modified and whose reaction can be easily controlled, and such a PHA which has not been conventionally produced.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、PHAの側鎖ではなくカルボキシ末端に特定の官能基を含有するPHAの製造に成功し、本発明を完成するに至った。
本発明の詳細は以下のとおりである。
1.繰り返し単位が下記一般式(1)
[-C*HR1-CH2-CO-O-] ・・・(1)
(式中、R1はCn2n+1で表されるアルキル基であり、nは1~15の整数であり、*は不斉であることを表す。)
で示されるR-3-ヒドロキシアルカン酸の単独又は共重合ポリマーであって、該ポリマーが単独ポリマーであるか共重合ポリマーであるかに応じて、カルボキシ末端に以下に示す基が結合しているポリヒドロキシアルカン酸。
(1)単独ポリマーである時にカルボキシ末端に結合する基
炭素数4~8のアルキニル基、
炭素数3~8のアルケニル基、
炭素数2、4~8のメルカプトアルキル基、
炭素数3~8のアジド化アルキル基、または
アルキル基の炭素数が2~6のアリル(ポリ)オキシアルキル基
(2)共重合ポリマーである時にカルボキシ末端に結合する基
炭素数3~8のアルキニル基、
炭素数3~8のアルケニル基、
炭素数2~8のメルカプトアルキル基、
炭素数3~8のアジド化アルキル基、または
アルキル基の炭素数が2~6のアリル(ポリ)オキシアルキル基
2.カルボキシ末端に、アルキン基(アルキニル基と同義)、アルケン基(アルケニル基と同義)、チオール基(メルカプト基)またはアジド基が導入された微生物産生ポリヒドロキシアルカン酸であり、
前記ヒドロキシアルカン酸が3-ヒドロキシ酪酸、3-ヒドロキプロピオン酸、4-ヒドロキシ酪酸、3-ヒドロキシ吉草酸、5-ヒドロキシ吉草酸、3-ヒドロキシヘキサン酸、6-ヒドロキシヘキサン酸、3-ヒドロキシヘプタン酸、3-ヒドロキシオクタン酸、3-ヒドロキシノナン酸、3-ヒドロキシデカン酸、3-ヒドロキシウンデカン酸、3-ヒドロキシドデカン酸から選ばれる複数種で構成されているポリヒドロキシアルカン酸。
3.カルボキシ末端に、アルキン基、アルケン基、チオール基またはアジド基が導入された微生物産生ポリヒドロキシアルカン酸であり、
前記ヒドロキシアルカン酸が3-ヒドロキシ酪酸、3-ヒドロキプロピオン酸、4-ヒドロキシ酪酸、3-ヒドロキシ吉草酸、5-ヒドロキシ吉草酸、3-ヒドロキシヘキサン酸、6-ヒドロキシヘキサン酸、3-ヒドロキシヘプタン酸、3-ヒドロキシオクタン酸、3-ヒドロキシノナン酸、3-ヒドロキシデカン酸、3-ヒドロキシウンデカン酸、3-ヒドロキシドデカン酸から選ばれる単一種で構成されており、
前記アルキン基が、ブチニル基、ペンチニル基、又はヘキシニル基であり、
前記アルケン基が、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、又はヘキセニル基であり、
前記チオール基が、メルカプトエチル基、メルカプトブチル基、メルカプトペンチル基、又はメルカプトヘキシル基であるポリヒドロキシアルカン酸。
4.モノマーユニットとして少なくとも3-ヒドロキシ酪酸を含む上記1~3のいずれかに記載のポリヒドロキシアルカン酸。
5.モノマーユニットとしてさらに3-ヒドロキシヘキサン酸を含む上記4に記載のポリヒドロキシアルカン酸。
6.上記1~5のいずれかに記載のポリヒドロキシアルカン酸を製造する方法であって、
アルキン基、アルケン基、チオール基、アジド基、またはアリル基を有するアルコールを用いて、ポリヒドロキシアルカン酸を生産可能な微生物を培養する工程を含む、カルボキシ末端に、アルキン基、アルケン基、チオール基、アジド基、又はアリル基が導入されたポリヒドロキシアルカン酸の製造方法。
7.アルキン基、アルケン基、チオール基、アジド基、またはアリル基を有する炭素数2~8のアルコールを用いて、ポリヒドロキシアルカン酸を生産可能なCupriavidus属に属する微生物を培養する工程を含む、カルボキシ末端に、アルキン基、アルケン基、チオール基、アジド基、又はアリル基が導入されたポリヒドロキシアルカン酸の製造方法。
8.前記アルコールが第一級アルコールである上記6または7に記載の製造方法。
9.前記微生物が、Aeromonas属、Ralstonia属またはPseudomonas属由来のポリヒドロキシアルカン酸合成酵素をコードする遺伝子を有する微生物である上記6~8のいずれかに記載の製造方法。
10.前記微生物が、Cupriavidus属に属する微生物である上記8または9に記載の製造方法。
11.前記微生物が、Cupriavidus necatorを宿主とする形質転換体である上記7または10に記載の製造方法。
12.上記1~5のいずれかに記載のポリヒドロキシアルカン酸の末端のアルキン基、アルケン基、チオール基、アジド基、またはアリル基がさらに化学修飾された化合物。
13.上記1~5のいずれかに記載のポリヒドロキシアルカン酸、または上記12に記載の化合物を含有する成形体。
As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors have succeeded in producing PHA containing a specific functional group at the carboxy terminal instead of the side chain of PHA, and have completed the present invention. rice field.
The details of the present invention are as follows.
1. 1. The repeating unit is the following general formula (1)
[-C * HR 1 -CH 2 -CO-O-] ・ ・ ・ (1)
(In the equation, R 1 is an alkyl group represented by C n H 2n + 1 , n is an integer of 1 to 15, and * indicates an asymmetry.)
It is a single or copolymer polymer of R-3-hydroxyalkanoic acid represented by, and the group shown below is bonded to the carboxy terminal depending on whether the polymer is a single polymer or a copolymer polymer. Polyhydroxyalkanoic acid.
(1) A group that binds to the carboxy terminal when it is a single polymer, an alkynyl group having 4 to 8 carbon atoms,
Alkenyl group with 3 to 8 carbon atoms,
A mercaptoalkyl group having 2, 4 to 8 carbon atoms,
Azidated alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, or an allyl (poly) oxyalkyl group having 2 to 6 carbon atoms (2) A group having 3 to 8 carbon atoms bonded to the carboxy terminal when it is a copolymer polymer. Alkinyl group,
Alkenyl group with 3 to 8 carbon atoms,
A mercaptoalkyl group with 2 to 8 carbon atoms,
2. Azylated alkyl group having 3 to 8 carbon atoms or allyl (poly) oxyalkyl group having 2 to 6 carbon atoms. A microbially produced polyhydroxyalkanoic acid in which an alkyne group (synonymous with an alkynyl group), an alkene group (synonymous with an alkenyl group), a thiol group (mercapto group) or an azido group is introduced at the carboxy terminal.
The hydroxyalkanoic acid is 3-hydroxybutyric acid, 3-hydrochipropionic acid, 4-hydroxybutyric acid, 3-hydroxyvaleric acid, 5-hydroxyvaleric acid, 3-hydroxyhexanoic acid, 6-hydroxyhexanoic acid, 3-hydroxyheptanoic acid. , 3-Hydroxyoctanoic acid, 3-hydroxynonanoic acid, 3-hydroxydecanoic acid, 3-hydroxyundecanoic acid, 3-hydroxydodecanoic acid.
3. 3. A microbially produced polyhydroxyalkanoic acid having an alkyne group, an alkene group, a thiol group or an azide group introduced at the carboxy terminal.
The hydroxyalkanoic acid is 3-hydroxybutyric acid, 3-hydrochipropionic acid, 4-hydroxybutyric acid, 3-hydroxyvaleric acid, 5-hydroxyvaleric acid, 3-hydroxyhexanoic acid, 6-hydroxyhexanoic acid, 3-hydroxyheptanoic acid. , 3-Hydroxyoctanoic acid, 3-hydroxynonanoic acid, 3-hydroxydecanoic acid, 3-hydroxyundecanoic acid, 3-hydroxydodecanoic acid.
The alkyne group is a butynyl group, a pentynyl group, or a hexynyl group.
The alkene group is a propenyl group, a butenyl group, a pentenyl group, or a hexenyl group.
A polyhydroxyalkanoic acid in which the thiol group is a mercaptoethyl group, a mercaptobutyl group, a mercaptopentyl group, or a mercaptohexyl group.
4. The polyhydroxyalkanoic acid according to any one of 1 to 3 above, which comprises at least 3-hydroxybutyric acid as a monomer unit.
5. The polyhydroxyalkanoic acid according to 4 above, which further contains 3-hydroxyhexanoic acid as a monomer unit.
6. The method for producing the polyhydroxyalkanoate according to any one of 1 to 5 above, wherein the polyhydroxyalkanoic acid is produced.
An alkyne group, an alkene group, a thiol group at the carboxy terminus, which comprises a step of culturing a microorganism capable of producing polyhydroxyalkanoic acid using an alcohol having an alkyne group, an alkene group, a thiol group, an azido group, or an allyl group. , A method for producing a polyhydroxyalkanoic acid into which an azido group or an allyl group has been introduced.
7. A carboxy terminus comprising the step of culturing a microorganism belonging to the genus Cupriavidus capable of producing polyhydroxyalkanoic acid using an alcohol having an alkyne group, an alkene group, a thiol group, an azido group, or an allyl group and having 2 to 8 carbon atoms. A method for producing a polyhydroxyalkanoic acid into which an alkyne group, an alkene group, a thiol group, an azido group, or an allyl group is introduced.
8. The production method according to 6 or 7 above, wherein the alcohol is a primary alcohol.
9. The production method according to any one of 6 to 8 above, wherein the microorganism is a microorganism having a gene encoding a polyhydroxyalkanoate synthase derived from the genus Aeromonas, Ralstonia or Pseudomonas.
10. 8. The production method according to 8 or 9, wherein the microorganism is a microorganism belonging to the genus Cupriavidus.
11. The production method according to 7 or 10 above, wherein the microorganism is a transformant having Cupriavidus necator as a host.
12. A compound in which the alkyne group, alkene group, thiol group, azido group, or allyl group at the terminal of the polyhydroxyalkanoic acid according to any one of 1 to 5 above is further chemically modified.
13. A molded product containing the polyhydroxyalkanoic acid according to any one of 1 to 5 above, or the compound according to 12 above.

本発明によれば、カルボキシ末端に特定の官能基を有する全く新規のPHAを製造することができる。本発明のPHAは、フィルムやシートなどの成形体を製造するための添加剤として使用することで従来のPHAの物性改善が期待できるだけでなく、上記官能基をさらに化学修飾することで多様な構造体への誘導が可能であると考えられる。 According to the present invention, a completely novel PHA having a specific functional group at the carboxy terminal can be produced. The PHA of the present invention can be expected to improve the physical properties of the conventional PHA by using it as an additive for producing a molded product such as a film or a sheet, and also has various structures by further chemically modifying the functional group. It is thought that guidance to the body is possible.

図1は、実施例8の1H-NMRチャートである。FIG. 1 is a 1 H-NMR chart of Example 8. 図2は、実施例16の1H-NMRチャートである。FIG. 2 is a 1 H-NMR chart of Example 16. 図3は、比較例1の1H-NMRチャートである。FIG. 3 is a 1 H-NMR chart of Comparative Example 1.

以下、本発明について、さらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明のPHAは、繰り返し単位が下記一般式(1)
[-C*HR1-CH2-CO-O-] ・・・(1)
(式中、R1はCn2n+1で表されるアルキル基であり、nは1~15の整数であり、*は不斉炭素であることを表す。)
で示されるR-3-ヒドロキシアルカン酸(以下、「3HA」と略す)の単独又は共重合ポリマー(以下、これらのポリマーを「P3HA」と略す)であって、P3HAが単独ポリマーであるか共重合ポリマーであるかに応じて、カルボキシ末端に以下に示す基が結合しているものである。好ましくは該カルボキシ基を含むエステル結合に以下の基が結合しており、PHAの末端に、三重結合、二重結合、メルカプト基(チオール基)、アリル基を有するものである。
(1)単独ポリマーである時にカルボキシ末端に結合する基
炭素数4~8のアルキニル基、炭素数3~8のアルケニル基、炭素数2、4~8のメルカプトアルキル基、炭素数3~8のアジド化アルキル基、またはアルキル基の炭素数が2~6のアリル(ポリ)オキシアルキル基
(2)共重合ポリマーである時にカルボキシ末端に結合する基
炭素数3~8のアルキニル基、炭素数3~8のアルケニル基、炭素数2~8のメルカプトアルキル基、炭素数3~8のアジド化アルキル基、またはアルキル基の炭素数が2~6のアリル(ポリ)オキシアルキル基
In the PHA of the present invention, the repeating unit is the following general formula (1).
[-C * HR 1 -CH 2 -CO-O-] ・ ・ ・ (1)
(In the equation, R 1 is an alkyl group represented by C n H 2n + 1 , n is an integer of 1 to 15, and * represents an asymmetric carbon.)
Is a single or copolymer polymer (hereinafter, these polymers are abbreviated as "P3HA") of R-3-hydroxyalkanoic acid (hereinafter, abbreviated as "3HA") represented by, and whether P3HA is a single polymer or co-polymer. The following groups are bonded to the carboxy terminal depending on whether the polymer is a polymer. Preferably, the following group is bonded to the ester bond containing the carboxy group, and the PHA has a triple bond, a double bond, a mercapto group (thiol group), and an allyl group at the terminal.
(1) A group bonded to the carboxy terminal when it is a single polymer, an alkynyl group having 4 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 3 to 8 carbon atoms, a mercaptoalkyl group having 2 or 4 to 8 carbon atoms, and a mercaptoalkyl group having 3 to 8 carbon atoms. Azylated alkyl group or allyl (poly) oxyalkyl group having 2 to 6 carbon atoms (2) Group bonded to the carboxy terminal when it is a copolymerized polymer Alkinyl group having 3 to 8 carbon atoms, 3 carbon atoms An alkenyl group to 8 to an alkenyl group, a mercaptoalkyl group having 2 to 8 carbon atoms, an azylated alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, or an allyl (poly) oxyalkyl group having an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms.

なお、前述した非特許文献6には、上記一般式(1)においてn=1である3HBのホモポリマーであって、そのカルボキシ末端にプロピニル基(炭素数3のアルキニル基)およびメルカプトプロピル基(炭素数3のアルキル基を有するチオール基)が開示されているに過ぎず、本発明とは官能基の種類が相違する。また、両者は使用する微生物種が相違する。 In addition, in the above-mentioned non-patent document 6, it is a homopolymer of 3HB having n = 1 in the above general formula (1), and a propynyl group (alkynyl group having 3 carbon atoms) and a mercaptopropyl group (alkynyl group having 3 carbon atoms) at the carboxy terminal thereof ( A thiol group having an alkyl group having 3 carbon atoms) is only disclosed, and the type of functional group is different from that of the present invention. In addition, the types of microorganisms used are different between the two.

すなわち本発明のPHAは、3HAを主要モノマーユニットとし、P3HAと称される、微生物から生産されるポリエステル樹脂である。本発明のPHAを構成するモノマーユニットとしては、例えば3HB(上記一般式(1)において、Cn2n+1で表されるアルキル基R1のn=1)、3HV(n=2)、3HHx(n=3)、3-ヒドロキシヘプタン酸(n=4)、3-ヒドロキシオクタン酸(n=5)、3-ヒドロキシノナン酸(n=6)、3-ヒドロキシデカン酸(n=7)、3-ヒドロキシウンデカン酸(n=8)、3-ヒドロキシドデカン酸(n=9)などが挙げられる。That is, the PHA of the present invention is a polyester resin produced from a microorganism called P3HA, which has 3HA as a main monomer unit. Examples of the monomer unit constituting the PHA of the present invention include 3HB (n = 1 of the alkyl group R1 represented by C n H 2n + 1 in the above general formula (1)), 3HV (n = 2). 3HHx (n = 3), 3-hydroxyheptanic acid (n = 4), 3-hydroxyoctanoic acid (n = 5), 3-hydroxynonanoic acid (n = 6), 3-hydroxydecanoic acid (n = 7) , 3-Hydroxyundecanoic acid (n = 8), 3-hydroxydodecanoic acid (n = 9) and the like.

本発明のPHAにおけるモノマーユニットは、単一種で構成されていても良いし、複数種で構成されていても良い。複数種のモノマーユニットを含む場合、2種類以上の3HAを共重合させたものであってもよいし、1種または2種以上の3HAに対し、4HB等の4-ヒドロキシアルカン酸を共重合させたものであってもよい。本発明のPHAとしては、モノマーユニットとして、少なくとも3HBを含んでいることが好ましい。本発明のPHAは、モノマーユニットとして上記3HBのみからなるPHBであってもよく、3HBとその他のモノマーユニットからなる共重合体であっても良い。3HB以外のモノマーユニットとして、前述したモノマーユニットのほか、3HP、4HB、5HV、6-ヒドロキシヘキサン酸(6-hydroxyhexanonate;以下、「6HHx」と略す)などが挙げられる。このような共重合体の例として、3HHxをさらに有するPoly(3HB-co-3HHx)(以下、「PHBH」と略す)、3HVをさらに有するPoly(3HB-co-3HV)、4HVをさらに有するPoly(3HB-co-4HV)などが挙げられる。これらのうちPHBHが好ましい。 The monomer unit in PHA of the present invention may be composed of a single species or may be composed of a plurality of species. When a plurality of types of monomer units are contained, two or more types of 3HA may be copolymerized, or one type or two or more types of 3HA may be copolymerized with 4-hydroxyalkanoic acid such as 4HB. It may be a polymer. The PHA of the present invention preferably contains at least 3HB as a monomer unit. The PHA of the present invention may be a PHB composed of only the above 3HB as a monomer unit, or may be a copolymer composed of 3HB and other monomer units. Examples of the monomer unit other than 3HB include, in addition to the above-mentioned monomer unit, 3HP, 4HB, 5HV, 6-hydroxyhexanoate (hereinafter, abbreviated as “6HHx”) and the like. As an example of such a copolymer, Poly (3HB-co-3HHx) further having 3HHx (hereinafter abbreviated as “PHBH”), Poly having further 3HV (3HB-co-3HV), and Poly having 4HV further. (3HB-co-4HV) and the like. Of these, PHBH is preferable.

本発明のPHAが共重合体である場合の各モノマーユニットの共重合比率は特に限定されないが、3HBをモノマーユニットとして含有する場合、その共重合比率は、50モル%以上であることがより好ましく、60モル%以上であることがさらに好ましく、70モル%以上であることが一層好ましく、80モル%以上であることが特に好ましい。また本発明のPHAがPHBHである場合、3HHx共重合比率の下限は、1モル%が好ましく、2モル%がより好ましく、3モル%がさらに好ましい。またその上限は、20モル%が好ましく、15モル%がより好ましく、12モル%がさらに好ましい。 When the PHA of the present invention is a copolymer, the copolymerization ratio of each monomer unit is not particularly limited, but when 3HB is contained as a monomer unit, the copolymerization ratio is more preferably 50 mol% or more. , 60 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, and particularly preferably 80 mol% or more. When the PHA of the present invention is PHBH, the lower limit of the 3HHx copolymerization ratio is preferably 1 mol%, more preferably 2 mol%, still more preferably 3 mol%. The upper limit thereof is preferably 20 mol%, more preferably 15 mol%, still more preferably 12 mol%.

上述したように本発明のPHAは、ポリマー主鎖のカルボキシ末端に、特定の官能基としてアルキニル基、アルケニル基、チオール基(メルカプト基)、アジド基、またはアリル基が導入されていることを特徴とする。本発明のPHAのカルボキシ末端は、アルキル鎖を介してアルキニル基、アルケニル基、チオール基、アジド基を有しており、またオキシアルキル鎖を介してアリル基を有する。 As described above, the PHA of the present invention is characterized in that an alkynyl group, an alkenyl group, a thiol group (mercapto group), an azido group, or an allyl group is introduced as a specific functional group at the carboxy terminal of the polymer main chain. And. The carboxy terminal of PHA of the present invention has an alkynyl group, an alkenyl group, a thiol group, and an azide group via an alkyl chain, and has an allyl group via an oxyalkyl chain.

上記炭素数3~8のアルキニル基として、直鎖状または分岐状のプロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、へプチニル基、オクチニル基が挙げられる。分岐はない方、すなわち直鎖が好ましい。炭素数は3~6であることが好ましく、なかでもプロピニル基、ブチニル基、ヘキシニル基が好ましい例として挙げられる。 Examples of the alkynyl group having 3 to 8 carbon atoms include a linear or branched propynyl group, a butynyl group, a pentynyl group, a hexynyl group, a heptynyl group, and an octynyl group. The one without branching, that is, the straight line is preferable. The number of carbon atoms is preferably 3 to 6, and among them, a propynyl group, a butynyl group, and a hexynyl group are preferable examples.

上記炭素数3~8のアルケニル基として、直鎖状または分岐状のプロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、へプテニル基、オクテニル基が挙げられる。分岐はない方、すなわち直鎖が好ましい。炭素数は3~6であることが好ましく、なかでもプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基が好ましい例として挙げられる。 Examples of the alkenyl group having 3 to 8 carbon atoms include a linear or branched propenyl group, a butenyl group, a pentenyl group, a hexenyl group, a heptenyl group and an octenyl group. The one without branching, that is, the straight line is preferable. The number of carbon atoms is preferably 3 to 6, and among them, a propenyl group, a butenyl group, and a hexenyl group are preferable examples.

上記炭素数2~8のメルカプトアルキル基として、直鎖状または分岐状のメルカプトエチル基、メルカプトプロピル基、メルカプトブチル基、メルカプトペンチル基、メルカプトヘキシル基、メルカプトヘプチル基、メルカプトオクチル基が挙げられる。分岐はない方、すなわち直鎖が好ましい。炭素数は2~6であることが好ましく、3~6であることがより好ましい。例えばメルカプトエチル基、メルカプトプロピル基が好ましい例として挙げられる。 Examples of the mercaptoalkyl group having 2 to 8 carbon atoms include a linear or branched mercaptoethyl group, a mercaptopropyl group, a mercaptobutyl group, a mercaptopentyl group, a mercaptohexyl group, a mercaptoheptyl group and a mercaptooctyl group. The one without branching, that is, the straight line is preferable. The number of carbon atoms is preferably 2 to 6, and more preferably 3 to 6. For example, a mercaptoethyl group and a mercaptopropyl group are preferable examples.

上記炭素数3~8のアジド化アルキル基として、直鎖状または分岐状のアジド化プロピル基、アジド化ブチル基、アジド化ペンチル基、アジド化ヘキシル基、アジド化ヘプチル基が挙げられる。分岐はない方、すなわち直鎖が好ましい。炭素数は3~6であることが好ましく、なかでもアジド化プロピル基、アジド化ブチル基が好ましい例として挙げられる。 Examples of the azized alkyl group having 3 to 8 carbon atoms include a linear or branched propyl azide group, a butyl azide group, a pentyl azide group, a hexyl azide group, and a heptyl azide group. The one without branching, that is, the straight line is preferable. The number of carbon atoms is preferably 3 to 6, and among them, the propyl azide group and the butyl azide group are preferable examples.

アルキル基の炭素数が2~6のアリル(ポリ)オキシアルキル基として、オキシアルキルを1~3有するものが挙げられ、好ましくは1である。オキシアルキル基としては例えばオキシエチル基、オキシプロピル基、オキシブチル基、オキシペンチル基、オキシヘキシル基が挙げられ、なかでもオキシエチル基、オキシプロピル基、オキシブチル基が好ましい例として挙げられる。分岐はない方、すなわち直鎖が好ましい。アリル(ポリ)オキシアルキル基の総炭素数は2~6であることが好ましく、例えばアリルオキシエチル基、アリルオキシプロピル基、アリルオキシブチル基が挙げられる。 Examples of the allyl (poly) oxyalkyl group having 2 to 6 carbon atoms in the alkyl group include those having 1 to 3 oxyalkyls, preferably 1. Examples of the oxyalkyl group include an oxyethyl group, an oxypropyl group, an oxybutyl group, an oxypentyl group and an oxyhexyl group, and among them, an oxyethyl group, an oxypropyl group and an oxybutyl group are preferable examples. The one without branching, that is, the straight line is preferable. The total number of carbon atoms of the allyl (poly) oxyalkyl group is preferably 2 to 6, and examples thereof include an allyloxyethyl group, an allyloxypropyl group, and an allyloxybutyl group.

本発明のPHAは上記の通り特定の官能基をカルボキシル基末端に有していることを特徴とするが、ポリマー側鎖にもさらに官能基を有していてもかまわない。但し、本発明のPHAをさらに化学修飾して新たな誘導体を合成する場合には、反応制御の観点からカルボキシル基末端にのみ官能基を有しているのが好ましい。 The PHA of the present invention is characterized by having a specific functional group at the terminal of the carboxyl group as described above, but the polymer side chain may also have a further functional group. However, when the PHA of the present invention is further chemically modified to synthesize a new derivative, it is preferable to have a functional group only at the terminal of the carboxyl group from the viewpoint of reaction control.

本発明のPHAの分子量は限定されないが、下記本発明の製造方法を利用する場合、比較的低分子量のPHAが得られる傾向がある。例えば重量平均分子量(Mw)として、5000~20000000程度、使用目的によっては8000~300000程度やさらに10000~100000程度であっても差し支えない。また数平均分子量(Mn)として3000~1500000程度、使用目的によっては5000~1000000程度やさらに7000~800000程度であっても差し支えない。The molecular weight of PHA of the present invention is not limited, but when the following production method of the present invention is used, a relatively low molecular weight PHA tends to be obtained. For example, the weight average molecular weight (M w ) may be about 5,000 to 20,000, 8,000 to 3,000, or even 10,000 to 100,000 depending on the purpose of use. The number average molecular weight (M n ) may be about 3000 to 150,000, about 5000 to 1,000,000 or even about 7,000 to 800,000 depending on the purpose of use.

上述した本発明のPHAを生産する方法としては、上記特定の官能基をカルボキシ末端に導入できるよう、上記アルキニル基、アルケニル基、チオール基、アジド基、またはアリル基を有するアルコールを用いてPHAを合成可能な微生物(以下、「本発明の微生物」と言う)を培養する方法(以下、「本発明の製造方法」と言う)が挙げられる。前記アルコールとしては、第一級アルコールが好ましい。 As the above-mentioned method for producing PHA of the present invention, PHA is prepared by using an alcohol having an alkynyl group, an alkenyl group, a thiol group, an azido group, or an allylic group so that the specific functional group can be introduced at the carboxy terminal. Examples thereof include a method of culturing a synthesizable microorganism (hereinafter referred to as “microorganism of the present invention”) (hereinafter referred to as “the production method of the present invention”). The alcohol is preferably a primary alcohol.

このようなアルコールとしては、例えば2-プロピン-1-オール、3-ブチン-1-オール、4-ペンチン-1-オール、5-ヘキシン-1-オール;2-プロペン-1-オール、3-ブテン-1-オール、4-ペンテン-1-オール、5-ヘキセン-1-オール;2-メルカプトエタノール、3-メルカプトプロパノール、4-メルカプトブタノール、5-メルカプトペンタノール、6-メルカプトヘキサノール;4-アジドブタン-1-オール、5-アジドペンタン-1-オール、6-アジドヘキサン-1-オール;エチレングリコールモノアリルエーテル、プロピレングリコールモノアリルエーテル、テトラメチレングリコールモノアリルエーテル、ペンタメチレングリコールモノアリルエーテルなどが挙げられる。なかでも、2-プロペン-1-オール、3-ブテン-1-オール、5-ヘキセン-1-オール、2-プロピン-1-オール、3-ブチン-1-オール、5-ヘキシン-1-オール、2-メルカプトエタノール、3-メルカプトプロパノール、エチレングリコールモノアリルエーテルなどが好ましい例として挙げられる。これ以外にも、アルキル鎖部分に分岐構造を有するアルコールや、ヒドロキシ基を複数有するアルコール、あるいはアルキニル基、アルケニル基、チオール基、アジド基、またはアリル基を複数有するアルコールを使用しても良い。また、これらのアルコールは、単独種で使用しても良いし、複数種を併用しても良い。 Examples of such alcohols include 2-propin-1-ol, 3-butyne-1-ol, 4-pentin-1-ol, 5-hexin-1-ol; 2-propen-1-ol, 3-. Butene-1-ol, 4-pentene-1-ol, 5-hexen-1-ol; 2-mercaptoethanol, 3-mercaptopropanol, 4-mercaptobutanol, 5-mercaptopentanol, 6-mercaptohexanol; 4- Azidobutane-1-ol, 5-azidpentane-1-ol, 6-azidohexane-1-ol; ethylene glycol monoallyl ether, propylene glycol monoallyl ether, tetramethylene glycol monoallyl ether, pentamethylene glycol monoallyl ether, etc. Can be mentioned. Among them, 2-propen-1-ol, 3-butene-1-ol, 5-hexene-1-ol, 2-propin-1-ol, 3-butyne-1-ol, 5-hexin-1-ol , 2-Mercaptoethanol, 3-Mercaptopropanol, ethylene glycol monoallyl ether and the like are preferred examples. In addition to this, an alcohol having a branched structure in the alkyl chain portion, an alcohol having a plurality of hydroxy groups, or an alcohol having a plurality of alkynyl groups, alkenyl groups, thiol groups, azido groups, or allyl groups may be used. In addition, these alcohols may be used alone or in combination of two or more.

本発明の製造方法では、微生物菌体内でのPHA合成における連鎖移動反応において、上記アルコールが停止剤として機能していると考えられる。その場合、どのようなアルコールが停止剤として機能するのかは、本発明の微生物が有するPHA合成酵素のアルコールに対する基質特異性に依存する。本発明の製造方法においては、上記本発明の微生物が、Aeromonas(アエロモナス)属、Ralstonia(ラルストニア)属またはPseudomonas(シュードモナス)属由来のPHA合成酵素をコードする遺伝子(以下、「PHA合成酵素遺伝子」と略す)を有する微生物であるのが好ましく、さらに具体的には、PHA合成酵素遺伝子として、配列番号1に記載するアミノ酸配列からなる、Aeromonas caviae(アエロモナス キャビエ)由来で、かつ149番目のアスパラギンがセリンに、171番目のアスパラギン酸がグリシンにそれぞれ人工的に置き換えられたPHA合成酵素遺伝子、配列番号2に記載するアミノ酸配列からなる、Ralstonia eutropha(ラルストニア ユートロファ)由来のPHA合成酵素遺伝子、配列番号3に記載するアミノ酸配列からなる、Pseudomonas Sp.61-3由来で、325番目のセリンがトレオニンに、477番目のセリンがアルギニンに、481番目のグルタミンがアルギニンにそれぞれ人工的に置き換えられたPHA合成酵素遺伝子等がより好ましい例としてあげられるが、これらに限定されない。Aeromonas属由来PHA合成酵素は炭素数3~6のヒドロキシアルカン酸CoAを基質とすることが知られているため、Aeromonas属由来のPHA合成酵素遺伝子を有する微生物を使用することで、3HB、3HP、4HB、3HV、5HV、および3HHxからなるホモポリマー、あるいはこれらのモノマーユニットからなる共重合PHAが生産できる。また、Ralstonia属由来PHA合成酵素は炭素数3~5のヒドロキシアルカン酸CoAを基質とすることが知られているため、Ralstonia属由来PHA合成酵素遺伝子を有する微生物を使用することで、3HB、3HP、4HB、3HV、および5HVからなるホモポリマー、あるいはこれらのモノマーユニットからなる共重合PHAが生産できる。また、Pseudomonas属由来PHA合成酵素は炭素数3~12のヒドロキシアルカン酸CoAを基質とすることが知られているため、Pseudomonas属由来PHA合成酵素遺伝子を有する微生物を使用することで、3HB、3HP、4HB、3HV、5HV、3HHx、6HHx、3-ヒドロキシヘプタン酸、3-ヒドロキシオクタン酸、3-ヒドロキシノナン酸、3-ヒドロキシデカン酸、3-ヒドロキシウンデカン酸、3-ヒドロキシドデカン酸からなるホモポリマー、あるいはこれらのモノマーユニットからなる共重合PHAが生産できる。 In the production method of the present invention, it is considered that the alcohol functions as a stop agent in the chain transfer reaction in PHA synthesis in the microbial cells. In that case, what kind of alcohol functions as a stop agent depends on the substrate specificity of the PHA synthase possessed by the microorganism of the present invention for alcohol. In the production method of the present invention, the above-mentioned microorganism of the present invention is a gene encoding a PHA synthase derived from Aeromonas (Aeromonas), Ralstonia (Ralstonia) or Pseudomonas (Pseudomonas) (hereinafter, "PHA synthase gene"). It is preferable that the microorganism has (abbreviated as), and more specifically, as the PHA synthase gene, the 149th asparagine derived from Aeromonas caviae (Aeromonas caviae) having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 is used. PHA synthase gene derived from Ralstonia europha (Ralstonia eutropha), which consists of the PHA synthase gene in which serine is artificially replaced with glisin at the 171st aspartic acid, and the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, PHA synthase gene, SEQ ID NO: 3. Pseudomonas Sp. Consisting of the amino acid sequence described in 1. A more preferable example is a PHA synthase gene derived from 61-3 in which serine at position 325 is artificially replaced with threonine, serine at position 477 is replaced with arginine, and glutamine at position 481 is artificially replaced with arginine. Not limited to these. Since the PHA synthase derived from Aeromonas is known to use CoA hydroxyalkanoic acid having 3 to 6 carbon atoms as a substrate, by using a microorganism having a PHA synthase gene derived from Aeromonas, 3HB, 3HP, Homopolymers consisting of 4HB, 3HV, 5HV, and 3HHx, or copolymerized PHA consisting of these monomer units can be produced. Further, since the Ralstonia-derived PHA synthase is known to use hydroxyalkanoates CoA having 3 to 5 carbon atoms as a substrate, 3HB and 3HP can be used by using a microorganism having a Ralstonia-derived PHA synthase gene. Homopolymers consisting of 4, 4HB, 3HV, and 5HV, or copolymerized PHA consisting of these monomer units can be produced. Further, since it is known that the PHA synthase derived from the genus Pseudomonas uses CoA hydroxyalkanoate having 3 to 12 carbon atoms as a substrate, 3HB and 3HP can be used by using a microorganism having a PHA synthase gene derived from the genus Pseudomonas. , 4HB, 3HV, 5HV, 3HHx, 6HHx, 3-hydroxyheptanoic acid, 3-hydroxyoctanoic acid, 3-hydroxynonanoic acid, 3-hydroxydecanoic acid, 3-hydroxyundecanoic acid, 3-hydroxydodecanoic acid. , Or a copolymerized PHA composed of these monomer units can be produced.

本発明の微生物種は特に限定されず、細菌、または真菌のいずれであってもよい。例えば、Acinetobacter(アシネトバクター)属、Aeromonas(アエロモナス)属、Alcaligenes(アルカリゲネス)属、Allochromatium(アルロクロマチウム)属、Azorhizobium(アゾリゾビウム)属、Azotobacter(アゾトバクター)属、Bacillus(バチルス)属、Burkholderia(バークホルデリア)属、Candida(カンジダ)属、Caulobacter(カウロバクター)属、Chromobacterium(クロモバクテリウム)属、Comamonas(コマモナス)属、Cupriavidus(カプリアビダス)属、Ectothiorhodospira(エクトチオドスピラ)属、Escherichia属、Klebsiella(クレブシエラ)属、Methylobacterium(メチロバクテリウム)属、Nocardia(ノカルディア)属、Paracoccus(パラコッカス)属、Pseudomonas(シュードモナス)属、Ralstonia(ラルストニア)属、Rhizobium(リゾビウム)属、Rhodobacter(ロドバクター)属、Rhodococcus(ロドコッカス)属、Rhodospirillum(ロドスピリルム)属、Rickettsia(リケッチア)属、Saccharomyces(サッカロミセス)属、Sinorhizobium(シノリゾビウム)属、Sphingomonas(スフィンゴモナス)属、Synechocystis(シネコシスティス)属、Thiococcus(チオコッカス)属、Thiocystis(チオキスチス)属、Vibrio(ビブリオ)属、Wautersia(ウォーテルシア)属、またはZoog/Loea(ゾオグ/ロエア)属に属する微生物が挙げられる。中でもAeromonas属、Alcaligenes属、Cupriavidus属、Escherichia属、Pseudomonas属、Ralstonia属等に属する微生物が好ましく、Cupriavidus属、Escherichia属、Ralstonia属に属する微生物がより好ましく、Cupriavidus属に属する微生物がさらにより好ましい。本発明の微生物して特に好ましいのは、Cupriavidus necator(カプリアビダス ネカトール)である。 The microbial species of the present invention is not particularly limited and may be either a bacterium or a fungus. For example, the genus Acinetobacter, the genus Aeromonas, the genus Alcaligenes, the genus Allochromatium, the genus Azorhizobium, the genus AzotoBacter, the genus Azotobacter. Genus Delia, genus Candida, genus Caulobacter, genus Chromobacterium, genus Comamonas, genus Cupriavidus, genus Ectothiorhoda, genus Ectothyorhodospira Genus Klebsiella, Genus Metylobacterium, Genus Nocardia, Genus Paracoccus, Genus Pseudomonas, Genus Ralstonia, Genus Rhizobo, Rhizobium Rhodococcus (Rhodococcus) genus, Rhodospirillum (Rhodospirillum) species, rickettsia (rickettsia) genus, Saccharomyces (Saccharomyces) genus, Sinorhizobium (Sinorhizobium) genus, Sphingomonas (Sphingomonas) genus, Synechocystis (Synechocystis) genus, Thiococcus (Chiokokkasu) genus, Thiocystis Examples include microorganisms belonging to the genus (Chiokitis), Vibrio, Watersia, or Zoog / Loea. Among them, microorganisms belonging to the genus Aeromonas, Alcaligenes, Cupriavidus, Escherichia, Pseudomonas, Ralstonia and the like are preferable, and microorganisms belonging to the genus Cupriavidus, Escherycia, Ralstonia and the like are more preferable, and microorganisms belonging to the genus Cupriia are more preferable than those belonging to the genus Cupria. Particularly preferred as the microorganism of the present invention is Cupriavidus necator.

本発明の微生物が元来PHA合成酵素遺伝子を持たない場合、あるいは微生物がもともと有するPHA合成酵素遺伝子が所望するPHA合成酵素遺伝子ではない場合、遺伝子組換え法によって例えば上記好ましいPHA合成酵素遺伝子を宿主となる微生物に導入した形質転換体を使用することも出来る。PHA合成酵素遺伝子を宿主に導入する方法としては、プラスミドで保持する形式であっても良いし、または染色体の任意の位置に導入する形式であっても良い。この際、宿主がもともと有するPHA合成酵素遺伝子は、機能が失われている方が好ましい。該PHA合成酵素遺伝子の機能を欠失する方法としては、一例として、該PHA合成酵素遺伝子を全長にわたって、または部分的に欠損する方法、または該PHA合成酵素遺伝子への塩基の付加、欠失、または置換によって、生産されるPHA合成酵素の機能が欠損する方法などが挙げられる。DNAの挿入または置換の具体的な方法については、例えば、Green,M.R. and Sambrook,J.,2012,Molecular Cloning:A Laboratory Manual Fourth Ed.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,New Yorkに記載の方法を参考にすればよい。 When the microorganism of the present invention does not originally have the PHA synthase gene, or when the PHA synthase gene originally possessed by the microorganism is not the desired PHA synthase gene, for example, the above-mentioned preferable PHA synthase gene is hosted by a gene recombination method. It is also possible to use a transformant introduced into the above-mentioned microorganism. As a method for introducing the PHA synthase gene into the host, it may be carried in a plasmid or introduced at an arbitrary position on the chromosome. At this time, it is preferable that the PHA synthase gene originally possessed by the host loses its function. As a method for deleting the function of the PHA synthase gene, for example, a method for deleting the PHA synthase gene over its entire length or partially, or adding or deleting a base to the PHA synthase gene. Alternatively, a method in which the function of the PHA synthase produced is lost by substitution may be mentioned. Specific methods for inserting or replacing DNA are described, for example, in Green, M. et al. R. and Sambrook, J. Mol. , 2012, Molecular Cloning: A Laboratory Manual Fourth Ed. , Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York may be referred to.

本発明の製造方法においては、PHAを生産する場合の炭素源として上記アルコールを単独で使用しても良いが、上記アルコールを大量に培養に使用すると微生物の成育に影響がある可能性が高いことから、上記アルコールとそれ以外の炭素源を併用するのが好ましい。そのようなアルコール以外の炭素源としては、本発明の微生物が資化可能な炭素源であれば任意の原料を使用することができる。そのような炭素源としては、特に限定されないが、好ましくは、グルコース、フルクトース、スクロースなどの糖類、パーム油、パーム核油(Palm Kernel Oil;以下、「PKO」と略す)、コーン油、やし油、オリーブ油、大豆油、菜種油、ヤトロファ油などの油脂、その分画油類もしくはその精製副産物、またはラウリン酸、オレイン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸などの脂肪酸、それらの誘導体等が好ましい。また、酵母エキスやポリペプトンなども使用することができる。より好ましくは、パーム油、パーム核油などの植物油脂、またはパーム油やパーム核油を分別した低融点分画であるパームオレイン、パームダブルオレイン、もしくはパーム核油オレイン、PFAD(パーム油脂肪酸蒸留物)、PKFAD(パーム核油脂肪酸蒸留物)、または菜種油の脂肪酸蒸留物といった油脂の精製副産物等であり、食糧との競合を避ける観点からは前記油脂の精製副産物が特に好ましい。 In the production method of the present invention, the alcohol may be used alone as a carbon source for producing PHA, but if a large amount of the alcohol is used for culturing, there is a high possibility that the growth of microorganisms will be affected. Therefore, it is preferable to use the above alcohol in combination with other carbon sources. As the carbon source other than such alcohol, any raw material can be used as long as it is a carbon source that can be assimilated by the microorganism of the present invention. Such carbon sources are not particularly limited, but are preferably sugars such as glucose, fructose and sucrose, palm oil, palm kernel oil (hereinafter abbreviated as "PKO"), corn oil and palms. Fats and oils such as oils, olive oils, soybean oils, rapeseed oils and yatrofa oils, fractionated oils thereof or refined by-products thereof, fatty acids such as lauric acid, oleic acid, stearic acid, palmitic acid and myristic acid, and derivatives thereof are preferable. .. In addition, yeast extract, polypeptone, and the like can also be used. More preferably, vegetable oils and fats such as palm oil and palm kernel oil, or palm olein and palm double olein, which are low melting point fractions obtained by separating palm oil and palm kernel oil, or palm kernel oil olein and PFAD (palm oil fatty acid distillation). Products), PKFAD (palm kernel oil fatty acid distillate), refined by-products of fats and oils such as fatty acid distillates of rapeseed oil, and the refined by-products of fats and oils are particularly preferable from the viewpoint of avoiding competition with food.

本発明の製造方法においては、上記アルコール、アルコール以外の炭素源、炭素源以外の栄養源である窒素源、無機塩類、およびその他の有機栄養源を含む培地を用いて、前記微生物を培養することが好ましい。窒素源としては、例えばアンモニア、塩化アンモニウム、尿素、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等のアンモニウム塩の他、ペプトン、肉エキス、酵母エキス等が挙げられる。無機塩類としては、例えばリン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム等が挙げられる。そのほかの有機栄養源としては、例えばグリシン、アラニン、セリン、トレオニン、プロリン等のアミノ酸、ビタミンB1、ビタミンB12、ビタミンC等のビタミン等が挙げられる。 In the production method of the present invention, the microorganism is cultured using a medium containing the above-mentioned alcohol, a carbon source other than alcohol, a nitrogen source which is a nutrient source other than the carbon source, inorganic salts, and other organic nutrient sources. Is preferable. Examples of the nitrogen source include ammonium salts such as ammonia, ammonium chloride, urea, ammonium sulfate and ammonium phosphate, as well as peptone, meat extract and yeast extract. Examples of the inorganic salts include potassium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride and the like. Examples of other organic nutrient sources include amino acids such as glycine, alanine, serine, threonine and proline, and vitamins such as vitamin B1, vitamin B12 and vitamin C.

本発明の製造方法において、培地中における上記アルコールの濃度は特に限定されないが、効率よく本発明のPHAを生産するためには、その下限は0.01g/Lであるのが好ましく、0.05g/Lがさらに好ましく、0.1g/Lがより好ましい。上限としては、上述したように微生物の成育に対する影響を押さえるという観点から、5g/L程度が好ましく、3g/Lがさらに好ましく、2g/Lがより好ましい。さらにアルコールとしてメルカプトアルコールを使用する場合には0.8g/L以下の濃度で使用するのが特に好ましい。 In the production method of the present invention, the concentration of the alcohol in the medium is not particularly limited, but in order to efficiently produce the PHA of the present invention, the lower limit thereof is preferably 0.01 g / L, preferably 0.05 g. / L is more preferable, and 0.1 g / L is more preferable. As the upper limit, as described above, from the viewpoint of suppressing the influence on the growth of microorganisms, about 5 g / L is preferable, 3 g / L is more preferable, and 2 g / L is more preferable. Further, when mercapto alcohol is used as the alcohol, it is particularly preferable to use it at a concentration of 0.8 g / L or less.

それ以外の培養温度、培養時間、培養時pH、培地等の条件は、本発明の微生物において通常使用される培養条件でよい。 Other conditions such as culture temperature, culture time, pH at the time of culture, medium and the like may be the culture conditions usually used in the microorganism of the present invention.

本発明の製造方法において、微生物菌体からPHAを回収する方法は、特に限定されないが、例えば次のような方法により行うことができる。培養終了後、培養液から遠心分離機等で菌体を分離し、その菌体を蒸留水およびメタノール等により洗浄し、乾燥させる。この乾燥菌体から、クロロホルム等の有機溶剤を用いてPHAを抽出する。このPHAを含んだ有機溶剤溶液から、濾過等によって菌体成分を除去し、その濾液にメタノールやヘキサン等の貧溶媒を加えてPHAを沈殿させる。さらに、濾過や遠心分離によって上澄み液を除去し、乾燥させてPHAを回収する。 In the production method of the present invention, the method for recovering PHA from microbial cells is not particularly limited, but can be carried out by, for example, the following method. After completion of the culture, the cells are separated from the culture solution by a centrifuge or the like, and the cells are washed with distilled water, methanol or the like and dried. PHA is extracted from the dried cells using an organic solvent such as chloroform. The bacterial cell component is removed from the organic solvent solution containing PHA by filtration or the like, and a poor solvent such as methanol or hexane is added to the filtrate to precipitate PHA. In addition, the supernatant is removed by filtration or centrifugation and dried to recover PHA.

本発明のPHAは、カルボキシ末端に導入された特定のアルケニル基、アルキニル基、チオール基、アジド基、またはアリル基を介して、化学反応により、さらに任意の化合物に転位させる、即ち化学修飾することもできる。例えば、本発明のPHAがカルボキシ末端にアルケニル基、またはアルキニル基を有する場合、チオール基を含有する化合物を、チオール-エンクリック反応、またはチオール-インクリック反応によって転位させることができる。逆に、本発明のPHAがカルボキシ末端にチオール基を有する場合、アルケニル基、またはアルキニル基を含有する化合物を、チオール-エンクリック反応、またはチオール-インクリック反応によって転位させることができる。あるいは、本発明のPHAがカルボキシ末端にアルキニル基を有する場合、アジド基を含有する化合物を、アルキン-アジドクリック反応によって転位させることができる。逆に、本発明のPHAがカルボキシ末端にアジド基を有する場合、アルキニル基を含有する化合物を、アルキン-アジドクリック反応によって転位させることができる。このような化学修飾によって得られる誘導体も、本発明の範疇である。さらには、本発明のPHAや、上記その誘導体である化合物を含有する樹脂成形体も本発明の範疇である。前記樹脂成形体においては、本発明のPHAやその誘導体である化合物を単独で使用してもよく、従来公知のPHAと混合して使用することも出来る。 The PHA of the present invention is further transferred to an arbitrary compound by a chemical reaction via a specific alkenyl group, alkynyl group, thiol group, azido group, or allyl group introduced at the carboxy terminal, that is, chemically modified. You can also. For example, when the PHA of the present invention has an alkenyl group or an alkynyl group at the carboxy terminal, the compound containing a thiol group can be rearranged by a thiol-enclick reaction or a thiol-inclick reaction. Conversely, when the PHA of the present invention has a thiol group at the carboxy terminal, the compound containing an alkenyl group or an alkynyl group can be rearranged by a thiol-enclick reaction or a thiol-inclick reaction. Alternatively, when the PHA of the present invention has an alkynyl group at the carboxy terminal, the compound containing an azido group can be rearranged by an alkyne-azidoclick reaction. Conversely, when the PHA of the present invention has an azido group at the carboxy terminal, the compound containing an alkynyl group can be rearranged by an alkyne-azidoclick reaction. Derivatives obtained by such chemical modification are also within the scope of the present invention. Further, the PHA of the present invention and the resin molded body containing the compound which is the derivative thereof are also within the scope of the present invention. In the resin molded product, the PHA of the present invention or a compound which is a derivative thereof may be used alone, or may be mixed with a conventionally known PHA and used.

本発明のPHAがポリマー主鎖の末端にのみ官能基を有する場合、反応後の生成物を限定することができ、より好ましい。例えば、側鎖に二重結合を有するPHAと、カルボキシ末端にチオール基を有するPHAを反応させることで、グラフトポリマーへと誘導することができる。また、カルボキシ末端にアルケン基を有するPHAを、ペンタエリトリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオナート)のような多分岐構造を有するチオール化合物に転位させれば、多分岐型PHAへと誘導することもできる。あるいは、カルボキシ末端にアルケン基が導入されたPHAを含有する樹脂組成物を、フィルム、シート、不織布などに加工し、その後にチオール化合物を転位させることで、樹脂成形物の表面修飾をすることができる。 When the PHA of the present invention has a functional group only at the end of the polymer backbone, the product after the reaction can be limited, which is more preferable. For example, a PHA having a double bond in the side chain and a PHA having a thiol group at the carboxy terminal can be reacted to induce a graft polymer. Further, by rearranging a PHA having an alkene group at the carboxy terminal to a thiol compound having a multi-branched structure such as pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate), it can be induced to be a multi-branched PHA. .. Alternatively, the surface of the resin molded product can be modified by processing a PHA-containing resin composition having an alkene group introduced at the carboxy terminal into a film, sheet, non-woven fabric, or the like, and then rearranging the thiol compound. can.

さらに、本発明のPHAを利用してデンドリマーを構成すれば、生体適合性の高い医療用材料や、適度な徐放性を有する農業用資材を提供することもできる。 Further, if the dendrimer is configured by using the PHA of the present invention, it is possible to provide a medical material having high biocompatibility and an agricultural material having an appropriate sustained release property.

本願は、2016年3月25日に出願された日本国特許出願第2016-062278号に基づく優先権の利益を主張するものである。2016年3月25日に出願された日本国特許出願第2016-062278号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。 This application claims the benefit of priority under Japanese Patent Application No. 2016-062278 filed on March 25, 2016. The entire contents of the specification of Japanese Patent Application No. 2016-062278 filed on March 25, 2016 are incorporated herein by reference.

以下に実施例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、菌株の育種、PHAに含まれるモノマーユニット共重合比率の分析方法、PHAの分子量の分析方法は以下の通りである。 Examples are shown below and the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to these examples. The method for breeding the strain, the method for analyzing the monomer unit copolymerization ratio contained in PHA, and the method for analyzing the molecular weight of PHA are as follows.

(菌株の育種)
本明細書の実施例における遺伝子操作は、前述のGreen,M.R. and Sambrook,J.(2012)に記載されている方法で行うことができる。また、遺伝子操作に使用する酵素、クローニング宿主などは市場の供給者から購入し、その取扱説明書に従って使用することができる。なお、実施例等に用いられる酵素は、遺伝子操作に使用できるものであれば特に限定されない。
(Breeding of strains)
The genetic manipulations in the examples herein are described in Green, M. et al. R. and Sambrook, J. Mol. It can be done by the method described in (2012). In addition, enzymes used for genetic manipulation, cloning hosts, etc. can be purchased from market suppliers and used according to their instruction manuals. The enzyme used in Examples and the like is not particularly limited as long as it can be used for genetic manipulation.

(PHAに含まれるモノマーユニット共重合比率の分析方法)
PHAに含まれるモノマーユニット共重合比率は、NMRを用いて分析した。具体的には、得られたPHA2mgを重クロロホルム2mLに溶かし、試料管に移して測定に供した。検出された各ピークの面積から、モノマーユニットの共重合比率を算出した。
(Analysis method of monomer unit copolymerization ratio contained in PHA)
The monomer unit copolymerization ratio contained in PHA was analyzed using NMR. Specifically, 2 mg of the obtained PHA was dissolved in 2 mL of deuterated chloroform and transferred to a sample tube for measurement. From the area of each detected peak, the copolymerization ratio of the monomer unit was calculated.

(PHAの分子量の分析方法)
PHAの分子量は、ゲルパーミッションクロマトグラフィー法により分析した。PHAを1.5g/Lの濃度でクロロホルムに溶解し、Φ=0.2μmフィルターで濾過して得られた濾液を分析サンプルとした。測定システムは島津製作所のGPCシステムを使用した。カラムはShodex GPC K-806L(昭和電工)を2本直列に接続した状態で使用し、カラムオーブンは40℃に設定した。移動相はクロロホルムを使用し、流速は1.0mL/分とした。分子量標品としては、、約700万、約190万、約35万、約19万、約3万、約2千のポリスチレンを使用した。標品6点の分析結果から検量線を作成し、これを元にPHAの分子量(重量平均分子量Mw、および数平均分子量Mn)を算出した。
(Analysis method of molecular weight of PHA)
The molecular weight of PHA was analyzed by gel permission chromatography. The filtrate obtained by dissolving PHA in chloroform at a concentration of 1.5 g / L and filtering with a Φ = 0.2 μm filter was used as an analysis sample. The measurement system used was the GPC system of Shimadzu Corporation. The column was used with two Shodex GPC K-806L (Showa Denko) connected in series, and the column oven was set to 40 ° C. Chloroform was used as the mobile phase, and the flow rate was 1.0 mL / min. As the molecular weight specimen, about 7 million, about 1.9 million, about 350,000, about 190,000, about 30,000, and about 2,000 polystyrene were used. A calibration curve was prepared from the analysis results of 6 specimens, and the molecular weight of PHA (weight average molecular weight M w and number average molecular weight M n ) was calculated based on the calibration curve.

(PHAのカルボキシ末端構造の確認)
1H-NMRを用いてカルボキシ末端に所定の基が導入されているか確かめた。1H-NMRの測定は、日本電子製NMR機器を用い、室温にて、500MHz、SCAN回数256回程度の条件で行った。データ解析は、ALICE2 for windows ver.4を用いて行なった。下記実施例8、16については、具体的な結果を図1、図2に示す。比較のため、比較例1の結果も図3に示す。
(Confirmation of carboxy terminal structure of PHA)
1 It was confirmed by 1 H-NMR whether a predetermined group was introduced at the carboxy terminal. 1 1 H-NMR was measured using an NMR instrument manufactured by JEOL Ltd. at room temperature under the conditions of 500 MHz and 256 SCANs. Data analysis is performed by ALICE2 for windows ver. 4 was used. Specific results of Examples 8 and 16 below are shown in FIGS. 1 and 2. For comparison, the results of Comparative Example 1 are also shown in FIG.

2-プロペン-1-オールを0.2g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
微生物としては、WO2015/115619号記載のKNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を使用した。KNK-005 trcphaJ4b/ΔphaZ1,2,6株は、染色体上のphaZ1遺伝子およびphaZ6遺伝子を全長欠失し、phaZ2遺伝子の16番目のコドンから終止コドンまでを欠失し、染色体上に配列番号4に記載のAeromonas caviae由来の変異型PHA合成酵素遺伝子を有し、phaJ4b遺伝子上流に配列番号5記載の発現調節配列が挿入された菌株である。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 0.2 g / L of 2-propen-1-ol As a microorganism, KNK-005 trc-described in WO2015 / 115619. The phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strains were used. The KNK-005 trcphaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain has a full-length deletion of the phaZ1 and phaZ6 genes on the chromosome, the 16th codon to the termination codon of the phaZ2 gene, and the sequence number 4 on the chromosome. It is a strain having the mutant PHA synthase gene derived from Aeromonas caviae described above and having the expression control sequence set forth in SEQ ID NO: 5 inserted upstream of the phaJ4b gene.

(培養)
上記微生物を以下の条件で培養した。
(culture)
The above microorganisms were cultured under the following conditions.

種母培地の組成は、10g/L 肉エキス、10g/L バクトトリプトン、2g/L酵母エキス、9g/L リン酸二水素ナトリウム12水和物、1.5g/L リン酸水素二カリウムとした。 The composition of the seed medium was 10 g / L meat extract, 10 g / L bactotrypton, 2 g / L yeast extract, 9 g / L sodium dihydrogen phosphate dodecahydrate, and 1.5 g / L dipotassium hydrogen phosphate. did.

PHA生産培地の組成は、11g/L リン酸水素二ナトリウム12水和物、1.9g/L リン酸水素二カリウム、1.3g/L 硫酸アンモニウム、5mL/L マグネシウム溶液、1mL/L 微量金属塩溶液とした。マグネシウム溶液は、水に200g/L 硫酸マグネシウム七水和物を溶かして調製した。微量金属塩溶液は、0.1N塩酸に、0.218g/L 塩化コバルト六水和物、16.2g/L 塩化鉄(III)六水和物、10.3g/L 塩化カルシウム二水和物、0.118g/L 塩化ニッケル六水和物、0.156g/L 硫酸銅五水和物を溶かして調製した。 The composition of the PHA production medium is 11 g / L disodium hydrogen phosphate 12 hydrate, 1.9 g / L dipotassium hydrogen phosphate, 1.3 g / L ammonium sulfate, 5 mL / L magnesium solution, 1 mL / L trace metal salt. It was made into a solution. The magnesium solution was prepared by dissolving 200 g / L magnesium sulfate heptahydrate in water. The trace metal salt solution is 0.1N hydrochloric acid, 0.218 g / L cobalt chloride hexahydrate, 16.2 g / L iron (III) chloride hexahydrate, 10.3 g / L calcium chloride dihydrate. , 0.118 g / L nickel chloride hexahydrate, 0.156 g / L copper sulfate pentahydrate was dissolved and prepared.

菌株のグリセロールストック溶液50μLを種母培地10mLに接種し、30℃で24時間振盪培養した。得られた培養液を前培養液とした。 50 μL of the glycerol stock solution of the strain was inoculated into 10 mL of the seed medium, and the cells were cultured with shaking at 30 ° C. for 24 hours. The obtained culture broth was used as a preculture broth.

PHA生産培養は、フラスコで行った。500mL容量の振盪フラスコにPHA生産培地50mLを入れた。植菌直前に、マグネシウム溶液を250μL、微量金属溶液を50μL、PKOを1g添加し、さらに2-プロペン-1-オールを0.2g/Lとなるように添加した。培地調製後、振盪フラスコに前培養液を500μL接種し、30℃で72時間振盪培養を行った。 PHA production cultures were performed in flasks. 50 mL of PHA production medium was placed in a 500 mL volumetric shaker flask. Immediately before inoculation, 250 μL of magnesium solution, 50 μL of trace metal solution, 1 g of PKO was added, and 2-propen-1-ol was further added at 0.2 g / L. After preparing the medium, 500 μL of the preculture solution was inoculated into the shaking flask, and shaking culture was performed at 30 ° C. for 72 hours.

(精製)
培養終了後、遠心分離によって菌体を回収し、水で懸濁した後、終濃度3%(w/v)となるようにラウリル硫酸ナトリウムを添加した。調製した菌体溶液を、氷冷しながら超音波で処理し、菌体を破砕した。破砕菌体溶液から遠心分離によってPHAを沈殿として回収し、水およびエタノールで1回ずつ洗浄した後、沈殿を60℃で2時間真空乾燥して、精製PHAとして取得した。
(purification)
After completion of the culture, the cells were collected by centrifugation, suspended in water, and then sodium lauryl sulfate was added to a final concentration of 3% (w / v). The prepared bacterial cell solution was treated with ultrasonic waves while being ice-cooled to crush the bacterial cells. PHA was recovered as a precipitate from the disrupted bacterial cell solution by centrifugation, washed once with water and ethanol, and then vacuum dried at 60 ° C. for 2 hours to obtain purified PHA.

得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。 The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

2-プロペン-1-オールを1.0g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例1と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において培地中に添加する2-プロペン-1-オールの終濃度は1.0g/Lとした。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 1.0 g / L of 2-propen-1-ol KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1 as in Example 1. , 2, 6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, the final concentration of 2-propen-1-ol added to the medium in the PHA production culture was 1.0 g / L. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

3-ブテン-1-オールを0.2g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例1と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において2-プロペン-1-オールの代わりに、3-ブテン-1-オールを終濃度0.2g/Lとなるよう培地中に添加した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 0.2 g / L of 3-butene-1-ol KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1 as in Example 1. , 2, 6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, in the PHA production culture, 3-butene-1-ol was added to the medium at a final concentration of 0.2 g / L instead of 2-propen-1-ol. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

3-ブテン-1-オールを1.0g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例3と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において培地中に添加する3-ブテン-1-オールの終濃度は1.0g/Lとした。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 1.0 g / L of 3-butene-1-ol KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1 as in Example 3. , 2, 6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, the final concentration of 3-butene-1-ol added to the medium in the PHA production culture was 1.0 g / L. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

5-ヘキセン-1-オールを0.2g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例1と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において2-プロペン-1-オールの代わりに、5-ヘキセン-1-オールを終濃度0.2g/Lとなるよう培地中に添加した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 0.2 g / L of 5-hexene-1-ol KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1 as in Example 1. , 2, 6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, in the PHA production culture, 5-hexene-1-ol was added to the medium at a final concentration of 0.2 g / L instead of 2-propen-1-ol. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

5-ヘキセン-1-オールを1.0g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例5と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、培地中に添加する5-ヘキセン-1-オールの終濃度は1.0g/Lとした。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 1.0 g / L of 5-hexene-1-ol KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1 as in Example 5. , 2, 6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, the final concentration of 5-hexene-1-ol added to the medium was 1.0 g / L. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

2-プロピン-1-オールを0.2g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例1と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において2-プロペン-1-オールの代わりに、2-プロピン-1-オールを終濃度0.2g/Lとなるよう培地中に添加した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 0.2 g / L of 2-propyne-1-ol KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1 as in Example 1. , 2, 6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, in the PHA production culture, 2-propyne-1-ol was added to the medium at a final concentration of 0.2 g / L instead of 2-propen-1-ol. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

2-プロピン-1-オールを1.0g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例7と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、培地中に添加する2-プロピン-1-オールの終濃度は1.0g/Lとした。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 1.0 g / L of 2-propyne-1-ol KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1 as in Example 7. , 2, 6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, the final concentration of 2-propyne-1-ol added to the medium was 1.0 g / L. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

3-ブチン-1-オールを0.2g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例1と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において2-プロペン-1-オールの代わりに、3-ブチン-1-オールを終濃度0.2g/Lとなるよう培地中に添加した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 0.2 g / L of 3-butin-1-ol KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1 as in Example 1. , 2, 6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, in the PHA production culture, 3-butyne-1-ol was added to the medium at a final concentration of 0.2 g / L instead of 2-propen-1-ol. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

3-ブチン-1-オールを1.0g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例9と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、培地中に添加する3-ブチン-1-オールの終濃度は1.0g/Lとした。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行いった。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 1.0 g / L of 3-butin-1-ol KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1 as in Example 9. , 2, 6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, the final concentration of 3-butyne-1-ol added to the medium was 1.0 g / L. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

5-ヘキシン-1-オールを0.2g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例1と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において2-プロペン-1-オールの代わりに、5-ヘキシン-1-オールを終濃度0.2g/Lとなるよう培地中に添加した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 0.2 g / L of 5-hexin-1-ol KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1 as in Example 1. , 2, 6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, in the PHA production culture, 5-hexyne-1-ol was added to the medium at a final concentration of 0.2 g / L instead of 2-propen-1-ol. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

5-ヘキシン-1-オールを1.0g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例11と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、培地中に添加する5-ヘキシン-1-オールの終濃度は1.0g/Lとした。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 1.0 g / L of 5-hexyne-1-ol KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1 as in Example 11. , 2, 6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, the final concentration of 5-hexyne-1-ol added to the medium was 1.0 g / L. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

2-メルカプトエタノールを0.2g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例1と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において2-プロペン-1-オールの代わりに、2-メルカプトエタノールを終濃度0.2g/Lとなるよう培地中に添加した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 0.2 g / L of 2-mercaptoethanol KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2, as in Example 1. Six strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, in the PHA production culture, 2-mercaptoethanol was added to the medium so as to have a final concentration of 0.2 g / L instead of 2-propen-1-ol. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

3-メルカプトプロパノールを0.2g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例1と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において2-プロペン-1-オールの代わりに、3-メルカプトプロパノールを終濃度0.2g/Lとなるよう培地中に添加した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 0.2 g / L of 3-mercaptopropanol. Similar to Example 1, KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2, Six strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, in the PHA production culture, 3-mercaptopropanol was added to the medium to a final concentration of 0.2 g / L instead of 2-propen-1-ol. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

エチレングリコールモノアリルエーテルを0.2g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例1と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において2-プロペン-1-オールの代わりに、エチレングリコールモノアリルエーテルを終濃度0.2g/Lとなるよう培地中に添加した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 0.2 g / L of ethylene glycol monoallyl ether KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2 as in Example 1. , 6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, in PHA production culture, ethylene glycol monoallyl ether was added to the medium so as to have a final concentration of 0.2 g / L instead of 2-propen-1-ol. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

エチレングリコールモノアリルエーテルを1.0g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例15と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、培地中に添加するエチレングリコールモノアリルエーテルの終濃度は1.0g/Lとした。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 1.0 g / L of ethylene glycol monoallyl ether KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2 as in Example 15. , 6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, the final concentration of ethylene glycol monoallyl ether added to the medium was 1.0 g / L. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

(比較例1)特定のアルコールなどを含有しない培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
PHA生産培養において培地中に2-プロペン-1-オールを添加しない以外は、実施例1と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 1) Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing no specific alcohol, etc. In PHA production culture, 2-propen-1-ol is not added to the medium. In the same manner as in Example 1, KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

(比較例2)2-アミノエタノール塩酸塩を0.2g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例1と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において2-プロペン-1-オールの代わりに、2-アミノエタノール塩酸塩を終濃度0.2g/Lとなるよう培地中に添加した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 2) Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 0.2 g / L of 2-aminoethanol hydrochloride KNK-005 trc as in Example 1. -PhaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, in the PHA production culture, 2-aminoethanol hydrochloride was added to the medium so as to have a final concentration of 0.2 g / L instead of 2-propen-1-ol. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

(比較例3)2-アミノエタノール塩酸塩を1.0g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
比較例2と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、培地中に添加する2-アミノエタノール塩酸塩の終濃度は1.0g/Lとした。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 3) Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 1.0 g / L of 2-aminoethanol hydrochloride KNK-005 trc as in Comparative Example 2. -PhaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, the final concentration of 2-aminoethanol hydrochloride added to the medium was 1.0 g / L. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

(比較例4)3-アミノプロパノール塩酸塩を0.2g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例1と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において2-プロペン-1-オールの代わりに、3-アミノプロパノール塩酸塩を終濃度0.2g/Lとなるよう培地中に添加した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 4) Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 0.2 g / L of 3-aminopropanol hydrochloride KNK-005 trc as in Example 1. -PhaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, in the PHA production culture, 3-aminopropanol hydrochloride was added to the medium so as to have a final concentration of 0.2 g / L instead of 2-propen-1-ol. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

(比較例5)2-アミノエタノール塩酸塩を1.0g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
比較例4と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、培地中に添加する3-アミノプロパノール塩酸塩の終濃度は1.0g/Lとした。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 5) Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 1.0 g / L of 2-aminoethanol hydrochloride KNK-005 trc as in Comparative Example 4. -PhaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, the final concentration of 3-aminopropanol hydrochloride added to the medium was 1.0 g / L. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

(比較例6)1,2-エタンジチオールを0.2g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例1と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において2-プロペン-1-オールの代わりに、1,2-エタンジチオールを終濃度0.2g/Lとなるよう培地中に添加した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 6) Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 0.2 g / L of 1,2-ethanedithiol KNK-005 trc as in Example 1. -PhaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, in the PHA production culture, 1,2-ethanedithiol was added to the medium at a final concentration of 0.2 g / L instead of 2-propen-1-ol. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

(比較例7)1,3-プロパンジチオールを0.2g/L含有する培地における、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例1と同様に、KNK-005 trc-phaJ4b/ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において2-プロペン-1-オールの代わりに、培地中に1,3-プロパンジチオールを終濃度0.2g/Lとなるよう添加した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 7) Production of PHA by KNK-005 trc-phaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 0.2 g / L of 1,3-propanedithiol KNK-005 trc as in Example 1. -PhaJ4b / ΔphaZ1,2,6 strains were cultured and purified to obtain purified PHA. However, in the PHA production culture, 1,3-propanedithiol was added to the medium instead of 2-propen-1-ol so as to have a final concentration of 0.2 g / L. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 1.

Figure 0006990169000001
Figure 0006990169000001

(結果と考察)
表1の結果から、アルキニル基、アルケニル基、チオール基またはアリル基を有するアルコールを培地中に添加してPHA生産微生物を培養した実施例1~16では、これらアルコールを添加していない比較例1と比べ、得られたPHAの分子量が、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)ともに低下したことから、添加したアルコールが停止剤として機能し、その結果、カルボキシ末端に、アルケニル基、アルキニル基、チオール基またはアリル基が導入されたPHAが生産されていると推察できる。ただし、5-ヘキセン-1-オールを添加した場合には、その培地中への添加濃度が1g/Lの場合のみ、PHAの大幅な分子量低下が認められた。
(Results and discussion)
From the results in Table 1, in Examples 1 to 16 in which alcohols having an alkynyl group, an alkenyl group, a thiol group or an allyl group were added to the medium to culture PHA-producing microorganisms, Comparative Example 1 to which these alcohols were not added was used. As compared with the above, the molecular weight of the obtained PHA was lowered in both weight average molecular weight (M w ) and number average molecular weight (M n ), so that the added alcohol functioned as a stop agent, and as a result, alkenyl was added to the carboxy terminal. It can be inferred that a PHA into which a group, an alkynyl group, a thiol group or an allyl group has been introduced is produced. However, when 5-hexene-1-ol was added, a significant decrease in the molecular weight of PHA was observed only when the concentration added to the medium was 1 g / L.

図1、図2はそれぞれ、実施例8、16の1H-NMRチャートである。比較のため、図3に比較例1の1H-NMRチャートを示す。図3に比べ、図1では4.7ppm付近にプロピニル基中のメチレンプロトンに帰属されるピークが現れており、また図2では4.5ppm、5.9ppm付近にアリル基に帰属されるピークが現れており、これらの基が導入されていることが分かる。1 and 2 are 1 1 H-NMR charts of Examples 8 and 16, respectively. For comparison, FIG. 3 shows a 1 H-NMR chart of Comparative Example 1. Compared with FIG. 3, the peak attributed to the methylene proton in the propynyl group appears at around 4.7 ppm in FIG. 1, and the peak attributed to the allyl group appears at around 4.5 ppm and 5.9 ppm in FIG. 2. It has appeared and it can be seen that these groups have been introduced.

一方、比較例2~5では、2-アミノエタノールや3-アミノ-1-プロパノールを培地中に添加してもPHAの分子量低下は認められなかった。この結果は、これらのアミノアルコールが微生物により代謝されたことが原因と考えられる。また、比較例6、7でも、1,2-エタンジチオールや1,3-プロパンジチオールは培地中に添加してもPHAの分子量低下が認められず、ジチオールは停止剤としては機能しないと考えられる。 On the other hand, in Comparative Examples 2 to 5, no decrease in the molecular weight of PHA was observed even when 2-aminoethanol or 3-amino-1-propanol was added to the medium. This result is considered to be due to the metabolism of these amino alcohols by microorganisms. Further, also in Comparative Examples 6 and 7, no decrease in the molecular weight of PHA was observed even when 1,2-ethanedithiol and 1,3-propanedithiol were added to the medium, and it is considered that dithiol does not function as a terminator. ..

以上の結果から、Aeromonas属由来PHA合成酵素遺伝子を有する微生物を、アルキニル基、アルケニル基、チオール基またはアリル基を有するアルコールを培地中に添加して培養することにより、カルボキシ末端に、アルケニル基、アルキニル基、チオール基またはアリル基を導入されたPHAが生産できることが示唆された。 From the above results, a microorganism having a PHA synthase gene derived from the genus Aeromonas was cultured by adding an alcohol having an alkynyl group, an alkenyl group, a thiol group or an allyl group to the medium, thereby adding an alkenyl group to the carboxy terminal. It was suggested that PHA introduced with an alkynyl group, a thiol group or an allyl group could be produced.

(製造例1)H16 ΔphaZ1,2,6株の作製
H16ΔphaZ1,2,6株を作製するにあたって、まず、WO2014/065253号記載のKNK-005 ΔphaZ1,2,6株をもとに、PHA合成酵素遺伝子が破壊されたH16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6株を以下の手順で作製した。KNK-005 ΔphaZ1,2,6株は、染色体上のphaZ1遺伝子およびphaZ6遺伝子を全長欠失し、phaZ2遺伝子の16番目のコドンから終止コドンまでを欠失し、染色体上に配列番号5に記載のPHA合成酵素遺伝子を有する菌株である。
(Production Example 1) Preparation of H16 ΔphaZ1,2,6 strain In preparing the H16ΔphaZ1,2,6 strain, first, the PHA synthase is based on the KNK-005 ΔphaZ1,2,6 strain described in WO2014 / 065253. H16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6 strains in which the gene was disrupted were prepared by the following procedure. The KNK-005 ΔphaZ1,2,6 strain has a full-length deletion of the phaZ1 and phaZ6 genes on the chromosome, a deletion from the 16th codon to the termination codon of the phaZ2 gene, and is described in SEQ ID NO: 5 on the chromosome. It is a strain having a PHA synthase gene.

まずKNK-005 ΔphaZ1,2,6株のPHA合成酵素遺伝子を全長欠損するためのプラスミドを作製した。C. necator H16株のゲノムDNAを鋳型とし、配列番号6および配列番号7で示したDNAをプライマーペアとして、PCRを行った。ポリメラーゼはKOD-plus(東洋紡)を用いた。同様に、配列番号8および配列番号9で示したDNAをプライマーペアとして、PCRを行った。上記PCRで得られた2種類のDNA断片を鋳型とし、配列番号6および配列番号9で示したDNAをプライマーペアとして、同様の条件でPCRを行い、得られたDNA断片を制限酵素SmiIで消化した。このDNA断片を、特開2007-259708号公報に記載のベクターpNS2X-sacBをSmiIで消化して得られたDNA断片と、DNAリガーゼ(Ligation High、東洋紡)を用いて連結し、phaC1遺伝子より上流の塩基配列、およびphaC1遺伝子より下流の塩基配列を有するPHA合成酵素遺伝子破壊用プラスミドpNS2X-sacB-ΔphaC1ULを作製した。 First, a plasmid for full-length deletion of the PHA synthase gene of the KNK-005 ΔphaZ1,2,6 strain was prepared. C. PCR was performed using the genomic DNA of the necator H16 strain as a template and the DNAs shown in SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7 as a primer pair. KOD-plus (Toyobo) was used as the polymerase. Similarly, PCR was performed using the DNAs shown in SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 as primer pairs. PCR was performed under the same conditions using the two types of DNA fragments obtained by the above PCR as templates and the DNAs shown in SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 9 as primer pairs, and the obtained DNA fragments were digested with the restriction enzyme SmiI. did. This DNA fragment is ligated with a DNA fragment obtained by digesting the vector pNS2X-sacB described in JP-A-2007-259708 with SmiI using DNA ligase (Ligation High) and upstream from the phaC1 gene. A plasmid pNS2X-sacB-ΔphaC1UL for disrupting the PHA synthase gene, which has the base sequence of PHA and the base sequence downstream of the phaC1 gene, was prepared.

このPHA合成酵素遺伝子破壊用プラスミドpNS2X-sacB-ΔphaC1ULを大腸菌S17-1株(ATCC47055)に導入し、KNK-005 ΔphaZ1,2,6株とNutrient Agar培地(DIFCO)上で混合培養して接合伝達を行った。 This PHA synthase gene disruption plasmid pNS2X-sacB-ΔphaC1UL was introduced into Escherichia coli S17-1 strain (ATCC47055), mixed and cultured on KNK-005 ΔphaZ1, 2, 6 strain and Nutrient Agar medium (DIFCO) for conjugation transfer. Was done.

上記接合伝達後の菌株から、250mg/Lのカナマイシン硫酸塩を含むシモンズ寒天培地(クエン酸ナトリウム2g/L、塩化ナトリウム5g/L、硫酸マグネシウム 7水和物0.2g/L、リン酸二水素アンモニウム1g/L、リン酸水素二カリウム1g/L、寒天15g/L、pH6.8)上で生育する菌株を選択し、前記プラスミドがKNK-005 ΔphaZ1,2,6株の染色体上に組み込まれた株を取得した。この株をNutrient Broth培地(DIFCO)で2世代培養した後、15%のショ糖を含むNutrient Agar培地で生育する菌株を選択した。得られた菌株から染色体上にある配列番号5記載のPHA合成酵素遺伝子が全長欠失された菌株をPCRにより選別し、うち1株をH16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6株と命名した。H16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6株は、C. necator H16株を親株とし、染色体上のphaZ1遺伝子およびphaZ6遺伝子を全長欠失し、phaZ2遺伝子の16番目のコドンから終止コドンまでを欠失し、さらにphaC1遺伝子が全長欠失された菌株である。 Simmons agar medium containing 250 mg / L canamycin sulfate (sodium citrate 2 g / L, sodium chloride 5 g / L, magnesium sulfate heptahydrate 0.2 g / L, dihydrogen phosphate) from the above-mentioned strain after transferation. Strains that grow on ammonium 1 g / L, dipotassium hydrogen phosphate 1 g / L, agar 15 g / L, pH 6.8) were selected, and the plasmid was integrated onto the chromosomes of the KNK-005 ΔphaZ1,2,6 strain. Acquired the stock. After culturing this strain in Nutrient Broth medium (DIFCO) for 2 generations, a strain that grows in Nutrient Agar medium containing 15% sucrose was selected. From the obtained strains, strains in which the PHA synthase gene described in SEQ ID NO: 5 on the chromosome was deleted in full length were selected by PCR, and one of them was named H16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6 strain. H16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6 strains are C.I. It is a strain in which the necator H16 strain is used as a parent strain, the phaZ1 gene and the phaZ6 gene on the chromosome are deleted in full length, the 16th codon to the termination codon of the phaZ2 gene is deleted, and the phaC1 gene is deleted in full length.

次に、得られたH16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6株をもとに、配列番号10記載のC. necator H16株由来のphaC1遺伝子が挿入されたH16 ΔphaC1,2,6株を以下の手順で作製した。 Next, based on the obtained H16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6 strain, C.I. The H16 ΔphaC1, 2, and 6 strains into which the phaC1 gene derived from the necator H16 strain was inserted were prepared by the following procedure.

まずC. necator H16株のphaC1遺伝子を染色体上に挿入するためのプラスミドを作製した。C. necator H16株のゲノムDNAを鋳型とし、配列番号6および配列番号9で示したDNAをプライマーペアとして、PCRを行った。ポリメラーゼはKOD-plusを用いた。得られたDNA断片を制限酵素SmiIで消化した。このDNA断片を、pNS2X-sacBをSmiIで消化して得られたDNA断片と、DNAリガーゼを用いて連結し、phaC1遺伝子より上流の塩基配列、phaC1遺伝子、およびphaC1遺伝子より下流の塩基配列を有するPHA合成酵素遺伝子破壊用プラスミドpNS2X-sacB-phaCRe+ULを作製した。First, C.I. A plasmid for inserting the phaC1 gene of the necator H16 strain on the chromosome was prepared. C. PCR was performed using the genomic DNA of the necator H16 strain as a template and the DNAs shown in SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 9 as a primer pair. KOD-plus was used as the polymerase. The obtained DNA fragment was digested with the restriction enzyme SmiI. This DNA fragment is ligated with a DNA fragment obtained by digesting pNS2X-sacB with SmiI using DNA ligase, and has a base sequence upstream of the phaC1 gene, a phaC1 gene, and a base sequence downstream of the phaC1 gene. A plasmid pNS2X-sacB-phaC Re + UL for disrupting the PHA synthase gene was prepared.

上記PHA合成酵素遺伝子破壊と同様の手順で、H16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6株を親株とし、pNS2X-sacB-phaCRe+ULが染色体上に組み込まれた株を取得した。この株をNutrient Broth培地で2世代培養した後、15%のショ糖を含むNutrient Agar培地で生育する菌株を選択した。得られた菌株から染色体上にあるphaC1遺伝子が挿入された菌株をPCRにより選別し、うち1株をH16 ΔphaZ1,2,6株と命名した。H16 ΔphaZ1,2,6株は、C. necator H16株を親株とし、染色体上のphaZ1遺伝子およびphaZ6遺伝子を全長欠失し、phaZ2遺伝子の16番目のコドンから終止コドンまでを欠失し、Ralstonia eutropha由来の野生型PHA合成酵素をコードする遺伝子を染色体上に有する菌株である。By the same procedure as the above-mentioned PHA synthase gene disruption, a strain in which H16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6 strain was used as a parent strain and pNS2X-sacB-phaC Re + UL was integrated on the chromosome was obtained. After culturing this strain in Nutrient Broth medium for 2 generations, a strain that grows in Nutrient Agar medium containing 15% sucrose was selected. From the obtained strains, the strains into which the phaC1 gene on the chromosome was inserted were selected by PCR, and one of them was named H16 ΔphaZ1,2,6 strain. H16 ΔphaZ1, 2, 6 strains are C.I. A gene encoding wild-type PHA synthase derived from Ralstonia europha, with the necator H16 strain as the parent strain, with full-length deletion of the phaZ1 and phaZ6 genes on the chromosome, and deletion of the 16th codon to the termination codon of the phaZ2 gene. Is a strain having a gene on the chromosome.

(製造例2)ReSK003株の作製
製造例1記載のH16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6株をもとに、染色体上に配列番号11に記載する塩基配列からなるPHA合成酵素遺伝子が挿入されたReSK003株を作製した。配列番号11に記載する塩基配列からなるPHA合成酵素遺伝子は、Pseudomonas Sp.61-3由来で、325番目のセリンがトレオニンに、477番目のセリンがアルギニンに、481番目のグルタミンがアルギニンにそれぞれ人工的に置き換えられた、配列番号3記載のアミノ酸配列からなるPHA合成酵素をコードする遺伝子である。
(Production Example 2) Preparation of ReSK003 strain Based on the H16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6 strain described in Production Example 1, the ReSK003 strain in which the PHA synthase gene consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 11 is inserted on the chromosome is inserted. Was produced. The PHA synthase gene consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 11 is described in Pseudomonas Sp. A PHA synthase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, which is derived from 61-3 and has artificially replaced serine at position 325 with threonine, serine at position 477 with arginine, and glutamine at position 481 with arginine. It is a gene that encodes.

まず、配列番号12記載の発現調節配列下で、配列番号13記載のPseudomonas Sp.61-3株由来のPHA合成酵素遺伝子を発現するプラスミドpCUP2-REP-phaC1Psを作製した。配列番号11記載の発現調節配列は、C. necator H16株由来のphaCABオペロンのプロモーターである。C. necatorH16株のゲノムDNAを鋳型とし、配列番号14および配列番号15で示したDNAをプライマーペアとして、PCRを行った。ポリメラーゼはKOD-plusを用いた。同様に、Pseudomonas Sp.61-3株のゲノムDNAを鋳型とし、配列番号16および配列番号17で示したDNAをプライマーペアとして、PCRを行った。上記PCRで得られた2種類のDNA断片を鋳型とし、配列番号14および配列番号17で示したDNAをプライマーペアとして、同様の条件でPCRを行い、得られたDNA断片を制限酵素MunIおよびSpeIで消化した。このDNA断片を、特開2007-259708号公報記載のベクターpCUP2をMunIおよびSpeIで消化して得られたDNA断片と、DNAリガーゼを用いて連結し、上記プラスミドpCUP2-REP-phaC1Psを作製した。First, under the expression regulatory sequence set forth in SEQ ID NO: 12, Pseudomonas Sp. A plasmid pCUP2-REP-phaC1 Ps expressing the PHA synthase gene derived from the 61-3 strain was prepared. The expression regulatory sequence set forth in SEQ ID NO: 11 is described in C.I. It is a promoter of the phaCAB operon derived from the necator H16 strain. C. PCR was performed using the genomic DNA of the necator H16 strain as a template and the DNAs shown in SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 as a primer pair. KOD-plus was used as the polymerase. Similarly, Pseudomonas Sp. PCR was performed using the genomic DNA of the 61-3 strain as a template and the DNAs shown in SEQ ID NO: 16 and SEQ ID NO: 17 as a primer pair. PCR was performed under the same conditions using the two types of DNA fragments obtained by the above PCR as templates and the DNAs shown in SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 17 as primer pairs, and the obtained DNA fragments were used as restriction enzymes MunI and SpeI. Digested with. This DNA fragment was ligated with a DNA fragment obtained by digesting the vector pCUP2 described in JP-A-2007-259708 with MunI and SpeI using DNA ligase to prepare the above-mentioned plasmid pCUP2-REP-phaC1 Ps . ..

次に、pCUP2-REP-phaC1Psを鋳型とし、配列番号14および配列番号18で示したDNAをプライマーペアとしてPCRを行った。同様に、配列番号19および配列番号20で示したDNAをプライマーペアとしてPCRを行った。同様に、配列番号21および配列番号17で示したDNAをプライマーペアとしてPCRを行った。上記PCRで得られた3種類のDNA断片を鋳型とし、配列番号14および配列番号17で示したDNAをプライマーペアとして、同様の条件でPCRを行い、得られたDNA断片を制限酵素MunIおよびSpeIで消化した。このDNA断片を、特開2007-259708号公報記載のベクターpCUP2をMunIおよびSpeIで消化して得られたDNA断片と、DNAリガーゼを用いて連結し、上記プラスミドpCUP2-REP-phaC1Ps S325T,S477R,Q481Rを作製した。Next, PCR was performed using pCUP2-REP-phaC1 Ps as a template and the DNAs shown in SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 18 as a primer pair. Similarly, PCR was performed using the DNAs shown in SEQ ID NO: 19 and SEQ ID NO: 20 as a primer pair. Similarly, PCR was performed using the DNAs shown in SEQ ID NO: 21 and SEQ ID NO: 17 as primer pairs. PCR was performed under the same conditions using the three types of DNA fragments obtained by the above PCR as templates and the DNAs shown in SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 17 as primer pairs, and the obtained DNA fragments were used as restriction enzymes MunI and SpeI. Digested with. This DNA fragment was ligated with the DNA fragment obtained by digesting the vector pCUP2 described in JP-A-2007-259708 with MunI and SpeiI using DNA ligase, and the above plasmid pCUP2-REP-phaC1 Ps S325T, S477R was ligated. , Q481R was prepared.

次に、配列番号11記載のPHA合成酵素遺伝子を染色体上に挿入するためのプラスミドを作製した。pCUP2-REP-phaC1Ps S325T,S477R,Q481Rを鋳型とし、配列番号6および配列番号22で示したDNAをプライマーペアとして、PCRを行った。ポリメラーゼはKOD-plusを用いた。同様に、配列番号23および配列番号9で示したDNAをプライマーペアとしてPCRを行った。上記PCRで得られた2種類のDNA断片を鋳型とし、配列番号6および配列番号9で示したDNAをプライマーペアとして、同様の条件でPCRを行い、得られたDNA断片を制限酵素SmiIで消化した。このDNA断片を、pNS2X-sacBをSmiIで消化して得られたDNA断片と、DNAリガーゼを用いて連結し、phaC1遺伝子より上流の塩基配列、配列番号11記載のPHA合成酵素遺伝子、およびphaC1遺伝子より下流の塩基配列を有するPHA合成酵素遺伝子破壊用プラスミドpNS2X-sacB-ΔphaC1UL::STSRQRを作製した。Next, a plasmid for inserting the PHA synthase gene set forth in SEQ ID NO: 11 onto the chromosome was prepared. PCR was performed using pCUP2-REP-phaC1 Ps S325T, S477R, Q481R as a template and the DNAs shown in SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 22 as a primer pair. KOD-plus was used as the polymerase. Similarly, PCR was performed using the DNAs shown in SEQ ID NO: 23 and SEQ ID NO: 9 as primer pairs. PCR was performed under the same conditions using the two types of DNA fragments obtained by the above PCR as templates and the DNAs shown in SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 9 as primer pairs, and the obtained DNA fragments were digested with the restriction enzyme SmiI. did. This DNA fragment is ligated with a DNA fragment obtained by digesting pNS2X-sacB with SmiI using DNA ligase, and has a base sequence upstream from the phaC1 gene, the PHA synthase gene set forth in SEQ ID NO: 11, and the phaC1 gene. A plasmid pNS2X-sacB-ΔphaC1UL :: STSRQR for disrupting the PHA synthase gene having a downstream base sequence was prepared.

製造例1記載のPHA合成酵素遺伝子挿入と同様の手順で、H16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6株を親株とし、pNS2X-sacB-ΔphaC1UL::STSRQRを用いて、配列番号11記載のPHA合成酵素遺伝子を染色体上に挿入した。得られた菌株をReSK003株と命名した。ReSK003株は、H16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6株を親株とし、配列番号11記載のPseudomonas属由来の変異型PHA合成酵素遺伝子が染色体上に挿入された菌株である。 Using the same procedure as for inserting the PHA synthase gene described in Production Example 1, the H16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6 strain is used as the parent strain, and pNS2X-sacB-ΔphaC1UL :: STSRQR is used to obtain the PHA synthase gene set forth in SEQ ID NO: 11. It was inserted on the chromosome. The obtained strain was named ReSK003 strain. The ReSK003 strain is a strain in which the H16 ΔphaC1 ΔphaZ1,2,6 strain is used as a parent strain and the mutant PHA synthase gene derived from the genus Pseudomonas described in SEQ ID NO: 11 is inserted on the chromosome.

2-プロペン-1-オールを1.0g/L含有する培地における、H16 ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例1と同様の方法で、製造例1で作製したH16 ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、培地中に添加する2-プロペン-1-オールの終濃度は1.0g/Lとした。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表2に示す。
Production of PHA by H16 ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 1.0 g / L of 2-propen-1-ol H16 ΔphaZ1,2,6 produced in Production Example 1 by the same method as in Example 1. The strain was cultured and purified to obtain purified PHA. However, the final concentration of 2-propen-1-ol added to the medium was 1.0 g / L. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 2.

2-プロピン-1-オールを1.0g/L含有する培地における、H16 ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産
実施例15と同様の方法で、製造例1で作製したH16 ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において培地中に2-プロペン-1-オールの代わりに、2-プロピン-1-オールを終濃度1.0g/Lとなるよう培地中に添加した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表2に示す。
Production of PHA by H16 ΔphaZ1,2,6 strain in a medium containing 1.0 g / L of 2-propin-1-ol H16 ΔphaZ1,2,6 produced in Production Example 1 by the same method as in Example 15. The strain was cultured and purified to obtain purified PHA. However, in the PHA production culture, 2-propin-1-ol was added to the medium in place of 2-propen-1-ol so as to have a final concentration of 1.0 g / L. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 2.

(比較例8)特定のアルコールを含有しない培地における、H16 ΔphaZ1,2,6株によるPHAの生産 PHA生産培養において培地中に2-プロペン-1-オールをは添加しない以外は、実施例15と同様の方法で、製造例1で作製したH16 ΔphaZ1,2,6株を培養、精製し精製PHAを取得した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表2に示す。 (Comparative Example 8) Production of PHA by H16 ΔphaZ1, 2, 6 strain in a medium containing no specific alcohol Example 15 except that 2-propen-1-ol was not added to the medium in the PHA production culture. In the same manner, the H16 ΔphaZ1,2,6 strains prepared in Production Example 1 were cultured and purified to obtain purified PHA. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 2.

Figure 0006990169000002
Figure 0006990169000002

(結果と考察)
表2の結果から、2-プロペン-1-オールまたは2-プロピン-1-オールを培地中に添加した実施例17、18では、これらアルコールを添加していない比較例8と比べ、PHAの分子量がMw、Mnともに低下したことから、添加したアルコールが停止剤として機能し、その結果、カルボキシ末端に、プロペニル基またはプロピニル基が導入されたPHAが生産されていると推察できる。以上の結果から、Ralstonia属由来PHA合成酵素遺伝子を有する微生物を、アルキニル基またはアルケニル基を有するアルコールを培地中に添加して培養することによりカルボキシ末端に、アルケニル基またはアルキニル基が導入されたPHAが生産できることが示唆された。
(Results and discussion)
From the results in Table 2, in Examples 17 and 18 in which 2-propen-1-ol or 2-propin-1-ol was added to the medium, the molecular weight of PHA was higher than that in Comparative Example 8 in which these alcohols were not added. However, it can be inferred that the added alcohol functions as a stop agent, and as a result, PHA having a propenyl group or a propynyl group introduced at the carboxy terminal is produced. From the above results, PHA in which an alkenyl group or an alkynyl group was introduced into the carboxy terminal by culturing a microorganism having a PHA synthase gene derived from the genus Ralstonia by adding an alcohol having an alkynyl group or an alkenyl group to the medium. Was suggested to be able to produce.

2-プロペン-1-オールを1.0g/L含有する培地における、ReSK003株によるPHAの生産
実施例1と同様の方法で、製造例2で作製したReSK003株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、培地中に添加する2-プロペン-1-オールの終濃度は1.0g/Lとした。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表3に示す。
Production of PHA by ReSK003 strain in a medium containing 1.0 g / L of 2-propen-1-ol The ReSK003 strain prepared in Production Example 2 was cultured and purified by the same method as in Example 1 to obtain purified PHA. did. However, the final concentration of 2-propen-1-ol added to the medium was 1.0 g / L. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 3.

2-プロピン-1-オールを1.0g/L含有する培地における、ReSK003株によるPHAの生産
実施例19と同様の方法で、製造例1で作製したReSK003株を培養、精製し精製PHAを取得した。ただし、PHA生産培養において2-プロペン-1-オールの代わりに、2-プロピン-1-オールを終濃度1.0g/Lとなるよう培地中に添加した。得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表3に示す。
Production of PHA by ReSK003 strain in a medium containing 1.0 g / L of 2-propyne-1-ol The ReSK003 strain prepared in Production Example 1 was cultured and purified by the same method as in Example 19 to obtain purified PHA. did. However, in the PHA production culture, 2-propyne-1-ol was added to the medium at a final concentration of 1.0 g / L instead of 2-propen-1-ol. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 3.

(比較例9)特例のアルコールを含有しない培地における、ReSK003株によるPHAの生産
PHA生産培養において培地中に2-プロペン-1-オールを添加しない以外は、実施例17と同様の方法で、製造例1で作製したReSK003株を培養、精製し精製PHAを取得した。た得られたPHAについて、モノマーユニット共重合比率と分子量の分析を行った。その結果を表3に示す。
(Comparative Example 9) Production of PHA by ReSK003 strain in a special alcohol-free medium Production was carried out in the same manner as in Example 17 except that 2-propen-1-ol was not added to the medium in the PHA production culture. The ReSK003 strain prepared in Example 1 was cultured and purified to obtain purified PHA. The obtained PHA was analyzed for the monomer unit copolymerization ratio and the molecular weight. The results are shown in Table 3.

Figure 0006990169000003
Figure 0006990169000003

(結果と考察)
表3の結果から、2-プロペン-1-オールまたは2-プロピン-1-オールを添加した実施例19、20では、これらアルコールを添加していない比較例9と比べ、PHAの分子量がMw、Mnともに低下したことから、添加したアルコールが停止剤として機能し、その結果、カルボキシ末端に、プロペニル基またはプロピニル基が導入されたPHAが生産されていると推察できる。以上の結果から、Pseudomonas属由来PHA合成酵素遺伝子を有する微生物を、アルキニル基またはアルケニル基を有するアルコールを培地中に添加して培養することによりカルボキシ末端に、アルケニル基またはアルキニル基が導入しされたPHAが生産できることが示唆された。
(Results and discussion)
From the results in Table 3, in Examples 19 and 20 to which 2-propen-1-ol or 2-propin-1-ol was added, the molecular weight of PHA was M w as compared with Comparative Example 9 to which these alcohols were not added. Since both M n and M n decreased, it can be inferred that the added alcohol functions as a stop agent, and as a result, PHA having a propenyl group or a propynyl group introduced at the carboxy terminal is produced. From the above results, an alkenyl group or an alkynyl group was introduced into the carboxy terminal by culturing a microorganism having a PHA synthase gene derived from the genus Pseudomonas by adding an alcohol having an alkynyl group or an alkenyl group to the medium. It was suggested that PHA could be produced.

Claims (12)

繰り返し単位が下記一般式(1)
[-C*HR1-CH2-CO-O-] ・・・(1)
(式中、R1はCn2n+1で表されるアルキル基であり、nは1~の整数であり、*は不斉炭素であることを表す。)
で示されるR-3-ヒドロキシアルカン酸の単独又は共重合ポリマーであって、該ポリマーが単独ポリマーであるか共重合ポリマーであるかに応じて、カルボキシ末端に以下に示す基が結合しており、数平均分子量7000~1500000を有することを特徴とするポリヒドロキシアルカン酸。
(1)単独ポリマーである時にカルボキシ末端に結合する基
炭素数4~8のアルキニル基、
炭素数3~8のアルケニル基、
炭素数2、4~8のメルカプトアルキル基、または
アルキル基の炭素数が2~6のアリル(ポリ)オキシアルキル基、
(2)共重合ポリマーである時にカルボキシ末端に結合する基
炭素数3~8のアルキニル基、
炭素数3~8のアルケニル基、
炭素数2~8のメルカプトアルキル基、または
アルキル基の炭素数が2~6のアリル(ポリ)オキシアルキル基
The repeating unit is the following general formula (1)
[-C * HR 1 -CH 2 -CO-O-] ・ ・ ・ (1)
(In the equation, R 1 is an alkyl group represented by C n H 2n + 1 , n is an integer of 1 to 9 , and * represents an asymmetric carbon.)
It is a single or copolymer polymer of R-3-hydroxyalkanoic acid shown by, and the group shown below is bonded to the carboxy terminal depending on whether the polymer is a single polymer or a copolymer polymer. , Polyhydroxyalkanoic acid, characterized by having a number average molecular weight of 7,000 to 1500,000 .
(1) A group that binds to the carboxy terminal when it is a single polymer, an alkynyl group having 4 to 8 carbon atoms,
Alkenyl group with 3 to 8 carbon atoms,
A mercaptoalkyl group having 2, 4 to 8 carbon atoms , or an allyl (poly) oxyalkyl group having an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms.
(2) A group bonded to the carboxy terminal when it is a copolymerized polymer An alkynyl group having 3 to 8 carbon atoms,
Alkenyl group with 3 to 8 carbon atoms,
A mercaptoalkyl group having 2 to 8 carbon atoms , or an allyl (poly) oxyalkyl group having 2 to 6 carbon atoms.
カルボキシ末端に、アルキン基、アルケン基、チオール基またはアリル基が導入された微生物産生ポリヒドロキシアルカン酸であり、
前記ヒドロキシアルカン酸が3-ヒドロキシ酪酸、3-ヒドロキプロピオン酸、4-ヒドロキシ酪酸、3-ヒドロキシ吉草酸、5-ヒドロキシ吉草酸、3-ヒドロキシヘキサン酸、6-ヒドロキシヘキサン酸、3-ヒドロキシヘプタン酸、3-ヒドロキシオクタン酸、3-ヒドロキシノナン酸、3-ヒドロキシデカン酸、3-ヒドロキシウンデカン酸、3-ヒドロキシドデカン酸から選ばれる複数種で構成され、数平均分子量7000~1500000を有することを特徴とするポリヒドロキシアルカン酸。
A microbially produced polyhydroxyalkanoic acid having an alkyne group, an alkene group, a thiol group or an allyl group introduced at the carboxy terminal.
The hydroxyalkanoic acid is 3-hydroxybutyric acid, 3 -hydroxypropionic acid, 4-hydroxybutyric acid, 3-hydroxyvaleric acid, 5-hydroxyvaleric acid, 3-hydroxyhexanoic acid, 6-hydroxyhexanoic acid, 3-hydroxyheptane. It is composed of a plurality of types selected from acid, 3-hydroxyoctanoic acid, 3-hydroxynonanoic acid, 3-hydroxydecanoic acid, 3-hydroxyundecanoic acid, and 3-hydroxydodecanoic acid, and has a number average molecular weight of 7,000 to 1500,000. Characterized polyhydroxyalkanoic acid.
カルボキシ末端に、アルキン基、アルケン基、チオール基またはアリル基が導入された微生物産生ポリヒドロキシアルカン酸であり、
前記ヒドロキシアルカン酸が3-ヒドロキシ酪酸、3-ヒドロキプロピオン酸、4-ヒドロキシ酪酸、3-ヒドロキシ吉草酸、5-ヒドロキシ吉草酸、3-ヒドロキシヘキサン酸、6-ヒドロキシヘキサン酸、3-ヒドロキシヘプタン酸、3-ヒドロキシオクタン酸、3-ヒドロキシノナン酸、3-ヒドロキシデカン酸、3-ヒドロキシウンデカン酸、3-ヒドロキシドデカン酸から選ばれる単一種で構成されており、
前記アルキン基が、ブチニル基、ペンチニル基、又はヘキシニル基であり、
前記アルケン基が、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、又はヘキセニル基であり、
前記チオール基が、メルカプトエチル基、メルカプトブチル基、メルカプトペンチル基、又はメルカプトヘキシル基であり
前記アリル基が、アリルオキシエチル基、アリルオキシプロピル基、又はアリルオキシブチル基であり、
数平均分子量7000~1500000を有することを特徴とするポリヒドロキシアルカン酸。
A microbially produced polyhydroxyalkanoic acid having an alkyne group, an alkene group, a thiol group or an allyl group introduced at the carboxy terminal.
The hydroxyalkanoic acid is 3-hydroxybutyric acid, 3 -hydroxypropionic acid, 4-hydroxybutyric acid, 3-hydroxyvaleric acid, 5-hydroxyvaleric acid, 3-hydroxyhexanoic acid, 6-hydroxyhexanoic acid, 3-hydroxyheptane. It is composed of a single species selected from acid, 3-hydroxyoctanoic acid, 3-hydroxynonanoic acid, 3-hydroxydecanoic acid, 3-hydroxyundecanoic acid, and 3-hydroxydodecanoic acid.
The alkyne group is a butynyl group, a pentynyl group, or a hexynyl group.
The alkene group is a propenyl group, a butenyl group, a pentenyl group, or a hexenyl group.
The thiol group is a mercaptoethyl group, a mercaptobutyl group, a mercaptopentyl group, or a mercaptohexyl group .
The allyl group is an allyloxyethyl group, an allyloxypropyl group, or an allyloxybutyl group.
A polyhydroxyalkanoic acid having a number average molecular weight of 7,000 to 1500,000 .
R-3-ヒドロキシアルカン酸の共重合ポリマーであって、モノマーユニットとして少なくとも3-ヒドロキシ酪酸を含む請求項1または2に記載のポリヒドロキシアルカン酸。 The polyhydroxyalkanoic acid according to claim 1 or 2 , which is a copolymerized polymer of R-3-hydroxyalkanoic acid and contains at least 3-hydroxybutyric acid as a monomer unit. R-3-ヒドロキシアルカン酸の単独重合ポリマーであって、モノマーユニットが3-ヒドロキシ酪酸である請求項1または3に記載のポリヒドロキシアルカン酸。The polyhydroxyalkanoic acid according to claim 1 or 3, which is a homopolymer of R-3-hydroxyalkanoic acid and the monomer unit is 3-hydroxybutyric acid. モノマーユニットとしてさらに3-ヒドロキシヘキサン酸を含む請求項4に記載のポリヒドロキシアルカン酸。 The polyhydroxyalkanoic acid according to claim 4, further comprising 3-hydroxyhexanoic acid as a monomer unit. 請求項1~のいずれかに記載のポリヒドロキシアルカン酸を製造する方法であって、
アルキン基、アルケン基、チオール基、またはアリル基を有するアルコールを用いて、ポリヒドロキシアルカン酸を生産可能な微生物を培養する工程を含
前記微生物が、Aeromonas属、Ralstonia属またはPseudomonas属由来のポリヒドロキシアルカン酸合成酵素をコードする遺伝子を有する微生物であり、カルボキシ末端に、アルキン基、アルケン基、チオール基、またはアリル基が導入されたポリヒドロキシアルカン酸の製造方法。
The method for producing polyhydroxyalkanoate according to any one of claims 1 to 6 .
Including the step of culturing a microorganism capable of producing polyhydroxyalkanoic acid using an alcohol having an alkyne group, an alkene group, a thiol group , or an allylic group.
The microorganism is a microorganism having a gene encoding a polyhydroxyalkanoic acid synthase derived from the genus Aeromonas, Ralstonia or Pseudomonas, and an alkyne group, an alkene group, a thiol group , or an allyl group is introduced at the carboxy terminal. A method for producing polyhydroxyalkanoic acid.
請求項1~6のいずれかに記載のポリヒドロキシアルカン酸を製造する方法であって、
アルキン基、アルケン基、チオール基、またはアリル基を有する炭素数2~8のアルコールを用いて、ポリヒドロキシアルカン酸を生産可能なCupriavidus属に属する微生物を培養する工程を含む、カルボキシ末端に、アルキン基、アルケン基、チオール基、またはアリル基が導入されたポリヒドロキシアルカン酸の製造方法。
The method for producing the polyhydroxyalkanoic acid according to any one of claims 1 to 6.
At the carboxy terminus, including the step of culturing a microorganism belonging to the genus Cupriavidus capable of producing polyhydroxyalkanoic acid using an alcohol having 2 to 8 carbon atoms having an alkyne group, an alkene group, a thiol group , or an allyl group. , A method for producing a polyhydroxyalkanoic acid into which an alkyne group, an alkene group, a thiol group , or an allyl group has been introduced.
前記アルコールが第一級アルコールである請求項またはに記載の製造方法。 The production method according to claim 7 or 8 , wherein the alcohol is a primary alcohol. 前記微生物が、Cupriavidus necatorを宿主とする形質転換体である請求項に記載の製造方法。 The production method according to claim 8 , wherein the microorganism is a transformant having Cupriavidus necator as a host. 請求項1~のいずれか1項に記載のポリヒドロキシアルカン酸のカルボキシ末端のアルキニル基、アルケニル基、またはチオール基がさらに化学修飾された化合物であって、以下の(1)または(2)を満たす化合物
(1)ポリヒドロキシアルカン酸のカルボキシ末端のアルケニル基またはアルキニル基に、チオール基を含有する化合物をチオール-エンクリック反応またはチオール-インクリック反応により転位させてなる化合物、
(2)ポリヒドロキシアルカン酸のカルボキシ末端のチオール基に、アルケニル基またはアルキニル基を含有する化合物をチオール-エンクリック反応またはチオール-インクリック反応により転位させてなる化合物
The compound in which the alkynyl group, the alkenyl group, or the thiol group at the carboxy terminal of the polyhydroxyalkanoic acid according to any one of claims 1 to 6 is further chemically modified, and is the following (1) or (2). A compound that meets the requirements .
(1) A compound obtained by rearranging a compound containing a thiol group with an alkenyl group or an alkynyl group at the carboxy terminal of polyhydroxyalkanoic acid by a thiol-enclick reaction or a thiol-inclick reaction.
(2) A compound obtained by rearranging a compound containing an alkenyl group or an alkynyl group to a thiol group at the carboxy terminal of polyhydroxyalkanoic acid by a thiol-enclick reaction or a thiol-inclick reaction.
請求項1~のいずれか1項に記載のポリヒドロキシアルカン酸、または請求項11に記載の化合物を含有する成形体。 A molded product containing the polyhydroxyalkanoic acid according to any one of claims 1 to 6 or the compound according to claim 11 .
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