뉴로스포라 크라사 유래 Ｌ-카르니틴 생합성 관련유전자를 포함하는 엔테로박테리아세 속 미생물 및 이를이용한 Ｌ-카르니틴의 제조방법 document_id A220623006484

뉴로스포라 크라사 유래 L-카르니틴 생합성 관련 유전자를 포함하는 엔테로박테리아세 속 미생물 및 이를 이용한 L-카르니틴의 제조방법에 관한 것이다. L-카르니틴 (3-히드록시-4-트리메틸아미노부티레이트)은 생물체 내에 통상적으로 존재하며, 활성화된 긴사슬 지방산을 미토콘드리아 내막을 가로질러 미토콘드리아 마트릭스로 전달하는 화합물로, 양쪽성 화합물 (zwitterionic compound)이다. 생체내에서 L-카르니틴은 라이신 또는 단백질 중의 라이신 (이하 단백질 라이신이라 한다)으로부터 합성되는 것으로 알려져 있다. 포유동물에서는 일반적으로 단백질 라이신이 L-카르니틴 생합성의 전구체로서 사용되나, 뉴로스포라 크라사는 유리 라이신을 사용하는 것이 특징이다. L-카르니틴 생합성의 생합성 과정에서, ε-N,N,N-트리메틸라이신, ε-N,N,N-트리메틸-β-히드록시라이신, N,N,N-트리메틸아미노 부티르알데히드 중간체, 및 γ-부티로베타인이 형성된다. γ-부티로베타인은 γ-부티로베타인 히드록실라제에 의하여 히드록실화되어 L-카르니틴으로 된다. 도 1은 뉴로스포라 크라사에서 L-카르니틴의 추정 생합성 경로를 나타내는 도면이다. L-카르니틴은 화학 합성법, 효소 반응에 의한 반합성법, 및 미생물을 이용한 L-카르니틴의 생산에 의하여 생산될 수 있다. 그러나, 화학 합성법에 의하는 경우, DL-카르니틴의 라세미체가 얻어지기 때문에 이들을 분리하여야 하는 문제점이 있었다. 효소 반응에 의한 반합성법으로서 예를 들면, 미국특허 제4,221,869호에는 조효소로서 NAD를 사용한 카르니틴 데히드로게나제 (EC 1.1.1.108)로 데히드로카르니틴로부터 L-카르니틴을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 데히드로카르니틴은 아주 불안정하고 아세토닐 트리메틸암모늄과 이산화탄소로 자발적으로 분해된다. 또한, 독일특허 DE-OS-3123975호에는 뉴로스포라 크라사로부터 분리한 γ-부티로베타인 히드록실라제 (EC 1.14.11.1)로 γ-부티로베타인으로부터 L-카르니틴을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 히드록실화 반응 동안에 α-케토글루타레이트 및 환원제 (즉, 아스코베이트)가 반응물 중에 첨가되어야 하는 단점이 있었다. 미생물을 이용한 L-카르니틴의 생산 방법으로서, 미국특허 제5,028,538호에는 크로토노베타인 (4-N,N,N-트리에틸아미노 크로톤산)을 함유하는 배지에서 대장균 044 K 74를 배양하고, 배양물로부터 L-카르니틴을 회수하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 미국특허 제4,708,936호에는 아크로모박터 자이로스옥시단스 (Achromobacter xylosoxydans) DSM 3225 (HK 1331b)를 크로토노베타인 및/또는 γ-부티로베타인를 포함하는 배지에서 배양하여 L-카르니틴을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이들 방법에 의하면 크로토노베타인과 같은 L-카르니틴 생합성의 전구체 또는 중간체가 아닌 화합물을 사용하여야 하고, L-카르니틴 생산 효율도 높지 않다는 단점이 있다. 따라서, 미생물을 이용한 L-카르니틴의 제조방법에 있어서 생산 효율을 개선시킬 필요가 남아 있다. 이에 본 발명자들은 값싼 전구체를 이용할 수 있으면서도, L-카르니틴의 생산 효율이 높은 미생물을 제작하고자 노력하던 중 뉴로스포라 크라사 유래의 L-카르니틴 생합성 경로에 관여하는 유전자가 엔테로박테리아세 속의 미생물에서 잘 발현되는 것을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.