DE10021829A1 - New nucleotide sequences coding for the pgsA2 gene - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein gentechnisch modifiziertes coryneformes Bakterium, dessen pgsA2-Gen verstärkt ist, sowie ein isoliertes Polynukleotid, das für die CDP-diacylglycerol-Glycerol-3-Phosphat 3 Phosphatidyltransferase aus coryneformen Bakterien kodiert, wie auch ein Verfahren zur fermentativen Herstellung von L-Aminosäuren unter Verstärkung des pgsA2-Gens in den Bakterien und die Verwendung des Polynukleotids als Primer oder Hybridisierungssonde.The invention relates to a genetically modified coryneform bacterium whose pgsA2 gene is enhanced, and to an isolated polynucleotide which codes for the CDP-diacylglycerol-glycerol-3-phosphate 3 phosphatidyltransferase from coryneform bacteria, as well as to a process for the fermentative production of L-glycerol. Amino acids enhancing the pgsA2 gene in the bacteria and the use of the polynucleotide as a primer or hybridization probe.
Description
Gegenstand der Erfindung sind gentechnisch veränderte, coryneforme Bakterien, für die CDP-diacylglycerol-Glycerol- 3-Phosphat 3 Phosphatidyltransferase kodierende Nukleotidsequenzen und Verfahren zur fermentativen Herstellung von Aminosäuren, insbesondere L-Lysin, unter Verwendung von coryneformen Bakterien, in denen das pgsA2- Gen, das für die CDP-diacylglycerol-Glycerol-3-Phosphat 3 Phosphatidyltransferase kodiert (EC 2.7.8.5), verstärkt wird.The invention relates to genetically modified coryneform bacteria for which CDP-diacylglycerol-glycerol 3-phosphate 3 phosphatidyltransferase coding Nucleotide sequences and methods for fermentative Production of amino acids, in particular L-lysine, under Use of coryneform bacteria in which the pgsA2- Gene responsible for the CDP-diacylglycerol-glycerol-3-phosphate 3 Phosphatidyltransferase encoded (EC 2.7.8.5), amplified becomes.
Aminosäuren, insbesondere L-Lysin, finden in der Humanmedizin und in der pharmazeutischen Industrie, insbesondere aber in der Tierernährung, Anwendung.Amino acids, especially L-lysine, find in the Human medicine and in the pharmaceutical industry, but especially in animal nutrition, application.
Es ist bekannt, daß Aminosäuren durch Fermentation von Stämmen coryneformer Bakterien, insbesondere Corynebacterium glutamicum, hergestellt werden. Wegen der großen Bedeutung wird ständig an der Verbesserung der Herstellverfahren gearbeitet. Verfahrensverbesserungen können fermentationstechnische Maßnahmen wie z. B. Rühren und Versorgung mit Sauerstoff, oder die Zusammensetzung der Nährmedien wie z. B. die Zuckerkonzentration während der Fermentation, oder die Aufarbeitung zur Produktform durch z. B. Ionenaustauschchromatographie oder die intrinsischen Leistungseigenschaften des Mikroorganismus selbst betreffen.It is known that amino acids by fermentation of Strains coryneformer bacteria, in particular Corynebacterium glutamicum. Because of the Great importance is constantly attached to the improvement of Manufacturing process worked. process improvements can fermentation measures such. B. stirring and supply of oxygen, or the composition of the Nutrient media such. B. the sugar concentration during the Fermentation, or the work-up to product form by z. As ion exchange chromatography or the intrinsic Performance characteristics of the microorganism itself affect.
Zur Verbesserung der Leistungseigenschaften dieser Mikroorganismen werden Methoden der Mutagenese, Selektion und Mutantenauswahl angewendet. Auf diese Weise erhält man Stämme, die resistent gegen Antimetabolite wie z. B. das Lysin-Analogon S-(2-Aminoethyl)-Cystein oder auxotroph für regulatorisch bedeutsame Metabolite sind und L-Aminosäuren wie z. B. L-Lysin produzieren. To improve the performance characteristics of this Microorganisms become methods of mutagenesis, selection and mutant selection applied. In this way you get Strains that are resistant to antimetabolites such. B. the Lysine analog S- (2-aminoethyl) -cysteine or auxotrophic for are regulatory metabolites and L-amino acids such as B. produce L-lysine.
Seit einigen Jahren werden außerdem Methoden der rekombinanten DNA-Technik zur Stammverbesserung Aminosäure- produzierender Stämme von Corynebacterium eingesetzt, indem man einzelne Aminosäure-Biosynthesegene amplifiziert und die Auswirkung auf die Aminosäure-Produktion untersucht. Übersichtsartikel hierzu findet man unter anderem bei Kinoshita ("Glutamic Acid Bacteria", in: Biology of Industrial Microorganisms, Demain and Solomon (Eds.), Benjamin Cummings, London, UK, 1985, 115-142), Hilliger (BioTec 2, 40-44 (1991)), Eggeling (Amino Acids 6: 261-272 (1994)), Jetten und Sinskey (Critical Reviews in Biotechnology 15, 73-103 (1995)) und Sahm et al. (Annuals of the New York Academy of Science 782, 25-39 (1996)).For some years now, methods of recombinant DNA technology for strain improvement amino acid producing strains of Corynebacterium used by one amplifies individual amino acid biosynthesis genes and investigated the effect on amino acid production. Reviews for this can be found among others Kinoshita ("Glutamic Acid Bacteria", in: Biology of Industrial Microorganisms, Demain and Solomon (Eds.), Benjamin Cummings, London, UK, 1985, 115-142), Hilliger (BioTec 2, 40-44 (1991)), Eggeling (Amino Acids 6: 261-272 (1994)), Jetten and Sinskey (Critical Reviews in Biotechnology 15, 73-103 (1995)) and Sahm et al. (Annuals of the New York Academy of Science 782, 25-39 (1996)).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, neue Hilfsmittel zur verbesserten fermentativen Herstellung von Aminosäuren, insbesondere L-Lysin, bereitzustellen.Object of the present invention was to provide new tools for improved fermentative production of amino acids, in particular L-lysine.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein gentechnisch verändertes, coryneformes Bakterium, dessen Gen pgsA2, das für die CDP-diacylglycerol-Glycerol-3-Phosphat 3 Phosphatidyltransferase kodiert, verstärkt ist.This task is solved by a genetic engineering altered, coryneform bacterium whose gene pgsA2, the for the CDP-diacylglycerol-glycerol-3-phosphate 3 Phosphatidyltransferase encoded, is enhanced.
Aminosäuren, insbesondere L-Lysin, finden in der Humanmedizin, in der pharmazeutischen Industrie und insbesondere in der Tierernährung Anwendung. Es besteht daher ein allgemeines Interesse daran, neue verbesserte Verfahren zur Herstellung von Aminosäuren, insbesondere L- Lysin, bereitzustellen.Amino acids, especially L-lysine, find in the Human medicine, in the pharmaceutical industry and especially in animal nutrition application. It exists therefore a general interest in it, new improved Process for the preparation of amino acids, in particular L- Lysine, provide.
Wenn im folgenden L-Lysin oder Lysin erwähnt werden, sind damit nicht nur die Base, sondern auch die Salze wie z. B. Lysin-Monohydrochlorid oder Lysin-Sulfat gemeint.If in the following L-lysine or lysine are mentioned, are so that not only the base, but also the salts such. B. Lysine monohydrochloride or lysine sulfate.
Gegenstand der Erfindung ist ein gentechnisch verändertes coryneformes Bakterium, in dem dessen Gen pgsA2, das die CDP-diacylglycerol-Glycerol-3-Phosphat 3 Phosphatidyltrans ferase kodiert, verstärkt ist. The invention relates to a genetically modified coryneformes bacterium in which its gene pgsA2, which is the CDP-diacylglycerol-glycerol-3-phosphate 3 phosphatidyltrans ferase encoded, is amplified.
Der Begriff "Verstärkung" beschreibt in diesem Zusammenhang die Erhöhung der intrazellulären Aktivität eines oder mehrerer Enzyme in einem Mikroorganismus, die durch die entsprechende DNA kodiert werden.The term "reinforcement" describes in this context the increase in intracellular activity of one or of several enzymes in a microorganism that are caused by the corresponding DNA are encoded.
Die Verstärkung kann mit Hilfe verschiedener Manipulationen der Bakterienzelle erreicht werden.Reinforcement can be done using various manipulations the bacterial cell can be reached.
Zur Erzielung einer Verstärkung, insbesondere einer Überexpression, kann die Kopienzahl der entsprechenden Gene erhöht werden, man kann einen starken Promotor verwenden, oder es kann die Promotor- und Regulationsregion oder die Ribosomenbindungsstelle, die sich stromaufwärts des Strukturgens befindet, mutiert werden. In gleicher Weise wirken Expressionskassetten, die stromaufwärts des Strukturgens eingebaut werden. Durch induzierbare Promotoren ist es zusätzlich möglich, die Expression im Verlaufe der fermentativen L-Lysin-Produktion zu steigern. Es kann auch ein Gen verwendet werden, das für ein entsprechendes Enzym mit einer hohen Aktivität kodiert. Durch Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer der m-RNA wird ebenfalls die Expression verbessert. Außerdem wird durch Verhinderung des Abbaus des Enzyms ebenfalls die Enzymaktivität insgesamt erhöht. Gegebenenfalls können diese Maßnahmen auch beliebig kombiniert werden.To achieve reinforcement, in particular one Overexpression, the copy number of the corresponding genes can be increased, one can use a strong promoter, or it may be the promoter and regulatory region or the Ribosome binding site located upstream of the Structural gene is mutated. In the same way act expression cassettes upstream of the Structural gene to be installed. By inducible Promoters it is additionally possible to express in the Progress of fermentative L-lysine production increase. It can also be used for a gene corresponding enzyme is encoded with a high activity. By measures to extend the lifetime of the m-RNA the expression is also improved. In addition, will by preventing the degradation of the enzyme also the Total enzyme activity increased. If necessary, you can These measures can also be combined as desired.
Die Mikroorganismen, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, können L-Aminosäuren, insbesondere L-Lysin, aus Glucose, Saccharose, Lactose, Fructose, Maltose, Melasse, Stärke, Cellulose oder aus Glycerin und Ethanol herstellen. Es kann sich um Vertreter coryneformer Bakterien insbesondere der Gattung Corynebacterium handeln. Bei der Gattung Corynebacterium ist insbesondere die Art Corynebacterium glutamicum zu nennen, die in der Fachwelt für ihre Fähigkeit bekannt ist, L-Aminosäuren zu produzieren. The microorganisms that are the subject of the present Invention, L-amino acids, in particular L-lysine, from glucose, sucrose, lactose, fructose, maltose, Molasses, starch, cellulose or glycerol and ethanol produce. It may be representative coryneformer Bacteria in particular of the genus Corynebacterium act. In the genus Corynebacterium is in particular the Art Corynebacterium glutamicum to call in the professional world known for their ability to use L-amino acids to produce.
Geeignete Stämme der Gattung Corynebacterium, insbesondere
der Art Corynebacterium glutamicum, sind die zum Beispiel
bekannten Wildtypstämme
Suitable strains of the genus Corynebacterium, in particular of the species Corynebacterium glutamicum, are the wild-type strains known, for example
Corynebacterium glutamicum ATCC13032
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC15806
Corynebacterium acetoacidophilum ATCC13870
Corynebacterium thermoaminogenes FERM BP-1539
Corynebacterium melassecola ATCC17965
Brevibacterium flavum ATCC14067
Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 und
Brevibacterium divaricatum ATCC14020
Corynebacterium glutamicum ATCC13032
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC15806
Corynebacterium acetoacidophilum ATCC13870
Corynebacterium thermoaminogenes FERM BP-1539
Corynebacterium molassecola ATCC17965
Brevibacterium flavum ATCC14067
Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 and
Brevibacterium divaricatum ATCC14020
und daraus hergestellte L-Lysin produzierende Mutanten bzw.
Stämme, wie beispielsweise
and L-lysine producing mutants or strains produced therefrom, such as
Corynebacterium glutamicum FERM-P 1709
Brevibacterium flavum FERM-P 1708
Brevibacterium lactofermentum FERM-P 1712
Corynebacterium glutamicum FERM-P 6463
Corynebacterium glutamicum FERM-P 6464 und
Corynebacterium glutamicum DSM5715.Corynebacterium glutamicum FERM-P 1709
Brevibacterium flavum FERM-P 1708
Brevibacterium lactofermentum FERM-P 1712
Corynebacterium glutamicum FERM-P 6463
Corynebacterium glutamicum FERM-P 6464 and
Corynebacterium glutamicum DSM5715.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein
isoliertes Polynukleotid aus coryneformen Bakterien,
enthaltend eine Polynukleotidsequenz, ausgewählt aus der
Gruppe
Another object of the present invention is an isolated polynucleotide from coryneform bacteria containing a polynucleotide sequence selected from the group
- a) Polynukleotid, das mindestens zu 70% homolog ist mit einem Polynukleotid, das für ein Polypeptid kodiert, das die Aminosäuresequenz von SEQ ID No. 2 enthält,a) polynucleotide which is at least 70% homologous with a polynucleotide encoding a polypeptide, the the amino acid sequence of SEQ ID no. 2 contains
- b) Polynukleotid, das für ein Polypeptid kodiert, das eine Aminosäuresequenz enthält, die zu mindestens 70% homolog ist mit der Aminosäuresequenz von SEQ ID No. 2,b) polynucleotide encoding a polypeptide having a Amino acid sequence containing at least 70% homologous is linked to the amino acid sequence of SEQ ID NO. 2,
- c) Polynukleotid, das komplementär ist zu den Polynukleotiden von a) oder b), und c) polynucleotide that is complementary to Polynucleotides of a) or b), and
- d) Polynukleotid, enthaltend mindestens 15 aufeinanderfolgende Nukleotide der Polynukleotidsequenz von a), b) oder c).d) polynucleotide containing at least 15 successive nucleotides of the polynucleotide sequence from a), b) or c).
"Homolog" im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ist eine Polynukleotidsequenz zu der erfindungsgemäßen Sequenz dann, wenn sie in ihrer Basenzusammensetzung und -sequenz wenigstens zu 70%, bevorzugt wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% mit der erfindungsgemäßen Sequenz übereinstimmt. Unter einem "homologen Protein" sollen gemäß der vorliegenden Erfindung Proteine verstanden werden, die eine Aminosäuresequenz aufweisen, die mit der Aminosäuresequenz, die durch das Gen pgsA2 (SEQ ID Nr. 1) kodiert wird zu wenigstens 70%, bevorzugt wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% übereinstimmen, wobei "übereinstimmen" so zu verstehen ist, daß die sich entsprechenden Aminosäuren entweder identisch sind, oder es sich um zueinander homologe Aminosäuren handelt. Als "homologe Aminosäuren" werden solche bezeichnet, die sich in ihren Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Ladung, Hydrophobizität, sterischen Eigenschaften usw. entsprechen."Homolog" in the context of the present application is a Polynucleotide sequence to the sequence of the invention then, if they are in their base composition and sequence at least 70%, preferably at least 80%, especially preferably at least 90% with the sequence according to the invention matches. Under a "homologous protein" according to the present invention proteins are understood which have an amino acid sequence associated with the Amino Acid Sequence Encoded by the Gene pgsA2 (SEQ ID NO: 1) at least 70%, preferably at least 80%, is encoded most preferably at least 90% match, wherein "to agree" is to be understood as meaning that corresponding amino acids are either identical, or it are mutually homologous amino acids. When "homologous amino acids" refers to those that are in their properties, in particular with regard to charge, Hydrophobicity, steric properties, etc.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein wie oben
beschriebenes Polynukleotid, wobei es sich bevorzugt um
eine replizierbare DNA handelt, enthaltend:
The invention furthermore relates to a polynucleotide as described above, which is preferably a replicable DNA comprising:
- a) die Nukleotidsequenz, gezeigt in SEQ ID No. 1, odera) the nucleotide sequence shown in SEQ ID no. 1, or
- b) mindestens eine Sequenz, die der Sequenz (i) im Rahmen der Degeneration des genetischen Kodes entspricht, oderb) at least one sequence corresponding to the sequence (i) in Framework of degeneration of the genetic code corresponds to, or
- c) mindestens eine Sequenz, die mit der zur Sequenz (i) oder (ii) komplementären Sequenz hybridisiert, und gegebenenfallsc) at least one sequence identical to that for the sequence (i) or (ii) complementary sequence hybridized, and optionally
- d) funktionsneutrale Mutationen in (i), die zu derselben oder einer homologen Aminosäure führen.d) functionally neutral mutations in (i) that belong to same or a homologous amino acid lead.
Weitere Gegenstände sind
ein in coryneformen Bakterien replizierbares, bevorzugt
rekombinantes Polynukleotid, das die Nukleotidsequenz
SEQ ID No. 1 umfaßt,
ein Polynukleotid, das für ein Polypeptid kodiert, das die
Aminosäuresequenz SEQ ID No. 2 umfaßt,
ein Vektor, enthaltend die für das pgsA2-Gen kodierende
DNA-Sequenz von C. glutamicum, enthalten in dem Vektor
pJC1pgsA2, hinterlegt in Corynebacterium glutamicum
unter der Nummer 13251,
und als Wirtszelle dienende coryneforme Bakterien, die den
Vektor enthalten oder in denen das pgsA2-Gen verstärkt
wird.Other items are
a preferably recombinant polynucleotide which is replicable in coryneform bacteria and has the nucleotide sequence SEQ ID NO. 1 comprises
a polynucleotide encoding a polypeptide having the amino acid sequence SEQ ID NO. 2 comprises
a vector containing the DNA sequence of C. glutamicum coding for the pgsA2 gene, contained in the vector pJC1pgsA2 deposited in Corynebacterium glutamicum under the number 13251,
and coryneform bacteria serving as the host cell, which contain the vector or in which the pgsA2 gene is amplified.
Gegenstand der Erfindung sind ebenso Polynukleotide, die das vollständige Gen mit der Polynukleotidsequenz entsprechend SEQ ID No. 1 oder Fragmente davon enthalten, und die durch Screening mittels Hybridisierung einer entsprechenden Genbank mit einer Sonde, die die Sequenz des genannten Polynukleotids gemäß SEQ ID No. 1 oder ein Fragment davon enthält, und Isolierung der genannten DNA- Sequenz erhältlich sind.The invention also polynucleotides are the the complete gene with the polynucleotide sequence according to SEQ ID no. Contain 1 or fragments thereof and by screening by hybridization of a corresponding gene bank with a probe containing the sequence of mentioned polynucleotide according to SEQ ID no. 1 or one Contains fragment thereof, and isolation of said DNA Sequence are available.
Polynukleotidsequenzen gemäß der Erfindung sind auch als Hybridisierungs-Sonden für RNA, cDNA und DNA geeignet, um cDNA in voller Länge zu isolieren, die für die CDP- diacylglycerol-Glycerol-3-Phosphat 3 Phosphatidyltrans ferase kodieren und solche cDNA oder Gene zu isolieren, die eine hohe Ähnlichkeit der mit der Sequenz des CDP- diacylglycerol-Glycerol-3-Phosphat 3 Phosphatidyltrans ferase-Gens aufweisen.Polynucleotide sequences according to the invention are also known as Hybridization probes suitable for RNA, cDNA and DNA to to isolate full-length cDNA useful for the CDP diacylglycerol-glycerol-3-phosphate 3 phosphatidyltrans encode ferase and to isolate such cDNA or genes that a high similarity with the sequence of the CDP diacylglycerol-glycerol-3-phosphate 3 phosphatidyltrans have ferase gene.
Polynukleotidsequenzen gemäß der Erfindung sind außerdem geeignet als Primer für die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), zur Herstellung von DNA, die für CDP-diacylglycerol- Glycerol-3-Phosphat 3 Phosphatidyltransferase Proteine kodiert.Polynucleotide sequences according to the invention are also suitable as a primer for the polymerase chain reaction (PCR), for the production of DNA suitable for CDP-diacylglycerol Glycerol-3-phosphate 3 phosphatidyltransferase proteins coded.
Solche als Sonden oder Primer dienenden Oligonukleotide können mehr als 30, bevorzugt bis zu 30, besonders bevorzugt bis zu 20, ganz besonders bevorzugt mindestens 15 aufeinanderfolgende Nukleotide enthalten. Geeignet sind ebenfalls Oligonukleotide mit einer Länge von mindestens 40 oder 50 Nukleotiden.Such oligonucleotides serving as probes or primers can be more than 30, preferably up to 30, especially preferably up to 20, most preferably at least 15 contain consecutive nucleotides. Are suitable also oligonucleotides with a length of at least 40 or 50 nucleotides.
"Isoliert" bedeutet aus seinem natürlichen Umfeld herausgetrennt."Isolated" means from its natural environment separated out.
"Polynukleotid" bezieht sich im allgemeinen auf Polyribonukleotide und Polydeoxyribonukleotide, wobei es sich um nicht modifizierte RNA oder DNA oder modifizierte RNA oder DNA handeln kann."Polynucleotide" generally refers to Polyribonucleotides and polydeoxyribonucleotides, wherein it unmodified RNA or DNA or modified RNA or DNA can act.
Unter "Polypeptiden" versteht man Peptide oder Proteine, die zwei oder mehr über Peptidbindungen verbundene Aminosäuren enthalten.By "polypeptides" is meant peptides or proteins, the two or more linked via peptide bonds Contain amino acids.
Die Polypeptide gemäß Erfindung schließen ein Polypeptid gemäß SEQ ID No. 2 ein, insbesondere solche mit der biologischen Aktivität des CDP-diacylglycerol-Glycerol-3- Phosphat 3 Phosphatidyltransferase Proteins und auch solche, die zu wenigstens 70% homolog sind mit dem Polypeptid gemäß SEQ ID No. 2, bevorzugt zu wenigstens 80% und besonders die zu wenigstens 90% bis 95% Homologie mit dem Polypeptid gemäß SEQ ID No. 2 und die genannte Aktivität aufweisen.The polypeptides of the invention include a polypeptide according to SEQ ID no. 2, in particular those with the biological activity of CDP-diacylglycerol-glycerol-3 Phosphate 3 phosphatidyltransferase protein and also those that are at least 70% homologous with the Polypeptide according to SEQ ID no. 2, preferably at least 80% and especially those with at least 90% to 95% homology with the polypeptide according to SEQ ID no. 2 and the named Have activity.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur fermentativen Herstellung von Aminosäuren, insbesondere L- Lysin, unter Verwendung von coryneformen Bakterien, die insbesondere bereits eine Aminosäure produzieren, und in denen die für das pgsA2-Gen kodierenden Nukleotidsequenzen verstärkt, insbesondere überexprimiert werden. The invention also relates to a method for fermentative production of amino acids, in particular L- Lysine, using coryneform bacteria, which in particular already produce an amino acid, and in those coding for the pgsA2 gene nucleotide sequences amplified, in particular overexpressed.
In der vorliegenden Erfindung wird erstmals das für die CDP-diacylglycerol-Glycerol-3-Phosphat 3 Phosphatidyltrans ferase kodierende pgsA2-Gen von C. glutamicum gezeigt.In the present invention is the first time for the CDP-diacylglycerol-glycerol-3-phosphate 3 phosphatidyltrans ferase coding pgsA2 gene of C. glutamicum.
Zur Isolierung des pgsA2-Gens oder auch anderer Gene von C. glutamicum wird zunächst eine Genbank dieses Mikroorganismus in E. coli angelegt. Das Anlegen von Genbanken ist in allgemein bekannten Lehrbüchern und Handbüchern niedergeschrieben. Als Beispiel seien das Lehrbuch von Winnacker: Gene und Klone, Eine Einführung in die Gentechnologie (Verlag Chemie, Weinheim, Deutschland, 1990) oder das Handbuch von Sambrook et al.: Molecular Cloning, A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989) genannt. Eine sehr bekannte Genbank ist die des E.-coli-K-12-Stammes W3110, die von Kohara et al. (Cell 50, 495-508 (1987)) in λ-Vektoren angelegt wurde. Bathe et al. (Molecular and General Genetics, 252: 255-265, 1996) beschreiben eine Genbank von C. glutamicum ATCC13032, die mit Hilfe des Cosmidvektors SuperCos I (Wahl et al., 1987, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 84: 2160-2164) im E.-coli-K-12- Stamm NM554 (Raleigh et al., 1988, Nucleic Acids Research 16: 1563-1575) angelegt wurde. Börmann et al. (Molecular Microbiology 6(3), 317-326 (1992)) wiederum beschreiben eine Genbank von C. glutamicum ATCC13032 unter Verwendung des Cosmids pHC79 (Hohn und Collins, Gene 11, 291-298 (1980)). Zur Herstellung einer Genbank von C. glutamicum in E. coli können auch Plasmide wie pBR322 (Bolivar, Life Sciences, 25, 807-818 (1979)) oder pUC9 (Vieira et al., 1982, Gene, 19: 259-268) verwendet werden. Als Wirte eignen sich besonders solche E.-coli- Stämme, die restriktions- und rekombinationsdefekt sind. Ein Beispiel hierfür ist der Stamm DH5αmcr, der von Grant et al. (Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 87 (1990) 4645-4649) beschrieben wurde. Die mit Hilfe von Cosmiden klonierten langen DNA-Fragmente können anschließend wiederum in gängige, für die Sequenzierung geeignete Vektoren subkloniert und anschließend sequenziert werden, so wie es z. B. bei Sanger et al. (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 74: 5463-5467, 1977) beschrieben ist.To isolate the pgsA2 gene or other genes of C. glutamicum first becomes a gene bank of this Microorganism created in E. coli. The creation of Genebanks is in well-known textbooks and Written down manuals. As an example, be that Textbook by Winnacker: Genes and Clones, An Introduction to genetic engineering (Verlag Chemie, Weinheim, Germany, 1990) or the handbook of Sambrook et al .: Molecular Cloning, A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989). A well-known gene bank is the E. coli K-12 strain W3110, described by Kohara et al. (Cell 50, 495-508 (1987)) in λ vectors. Bathe et al. (Molecular and General Genetics, 252: 255-265, 1996) describe a gene bank of C. glutamicum ATCC13032, the with the aid of the cosmid vector SuperCos I (Wahl et al., 1987, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 84: 2160-2164) in the E. coli K-12 strain NM554 (Raleigh et al., 1988, Nucleic Acids Research 16: 1563-1575). Börmann et al. (Molecular Microbiology 6 (3), 317-326 (1992)) again describe a gene bank of C. glutamicum ATCC13032 using the cosmid pHC79 (scab and Collins, Gene 11, 291-298 (1980)). For the production of a Genbank of C. glutamicum in E. coli can also use plasmids such as pBR322 (Bolivar, Life Sciences, 25, 807-818 (1979)) or pUC9 (Vieira et al., 1982, Gene, 19: 259-268) become. Suitable hosts are in particular such E. coli Strains which are restriction and recombination defective. An example of this is the strain DH5αmcr, by Grant et al. (Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 87 (1990) 4645-4649). The help of cosmids cloned long DNA fragments can then again in common, for sequencing subcloned suitable vectors and then sequenced be, as it is z. In Sanger et al. (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 74: 5463-5467, 1977).
Auf diese Weise wurde die neue für das Gen pgsA2 kodierende DNA-Sequenz von C. glutamicum erhalten, die als SEQ ID No. 1 Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist. Außerdem wurde aus der vorliegenden DNA-Sequenz mit den oben beschriebenen Methoden die Aminosäuresequenz des entsprechenden Proteins abgeleitet. In SEQ ID No. 2 ist die sich ergebende Aminosäuresequenz des pgsA2-Genproduktes dargestellt.In this way, the new coding for the gene pgsA2 DNA sequence of C. glutamicum obtained as SEQ ID NO. 1 Part of the present invention is. It was also from the present DNA sequence with those described above Methods the amino acid sequence of the corresponding protein derived. In SEQ ID no. 2 is the resulting Amino acid sequence of the pgsA2 gene product shown.
Kodierende DNA-Sequenzen, die sich aus SEQ ID No. 1 durch die Degeneriertheit des genetischen Kodes ergeben, sind ebenfalls Bestandteil der Erfindung. In gleicher Weise sind DNA-Sequenzen, die mit SEQ ID No. 1 oder Teilen von SEQ ID No. 1 hybridisieren, Bestandteil der Erfindung. In der Fachwelt sind außerdem konservative Aminosäureaustausche wie z. B. Austausch von Glycin gegen Alanin oder von Asparaginsäure gegen Glutaminsäure in Proteinen als "Sinnmutationen" (sense mutations) bekannt, die zu keiner grundsätzlichen Veränderung der Aktivität des Proteins führen, d. h. funktionsneutral sind. Außerdem ist bekannt, daß Änderungen am N- und/oder C-Terminus eines Proteins dessen Funktion nicht wesentlich beeinträchtigen oder diese sogar stabilisieren können. Angaben hierzu findet der Fachmann unter anderem bei Ben-Bassat et al. (Journal of Bacteriology 169: 751-757 (1987)), bei O'Regan et al. (Gene 77: 237-251 (1989)), bei Sahin-Toth et al. (Protein Sciences 3: 240-247 (1994)), bei Hochuli et al. (Bio/Technology 6: 1321-1325 (1988)) und in bekannten Lehrbüchern der Genetik und Molekularbiologie. Aminosäuresequenzen, die sich in entsprechender Weise aus SEQ ID No. 2 ergeben, sind ebenfalls Bestandteil der Erfindung.Coding DNA sequences consisting of SEQ ID no. 1 through the degeneracy of the genetic code are also part of the invention. In the same way DNA sequences identified by SEQ ID NO. 1 or parts of SEQ ID No. 1 hybridize, part of the invention. In the Experts are also conservative amino acid exchanges such as B. Exchange of glycine for alanine or of Aspartic acid against glutamic acid in proteins as "Sense mutations" known to none fundamental change in the activity of the protein lead, d. H. are functionally neutral. It is also known that changes at the N- and / or C-terminus of a protein its function does not significantly affect or this even stabilize. Details can be found on the Expert among others in Ben-Bassat et al. (Journal of Bacteriology 169: 751-757 (1987)), O'Regan et al. (Gene 77: 237-251 (1989)); Sahin-Toth et al. (Protein Sciences 3: 240-247 (1994)); Hochuli et al. (Bio / Technology 6: 1321-1325 (1988)) and in known textbooks of Genetics and molecular biology. Amino acid sequences that correspondingly from SEQ ID no. 2, are also part of the invention.
In gleicher Weise sind DNA-Sequenzen, die mit SEQ ID No. 1 oder Teilen von SEQ ID No. 1 hybridisieren, Bestandteil der Erfindung. Schließlich sind DNA-Sequenzen Bestandteil der Erfindung, die durch die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) unter Verwendung von Primern hergestellt werden, die sich aus SEQ ID No. 1 ergeben. Derartige Oligonukleotide haben typischerweise eine Länge von mindestens 15 Nukleotiden.Similarly, DNA sequences SEQ ID NO. 1 or parts of SEQ ID no. 1 hybridize, part of the Invention. Finally, DNA sequences are part of Invention produced by the polymerase chain reaction (PCR) be made using primers that are from SEQ ID no. 1 result. Have such oligonucleotides typically at least 15 nucleotides in length.
Anleitungen zur Identifizierung von DNA-Sequenzen mittels Hybridisierung findet der Fachmann unter anderem im Handbuch "The DIG System Users Guide for Filter Hybridization" der Firma Boehringer Mannheim GmbH (Mannheim, Deutschland, 1993) und bei Liebl et al. (International Journal of Systematic Bacteriology (1991) 41: 255-260). Anleitungen zur Amplifikation von DNA- Sequenzen mit Hilfe der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) findet der Fachmann unter anderem im Handbuch von Gait: Oligonukleotide synthesis: a practical approach (IRL Press, Oxford, UK, 1984) und bei Newton und Graham: PCR (Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Deutschland, 1994).Instructions for the identification of DNA sequences by means of Hybridization is found among others in the art Manual "The DIG System Users Guide for Filters Hybridization "the company Boehringer Mannheim GmbH (Mannheim, Germany, 1993) and Liebl et al. (International Journal of Systematic Bacteriology (1991) 41: 255-260). Instructions for the Amplification of DNA Sequences using the polymerase chain reaction (PCR) the expert finds among others in the manual of Gait: Oligonucleotide synthesis: a practical approach (IRL Press, Oxford, UK, 1984) and Newton and Graham: PCR (Spectrum Academic Publishing House, Heidelberg, Germany, 1994).
Bei der Arbeit an der vorliegenden Erfindung konnte festgestellt werden, daß coryneforme Bakterien nach Verstärkung des pgsA2-Gens in verbesserter Weise Aminosäuren, insbesondere L-Lysin, produzieren.In working on the present invention could be noted that coryneform bacteria after Enhancement of the pgsA2 gene in an improved way Amino acids, especially L-lysine, produce.
Die betrachteten Gene oder Genkonstrukte können entweder in Plasmiden mit unterschiedlicher Kopienzahl vorliegen oder im Chromosom integriert und amplifiziert sein. Alternativ kann außerdem eine Überexpression der betreffenden Gene durch Veränderung der Medienzusammensetzung und Kulturführung erreicht werden.The considered genes or gene constructs can either be in Plasmids with different copy numbers are present or be integrated and amplified in the chromosome. alternative may also overexpress the genes involved by changing the composition of the media and Cultural guidance can be achieved.
Anleitungen hierzu findet der Fachmann unter anderem bei Martin et al. (Bio/Technology 5, 137-146 (1987)), bei Guerrero et al. (Gene 138, 35-41 (1994)), Tsuchiya und Morinaga (Bio/Technology 6, 428-430 (1988)), bei Eikmanns et al. (Gene 102, 93-98 (1991)), in der Europäischen Patentschrift EPS 0 472 869, im US Patent 4,601,893, bei Schwarzer und Pühler (Bio/Technology 9, 84-87 (1991), bei Remscheid et al. (Applied and Environmental Microbiology 60, 126-132 (1994)), bei LaBarre et al. (Journal of Bacteriology 175, 1001-1007 (1993)), in der Patentanmeldung WO 96/15246, bei Malumbres et al. (Gene 134, 15-24 (1993)), in der japanischen Offenlegungsschrift JP-A-10-229891, bei Jensen und Hammer (Biotechnology and Bioengineering 58, 191-195 (1998)), bei Makrides (Microbiological Reviews 60: 512-538 (1996)) und in bekannten Lehrbüchern der Genetik und Molekularbiologie.Instructions for this, the expert finds among others Martin et al. (Bio / Technology 5, 137-146 (1987)) Guerrero et al. (Gene 138, 35-41 (1994)), Tsuchiya and Morinaga (Bio / Technology 6, 428-430 (1988)), to Eikmanns et al. (Gene 102, 93-98 (1991)), in the European Patent Specification EPS 0 472 869, in US Pat. No. 4,601,893 Schwarzer and Puhler (Bio / Technology 9, 84-87 (1991)) Remscheid et al. (Applied and Environmental Microbiology 60, 126-132 (1994)), LaBarre et al. (Journal of Bacteriology 175, 1001-1007 (1993)), in the patent application WO 96/15246 to Malumbres et al. (Gene 134, 15-24 (1993)), Japanese Patent Laid-Open Publication JP-A-10-229891, Jensen and Hammer (Biotechnology and Bioengineering 58, 191-195 (1998)), to Makrides (Microbiological Reviews 60: 512-538 (1996)) and in well-known textbooks of genetics and molecular biology.
Beispielhaft wurde das erfindungsgemäße pgsA2-Gen mit Hilfe von Plasmiden überexprimiert.By way of example, the pgsA2 gene according to the invention was obtained with the aid of of plasmids overexpressed.
Als Plasmide eignen sich solche, die in coryneformen Bakterien repliziert und exprimiert werden. Zahlreiche bekannte Plasmidvektoren wie z. B. pZ1 (Menkel et al., Applied and Environmental Microbiology (1989) 64: 549-554), pEKEx1 (Eikmanns et al., Gene 102: 93-98 (1991)) oder pHS2-1 (Sonnen et al., Gene 107: 69-74 (1991)) beruhen auf den kryptischen Plasmiden pHM1519, pBL1 oder pGA1. Andere Plasmidvektoren wie z. B. solche, die auf pCG4 (US-A 4,489,160), oder pNG2 (Serwold-Davis et al., FEMS Microbiology Letters 66, 119-124 (1990)), oder pAG1 (US-A 5,158,891) beruhen, können in gleicher Weise verwendet werden.Suitable plasmids are those which are in coryneform Bacteria are replicated and expressed. numerous known plasmid vectors such. PZ1 (Menkel et al., Applied and Environmental Microbiology (1989) 64: 549-554), pEKEx1 (Eikmanns et al., Gene 102: 93-98 (1991)) or pHS2-1 (Sonnen et al., Gene 107: 69-74 (1991)) are based on the cryptic plasmids pHM1519, pBL1 or pGA1. Other Plasmid vectors such. For example, those based on pCG4 (US-A 4,489,160), or pNG2 (Serwold-Davis et al., FEMS Microbiology Letters 66, 119-124 (1990)), or pAG1 (US Pat. No. 5,158,891) can be used in the same way become.
Ein Beispiel für ein Plasmid, mit Hilfe dessen das pgsA2- Gen überexprimiert werden kann, ist pJC1pgsA2 (Fig. 1), welches auf dem E.-coli - C.-glutamicum-Shuttle-Vektor pJC1 (Cremer et al., 1990, Molecular and General Genetics 220: 478-480) basiert und die für das pgsA2-Gen kodierende DNA-Sequenz von C. glutamicum enthält. Es ist in dem Stamm DSM5715/pJC1pgsA2 enthalten.An example of a plasmid by means of which the pgsA2 gene can be overexpressed is pJC1pgsA2 ( FIG. 1), which is located on the E. coli C. glutamicum shuttle vector pJC1 (Cremer et al., 1990, p. Molecular and General Genetics 220: 478-480) and contains the coding for the pgsA2 gene DNA sequence of C. glutamicum. It is contained in strain DSM5715 / pJC1pgsA2.
Außerdem eignen sich solche Plasmidvektoren, mit Hilfe derer man das Verfahren der Genamplifikation durch Integration in das Chromosom anwenden kann, so wie es beispielsweise von Remscheid et al. (Applied and Environmental Microbiology 60, 126-132 (1994)) zur Duplikation bzw. Amplifikation des hom-thrB-Operons beschrieben wurde. Bei dieser Methode wird das vollständige Gen in einen Plasmidvektor kloniert, der in einem Wirt (typischerweise E. coli), nicht aber in C. glutamicum replizieren kann. Als Vektoren kommen bespielsweise pSUP301 (Simon et al., Bio/Technology 1, 784-791 (1983)), pK18mob oder pK19mob (Schäfer et al., Gene 145, 69-73 (1994)), pGEM-T (Promega corporation, Madison, WI, USA), pCR2.1-TOPO (Shuman (1994). Journal of Biological Chemistry 269: 32678-84; US-A 5,487,993), pCR®Blunt (Firma Invitrogen, Groningen, Niederlande; Bernard et al., Journal of Molecular Biology, 234: 534-541 (1993)) oder pEM1 (Schrumpf et al. 1991, Journal of Bacteriology 173: 4510-4516) in Frage. Der Plasmidvektor, der das zu amplifizierende Gen enthält, wird anschließend durch Konjugation oder Transformation in den gewünschten Stamm von C. glutamicum überführt. Die Methode der Konjugation ist beispielsweise bei Schäfer et al. (Applied and Environmental Microbiology 60, 756-759 (1994)) beschrieben. Methoden zur Transformation sind beispielsweise bei Thierbach et al. (Applied Microbiology and Biotechnology 29, 356-362 (1988)), Dunican und Shivnan (Bio/Technology 7, 1067-1070 (1989)) und Tauch et al. (FEMS Microbiological Letters 123, 343-347 (1994)) beschrieben. Nach homologer Rekombination mittels eines "cross over"-Ereignisses enthält der resultierende Stamm mindestens zwei Kopien des betreffenden Gens.In addition, such plasmid vectors are suitable with the aid of one of the procedure of gene amplification by Integration into the chromosome can apply, just like it for example, Remscheid et al. (Applied and Environmental Microbiology 60, 126-132 (1994)) Duplication or amplification of the hom-thrB operon has been described. This method becomes the complete one Gene is cloned into a plasmid vector which is in a host (typically E. coli), but not in C. glutamicum can replicate. Suitable vectors are, for example, pSUP301 (Simon et al., Bio / Technology 1, 784-791 (1983)), pK18mob or pK19mob (Schäfer et al., Gene 145, 69-73 (1994)), pGEM-T (Promega corporation, Madison, WI, USA), pCR2.1-TOPO (Shuman (1994) Journal of Biological Chemistry 269: 32678-84; US Pat. No. 5,487,993), pCR® Blunt (Invitrogen, Groningen, the Netherlands; Bernard et al., Journal of Molecular Biology, 234: 534-541 (1993)) or pEM1 (shrink et al. 1991, Journal of Bacteriology 173: 4510-4516) Question. The plasmid vector containing the gene to be amplified is subsequently by conjugation or Transformation into the desired strain of C. glutamicum transferred. The method of conjugation is for example in Schäfer et al. (Applied and Environmental Microbiology 60, 756-759 (1994)). Methods for Transformation are, for example, in Thierbach et al. (Applied Microbiology and Biotechnology 29, 356-362 (1988)), Dunican and Shivnan (Bio / Technology 7, 1067-1070 (1989)) and Tauch et al. (FEMS Microbiological Letters 123, 343-347 (1994)). After homologous recombination by means of a "cross over" event contains the resulting strain at least two copies of the relevant Gene.
Zusätzlich kann es für die Produktion von Aminosäuren, insbesondere L-Lysin vorteilhaft sein, neben dem pgsA2-Gen eines oder mehrere Enzyme des jeweiligen Biosyntheseweges, der Glykolyse, der Anaplerotik, des Zitronensäure-Zyklus oder des Aminosäure-Exports zu verstärken oder zu überexprimieren. In addition, it can be used for the production of amino acids, in particular L-lysine be advantageous, in addition to the pgsA2 gene one or more enzymes of the respective biosynthetic pathway, glycolysis, anaplerotic, citric acid cycle or amino acid export overexpress.
So kann beispielsweise für die Herstellung von L-Lysin
gleichzeitig eines oder mehrere der Gene, ausgewählt aus
der Gruppe
Thus, for example, for the production of L-lysine one or more of the genes selected from the group can be used simultaneously
- - das für die Dihydrodipicolinat-Synthase kodierende dapA- Gen (EP-B 0 197 335), oderThe dapA- coding for the dihydrodipicolinate synthase Gen (EP-B 0 197 335), or
- - das für die Succinyldiaminopimelat-Desuccinylase kodierende dapE-Gen, oder- that for the succinyldiaminopimelate desuccinylase coding dapE gene, or
- - das für eine feed back resistente Aspartatkinase kodierende lysC-Gen (Kalinowski et al. (1990), Molecular and General Genetics 224, 317-324), oder- that for a feed back resistant aspartate kinase coding lysC gene (Kalinowski et al., (1990), Molecular and General Genetics 224, 317-324), or
- - das für die Glyceraldehyd-3-Phosphat-Dehydrogenase kodierende gap-Gen (Eikmanns (1992), Journal of Bacteriology 174: 6076-6086), oder- that for the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase coding gap gene (Eikmanns (1992), Journal of Bacteriology 174: 6076-6086), or
- - das für die Triosephosphat-Isomerase kodierende tpi-Gen (Eikmanns (1992), Journal of Bacteriology 174: 6076-6086), oderThe tpi gene coding for the triose phosphate isomerase (Eikmanns (1992), Journal of Bacteriology 174: 6076-6086), or
- - das für die 3-Phosphoglycerat-Kinase kodierende pgk-Gen (Eikmanns (1992), Journal of Bacteriology 174: 6076-6086), oderThe pgk gene coding for the 3-phosphoglycerate kinase (Eikmanns (1992), Journal of Bacteriology 174: 6076-6086), or
- - das für die Pyruvat-Carboxylase kodierende pyc-Gen (DE-A-198 31 609), oderThe pyc gene coding for the pyruvate carboxylase (DE-A-198 31 609), or
- - das für die Malat-Chinon-Oxidoreduktase kodierende mqo- Gen (Molenaar et al., European Journal of Biochemistry 254, 395-403 (1998)), oder- the mqo- coding for malate quinone oxidoreductase Gen (Molenaar et al., European Journal of Biochemistry 254, 395-403 (1998)), or
- - das für den Lysin-Export kodierende lysE-Gen (DE-A-195 48 222)- The lysE gene encoding lysine export (DE-A-195 48 222)
verstärkt, insbesondere überexprimiert oder amplifiziert werden. amplified, in particular overexpressed or amplified become.
Außerdem kann es für die Produktion von Aminosäuren,
insbesondere L-Lysin, vorteilhaft sein, neben der
Verstärkung des pgsA2-Gens gleichzeitig
In addition, it may be advantageous for the production of amino acids, in particular L-lysine, in addition to the amplification of the pgsA2 gene simultaneously
- - das für die Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase kodierende pck-Gen (DE 199 50 409.1, DSM13047) und/oder- The coding for the phosphoenolpyruvate carboxykinase pck gene (DE 199 50 409.1, DSM13047) and / or
- - das für die Glucose-6-Phosphat-Isomerase kodierende pgi- Gen (US 09/395,478, DSM12969)und/oderThe pgj coding for the glucose-6-phosphate isomerase Gene (US 09 / 395,478, DSM12969) and / or
- - das für die Pyruvat-Oxidase kodierende poxB-Gen (DE 199 51 975.7)- The poxB gene coding for pyruvate oxidase (DE 199 51 975.7)
abzuschwächen.mitigate.
Außerdem kann es für die Produktion von Aminosäuren, insbesondere L-Lysin, vorteilhaft sein, neben der Überexpression des pgsA2-Gens unerwünschte Nebenreaktionen auszuschalten (Nakayama: "Breeding of Amino Acid Producing Microorganisms", in: Overproduction of Microbial Products, Krumphanzl, Sikyta, Vanek (eds.), Academic Press, London, UK, 1982).It can also be used for the production of amino acids, especially L-lysine, be beneficial, in addition to the Overexpression of the pgsA2 gene undesired side reactions (Nakayama: "Breeding of Amino Acid Producing Microorganisms ", in: Overproduction of Microbial Products, Krumphanzl, Sikyta, Vanek (eds.), Academic Press, London, UK, 1982).
Die erfindungsgemäß hergestellten Mikroorganismen können kontinuierlich oder diskontinuierlich im batch-Verfahren (Satzkultivierung) oder im fed batch (Zulaufverfahren) oder repeated fed batch-Verfahren (repetitives Zulaufverfahren) zum Zwecke der Produktion von Aminosäuren, insbesondere L-Lysin kultiviert werden. Eine Zusammenfassung über bekannte Kultivierungsmethoden sind im Lehrbuch von Chmiel (Bioprozeßtechnik 1. Einführung in die Bioverfahrenstechnik (Gustav Fischer-Verlag, Stuttgart, 1991)) oder im Lehrbuch von Storhas (Bioreaktoren und periphere Einrichtungen (Vieweg-Verlag, Braunschweig/Wiesbaden, 1994)) beschrieben.The microorganisms produced according to the invention can continuous or discontinuous in the batch process (Batch cultivation) or in the fed batch (feed method) or repeated fed batch process (repetitive feed process) for the purpose of producing amino acids, in particular L-lysine to be cultured. A summary about well-known cultivation methods are in the textbook of Chmiel (Bioprocess Engineering 1. Introduction to Bioprocess Engineering (Gustav Fischer-Verlag, Stuttgart, 1991)) or in the textbook Storhas (bioreactors and peripheral facilities (Vieweg-Verlag, Braunschweig / Wiesbaden, 1994)).
Das zu verwendende Kulturmedium muß in geeigneter Weise den Ansprüchen der jeweiligen Stämme genügen. Beschreibungen von Kulturmedien verschiedener Mikroorganismen sind im Handbuch "Manual of Methods for General Bacteriology" der American Society for Bacteriology (Washington D. C., USA, 1981) enthalten. Als Kohlenstoffquelle können Zucker und Kohlehydrate wie z. B. Glucose, Saccharose, Lactose, Fructose, Maltose, Melasse, Stärke und Cellulose, Öle und Fette wie z. B. Sojaöl, Sonnenblumenöl, Erdnußöl und Kokosfett, Fettsäuren wie z. B. Palmitinsäure, Stearinsäure und Linolsäure, Alkohole wie z. B. Glycerin und Ethanol und organische Säuren wie z. B. Essigsäure verwendet werden. Diese Stoffe können einzeln oder als Mischung verwendet werden. Als Stickstoffquelle können organische Stickstoff- haltige Verbindungen wie Peptone, Hefeextrakt, Fleischextrakt, Malzextrakt, Maisquellwasser, Sojabohnenmehl und Harnstoff oder anorganische Verbindungen wie Ammoniumsulfat, Ammoniumchlorid, Ammoniumphosphat, Ammoniumcarbonat und Ammoniumnitrat verwendet werden. Die Stickstoffquellen können einzeln oder als Mischung verwendet werden. Als Phosphorquelle können Phosphorsäure, Kaliumdihydrogenphosphat oder Dikaliumhydrogenphosphat oder die entsprechenden Natrium-haltigen Salze verwendet werden. Das Kulturmedium muß außerdem Salze von Metallen enthalten wie z. B. Magnesiumsulfat oder Eisensulfat, die für das Wachstum notwendig sind. Schließlich können essentielle Wuchsstoffe wie Aminosäuren und Vitamine zusätzlich zu den oben genannten Stoffen eingesetzt werden. Dem Kulturmedium können überdies geeignete Vorstufen zugesetzt werden. Die genannten Einsatzstoffe können zur Kultur in Form eines einmaligen Ansatzes hinzugegeben oder in geeigneter Weise während der Kultivierung zugefüttert werden.The culture medium to be used must suitably Claims of the respective strains suffice. descriptions of culture media of various microorganisms are in Manual of Methods for General Bacteriology American Society for Bacteriology (Washington D.C., USA, 1981). As a carbon source can sugar and Carbohydrates such. Glucose, sucrose, lactose, Fructose, maltose, molasses, starch and cellulose, oils and Fats such as Soybean oil, sunflower oil, peanut oil and Coconut oil, fatty acids such. For example, palmitic acid, stearic acid and linoleic acid, alcohols such as. As glycerol and ethanol and organic acids such. As acetic acid can be used. These substances can be used singly or as a mixture become. As a nitrogen source, organic nitrogen containing compounds such as peptones, yeast extract, Meat extract, malt extract, corn steep liquor, Soybean meal and urea or inorganic compounds such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium phosphate, Ammonium carbonate and ammonium nitrate can be used. The Nitrogen sources may be singly or as a mixture be used. As phosphorus source can phosphoric acid, Potassium dihydrogen phosphate or dipotassium hydrogen phosphate or the corresponding sodium-containing salts are used. The culture medium must also contain salts of metals such as As magnesium sulfate or iron sulfate, for the Growth are necessary. Finally, essential Growth substances such as amino acids and vitamins in addition to the above mentioned substances. The culture medium In addition, suitable precursors may be added. The mentioned feedstocks can be used to culture in the form of a added one-off approach or appropriately be fed during cultivation.
Zur pH-Kontrolle der Kultur werden basische Verbindungen wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniak bzw. Ammoniakwasser oder saure Verbindungen wie Phosphorsäure oder Schwefelsäure in geeigneter Weise eingesetzt. Zur Kontrolle der Schaumentwicklung können Antischaummittel wie z. B. Fettsäurepolyglykolester eingesetzt werden. Zur Aufrechterhaltung der Stabilität von Plasmiden können dem Medium geeignete selektiv wirkende Stoffe wie z. B. Antibiotika hinzugefügt werden. Um aerobe Bedingungen aufrechtzuerhalten, werden Sauerstoff oder Sauerstoff- haltige Gasmischungen wie z. B. Luft in die Kultur eingetragen. Die Temperatur der Kultur liegt normalerweise bei 20°C bis 45°C und vorzugsweise bei 25°C bis 40°C. Die Kultur wird solange fortgesetzt, bis sich ein Maximum an Lysin gebildet hat. Dieses Ziel wird normalerweise innerhalb von 10 Stunden bis 160 Stunden erreicht.For pH control of the culture basic compounds such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia or Ammonia water or acidic compounds such as phosphoric acid or sulfuric acid used in a suitable manner. to Foam processing control can use anti-foaming agents z. B. fatty acid polyglycol esters are used. to Maintaining the stability of plasmids can the Medium suitable selective substances such. B. Antibiotics are added. To aerobic conditions maintain oxygen or oxygen containing gas mixtures such. B. air into the culture entered. The temperature of the culture is usually at 20 ° C to 45 ° C, and preferably at 25 ° C to 40 ° C. The Culture is continued until a maximum is reached Lysine has formed. This goal is usually within 10 hours to 160 hours.
Die Analyse von L-Lysin kann durch Anionenaustausch chromatographie mit anschließender Ninhydrin- Derivatisierung erfolgen, so wie bei Spackman et al. (Analytical Chemistry, 30, (1958), 1190) beschrieben.The analysis of L-lysine can be done by anion exchange chromatography followed by ninhydrin Derivatization done, as in Spackman et al. (Analytical Chemistry, 30, (1958), 1190).
Folgender Mikroorganismus wurde bei der Deutschen Sammlung
für Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ, Braunschweig,
Deutschland) gemäß Budapester Vertrag hinterlegt:
The following microorganism has been deposited with the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ, Braunschweig, Germany) under the Budapest Treaty:
- - Corynebacterium glutamicum Stamm DSM5715/pJC1pgsA2 als DSM13251.- Corynebacterium glutamicum strain DSM5715 / pJC1pgsA2 as DSM13251.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur fermentativen Herstellung von Aminosäuren, insbesondere L-Lysin.The inventive method is used for fermentative Production of amino acids, in particular L-lysine.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The present invention will be described below with reference to Embodiments explained in more detail.
Chromosomale DNA aus Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 wurde wie bei Tauch et al. (1995, Plasmid 33: 168-179) beschrieben isoliert und mit dem Restriktionsenzym Sau3AI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Deutschland, Produktbeschreibung Sau3AI, Code no. 27-0913-02) partiell gespalten. Die DNA-Fragmente wurden mit Shrimp alkalischer Phosphatase (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Deutschland, Produktbeschreibung SAP, Code no. 1758250) dephosphoryliert. Die DNA des Cosmid-Vektors SuperCos1 (Wahl et al. (1987) Proceedings of the National Academy of Sciences USA 84: 2160-2164), bezogen von der Firma Stratagene (La Jolla, USA, Produktbeschreibung SuperCos1 Cosmid Vektor Kit, Code no. 251301) wurde mit dem Restriktionsenzym XbaI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Deutschland, Produktbeschreibung XbaI, Code no. 27-0948-02) gespalten und ebenfalls mit Shrimp alkalischer Phosphatase dephosphoryliert. Anschließend wurde die Cosmid-DNA mit dem Restriktionsenzym BamHI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Deutschland, Produktbeschreibung BamHI, Code no. 27-0868-04) gespalten. Die auf diese Weise behandelte Cosmid-DNA wurde mit der behandelten ATCC 13032-DNA gemischt und der Ansatz mit T4-DNA-Ligase (Amersham Pharmacia, Freiburg, Deutschland, Produktbeschreibung T4-DNA-Ligase, Code no. 27-0870-04) behandelt. Das Ligationsgemisch wurde anschließend mit Hilfe des Gigapack II XL Packing Extracts (Stratagene, La Jolla, USA, Produktbeschreibung Gigapack II XL Packing Extract, Code no. 200217) in Phagen verpackt. Zur Infektion des E.-coli-Stammes NM554 (Raleigh et al. 1988, Nucleic Acid Research 16: 1563-1575) wurden die Zellen in 10 mM MgSO4 aufgenommen und mit einem Aliquot der Phagensuspension vermischt. Infektion und Titerung der Cosmidbank wurden wie bei Sambrook et al. (1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor) beschrieben durchgeführt, wobei die Zellen auf LB-Agar (Lennox, 1955, Virology, 1: 190) mit 100 mg/l Ampicillin ausplattiert wurden. Nach Inkubation über Nacht bei 37°C wurden rekombinante Einzelklone selektiert.Chromosomal DNA from Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 was isolated as described by Tauch et al. (1995, Plasmid 33: 168-179) isolated and partially digested with the restriction enzyme Sau3AI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany, product description Sau3AI, Code no. 27-0913-02). The DNA fragments were dephosphorylated with shrimp alkaline phosphatase (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Germany, product description SAP, code no. 1758250). The DNA of the cosmid vector SuperCos1 (Wahl et al. (1987) Proceedings of the National Academy of Sciences USA 84: 2160-2164), obtained from Stratagene (La Jolla, USA, Product Description SuperCos1 Cosmid Vector Kit, Code no. 251301) was cleaved with the restriction enzyme XbaI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany, product description XbaI, Code no. 27-0948-02) and also dephosphorylated with shrimp alkaline phosphatase. Subsequently, the cosmid DNA was cleaved with the restriction enzyme BamHI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany, product description BamHI, Code no. 27-0868-04). The cosmid DNA treated in this way was mixed with the treated ATCC 13032 DNA and the mixture was mixed with T4 DNA ligase (Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany, product description T4 DNA ligase, code no. 27-0870-04). treated. The ligation mixture was then packaged in phage using Gigapack II XL Packing Extract (Stratagene, La Jolla, USA, Product Description Gigapack II XL Packing Extract, Code no. 200217). To infect E. coli strain NM554 (Raleigh et al 1988, Nucleic Acid Research 16: 1563-1575), the cells were taken up in 10 mM MgSO 4 and mixed with an aliquot of the phage suspension. Infection and titering of the cosmidbank were performed as described by Sambrook et al. (1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor), where the cells were plated on LB agar (Lennox, 1955, Virology, 1: 190) with 100 mg / L ampicillin. After overnight incubation at 37 ° C, recombinant single clones were selected.
Die Cosmid-DNA einer Einzelkolonie wurde mit dem Qiaprep Spin Miniprep Kit (Product No. 27106, Qiagen, Hilden, Germany) nach Herstellerangaben isoliert und mit dem Restriktionsenzym Sau3AI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Deutschland, Produktbeschreibung Sau3AI, Product No. 27-0913-02) partiell gespalten. Die DNA-Fragmente wurden mit Shrimp alkalischer Phosphatase (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Deutschland, Produktbeschreibung SAP, Product No. 1758250) dephosphoryliert. Nach gelelektrophoretischer Auftrennung erfolgte die Isolierung der Cosmidfragmente im Größenbereich von 1500 bis 2000 bp mit dem QiaExII Gel Extraction Kit (Product No. 20021, Qiagen, Hilden, Germany). Die DNA des Sequenziervektors pZero-1 bezogen von der Firma Invitrogen (Groningen, Niederlande, Produktbeschreibung Zero Background Cloning Kit, Product No. K2500-01) wurde mit dem Restriktionsenzym BamHI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Deutschland, Produktbeschreibung BamHI, Product No. 27-0868-04) gespalten. Die Ligation der Cosmidfragmente in den Sequenziervektor pZero-1 wurde wie von Sambrook et al. (1989, Molecular Cloning: A laboratory Manual, Cold Spring Harbor) beschrieben durchgeführt, wobei das DNA-Gemisch mit T4-Ligase (Pharmacia Biotech, Freiburg, Deutschland) über Nacht inkubiert wurde. Dieses Ligationsgemisch wurde anschließend in den E.-coli-Stamm DH5αMCR (Grant, 1990, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 87: 4645-4649) mittels Elektroporation eingebracht (Tauch et al. 1994, FEMS Microbiol Letters, 123: 343-7) und auf LB- Agar (Lennox, 1955, Virology, 1: 190) mit 50 mg/l Zeocin ausplattiert. Die Plasmidpräparation der rekombinanten Klone erfolgte mit dem Biorobot 9600 (Product No. 900200, Qiagen, Hilden, Deutschland). Die Sequenzierung erfolgte nach der Dideoxy-Kettenabbruch-Methode von Sanger et al. (1977, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 74: 5463-5467) mit Modifikationen nach Zimmermann et al. (1990, Nucleic Acids Research, 18: 1067). Es wurde der "RR dRhodamin Terminator Cycle Sequencing Kit" von PE Applied Biosystems (Product No. 403044, Weiterstadt, Deutschland) verwendet. Die gelelektrophoretische Auftrennung und Analyse der Sequenzierreaktion erfolgte in einem "Rotiphorese NF Acrylamid/Bisacrylamid" Gel (29: 1) (Product No. A124.1, Roth, Karlsruhe, Germany) mit dem "ABI Prism 377"-Sequenziergerät von PE Applied Biosystems (Weiterstadt, Deutschland).The cosmid DNA of a single colony was treated with the Qiaprep Spin Miniprep Kit (Product No. 27106, Qiagen, Hilden, Germany) isolated according to the manufacturer and with the Restriction enzyme Sau3AI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany, product description Sau3AI, product no. 27-0913-02) partially split. The DNA fragments were with Shrimp alkaline phosphatase (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Germany, Product Description SAP, Product No. 1758250) dephosphorylated. To Gelelektrophoretischer separation was carried out the isolation the cosmid fragments in the size range of 1500 to 2000 bp with the QiaExII Gel Extraction Kit (Product No. 20021, Qiagen, Hilden, Germany). The DNA of the sequencing vector pZero-1 purchased from Invitrogen (Groningen, Netherlands, Product Description Zero Background Cloning Kit, Product No. K2500-01) was mixed with the restriction enzyme BamHI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany, Product Description BamHI, Product No. 27-0868-04) split. The Ligation of Cosmidfragmente in the Sequencing vector pZero-1 was prepared as described by Sambrook et al. (1989, Molecular Cloning: A laboratory Manual, Cold Spring Harbor) described, wherein the DNA mixture with T4 ligase (Pharmacia Biotech, Freiburg, Germany) Was incubated overnight. This ligation mixture was into the E. coli strain DH5αMCR (Grant, 1990, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 87: 4645-4649) by electroporation (Tauch et al. 1994, FEMS Microbiol Letters, 123: 343-7) and on LB- Agar (Lennox, 1955, Virology, 1: 190) with 50 mg / L zeocin plated. The plasmid preparation of the recombinant Clones were carried out with the Biorobot 9600 (Product No. 900200, Qiagen, Hilden, Germany). The sequencing was done according to the dideoxy chain termination method of Sanger et al. (1977, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 74: 5463-5467) with modifications according to Zimmermann et al. (1990, Nucleic Acids Research, 18: 1067). It became the "RR dRhodamine Terminator Cycle Sequencing Kit" by PE Applied Biosystems (Product No. 403044, Weiterstadt, Germany) used. The gel electrophoretic Separation and analysis of the sequencing reaction took place in a "Rotophore NF Acrylamide / Bisacrylamide" Gel (29: 1) (Product No. A124.1, Roth, Karlsruhe, Germany) with the "ABI Prism 377 "sequencer from PE Applied Biosystems (Weiterstadt, Germany).
Die erhaltenen Roh-Sequenzdaten wurden anschließend unter Anwendung des Staden-Programmpakets (1986, Nucleic Acids Research, 14: 217-231) Version 97-0 prozessiert. Die Einzelsequenzen der pZero1-Derivate wurden zu einem zusammenhängenden Contig assembliert. Die computergestützte Kodierbereichsanalyse wurde mit dem Programm XNIP (Staden, 1986, Nucleic Acids Research, 14: 217-231) angefertigt. Weitere Analysen wurden mit den "BLAST search programs" (Altschul et al., 1997, Nucleic Acids Research, 25: 3389- 3402), gegen die non-redundant-Datenbank des "National Center for Biotechnology Information" (NCBI, Bethesda, MD, USA) durchgeführt. The obtained crude sequence data were then under Application of the Staden program package (1986, Nucleic Acids Research, 14: 217-231), version 97-0. The Single sequences of pZero1 derivatives became one coherent contig assembled. The computer-aided Coding area analysis was carried out with the program XNIP (Staden, 1986, Nucleic Acids Research, 14: 217-231). Further analyzes were carried out with the "BLAST search programs" (Altschul et al., 1997, Nucleic Acids Research, 25: 3389- 3402), against the non-redundant database of the "National Center for Biotechnology Information "(NCBI, Bethesda, MD, USA).
Die erhaltene Nukleotidsequenz ist in SEQ ID No. 1 dargestellt. Die Analyse der Nukleotidsequenz ergab ein offenes Leseraster von 291 Basenpaaren, welches als pgsA2- Gen bezeichnet wurde. Das pgsA2-Gen kodiert für ein Protein von 97 Aminosäuren.The nucleotide sequence obtained is shown in SEQ ID no. 1 shown. Analysis of the nucleotide sequence revealed open reading frame of 291 base pairs, which as pgsA2- Gene was designated. The pgsA2 gene encodes a protein of 97 amino acids.
Chromosomale DNA aus Corynebacterium glutamicum ATCC 13032
wurde wie bei Tauch et al. (1995, Plasmid 33: 168-179)
beschrieben isoliert. Mit Hilfe der
Polymerasekettenreaktion wurde ein DNA-Fragment
amplifiziert, das das pgsA2-Gen trägt. Dazu wurden die
folgenden Primer verwendet:
Chromosomal DNA from Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 was isolated as described by Tauch et al. (1995, Plasmid 33: 168-179). With the aid of the polymerase chain reaction, a DNA fragment carrying the pgsA2 gene was amplified. For this purpose, the following primers were used:
5'-TGC TCT AGA CGT CCG TCG AGA GGT TTT TAG G-3'
5'-TGC TCT AGA CCC CGC CAG ATT CTC CGA CAT-3'5'-TGC TCT AGA CGT CCG TCG AGA GGT TTT TAG G-3 '
5'-TGC TCT AGA CCC CGC CAG ATT CTC CGA CAT-3 '
Beide Oligonukleotide tragen die Sequenz für die Spaltungsstelle des Restriktionsenzyms XbaI (unterstrichene Nukleotide). Die dargestellten Primer wurden von der Firma MWG Biotech (Ebersberg, Deutschland) synthetisiert und nach der Standard-PCR-Methode von Innis et al., (PCR protocol. A guide to methods and applications, 1990, Academic Press) die PCR-Reaktion durchgeführt. Die Primer ermöglichen die Amplifizierung eines ca. 749 bp großen DNA-Fragmentes, welches das pgsA2-Gen aus Corynebacterium glutamicum trägt.Both oligonucleotides carry the sequence for the Cleavage site of the restriction enzyme XbaI (underlined Nucleotides). The primers shown were from the company MWG Biotech (Ebersberg, Germany) and synthesized the standard PCR method of Innis et al., (PCR protocol, A guide to methods and applications, 1990, Academic Press) the PCR reaction was performed. The primers enable the Amplification of an approximately 749 bp DNA fragment, which carries the pgsA2 gene from Corynebacterium glutamicum.
Nach gelelektrophoretischer Auftrennung erfolgte die Isolierung des PCR-Fragmentes aus dem Agarosegel mit dem QiaExII Gel Extraction Kit (Product No. 20021, Qiagen, Hilden, Germany).After gel electrophoresis separation took place Isolation of the PCR fragment from the agarose gel with the QiaExII Gel Extraction Kit (Product No. 20021, Qiagen, Hilden, Germany).
Das auf diese Weise gewonnene PCR-Fragment wurde mit dem Restriktionsenzym XbaI vollständig gespalten. Das ca. 749 bp große pgsA2-Fragment wurde aus dem Agarosegel mit dem QiaExII Gel Extraction Kit (Product No. 20021, Qiagen, Hilden, Germany) isoliert.The PCR fragment obtained in this way was labeled with the Restriction enzyme XbaI completely cleaved. The approx. 749 bp large pgsA2 fragment was removed from the agarose gel with the QiaExII Gel Extraction Kit (Product No. 20021, Qiagen, Hilden, Germany).
Als Vektor wurde der E.-coli - C.-glutamicum-Shuttle-Vektor pJC1 (Cremer et al., 1990, Molecular and General Genetics 220: 478-480) verwendet. Dieses Plasmid wurde ebenfalls mit dem Restriktionsenzym XbaI vollständig gespalten und anschließend mit Shrimp alkalischer Phosphatase (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Deutschland, Produktbeschreibung SAP, Product No. 1758250) dephosphoryliert.As a vector was the E. coli - C. glutamicum shuttle vector pJC1 (Cremer et al., 1990, Molecular and General Genetics 220: 478-480). This plasmid was also completely cleaved with the restriction enzyme XbaI and then with shrimp alkaline phosphatase (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Germany, Product Description SAP, Product No. 1758250) dephosphorylated.
Das auf diese Weise gewonnene pgsA2-Fragment wurde mit dem vorbereiteten Vektor pJC1 gemischt und der Ansatz mit T4- DNA-Ligase (Amersham Pharmacia, Freiburg, Deutschland, Produktbeschreibung T4-DNA-Ligase, Code no. 27-0870-04) behandelt. Der Ligationsansatz wurde in den E.-coli-Stamm DH5α (Hanahan, In: DNA cloning. A practical approach. Vol. I. IRL-Press, Oxford, Washington DC, USA) transformiert. Die Selektion von Plasmid-tragenden Zellen erfolgte durch Ausplattieren des Transformationsansatzes auf LB-Agar (Lennox, 1955, Virology, 1: 190) mit 50 mg/l Kanamycin. Nach Inkubation über Nacht bei 37°C wurden rekombinante Einzelklone selektiert. Plasmid-DNA wurde aus einer Transformante mit dem Qiaprep Spin Miniprep Kit (Product No. 27106, Qiagen, Hilden, Germany) nach Herstellerangaben isoliert und mit dem Restriktionsenzym XbaI gespalten, um das Plasmid durch anschließende Agarosegel-Elektrophorese zu überprüfen. Das erhaltene Plasmid wurde pJC1pgsA2 genannt. The pgsA2 fragment thus obtained was ligated with the prepared vector pJC1 mixed and the batch with T4 DNA ligase (Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany, Product Description T4 DNA Ligase, Code no. 27-0870-04) treated. The ligation mixture was added to the E. coli strain DH5α (Hanahan, In: DNA cloning. A practical approach. Vol. IRL-Press, Oxford, Washington DC, USA). The selection of plasmid-carrying cells was carried out by Plating the transformation mixture on LB agar (Lennox, 1955, Virology, 1: 190) with 50 mg / l kanamycin. To Incubation overnight at 37 ° C were recombinant Single clones selected. Plasmid DNA was from a Transformant with the Qiaprep Spin Miniprep Kit (Product No. 27106, Qiagen, Hilden, Germany) according to manufacturer's instructions isolated and cleaved with the restriction enzyme XbaI to the plasmid by subsequent agarose gel electrophoresis to check. The resulting plasmid became pJC1pgsA2 called.
Der Stamm DSM5715 wurde mit dem Plasmid pJC1pgsA2 unter Anwendung der von Liebl et al., (FEMS Microbiology Letters, 53: 299-303 (1989)) beschriebenen Elektroporationsmethode transformiert. Die Selektion der Transformanten erfolgte auf LBHIS-Agar bestehend aus 18,5 g/l Brain-Heart Infusion Boullion, 0,5M Sorbitol, 5 g/l Bacto-Trypton, 2,5 g/l Bacto-Yeast-Extract, 5 g/l NaCl und 18 g/l Bacto-Agar, der mit 25 µg/ml Kanamycin supplementiert worden war. Die Inkubation erfolgte für 2 Tage bei 33°C.The strain DSM5715 was subjected to the plasmid pJC1pgsA2 Application of the von Liebl et al., (FEMS Microbiology Letters, 53: 299-303 (1989)) transformed. The selection of the transformants took place on LBHIS agar consisting of 18.5 g / l Brain-Heart infusion Boullion, 0.5M sorbitol, 5g / l Bacto tryptone, 2.5g / l Bacto-Yeast extract, 5 g / l NaCl and 18 g / l Bacto agar, the supplemented with 25 μg / ml kanamycin. The Incubation was for 2 days at 33 ° C.
Plasmid-DNA wurde aus einer Transformante nach den üblichen Methoden isoliert (Peters-Wendisch et al., 1998, Microbiology, 144, 915-927), mit der Restriktionsendonuklease EcoRI geschnitten; um das Plasmid durch anschließende Agarosegel-Elektrophorese zu überprüfen. Der erhaltene Stamm wurde DSM5715/pJC1pgsA2 genannt.Plasmid DNA was made from a transformant according to the usual Isolated methods (Peters-Wendisch et al., 1998, Microbiology, 144, 915-927), with the Restriction endonuclease EcoRI cut; around the plasmid by subsequent agarose gel electrophoresis check. The obtained strain became DSM5715 / pJC1pgsA2 called.
Der Stamm DSM5715/pJC1pgsA2 wurde bei der Deutschen Sammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ, Braunschweig, Deutschland) gemäß Budapester Vertrag hinterlegt als DSM13251.The strain DSM5715 / pJC1pgsA2 was used by Deutsche Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ, Braunschweig, Germany) according to the Budapest Treaty deposited as DSM13251.
Der in Beispiel 5 erhaltene C.-glutamicum-Stamm DSM5715/pJC1pgsA2 wurde in einem zur Produktion von Lysin geeigneten Nährmedium kultiviert und der Lysingehalt im Kulturüberstand bestimmt. The C. glutamicum strain obtained in Example 5 DSM5715 / pJC1pgsA2 was in a production for lysine cultivated suitable nutrient medium and the lysine content in the Culture supernatant determined.
Dazu wurde der Stamm zunächst auf Agarplatte mit dem
entsprechenden Antibiotikum (Hirn-Herz-Agar mit Kanamycin
(50 µg/ml)) für 24 Stunden bei 33°C inkubiert. Ausgehend
von dieser Agarplattenkultur wurde eine Vorkultur angeimpft
(10 ml Medium im 100-ml-Erlenmeyerkolben). Als Medium für
die Vorkultur wurde das Vollmedium CgIII verwendet.
For this purpose, the strain was first incubated on agar plate with the appropriate antibiotic (brain heart agar with kanamycin (50 ug / ml)) for 24 hours at 33 ° C. Starting from this agar plate culture, a preculture was inoculated (10 ml of medium in the 100 ml Erlenmeyer flask). The medium used for the preculture was the complete medium CgIII.
Der pH-Wert wurde auf pH 7.4 eingestellt.The pH was adjusted to pH 7.4 set.
Diesem wurde Kanamycin (25 mg/l) zugesetzt. Die Vorkultur
wurde 16 Stunden bei 33°C bei 240 rpm auf dem Schüttler
inkubiert. Von dieser Vorkultur wurde eine Hauptkultur
angeimpft, so daß die Anfangs-OD (660 nm) der Hauptkultur
0,1 betrug. Für die Hauptkultur wurde das Medium MM
verwendet.
To this was added kanamycin (25 mg / L). The preculture was incubated for 16 hours at 33 ° C at 240 rpm on a shaker. From this preculture, a major culture was inoculated so that the initial OD (660 nm) of the main culture was 0.1. The medium MM was used for the main culture.
CSL, MOPS und die Salzlösung wurden mit Ammoniakwasser auf pH 7 eingestellt und autoklaviert. Anschließend wurden die sterilen Substrat- und Vitaminlösungen zugesetzt sowie das trocken autoklavierte CaCO3.CSL, MOPS and saline were adjusted to pH 7 with ammonia water and autoclaved. Subsequently, the sterile substrate and vitamin solutions were added and the dry autoclaved CaCO 3 .
Die Kultivierung erfolgt in 10 ml Volumen in einem 100-ml- Erlenmeyerkolben mit Schikanen. Es wurde Kanamycin (25 µg/ml) zugesetzt. Die Kultivierung erfolgte bei 33°C und 80% Luftfeuchte.The cultivation is carried out in 10 ml volume in a 100 ml Erlenmeyer flask with harassment. It was kanamycin (25 μg / ml) added. The cultivation was carried out at 33 ° C and 80% humidity.
Nach 24 Stunden wurde die OD bei einer Meßwellenlänge von 660 nm mit dem Biomek 1000 (Beckmann Instruments GmbH, München) ermittelt. Die gebildete Lysinmenge wurde mit einem Aminosäureanalysator der Firma Eppendorf-BioTronik (Hamburg, Deutschland) durch Ionenaustauschchromatographie und Nachsäulenderivatisierung mit Ninhydrindetektion bestimmt.After 24 hours, the OD at a measuring wavelength of 660 nm with the Biomek 1000 (Beckmann Instruments GmbH, Munich). The amount of lysine formed was with an amino acid analyzer from Eppendorf-BioTronik (Hamburg, Germany) by ion exchange chromatography and post-column derivatization with ninhydrin detection certainly.
In Tabelle 1 ist das Ergebnis des Versuchs dargestellt. Table 1 shows the result of the experiment.
Fig. 1: Karte des Plasmids pJC1pgsA2 Fig. 1: Map of the plasmid pJC1pgsA2
Die verwendeten Abkürzungen und Bezeichnungen haben
folgende Bedeutung.
The abbreviations and designations used have the following meaning.
oriCg: Plasmidkodierter Replikationsursprung
C. glutamicum (von pHM1519)
pgsA2: pgsA2-(CDP-Diacylglycerol-Glycerol-3-
phosphat-Phosphatidyltransferase)-Gen aus
C. glutamicum ATCC13032
Kan: Kanamycin-Resistenzgen
BamHI: Schnittstelle des Restriktionsenzyms BamHI
EcoRI: Schnittstelle des Restriktionsenzyms EcoRI
HindIII: Schnittstelle des Restriktionsenzyms HindIII
SalI: Schnittstelle des Restriktionsenzyms SalI
SmaI: Schnittstelle des Restriktionsenzyms SmaI
XbaI: Schnittstelle des Restriktionsenzyms XbaI
oriCg: plasmid-encoded origin of replication C. glutamicum (from pHM1519)
pgsA2: pgsA2 (CDP-diacylglycerol-glycerol-3-phosphate-phosphatidyltransferase) gene from C. glutamicum ATCC13032
Kan: Kanamycin resistance gene
BamHI: Interface of the restriction enzyme BamHI
EcoRI: restriction enzyme EcoRI site
HindIII: restriction enzyme HindIII site
SalI: Site of the restriction enzyme SalI
SmaI: Interface of the restriction enzyme SmaI
XbaI: Restriction enzyme XbaI site
Claims (19)
- a) Polynukleotid, das mindestens zu 70% homolog ist zu einem Polynukleotid, das für ein Polypeptid kodiert, das die Aminosäuresequenz von SEQ ID No. 2 umfaßt, oder aus dieser besteht,
- b) Polynukleotid, das für ein Polypeptid kodiert, das eine Aminosäuresequenz umfaßt, die zu mindestens 70% homolog ist zu der Aminosäuresequenz von SEQ ID No. 2,
- c) Polynukleotid, das komplementär ist zu den Polynukleotiden von a) oder b), und
- d) Polynukleotid, enthaltend mindestens 15 aufeinanderfolgende Nukleotide der Polynukleotidsequenz von a), b) oder c).
- a) polynucleotide which is at least 70% homologous to a polynucleotide encoding a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO. 2 comprises, or consists of,
- b) polynucleotide encoding a polypeptide comprising an amino acid sequence which is at least 70% homologous to the amino acid sequence of SEQ ID NO. 2,
- c) polynucleotide which is complementary to the polynucleotides of a) or b), and
- d) polynucleotide containing at least 15 consecutive nucleotides of the polynucleotide sequence of a), b) or c).
- a) die Nukleotidsequenz, gezeigt in SEQ ID No. 1, oder
- b) mindestens eine Sequenz, die der Sequenz (i) im Rahmen der Degeneration des genetischen Kodes entspricht, oder
- c) mindestens eine Sequenz, die mit der zur Sequenz (i) oder (ii) komplementären Sequenz hybridisiert, und gegebenenfalls
- d) funktionsneutrale Mutationen in (i), die zu homologen Aminosäuren führen.
- a) the nucleotide sequence shown in SEQ ID no. 1, or
- b) at least one sequence corresponding to the sequence (i) in the context of the degeneracy of the genetic code, or
- c) at least one sequence that hybridizes with the sequence complementary to sequence (i) or (ii), and optionally
- d) functionally neutral mutations in (i) leading to homologous amino acids.
- a) Fermentation von L-Aminosäure produzierenden coryneformen Bakterien, in denen zumindest das pgsA2-Gen oder dafür kodierende Nukleotidsequenzen verstärkt, insbesondere überexprimiert ist,
- b) Anreicherung der L-Aminosäure im Medium oder in den Zellen der Bakterien und
- c) Isolieren von der L-Aminosäure.
- a) fermentation of L-amino acid-producing coryneform bacteria in which at least the pgsA2 gene or nucleotide sequences coding therefor are amplified, in particular overexpressed,
- b) accumulation of the L-amino acid in the medium or in the cells of the bacteria and
- c) isolate from the L-amino acid.
- a) das für die Dihydrodipicolinat-Synthase kodierende dapA-Gen,
- b) das Gen für die Succinyldiaminopimelat- Desuccinylase kodierende dapE-Gen,
- c) das für eine feed-back-resistente Aspartatkinase kodierende lysC-Gen,
- d) das für die Triosephosphat-Isomerase kodierende tpi-Gen,
- e) das für die Glyceraldehyd-3-Phosphat-Dehydrogenase kodierende gap-Gen,
- f) das für die 3-Phosphoglycerat-Kinase kodierende pgk-Gen,
- g) das für die Pyruvat-Carboxylase kodierende pyc-Gen,
- h) das für die Malat : Chinon-Oxidoreduktase kodierende mqo-Gen,
- i) das für den Lysin-Export kodierende lysE-Gen, gleichzeitig verstärkt, insbesondere überexprimiert oder amplifiziert ist.
- a) the dapA gene coding for the dihydrodipicolinate synthase,
- b) the gene for the succinyldiaminopimelate-desuccinylase-encoding dapE gene,
- c) the lysC gene coding for a feed-back resistant aspartate kinase,
- d) the tpi gene coding for the triosephosphate isomerase,
- e) the gap gene coding for the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,
- f) the pgk gene coding for the 3-phosphoglycerate kinase,
- g) the pyc gene coding for pyruvate carboxylase,
- h) the mqo gene coding for the malate: quinone oxidoreductase,
- i) the lysE gene coding for the lysine export is simultaneously amplified, in particular overexpressed or amplified.
- a) das für die Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase kodierende pck-Gen,
- b) das für die Glucose-6-Phosphat-Isomerase kodierende pgi-Gen,
- c) das für die Pyruvat-Oxidase kodierende poxB-Gen
- a) the peck gene coding for the phosphoenolpyruvate carboxykinase,
- b) the pgi gene coding for the glucose-6-phosphate isomerase,
- c) the poxB gene coding for pyruvate oxidase
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